INDUSTRIËLE ICT DERDE GRAAD TSO

INDUSTRIËLE ICT DERDE GRAAD TSO

september 2004 LICAP – BRUSSEL D/2004/0279/074

INDUSTRIËLE ICT DERDE GRAAD TSO LEERPLAN SECUNDAIR ONDERWIJS LICAP – BRUSSEL D/2004/0279/074 September 2004 ISBN 90-6865-412-X

Vlaams Verbond van het Katholiek Secundair Onderwijs Guimardstraat 1, 1040 Brussel

Algemene Inhoud LESSENTABEL ..................................................................................................................5 ALGEMEEN DEEL ..............................................................................................................6 INDUSTRIËLE ELEKTRICITEIT EN LAB .........................................................................11 PROCESCONTROLE EN LAB .........................................................................................22 INDUSTRIËLE COMPUTERNETWERKEN EN LAB ........................................................33

INTERFACETECHNIEKEN EN LAB.................................................................................40 MICRO-ELEKTRONICA EN LAB .....................................................................................48 BESTURINGSSOFTWARE EN PROGRAMMEERTALEN ...............................................57

3de graad TSO Industriële ICT Algemeen deel

3 D/2004/0279/074

Derde graad -

TSO

Industriële ICT

Pedagogische vakbenaming Minimum-maximum


uren/week

Administratieve vakbenaming

32-36

32-36

Godsdienst

2

2

AV Godsdienst

Aardrijkskunde

1

1

AV Aardrijkskunde

Engels

2

2

AV Engels

Frans

2

2

AV Frans

Geschiedenis

1

1

AV Geschiedenis

Lichamelijke opvoeding

2

2

AV Lichamelijke opvoeding

Nederlands

2

2

AV Nederlands

Wiskunde

2-4

2-4

AV Wiskunde

Besturingssoftware en programmeertalen

4-6

3-5

TV Elektronica/Elektriciteit/ Elektromechanica/Toegepaste informatica

Industriële computernetwerken en labo

1

3


Industriële elektriciteit en lab

3

3

TV Elektriciteit/Elektromechanica/ Elektronica/Toegepaste informatica

Interfacetechnieken en labo

1-2

2-3


Micro-elektronica en lab

4-6

2


Procescontrole en labo

5-6

5-6


5 D/2004/0279/074

INDUSTRIËLE ICT DERDE GRAAD TSO ALGEMEEN DEEL

6 D/2004/0279/074


Inhoud 1

UITGANGSPUNT....................................................................................................8

2

ALGEMENE DOELSTELLINGEN EN VORMINGSCOMPONENTEN VAN DE STUDIERICHTING 'INDUSTRIËLE ICT' .................................................................8

3

GELIJKAARDIGE VORMING IN HET BUITENLAND .............................................9

4

INSTROOM.............................................................................................................9

5

UITSTROOM...........................................................................................................9

6

EVALUATIE ..........................................................................................................10


7 D/2004/0279/074

1

UITGANGSPUNT

Een studierichting ‘Industriële ICT’ sluit zeer goed aan bij de sterke vraag van de industrie naar informatici en ICT-specialisten gaande van het niveau secundair onderwijs tot en met burgerlijk ingenieur. Het tekort aan dergelijke technici is niet conjunctureel maar structureel. Alle aspecten van de informatica – niet alleen de burotica uit de kantoorsfeer maar ook de informatica op de industriële werkvloer – moeten niet enkel inhoudelijk, maar ook zichtbaar en met een goede herkenbaarheid in het onderwijsaanbod aanwezig zijn. Gezien de evolutie van de Informatie- en communicatietechnologie en de impact ervan op onze maatschappij, zijn beide invullingen absoluut noodzakelijk. ICT-medewerkers die het productieproces ondersteunen dienen gevormd te worden in een studierichting Industriële ICT met specifieke vormingscomponenten voor deze volwaardige discipline.

2

ALGEMENE DOELSTELLINGEN EN VORMINGSCOMPONENTEN VAN DE STUDIERICHTING 'INDUSTRIËLE ICT'

De studierichting ‘Industriële ICT’ beoogt vooral technici te vormen voor het installeren, het in bedrijf stellen en het onderhouden van computersystemen en netwerken in een industriële omgeving. Naast een algemene vorming biedt de studierichting ook een brede technische vorming, met disciplineoverschrijdend, theoretisch en uitvoeringsgericht inzicht in de computergestuurde industriële processen. Zowel hardware- als softwareaspecten komen ruim aan bod. De leerlingen dienen een ruime kennis op te doen met betrekking tot de computer zelf en de interfacing van de computer naar de industriële buitenwereld en omgekeerd: randapparatuur, netwerken, industriële machines en processen. Niet de diepgaande kennis van deze buitenwereld op zich staat centraal, maar vooral de aspecten ervan die de koppeling en de communicatie met en de besturing door de computer mogelijk maken. De leerlingen verwerven kennis en vaardigheden om, rekening houdend met kwaliteit, kostprijs en welzijn (veiligheid, gezondheid en milieu): •

de verschillende delen van een geautomatiseerd proces en hun functie in het geheel te herkennen (computer, programma, interface, vermogengedeelte, machine of proces, …);

•

computers, randapparatuur, netwerken, interfaces, besturingssoftware – ook voor industriële toepassingen te installeren en volgens voorgeschreven procedures te testen, in werking te stellen en te onderhouden;

•

computergestuurde machines en processen volgens de voorgeschreven procedures met de computer, de PLC, de microcontroller of de microprocessor te koppelen, in te stellen, te testen, in bedrijf te stellen en te onderhouden;

•

op een oordeelkundige wijze busstructuren toe te passen;

•

op een gestructureerde wijze en met gebruik van specifieke meetapparatuur en software bepaalde fouten in computers, randapparaten, interfaces, netwerken en geautomatiseerde processen te lokaliseren en te herstellen;

•

industriële software te hanteren met als doel machinebewegingen te sturen en machine-informatie in de computer in te lezen;

•

eenvoudig gestructureerde programma’s in een standaardtaal put/outputmogelijkheden van een computer te besturen;

•

de gebruiker van computergesteunde systemen technisch te ondersteunen.

8 D/2004/0279/074

te

ontwikkelen

om

de

in-


3

GELIJKAARDIGE VORMING IN HET BUITENLAND

In Nederland wordt op het MBO-niveau en in voltijds onderwijs, een vorming tot ‘Middenkaderfunctionaris computer interfacetechniek (mk-ict)’ aangeboden. Deze vorming leunt in zijn doelstellingen sterk aan bij een studierichting ‘Industriële ICT’ en wordt als volgt omschreven: Een technisch informaticus is een deskundige op het gebied van automatiseren en kan daarbij twee kanten op: productie- of kantoorautomatisering. Productieprocessen worden steeds meer geautomatiseerd. Als middenkaderfunctionaris computer interfacetechniek help deze technicus bij het automatiseren van zulke processen en systemen. Zijn taken bestaan uit service, onderhoud en programmeren. Hij leert hoe men computersystemen en -netwerken ontwerpt, beheert en aanpast en hoe men computerprogramma’s ontwerpt. Met deze opleiding kan men onder andere werk vinden bij automatiseringsbureaus, computersoftwarebureaus, de telecommunicatie- en datacommunicatie-industrie, computerservicebedrijven, computer-hardwarebedrijven, netwerkbeheerafdelingen, technisch-commerciële afdelingen of onderhouds- en reparatiediensten. De vorming bestaat uit: •

basisvaardigheden informatietechniek,

•

algemene vaardigheden elektrotechniek,

•

ontwikkelen, modificeren en onderhouden van besturingsinterfaces en communicatiesystemen,

•

samenstellen, onderhouden en beheren van computersystemen,

•

samenstellen, onderhouden en beheren van computerbesturingen en geautomatiseerde meetsystemen.

Doorstromen naar HBO-elektrotechniek is mogelijk.

4

INSTROOM

De leerlingen voor de studierichting ‘Industriële ICT’ derde graad TSO komen voornamelijk uit de volgende nijverheidsstudierichtingen van de tweede graad TSO: ‘Elektrotechnieken’, ‘Elektriciteit-elektronica’, ‘Elektromechanica’ of ‘Industriële wetenschappen’. Leerlingen die kiezen voor deze studierichting hebben een sterke interesse voor de moderne technologie en meer bepaald de industriële toepassingen daarvan, gekoppeld aan technisch talent en een voorkeur voor een directe, praktische aanpak. Zij hebben een aanleg voor logisch, probleemoplossend denken en handelen, die niet noodzakelijk gekoppeld is aan een zuiver wiskundige en wetenschappelijke benadering. Zij hebben zin voor detail, nauwkeurigheid, orde, structuur en fijn technisch werk.

5

UITSTROOM

De vorming sluit goed aan bij de huidige behoeften van de arbeidsmarkt. Deze leerlingen kunnen aan het werk als ICT-technicus, zelfstandig of in de industrie, voor de taken die reeds werden aangehaald in de paragraaf over de vormingscomponenten. Zij kunnen hun verworven kennis en vaardigheden verder uitbreiden via specialisatie in specialisatiejaren van het secundair onderwijs, in het volwassenenonderwijs en via bedrijfsopleidingen. Voor een aantal leerlingen behoort hoger onderwijs binnen het ICT-domein tot de mogelijkheden.


9 D/2004/0279/074

6

EVALUATIE

Bij de evaluatie kan men de volgende basisprincipes in acht nemen: •

de evaluatiecriteria en -elementen dienen bij elke opdracht op voorhand bij de leerlingen bekend te zijn,

•

zowel proces als product kunnen bij het evalueren aan bod komen,

•

indien noodzakelijk moet aandacht worden besteed aan remediëring.

De volgende, mogelijke evaluatiemethoden kunnen voor dit vak worden aangewend: •

Oefeningen en huistaken: na het oplossen van voorbeeldoefeningen in klasverband, moeten de leerlingen in staat zijn gelijkaardige opgaven individueel op te lossen. Het verdient aanbeveling hierbij een vaste structuur aan te houden waardoor de leerlingen de probleemstelling correct interpreteren (gegeven, gevraagde, figuur … ).

•

Mondelinge overhoring: tijdens het aanbrengen van de leerstof kan men regelmatig duidelijk geformuleerde en doelgerichte vragen stellen. Uit de antwoorden van de leerlingen kunnen aandacht, inzet, inzicht en het begrijpen van de leerstof worden afgeleid.

•

Schriftelijke overhoring: regelmatige schriftelijke overhoringen zijn noodzakelijk. Een aantal vormen kunnen hierbij worden gebruikt: −

Korte, eventueel onaangekondigde overhoringen op het einde van een les of bij het begin van de volgende les, over enkele hoofdelementen van de beperkte leerstof.

−

Aangekondigde, summatieve overhoringen waarbij alle elementen van een reeks lessen aan bod komen en waaruit moet blijken of de leerlingen de opgaven in hun juiste context kunnen plaatsen.

•

Toetsen en examens: hiermee evalueert men of de leerlingen in staat zijn grotere pakketten leerstof te assimileren en ook dan de opgaven juist kunnen situeren in een groter geheel.

•

Permanente evaluatie: in het labo dient men de leerlingen permanent te evalueren, niet alleen op de kennis en de vaardigheden bij het programmeren, maar ook op de attitudeverwerving. Daarbij zijn de volgende aandachtspunten van belang: zin voor nauwkeurigheid en kwaliteit, kritische instelling ten opzichte van eigen werk, zin voor zelfstandigheid, zin voor het werken in groep, groei naar zelfstandigheid, …

•

Verslagen / oefeningen: de verslagen waarin de leerlingen de resultaten van het labo verwerken en interpreteren zijn documenten die eveneens in de evaluatie opgenomen worden.

10 D/2004/0279/074


INDUSTRIËLE ICT DERDE GRAAD TSO TV Elektriciteit/Elektromechanica Elektronica/Toegepaste informatica INDUSTRIËLE ELEKTRICITEIT EN LAB Eerste leerjaar: 3 uur/week Tweede leerjaar: 3 uur/week

3de graad TSO Industriële ICT Industriële elektriciteit en lab

11 D/2004/0279/074

Inhoud 1

BEGINSITUATIE...................................................................................................13

2

ALGEMENE DOELSTELLINGEN .........................................................................13

3

ALGEMENE PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN ....................................13

4

LEERPLANDOELSTELLINGEN, LEERINHOUDEN EN PEDAGOGISCHDIDACTISCHE WENKEN .....................................................................................13

5

MINIMALE MATERIËLE VEREISTEN ..................................................................20

6

BIBLIOGRAFIE .....................................................................................................21

12 D/2004/0279/074


1

BEGINSITUATIE

De leerlingen komen vooral uit de tweede graad van de studierichtingen ‘Elektriciteit-elektronica’, ‘Elektromechanica’ of ‘Industriële wetenschappen’ en hebben een basiskennis van de elektriciteit verworven in het vak ‘Elektriciteit en labo’. Deze kennis werd voldoende wiskundig en wetenschappelijk onderbouwd om de doelstellingen van het vak ‘Industriële elektriciteit en labo’ in de derde graad van de richting ‘Industriële ICT’ te realiseren. Tevens hebben de leerlingen in het eerste jaar van de richting ‘Industriële ICT’ voldoende kennis verworven van de elektronica in het vak ‘Micro-elektronica en labo’ om de doelstellingen van het deel 4 ‘Vermogenelektronica’ in het vak ‘Industriële elektriciteit en labo’ in het tweede jaar van de derde graad te realiseren.

2

ALGEMENE DOELSTELLINGEN

De leerlingen dienen een goede technische kennis verder uit te bouwen van de begrippen uit de basiselektriciteit. Zij dienen ook een grondige kennis te verwerven van de werking en het gebruik van de verschillende 1ftransformatoren. Zij moeten ook de essentie van de draaistroomnetten kennen en de netstructuren toelichten. Tevens moeten zij ook de beveiligingen toelichten bij het schakelen van 3f-verbruikers en netstoringen, die in de industrie de goede werking van ICT-toepassingen kunnen verstoren, situeren en via de passende netfilters verwijderen. Zij bestuderen ook de motoren en generatoren die gerelateerd zijn aan het ICT-equipment waarin de motor als aan te sturen en te regelen ‘black box’ gezien wordt. Zij hebben bijzondere aandacht voor het gebruiken en aansturen van de stappenmotor en servomotor. De leerlingen moeten zich tevens bewust zijn van het bestaan en de functie van de verschillende hoogvermogencomponenten en de stuurketens voor thyristoren toelichten en 1f-gestuurde gelijkrichters situeren. De rol van wisselstroominstellers toelichten en inzicht verkrijgen in het gebruik van geschakelde voedingen is voor deze leerlingen eveneens noodzakelijk, daar deze laatsten veel voorkomen in ICT-apparatuur. Laboratoriumwerk waarbij de leerlingen zelfstandig schakelingen en metingen uitvoeren, moet hen helpen bij het verwerken van de theoretische leerinhouden. Zij leren hierbij efficiënt rapporteren en interpreteren van de meetresultaten uit het labo.

3

ALGEMENE PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN

Bepaalde leerinhouden die niet bij de metingen in het labo aan bod komen, kunnen via klassikale opstellingen gehanteerd door de leraar, didactisch worden ondersteund. Deze leerinhouden dienen ondersteund te worden door het praktisch gebruik van een simulatiepakket. De metingen in het labo worden, zo goed mogelijk aansluitend op de theorie, door de leerlingen zelf uitgevoerd. Zowel het schakelen als het meten komen aan bod. Via het maken van verslagen dienen de leerlingen de meetresultaten te verwerken en te interpreteren. Om de lessen efficiënt te laten verlopen wordt aanbevolen zeker éénmaal twee lesuren na elkaar te voorzien. Coördinatie met het vak ‘Micro-elektronica en labo’ is onontbeerlijk.

4

LEERPLANDOELSTELLINGEN, LEERINHOUDEN EN PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN

Doelstellingen met de vermelding (U) kunnen bij uitbreiding worden nagestreefd. Alle andere doelstellingen moeten worden bereikt. Labodoelstellingen worden cursief weergegeven.


13 D/2004/0279/074

LEERPLANDOELSTELLINGEN

LEERINHOUDEN

DEEL 1: BASISELEKTRICITEIT 1 2

Herhaling van de basisbegrippen van elektriciteit – en elementaire metingen –

–

Voorstelling in het tijdsdomein

–

Periode, frequentie, amplitude, effectieve waarde, ogenblikkelijke waarde

–

Vectorvoorstelling

2.2 Zelfstandig het gedrag van R, L en C vergelijken – door meting –

Invloed van de frequentie op de stroom Invloed van de frequentie op de impedantie

–

Faseverschuiving tussen spanning en stroom

–

Serieschakeling

–

Parallelschakeling

2.3 Het gedrag van R, L en C door berekening verifië- – ren (U)

Zelfde leerinhouden als 2.2

1f-wisselstroomvermogen

3.1 Meten en interpreteren van arbeid en vermogen – bij industriële ICT uitrusting. – –

4

Wet van Ohm

Herhaling van enkelvoudige wisselstroomketens

2.1 Het gedrag van sinusoïde signalen beschrijven

3

Stroom, weerstand, spanning

W, p(t), P, Q, S en arbeidsfactor Vermogendriehoek Invloed van de arbeidsfactor op de verbruiker, het energietransport en de energietoeleveringsmaatschappij

Magnetisme

4.1 De voornaamste begrippen en wetten van het – magnetisme kennen. –

Elektromagnetisch veld Magnetische inductie bij beweging

–

Magnetische inductie bij stroomverandering

–

Emk

–

Lorentz-kracht

PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN Het doel van dit deel is kennis en inzicht te verwerven in de basisprincipes van de elektriciteit. Deze leerstof dient als basis voor de andere leerstofonderdelen. Dit deel bestaat voornamelijk uit herhaling en laat een mogelijke instroom uit richtingen met minder voorkennis toe. 2.1 – 2.2 Gebruik ook simulatiesoftware ter illustratie van enkele metingen.

14 D/2004/0279/074


3

Uitvoeren van vermogenmetingen en metingen van de arbeidsfactor voor verschillende types belastingen.

3

De verbetering van de cos ϕ van de schoolinstallatie gaan bekijken.


LEERINHOUDEN

DEEL 2: ENERGIETRANSPORT 5

1f transformatoren

5.1

Verklaren van de principewerking van de 1f – trafo –

5.2

Primaire en secundaire wikkeling Wikkelingverhouding

–

Toelichten van de specificaties van de 1f trafo

–

Verliezen en de gevolgen

De werking van de betreffende transfo’s ken- – nen en de toepassingsgebieden toelichten

Speciale transfo’s: −

stroomtang

−

veiligheidstransfo (U)

−

scheidingstransfo (U)

−

impulstransfo (U)

5.2.1 Zelfstandig de stroom die ICT equipment aan het net onttrekt, me teen stroomtang meten 6

Draaistroomnetten

6.1

Herkennen, visualiseren en meten van een 3f – net. –

Ogenblikkelijke waarde

–

Vectoriële voorstelling

–

Fase- en lijngrootheden

–

Ster- en driehoekschakelingen

–

Klembenamingen

–

Rol van de nulleider

–

Symmetrische en asymmetrischebelasting (U)

7

Schakelen van 3f verbruikers

7.1

3f verbruikers aan 3f bronnen koppelen en de – schakeling verantwoorden.

8

Netstructuren

8.1

Beveiligingen beschrijven en reglementering – aanhalen. –


3f spanning/stroom

3f verbruikers

Stroom door het lichaam Verschillende gevaarniveaus

–

Overstroombeveiliging

–

Zekeringen en automaten

15 D/2004/0279/074

– 8.2

Beschrijven van de toepassings-gebieden en – herkennen van de fout-situaties in de netstruc– turen. –

Verliesstroom TT – net, TN – net, IT – net

9

Netstoringen en filters

9.1

Inzien dat een periodisch niet-sinusoïdaal sig- – naal kan beschreven worden als een som van – harmonischen.

Voorstelling in het tijdsdomein

9.2

Een periodisch niet-sinusoïdaal signaal voor- – stellen door middel van parameters. (U)

Crest factor, RMS, Totale Harmonische Distortie (U)

9.3

De mogelijke storingsbronnen opsommen.

Netstoringen (HF – LF)

9.4

Het gebruik van passieve en aktieve filters ver- – antwoorden in functie van de toepassing.

–

Voorstelling in het frequentie-domein

Netfilters, UPS

PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE DENKEN 5.1

De transformatieverhouding experimenteel door de leerlingen laten bepalen.

5.2

Verschillende soorten kernen kunnen behandeld worden naar vorm (rond, vierkant,…) en naar samenstelling (ferriet,…). Demonstreren van deze speciale trafo’s.

5.2 6.1

Het visualiseren van een 3f spanning kan gebeuren op verschillende manieren via simulatiesoftware (vb Multisim), via een spreadsheet (vb Excel), door schetsen.

8.1

De verliesstroom kan beschreven worden aan de hand van een aantal parameters: beveiliging, bewaking, storingsgevoeligheid, selectiviteit. Voorbeelden van zekeringen en automaten uit de realiteit tonen.

8.1 9

9 9 9

GEEN wiskundige berekeningen. Indien mogelijk visualisatie van een niet-sinusoïdaal signaal met spectrumanalyser of simulatiesoftware (Voltech-VPAS; Fluke,…). Of probleem aan de hand van tekeningen verduidelijken. Het is zeer interessant de leerlingen te confronteren met het frequentiespectrum van de stroom die een pc of ander ICT-equipment aan het net onttrekt. Met behulp van een pc kan men heel verduidelijkende spectra van (LF) niet-sinusoïdale signalen en de bijhorende filtering demonstreren. Voorbeelden van zekeringen uit de realiteit tonen. Voorbeelden van automaten uit de realiteit tonen.

16 D/2004/0279/074



LEERINHOUDEN

DEEL 3: COMPONENTEN VAN INDUSTIËLE RANDAPPARATUUR 10

Motoren en generatoren

10.1

De werking van de asynchrone motor kennen – en deze motor zelfstandig aansluiten. –

Samenstelling, werkingsprincipe, symbool Aanzetstroom

–

Invloedsfactoren op de draaizin

–

Invloedsfactoren op de snelheid

–

Koppel-snelheidskarakteristiek

–

Toepassing in ICT-omgeving

10.2

De werking van de synchrone motor kennen. – (U)

Zelfde leerinhouden als 10.1

10.3

De werking van de tachogenerator kennen

–

Samenstelling, werkingsprincipe, symbool

–

Toepassing in ICT-omgeving

10.4

De werking van de DC-motor kennen en deze – motor zelfstandig aansluiten. –

−

onafhankelijk bekrachtigd

−

permanente magneten

−

serie, shunt (U)

Invloedsfactoren op de draaizin

–

Invloedsfactoren op de snelheid

–

Aanzetstroom

Stappenmotor

11.1

De stappenmotor herkennen en enkele toepas- – singen opsommen. –

De stappenmotorsturing herkennen en aanstu- – ren van een bestaande configuratie. –

12

Servomotor

12.1

De servomotor herkennen en de samenstellen- – de delen toelichten.


Soorten:

–

11

11.2

Samenstelling, werkingsprincipe, symbool

Samenstelling, werkingsprincipe Soorten: −

permanente magneetrotor

−

variabele reluctantie rotor

−

hybride motor

Functies van de hardware Functies van de software

Samenstelling, werkingsprincipe: −

servomotor

−

tachogenerator

−

impulsgever

−

resolver

−

rem

17 D/2004/0279/074

12.2

–

Toepassingen

–

Vergelijken met stappenmotor

De servomotorsturing herkennen en aansturen – van een bepaalde configuratie. –

Functies van de hardware Functies van de software

PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN 10

Het is niet de bedoeling om de bouw en de werking van de diverse motoren te bestuderen. Wel kan de nadruk gelegd worden op het schakelen van de bijzonderste motoren. De motor mag als ‘black box’ gezien worden. Vooral de aspecten en de parameters die van belang zijn om een motor te koppelen met een computer staan centraal.

10.1

Grafisch instelpunten in de koppel-snelheidskarakteristiek bepalen aan de hand van verschillende belastingstypes.

10.3

Demonstratie van de werking van een tachogenerator.

11.1

Toepassingen van de stappenmotor in de industriële ICT-wereld: positionering bij robot, printer, scanner,….

12.1

De samenstelling van de servomotor via een blokschema toelichten. De samenstellende delen van de servomotor demonstreren.

12.2

Moderne servosystemen worden via pc aangestuurd.


LEERINHOUDEN

DEEL 4: VERMOGENELEKTRONICA 13

Vermogenregeling

13.1

Basisprincipes van de elektronische vermogen- – regeling toelichten. –

Hakker (chopper)

–

Gestuurde gelijkrichting (mutator)

Wisselstroominsteller

14.1

Onderscheiden van de verschillende vermo- – gen- en stuurcomponenten.

Het gebruik van koellichamen voor vermogen- – componenten verwoorden. bevatten. – –

18 D/2004/0279/074

Invertor

– 14

14.2

Wisselstroominsteller(AC-controller)

Werkingssprincipe aan de hand van de (UI)karakteristiek −

diac

−

UJT

−

triac

Thermische weerstand Soorten Berekenen van koellichamen (U)


14.3

Wisselstroominstellers herkennen aan de hand – van het elektrisch schema.

–

Samenstelling, principe-werking, voordelen, nadelen −

AC controller met fase-aansnijding

−

AC controller met periodesturing

−

Solid State Relais

Toepassing in ICT: −

14.4

14.5

Het nut en de werking van de verschillende – stuurketens toelichten. –

Impulstrafo (U) (zie module 2) Diac-sturing van een triac

–

StuurIC’s

De werking van de bestudeerde wisselstroom- – instellers verifiëren door meting – Invertor

15.1

Onderscheiden van de verschillende vermo- – gencomponenten.

Werking van de invertor kennen.

Ontsteekpulsen

–

15

15.2

Visualisatie uitgangsspanning Ontsteken en doven

Werkingsprincipe als schakelaar aan de hand van de (UI)-karakteristiek −

IGBT

−

MCT (U)

–

Samenstellende delen

–

Werkingssprincipe aan de hand van de (UI)karakteristiek

–

Toepassing: de frequentie-regelaar (PWM)

–

Motorsnelheid regelen

15.3

Frequentieregelaar aansluiten

16

Hakker

16.1


Werkingsprincipe als schakelaar aan de hand van de (UI)-karakteristiek: −

16.2

16.3

17

Werking van de hakker kennen.

De geschakelde voeding toelichten

de softstarter

powermosfet

–

Samenstellende delen

–

Werkingssprincipe aan de hand van de (UI)karakteristiek

–

Principeschema

–

Werking

–

Complexiteit van een praktisch schema aantonen

–

Toepassing in pc en andere ICT-uitrusting

–

Voordelen van switch-modes t.o.v. andere spanningsregelaars (omzetters)

Gestuurde gelijkrichters. (U)


19 D/2004/0279/074

17.1


Werkingsprincipe aan de hand van de (UI)karakteristiek: −

17.2

Verschillende types gestuurde gelijkrichters – toelichten. –

18

EMC

18.1

Het EMC probleem omschrijven.

SCR

1f gestuurde gelijkrichter 3f gestuurde gelijkrichter

–

Oorzaken

–

Gevolgen storingen (EMI/RFI)

–

Oplossingen

–

Meten en meetapparatuur (U)

–

Wetgeving (U)

PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN 14.1, 14.2, 15.1, 16.1

Het gebruik van databoeken door de leerlingen, om de specifaties van de vermogencomponenten en koellichamen op te zoeken, is aan te raden!!

14.1, 14.2, 14.5, 15.1, 16.1 14.4

Stuur-IC voor SCR en triac vb TCA 785.

14, 15, 16 18

5

Simulatiesoftware die hiervoor kan gebruikt worden is Electronic Workbench., Multisim,…

toepassingen: procescontrole, temperatuursregelaar, lichtregelaar, power supply van ICTuitrusting, ….

Het is de bedoeling de complexe problematiek van EMC te behandelen via een praktisch voorbeeld (oorzaak, gevolg, oplossing).

MINIMALE MATERIËLE VEREISTEN

•

Regelbare AC-voedingen (0-230V/5A)

•

Digitale multimeters

•

Universele vermogenanalyse toestellen

•

Ohmse, inductieve en capacitieve belastingen

•

Driefasige ohmse symmetrische en asymmetrische belastingen

•

Eénfasige en driefasige wattmeters

•

Stroomtangen, veiligheidstransfo’s, scheidingstransfo’s en impulstransfo’s.

•

Ster-driehoekschakelaars

•

Isolatiemeter

•

Schakelkast met verliesstroombeveiligingen

•

Asynchrone en synchrone motoren

•

DC-generatoren en tachogenerator

•

Onafhankelijk bekrachtigde DC-machine en DC-machine met permanente magneten

•

Stappenmotoren met sturing

20 D/2004/0279/074


•

Servomotoren met impulsgever en resolver

•

Servoremmen

•

Hoogvermogencomponenten

•

Koellichamen

•

Stuurketens voor thyristoren

•

1f- en 3f-gelijkrichters

•

Geschakelde voedingen

•

Simulatiesoftware

•

Stuur-IC’s voor SCR en triac

•

AC-controllers

•

Solid state relais

•

Frequentieregelaars

6

BIBLIOGRAFIE

CLAERHOUT L., DEKELVER V., DE SCHEPPER F., LIBBRECHT J., MAESEN I., Serie Elektrotechniek, Elektriciteit deel 2, Wolters Plantyn, Mechelen. CLAERHOUT L., DEKELVER V., DE SCHEPPER F., LIBBRECHT J., MAESEN I., Serie Elektrotechniek, Elektriciteit deel 3, Wolters Plantyn, Mechelen. POLLEFLIET J., Vermogenselektronica, Die Keure, Brugge. VAN HEGHE B., Handgeschreven cursus voor het oplossen van complexe netwerken; RLC-kringen; filters en brug van Wheatstone. VRANCKEN E., Labo 2C Elektriciteit, Wolters Plantyn, Mechelen.


21 D/2004/0279/074

INDUSTRIËLE ICT DERDE GRAAD TSO TV Elektriciteit/Elektromechanica Elektronica/Toegepaste informatica PROCESCONTROLE EN LAB Eerste leerjaar: 5 (+ 1) uur/week Tweede leerjaar: 5 (+1) uur/week

22 D/2004/0279/074

3de graad TSO Industriële ICT Procescontrole en lab

Inhoud 1

BEGINSITUATIE...................................................................................................24

2


3


4


5


6

BIBLIOGRAFIE .....................................................................................................32


23 D/2004/0279/074

1

BEGINSITUATIE

Dit leervak is volledig nieuw voor de leerlingen. Het steunt op het vak micro-elektronica. Duidelijke afspraken voor de respectievelijke leerstof moeten dan ook een logische opbouw mogelijk maken. Dubbel geven van elementaire leerstof moet dan ook vermeden worden.

2


Momenteel worden heel veel verscheidene programmeerbare automaten of PLC 's ingezet om een proces, machine of installatie te automatiseren. Het is bijgevolg een “must” om leerlingen en studenten, de technici van morgen, vertrouwd te maken met dit deel van de procestechniek. Het programmeren (merkgebonden) zelf vormt eigenlijk geen onoverkomelijk probleem, als men zich toespitst op een beperkt aantal merken of types, of IEC 1131. We zien echter dat veel realisaties steunen op een intuïtief toepassen van vroeger opgedane kennis (relais techniek) en verworven ervaring. Inzicht verwerven, aanpassingen uitvoeren, fouten lokaliseren in dergelijk ontworpen automatismen zijn tijdrovend en moeilijk. Daarom is vanaf de ontwerpfase een gestructureerde aanpak en een duidelijke, ondubbelzinnige functionele omschrijving noodzakelijk. (IEC 848) In de cursus kunnen verscheidene voorbeelden van de probleemstelling, via een gestructureerde oplossingsmethode, systematisch omgezet worden tot een PLC-programma en de praktische realisatie (of simulatie) uitgevoerd en getoetst aan de gestelde eisen. Hierbij wordt tevens aandacht besteed aan het in bedrijf stellen, aanpassen en onderhouden van de automatisering.

3


Niet de studie van de industriële processen op zich maar de parameters ervan, die de in- en uitgangssignalen voor de verschillende types controllers bepalen zijn zowel voor de hardwareaspecten (interfacing) als de softwareaspecten (programmering) van zeer groot belang. Een interessante benadering is deze waarbij men beschikt over een aantal goed gekozen modelprocessen – zowel als didactische opstelling als vis simulatie – waarvan men de koppeling met de verschillende procescontrollers (microcontroller, PLC, industriële pc …) kan realiseren. Op deze wijze kan men het inzetten van de verschillende processortechnologieën, elk met hun specifieke eigenschappen, met elkaar vergelijken. De integratie van elementen uit de vakken Interfacetechnieken en labo en Besturingssoftware en programmeertalen is in dit vak onontbeerlijk.

4


Doelstellingen met de vermelding (U) kunnen bij uitbreiding worden nagestreefd. Alle andere doelstellingen moeten worden bereikt. Labodoelstellingen worden cursief weergegeven. De doelstellingen met de vermelding (U) kunnen als basis worden behandeld indien men kiest voor programmeertalen in de complementaire uren.

24 D/2004/0279/074



LEERINHOUDEN

DEEL 1: INLEIDING PROCESCONTROLE 1

Doel van de procescontrole

1.1

Het begrip ‘proces’ omschrijven

–

Proces

1.2

Het doel van procescontrole beschrijven.

–

Mechaniseren

–

Automatiseren

–

Regelen van grootheden

–

Energie- en arbeidsbesparing

–

Nauwkeurigheid

1.3

De elementaire opbouw van een procescontro- – le verklaren aan de hand van een blokschema.

Elementen uit de procescontrole: −

soorten processen

−

soorten procescontrollers

−

sensoren

−

omvormers, transmitters

−

corrigerend orgaan, actuator

1.3.1 De functie van de verschillende delen omschrijven. 1.3.2 De soorten procescontrollers opsommen. 1.4

De opbouw van een procescontroller verklaren – aan de hand van een blokschema met digitale inputs en outputs.

–

Input van procescontroller: −

digitale ingangen voor schakelaars en contacten

−

analoge ingangen voor sensoren

Output van procescontroller: −

digitale uitgangen: numeriek, aan/uit

−

analoge uitgangen: continue regeling

PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN 1.1

Met voorbeelden toelichten en de begrippen procesversterking, tijdsconstante en dode tijd vergelijken. Simulatiesoftware zoals Actasim kan verhelderend werken.

1.3.2

De verschillende controllers aanwijzen: microcontroller, PLC, digitale regelaars. De pc in de procescontrole bespreken.

1.4

Bespreek hier de data-acquisitie en verwijs naar interfacetechnieken. Hier kan je ook regeltechnische aspecten aan bod laten komen. Bespreek de standaardsignalen en transmitters. Simulatiesoftware zoals Actasim kan veel verduidelijken. Men kan verder verdiepen in de effecten van de P, I en D acties.


25 D/2004/0279/074


LEERINHOUDEN

DEEL 2: MICROCOMPUTER – MICROPROCESSOR EN MICROCONTROLLER 2

Microcomputerarchitectuur

2.1

De opbouw van een microcomputer verklaren – aan de hand van een blokschema.

Het blokschema van een microcomputer: −

CPU

−

I/O

−

geheugen

2.1.1 De functie van verschillende blokken omschrijven. 2.1.2 Aan de hand van een blokschema de gegevensstroom in de bussen toelichten. 2.1.3 De functie en het doel van de verschillende – bussen toelichten.

2.2

De onderdelen van een centrale verwerkingseenheid omschrijven.

2.3

De principiële opbouw en verwerking van een – instructie bevatten.

2.3.1 De verschillende adresseringsmethoden toe- – lichten en gebruiken.

2.3.2 Timing- en controlesignalen bespreken.

–

Centrale verwerkingseenheid: −

ALU

−

ACCU

−

registers

De instructies: −

opcode

−

operand

Von Neumanncyclus −

fetch

−

exection

Timing

2.4

De functie van een interruptroutine verwoorden. –

Interrupt

2.5

Een eenvoudige toepassing in assembler reali- – seren. (U)

Toepassing in assembler

2.6

Principiële opbouw van het geheugen weerge- – ven.

Geheugen:

2.7

Specifieke I/O IC’s gebruiken. (U)

26 D/2004/0279/074

–

−

vluchtig en niet-vluchtig

−

adres

−

data

−

read en write

−

chip select, output enable

−

intern en extern

Specifieke I/O IC’s


2.8

De evolutie van microprocessor-families om- – schrijven.

3

De microcontroller

3.1

De elementaire opbouw van een microcontrol- – ler verklaren aan de hand van een blokschema. –

3.2

Een programmeeromgeving hanteren.

–

Microprocessor-families: −

8 bit, 16 bit, 32 bit, 64 bit

−

clockfrequentie

−

snelheid van de CPU

Blokschema van een microcontroller Databook gegevens: −

specifieke I/O-poorten

−

eigenschappen

−

geheugen

Programmeeromgeving: −

editor

−

compiler

−

simulator

−

uittesten van het programma

3.2.1 Het programma zelfstandig ingeven via een editor, compileren, simuleren en debuggen. 3.2.2 Een geschreven programma zelfstandig uittesten via een hardwaresturing. 3.2.3 De pc als communicatiemiddel zelfstandig instellen en toepassen. 3.3 3.4 3.5

Een programma met een interrupt-routine zelf- – standig ontwikkelen, schrijven en verklaren.(U) – Een timer zelfstandig programmeren.(U)

Interrupts Interrupt mogelijkheden en registers.

–

De timers en hun eigenschappen

–

Registers

Van een opgave in tekstvorm een gestructu- – reerd programma maken en dit uittesten op de – hardware.

4

Proces controleren

4.1

Van een eenvoudig proces de hardware zelf- – standig aansluiten en uittesten.

4.2

Van een eenvoudig proces de bijhorende software zelfstandig ontwikkelen.

Oefeningen gestructureerd programmeren Programma structuren

Toepassingen met PC en of microcontroller


Bespreek de verschillende registers zoals. instructiedecoders, programmateller, instructieregister, control unit, stack en stackpointer, general purpose registers.

2.3

Verduidelijk met een visualisatieprogramma.


27 D/2004/0279/074

2.7

Verwijs naar interfacetechnieken. Voorbeeld PIA, ACIA…

2.8

Databoeken raadplegen van enkele fabrikanten. Opzoekingen op Internet.

3.1

Neem bv. T90 S2313 van Atmel, Intel 8051,BASIC Stamp...

3.2

Gebruik een hogere programmeertaal zoals bv. AVR BASCOM voor Atmel 2313.

3.2.3

De communicatie met seriële poorten en/of parallelle poort bespreken en hun instellingen.

4

Sturen van LED’s, input via schakelaars, DC–motor snelheidsregeling of positionering van een DC-motor of stappenmotor, sturen van een display, lezen van een keyboard, I2C interface, datalogging, sturen van een I/O bouwsteen… zijn mogelijke oefeningen en kunnen de labo interfacetechnieken ondersteunen of als project uitgewerkt worden. Regeltechnische toepassingen kunnen hier ook als project worden uitgewerkt.


LEERINHOUDEN

DEEL 3: INDUSTRIËLE PC INSTELLEN, UITBREIDEN EN ONDERHOUDEN 5

De voeding van een pc testen.

–

5.1

De voeding van een pc vervangen.

6

Het moederbord met zijn processor vervangen. –

Voedingseenheid

Moederborden

–

Processoren

–

Slots

–

Intern geheugen

Invoerapparatuur aansluiten, instellen en on- – derhouden. –

Muis of trackball

6.1

De eigenschappen van hedendaagse moederborden en processoren opzoeken en analyseren.

6.2

De slots op een moederbord onderscheiden.

6.3

Intern geheugen van een pc uitbreiden en vervangen.

6.3.1 De eigenschappen van intern geheugen opzoeken en analyseren. 7

8

–

Scanner

–

Barcodelezer

–

Digitale camera of fototoestel

–

Magneet- of chipkaart lezer

Uitvoerapparatuur aansluiten, instellen en – onderhouden.

28 D/2004/0279/074

Toetsenbord

Printer of plotter of barcodeprinter


–

Dataprojector

–

Beeldscherm en grafische kaart

–

Geluidskaart

–

Diskette

–

HDD

–

(FAT/NTFS) formatteren

–

Een harddisk ghosten

–

DVD/CD-ROM/CD-R/CD-RW

–

Flash geheugen

9.4.1 SCSI-apparatuur aansluiten en instellen. (U)

–

SCSI (U)

10

Een BIOS via flash updaten. (U)

–

BIOS

11

Digitale meettoestellen koppelen aan pc en me- – tingen uitvoeren. (U)

Digitale meettoestellen

12

Input/Output toepassen m.b.v. digitale of ana- – loge I/O kaarten

I/O kaarten

derhouden.

8.1

Een grafische kaart inbouwen en instellen.

8.1.1 De eigenschappen van een grafische kaart opzoeken en analyseren. 8.1.2 Het beeldscherm aansluiten op deze grafische kaart. 8.1.3 De eigenschappen van een beeldscherm opzoeken en analyseren. 8.2

Een geluidskaart inbouwen en instellen.

8.2.1 De eigenschappen van een geluidskaart opzoeken en analyseren. 9

Opslagapparatuur aansluiten en instellen.

9.1

De werking van de interfaces voor extern opslagapparatuur beschrijven.

9.2

Een diskettestation inbouwen in een pc.

9.3

Een harddisk inbouwen en instellen voor een bestaand systeem.

9.4

Een cd-lezer en/of -schrijver toevoegen aan pc. De verschillende soorten cd’s vergelijken.


29 D/2004/0279/074


PCI, ISA, AGP.

6.3

De verschillende uitvoeringen van geheugen bespreken.

7

De verschillende interfaces (USB, IEEE1394/Firewire, Centronics) gebruiken en verwijzen naar het vak interfacetechnieken.

8

De verschillende interfaces (USB, IEEE1394/Firewire, Centronics) gebruiken en verwijzen naar het vak interfacetechnieken.

11

Bijvoorbeeld: microVIP, poweranalyser, Fluke oscilloscoop.

12

Data-acquisitie en overeenkomstige software gebruiken (bijvoorbeeld) LabView, (U)


LEERINHOUDEN

DEEL 4: PLC-TECHNIEK 13

Automatisering

–

13.3

Sturing van regeling onderscheiden.

13.4

Soorten bedrijfscycli onderscheiden.

14

PLC

14.1

Gebruik van PLC verantwoorden.

14.2

Blokschema PLC opstellen, onderdelen her- – kennen. –

15

PLC-programmeertalen en ontwerpmethoden.

30 D/2004/0279/074

input en output interface

−

sensoren en actuatoren

−

bediening en visualisatie

PLC-toepassingsgebied

Functie en doel van de blokken bevatten.

Technische gegevens PLC-modules opzoeken en interpreteren om I/O aan te sluiten.

−

–

13.2

14.4

de CVE

Het proces en soorten bedrijfscycli

Blokschema van een automatisering opstellen.

Werkingsprincipe PLC bevatten.

−

– 13.1

14.3

Blokschema van een automatisering:

Hardware van PLC (blokschema) Werking (flow chart)

–

Hardware configuratie

–

Soft PLC (U)

–

PLC instructieset, functies, functieblokken, dataverwerking, bit, byte en woord verwerking


–

Programmeertalen volgens IEC 1131

–

Stopprocedure

15.1

De belangrijkste instructies, functies van de verschillende programmeertalen gebruiken om: combinatorische, sequentiële en regelproces (U) systemen te realiseren

15.2

Stopprocedure met draadbreukbeveili-ging en geheugenwerking toepassen in PLC-programma.

15.3

Voor combinatorische problemen een ont- – werpmethode toepassen en PLC- programma schrijven.

Combinatorische logica:

Voor sequentiële problemen een ontwerpme- – thode toepassen en PLC-programma schrijven.

Sequentiële logica:

15.4

15.5

Voor regelprocessen een ontwerpmethode toepassen en PLC programma schrijven (U)

–

Een pc gebruiken om programma ‘s te schrij- – ven, te testen en te wijzigen.

15.7

PLC-programma simuleren.

15.8

De ontwerpmethode toepassen afhankelijk – van het probleem.

15.9

De verschillende programmeermethoden toepassen volgens verantwoorde keuze. –

16

Visualisatie en bediening

16.1

Eenvoudige Human Machine Interface inzet- – ten bij PLC voor visualisatie en bediening. – –

16.2

Grafische visualisatie gebruiken (U)

17

PLC netwerk

17.1

De functie van de modules in een netwerk toe- – lichten.

17.2

I/O situeren in een industrieel PLC netwerk.

17.3

PLC netwerk in dienst stellen en onderhou- – den. (U)

18

PLC integreren in een automatisering.

18.1

Schema interpreteren.


−

–

digitale ontwerpmethoden

functiediagram IEC 848

Regelproces: −

15.6

15.10 Gestructureerde programma’s schrijven

−

flow chart

PLC software

Toepassingen

Gebruik van functieblokken, bouwstenen

Data invoer en uitvoer d.m.v. HMI Variabele teksten, alarmmeldingen Grafische proces visualisatie

Configuratie met decentrale opstelling van PLC’s en I/O

PLC netwerk (U)

Complete automatisering

31 D/2004/0279/074

18.2

Onderhouden van een PLC gestuurde auto- – matisering. (U)

Fouten opsporen en diagnose


Situering van de leerstofelementen ICT en hardwarecomponenten in het blokschema van een automatisering.

15

Aan de hand van voorbeelden de verschillende ontwerp-, programmeermethoden en instructies leren toepassen.

15.8

Projecten uitwerken vanaf ontwerp tot en met realisatie. Verscheidene sensoren en pneumatische componenten toepassen. De link leggen met interfacetechnieken.

16.1

Tekstdisplay en numeriek klavier.

16.2

Een pc gebruiken om een proces te visualiseren met behulp van Visual Basic, Borland C++, SCADA software, Labview of dergelijke software.

17

Het nut aantonen van netwerking en bussystemen: ASI, PROFIBUS, TCP/IP en dergelijke.

18

De machinesturingen in andere afdelingen van de school kunnen als voorbeelden gebruikt worden.

5


Per groep leerlingen of per klas •

PLC-systeem

•

PC-configuratie

•

Didactische opstelling met PLC, sensoren en actuatoren met snelaansluitingen

•

PC als programmeertoestel

•

Human Machine interface (bediening en display)

•

Microcontrollersysteem

6

BIBLIOGRAFIE

SOENENS R., VANDENHEEDE H., Microprocessortechniek- basistechniek, Die keure. BEUCKELAERS A.,VAN DEN WIJNGAERT W., Microprocessortechniek – microcontrollers, Die keure. HUIBRECHTS - VAN CAUTER, Besturingstechnieken, Novum − Internationale standaard IEC 848 IEC 1131 − PLC programmeerbare logische sturingen, Mariën, Die keure

32 D/2004/0279/074


INDUSTRIËLE ICT DERDE GRAAD TSO TV Elektronica/Toegepaste informatica INDUSTRIËLE COMPUTERNETWERKEN EN LAB Eerste leerjaar: 1 uur/week Tweede leerjaar: 3 uur/week

3de graad TSO Industriële ICT Industriële computernetwerken en lab

33 D/2004/0279/074

Inhoud 1

MINIMALE VOORKENNIS ....................................................................................35

2


3


4


5


6

BIBLIOGRAFIE .....................................................................................................39

34 D/2004/0279/074


1

MINIMALE VOORKENNIS

De leerlingen moeten tijdsdiagrammen kunnen interpreteren en kennis van de basisprincipes van elektronica is aanbevolen maar geen noodzaak.

2


De leerlingen dienen inzicht te verwerven in een aantal belangrijke principes, hoofdlijnen en de opbouw van de technische voorzieningen in netwerken, datatransport en datatransmissie. Daarbij moet aandacht worden geschonken aan theoretische, technologische en praktische aspecten van deze materie. Laboratoriumwerk, waarbij de leerlingen zelfstandig experimenteren en metingen uitvoeren op een industrieel netwerk moet hen helpen bij het verwerken van de theoretische leerinhoud. Zij leren efficiënt rapporteren en ook de meetresultaten interpreteren om zo tot een oplossing van het gestelde probleem te komen.

3


Bepaalde leerinhouden die niet bij de metingen aan bod komen, kunnen via klassikale opstellingen gehanteerd door de leraar, didactisch worden ondersteund. Ook simulatiesoftware kan daartoe worden aangewend. De andere metingen en simulaties worden door de leerlingen zelf uitgevoerd. Via het maken van verslagen dienen de leerlingen de meetresultaten te verwerken en te interpreteren.

4




LEERINHOUDEN

1

Basisbegrippen datacommunicatie

1.1

De datacommunicatie basisbegrippen verklaren – en situeren. –

Informatiesignalen: geluid, beeld en data

–

Bandbreedte, signaalversterking, demping, dB, vervorming

–

Oscillatoren

–

Modulatietechnieken

2

Basisbegrippen transmissie

2.1

Basisbegrippen van datatransmissie verklaren – en situeren. –


Frequentiespectrum

Simplex, half-duplex, full-duplex Multiplexen

–

Asynchroon en synchroon

–

Basisband- en draaggolfkanalen

–

Transmissiemedia

35 D/2004/0279/074

– 3

Datatransmissiesystemen

3.1

Eigenschappen van de basis – datatransmissiesystemen kunnen toelichten en – situeren. –

Foutbeheersing/beveiliging (U)

Analoge telefonie ISDN Breedband (ADSL, kabel)

–

Atm (U)

–

Netwerk met directe kabelverbinding

4

Peer to peer verbinding tussen twee pc’s

4.1

Zelfstandig een fysische verbinding tussen – twee pc’s realiseren.

5

Modems

5.1

De functie van een modem verklaren en situe- – ren.

Standaard voor modems

5.2

Met behulp van de handleiding de modem zelf- – standig installeren en onderhouden.

Modemgebruik

6

Bekabeling van netwerk

6.1

De voor- en nadelen van de verschillende netwerkmedia opsommen.

Hard- en softwareaspecten

–

Gestructureerde bekabeling en connectoren

–

Kabelsoorten

–

Standaard voor bekabeling

–

Draadloze verbindingen

–

Categorieën/specificaties op bekabeling

–

Hardware tools voor LAN’s en WAN’s

6.2

Zelfstandig een netwerkbekabeling realiseren en testen.

7

Storingen

7.1

Zelfstandig de fysische problemen in netwerk- – kabels lokaliseren en oplossingen voorstellen. –

Verzwakking Reflecties

–

Noise

–

Dispersion, jitter en latency (U)

8

Topologieën

8.1

De fyische topologieën omschrijven en vergelij- – ken. –

Ring

–

Ster

9

Actieve componenten in een netwerk

9.1

Zelfstandig de functie van actieve componen- – ten in een netwerk kunnen omschrijven en in– stalleren. –

Hub

36 D/2004/0279/074

Bus

Switch Router


– 9.2

Materiaalkeuze van een bestaand netwerk verantwoorden.

10

Netwerkprotocollen OSI-model

10.1

Van het OSI-model elke laag kunnen omschrij- – ven en herkennen in een systeem. –

10.2

Doel van het protocol verklaren.

10.3

Zelfstandig TCP/IP verklaren en toepassen.

10.4

11

12

Router

12.1

Doel en nut toelichten

Nut van het OSI-model Omschrijving van de functie van elke laag

–

TCP/IP

–

IP-adressering

–

Standaard-gateway (U)

–

ARP: address resolution protocol (U)

–

DHCP: dynamic host configuration protocol (U)

Zelfstandig een pc in een netwerk kunnen inte- – greren.

Gebruik en configureren van pc-netwerken.

Bridge (U)

PC als netwerkonderdeel: −

bekabeling

−

installatie netwerkkaart

−

drivers

−

protocollen

–

Client-server omgeving

–

Domeinen en werkgroepen

–

Gebruikers en groepen

–

Server installeren

–

Client installeren

–

Beheer van server (U)

–

Beveiliging (U)

–

Firewalls (U)

–

Router

–

Configuratie van een router (U)

12.2

Zelfstandig een router configuren en implementeren in een netwerk. (U)

13

Standaardcommando’s voor foutcontrole.

13.1

De standaardcommando’s voor foutcontrole in – een netwerk zelfstandig kunnen hanteren. –

Telnet

–

Trace

–

Show ip route

–

Show interface


Ping

37 D/2004/0279/074


De basisbegrippen kort behandelen. De terminologie in het kort verklaren en eventueel met bestaande meetinstrumenten verduidelijken. Zie ook het vak micro-elektronica voor deze basisbegrippen.

2

Met behulp van een communicatiesoftware tussen twee pc’s is gemakkelijk simplex, half-duplex en fullduplex aan te tonen. Foutbeheersing/beveiliging: pariteit, LRC, CRC.

3

Om een analoge telefoonlijn te verklaren kan de werking van een analoog telefoontoestel genomen worden en daarbij aansluitend de hybrid. Vergelijk deze transmissiesystemen met mekaar en eventueel de prijs van elk systeem. Ook interessant is om in dit opzicht de leased line (huurlijnen) te bespreken.

4.1

Een fysische verbinding kan via een seriële poort of via een parallelle poort. Denk ook aan de nullmodemkabel bij een seriële verbinding. Ook kan een verbinding gemaakt worden met een infraroodpoort.

6

De verschillende netwerkmedia kunnen specifiëren. De voor- en nadelen opsommen. De leerlingen zelf kabels laten maken. De leerlingen zelf patch-panelen en outlets laten aansluiten. Ook het uittesten van de bekabeling kan aan bod komen De verschillende soorten kabels tonen en hun specifieke eigenschappen bespreken (UTP, FTP, STP, coax, glasvezel). Kabeltester gebruiken. De problematiek van een glasvezelkabel bespreken en eventueel glasvezellas leggen.

8

Aan de hand van enkele voorbeelden wordt het voor- en nadeel van elke topologie snel duidelijk. De verschillende ethernet-bekabelingen bespreken: 10Base2, 10Base5, 10BaseT en 100BaseT.

8.1

Aan de hand van enkele figuren de werking van ethernet en token ring uitleggen. Enkele voorbeelden bespreken waaruit blijkt wat het nut is van een netwerk.

9.1

Aan de hand van figuren de werking uitleggen van een hub, switch, router en praktisch in een netwerk schakelen. Hierbij de correcte symbolische voorstelling van de apparaten gebruiken.

9.2

Volgende materialen behandelen: - racks - patch-kasten - outlets - patch-panelen en veiligheidsregels toepassen op voorgaande materialen

10

Het protocol NETBEUI en IPX/SPX kan ook besproken worden.

10.1

Vooral voorbeelden geven bij het uitleggen van het nut van elke laag.

10.3

De verschillende onderdelen fysisch tonen, benoemen en hun nut verklaren.

11

Mogelijks een eenvoudig netwerken uitbouwen met server en een aantal clients.

12

Een voorbeeld van een router tonen met een korte demonstratie van de mogelijkheden. Ruimschoots aandacht besteden aan de opbouw van IP-adressen. De klas verdelen in een aantal subnetten. Elke groep zorgt ervoor dat hij kan communiceren met de andere. De PPP-connecties kunnen gemakkelijk uitgetest worden door verbinding te maken met Internet. Indien aanwezig kan de bestaande ISDN-lijn en /of ADSL / kabel gebruikt worden om praktische situaties te creëren waarin een connectie wordt uitgetest.

38 D/2004/0279/074


13

5

Enkele fouten in het netwerk creëren en de leerlingen op een systematische manier deze laten opzoeken.


•

Pc- netwerk met hub uitgebouwd met outlets, patch-panelen

•

Router (U)

•

Switch

•

Internetaansluiting

•

Communicatiesoftware (serieel)

•

Hardwaretools voor bekabeling (tangen om connectors aan te zetten, kabeltester)

6

BIBLIOGRAFIE

CLAEYS J., Datacommunicatie, Die keure, ISBN 90 6200 180 7. DOUGLAS, E. COMER, Computernetwerken en internetten, Academic service, ISBN 90 395 05861. KUO P., PENCE J., Windows Networking, Academic service, ISBN 90 395 1220 5. MATTHIJSSEN R., Computernetwerken en datacommunicatie, Academic service, ISBN 90 395 02935.


39 D/2004/0279/074

INDUSTRIËLE ICT DERDE GRAAD TSO TV Elektronica/Toegepaste informatica INTERFACETECHNIEKEN EN LAB Eerste leerjaar: 1 (+ 1) uur/week Tweede leerjaar: 2 (+ 1) uur/week

40 D/2004/0279/074

3de graad TSO Industriële ICT Interfacetechnieken en lab

Inhoud 1

BEGINSITUATIE...................................................................................................42

2


3


4


5


6

BIBLIOGRAFIE .....................................................................................................47


41 D/2004/0279/074

1

BEGINSITUATIE

Dit leervak is volledig nieuw voor de leerlingen. Het steunt op het vak micro-elektronica. Duidelijke afspraken voor de respectievelijke leerstof moeten dan ook een logische opbouw mogelijk maken. Dubbel geven van elementaire leerstof moet dan ook vermeden worden.

2


De leerlingen dienen een technische kennis te verwerven over interfacetechnieken. De leerlingen moeten de meest voorkomende interfacetechnieken herkennen en deze kunnen toepassen. Het is noodzakelijk dat ze de koppeling tussen elektronica en vermogencomponenten kunnen maken. Via sensoren moeten ze in staat zijn een regeltechnisch proces op te bouwen en te controleren. Hiervoor dient wel een duidelijke link met het vak procescontrole te worden gelegd.

3


De gebruikte software, Controller, PLC … om de schakelingen te verduidelijken mogen geen doel op zich worden. Daarom wordt het best gewerkt met op voorhand gemaakte opstellingen waarop de leerlingen kunnen meten en controleren en/of waaraan ze kleine aanpassingen kunnen aanbrengen.

4




LEERINHOUDEN

DEEL 1: SENSOREN EN WEERGEVERS 1

Sensoren

1.1 Doel en functie omschrijven van een sensor.

–

Soorten en toepassingsgebied

1.2 De sensor situeren in een blokschema van een automatisering. 1.3 Een sensor en het type onderscheiden in een au- – tomatisering.

Soorten, begrippen en eigenschappen

1.4 De meetgrootheid van een sensor herkennen.

–

Keuze van een sensor

–

De omzetting van de meetwaarde naar een uitgangssignaal van een sensor.

1.5 Door zelfstandig meten de eigenschappen van sensoren controleren 1.6 Het meetprincipe van een sensor bevatten (U) 1.7 Blokschema van een sensor verduidelijken (U)

42 D/2004/0279/074


1.8 De verschillende uitgangsystemen onderscheiden.

–

Uitgangssystemen en voeding: −

schakeluitgang: 2-draads, 3-draads NPNPNP, e.a.

−

analoge uitgang: spanning, stroom

−

bussystemen (U)

1.9 Zelfstandig een uitgangsysteem kiezen in functie van de toepassing en de sensor in een schakeling opnemen. 2

Sensoren in de praktijk gebruiken.

–

Mogelijk toe te passen sensoren: −

benaderingsensoren

−

lichtsensoren

−

temperatuursensoren

−

druksensoren

−

debietsensoren

−

niveausensoren

−

stralingsensoren

2.1 De parameters van een sensor interpreteren en zo de sensor kiezen uit catalogi. 2.2 Zelfstandig een sensor opnemen in een schakeling en die instellen. 2.3 Een sensor gebruiken in combinatie met een data acquisitie systeem. 3

Verplaatsingsopnemers

3.1 De werking van een verplaatsingsopnemer bevat- – ten.

Digitale verplaatsingsopnemer: −

rotatief

−

lineair

−

incrementeel

−

absoluut

3.2 Een verplaatsingsopnemer kiezen uit catalogi in functie van de toepassing. 3.3 De parameters van een verplaatsingsopnemer interpreteren.

–

Analoge verplaatsingsopnemer: −

resolver

−

tacho generator

3.4 Zelfstandig een verplaatsingsopnemer schakelen en controleren door meting. 3.5 De uitgangssignalen van een verplaatsingsopne- – mer interpreteren door meting.

Uitgangsystemen

3.6 Eén verplaatsingsopnemer toepassen in een au- –

Toepassingen


43 D/2004/0279/074

tomatisering. 4

Weergevers in de praktijk gebruiken.

–

Uitleessystemen voor sensoren: −

displays

−

controllers (U)


Sensoren herkennen in een automatisering.

1.5

De metingen door de leerlingen laten uitvoeren.

1.9

De leerlingen zelf een uitgangssysteem laten schakelen.

2

Kies een benaderingssensor (vb. inductieve, magneetinductieve, capacitieve en/of ultrasone) in functie van een toepassing. Kies een lichtsensor (vb. fotocellen lichtgeleider) en/of laser (barcode scanner)) in functie van een toepassing.

2.1

De leerlingen laten zoeken in catalogi (of op Internet).

2.2

De leerlingen de sensor laten schakelen.

2.3

Toepassingsvoorbeeld: weerstation koppelen met PC. Zie ook ‘procescontrole en labo’ deel 3 punt 12.

3.2

De leerlingen in catalogi laten zoeken.

3.4

De leerlingen een verplaatsingsopnemer laten schakelen en meten.

3.5

De leerlingen laten meten.

3.6

Toepassingsvoorbeeld: positioneersysteem.

4

Zoals teller of temperatuurcontroller met uitlezing.


LEERINHOUDEN

DEEL 2: INTERFACETECHNIEKEN 5

I/O interfaceschakelingen

5.1

InputInterfacing/Signaalconditionering.

–

Flanksteilheid van een ingangssignaal

5.1.1 De Schmitt-trigger aanduiden in een schema.

–

Symbool

–

Werking

5.1.2 Het gebruik van de Schmitt-trigger om de flank- – steilheid te verbeteren verantwoorden.

Flanksteilheid verbeteren

5.1.3 Het gebruik van de Schmitt-trigger als anti- – denderschakelaar toelichten. –

Dendereffect van een contact

44 D/2004/0279/074

Anti-denderschakelaar


5.1.4 De logische spanningsniveaus van digitale – poorten bevatten.

Spanningsniveau’s

5.1.5 CMOS en TTL IC’s met elkaar koppelen. 5.1.6 Een contactinterface zelfstandig toepassen. 5.2

–

Contactinterface(schakelaar met pull-up weerstand)

Outputinterfacing

5.2.1 Via een IC open-collector een led of relais aan- – sturen.

Open-collector uitgang

5.2.2 Een transistor als schakelaar instellen en uit- – testen. –

Transistor als schakelaar Via transistor een led of relais aansturen

5.2.3 Een driver IC toepassen.

Driver IC’s

–

5.2.4 De werking van een optische koppeling ver- – woorden.

Opto-isolator

5.2.5 Door meting de werking van een opto-isolator – vaststellen. –

Stroom-spanningskarakteristiek

–

Overdrachtkarakteristiek Karakteristieke grootheden

5.2.6 Het gebruik van een opto-isolator verantwoorden. 5.2.7 Het gebruik van een Solid State Relais verant- – woorden.

Solid state relais (halfgeleider-relais)

5.2.8 De werking van het Solid State Relais controleren door de leerling zelfstandig te laten meten op een toepassing. (U) 5.3

A/D omzetters

–

A/D-converter, D/A-converter

5.3.1 Het gebruik van de A/D en D/A converters toelichten en hun parameters verantwoorden. 5.3.2 De basistechnieken van een A/D en D/A om- – zetting toelichten en controleren door meten en testen. 6

PCB ontwerpen (U)

6.1

Zelfstandig een elektronisch schema omzetten tot een PCB- ontwerp.

6.2

Zelfstandig de PCB realiseren.

7

Busstandaarden

7.1

Parallelle communicatie.

Meten en testen op A/D- en D/A-kaarten

7.1.1 Een parallelle interface toelichten.


45 D/2004/0279/074

7.1.2 De werking van de parallelle printerinterface – verwoorden met behulp van een tijdvolgordedi– agram. (U)

Handshaking

7.1.3 De poort adressen van de parallelle poort in – een PC opzoeken.

Poortadressen

7.1.4 De registers van de parallelle poort parametre- – ren.

Data, status en control poort register

Centronics parallelle interface

7.1.5 Zelfstandig via een eenvoudig programma een parallelle poort controleren door meting. 7.2

Seriële asynchrone en synchrone communica- – tie.

7.2.1 Enkele seriële standaarden definiëren.

–

Algemene definitie Baudrate – pariteitsbit – stop/start bit

7.2.2 Simplex, half-duplex en full-duplex transmissie – onderscheiden.

Blokschema voor een eenvoudige seriële interface

7.2.3 De specifieke taak van de ontvanger/zender IC – en de niveau-omzetter IC bij een eenvoudige seriële interface verwoorden.

Seriële interface bouwstenen

7.2.4 Beide IC’s zelfstandig door meting controleren in een schakeling. 7.3

Basisopbouw van de USB-interface verwoorden.

–

USB interface

7.4

Basisopbouw van het I2C-bussysteem verwoorden en de werking controleren door zelfstandig testen en meten op schakelingen. (U)

–

I2C-bussysteem

7.5

Basisopbouw van het IEEE-bussysteem verwoorden en de werking controleren door zelfstandig testen en meten. (U)

–

IEEE-bussysteem


Link met digitale componenten en microprocessoren leggen.

5.2

Bijvoorbeeld: verandering van spanningsniveau, triggering via opto-isolator.

5.2.7

Zie Industriële Elektriciteit en lab.

5.2.8

De leerlingen zelf laten meten. Bijvoorbeeld: vermogenaansturing.

5.3

Kies één techniek om de basistechnieken te verduidelijken.

6

Gebruik CAD-software om de printplaat te tekenen.

7.1

Kies één type (nul-draads, één-draads, twee-draad of drie-draads) handshaking om dit aan te tonen.

7.1.2

Verwijzen naar het vak Procescontrole en lab.

46 D/2004/0279/074


7.1.5

Via software signalen doorsturen en metingen uitvoeren met de oscilloscoop. Via software signalen doorsturen en resultaten uitmeten met ledschakelingen op de parallelle poort. De metingen gebeuren door de leerlingen.

7.2.4

Via Software (vb Hyperterminal) signalen doorsturen en resultaten interpreteren met break-outbox of oscilloscoop (ledschakelingen bv te vinden in Elektuur). De metingen en instellingen gebeuren door de leerlingen.

7.3

Via eenvoudig programma (via pc of controller) de bus aansturen en controleren op haar werking. De leerlingen voeren de testen uit.

5


Klassikaal •

Projectsysteem

Per groep leerlingen •

pc met software voor testen op verschillende interfaceschakelingen

•

Testprintjes met interfaceschakelingen

•

Sensoren

•

PLC of controller om schakelingen te testen

•

Oscilloscoop

•

DC-voeding(en)

•

Digitale multimeter(s)

6

BIBLIOGRAFIE

BUITENHUIS, Leerboek computerarchitectuur voor het mto, Academic Service. CUPPENS J., SAEYS H., VANDENHEEDE H., Digitale technieken deel 1, deel 2, Die Keure.


47 D/2004/0279/074

INDUSTRIËLE ICT DERDE GRAAD TSO TV Elektronica/Toegepaste informatica MICRO-ELEKTRONICA EN LAB Eerste leerjaar: 4 (+ 2) uur/week Tweede leerjaar: 2 (+ 2) uur/week

48 D/2004/0279/074

3de graad TSO Industriële ICT Micro-elektronica en lab

Inhoud 1

BEGINSITUATIE...................................................................................................50

2


3


4


5


6

BIBLIOGRAFIE .....................................................................................................56


49 D/2004/0279/074

1

BEGINSITUATIE

De leerlingen van studierichtingen ‘Elektriciteit–elektronica’, ‘Elektromechanica’ en ‘Industriële wetenschappen’ hebben in de tweede een basiskennis verworven van de elektriciteit. Voor het leervak Micro-elektronica en labo hebben enkel de leerlingen uit de studierichting ‘Elektriciteit–elektronica’ een voorkennis van een beperkt aantal onderdelen van de leerstof. Voor een aantal leerlingen is een zekere vorm van monitoring nodig om alle leerlingen dezelfde basiskennis en basisvaardigheden te laten verwerven. De basiskennis werd in de tweede graad (van bovenvermelde studierichtingen) voldoende wiskundig en wetenschappelijk onderbouwd om de doelstellingen in het vak micro-elektronica en labo in de derde graad ‘Industriële ICT’ te realiseren.

2


De leerlingen dienen kennis te verwerven van de componenten in de micro-elektronica en hun toepassingsgebied. Het elementair gedrag van de componenten kunnen toelichten. De leerlingen kunnen de benodigde informatie of documentatie opzoeken op cd-rom of Internet. De leerlingen kunnen de benodigde meetapparatuur hanteren om via oefeningen in het labo inzicht te verwerven in de algemene werking van de onderdelen. Oefeningen met simulatieopdrachten ondersteunen de verwerking van de leerstof. De leerlingen leren, door gebruik te maken van de moderne informaticamiddelen, efficiënt rapporteren en interpreteren van meetresultaten. De klas beschikt over een eigen klas website, die door hen wordt geactualiseerd en tevens wordt gebruikt voor de uitwisseling van opdrachten, verslagen en oefeningen tussen leerling en leraar.

3


De lessen micro-elektronica en labo worden het best aansluitend geprogrammeerd. De integratie van theorie en labo kan vlot worden toegepast. In de richting ICT wordt veel aandacht geschonken aan het verwerven van kennis door meten, controleren en simuleren. Deze werkwijze sluit in dat men het tijdsverlies door het klaarmaken en opbergen van proefopstellingen tot een minimum moet kunnen beperken. De verwerking van de leerstof (2) Digitale circuits analyseren kan onmiddellijk worden gestart bij de aanvang van het schooljaar. De verwerking van de leerstof (1) Analoge schakelingen analyseren kan enkele weken later worden geprogrammeerd, op deze manier hebben de leerlingen de basisleerstof elektriciteit verworven. Deze basisleerstof wordt in de eerste weken van het schooljaar geprogrammeerd in het vak Industriële randapparatuur en labo. Om de uitrusting van de labo's binnen de perken te houden, worden de laboefeningen in een rotatiesysteem opgenomen. Er dienen dus voldoende en didactisch uitgewerkte opdrachten voorhanden te zijn, zodat de leerlingen door zelfstandig meten en controleren de nodige inzichten en vaardigheden verwerven. Extra leerstof of uitdieping van de basisleerstof kan worden aangeboden door gebruik te maken van één of twee extra uren uit het complementair gedeelte.

50 D/2004/0279/074


4




LEERINHOUDEN

1

Analoge schakelingen

1.1

Toepassingen met passieve componenten.

1.1.1

De functie van passieve basiselementen ver- – klaren. –

1.1.2

De genormaliseerde symbolen in een schema herkennen.

1.1.3

De basiselementen in een elektronische schakeling onderscheiden.

1.1.4

Op Internet of cd de technische specificaties opzoeken.

1.1.5

Halfgeleiders.

1.2.1

De opbouw van de PN-junctie bevatten.

1.2.2

1.2.3

Gepolariseerde en niet gepolariseerde condensator

–

Spoel

–

Transfo

–

Bouwvormen

–

Specifieke eigenschappen

–

Toepassingsgebied

–

Frequentieafhankelijkheid van de elementen

Proefondervindelijk eigenschappen van niet- – lineaire elementen vaststellen.

1.2

Weerstand

Gebruik van universeel meettoestel LF-generator en oscilloscoop

–

Niet-lineaire elementen

–

Drempelspanning

–

Doorlaat en sperzin

–

Karakteristieken

De genormaliseerde symbolen in een sche- – ma herkennen. –

Gelijkrichterdiode Schakeldiode

–

Led

–

Zenerdiode

–

Fotodiode

–

Capaciteitsdiode

De verschillende soorten passieve halfgeleiders herkennen.


51 D/2004/0279/074

1.2.4

1.2.5

1.2.6

Via Internet of op cd de technische specifica- – ties opzoeken. –

Spanningsvormen in gelijkrichterschakelingen meten en visualiseren.

Toepassingen met actieve componenten.

1.3.1

Bipolaire halfgeleiders.

Sperspanning

–

Schakelfrequentie

–

Enkel golfgelijkrichting

–

Dubbele golfgelijkrichting

–

Bruggelijkrichting

–

Afvlakking

De functie van stabilisatieschakelingen toe- – lichten. –

1.3

Doorlaatstroom

1.3.1.1 De werking van bipolaire halfgeleiders aan – de hand van hun karakteristieken toelichten.

Vaste en instelbare spanningsregelaars Stroomregelaars (U)

Bipolaire halfgeleiders NPN, PNP

1.3.1.2 De genormaliseerde symbolen in een schema herkennen. 1.3.1.3 Door meting de werking als schakelaar vast- – stellen. –

1.3.1.4 Koeling van halfgeleiders verantwoorden. 1.3.2

Sperren Verzadiging

–

Dissipatie

–

Inductieve belasting

–

Schakeltijden

–

Koeling

Unipolaire halfgeleiders.

1.3.2.1 De werking van unipolaire halfgeleiders aan de hand van hun karakteristieken toelichten. 1.3.2.2 De genormaliseerde symbolen in een schema herkennen. 1.3.2.3 De werking als schakelaar in een toepassing – vaststellen.

MOSFET

1.3.2.4 Gevaren van elektrostatische ontlading toe- – lichten. –

ESD

– 1.4

Toepassingen met analoge schakelingen.

1.4.1

De darlingtontransistor als vermogenschake- – laar toepassen.

1.5

Toepassingen met op-amp

1.5.1

De eigenschappen van de ideale op-amp –

52 D/2004/0279/074

Oorzaken Beschermingsmiddelen

Darlingtontransistor

Ingangsweerstand


beschrijven. 1.5.2

1.5.3

Basisbegrippen definiëren en praktische waarden opzoeken in datasheets.

–

Uitgangsweerstand

–

Openlusversterking

–

Bandbreedte

–

OFFSET

–

CMMR

–

Slew rate

–

Virtuele massa

De werking van de basisschakelingen door – meting of simulatie in een toepassing contro– leren. –

Inverterende versterker Niet-inverterende versterker Sommeerversteker

–

Comparator

–

Integrator

–

Differentiator

PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN In de studierichting ICT kan de leerstof, na een korte theoretische inleiding, verder worden bestudeerd door simulatie met pc. De leerstof aanbieden in de vorm van een black-box met in- en uitgangssignalen. De signaalvormen kunnen volgen en controleren door middel van digitale meettoestellen op meetpanelen/analoge pc-kaarten of simulatie op pc. Leerlingen moeten bij problemen in geautomatiseerde processen de defecte analoge print kunnen detecteren, om zodoende de defecte print vlot te kunnen vervangen. Belangrijk is dat leerlingen vlot gegevens en eigenschappen van de betrokken onderdelen of printen kunnen opzoeken in datasheets op cd-rom of via Internet de gegevens kunnen ophalen bij fabrikant. Indien de noodzakelijke apparatuur voorhanden is de leerlingen praktisch laten werken met thrue hole en SMD shapes. 1.1

De uitvoeringsvorm van de bouwstenen beperken tot een minimum. De nadruk leggen op het gedrag van de onderdelen op wisselspanning en gelijkspanning.

1.1.5

Niet-lineaire elementen zoals: NTC, PTC, VDR, MDR, Hall-generator…

1.3

De werking van transistor en de FET's niet sterk uitdiepen. De studie van de onderdelen op het niveau van elektronen is niet nodig. De werking als schakelaar wordt uitgediept en toegepast in het vak Interfacetechnieken en lab. De transistor als versterker wordt niet uitgewerkt.

1.3.4

De koeling van halfgeleiders mag kort worden toegelicht (thermische pasta, siliconenstrip, mica, keramische plaatjes, lijmen van koelvinnen, dubbelzijdige tape). Verwijs naar de koeling van processoren in een PC (ventilatoren). De verantwoording van koeling bij halfgeleiders en de toepassing zijn leerstofonderdelen in het vak Industriële elektriciteit en lab.

1.4

De Darlingtongschakeling kort toelichten. Het praktische gebruik van de Darlingtontransistor komt aan bod in het vak Interfacetechnieken en lab.


53 D/2004/0279/074

LEERPLANDOELSTELLINGEN 2

Digitale circuits

2.1

Combinatorische logica.

2.1.1

Onderscheid analoog/digitaal beschrijven.

2.1.2

Talstelsels toepassen.

2.1.2.1 Digitale codes herkennen.

LEERINHOUDEN

–

Decimaal, binair en hexadecimaal

–

Conversie van getallenstelsels

–

Negatieve getallen, overflow

–

BCD codes

–

ASCII-code

2.1.3

De werking van combinatorische schakelin- – gen uitleggen.

Combinatorische schakelingen

2.1.4

Genormaliseerde symbolen herkennen.

–

IEC-symbolen

2.1.5

Werking van elementaire combinatorische schakelingen en afgeleide poorten bevatten door meting controleren.

–

EN, OF, NIET, NEN, NOF, EXOF, EXNOF

2.1.6

Uitgangsformule uit een waarheidstabel afleiden.

2.1.7

Boleaanse algebra kunnen toepassen.

–

Wetten

–

Vereenvoudigingsregels

2.1.8

Karnaughkaart toepassen.

2.1.9

De werking van functionele schakelingen be- – vatten en door meting controleren.

Comparatoren, multiplexers, demultiplexers, encoders, decoders, pariteitsschakelingen

2.1.10

Rekenkundige verwerking met logische schakelingen verklaren. (U)

Half - en full adder, parallel - en serie opteller, opteller-aftrekker, vermenigvuldiger

2.2

Sequentiële logica.

2.2.1

De werking van geheugenschakelingen ver- – woorden.

Geheugenschakelingen

2.2.2

Herkennen van genormaliseerde symbolen. –

RS-, JK- en D-flipflop, Master Slave, Edge triggered

2.2.3

Eigenschappen van geheugenschakelingen omschrijven en door meting controleren.

2.2.4

Kenmerken van multivibratoren formuleren.

2.2.5

Uitgangssignalen van geheugenschakelingen afleiden in functie van de schakeling en de ingangssignalen.

2.2.6

De principiële werking van registers bevatten – en door meting controleren.

54 D/2004/0279/074

–

–

Schmitt-trigger, monostabiele, a-stabiele

Principiële werking van registers


2.2.7

Omschrijven van basisprincipes van regis- – ters.

Parallel/serie in/uit, universeel schuifregister, left shift, right shift, ringteller

2.2.8

De telcyclus van tellers verklaren en door meting controleren.

–

Asynchrone en synchrone tellers

2.2.9

Toelichten van principes van tellers.

2.2.10

Uitgangssignalen afleiden uit ingangsparameters en de aard van de schakeling en door meting controleren.

2.3

Digitale IC-families

2.3.1

Logische IC-families onderscheiden.

–

Logische IC-families

2.3.2

Verwoorden van eigenschappen van bipolai- – re families.

TTL, ECL, MOS

2.3.3

Typische parameters per familie interprete- – ren. (U)

Spanningsniveau, stijgtijd/daaltijd, vertragingstijd

2.3.4

Verantwoorden en toepassen van uitgangsstructuren. (U)

2.4

Schakelingen met programmeerbare logica PLD ontleden.

2.4.1

Eigenschappen en voordelen van het gebruik Eigenschappen van programmeerbare logica toelichten.

2.4.2

Eenvoudige PLD-architecturen weergeven.

2.4.3

Eenvoudige PLD-architecturen herkennen en classificeren.

2.4.4

De werkvolgorde bij het ontwerpen beschrij- – ven via een flowchart. –

Architecturen

– 2.4.5

Combinatorische en sequentiële problemen – oplossen en uitvoeren met PLD.

Invoermethodes Vereenvoudiging door automatische logicasynthese Simuleren en programmeren Toepassingen


In het deel Digitale technieken wordt de studie van de afzonderlijke bouwstenen sterk beperkt. De kenmerkende eigenschappen van logische functies moeten goed gekend zijn, omdat deze overdraagbaar zijn naar andere vakgebieden. De digitale schakelingen moeten ook gezien worden als een box met in- en uitgangssignalen. Het verband tussen ingangen uitgangssignalen is belangrijker dan de studie van de inwendige schakeling. Niet alle poorten en schakelingen worden nog uitgetest op de klassieke digitale koffers, alle functies worden uitvoerig ingeoefend door simulatie op pc of PLC.


55 D/2004/0279/074

Leerlingen moeten bij problemen in geautomatiseerde processen de defecte digitale print kunnen detecteren, om zodoende de defecte print vlot te kunnen vervangen. Belangrijk is dat leerlingen vlot gegevens en eigenschappen van de betrokken onderdelen of printen kunnen opzoeken in datasheets op cd-rom of via Internet de gegevens kunnen ophalen bij fabrikant. Indien de noodzakelijke apparatuur voorhanden is de leerlingen praktisch laten werken met thrue hole en SMD shapes. 2.1.4

Naast een grondige kennis van de IEC-symbolen, wordt de kennis van de Amerikaanse symbolen sterk aanbevolen.

2.3.3

Het interpreteren van de parameters komt uitvoerig aan bod in het vak Interfacetechnieken en lab.

2.4.2

Het verantwoorden en toepassen van uitgangsstructuren komt uitvoerig aan bod in het vak Interfacetechnieken en lab.

2.4.3

De architectuur van onder andere PROM, PAL, GAL, PEEL, EPLD, ASIC… kan aan bod komen.

2.4.4

Als bouwstenen kan o.a. een PROM, PAL, GAL, PEEL, EPLD, ASIC… worden herkend.

2.4.5

Kleine industriële processen waarop eenvoudige toepassingen kunnen worden uitgewerkt. Comparator, decoder, drankautomaat, quizschakelingen, sorteerprocessen.

5


Klassikaal •

Projectiesysteem

Per groep •

Didactische opstellingen met uitgebouwde test of meetopdrachten.

•

Enkele pc's met simulatiesoftware voor analoge en digitale schakelingen.

•

Enkele digitale koffers en PLC-modules om digitale functies te kunnen oefenen.

•

Een Internetaansluiting en pc met cd- of DVD-lezer.

•

Hard- en software-uitrusting voor PLD.

6

BIBLIOGRAFIE

BAELE-BOODTS-CLERBOUT, Elektra 1, Wolters/Plantyn. BAELE-BOODTS-CLERBOUT, Elektra 2, Wolters/Plantyn. CUPPENS-SAEYS-VANDENHEEDE, Basiselektronica 1 & 2, Die Keure. CUPPENS-SAEYS-VANDENHEEDE, Basiselektronica 6, Die Keure. SAEYS-VANDENHEEDE, Digitale Technieken 2de graad, Die Keure. SAEYS-VANDENHEEDE, Digitale Technieken 3de graad, Die Keure. Website: www.microchip.com 56 D/2004/0279/074


INDUSTRIËLE ICT DERDE GRAAD TSO TV Elektronica/Toegepaste informatica BESTURINGSSOFTWARE EN PROGRAMMEERTALEN Eerste leerjaar: 4 (+ 2) uur/week Tweede leerjaar: 3 (+ 2) uur/week

3de graad TSO Industriële ICT Besturingssoftware en programmeertalen

57 D/2004/0279/074

Inhoud 1

BEGINSITUATIE...................................................................................................59

2


3


4


5


6

BIBLIOGRAFIE .....................................................................................................66

58 D/2004/0279/074


1

BEGINSITUATIE

De leerlingen komen vooral uit de tweede graad van de studierichtingen ‘Elektriciteit-elektronica’, ‘Elektromechanica’ of ‘Industriële wetenschappen’ en hebben een inleiding tot de informatica gekregen. Hun voorkennis van deze materie is elementair, vrij algemeen en niet technisch gericht. Deze leerlingen kunnen met een computer en de meest voorkomende randapparatuur omgaan.

2


De leerlingen dienen een technische kennis te verwerven van de GUI-besturingssystemen (Windows of Linux) en hun toepassingspakketten (Website ontwerp of simulatiesoftware of … ) en de GUI-ontwikkelingssoftware om deze te programmeren (Borland C++ Builder, Visual C, JAVA, Delphi of Visual Basic). De leerlingen moeten een GUI-besturingssysteem kunnen gebruiken en aanpassen voor typische toepassingen. Ze leren hierbij informatieverwerkende systemen koppelen met de pc en deze onderhouden en herstellen. Hiervoor dient een duidelijk verband gemaakt te worden met het gedeelte computerarchitectuur. De leerlingen leren de grondbeginselen van het programmeren die zij later kunnen toepassen in verschillende talen (waaronder diegene die gebruikt worden in allerlei pakketten) en situaties (bv. PLC-sturing). Bovendien ontwikkelen ze door het leren programmeren, problemen zelf op te lossen en hiervoor correcte oplossingen te formuleren. De leerlingen leren via de programmeertaal en het besturingssysteem de computer gebruiken als middel om industriële processen te besturen. De leerlingen leren een toepassingspakket te gebruiken als hulpmiddel om hun industrieel proces voor te stellen.

3


De leerinhouden dienen ondersteund te worden door het praktisch gebruik van de verschillende softwarepakketten. Hiertoe dient zoveel mogelijk gebruik gemaakt te worden van de computer en van doelmatig gekozen software om de doelstellingen te bereiken. Om de lessen efficiënt te laten verlopen wordt aanbevolen zeker éénmaal twee lesuren na elkaar te voorzien en het vak zowel in het eerste als het tweede leerjaar door dezelfde leraar worden onderwezen.

4


Doelstellingen met de vermelding (U) kunnen bij uitbreiding worden nagestreefd. Alle andere doelstellingen moeten worden bereikt. Labodoelstellingen worden cursief weergegeven. De doelstellingen met de vermelding (U) kunnen als basis worden behandeld indien men kiest voor programmeertalen in de complementaire uren.


59 D/2004/0279/074


LEERINHOUDEN

DEEL 1: GUI-BESTURINGSSYSTEEM 1

De opbouw van het besturingssysteem toe- – lichten.

Werking/opbouw van het besturingssysteem.

1.1

Het onderscheid tussen BIOS, besturings- – software en toepassings-software schematiseren en bevatten.

Blokschema dat aanduidt wat de plaats van het besturingssysteem is.

1.2

Multitasking en Singletasking besturingssys- – temen van elkaar onderscheiden. –

DOS, Windows, Unix, … Single-tasking

–

Multi-tasking

–

GUI-software

1.2.1

Toelichten van de werking van de verschillende wijzen van taakbeheer.

1.2.2

Het begrip Graphic User Interface verwoorden.

2

Een besturingssysteem aanpassen en gebrui- – ken

Een GUI-besturingssysteem verkennen.

2.1

Het algemeen gebruik van het besturingssys- – teem toelichten. –

Een programma starten vanuit GUI

Geheugengebruik van een besturingssysteem.

–

Intern geheugen

–

Extern geheugen

–

Virtueel geheugen

2.2

2.2.1

De verschillende soorten geheugen definiëren.

2.2.2

De keuze voor het gebruik van één van deze – geheugentypes door het besturingssysteem voor typische toepassingen verklaren.

2.2.3

Het gebruik van het geheugen door het besturingssysteem opzoeken en aanpassen.

2.3

De bronnen van een besturingssysteem.

2.3.1

De bronnen die verantwoordelijk zijn voor het besturen, het bijhouden van de beschikbaarheid en het beheren van de wachtrij van de randapparatuur omschrijven.

2.3.2

De ingestelde I/O’s, interrupts en DMAkanalen opzoeken in een besturingssys-

60 D/2004/0279/074

Bestandsbeheer

Prestaties naar geheugengebruik aanpassen

–

I/O, interrupt, DMA

–

Drivers

–

Fouten opsporen en verbeteren

–

Installatie nieuwe hardware-drivers


teem. 2.3.3

Deze I/O’s, interrupts en DMA-kanalen aanpassen aan een bepaalde situatie.

2.3.4

Zelfstandig de juiste drivers downloaden en installeren.

2.4

Beveiliging tegen virussen.

2.4.1

Een computervirus definiëren.

2.4.2

Virusscanner installeren, instellen en updaten. –

2.5

De opstartprocedure van een besturingssysteem.

2.5.1

De opstartprocedure omschrijven aan de hand – van één bepaald besturingssysteem. –

–

Virussen Virusscanner

Opstartprocedure Opstartbestanden

–

Systeemconfiguratie-editor

–

Logbestanden

–

Opstartproblemen

2.5.2

De belangrijkste opstartbestanden terugvinden en omschrijven.

2.5.3

De mogelijke opstartproblemen omschrijven en hiervoor oplossingen geven.

2.6

Zelfstandig informatie opzoeken en opvragen – op het Internet.

Internet

2.7

Een eenvoudige website op het Internet plaat- – sen.

Eenvoudig webdesign

3

Installatie van een besturingssysteem

–

Hardware-eisen

–

Voorbereiding/installatie

–

Dual-booting (U)

–

Informatiebestanden

–

Installatieproblemen/foutmeldingen

3.1

De installatiemethode van een besturingssysteem zelfstandig uitvoeren.

3.2

De softwarestructuur van een besturingssys- – teem bespreken. (U) (bijvoorbeeld voor Win– dows: Kernel, user, Graphical Device Interfa– ce). Het register lezen en specifieke gegevens opzoeken. (U) Programma’s die hulp bieden bij het instellen van het besturingssysteem toepassen.


Kern- en bronbestanden (U) Register (U) Belangrijke hulpprogramma’s zoals defragmentatie, schijfcontrole, schijfopruiming, formatteren, …

61 D/2004/0279/074

PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN Er wordt gebruik gemaakt van één GUI-besturingssysteem om dit deel toe te lichten. 1.1

Gebruik een blokschema om het besturingssysteem te situeren tussen toepassingspakketten en BIOS.

1.2

Gebruik praktische voorbeelden.

2

Kies een hedendaags gebruikt besturingssysteem.

2.1

Korte herhaling van de reeds geziene leerstof van het tweede leerjaar van de tweede graad (AV Informatica).

2.2

Gebruik blokschema’s om de werking van de verschillende geheugentypes te verduidelijken.

2.3

Gebruik praktische voorbeelden om I/O toe te lichten (tonen in het besturingssysteem). Leg linken met interfacetechnieken. Laat de leerlingen zelf een nieuwe hardware-driver installeren. Laat de leerlingen zelfstandig de recentste driver voor een bepaalde component zoeken op het Internet.

2.4

Virusscanners opzoeken op het Internet. De instellingen door de leerlingen laten wijzigen.

2.5

Leg de opstartprocedure uit aan de hand van een gekozen besturingssysteem.

2.6

Laat de leerlingen gebruik maken van zoekmachines en leer emailberichten versturen. (= korte herhaling van de reeds gezien leerstof van de tweede graad AV Informatica).

2.7

Maak gebruik van (een) eenvoudig(e) pakket(ten) (bv. Frontpage) om de grondbeginselen tot het creëren van een website aan te leren.

3

Leg verbanden met computerarchitectuur.


LEERINHOUDEN

DEEL 2: GUI-PROGRAMMEERTALEN 4

Een probleem omzetten in een algoritme

–

4.1

Zelfstandig problemen omzetten tot algoritmen – om deze later te koppelen aan het schrijven van een programma dat dit algoritme uitvoert.

Probleemanalyse Ontwerpen en programmeren van algoritmen: −

stapsgewijze verfijning

−

stroomdiagrammen

−

Nassi-Shneiderman-diagrammen

−

assembleertaal ten opzichte van hogere programmeertaal

−

programmeertalen voor gestructureerd programmeren

4.1.1 Toelichten dat de basisinstructies van hedendaagse programmeertalen aansluiten bij de basisinstructies van Nassi-Shneidermandiagrammen.

62 D/2004/0279/074


4.2

Vertalers

4.2.1 Definiëren hoe een programma begrepen wordt – door de computer. –

Interpreter ten opzichte compiler Structuur van een compiler

4.2.2 Het verschil tussen een interpreteren een compiler omschrijven. 5

Programmeertaal

5.1

Grondbeginselen van het programmeren.

–

Grondbeginselen van het programmeren: −

geschiedenis van de gekozen programmeertaal

−

wat is een programma?

5.1.2 De structuur van een gebeurtenis gestuurd programma definiëren.

−

gebeurtenis gestuurd programmeren

5.1.3 De opbouw van een object georiënteerd programma omschrijven.

−

object georiënteerd programmeren

5.1.1 Het ontstaan van een programmeertaal verklaren. Het doel van een programma omschrijven.

5.2

De programmeeromgeving verkennen.

–

De programmeeromgeving: −

editeren

−

compileren

−

debuggen

−

bedieningselementen/objecten (eigenschappen, methoden, gebeurtenissen)

5.2.1 Programma ingeven via de editor van de programmeeromgeving. 5.2.2 Een gegeven programma compileren. 5.2.3 Syntaxfouten in een programma zoeken en verbeteren. 5.2.4 De bedieningselementen gebruiken in een toepassing. 6

Gestructureerd programmeren

6.1

Bij een gegeven probleem de juiste soort varia- – bele of constante kiezen. De keuze van deze variabele verantwoorden.

Gegevenstypes, variabelen en constanten: −

Bolean

Bij een gegeven probleem de juiste operatoren in een expressie kiezen.

−

karakter

−

gehele getallen

−

kommagetallen

−

array

6.2


63 D/2004/0279/074

6.3

Bij een gegeven probleem de juiste structuur kiezen.

6.4

Bij een gegeven probleem de juiste structuur kiezen.

6.5

Een pointer(wijzer) definiëren. (U)

–

−

string

−

het bereik van variabelen

Expressies, opdrachten en structuren: −

rekenkundige operatoren

−

relationele operatoren

−

type conversie

−

logische operatoren

−

operatoren voor bitmanipulatie (U)

−

IF-ELSE opdracht

−

meervoudige selectie

−

For en Do lussen

−

wijzers (U)

−

functies/procedures

−

het bereik van variabelen

−

structuren

−

klassen (U)

−

basisprincipes van OOP

−

de opbouw van een klasse

−

klassen in programma’s

6.5.1 De keuze om een pointer (wijzer) te gebruiken in een programma verantwoorden. (U) 6.6

Een functie/procedure schrijven als toepassing op een gegeven probleem.

6.6.1 De voordelen van het gebruik van functies opsommen. 6.6.2 Het bereik van variabelen in programma’s met functies omschrijven. 6.7

Een structuur opbouwen.

6.8

De opbouw van een klasse kunnen toelichten. (U)

6.8.1 Een klasse kunnen toevoegen aan een programma. (U) 7

Een project opbouwen

64 D/2004/0279/074


7.1

Verschillende formulieren gebruiken binnen één programma.

7.2

Programma’s met meervoudige document interface (MDI) opbouwen. (U)

7.3

De objecten, zoals knoppen, status-balken, lijsten, editboxen, timers,… van een programmeertaal gebruiken.

8

Input/Output vanuit een programmeerprogrammeertaal.

8.1

Gegevens die gewijzigd werden in het programma bewaren op de informatieschijven.

–

–

Projecten: −

formulieren maken

−

MDI- interface (U)

−

de verschillende componenten (objecten) gebruiken

−

projecten beheren

Input/Output: −

bestanden I/O

−

poorten I/O

8.2

Hardware aansturen via een zelfgeschreven programma.

9

Voor een zelfgemaakt programma een setup- – programma maken. (U)

Setup programma (U)

10

Geavanceerde technieken van een program- – meertaal gebruiken. (U) –

Thread Databasetoepassingen

–

ActiveX-componenten opbouwen

–

Netwerktoepassingen


Gebruik praktische voorbeelden. Gebruik een gestructureerde hogere programmeertaal – die in het volgende deel zal aangeleerd worden – om dit nader toe te lichten. Er dient gekozen te worden voor een GUI-programmeertaal zoals Borland C++ Builder, Visual C, Delphi, Java, Visual Basic, Labview…

4.2

Geef praktische voorbeelden.

5

Gebruik een gebeurtenis gestuurde (OOP) programmeertaal. (zie hierboven).

5.2

Demonstreer de werking van de gebruikte programmeeromgeving met een eenvoudige toepassing.

5.2.4

Gebruik de basisbedieningselementen om een algemene uitleg te geven. Laat de leerlingen de bedieningselementen gebruiken tijdens het maken van oefeningen op gestructureerd programmeren.

6.2

Verwijzen naar digitale technieken.

6.3

Typische oefeningen op deze structuren maken (bv. met selectievakjes…).

6.4

Typische oefeningen op deze structuren en dan combinaties met voorgaande leerstof combineren.


65 D/2004/0279/074

6.5

Vroeger gemaakte oefeningen omzetten naar oefeningen die wijzers gebruiken.

6.6

Oefeningen die de leerstof overkoepelen maken.

7

Via basisoefeningen de leerling de verschillende componenten leren gebruiken. De leerling van een bestaand probleem de analyse, het algoritme en het programma laten bouwen.

8

De leerlingen via de programmeertaal bestanden laten opslaan en gegevens naar de I/O-poorten sturen.

5


Klassikaal •

Projectiesysteem

Per leerling •

PC met programmeersoftware voor oefeningen

•

PC met besturingssysteem

6

BIBLIOGRAFIE

BUITENHUIS A., Leerboek computerarchitectuur voor het mto, Academic Service. DAM G.H.K., I/O-projecten voor de PC-poorten, Elektuur. DE BOER A.J., Windows (Basiscursus en Gevorderden), Academic Service. MCKELVY M., MARTINSEN R., WEBB J., Het complete Handboek Visual Basic, Academic Service. REISDORPH K., Sams’ Teach Yorself Borland C++ Builder, Borland Press.

66 D/2004/0279/074


INDUSTRIËLE ICT DERDE GRAAD TSO

Recommend Documents