Fluidik

Fluidik (fluidische Logik) ist die Verwendung von strömungsmechanischen Bauelementen zur Signalverarbeitung in der Automatisierungstechnik. Sie basiert auf den Prinzipien der Strömungslehre und verwendet pneumatische bzw. hydraulische Hilfsenergie.

Strömungsmechanische Bauelemente arbeiten mit Hilfe von flüssigen oder komprimierbaren Medien, wie z. B. Luft, Wasser oder Hydraulikflüssigkeiten. Der Anteil hydraulischer Steuerungen spielt dabei nur eine geringe Rolle. Sie werden – auch zu integrierten Schaltungen zusammengefasst – sowohl in analogen als auch in digitalen Schaltungen eingesetzt.

Fluidiksysteme wurden in den 1960er Jahren entwickelt und ab den 1970er Jahren durch die Mikroelektronik verdrängt. Sogenannte dynamische Fluidiksysteme (s. u.) werden gegenwärtig noch für wenige Sonderaufgaben eingesetzt.

Arten

Es gibt zwei Arten von Fluidik-Systemen:

Statische Fluidik-Systeme

Bewegliche Kolben, Klappen, Schieber oder Membranen schalten die Signale. Hilfsenergie wird nur beim Umschalten verbraucht – das Fluid verhält sich überwiegend statisch.

Ausführungen:

UNALOG (universelles Niederdruck-analog- und Logik-System)
DRELOBA binäres Steuerungssystem
SAMSOMATIK
USEPPA

Wandstrahl-Flipflop nach HOERBIGER-Pneumonic

Fluidisches UND nach HOERBIGER-Pneumonic

Dynamische Fluidik-Systeme

Es sind keine beweglichen Teile vorhanden und damit kein mechanischer Verschleiß. Hilfsenergie wird ständig verbraucht – das Fluid muss sich bewegen, um die Funktion zu erhalten.

Ausführungen von strömungsmechanischen Schaltelementen:

Turbulenzverstärker bzw. Pneumistoren (so viel wie pneumatische Transistoren) als Impulsverstärker oder als NICHT-Glieder
Wandstrahlelemente (siehe Coandă-Effekt) als Wandstrahl-Kippglieder (Flipflops, d. h. Speicherelemente) und logische Elemente (Verknüpfungsglieder: ODER/NOR, UND/NAND).

Herstellung

Die Kanäle von strömungsmechanischen Schaltelementen werden meist in Kunststoff geätzt oder gepresst.

Vorteile und Nachteile

Strömungsmechanische Schaltelemente zeichnen sich durch fehlenden Verschleiß, Zuverlässigkeit und Unempfindlichkeit gegenüber Wärme, ionisierender Strahlung und Vibration aus.

Ein Nachteil ist die Langsamkeit (relativ lange Umschaltzeiten, relativ niedrige Frequenzen).

Anwendungen

Die Fluidik ist u. a. in der Luft- und Raumfahrt, in der Militärtechnik, in industriellen Steuerungen, in der Medizin und auch in Geräten zum alltäglichen Gebrauch zur Anwendung gekommen.

Quellen

Stanley W. Angrist: Fluid control devices. In: Scientific American, Dezember 1964, S. 80–88. [1]
A. Böge: Das Techniker Handbuch. 11. Auflage. F. Vieweg & Sohn, Braunschweig u. Wiesbaden 1989, S. 1517–1530.
Hans Ebertshäuser u. Siegfried Helduser: Fluidtechnik von A bis Z. Vereinigte Fachverlage, Mainz 1995, ISBN 3-7830-0286-9
James W. Joyce: Fluidics. Basic components and applications. Maryland 1983. (PDF)

Weiterführende Literatur

Gerhart Kriechbaum: Pneumatische Steuerungen, Vieweg, 1997, ISBN 978-3-528-14057-1
Thomas Krist: Hydraulik, Pneumatik, Fluidik – Pneulogik: Formeln, Daten, Begriffe; für Berufsausbildung, Studium und Praxis. 4. Aufl. Hoppenstedt, Darmstadt 1991.
Adolf W. Rechten: Fluidik: Grundlagen, Bauelemente, Schaltungen. Springer, Berlin 1976.
Günter Ortmann: Logik- und Fluidiksteuerungen: ein Nachschlagewerk für Begriffe, Bildzeichen, Geräte und Schaltungen der Steuerungstechnik allgemein sowie der Fluidiktechnik und ihrer Randgebiete. Ortmann, Hilden 1973.
Eduard Karg: Fluidik: kurz und bündig. Elementare Einführung in die Technologie pneumatischer Logikelemente. Vogel, Würzburg 1972.
László Helm et al.: Einführung in die Fluidik: pneumatische logische Elemente und Systeme. Oldenbourg, München 1971.
O.Lew wood: Pure Fluid Device. In: Machine Design. Juni 1964, S. 154–180.
E.F.Tarumoto D.H.Humphrey: Fluidics. Fluid Amplifier Associates, Inc, 1965.
RE.Bowles EM.Dexter: A second Generation of Fluid System Application. Fluid Amplification Symposium, Oktober 1965, S. 213.

Weblink

Pneumatische Logik-Elemente aus dem Jahre 1969

Siehe auch