SECUNDAIR ONDERWIJS
Onderwijsvorm:
TSO
Graad:
Derde graad
Jaar:
eerste en tweede leerjaar
Studiegebied:
Mechanica – elektriciteit
FUNDAMENTEEL GEDEELTE Optie(s):
Elektromechanica Industriële wetenschappen
Vak(ken):
TV Elektronica
Vakkencode:
IT-e
Leerplannummer:
2002/304 (vervangt 97031(H))
Nummer Inspectie:
2002/113//1/N/SG/1/III/ /D/
2 lt/w
TSO – 3de graad – ELEKTROMECHANICA / INDUSTRIËLE WETENSCHAPPEN TV ELEKTRONICA (1ste jaar: 2 lestijden/week, 2de jaar: 2 lestijden/week)
1
INHOUD Visie .............................................................................................................................................................. 2 Beginsituatie ................................................................................................................................................. 2 Algemene doelstellingen .............................................................................................................................. 2 Leerplandoelstellingen / leerinhouden ......................................................................................................... 3 Pedagogisch-didactische wenken en timing ................................................................................................ 7 Minimale materiële vereisten ....................................................................................................................... 9 Evaluatie ..................................................................................................................................................... 10 Bibliografie .................................................................................................................................................. 11 Jaarplan ...................................................................................................................................................... 12 Samenstelling van de leerplancommissie .................................................................................................. 14
TSO – 3de graad – ELEKTROMECHANICA / INDUSTRIËLE WETENSCHAPPEN TV ELEKTRONICA (1ste jaar: 2 lestijden/week, 2de jaar: 2 lestijden/week)
2
VISIE In het tv elektronica wordt de nodige kennis en vaardigheid bijgebracht opdat de leerlingen in staat zouden zijn om • • • • •
de meest gebruikelijke elektronische componenten te herkennen en de eigenschappen ervan kennen; de genormaliseerde symbolen te kennen en spontaan toe te passen; de gebruikelijke karakteristieken te begrijpen en gegevens samen met de aansluitingen te kunnen opzoeken in databoeken; door metingen te kunnen besluiten of een bepaalde elektronische component al dan niet defect is; inzicht te hebben in eenvoudige elektronische schakelingen.
Vermits de studierichtingen de leerlingen in de eerste plaats voorbereid op hoger onderwijs (in tweede instantie op afstuderen), zal erover gewaakt worden steeds te zorgen voor een voldoende theoretische achtergrond.
BEGINSITUATIE De leerlingen volgenden normaal de 2de graad elektromechanica of industriële wetenschappen waar zij de noodzakelijke voorkennis verwierven. Leerlingen kunnen echter uit verschillende studierichtingen komen, waardoor er eventueel individuele tekorten zouden kunnen zijn. Daarom zal de lerares/leraar bij het begin van het schooljaar meteen de noodzakelijke voorkennis controleren. Eventuele individuele tekorten zullen hoofdzakelijk weggewerkt worden door zelfstudie (begeleid door de lerares/leraar) of door inhaallessen buiten het lessenrooster. Vermits eventuele tekorten ook in andere vakken merkbaar zullen zijn, is enig overleg binnen de vakgroep (elektriciteit en elektronica) absoluut noodzakelijk.
ALGEMENE DOELSTELLINGEN Naast het verwerven van de technische kennis en vaardigheid, zal de lerares/leraar ook oog hebben voor de vereiste persoonlijkheidskenmerken. De leerling leert zich voorbereiden om te participeren in de maatschappij en in een bedrijfsorganisatie. Hij/zij wordt opgeleid om • • •
kritisch, logisch, rationeel, analytisch en synthetisch te leren denken, verantwoordelijkheid op te nemen, kosten- en tijdsbewust te werken.
De attitude om permanent te leren wordt bijgebracht. Bij alle onderwerpen – waar toepasselijk – wordt de nodige aandacht besteed aan welzijn (veiligheid, gezondheid, hygiëne) en milieu.
TSO – 3de graad – ELEKTROMECHANICA INDUSTRIËLE WETENSCHAPPEN TV ELEKTRONICA (1ste jaar: 2 lestijden/week, 2de jaar: 2 lestijden/week)
3
LEERPLANDOELSTELLINGEN / LEERINHOUDEN 1 Decr. nr.
LEERPLANDOELSTELLINGEN
LEERINHOUDEN
De leerlingen kunnen 1
de codes die gebruikt worden bij weerstanden en condensatoren gebruiken.
1 • •
Codes in de elektronica weerstanden condensatoren
2
omgaan met meetapparatuur.
2 • • •
Meettoestellen multimeter oscilloscoop functiegenerator
3
de karakteristieke gegevens van een versterker opnoemen.
3 • • •
Algemene eigenschappen van een versterker Versterking In- en uitgangsweerstand Transferkarakteristiek
die gegevens toepassen. de spanning in een belasting berekenen bij aansluiting van een werkelijke bron aan de versterker. de basiseigenschappen proefondervindelijk vaststellen door metingen op didactische opstellingen. 4
de verschillende soorten terugkoppelingen en hun eigenschappen opnoemen.
4
Terugkoppelingen
5
de gegevens van een (ideale) operationele versterker gebruiken.
5 • • • •
Operationele versterker Kenmerken van de ideale operationele versterker Inverterende versterker Niet-inverterende versterker Verschilversterker
6 •
Begrippen regeltechniek Basisbegrippen
de eigenschappen van de verschillende schakelingen opnoemen. een vergelijking maken tussen een ideale en een niet ideale operationele versterker. de eigenschappen van de verschillende schakelingen proefondervindelijk vaststellen door metingen op didactische opstellingen. 6
1
de gebruikelijke terminologie en de eigenschappen van de verschillende soorten regelingen opnoemen.
Het labo moet geïntegreerd gegeven worden met het theoretisch gedeelte. Dit betekent dat – telkens zich de mogelijkheid voordoet om metingen door de leerlingen te laten uitvoeren – dit meteen zal gebeuren. Van elke labo-opdracht zal telkens een kort verslag gemaakt worden door iedere leerling afzonderlijk. Labdoelstellingen zijn cursief gedrukt.
TSO – 3de graad – ELEKTROMECHANICA INDUSTRIËLE WETENSCHAPPEN TV ELEKTRONICA (1ste jaar: 2 lestijden/week, 2de jaar: 2 lestijden/week) Decr. nr.
4
LEERPLANDOELSTELLINGEN
LEERINHOUDEN
De leerlingen kunnen schema's van eenvoudige regelkringen lezen en de werking verklaren. een eenvoudig simulatieprogramma gebruiken.
7
de eigenschappen van een diode afleiden uit metingen uit didactische opstellingen. het gedrag van de verschillende componenten in een schakeling uitleggen.
• •
◊ ◊ ◊ ◊ ◊ ◊
open en gesloten systeem (sturen - regelen) opbouw van een regelkring: terminologie Discontinue regeling Continue regeling P- en I-regeling PI-regeling D- en PD-regeling PID-regeling
7 • • •
Halfgeleider componenten Diode (junctiediode, zenerdiode, LED, …) Thyristor Diac, triac
8 • • •
Beveiliging van vermogencomponenten Tegen overstroom Tegen overspanning Warmteafvoer
de kenmerkende waarden in een "data" boek opzoeken en die correct toepassen. de geleiding in halfgeleidermateriaal uitleggen. de werking van de PN-overgang uitleggen. 8
uitleggen hoe een vermogencomponent beveiligd kan worden tegen overstroom en overspanning. berekenen welke koelplaat er noodzakelijk is.
9
9 • de vorm van de uitgangsspanning van de verschillende schakelingen • • tekenen en verklaren bij resistieve en bij inductieve belasting. de werking van de verschillende schakelingen afleiden uit metingen op didactische opstellingen.
het verband tussen ingangsstroom, diodestroom en belastingsstroom berekenen bij resistieve belasting door middel van tabellen. het verband tussen de wisselspanning en de gelijkspanning berekenen door middel van tabellen. de nodige transformator bepalen door middel van tabellen. de verschillende spanning- en stroomwaarden proefondervindelijk meten op didactische opstellingen.
Eénfasige niet gestuurde gelijkrichters Enkelweggelijkrichter Transformatorgelijkrichter met middenaftakking Bruggelijkrichter
TSO – 3de graad – ELEKTROMECHANICA INDUSTRIËLE WETENSCHAPPEN TV ELEKTRONICA (1ste jaar: 2 lestijden/week, 2de jaar: 2 lestijden/week) Decr. nr.
5
LEERPLANDOELSTELLINGEN
LEERINHOUDEN
De leerlingen kunnen die gemeten waarden vergelijken met de berekende waarden. 10
de invloed van een afvlakking op stroom- en spanningswaarden proefondervindelijk vaststellen door metingen op didactische opstellingen.
10 • •
Afvlakschakelingen Met condensator Met RC-filter
de werking en de eigenschappen van de verschillende afvlakschakelingen kunnen verklaren. 11
de vorm van de uitgangsspanning van de verschillende schakelingen 11 tekenen en verklaren bij resistieve en bij inductieve belasting. • het verband tussen ingangsstroom, diodestroom en belastingsstroom •
Driefasige niet gestuurde gelijkrichters enkelzijdige gelijkrichting dubbelzijdige gelijkrichting
berekenen bij resistieve belasting door middel van tabellen het verband tussen de wisselspanning en de gelijkspanning berekenen door middel van tabellen. de nodige transformator berekenen door middel van tabellen. 12
de werking van de gestuurde gelijkrichters uitleggen bij gelijkrichteren bij wisselrichterbedrijf.
13 13.1
de werking van een transistor proefondervindelijk vaststellen uit metingen op didactische opstellingen.
12 • •
◊ ◊
Gestuurde gelijkrichters Éénfasige gelijkrichting Driefasige gelijkrichting gelijkrichterbedrijf wisselrichterbedrijf
13
De junctietransistor
13.1
Samenstelling, werking, soorten
13.2
Junctietransistor als schakelaar
het verband tussen de verschillende stromen en spanningen verklaren. de gegevens uit een "data" boek interpreteren. door meting nagaan of een transistor al dan niet defect is. 13.2
de werking van de transistor als schakelaar proefondervindelijk vaststellen uit metingen op didactische opstellingen. de werking van de transistor als schakelaar in toepassingen verklaren.
TSO – 3de graad – ELEKTROMECHANICA INDUSTRIËLE WETENSCHAPPEN TV ELEKTRONICA (1ste jaar: 2 lestijden/week, 2de jaar: 2 lestijden/week) Decr. nr.
6
LEERPLANDOELSTELLINGEN
LEERINHOUDEN
De leerlingen kunnen 13.3
de versterkereigenschappen van de transistor proefondervindelijk vaststellen uit metingen op didactische opstellingen.
13.3
Junctietransistor als versterker
14 • •
Veldeffecttransistoren JFET MOSFET
15 • • •
Toepassingen chopper softstarter frequentieomvormer
het doel van de instelweerstanden proefondervindelijk vaststellen uit metingen op didactische opstellingen. het doel van de instelweerstanden uitleggen. de versterkereigenschappen in de drie basisschakelingen (G.E.S., G.C.S., G.B.S.) opnoemen. 14
de basiseigenschappen van de FET proefondervindelijk vaststellen uit metingen op didactische opstellingen. het gedrag van de verschillende componenten in een schakeling uitleggen. de kenmerkende waarden in een "data" boek opzoeken en die correct kunnen toepassen. door metingen kunnen bepalen of die componenten al dan niet defect zijn. de werking van eenvoudige schakelingen verklaren. (U)
15
de werking van de schakelingen blokschematisch verklaren.
TSO – 3de graad – ELEKTROMECHANICA / INDUSTRIËLE WETENSCHAPPEN TV ELEKTRONICA (1ste jaar: 2 lestijden/week, 2de jaar: 2 lestijden/week)
7
PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN EN TIMING Labo en theorie zullen geïntegreerd aangeboden worden. Er wordt geadviseerd om de eigenschappen, werking, … , eerst door de leerlingen zelf te laten ontdekken door metingen op didactische opstellingen en pas daarna over te gaan tot een klassikale verklaring. Om die werkwijze mogelijk te maken, zullen alle lessen gegeven worden in een aangepast vaklokaal. Bij de uitwerking van de leerstof dient men in de eerste plaats aandacht te besteden aan de fysische verklaring van de werking van de schakeling. Waar mogelijk, zal de leerstof grafisch en/of wiskundig uitgediept worden. Gezien de snelle technologische evolutie, dient men meer functiegericht en modulair te denken. Pedagogisch is het niet verantwoord om de leerlingen tijdens de les de leerstof (of tekeningen) te laten noteren. Om tijdverlies te vermijden wordt het gebruik van een goed handboek of van een door de lerares/leraar zelf gemaakte cursus aanbevolen. Welzijn en milieu Tijdens alle oefeningen, moet er over gewaakt worden dat steeds voldaan is aan alle voorschriften betreffende welzijn (veiligheid, gezondheid en hygiëne) en milieu. Enkele speciale aandachtspunten zijn o.a.: •
de bepalingen van de Wet van 4 augustus 1996 betreffende ‘Het welzijn van de werknemers bij de uitvoering van hun werk’ het K.B. van 3 mei 1999 betreffende ‘De bescherming van jongeren op het werk’. het KB arbeidsmiddelen en machinerichtlijn
• • Nr.
Pedagogisch-didactische wenken
Timing
1
Het inoefenen van de leerinhoud kan gespreid worden over de volledige graad.
1w
2
Het is vooral de bedoeling om hier na te gaan in hoeverre de leerlingen vertrouwd zijn met de meetapparatuur. Tevens kan van de gelegenheid gebruik gemaakt worden om de beschikbare toestellen wat grondiger te bespreken.
1w
3
De versterker beschouwen als een zwarte doos, waarvan enkel de kenmerken gekend zijn.
3w
4
De verschillende soorten terugkoppelingen blokschematisch behandelen. Voldoende aandacht besteden aan de ‘gevolgen’ van een tegenkoppeling.
2w
5
Link leggen met de leerinhouden 2 en 3.
6w
Voorzie voldoende tijd voor labopdrachten. De metingen kunnen ook uitgebreid worden tot het gedeelte regeltechniek. 6
Het kan niet de bedoeling zijn om berekeningen te maken. Demonstreer door middel van een eenvoudig simulatieprogramma voor pc en geef – indien mogelijk – ook aan de leerlingen de mogelijkheid om zelf een aantal parameters te veranderen om het effect te kunnen vaststellen..
4w
7
Laat de leerlingen eerst zelf de eigenschappen opzoeken via CD-ROM of internet. Laat ze daarna die eigenschappen ook zelf proefondervindelijk vaststellen.
6w
Pas dan over gaan tot een klassikale benadering. Voorzie ook enkele toepassingen waarbij de eigenschappen van de ‘bijzondere dioden’
TSO – 3de graad – ELEKTROMECHANICA / INDUSTRIËLE WETENSCHAPPEN TV ELEKTRONICA (1ste jaar: 2 lestijden/week, 2de jaar: 2 lestijden/week) Nr.
Pedagogisch-didactische wenken
8 Timing
(zenerdiode, LED, …) verduidelijkt worden. 8
Aandacht besteden aan de keuze van de ultrasnelle smeltveiligheid en aan het overdimensioneren van de component.
2w
Gebruik recente catalogi (gegevens eventueel opzoeken op het internet) bij het berekenen van koelplaten. Ook aandacht besteden aan geforceerde koeling. 9
Voorzie eerst enkele metingen die door de leerlingen zelf uitgevoerd worden en laat de leerling zelf uitzoeken hoe de verschillende schakelingen werken.
6w
Achteraf kan dit aangevuld worden met de noodzakelijke theoretische uitleg. 10
Voorzie eerst enkele metingen waarbij de leerlingen zelf uitzoeken (via metingen op een didactische opstelling) wat de invloed is van de verschillende onderdelen.
3w
11
Maak – indien mogelijk – de verschillende stroom- en spanningvormen zichtbaar op een oscilloscoop.
2w
Laat enkele oefeningen maken waarbij een volledige gelijkrichter (dioden, transformator, beveiliging) moet berekend worden. 12
Maak – indien mogelijk – de verschillende stroom- en spanningvormen zichtbaar op een oscilloscoop.
4w
Voldoende aandacht besteden aan de werking als wisselrichter. 13
Laat de leerlingen eerst zelf de eigenschappen opzoeken via CD-ROM of internet. Laat ze daarna die eigenschappen ook zelf proefondervindelijk vaststellen.
5w
Pas dan over gaan tot een klassikale benadering. Voorzie ook enkele toepassingen waarbij de eigenschappen van de eigenschappen van de transistor als schakelaar en als versterker verduidelijkt worden. 14
Laat de leerlingen eerst zelf de eigenschappen opzoeken via CD-ROM of internet. Laat ze daarna die eigenschappen ook zelf proefondervindelijk vaststellen.
3w
Pas dan over gaan tot een klassikale benadering. Voorzie ook enkele metingen op toepassingen om de eigenschappen van de eigenschappen te verduidelijken. 15
Beperk tot een blokschematische benadering. Coördineer met de collega elektriciteit.
2w
TSO – 3de graad – ELEKTROMECHANICA / INDUSTRIËLE WETENSCHAPPEN TV ELEKTRONICA (1ste jaar: 2 lestijden/week, 2de jaar: 2 lestijden/week)
MINIMALE MATERIËLE VEREISTEN 2 Per groep leerlingen is er nodig • • • • • • •
1 labotafel met de nodige spanningsvoorzieningen 1 oscilloscoop 1 functiegenerator 1 gestabiliseerde voeding 2 multimeters 1 transformator (voor de gelijkrichterschakelingen) het nodige verbruiksmateriaal afhankelijk van de oefeningen
2
De uitrusting en de inrichting van de lokalen, inzonderheid de werkplaatsen, de vaklokalen en de laboratoria, dienen te voldoen aan de technische voorschriften inzake arbeidsveiligheid. Inzake veiligheid is de volgende wetgeving van toepassing: • • • •
Codex, ARAB, AREI, Vlarem.
Deze wetgeving bevat de technische voorschriften die in acht moeten genomen worden met betrekking tot de uitrusting en inrichting van de lokalen én de aankoop en het gebruik van toestellen, materiaal en materieel. Zij schrijven voor dat: • • • •
duidelijke Nederlandstalige handleidingen en een technisch dossier aanwezig moeten zijn; alle gebruikers de werkinstructies en onderhoudsvoorschriften dienen te kennen en correct kunnen toepassen; de collectieve veiligheidsvoorschriften nooit mogen gemanipuleerd worden; de persoonlijke beschermingsmiddelen aanwezig moeten zijn en gedragen worden, daar waar de wetgeving het vereist.
9
TSO – 3de graad – ELEKTROMECHANICA / INDUSTRIËLE WETENSCHAPPEN TV ELEKTRONICA (1ste jaar: 2 lestijden/week, 2de jaar: 2 lestijden/week)
10
EVALUATIE Onderscheid moet gemaakt worden tussen de evaluatie van het leerproces en de evaluatie van het eindproduct. Bij de procesevaluatie wordt doorlopend gepeild naar de verwerking van het leerproces, met de bedoeling dit proces zo nodig bij te sturen, zodat elke leerling op de meest effectieve manier kan leren. De klemtoon ligt hierbij duidelijk op het optimaal functioneren van de leerling. Het verloop van het proces wordt, vooraf, door de leraar uitgetekend. Zij/hij bepaalt • welke de verschillende stappen zijn; • welke fouten op elk moment ontoelaatbaar zijn; • welke fouten kunnen gemaakt worden. Afhankelijk van het resultaat van feedback-momenten (kleine toetsen, gesprekken, volgsystemen, …) wordt het proces verder gezet of zo nodig bijgestuurd. Om de leerling te motiveren gebeurt dit in een constructieve, positieve sfeer. Productevaluatie gebeurt op het einde van het leerproces (bijvoorbeeld na een hoofdstuk, een opdrachtenreeks, een project, een trimester..). Hierbij wordt nagegaan in hoeverre de leerling de basisdoelstellingen bereikt heeft. Iedere evaluatie gebeurt in 3 stappen • • •
Registreren (veelvuldig afnemen van proeven, oefeningen, opdrachten, kleine toetsen, …). Interpreteren (de gegevens toetsten aan de criteria of normen die de vakwerkgroepen vooraf duidelijk heeft bepaald). Rapporteren (de leerling en de ouders krijgen op een duidelijke wijze een beeld van de vorderingen van de leerling door geregelde momenten van feedback voor de leerling en door een schriftelijke rapportering door middel van agenda, rapport...).
TSO – 3de graad – ELEKTROMECHANICA / INDUSTRIËLE WETENSCHAPPEN TV ELEKTRONICA (1ste jaar: 2 lestijden/week, 2de jaar: 2 lestijden/week)
BIBLIOGRAFIE CUPPENS, J. + SAEYS, H., Basiselektronica, Die Keure DEVOS, R. + EERLINGEN, K., Industriële elektronica, de Sikkel Grafische symbolen voor schema's elektronica, Belgisch elektrotechnisch comité HAP, Tabellenboek, Plantyn HAY, J. + DENIS, H. + VAN DE WIJGAERT, W., Regeltechniek - procestechnieken, Die Keure HAY, J., Laboboek regeltechniek 1, Die Keure POLLEFLIET, J., Vermogenselektronica, Die Keure POLLEFLIET, J., Elektronische vermogencontrole, Nevelland
11
TSO – 3de graad – ELEKTROMECHANICA / INDUSTRIËLE WETENSCHAPPEN TV ELEKTRONICA (1ste jaar: 2 lestijden/week, 2de jaar: 2 lestijden/week)
12
JAARPLAN Van elke leraar wordt verwacht dat zij/hij in het begin van het schooljaar een jaarplanning maakt. Die planning kan gemaakt worden volgens het bijgevoegd model. Eenvormigheid is een noodzaak voor de verschillende collega’s binnen eenzelfde vakgroep. De verschillende jaarplannen zullen zodanig gemaakt worden dat er – waar mogelijk – per week een coördinatie is tussen de verschillende vakken. Een overleg tussen de verschillende leraars zal absoluut noodzakelijk zijn! Tijdens het schooljaar zullen de vorderingen door de verschillende collega's samen regelmatig geëvalueerd worden met het doel de verschillende jaarplannen eventueel bij te sturen. De timing is gemaakt voor 25 weken per schooljaar. De resterende tijd kan door de lerares/leraar vrij gebruikt worden voor uitdiepingen en/of uitbreidingen. Ook nieuwe ontwikkelingen kunnen hier eventueel aan bod komen. De timing en de volgorde van de leerstofonderdelen zijn niet bindend. Indien afgeweken wordt, zal dit in overleg tussen de verschillende collega's gebeuren en zullen – indien nodig – de andere jaarplannen eveneens aangepast worden. Steeds zal erover gewaakt worden dat de noodzakelijke voorkennis aanwezig is.
TSO – 3de graad – ELEKTROMECHANICA / INDUSTRIËLE WETENSCHAPPEN TV ELEKTRONICA (1ste jaar: 2 lestijden/week, 2de jaar: 2 lestijden/week) Jaarplan
13
Optie: ........................................................................................
Leerkracht: ...........................................................
Onderwijsvorm: .............. Graad: ....................
Schooljaar: ………… / …………..
Vorderingsplan Jaar: .........................
Vak: ..........................................................................................
Leerplannummer: ...........................
Handboek/cursus:...........................................................................
Lestijden/week: ...........
..................................................................................................................................................... J Week nummer
Nr in leerplan
Leerinhouden
VORDERINGSPLAN Gegeven op (datum)
Opmerkingen
TSO – 3de graad – ELEKTROMECHANICA / INDUSTRIËLE WETENSCHAPPEN TV ELEKTRONICA (1ste jaar: 2 lestijden/week, 2de jaar: 2 lestijden/week)
SAMENSTELLING VAN DE LEERPLANCOMMISSIE Voorzitter:
Roger Vandevoorde
wnd. pedagogisch adviseur
Leden:
dhr. Daniël Decoster
leraar KA Leuven
dhr. Karel Geers
leraar KTA Brugge
dhr. Dirk Geiregat
leraar KA Deinze
dhr. Christian Potloot
leraar KA Oudenaarde
mevr. Krist’l Vereecken
lerares KTA Liedekerke
14
