VLAAMS VERBOND VAN HET KATHOLIEK SECUNDAIR ONDERWIJS LEERPLAN SECUNDAIR ONDERWIJS ELEKTRICITEIT-ELEKTRONICA. Derde graad TSO

VLAAMS VERBOND VAN HET KATHOLIEK SECUNDAIR ONDERWIJS LEERPLAN SECUNDAIR ONDERWIJS

ELEKTRICITEIT-ELEKTRONICA Derde graad TSO

Licap - Brussel D/2002/0279/051

-

september 2002

ALGEMENE INHOUD

LESSENTABEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5

ALGEMEEN DEEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

TV ELEKTRICITEIT ELEKTRISCH TEKENEN EN TECHNOLOGIE . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11

TV ELEKTRICITEIT ELEKTROTECHNIEK EN LAB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

21

TV ELEKTRICITEIT/ELEKTRONICA PROJECTEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

53

TV ELEKTRICITEIT/ELEKTRONICA VERMOGENSELEKTRONICA EN LAB . . . . . . . . . .

61

TV ELEKTRONICA ANALOGE TECHNIEKEN EN LAB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

69

TV ELEKTRONICA COMMUNICATIETECHNIEKEN EN LAB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

85

TV ELEKTRONICA DIGITALE TECHNIEKEN EN LAB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

TV ELEKTRONICA ELEKTRONISCH TEKENEN EN TECHNOLOGIE . . . . . . . . . . . . . . . . 123

TV ELEKTRONICA NETWERKEN EN LAB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

Inhoud D/2002/0270/051

3

Elektriciteit-elektronica 3de graad TSO

Lessentabel Zie website: www.vvkso.be

ELEKTRICITEIT-ELEKTRONICA Derde graad TSO

Algemeen deel

D/2002/0279/051

Algemeen deel D/2002/0279/051

7


INHOUD

1

UITGANGSPUNT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9

2

CONCEPT EN ALGEMENE DOELSTELLINGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9


8


1

UITGANGSPUNT

Leerlingen die voor deze studierichting kiezen hebben een bepaalde leerstijl en motivatie. Zij hebben behoefte aan een vorming die zowel theoretische als praktische componenten bevat. Noch een zuiver theoretische, noch een zuiver praktische vorming komen tegemoet aan hun mogelijkheden en verwachtingen.

2

CONCEPT EN ALGEMENE DOELSTELLINGEN

In deze studierichting van de derde graad TSO wordt een theoretisch-technische vorming verstrekt, met voldoende aandacht voor de uitvoeringstechnische aspecten, die de volgende doelstellingen nastreeft: – – –

de leerlingen voorbereiden op het succesvol volgen van hoger onderwijs met één cyclus binnen het domein elektriciteit-elektronica. Voor begaafde en gemotiveerde leerlingen behoort hoger onderwijs met twee cycli binnen dit domein tot de mogelijkheden; daarnaast krijgen de leerlingen de mogelijkheid zich verder bij te scholen en/of te vervolmaken, zowel binnen het gewoon secundair onderwijs (derde leerjaren van de derde graad TSO) als binnen het volwassenenonderwijs (OSP); de leerlingen die geen verdere studies aanvatten dienen, na een beperkte in-service-training in het bedrijf, in staat te zijn te denken en te handelen als elektrisch-elektronische onderhoudstechnici.

Het doorstromingskarakter van deze studierichting wordt mogelijk gemaakt door de vormende waarde van de aangeboden leerinhouden en leerplandoelstellingen van zowel de algemene, als de theoretisch-technische vakken. Deze vakken zijn zo opgevat dat zij voldoende transfereerbare en abstraherende vaardigheden inhouden om hieraan gestalte te geven. Vooral de wetenschappelijke en de wiskundige vormingscomponenten worden benadrukt en de talenkennis wordt niet verwaarloosd. Deze leerlingen leren gestructureerd inzichtelijk en creatief denken en handelen, om in staat te zijn zich zelfstandig en met aandacht voor kwaliteit, veiligheid en milieu in te zetten voor hun taak. Het is van groot belang dat zij kunnen meegroeien en veranderen in een steeds sneller evoluerende hoogtechnologische leer- en werkomgeving. Leerlingen met een vorming binnen het domein elektriciteit-elektronica komen in een zeer pluriform beroepenveld terecht, in bedrijfstakken met grote bedrijven en met KMO's, die zowel de industriële productie, de dienstverlening als de groot- en detailhandel omvatten. De geïntegreerde proef die tijdens het tweede leerjaar van de derde graad georganiseerd wordt, dient om het geheel van kennis, vaardigheden en attitudes gericht op de beroepsactiviteit te evalueren. Deze proef omvat de vakken uit het fundamenteel optioneel gedeelte van het leerplan en heeft een vakoverschrijdend, beroeps- en realiteitsgericht karakter. De proef kan, onder de vorm van een project of een eindwerk met eventueel een praktische realisatie, vanaf het begin van het leerjaar worden opgebouwd en langzaam groeien naar het einde toe. Het concept, ontwerp en realisatie dienen vanaf het begin van het tweede leerjaar van deze derde graad aandacht te krijgen. De beoordelingsjury moet eveneens in het begin van dit leerjaar worden aangesteld en dient voor een belangrijk deel uit externe deskundigen te bestaan. Tijdens het leerjaar moeten voldoende evaluatiemomenten worden ingebouwd om het verloop van de proef op te volgen en eventueel bij te sturen.


9


ELEKTRICITEIT-ELEKTRONICA Derde graad TSO TV Elektriciteit Elektrisch tekenen en technologie Eerste leerjaar: 2 uur/week Tweede leerjaar: 2 uur/week

D/2002/0279/051

Elektrisch tekenen en technologie D/2002/0279/051

11


INHOUD

1

BEGINSITUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13

2

ALGEMENE DOELSTELLINGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13

3

ALGEMENE PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN EN DIDACTISCHE MIDDELEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13

LEERINHOUDEN, LEERPLANDOELSTELLINGEN EN DIDACTISCHE MIDDELEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13

5

EVALUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

19

6

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

19

7

BIBLIOGRAFIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

19

4


12


1

BEGINSITUATIE

In de tweede graad werd het lezen, interpreteren en tekenen van elektrische schakelingen via CAD behandeld samen met de betrokken technologische aspecten in het vak Elektrisch tekenen en technologie.

2

ALGEMENE DOELSTELLINGEN

De industriële ontwikkelingen vereisen automatisering. Ook de ontwerper van elektrische schakelingen ontsnapt niet aan de snelle evolutie van een manuele naar een geautomatiseerde aanpak. De leerlingen ontwikkelen elektrische schakelingen via CAE (Computer Assisted Engineering), rekening houdend met de noodzakelijke technologische aspecten. Dit betekent dat de tekening niet enkel via een printer of een plotter op papier moet worden gebracht. Het is eveneens van belang dat de leerlingen hun tekeningbestand gebruiken om een volledig dossier van een elektrische installatie te realiseren, met inbegrip van klemmenstroken, bekabelingsplan, indeling van de verdeelkast, materiaallijst ... Vanzelfsprekend dient veel aandacht te worden besteed aan het lezen en begrijpen van de schema's van de behandelde elektrische installaties en het respecteren van de normen en de veiligheidsreglementeringen en -richtlijnen.

3

ALGEMENE PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN EN DIDACTISCHE MIDDELEN

Indien de functies en hulpmiddelen van een CAE-werkomgeving correct worden aangewend, komen elektrische schema's op een gestructureerde en logische wijze tot stand. Het aanleren van de CAE-software mag geen doel op zich zijn. CAE is een middel om op een efficiënte manier de leerplandoelstellingen te realiseren. De kennis om de software te hanteren wordt dus niet in afzonderlijke leseenheden aangebracht, maar wordt geïntegreerd in de tekenlessen. Hetzelfde geldt voor de noodzakelijke technologische aspecten van de componenten in de installaties. Hanteer een projectmatige aanpak met als resultaat een 'dossier' per opdracht. Niet alle dossiers dienen volledig door de leerlingen te worden gerealiseerd, er kan ook gewerkt worden met reeds gedeeltelijk afgewerkte dossiers. Coördinatie tussen de vakken Elektrisch tekenen en technologie en Elektrotechniek en lab is onontbeerlijk. Ook de eventuele relatie met de geïntegreerde proef mag niet uit het oog verloren worden.

4

LEERINHOUDEN, LEERPLANDOELSTELLINGEN EN DIDACTISCHE WENKEN

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


13



Nr.

LEERINHOUDEN

LEERPLANDOELSTELLINGEN

DIDACTISCHE WENKEN

DOSSIER: DOMOTICA

Het schema lezen en verklaren. De genormaliseerde tekensymbolen uit de componentenbibliotheek kiezen en gebruiken. Zelfstandig een CAE-werkomgeving hanteren om het dossier samen te stellen van een eenvoudige domotica-installatie.

Verwijzen naar Elektrisch tekenen en technologie van de tweede graad. Het wordt aanbevolen een didactisch domoticasysteem als voorbeeld ter beschikking te hebben.

2

DOSSIER: VEILIGHEID BIJ INDUSTRIELE ELEKTRISCHE INSTALLATIES

Het dossier van een industriële elektrische installatie aanvullen met de noodzakelijke elementen in verband met de veiligheid, rekening houdend met de volgende kenmerken: - spanningsgebieden volgens het AREI, - aardverbindingssystemen, - rechtstreekse en onrechtstreekse aanraking, - industriële beveiligingstoestellen (smeltveiligheden, automaten, foutstroomschakelaars, isolatiecontroletoestellen). - Europese machine- en arbeidsmiddelenrichtlijnen.

Een dossier ter beschikking stellen, waarin de noodzakelijke elementen in verband met de elektrische veiligheid ontbreken.

De noodzakelijke bedieningsapparatuur kiezen.

Informatie raadplegen (catalogi, cd-rom, internet).

Zelfstandig een CAE-werkomgeving hanteren en de resultaten in een dossier samenbrengen.

Een modeldossier met de vereiste samenstelling ter beschikking stellen: voorpagina met de vereiste gegevens (spanning, frequentie, aansluiting, beveiliging ...); inhoudstabel; stuurspanningsvoeding met beveiliging en verdeling; vermogenkring met beveiliging; contactoren en verbruikers (bv. motoren); automatiseringskring met bedieningselementen, detectoren, relais, automatiseringscomponenten ...; signalisatie; klemmenstroken; bekabelingsplan; indeling van de verdeelkast; materiaallijst.

14

1

3

DOSSIER: BEDIENINGSAPPARATUUR VOOR ELEKTRISCHE MACHINES


De genormaliseerde tekensymbolen uit de componentenbibliotheek kiezen en gebruiken.

Informatie raadplegen (catalogi, cd-rom, het Internet).


Het schema lezen en verklaren.

3.1

Scheidingsschakelaars, lastscheidingsschakelaars en vermogenschakelaars

De volgende begrippen verklaren: - nominale spanning, - nominale stroom, - onderbrekingsvermogen, - ...

3.2

Contactoren en relais

Het verschil tussen een contactor en een relais verwoorden. De volgende kenmerken beschrijven: - stroomsoort, - werkspanning, - schakelvermogen, - maximale stroomsterkte.

15

De werking van de volgende contactoren aan de hand van hun schakeldiagram verklaren: - hoofdcontacten, - NO-contacten, - NG-contacten, - wisselcontacten (verbreken voor sluiten en sluiten voor verbreken), - vroeg- en laatmakende contacten. (U)


De werking van de volgende contacten van een multifunctioneel relais verklaren, aan de hand van hun schakeldiagram: - maakvertraging, - verbreekvertraging, - impuls.

Waar mogelijk het verband leggen met het vak Elektrotechniek en lab - module theorie en module lab.


Nr.

LEERINHOUDEN


16

3.3

Andere bedieningsapparatuur

4

DOSSIER(S): AANZETTEN EN SCHAKELEN VAN WISSELSTROOMMOTOREN

4.1

Directe aanloop

De technologische gevolgen bij te hoge aanloopstromen aantonen.

4.2

Aanloopmethodes

Verklaren hoe een verlaagde startstroom gerealiseerd wordt en de voor- en nadelen op elektrisch en mechanisch gebied toelichten bij: - ster-driehoek, - aanloopweerstanden in de rotor, (U) - twee-kooiankermotor, - frequentiesturing.

DIDACTISCHE WENKEN

Van schakelaars, drukknopen, standenschakelaars, eindeloopschakelaars, naderingsschakelaars en foto-elektrische cellen: - de technologie toelichten, - de technische specificaties interpreteren, - het gebruiksdomein kennen.

De noodzakelijke aanloopmethode kiezen. Zelfstandig een CAE-werkomgeving hanteren en de resultaten in een dossier samenbrengen.

Informatie raadplegen (catalogi, cd-rom, het Internet).




De genormaliseerde tekensymbolen uit de compo- Waar mogelijk het verband leggen met het vak nentenbibliotheek kiezen en gebruiken. Elektrotechniek en lab - module theorie en module lab. Het schema lezen en verklaren. 5

DOSSIER: AUTOMATISERING

Zelfstandig een CAE-werkomgeving hanteren om het dossier samen te stellen van een industrieel proces of een deel ervan, waarbij een aantal leerinhouden uit de eerder behandelde dossiers aan bod komen.

De genormaliseerde tekensymbolen uit de componentenbibliotheek kiezen en gebruiken. 17

6

DOSSIER: VERLICHTING





Een verlichtingsinstallatie ontwerpen rekening houdend met: - de vereiste verlichtingssterkte, - het rendement en de gelijkvormigheid van de verlichting, - de vorm en de indeling van het lokaal, - bijzondere factoren (arbeidsfactor, onderhoudsfactor, behoudsfactor ...), - het hedendaags aanbod van lamptypes (metaaldraad, halogeen, kwikdamp, natriumdamp), - verdeling over het net.

Informatie raadplegen (catalogi, cd-rom, internet). Software voor lichtberekening gebruiken.

Rekening houden met kleurtemperatuur- en kleurweergave. Stroboscopisch effect vermijden.


Nr.

7

LEERINHOUDEN

DOSSIER: INDUSTRIELE LAAGSPANNINGSINSTALLATIE (U)


DIDACTISCHE WENKEN

Zelfstandig een CAE-werkomgeving hanteren om het dossier samen te stellen van een verlichtingsinstallatie. Het schema lezen en verklaren.

Een modeldossier met de vereiste samenstelling ter beschikking stellen.

Een laagspanningsinstallatie ontwerpen rekening Informatie raadplegen (catalogi, cd-rom, het Interhoudend met: net). - de reglementen (AREI), de normen en de machinerichtlijn, - de functie en het vermogen (het meest geschikte laagspanningsnet en netsysteem), - de verbruikers (bekabeling), - selectiviteit (personen- en installatiebeveiliging), - bedrijfszekerheid, gelijktijdigheidsfactor ...

18 Elektriciteit-elektronica 3de graad TSO

Zelfstandig een CAE-werkomgeving hanteren om het dossier samen te stellen van een industriële laagspanningsinstallatie.




5

EVALUATIE

Het is van belang zowel het product, het proces als de attitudevorming op te nemen in het gebruikte evaluatiesysteem. De evaluatie mag dus niet alleen gericht zijn op de tekenvaardigheden en de technologische kennis. Het is eveneens van belang dat de leerlingen vooraf duidelijk weten wat van hen verwacht wordt. Een deel van het voorbereidend werk en de afwerking van de dossiers dient niet noodzakelijk in de school, maar kan ook thuis gebeuren. Ook de resultaten van deze opdrachten worden opgenomen in de evaluatie. Een aantal aandachtspunten voor zowel de permanente evaluatie als voor de eindevaluatie: – het begrijpend lezen en verklaren van de elektrische schema's; – het toelichten van de werking van de elektrische installaties; – het herkennen en toepassen van genormaliseerde symbolen en veiligheidsvoorschriften; – het correct gebruik van de CAE-werkomgeving om de dossiers te behandelen; – het volgen van een optimale werkmethode; – de zin voor nauwkeurigheid, netheid en kwaliteit; – de kritische instelling ten opzichte van eigen werk; – de groei naar zelfstandigheid.

6

MINIMALE MATERIËLE VEREISTEN

Een tekenlokaal met – pc's met CAE-software; – de mogelijkheid tot het afdrukken van de dossiers; – projectiemogelijkheid; – materiaal ter ondersteuning van de technologie-elementen uit de leerinhouden; – technische documentatie, catalogi, cd-rom's, reglementeringen, normen.

7

BIBLIOGRAFIE

– Algemeen reglement op de elektrische installaties, AIB-Vinçotte, AREI - Brussel. – DE BRUYN, M., COOREMAN, H., MAESEN, I., VAN OCKEN, J., Elektrotechnisch tekenen - schema's lezen 1 - 2 - 3, Plantyn, Antwerpen. – DEKELVER,V., FICHEFET, J.M., VAN OPSTEL, J.-E., Technologie - Installatieleer 1 - 2, Plantyn, Antwerpen. – Dossier CAE voor Windows - Elektriciteit (EPLAN), Werkgroep Technisch Tekenen Elektriciteit, VVKSO, Nascholing nijverheidsonderwijs. – HAP, P., Tabellenboek voor Elektrotechniek, Plantyn, Antwerpen. – VEKENS, J., Installatiepraktijk voor de elektricien, delen 1 en 2, Standaard Uitgeverij.


19


ELEKTRICITEIT-ELEKTRONICA Derde graad TSO TV Elektriciteit Elektrotechniek en lab Eerste leerjaar: 4 uur/week Tweede leerjaar: 4 uur/week

D/2002/0279/051

Elektrotechniek en lab D/2002/0279/051

21


INHOUD

1

BEGINSITUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

23

2


23

3


23

LEERINHOUDEN, LEERPLANDOELSTELLINGEN EN DIDACTISCHE MIDDELEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MODULE ELEKTROTECHNIEK - THEORIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MODULE ELEKTROTECHNIEK - LAB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

23 24 38

5

EVALUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

50

6


50

7

BIBLIOGRAFIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

51

4


22


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 lab. Deze kennis werd voldoende wiskundig en wetenschappelijk onderbouwd om de doelstellingen van het vak Elektrotechniek en lab in de derde graad van de studierichting 'Elektriciteit-elektronica' te realiseren.

2


De leerlingen dienen een goede kennis te verwerven van gelijk-, wissel- en draaistroomtheorie gesteund op een wiskundige basis met inbegrip van vectoriële voorstellingen en complexe rekenwijze. Zij moeten eveneens een goed inzicht krijgen in de werking van transformatoren, wissel- en gelijkstroommachines, met inbegrip van vectordiagrammen en de principes van spanningen snelheidsregeling. De leerlingen bestuderen ook een aantal netsystemen met hun specifieke eigenschappen. Laboratoriumwerk, waarbij de leerlingen zelfstandig metingen uitvoeren, moet hen helpen bij het verwerken van de theoretische leerinhouden. Zij leren efficiënt rapporteren bij het interpreteren van de meetresultaten uit het lab.

3


Het theoretisch gedeelte van dit vak is niet gering. Bepaalde leerinhouden die niet bij de metingen in het lab aan bod komen, kunnen via klassikale opstellingen gehanteerd door de leraar, didactisch worden ondersteund. Ook bepaalde software kan daartoe worden aangewend. De metingen in het lab 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 te werken in twee blokken van twee lesuren. Programmeer geen blok van vier lesuren. De coördinatie tussen theorie en lab verloopt optimaal wanneer beide modules aan dezelfde leraar worden toevertrouwd. Coördinatie met de vakken Vermogenselektronica en lab, en Elektrisch tekenen en technologie is onontbeerlijk. De punten 1 tot en met 6 worden bij voorkeur in het eerste leerjaar behandeld. De punten 7 en volgende zijn bestemd voor het tweede leerjaar.

4




23



Nr.

LEERINHOUDEN


DIDACTISCHE WENKEN

De begrippen momenteel, gemiddeld vermogen en arbeid omschrijven.

Verwijzen naar de reeds eerder geziene basisprincipes.

Het momenteel vermogen grafisch weergeven, het gemiddeld vermogen en de arbeid bepalen als stroom en spanning: - in fase zijn, - 90° verschoven zijn, - n° verschoven zijn.

De computer als didactisch hulpmiddel gebruiken.

MODULE ELEKTROTECHNIEK THEORIE 1

Eenfasig wisselstroomvermogen

1.1

Momenteel en gemiddeld vermogen

24

1.2

Vermogendriehoek

Uit de stroomdriehoek de vermogendriehoek afleiden en de drie zijden verklaren. Het wiskundig verband tussen actief, reactief en schijnbaar vermogen verduidelijken.

Illustreren met praktische oefeningen.


1.3

Arbeidsfactor

Het begrip definiëren en de praktische gevolgen toelichten wat het actief en reactief vermogen betreft.

1.4

Belang en verbeteren van de arbeidsfactor

Invloed van de arbeidsfactor op de stroomsterkte en het vermogen toelichten. Eis van de stroomleverancier, cos n minstens 0,8 verantwoorden. De verbetering van de arbeidsfactor bespreken en praktisch berekenen.

De verbetering van de cos n van de schoolinstallatie gaan bekijken. Voldoende en praktijkgerichte oefeningen laten oplossen.

Het begrip definiëren en het ontstaan uitleggen. Driefasenspanning grafisch en vectorieel voorstellen.

De aandacht vestigen op het praktisch nut van een driefasennet voor elektrische machines en het transport van elektrische energie.

2

Driefasennet

2.1

Driefasenspanning


Driefasenstroom

De wiskundige uitdrukkingen opstellen. De soorten driefasenbelastingen omschrijven. De wiskundige uitdrukkingen en het vectordiagram opstellen voor verschillende driefasenbelastingen.

2.3

Hoofdeigenschap

De hoofdeigenschap voor een driefasenspanning en -stroom formuleren en vectorieel en wiskundig aantonen.

2.4

Sterschakeling

De opbouw van de schakeling verantwoorden. Het verschil tussen fase- en lijnspanning toelichten en het onderling verband uit het vectordiagram afleiden.

2.5

Driehoekschakeling

De opbouw van de schakeling bespreken. Het verschil tussen fase- en lijnstroom toelichten en het onderling verband uit het vectordiagram afleiden.

2.6

Schakelen van verbruikers op een driefasennet

Het schakelen van verbruikers op een driefasennet met drie of vier draden toelichten.

25

2.2

Bij symmetrische belasting in ster en driehoek de spanningen en stromen berekenen. Bij asymmetrische belastingen grafisch de nulleiderstroom en de lijnstromen bepalen. 3

Vermogen in driefasennetten

3.1

Actief, reactief en schijnbaar vermogen


De formules opstellen voor een symmetrische belasting. De vermogens berekenen bij symmetrische en asymmetrische belasting.

De nadruk leggen op de genormaliseerde symboliek.

De aandacht vestigen op de gevolgen bij het onderbreken van de nulleider bij een asymmetrische belasting in ster. Oefeningen laten oplossen.

Praktische berekeningen laten uitvoeren.


Nr.

LEERINHOUDEN


DIDACTISCHE WENKEN


3.2

Arbeidsfactor

De betekenis van de arbeidsfactor in een driefasennet toelichten. Bij asymmetrische belasting de gemiddelde arbeidsfactor over een periode bepalen.

3.3

Verbeteren van de arbeidsfactor

De verbetering van de arbeidsfactor bepalen en de nodige capaciteitswaarde bepalen.

4

Netsystemen

4.1

Algemeenheden

Nieuwe begrippen in het kort toelichten, zoals: actieve geleiders, massa, rechtstreekse en onrechtstreekse aanraking, foutstroom, differentieelstroom en differentieelinrichting.

4.2

Stroom door het lichaam

Het gevaar en de gevolgen van stroomdoorgang door het menselijk lichaam toelichten.

Beperk de leerstof, geen berekeningen uitvoeren.

4.3

Beveiliging tegen rechtstreekse en onrechtstreekse aanraking

De verschillende middelen in grote lijnen beschrijven.

Verwijzen naar het AREI.

4.4

Soorten netten: - TT- en TN-netten - IT-netten - TN-C- en TN-S-netten

De verschillende systemen van aardverbinding toelichten en onderling vergelijken.

Voor een didactische opstelling en meetresultaten kan verwezen worden naar de module lab.

Het principe van het opwekken van een wisselspanning toelichten. De uitvoeringsvormen (binnenpool- en buitenpoolgeneratoren) onderscheiden en in verband brengen met hun toepassingsgebied. De constructievormen van de rotor beschrijven (vliegwiel- en turbogeneratoren).

Verwijzen naar reeds vroeger geziene principes. Didactisch model gebruiken.

5

De wisselstroomgenerator

5.1

Werkingsprincipe en constructie

(U)


5.2


Ankerwikkelingen: - éénfasig - driefasig

Principeschakeling verklaren. Het begrip meerlaagswikkeling toelichten. Principeschakeling verklaren.

5.3

Vorm, frequentie en grootte van de opgewekte spanning

Het verkrijgen van een sinusvormige wisselspanning toelichten. (U) De formule van de frequentie afleiden. Oefeningen laten oplossen. De formule van grootte van de spanning afleiden en de factoren bespreken die in aanmerking komen voor spanningsregeling.

5.4

Gedrag van de synchrone generator bij belasting

5.4.1

Ankerreactie

5.4.2

Equivalente keten

(U)

De factoren die oorzaak zijn van inwendige spanningsverliezen toelichten en hieruit de spanningsvergelijking en de equivalente keten afleiden.

5.4.3

Vectordiagram

(U)

Uitgaande van de spanningsvergelijking het vectordiagram bij verschillende belastingen opbouwen.

5.5

Karakteristieken

Het verloop van de nullast-, uitwendig en regelkarakteristiek verklaren.

5.6

Vermogen en rendement

Het verband tussen schijnbaar en actief vermogen van een één- en driefasige synchrone generator toelichten.

(U)

De aandacht vestigen op het voordeel van een driefasige wikkeling voor het bekomen van een gelijkspanning (bv. alternator in auto).

Het begrip ankerreactie uitleggen en de invloed ervan op de gegenereerde spanning bij ohms, inductief of capacitief belaste generator toelichten.

Voor het meten van de karakteristieken verwijzen naar de module lab.


Nr.

LEERINHOUDEN

LEERPLANDOELSTELLINGEN De verliezen bespreken en hieruit de formule van het rendement afleiden. De invloed van de arbeidsfactor op het rendement verduidelijken. (U)

5.7

Parallelschakeling

5.8

Spanningsregeling

(U)

DIDACTISCHE WENKEN Oefeningen maken.

Het doel en de voorwaarden toelichten voor éénen driefasige synchrone generatoren. De middelen opsommen om de synchronisatie- Voor het praktisch uitvoeren van de synchronisavoorwaarden te controleren. tie kan verwezen worden naar de module lab. Het principe voor spanningsregeling toelichten.

28

Het principeschema voor bekrachtiging met gelijkstroomgenerator en met synchrone generator verklaren. Een voorbeeld van automatische spanningsregeling met statische bekrachtiging toelichten. (U)

Vertrekken vanuit de eerder geziene formule van de opgewekte spanning.


6

De transformator

6.1

Eénfasige transformator

6.1.1

Principiële samenstelling en werking

De principiële samenstelling en werking beschrij- Gebruik een didactisch model ter illustratie. ven.

6.1.2

De ideale transformator

Het begrip ideale transformator toelichten. De principewerking van de ideale transformator bij nullast en bij belasting verklaren en hieruit het vectordiagram en de transformatieverhouding afleiden.

Oefeningen maken op de ideale transformator.

Elektrotechniek en lab D/2002/0279/051 29

6.1.3

De niet-ideale transformator

De werking van de niet-ideale transformator bij nullast en bij belasting toelichten en vergelijken met de ideale transformator. Uit de principewerking het vectordiagram van een niet-ideale transformator afleiden. (U)

6.1.4

Equivalente keten

6.1.5

Uitwendige karakteristieken

Bij verschillende belastingen de uitwendige karakteristieken tekenen en het verloop verklaren.

6.1.6


De formule van het rendement opstellen en de verschillende verliezen toelichten. De rendementskrommen tekenen en het verloop verklaren.

Oefeningen maken. Wijzen op het nut van de nullast- en de kortsluitproef (zie module lab) voor het bepalen van de ijzerverliezen en de jouleverliezen.

6.1.7

Parallelschakelen

De voorwaarden voor parallelschakelen van éénfasige transformatoren opsommen en toelichten.

De nadruk leggen op het belang van de polariteiten van de klemmen bij parallel- en serieschakelen van wikkelingen.

6.2

Driefasige transformator

De principewerking en constructie toelichten. De schakelmogelijkheden toelichten.

De zigzagschakeling mag weggelaten worden (wordt niet meer gebruikt).

(U)

Uitgaande van het elektrisch schema van een transformator de equivalente kring opstellen. Met behulp van de nullast- en de kortsluitproef de elementen van de equivalente keten bepalen.

De begrippen schakelgroep en klokgetal toelichten. (U) De voorwaarden voor parallelschakelen opsommen en toelichten. (U)



Nr.

LEERINHOUDEN

6.3

Bijzondere transformatoren: - spaartransformator - meettransformator - veiligheidstransformator - regeltransformator - ringkerntransformator

7

Productie van elektrische energie

7.1

Opwekken van elektrische energie


DIDACTISCHE WENKEN

De samenstelling, het werkingsprincipe, de typi- Praktische modellen tonen. sche eigenschappen en het toepassingsgebied van Wijzen op de gevaren bij foutief gebruik van de deze transformatoren toelichten. stroommeettransformator.

30

De algemene bouw van een thermische centrale schetsen, de delen benoemen en toelichten. De primaire brandstoffen (kernbrandstof, steenkool, aardgas) bij thermische centrales herkennen. De algemene bouw van een hydraulische centrale schetsen, de delen benoemen en toelichten. De algemene bouw van een gasturbinecentrale schetsen, de delen benoemen en toelichten.

Dia's, transparanten, video, documentatie gebruiken.

Windmolen(park) bezoeken, zonnecelsysteem bestuderen via project of GIP. De zonnecel wordt behandeld in het vak Analoge technieken en lab.


7.2

Alternatieve energie

Het begrip alternatieve energie toelichten. De voornaamste alternatieve vormen van energiewinning toelichten. Toepassingen van alternatieve energie herkennen.

7.3

Exploitatie en distributie

De locatie van de voornaamste centrales situeren en toelichten. De structuur van de netten van centrale tot de werkspanning van de verbruiker toelichten en verklaren. De factoren die de bedrijfszekerheid beïnvloeden opsommen en toelichten.

Een bezoek aan een centrale, een dispatching, onderstation is zeker aan te bevelen.


De driefasige asynchrone motor (inductiemotor)

8.1

Samenstelling

Aan de hand van een schets de verschillende delen aanduiden, benoemen en hun functie verklaren. De verschillende rotortypes opsommen en de bouw toelichten.

8.2

Draaiveld

Het ontstaan van een constant draaiveld in de stator kunnen bewijzen. De relatie tussen de frequentie, het aantal polenparen en het toerental van het draaiveld aantonen.

8.3

Werking

Aan de hand van een schets de transformatiewerking tussen stator en rotor verklaren. De formules van de rotorfrequentie, rotorspanning en rotorstroom toepassen. Het begrip slip toelichten.

8.4

Koppel-slip karakteristiek

De karakteristiek schetsen en toelichten. De factoren die het koppel beïnvloeden kennen. Belastinglijnen kunnen tekenen en hun verbinding met de T = f(n) aantonen.

Resultaten van laboefeningen gebruiken.

8.5


Het vermogen berekenen en het verschil tussen nuttig en opgenomen vermogen toelichten. De verliezen opsommen en toelichten. De arbeidsfactor toelichten bij driefasige asynchrone motoren.

Aan de hand van oefeningen het rendement berekenen.

31

8

Illustreren met een didactisch model.



Nr.

LEERINHOUDEN


DIDACTISCHE WENKEN

Kooiankermotor

Aan de hand van een schets de bouw van een kooiankermotor toelichten. Het probleem van de directie aanloop situeren en mogelijke oplossingen in de T = f(n) karakteristiek toelichten. Het principe en het gebruik verklaren van: - de ster-driehoek aanloop, - aanloopweerstand(en) in de statorkring, - aanzettransformator in de statorkring, - twee-kooiankermotor, - principe softstarten.

8.7

Motor met bewikkelde rotor

Aan de hand van een schets de bouw van een bewikkelde rotormotor toelichten. Het principe en het gebruik verklaren van aanloopweerstanden in de rotorkring. De T = f(n) karakteristiek schetsen en vergelijken van de verschillende besproken motoren.

8.8

Snelheidsregeling

Het belang van snelheidsregeling aantonen en Verwijzen naar lab. situeren. Vertrekkende van de formule van de rotorsnelheid, de factoren die deze snelheid beïnvloeden bepalen. De verschillende snelheidssturingen toelichten: - slipsturing, - wijziging van het aantal poolparen: dahlanderwikkeling, gescheiden wikkelingen, - wijziging van de frequentie.

8.9

Remmen

Het belang van remmen aantonen en situeren. Het principe van tegenstroomremmen toelichten. Het principe van gelijkstroomremmen toelichten.

32

8.6

Een ontmantelde kooiankermotor gebruiken.


Elektrotechniek en lab D/2002/0279/051 33

8.10

Storingen en foutzoeken

Mogelijke storingen bij asynchrone motoren verklaren.

9

De éénfasige asynchrone motor

9.1

Samenstelling en principewerking

De constructie en het principe van deze motor Didactisch model gebruiken. toelichten. Het verschil tussen het ontstaan van een wisselveld en een draaiveld aantonen. Het startprobleem bij een wisselveld aantonen.

9.2

Motor met hoofd- en hulpwikkeling

Praktische constructie en werking toelichten. Het gebruik van de centrifugaalschakelaar toelichten. Het omkeren van de draaizin toelichten.

9.3

Spleetpoolmotor

De constructie, de werking en het praktisch gebruik van de spleetankermotor toelichten.

9.4

Driefasige motor éénfasig gebruikt

10

De driefasige synchrone motor

10.1

Samenstelling en werking

(U)

Een spleetpoolmotor laten zien.

Het aansluitschema, de werking en het praktisch gebruik van deze schakeling toelichten.

Aan de hand van een schets de constructie en de principiële werking van de motor verklaren. Het doel, het nut en het toepassingsgebied van de synchrone motor argumenteren. De vergelijking maken met de driefasige alternator.

Didactisch model gebruiken.



Nr.

LEERINHOUDEN


34

10.2

Eigenschappen

Aan de hand van een vergelijking van T = F(n) karakteristiek van de asynchrone en de synchrone motor: - het toerental onder belasting toelichten, - het probleem bij het starten van de synchrone motor toelichten. Aantonen dat men aan regeling van de arbeidsfactor kan doen met een synchrone motor. (U)

10.3

Toepassingsgebied

Toepassingen opsommen en argumenteren.

11

Gelijkstroommachines

11.1

Algemeenheden

11.1.1

Samenstelling

11.1.2

Ankerreactie en commutatie

11.1.3

Wijze van bekrachtiging

DIDACTISCHE WENKEN

De éénfasige synchrone motor laten zien.

De algemene bouw van een gelijkstroommachine Didactisch model gebruiken. kunnen schetsen, de delen benoemen en hun werking toelichten zowel bij generator- als bij motorwerking. Het doel van de ankerwikkeling op de rotor toelichten. De functie van de stator aantonen. (U)

Het begrip ankerreactie en commutatie principieel verklaren. De gevolgen ankerreactie en commutatie aantonen.


Het begrip bekrachtiging verklaren. De verschillende mogelijke bekrachtigingen opsommen en argumenteren zoals: - permanent magneten, - onafhankelijk bekrachtiging, - afhankelijke bekrachtiging: shunt-, serie- en compound.

Weerstand van de verschillende wikkelingen bespreken.


11.1.4

Genormaliseerde symbolen

Verwijzen naar de tekenlessen.

11.2

Gelijkstroomgeneratoren

11.2.1

Werkingsprincipe

Aan de hand van een schets de principewerking van een dynamo uitleggen. De werking van de collector-commutator toelichten aan de hand van het verloop van de spanning.

Didactisch model gebruiken.

11.2.2

Gegenereerde spanning

De grootte van de opgewekte inwendige spanning berekenen en de mogelijke regelingen toelichten.

11.2.3

Tegenwerkend koppel

De grootte van het tegenwerkend koppel berekenen en de grootheden die het beïnvloeden kennen.

11.2.4

Generatortypes - karakteristieken

De verschillende generatortypes benoemen en toelichten: - generator met permanent magneten, - generator met onafhankelijk bekrachtiging, - shunt-, serie- en compoundgenerator. De kenmerkende eigenschappen van deze generatoren toelichten.

11.2.5

GS-generator met onafhankelijke bekrachtiging

Het schema tekenen en toelichten van de GS-generator met onafhankelijke bekrachtiging. De nullast en de uitwendige karakteristiek van deze generator aantonen en toelichten.

35

De genormaliseerde symbolen en letteraanduidingen opzoeken en hanteren.



Nr.

LEERINHOUDEN


DIDACTISCHE WENKEN

Gelijkstroommotoren

11.3.1

Werking

Aan de hand van een schets de principewerking van een gelijkstroommotor uitleggen. De werking van de collector-commutator toelichten. De draaizin en de draaizinomkering kunnen bewijzen.

11.3.2

Tegenspanning en klemspanning

De grootte van de opgewekte inwendige tegenspanning berekenen en het verband aantonen met de aangelegde klemspanning.

11.3.3

Snelheid van de motor

De formule afleiden van de snelheid van de motor. De factoren kennen die snelheid beïnvloeden. De grootheden argumenteren die gebruikt kunnen worden voor snelheidsregeling.

11.3.4

Motorkoppel

De algemene formule van het geleverde koppel berekenen en de grootheden interpreteren.

11.3.5

Aanzetten van de gelijkstroommotor

Het probleem van de aanloopstroom beredeneren Aan de hand van een oefening de grote aanloopen mogelijke oplossingen argumenteren. stromen aantonen.

11.3.6


Het vermogen berekenen en het verschil tussen nuttig en opgenomen vermogen toelichten. De verliezen opsommen en toelichten.

11.3.7

Motortypes - karakteristieken

De verschillende motortypes benoemen: - motor met permanente magneten, - motor met onafhankelijk bekrachtiging, - shunt-, serie- en compoundmotor. De kenmerkende eigenschappen van deze motor toelichten.

36

11.3

Analogie met de dynamo niet vergeten.



11.3.8

Motor met onafhankelijke bekrachtiging

11.3.9

Seriemotor

12

Bijzondere motoren

Het schema tekenen en toelichten van de motor met onafhankelijke bekrachtiging. De karakteristieken aangaande ankerstroom, snelheid en koppel afleiden en interpreteren. De mogelijke snelheidsregelingen opsommen en toelichten. De aanloopweerstand berekenen. (U)

Verwijzen naar lab.

De constructie, het principe, de werking en het praktisch gebruik toelichten.

37

De constructie, het principe, de werking en het praktisch gebruik toelichten van de volgende motoren: - universele motor, - borstelloze gelijkstroommotor, - stappenmotor, - schijfmotor (U) - servomotor (U)

Opengewerkte motoren laten zien en bestuderen.



Nr.

LEERINHOUDEN


DIDACTISCHE WENKEN

MODULE ELEKTROTECHNIEK - LAB Eénfasekringen

1.1

Meten van het vermogen

Aan de hand van een schema de schakeling zelfstandig opbouwen. De werking, de aansluiting en de aflezing van een wattmeter toelichten. De metingen op een weerstand, spoel en condensator zelfstandig uitvoeren. Het actief, reactief en schijnbaar vermogen berekenen. De resultaten interpreteren.

De elementen van de schakeling worden ter beschikking gesteld. De meetopstelling, de werkwijze en de meettabel(len) worden gegeven. De leerlingen zelf de proef laten uitvoeren.

1.2

Meten van de arbeid

Aan de hand van een schema de schakeling zelfstandig opbouwen. De werking, de aansluiting en de aflezing van een kWh-meter toelichten. De meting van de actieve arbeid zelfstandig uitvoeren. De resultaten interpreteren.


1.3

Meten van de arbeidsfactor

Aan de hand van een schema de schakeling zelfstandig opbouwen. De werking, de aansluiting en de aflezing van een cos n-meter toelichten. De meting van de arbeidsfactor van een RL-keten zelfstandig uitvoeren vóór en na het parallelschakelen van een condensator. Het vectordiagram vóór en na het parallelschakelen van een condensator tekenen. De resultaten interpreteren.

De elementen van de schakeling worden ter beschikking gesteld. De meetopstelling, de werkwijze en de meettabel(len) worden gegeven. De leerlingen zelf de proef laten uitvoeren. Verwijzen naar de module elektrotechniek - theorie paragraaf 1.4: belang en verbeteren van de arbeidsfactor (p.24)

38

1



Driefasenkringen

2.1

Meten van driefasenspanningen en -stromen in een driefasennet met symmetrische belasting

Aan de hand van een schema de sterschakeling en de driehoekschakeling zelfstandig opbouwen. Metingen op de ster- en driehoekschakeling zelfstandig uitvoeren om het verband tussen lijnen fasespanningen, lijnen fasestromen aan te tonen. Aantonen dat de lijnstroom bij de driehoekschakeling 3× zo groot is als de lijnstroom bij de sterschakeling van eenzelfde belasting. Het nut van de ster-driehoekschakelaar toelichten. De resultaten interpreteren.


2.2

Meten van driefasenspanningen en -stromen in een driefasennet met asymmetrische belasting

Aan de hand van een schema de sterschakeling en de driehoekschakeling zelfstandig opbouwen. Metingen op de ster- en driehoekschakeling zelfstandig uitvoeren om het verband tussen lijnen fasespanningen, lijnen fasestromen aan te tonen. Het nut van de nulleider aantonen. De resultaten interpreteren.


2.3

Meten en berekenen van het actief vermogen in een driefasennet met nulleider.

De gepaste meetmethode in functie van de belasting (symmetrisch of asymmetrisch) toelichten. Aan de hand van een schema de schakeling zelfstandig opbouwen. De metingen voor een symmetrische en asymmetrische belasting zelfstandig uitvoeren. Het actief vermogen berekenen. De resultaten interpreteren.


39

2



Nr.

LEERINHOUDEN


DIDACTISCHE WENKEN

2.4

Meten en berekenen van het actief vermogen in een driefasennet zonder nulleider.

De gepaste meetmethode in functie van de belasting (symmetrisch of asymmetrisch) toelichten. Aan de hand van een schema de schakeling zelfstandig opbouwen. De metingen voor een symmetrische en asymmetrische belasting zelfstandig uitvoeren. Het actief vermogen berekenen. De resultaten interpreteren.


2.5

Meten en verbeteren van de arbeidsfactor

3

Netsystemen

3.1

Meten van de isolatieweerstand

De bepalingen van het AREI met betrekking tot de isolatieweerstand van een installatie toelichten. Aan de hand van een schema de schakeling zelfstandig opbouwen. De metingen van de isolatieweerstand van een toestel of installatie zelfstandig uitvoeren.


3.2

Meten van de aardweerstand

De bepalingen van het AREI met betrekking tot de spreidingsweerstand Ra toelichten. Aan de hand van een schema de schakeling zelfstandig opbouwen. De metingen van de aardweerstand zelfstandig uitvoeren. De resultaten interpreteren.


3.3

Meten op een TT-, TN-C-, TN-S-net Meten op een IT-net

De begrippen directe en indirecte aanraking toelichten. Aan de hand van een schema de verschillende netvormen zelfstandig opbouwen. De metingen zelfstandig uitvoeren. De resultaten interpreteren.


(U)


(U)


Driefasenalternator (synchrone generator)

4.1

De nullastkarakteristiek

4.2

De uitwendige karakteristiek

Aan de hand van een schema de schakeling zelfstandig opbouwen. De metingen om de uitwendige karakteristiek op te nemen zelfstandig uitvoeren. De invloed van de belasting toelichten. De resultaten interpreteren.

4.3

De regelkarakteristiek

Aan de hand van een schema de schakeling zelfstandig opbouwen. De metingen om de regelkarakteristiek op te nemen zelfstandig uitvoeren. De invloed van de belasting toelichten. De resultaten interpreteren.

4.4

Parallelschakelen van synchrone generatoren (U)

Aan de hand van een schema de schakeling zelfstandig opbouwen. De voorwaarden om parallel te schakelen en de controleapparatuur ervan, toelichten. De parallelschakeling zelfstandig uitvoeren. Zelfstandig het actief en het reactief vermogen regelen en meten. De resultaten interpreteren.

41

4

Aan de hand van een schema de schakeling zelfstandig opbouwen. De metingen om de nullastkarakteristiek op te nemen zelfstandig uitvoeren. De invloed van de snelheid op de emk en de frequentie toelichten. De begrippen remanent magnetisme en verzadiging van de polen toelichten. De resultaten interpreteren.

De elementen van de schakelingen worden ter beschikking gesteld. De meetopstelling, de werkwijze en de meettabel(len) worden gegeven. De leerlingen zelf de proef laten uitvoeren.



Nr.

LEERINHOUDEN

5

Eénfasetransformator

5.1

Bepalen van de transformatieverhouding

5.2

Bepalen van het rendement


DIDACTISCHE WENKEN

Aan de hand van een schema de schakeling zelfstandig opbouwen. De metingen om de stroom- en de spanningsverhouding te bepalen zelfstandig uitvoeren. De resultaten interpreteren. Zelfstandig de meting uitvoeren om de faseverschuiving tussen primaire en secundaire spanning te bepalen. (U) Zelfstandig de meting uitvoeren om de polariteit van de aansluitklemmen van de transformator te bepalen. (U)


Aan de hand van een schema de schakeling zelfstandig opbouwen. De meting van het primair en het secundair vermogen zelfstandig uitvoeren. Het rendement berekenen.

- onrechtstreeks (nullast- en kortsluitproef)

Aan de hand van het schema van de nullastproef de schakeling zelfstandig opbouwen. De meting van de ijzer- en koperverliezen bij nullast zelfstandig uitvoeren. De ijzerverliezen berekenen. Aan de hand van het schema van de kortsluitproef de schakeling zelfstandig opbouwen. De meting van de ijzer- en koperverliezen bij vollast zelfstandig uitvoeren. De koperverliezen berekenen. Het rendement berekenen.

42

- rechtstreeks



6

Driefasentransformator

6.1

Bepalen van de transformatieverhouding

6.2

Bepalen van het rendement

(U)

- rechtstreeks

Aan de hand van een schema de schakeling zelfstandig opbouwen. De meting van het primair en het secundair vermogen zelfstandig uitvoeren. Het rendement berekenen.

- onrechtstreeks (nullast- en kortsluitproef)

Aan de hand van het schema van de nullastproef de schakeling zelfstandig opbouwen. De meting van de ijzerverliezen zelfstandig uitvoeren. De ijzerverliezen berekenen. Aan de hand van het schema van de kortsluitproef de schakeling zelfstandig opbouwen. De meting van de koperverliezen zelfstandig uitvoeren. De koperverliezen berekenen. Het rendement berekenen.

43

6.3

Aan de hand van een schema de schakeling zelfstandig opbouwen. De meting van de primaire en de secundaire lijnspanning zelfstandig uitvoeren. De transformatieverhouding berekenen. De resultaten interpreteren.

Bepalen van het klokgetal

(U)


Aan de hand van een schema de schakeling zelfstandig opbouwen. De meting van de faseverschuiving tussen primaire en secundaire lijnspanning te bepalen zelfstandig uitvoeren. Het klokgetal berekenen.



Nr.

LEERINHOUDEN



6.4

Bepalen van de polariteit van de klemmen

(U)

7

Driefasen asynchrone motor (kooianker)

7.1

Karakteristieken

Aan de hand van een schema de schakeling zelfstandig opbouwen. Zelfstandig de metingen uitvoeren om de lijnstroom, de rotorsnelheid, de slip, de arbeidsfactor, het toegevoerd vermogen en het rendement in functie van het motorkoppel op te nemen. De resultaten interpreteren.

7.2

De koppel-snelheidskarakteristiek

Aan de hand van een schema de schakeling zelfstandig opbouwen. De metingen om de koppel-snelheidskarakteristiek (in ster en in driehoek) op te nemen zelfstandig uitvoeren. De resultaten interpreteren.

7.3

De stroom-snelheidskarakteristiek

Aan de hand van een schema de schakeling zelfstandig opbouwen. De metingen om de stroom-snelheidskarakteristiek (in ster en in driehoek) op te nemen zelfstandig uitvoeren. De resultaten interpreteren.

7.4

Remmen

Aan de hand van een schema de gelijkstroomrem zelfstandig opbouwen. Het gelijkstroomremprincipe toelichten.

DIDACTISCHE WENKEN

Aan de hand van een schema de schakeling zelfstandig opbouwen. Zelfstandig de meting uitvoeren om de polariteit van de aansluitklemmen van de transformator te bepalen. De elementen van de schakelingen worden ter beschikking gesteld. De meetopstelling, de werkwijze en de meettabel(len) worden gegeven. De leerlingen zelf de proef laten uitvoeren.


Driefasen asynchrone motor met frequentieregelaar

Het gebruik en de aansluiting van een frequentieregelaar toelichten. Aan de hand van een schema de schakeling zelfstandig opbouwen. De meting van de vorm en de amplitude van de uitgangsspanning van de frequentieregelaar zelfstandig uitvoeren. De meting van de vorm en de stroom door de motorwikkelingen zelfstandig uitvoeren. De U/f karakteristiek zelfstandig opnemen. De resultaten interpreteren. De parametering van een frequentieregelaar zelfstandig uitvoeren. (U)


9

Driefasen asynchrone motor met sleerpringen

Aan de hand van een schema de schakeling zelfstandig opbouwen. De metingen om de invloed van de rotorweerstand op de lijnstroom, rotorsnelheid, rotorstroom, rotorfrequentie en rotorspanning te bepalen, zelfstandig uitvoeren. De meting van rotorfrequentie en rotorspanning in functie van de slip zelfstandig uitvoeren. De invloed van de aanzetweerstanden op de aanzetstroom zelfstandig experimenteel vaststellen.


10

Eénfasige asynchrone motor

Aan de hand van een schema de schakeling van een éénfasige inductiemotor met condensator zelfstandig opbouwen. Aantonen dat de draaizin van de motor kan worden omgekeerd door de stroomzin in de hulpwikkeling om te keren.


45

8



Nr.

LEERINHOUDEN


DIDACTISCHE WENKEN

Zelfstandig de metingen uitvoeren om de lijnstroom, de rotorsnelheid, de slip, de arbeidsfactor, het toegevoerd vermogen en het rendement in functie van het motorkoppel op te nemen. De resultaten interpreteren. 11

Gelijkstroommachines

11.1

GS-generator met onafhankelijke bekrachtiging - de nullastkarakteristiek

46

Aan de hand van een schema de schakeling zelfstandig opbouwen. De metingen om de nullastkarakteristiek op te nemen zelfstandig uitvoeren. De begrippen remanente spanning, verzadiging en hysteresis toelichten. De resultaten interpreteren.


- de uitwendige karakteristiek

(U)

De metingen om de uitwendige karakteristiek op te nemen zelfstandig uitvoeren. De ankerreactie bij belasting berekenen. De afname van de klemspanning toelichten. De resultaten interpreteren.

- de regelkarakteristiek

(U)

De metingen om de regelkarakteristiek op te nemen zelfstandig uitvoeren. Aantonen dat de bekrachtigingsstroom moet toenemen om een constante klemspanning te bekomen bij toenemende belasting. De resultaten interpreteren.



11.2

GS-motor met onafhankelijke bekrachtiging Aan de hand van een schema de schakeling zelfstandig opbouwen. Aantonen dat de motor op hol slaat als de bekrachtigingskring onderbroken wordt. De metingen om de snelheid, opgenomen stroom, opgenomen vermogen en rendement in functie van het motorkoppel op te nemen, zelfstandig uitvoeren. De resultaten interpreteren.

- snelheidsregeling

Aan de hand van een schema de schakeling zelfstandig opbouwen. De begrippen directe, indirecte ankersturing en veldsturing toelichten. Directe, indirecte en veldsturing zelfstandig uitvoeren. De resultaten interpreteren.

- aanzet

Aan de hand van een schema de schakeling zelfstandig opbouwen. Het gebruik van de aanzetweerstand toelichten. De metingen om de aanzetstroom in functie van de aanzetweerstand op te nemen zelfstandig uitvoeren. De resultaten interpreteren.

- remmen

Aan de hand van een schema de schakeling zelfstandig opbouwen. Het principe van weerstandremmen toelichten. Remstroom en remtijd in functie van de remweerstand zelfstandig uitvoeren. De resultaten interpreteren.

47

- karakteristieken



Nr.

LEERINHOUDEN


GS-seriemotor

12

Bijzondere motoren

12.1

De universele motor

Aan de hand van een schema de schakeling zelfstandig opbouwen. De metingen om de lijnstroom, de rotorsnelheid, de arbeidsfactor, het toegevoerd vermogen en het rendement in functie van het motorkoppel op te nemen, zelfstandig uitvoeren. De resultaten interpreteren.

12.2

De stappenmotor

Aan de hand van een schema de schakeling zelfstandig opbouwen. Het triggersignaal van de stappenmotorsturing zelfstandig meten. De uitgangssignalen van de stuurtrap zelfstandig meten. Een waarheidstabel opstellen voor linkse en rechtse draaizin. De resultaten interpreteren.

48

11.3

(U)

DIDACTISCHE WENKEN

Aan de hand van een schema de schakeling zelfstandig opbouwen. Toelichten dat de motor onbelast op hol slaat. De metingen om de snelheid, opgenomen stroom, opgenomen vermogen en rendement in functie van het motorkoppel op te nemen, zelfstandig uitvoeren. De resultaten interpreteren. De elementen van de schakelingen worden ter beschikking gesteld. De meetopstelling, de werkwijze en de meettabel(len) worden gegeven. De leerlingen zelf de proef laten uitvoeren.



De borstelloze gelijkstroommotor

(U)

Aan de hand van een schema de schakeling bestaande uit: - een borstelloze gelijkstroommotor, - een hoekstand opnemer (bv. hallsensoren), - een aanstuurmodule, zelfstandig opbouwen. De metingen op de hoekstandopnemer en de aanstuurmodule zelfstandig uitvoeren. Een waarheidstabel opstellen. De vorm van de lijnspanning (tussen U en V) gedurende één omwenteling tekenen. De hoekstandopnemer aan de motor koppelen en de metingen op een draaiende motor zelfstandig uitvoeren. De resultaten interpreteren.

13

Automatiseren van metingen op elektrische machines met pc (U)

Aan de hand van een schema de schakeling zelfstandig opbouwen.

13.1

Metingen op een driefasen asynchrone motor

De software-instellingen om de koppelsnelheidskarakteristiek op te nemen zelfstandig uitvoeren. De software-instellingen om de invloed van de aanzetweerstand op de lijnstroom en de rotorsnelheid te bepalen zelfstandig uitvoeren. De resultaten interpreteren.

49

12.3

13.2

Metingen op een GS-motor met onafhankelijke bekrachtiging


Aan de hand van een schema de schakeling zelfstandig opbouwen. De software-instellingen om de snelheid, opgenomen vermogen en rendement in functie van het motorkoppel op te nemen, zelfstandig uitvoeren. De resultaten interpreteren.


De computer als didactisch hulpmiddel gebruiken.

5

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; – evalueren is een continu proces met evoluerende parameters in de leerfase; – 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 ...). Bij de eenvoudigste opgaven volstaat het invullen van gegevens in een basisformule. In andere gevallen dienen de leerlingen via een aantal tussenstappen het gevraagde uit de gegevens af te leiden. – 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 ook 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 lab dient men de leerlingen permanent te evalueren, niet alleen op de kennis en de vaardigheden bij het schakelen en meten, 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: de verslagen waarin de leerlingen de resultaten van het lab verwerken en interpreteren zijn documenten die eveneens in de evaluatie opgenomen worden.

– – – – – – – – – – – – –

MINIMALE MATERIËLE VEREISTEN Een regelbare AC voeding (0-230V/5A) Een eenfasige wattmeter (analoog of digitaal) meter (analoog of digitaal) Een eenfasige cos Multimeters (analoog of digitaal) Ohmse, inductieve en capacitieve belastingen Een kWh-meter (analoog of digitaal) Een kvarh-meter (analoog of digitaal) Een ster-driehoekschakelaar Een driefasige ohmse symmetrische en asymmetrische belasting (gloeilamp of weerstanden) Een driefasige wattmeter (analoog of digitaal) Een isolatiemeter (analoog of digitaal) Een aardweerstandsmeter (analoog of digitaal) Een synchrone generator met aandrijvende motor


n-

6

50


– – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –

Een gelijkspanningsvoeding of gelijkspanningsgenerator Een driefasige ohmse, inductieve en capacitieve belasting Een frequentiemeter (analoog of digitaal) Een synchronoscoop Een snelheidsmeter (analoog of digitaal) Een draaiveldindicator Een didactische transformator bestaande uit kern, juk, sluitstuk en spoelen (250, 500 en 1 000 windingen) Een industriële eenfasige transformator Een oscilloscoop Een driefasenautotransformator Een driefasen asynchrone motor met kooianker Een rem (remdynamo, foucaultrem of magneetpoederrem) Een driefasen asynchrone motor met sleepringen Een driefasen aanzetinrichting Een frequentieregelaar Een gelijkstroom compoundmachine aan te sluiten als motor Een aanzetweerstand en een veldregelaar aangepast aan de machinegroep Een regelbare DC voeding aangepast aan de machinegroep Een weerstand aangepast aan de machinegroep om reostatisch te kunnen remmen Een universele motor Een stappenmotor met aangepaste sturing Stroommeettang, stroom- en spanningstransformatoren Meet- en verbindingssnoeren Een pc met simultatiesoftware Catalogi, normen, reglementeringen Dia's, transparanten en video's Didactische modellen: @ wisselstroomgenerator, @ eenfasige transformator, @ driefasen inductiemotor, @ driefasen synchrone motor, @ gelijkstroommachine.

7

BIBLIOGRAFIE

7.1

Naslagwerken, leerboeken, cursussen

– BEMANS, R., GEYSEN, W., Elektrische machines en aandrijvingen, delen 1, 2, Garant. – CLAERHOUT, L., DEKELVER, V., DE SCHEPPER, F., LIBBRECHT, J., MAESEN, I., Serie Elektrotechniek, Elektriciteit deel 3 , Plantyn, Antwerpen. – DEKIE, W., Elektrotechniek, delen 1, 2a en 2b, E. Story-Scientia. – HAP, P., Tabellenboek voor Elektrotechniek, Plantyn, Antwerpen. – OP ‘TROODT, M.A.J., Elektriciteit-Elektrische Machines, Van In, Lier. – STANDAERT, K., VAN DER BORGHT, F., Gedifferentieerd leerpakket Elektriciteit, 3A, 3B, 4, Standaard Uitgeverij. – VANDENHEEDE, H., VERSCHAEVE, L., Elektrische Machines, delen 1, 2 en 3, Die Keure.


51


– VRANKEN, E., Labo 2, Plantyn, Antwerpen. 7.2

Software

– ROELANTS, J., Elektra Machines, Van In, Lier. 7.3

Reglementen

ARAB (Algemeen Reglement voor Arbeidsbeveiliging) AREI (Algemeen Reglement voor Elektrische Installaties)


52


ELEKTRICITEIT-ELEKTRONICA Derde graad TSO TV Elektriciteit/Elektronica Projecten Tweede leerjaar: 3 uur/week

D/2002/0279/051

Projecten D/2002/0279/051

53


INHOUD

1

BEGINSITUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

55

2


55

3


55

LEERINHOUDEN, LEERPLANDOELSTELLINGEN EN DIDACTISCHE WENKEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

55

5

EVALUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

58

6


58

7

BIBLIOGRAFIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

58

4


54


1

BEGINSITUATIE

In de tweede graad werden de leerinhouden van een aantal technische vakken en de bijbehorende labs reeds geïntegreerd aangeboden, wat als een goede voorbereiding op het projectmatig werken kan worden beschouwd.

2


De leerlingen voelen zich sterk aangesproken door concrete doe-situaties die leiden tot een welbepaald resultaat. Zij worden dan onmiddellijk geconfronteerd met hun eigen product, met de resultaten van hun inspanningen of de gevolgen van hun tekortkomingen. Bij het uitvoeren van goed gedefinieerde kleine en grotere opdrachten, aangeboden in projectvorm, stellen zij zichzelf voortdurend vragen over de te gebruiken materialen, componenten, werktuigen, gereedschappen en meetapparaten, over de aan te wenden technieken, de te volgen methode, de kwaliteit, de economische verantwoording, de milieuproblematiek ... De leerlingen worden op deze wijze permanent uitgenodigd om hun handelingen te overdenken en bij te sturen. De realisatie van projecten concretiseert zich door de voortdurende interactie tussen theorie en praktijk, met de nadruk op het probleemoplossend denken. Leerlingen worden (mede)scheppers van een technische realisatie, wat bijdraagt tot de werkijver, vindingrijkheid en kritische zelfevaluatie. Ook de geïntegreerde proef kan onder de vorm van een project worden gerealiseerd. Ook hier moeten de leerlingen zich vaardig tonen door spontane toepassing van inzichten, methodes en attitudes in een beroeps- en/of sectornabije situatie. De klemtoon ligt op het vakken- of specialiteitenoverstijgend karakter. Een aantal aandachtspunten in verband met de geïntegreerde proef werden reeds vermeld bij 'Concept en algemene doelstellingen' in het 'Algemeen deel' van dit leerplan.

3


De doelstellingen van dit vak kunnen slechts worden gerealiseerd in een aangepaste werkomgeving. De ruimte waarin de projecten totstandkomen (werkplaatsklas, lab ...) is bij voorkeur deze waar ook aan de realisatie van de geïntegreerde proef wordt gewerkt. Stel voor elk project een dossier ter beschikking, dat eventueel door de leerlingen zelf wordt aangevuld tijdens de realisatie van de opdrachten. Ook de dossiers uit de vakken Elektrisch tekenen en technologie en Elektronisch tekenen en technologie (eerste leerjaar van de derde graad) kunnen hier eventueel een praktisch vervolg vinden. Leg regelmatig het verband tussen de elementen uit het project en de leerinhouden van de andere vakken.

4


Sommige leerinhouden en leerplandoelstellingen zijn reeds onder de vorm van een specifiek project uitgeschreven. Andere projecten zijn vrij te kiezen. Doelstellingen met de vermelding (U) kunnen bij uitbreiding worden nagestreefd. Alle andere doelstellingen moeten worden bereikt.


55



Nr.

LEERINHOUDEN Project inleiding regeltechniek

1.1

Terminologie van de regelkring - gewenste waarde w - instelwaarde y - proceswaarde x - regelaar - corrigerend orgaan - proces (parameters) - sensor - meetwaardeomvormer - vergelijker

1.2

Praktische regeling Te kiezen uit: - temperatuurregeling - drukregeling - niveauregeling - ...

56

1

2

Project analoog-digitaal en digitaal-analoog conversie


De samenstellende delen van een gesloten regel- Gebruik een blokschema. kring herkennen en hun functie in het geheel toe- Gebruik simulatiesoftware. lichten.

Een eenvoudige praktische regelkring geheel opbouwen en in werking stellen. Het verband tussen het gedrag van proces en regelaar van een eenvoudige regelkring toelichten. De belangrijkste signalen in een eenvoudige regelkring meten en de regelparameters instellen.

Laat de leerlingen projectmatig werken. Werk met een industriële PID-regelaar. Verwijs naar de operationele versterkers uit het vak Analoge technieken en lab.

De begrippen analoog en digitaal onderscheiden.

Laat de leerlingen projectmatig werken. Het verband leggen met de vakken Digitale technieken en lab en Analoge technieken en lab. Gebruik simulatiesoftware. Geen conversiemethodes in detail behandelen.


De conversie-noodzaak aan de hand van een praktisch probleem toelichten. Gebruikmakend van specifieke bouwstenen, een eenvoudige toepassing realiseren en er enkele relevante metingen op uitvoeren. 3

Project Elektrotechniek Te kiezen uit: - Domotica - PLC - Snelheidsregeling - Positionering

DIDACTISCHE WENKEN

Zie 'Algemene doelstellingen' bij dit vak.

Eventueel combineren met een microcontroller.

Zie 'Algemene Pedagogisch-didactische wenken en didactische middelen' bij dit vak. Verwijs naar de vakken 'Elektrotechnieken en lab', Elektrisch tekenen en technologie' en Digitale technieken en lab'.


4

Geïntegreerde proef

Zie 'Concept en algemene doelstellingen' in het Algemeen deel van dit leerplan en 'Algemene doelstellingen' van dit vak.

Zie 'Algemene pedagogisch-didactische wenken en didactische middelen' bij dit vak.


5

EVALUATIE

Het is van belang zowel het product, het proces als de attitudeverwerving op te nemen in het gebruikte evaluatiesysteem. De evaluatie mag dus niet alleen gericht zijn op de vaardigheden en technologische kennis. Het is eveneens van belang dat de leerlingen vooraf duidelijk weten wat van hen verwacht wordt, de evaluatiecriteria en -elementen dienen bij elk project op voorhand bij de leerlingen gekend te zijn. Vooral bij het werken in projectvorm is een methode van permanente evaluatie noodzakelijk. Een deel van het voorbereidend werk en de afwerking van de projectdossiers dient niet noodzakelijk in de school, maar kan ook thuis gebeuren. Ook de resultaten van deze opdrachten worden opgenomen in de evaluatie. Een aantal aandachtspunten voor zowel de permanente evaluatie als voor de eindevaluatie: – het volgen van een optimale werkmethode; – de zin voor nauwkeurigheid, netheid en kwaliteit; – de kritische instelling ten opzichte van eigen werk; – de groei naar zelfstandigheid. Binnen het evaluatiesysteem neemt de geïntegreerde proef een speciale plaats in. De relatie tussen deze proef, de einddoelstellingen en het na te streven studie- of beroepsopleidingsprofiel moet de leraar duidelijk voor ogen hebben.

6


Een werkplaatsklas of lab met voldoende uitrusting voor het realiseren van de projecten en de geïntegreerde proef: componenten, werktuigen, gereedschappen, meetapparaten, opstellingen ... Multimedia-pc’(s) met simulatie- en andere relevante software Projectiemogelijkheid Technische documentatie, catalogi, tabellen, cd-rom’s, reglementeringen, normen

7

BIBLIOGRAFIE

7.1

Naslagwerken, leerboeken en cursussen

– AD- en DA-converters, Elektuur-boeken, Kluwer-Editorial. – CLERX, C., Fundamenten van de regeltechniek, Plantyn, Deurne. – CUPERUS, P., Opnemers voor fysische grootheden, Wolters-Noordhoff. – CUPPENS, J., SAEYS, H., VANDENHEEDE, H., Digitale technieken - deel 2, Die Keure. – HAY, J., Regeltechniek 1, Die Keure. – HAY, J., Labo regeltechniek 1, Die Keure. – HAY, J., DENIS, H., VAN DEN WIJNGAERT, W., Regeltechniek - procestechnieken, Die Keure. – ROELANTS, J., Regeltechniek 2 (met ondersteunende software), Die Keure.


58


– ROELANTS, J., Leren regelen, Nascholing Nijverheidsonderwijs, VVKSO, Brussel. 7.2

Software

– BAS, J., CLERX, C., Acta-SIM, Acta VZW, Putsesteenweg 53, 2920 Kalmthout. – 'Multisim V6', EWB Europe, Energiestraat 36, 1411 AT Naarden - Nederland. – ROELANTS, J., Heron ++, VVKSO, Brussel.


59


ELEKTRICITEIT-ELEKTRONICA Derde graad TSO TV Elektriciteit/Elektronica Vermogenselektronica en lab Tweede leerjaar: 2 uur/week

D/2002/0279/051

Vermogenselektronica en lab D/2002/0279/051

61


INHOUD

1

BEGINSITUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

63

2


63

3


63

LEERINHOUDEN, LEERPLANDOELSTELLINGEN EN DIDACTISCHE MIDDELEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

63

5

EVALUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

67

6


67

7

BIBLIOGRAFIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

68

4


62


1

BEGINSITUATIE

De leerlingen hebben in het eerste leerjaar van de derde graad van de studierichting 'Elektriciteit-elektronica' voldoende kennis van de elektrotechniek en de elektronica verworven om de doelstellingen van het vak Vermogenselektronica en lab in de derde graad van de studierichting 'Elektriciteit-elektronica' te realiseren.

2


De leerlingen dienen de kennis te verwerven om de vermogencomponenten die bij energieomvorming en energieregeling worden gebruikt toe te passen en op de betreffende toepassingen metingen uit te voeren. Laboratoriumwerk, waarbij de leerlingen zelfstandig metingen uitvoeren, moet hen helpen bij het verwerken van de theoretische leerinhouden. Zij leren efficiënt rapporteren bij het interpreteren van de meetresultaten uit het lab. De noodzakelijke basis voor dit vak werd gelegd in het vak 'Analoge technieken en lab' van het eerste leerjaar van de derde graad.

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 geïntegreerd, dus zo goed mogelijk aansluitend op de theorie, door de leerlingen zelf uitgevoerd. Via het maken van verslagen dienen de leerlingen de meetresultaten te verwerken en te interpreteren. Om de lessen efficiënt te laten verlopen wordt aanbevolen de twee lesuren na elkaar te voorzien. Coördinatie met de vakken Elektrotechniek en lab, en Elektrisch tekenen en technologie is onontbeerlijk.

4




63



Nr.

LEERINHOUDEN


DIDACTISCHE WENKEN

Elektrisch vermogen

1.1

Formules, grootheden, eenheden

De formules, grootheden en eenheden van elektrisch vermogen toepassen.

Herhalen (leerinhouden i.v.m. vermogen en leerplandoelstellingen uit het vak Elektriciteit en lab van de tweede graad). Zie ook het vak Elektrotechnieken en lab van de derde graad.

1.2

Sturen en regelen van vermogen

De voordelen van een schakelende regelaar ten overstaan van een analoge regelaar formuleren.

Praktische voorbeelden behandelen. Verwijzen naar 'Hakkers' in par. 6.

2

Vermogenscomponenten

2.1

Thyristor

Principiële opbouw van de thyristor verklaren. Karakteristiek van de thyristor interpreteren. Het ontsteken en de stuurmethoden toelichten. Het doven van een thyristor toelichten. Zelfstandig metingen uitvoeren op het ontsteken en doven van een thyristor.

2.2

Diac

64

1

Principiële opbouw van de diac verklaren. Karakteristiek van de diac interpreteren. Zelfstandig metingen uitvoeren op de diac.


2.3

Triac

Principiële opbouw van de triac verklaren. Karakteristiek van de triac interpreteren. De werking van een vermogensregeling met de combinatie diac-triac toelichten. Zelfstandig metingen uitvoeren op een eenvoudige diac-triac-dimmer. Vermogenregeling met stuur-IC toelichten. (U)

2.4

GTO

Karakteristiek van de GTO interpreteren. Principe van een stuurschakeling voor de GTO toelichten.

Symmetrische doorslag bekijken.

Vermogenselektronica en lab D/2002/0279/051 65 Elektriciteit-elektronica 3de graad TSO

2.5

IGBT

Karakteristiek van de IGBT interpreteren. Voordelen van de IGBT ten overstaan van bipolaire en unipolaire transistor toelichten.

2.6

Koelen van vermogenscomponenten

Thermische wet van Ohm toelichten. Verklaren waaruit Rthj-amb bestaat. Toelichten hoe we de verschillende thermische weerstanden kunnen beïnvloeden.

Leerlingen een vermogenscomponent laten monteren op een koelplaat. Een rekenvoorbeeld met vermogentransistor uitwerken. Verwijzen naar het vak Analoge technieken en lab.

3

Gestuurde gelijkrichters

3.1

Driefasig enkelzijdig

Schakelschema kennen en de werking toelichten. Metingen uitvoeren op een driefasig enkelzijdige gestuurde gelijkrichting.

Vertrek van een éénfasige mutator om via de Bmutator te komen tot de driefasige gelijkrichter en de driefaisge mutator. Maak alleen gebruik van ohmse belastingen.

3.2

Driefasig volgestuurde gelijkrichtbrug

Schakelschema kennen en de werking toelichten. Verloop van de uitgangsspanning bij ohmse en actieve-inductieve belasting toelichten. Kipverschijnsel verklaren. (U) Metingen uitvoeren op een driefasig volgestuurde driefasige gelijkrichter.

4

Wisselstroominsteller

4.1

Principe van faseaansnijding

AC-controller met faseaansnijding toelichten.

4.2

Principe van periodesturing

AC-controller met periodesturing toelichten.

4.3

Solid State Relais

De werking van een Solid State Relais toelichten en vergelijken met een mechanisch relais.


Nr. 5

LEERINHOUDEN


DIDACTISCHE WENKEN

Hakkers Principe van een hakker

Principiële werking van een hakker verklaren.

6

Frequentieregelaars

6.1

Invertor

Principiële werking van een invertor verklaren.

6.2

Indirecte frequentie-omvormer

Principiële werking van een frequentieomvormer verklaren. De parameters van de frequentieomvormer instellen en hun invloed op de snelheid van de motor nagaan.

Verwijzen naar schakelende voeding in het vak Analoge technieken en lab.

Gebruik een frequentie-omvormer naar keuze.


5

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; – evalueren is een continu proces met evoluerende parameters in de leerfase; – 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 ...). Bij de eenvoudigste opgaven volstaat het invullen van gegevens in een basisformule. In andere gevallen dienen de leerlingen via een aantal tussenstappen het gevraagde uit de gegevens af te leiden. – 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 ook 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 lab dient men de leerlingen permanent te evalueren, niet alleen op de kennis en de vaardigheden bij het schakelen en meten, 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: de verslagen waarin de leerlingen de resultaten van het lab verwerken en interpreteren zijn documenten die eveneens in de evaluatie opgenomen worden.

6


Klassikaal – Demonstratiesets om bepaalde leerinhouden die niet bij metingen door leerlingen aan bod komen, didactisch te ondersteunen: @ driefasige gelijkrichters met verschillende belastingen @ frequentieregelaars @ solid state relais @ hakkers – Didactische meetapparaten, goed af te lezen door alle leerlingen in het leslokaal – Oscilloscoop met twee kanalen – Multimedia-pc met simulatiesoftware (eventueel een aansluiting op het Internet) – Projectiesysteem – Technische documentatie, cd-rom’s, handleidingen, normen, reglementen ... Vermogenselektronica en lab D/2002/0279/051

67


Per groep leerlingen – – – –

Digitale multimeter Regelbare voeding Oscilloscoop met twee kanalen Experimenteerbord met losse componenten of afgewerkte modules met schakelingen voor het meten aan: @ Thyristor @ Diac @ Triac – Snoeren voor verbindingen en metingen – Datasheets

7

BIBLIOGRAFIE

7.1


– POLLEFLIET, J., Vermogenselektronica, Die Keure. – DEVOS, R., EERLINGEN, K., Inleiding tot de Industriële elektronica, De Sikkel J. Van In. – CUPPENS, J., SAEYS, H., Halfgeleiderbouwstenen 1B, Die Keure. 7.2

Software

– ‘Multisim V6', EWB Europe, Energiestraat 36, 1411 AT Naarden, Nederland.


68


ELEKTRICITEIT-ELEKTRONICA Derde graad TSO TV Elektronica Analoge technieken en lab Eerste leerjaar: 5 uur/week

D/2002/0279/051

Analoge technieken en lab D/2002/0279/051

69


INHOUD

1

BEGINSITUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

71

2


71

3


71


71

5

EVALUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

83

6


83

7

BIBLIOGRAFIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

84

4


70


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 lab. De leerlingen uit de tweede graad van de studierichting 'Elektriciteit-elektronica' hebben ook reeds een inleiding in de analoge elektronica achter de rug. Deze kennis werd voldoende wiskundig en wetenschappelijk onderbouwd om de doelstellingen van het vak Analoge technieken en lab in de derde graad van de studierichting 'Elektriciteit-elektronica' te realiseren.

2


De leerlingen dienen een goede kennis te verwerven van de analoge technieken en hun toepassingen in de elektronica. Zowel schakelingen met discrete componenten als deze met geïntegreerde bouwstenen dienen aan bod te komen. De leerlingen moeten het gedrag van de diverse componenten, schakelingen en toepassingen kunnen toelichten. Laboratoriumwerk, waarbij de leerlingen zelfstandig metingen uitvoeren, moet hen helpen bij het verwerken van de theoretische leerinhouden en bij het opsporen van fouten. Zij leren efficiënt rapporteren bij het interpreteren van de meetresultaten uit het lab. Het is noodzakelijk dat dit vak in het eerste leerjaar van de derde graad aan bod komt. het legt de basis voor de vakken 'Communicatietechnieken en lab' en 'vermogenelektronica en lab' van het tweede leerjaar van de derde graad.

3


Het theoretisch gedeelte van dit vak is niet gering. 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 geïntegreerd, dus zo goed mogelijk aansluitend op de theorie, door de leerlingen zelf uitgevoerd. Via het maken van verslagen dienen de leerlingen de meetresultaten te verwerken en te interpreteren. Om de lessen efficiënt te laten verlopen wordt aanbevolen telkens minimaal twee lesuren na elkaar te voorzien. Coördinatie met de vakken Netwerken en lab, Elektronisch tekenen en technologie en Projecten is onontbeerlijk.

4




71



Nr.

LEERINHOUDEN


DIDACTISCHE WENKEN

1

Speciale diodes

1.1

De fotodiode

Het verband tussen licht en de sperstroom verklaren, de karakteristiek bespreken en Demonstratieproef. uitvoeringsvormen toelichten. De spectrale gevoeligheid toelichten. Lichtmeter, detector, IR-afstandsbediening ... Enkele toepassingen met fotodiodes opnoemen.

1.2

De zonnecel

Het werkingsprincipe van een zonnecel toelichten en onderscheiden van een fotodiode. (B)

Maak bij de bespreking van de speciale diodes gebruik van datasheets.

72

Op de stroom-spanningskarakteristiek het ideale werkpunt aanduiden en verklaren. (U) De invloed van licht en temperatuu bespreken. (U) De samenstelling van een zonnepaneel ontleden als serie- en parallelschakelingen van zonnecellen. (U) Opstelling met spot, zonnepaneeltje en regelbare De opslag van fotovoltaïsche energie bespreken voeding. en enkele toepassingen opnoemen. (U) Zelfstandig stroom en spanning meten in open en gesloten kring bij verschillende lichthoeveelheden. (U) Zonne-energie vergelijken met andere energievormen. (U) 1.3

De capaciteitsdiode


De werking verklaren en karakteristieken toelich- Toepassing in ontvangers vermelden. ten. Illustreren met het schema van een ontvanger. Het genormaliseerd symbool herkennen en de naam varicap associëren met een capaciteitsdiode.


2

Eigenschappen van versterkers

2.1

Een versterkertrap als vierpool

2.1.1

De ingangsimpedantie Zi

Stromen en spanningen aanduiden op het blokschema. Zi definiëren. Het belang van de waarde van Zi ten overstaan van de uitgangsimpedantie van de signaalbron aantonen. Zelfstandig Zi van een gegeven schakeling meten.

De uitgangsimpedantie Zo

Zo definiëren. Het belang van de waarde van Zo ten overstaan van de belasting aantonen. Zelfstandig Zo van een schakeling meten.

2.1.3

De vermogensversterking Ap

Ap definiëren als Po / Pi. Het begrip dB verklaren in relatie tot de vermogenversterking Ap. Het begrip dBm verklaren in relatie tot het referentievermogen = 1 mW. Het begrip dB(A) toelichten in relatie tot de oorgevoeligheid. De A-weegcurve aan de hand van een tabel interpreteren.

73

2.1.2

2.1.4

De spanningsversterking Au


Au definiëren. De betekenis van en positieve en een negatieve Au toelichten. Verklaren van het begrip dB in relatie tot de ingangsen uitgangsimpedantie.

Bijvoorbeeld een V-A-metermethode toepassen of in serie met de signaalbronnen een potentiometer Rp schakelen en regelen tot wanneer Ui gelijk wordt aan Ui/2, dan is Rp = Ri. Stel net zoals voor het bepalen van Zi een eenvoudige frequentieafhankelijke schakeling ter beschikking en doe de metingen bij 1 kHz. Inoefenen met rekenvoorbeelden. Inoefenen met rekenvoorbeelden. Voorbeelden van geluidsdruk geven (tabel).

Het belang van gelijke of verschillende ingangsen uitgangsimpedantie benadrukken.


Nr.

LEERINHOUDEN


DIDACTISCHE WENKEN

De amplitude- en fasekarakteristiek tekenen met een logaritmische frequentieschaal. Het verband toelichten tussen Au, de -3 dB-punten en de bandbreedte. Aanduiden op de amplitudekarakteristiek.

Meetgegevens ter beschikking om de karakteristieken te tekenen. Ook voorbeelden geven van bandbreedte zoals bij een LF-versterker, een tv-signaal enz.

74

2.1.5

De stroomversterking Ai

Ai definiëren.

2.2

Blokschema van een LF-versterker

De verschillende onderdelen kunnen benoemen en hun functie beschrijven. De ordegrootte van in- en uitgangssignalen en bandbreedte inschatten. Mogelijke signaalbronnen en belastingen opsommen.

3

Bipolaire transistor als DC- en LF-versterker

3.1

Samenstelling en uitvoeringen van bipolaire transistoren NPN / PNP

3.2

De werking van een transistor

De samenstelling van een NPN- en PNP-transistor tekenen (ook diodevoorstelling) en de aansluitingen benoemen. Zelfstandig testen van goede en defecte NPN- en PNP-transistoren. De behuizingen toelichten en de aansluitingen opzoeken in een databoek.

Bijvoorbeeld illusteren met een handleiding van een audioversterker.

Multimeter in stand "diodetest".


De juiste polarisatie met twee bronnen tekenen en toelichten. Het transistoreffect verklaren en inzien dat een bi- Beknopt behandelen. polaire transistor een stroomgestuurd element is. Het verband tussen IB, IC en IE definiëren. Uit transistorkarakteristieken de relatie tussen Gebruik databoek. UCE, IC, UBE, IB en de betekenis van het minteken afleiden (bij PNP). Definiëren van de h-parameters en h-parameters Nadruk op de stroomversterking. van klein-signaal- en vermogentransistoren vergelijken.


Instelling van een transistor in GES, klasse A

Het belang van de juiste keuze van het instelpunt voor de versterking van kleine signalen in klasse A toelichten. De belastingslijn op de uitgangskarakteristiek aanbrengen.

3.3.1

Met één basisweerstand

De basisweerstand berekenen aan de hand van 'typische waarden' uit een datasheet. De relatie tussen hFE en de transistortypes A, B en C aangeven. Zelfstandig een transistor in klasse A opstellen, het instelpunt meten en experimenteel de invloed van hFE en de temperatuur vaststellen.

3.3.2

Met spanningsdeler en RE

Het instelpunt berekenen. De invloed van RE ten gunste van de stabiliteit toelichten. Experimenteel de invloed van hFE en de temperatuur vaststellen en vergelijken met 3.3.1

3.4

Het vereenvoudigd h-parameterschema

Voor de ééntrapsversterker in GES een vervangingsschema opstellen met toepassing van de h-parameters. De in- en uitgangsimpedantie en de stroom- en spanningsversterking berekenen.

Zonder toepassing van hoe.

3.5

AC-koppeling van een versterkertrap

De noodzaak van een capacitieve koppeling duiden. De waarde van koppelcondensatoren berekenen in functie van ingangsen uitgangsimpedantie en de gewenste bandbreedte.

Ook aandacht vragen voor de correcte polarisatie van elektrolytische condensatoren.

75

3.3

Het gebruik van één bron in plaats van twee bronnen vermelden. Verwissel de toegepaste transistor door een gelijkaardig type met een andere stroomversterking. Breng de transistor in de nabijheid van een warme soldeerbout.



Nr. 3.6

LEERINHOUDEN Praktische versterker in klasse A

76

3.7

Koppelingen tussen versterkertrappen

4

Netvoedingen

4.1

Seriestabilisatie na gelijkrichting



DIDACTISCHE WENKEN

Aan de hand van transistorgegevens en vooropgestelde voorwaarden een transistortrap zelfstandig berekenen en praktisch uitvoeren. Via metingen de in- en uitgangsimpedantie bepalen. Meten van de versterking in functie van de frequentie. Zelfstandig de maximum uitsturing bepalen. Tekenen van de amplitudekarakteristiek en bepalen van de bandbreedte.

Deze syntheseoefening kan eerst door de leerlingen uitgevoerd worden en nadien met simulatiesoftware gecontroleerd worden.

De problematiek rond DC- en AC-gekoppelde versterkertrappen toelichten. De voor- en nadelen van de verschillende koppelingsmethoden opnoemen.

Illusteren met een schema van een meertrapsversterker.

Aantonen dat stabilisatie na gelijkrichting en filtering noodzakelijk kan zijn. De klemspanningsdaling ten gevolge van Ri bij een elektronische voeding associëren met de klemspanningsdaling bij batterijen. De klemspanning berekenen als de belastingsstroom en Ri gekend zijn. Het werkingsprincipe en de voor- en nadelen toelichten. Zelfstandig een opstelling maken met een stabilisator-IC (drieklemmenregelaar) en het principe van regelbare uitgangsspanning en stroomuitbreiding analyseren en testen.

Leerstof van de tweede graad in herinnering brengen.

Werken op logaritmisch papier.

Gebruik datasheets. Meet de spanning voor en na de stabilisator bij verschillende belastingsstromen en vergelijk de procentuele spanningsdaling. Aandacht hebben voor de het te dissiperen vermogen in de regelaar.


Schakelende voeding

5

Unipolaire transistor

5.1

De JFET

5.2

De MOSFET

5.2.1

Soorten

77

4.2

(U)

De werking van een schakelende voeding blokschematisch benaderen. Voor- en nadelen van een schakelende voeding ten overstaan van een serieregelaar toelichten.

Verwijzen naar het gebruik in tv-toestellen, monitoren, computers ...

De samenstelling tekenen, de klemmen benoemen Gegevens in databoek laten opzoeken. en de werking van een N-kanaal JFET toelichten. Het genormaliseerd symbool herkennen. De karakteristiek interpreteren en de instelstroom afleiden. Inzien dat de JFET een spanningsgestuurd element is. De JFET instellen in klasse A en als kleinsignaal-versterker toepassen. Het JFET-symbool voor een P-kanaal herkennen. De werking van een JFET met P-kanaal verklaren. (U)

De vier symbolen tekenen en de klemmen benoemen. Aan de hand van het symbool de geleidingstoestand in rust definiëren evenals de polariteit van de stuurspanning.



Nr.

LEERINHOUDEN


DIDACTISCHE WENKEN

Verrijkings-MOSFET met N-kanaal

De samenstelling en werking van de MOSFET Werking bondig behandelen. toelichten. De transfert- en uitgangskarakteristiek interpreteren. De hoge ingangsweerstand verklaren. Het gevaar voor de MOSFET bij statische elektriciteit duiden en oplossingen voorstellen.

5.2.3

Verarmings-MOSFET met N-kanaal

De werking toelichten en de verschillen met het verrijkingstype verduidelijken aan de hand van de karakteristieken.

6

De transistor als schakelaar

6.1

De ideale schakelaar

De eigenschappen van een ideale schakelaar opsommen.

6.2

De bipolaire transistor als schakelaar

De ideale en reële werkpunten in de uitgangskarakteristiek aanwijzen (GES). De begrippen 'sperren' en 'verzadiging' toelichten. De beperkingen en de voordelen van de transistor als schakelaar opsommen. De dissipatie in de transistor berekenen in de uiterste schakeltoestanden. Het gevaar bij het schakelen van inductieve belastingen inschatten en oplossing(en) voorstellen. De tijdsvertragingen bij in- en uitschakeling definiëren. Berekenen van de basisweerstand en zelfstandig een experiment met de transistor als schakelaar uitvoeren.

78

5.2.2

Werking bondig behandelen.

Ook het probleem van dynamisch vermogen en de koeling van snel schakelende digitale bouwstenen bespreken. Gebruik een databoek en vergelijk een typische schakeltransistor met andere transistoren. Schakelen van een relais, sturing met impulsen ...


Analoge technieken en lab D/2002/0279/051 79

6.3

De MOSFET als schakelaar

De werking toelichten via een meetopstelling. De eigenschappen van een MOSFET als schakelaar (RON, ROFF, stuurvermogen) aantonen en vergelijken met de schakeleigenschappen van een bipolaire transistor.

7

LF-vermogenversterkers

7.1

De vermogentrap

De vermogentrap situeren in het blokschema van een audioversterker en de noodzaak van een zeer lage uitgangsimpedantie inschatten. Het begrip rendement definiëren en het belang ervan toelichten. Eisen waaraan de voeding moet voldoen omschrijven. De lineaire en de niet-lineaire vervorming definieren.

7.2

Darlingtonschakeling

Berekenen van de totale stroomversterking en de minimum UBE-instelspanning inschatten. Bij gegeven belasting het uitgangs- en ingangsvermogen berekenen. Het genormaliseerd symbool van een darlingtontransistor herkennen.

7.3

De nadelen van klasse A als vermogenversterker

Op de uitgangskarakteristiek van een bipolaire transistor in GES de vermogenversterking bepalen. Aan de hand van een schema de ruststroom en de dissipatie in de transistor berekenen en het rendement bepalen bij volle uitrusting.

Bepalen van het stuurvermogen door het meten van de spanningsval over een serieweerstand. Verwijzen naar het gebruik in digitale poorten.

Gegevens over darlingtontransistoren laten opzoeken in een databoek.



Nr. 7.4

LEERINHOUDEN Andere instelklassen van vermogenversterkers

80

7.5

Koeling van transistoren

8

Operationele versterker

8.1

De verschilversterker met twee transistoren (U)

LEERPLANDOELSTELLINGEN Het principe van klasse B, AB, C en D verklaren, het rendement en vervorming toelichten. De verbetering van het rendement ten overstaan van klasse A toelichten. Het werkingsprincipe van klasse B, complementair en quasi-complementair, verklaren. Het ontstaan van cross-over-vervorming toelichten. Het wegwerken van cross-over-vervorming door middel van een ruststroom toelichten (klasse AB). Het probleem van de stabilisatie van de ruststroom bij stijgende temperatuur toelichten en oplossing(en) aangeven. In een terbeschikkinggestelde versterkermodule (klasse AB) zelfstandig de volgende metingen uitvoeren: ruststroominstelling, cross-over-vervorming, het AC in- en uitgangsvermogen bij volle uitsturing en bij gegeven in- en uitgangsimpedantie, het vermogen geleverd door de voeding en het rendement.

DIDACTISCHE WENKEN

Een versterkermodule didactisch uitbouwen en voldoende meetpunten voorzien (klasse B + AB).

Een proef uitvoeren bij een vaste frequentie (bv. 1 000 Hz). Meetgegevens laten vergelijken met data bekomen via simulatiesoftware.

Berekenen van een koelplaat in functie van het te Verwijzen naar het vak Vermogenselektronica en dissiperen vermogen. (U) lab.


De schakeling tekenen, de werking verklaren bij gelijke en verschillende ingangsspanningen. Het belang van de gemeenschappelijke emittorweerstand, het ontstaan van een hoge spanningsversterking en de stabiliteit van het instelpunt toelichten.

Bondig behandelen en verwijzen naar het gebruik bij OPAMP's.


Het begrip common-mode-versterking verklaren. De verbetering van de CMRR met constante stroombron verklaren. (U)

81

8.2

Eigenschappen van een OPAMP

De ideale en praktische waarden van ingangsweerstand, uitgangsweerstand, openlusversterking en bandbreedte en offset omschrijven.

8.3

De inverterende versterker

De versterking berekenen. Het begrip 'virtuele massa' toelichten. Zelfstandig de versterking of verzwakking meten voor DC- en AC-signalen met veranderlijke ingangsen terugkoppelweerstanden.

8.4

De niet-inverterende versterker

De schakeling tekenen en de versterking berekenen.

Praktische opstelling of simulatiesoftware. Aandacht besteden aan de min. Au - 1

8.5

De sommeerversterker

De schakeling tekenen en de versterking berekenen.

Praktische opstelling of simulatiesoftware. Aandacht besteden aan het belang in de regeltechniek (zie 'Projecten').

8.6

De comparator

8.6.1

Zonder hysteresis

Gegevens uit databoek ter beschikking stellen. Ook aandacht besteden aan OPAMP met FETingang. De offset van een opampschakeling wegregelen.

De werking aantonen en de transferkarakteristiek tekenen van een nuldoorgangsdetector en een comparator met voorinstelling. Zelfstandig een meting op een comparatorschake- Praktische opstelling of simulatiesoftware. ling uitvoeren.



Nr.

LEERINHOUDEN (U)


DIDACTISCHE WENKEN

De werking aantonen van een Schmitt-trigger en de transferkarakteristiek afleiden. Zelfstandig metingen op een toepassing met Schmitt-trigger uitvoeren.

Ook verwijzen naar het vak Digitale technieken en lab. Bijvoorbeeld als thermostaat of als pulsvormer. Gebruikmaken van simulatiesoftware. Verwijzen naar het gebruik in de regeltechniek en naar het vak Projecten. Verwijzen naar het vak 'Netwerken en lab'.

Met hysteresis

8.7

Integrator

Het schema tekenen en de werking toelichten.

8.8

Differentiator

Het schema tekenen en de werking toelichten.

9

Filters

9.1

Studie van een actief filter

Het onderscheid tussen actieve en passieve filters duiden. De werking van een actief filter verklaren. Aan de hand van een tabel een actief filter zelfstandig testen en de amplitudekarakteristiek uit de meetresultaten afleiden.

9.2

Filter met DSP

Weten dat filtering ook softwarematig kan opgelost worden.

82

8.6.2

(U) Voor passieve filters verwijzen naar Netwerken en lab. Actieve filters beperken tot de tweede orde. Toepassingsvoorbeelden geven.


5

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; – evalueren is een continu proces met evoluerende parameters in de leerfase; – 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 ...). Bij de eenvoudigste opgaven volstaat het invullen van gegevens in een basisformule. In andere gevallen dienen de leerlingen via een aantal tussenstappen het gevraagde uit de gegevens af te leiden. – 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 ook 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 lab dient men de leerlingen permanent te evalueren, niet alleen op de kennis en de vaardigheden bij het schakelen en meten, 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: de verslagen waarin de leerlingen de resultaten van het lab verwerken en interpreteren zijn documenten die eveneens in de evaluatie opgenomen worden.

6


Klassikaal – Verticaal paneel met bouwelementen om bepaalde leerinhouden die niet bij metingen door leerlingen aan bod komen, didactisch te ondersteunen – DC-voeding met positieve en negatieve spanningen – Didactische meetapparaten (spanning en stroom), goed af te lezen door alle leerlingen in het leslokaal – LF-generator – Oscilloscoop met twee kanalen – Multimedia-pc met simulatiesoftware (eventueel een aansluiting op internet) – Projectiesysteem – Technische documentatie, cd-rom’s, handleidingen, normen, reglementen ... Per groep leerlingen Analoge technieken en lab D/2002/0279/051

83


– – – – – –

Digitale multimeters Regelbare voeding met positieve en negatieve spanningen (bijvoorbeeld 0-30 V / 2 A) LF-generator (bijvoorbeeld tot 1 MHz, eventueel met digitale uitlezing) Oscilloscoop met twee kanalen Experimenteerbord met losse componenten Afgewerkte modules met schakelingen waarop de gepaste meetpunten zijn aangebracht (bijvoorbeeld een eindversterkermodule, bepaalde schakelingen met operationele versterkertoepassingen ...) – Belastingsweerstand (hoog vermogen) van 4 Ohm of 8 Ohm, of een luidspreker – Snoeren voor verbindingen en metingen – Datasheets

7

BIBLIOGRAFIE

7.1


– CUPPENS, J., SAEYS, H., Basiselektronica, boek 2 en boek 3, Die Keure. – CUPPENS, J., SAEYS, H., Halfgeleiderbouwstenen 1A, 1B, Die Keure. – HOROWITZ, P., HILL, W., Elektronica Kunst & Kunde, deel 1, Segment. 7.2

Software



84


ELEKTRICITEIT-ELEKTRONICA Derde graad TSO TV Elektronica Communicatietechnieken en lab Tweede leerjaar: 4 uur/week

D/2002/0279/051

Communicatietechnieken en lab D/2002/0279/051

85


INHOUD

1

BEGINSITUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

87

2


87

3


87


87

5

EVALUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

100

6


100

7

BIBLIOGRAFIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

101

4


86


1

BEGINSITUATIE

De leerlingen hebben in het eerste leerjaar van de derde graad van de studierichting 'Elektriciteit-elektronica' voldoende kennis van de elektronica verworven om de doelstellingen van het vak Communicatietechnieken en lab in de derde graad van de studierichting 'Elektriciteit-elektronica' te realiseren.

2


De leerlingen dienen inzicht te verwerven in een aantal belangrijke principes en toepassingen van de tele- en datacommunicatie. Daarbij moet aandacht worden geschonken aan theoretische, technologische en praktische aspecten van deze materie. Laboratoriumwerk, waarbij de leerlingen zelfstandig metingen uitvoeren, moet hen helpen bij het verwerken van de theoretische leerinhouden. Zij leren efficiënt rapporteren bij het interpreteren van de meetresultaten uit het lab. De noodzakelijke basis voor dit vak werd gelegd in het vak 'Analoge technieken en lab' van het eerste leerjaar van de derde graad.

3


Het theoretisch gedeelte van dit vak is niet gering. 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 geïntegreerd, dus zo goed mogelijk aansluitend op de theorie, door de leerlingen zelf uitgevoerd. Via het maken van verslagen dienen de leerlingen de meetresultaten te verwerken en te interpreteren. Om de lessen efficiënt te laten verlopen wordt aanbevolen telkens minimaal twee lesuren na elkaar te voorzien.

4




87



Nr.

LEERINHOUDEN


DIDACTISCHE WENKEN

DEEL 1: OVERDRACHT VAN ANALOGE SIGNALEN Algemene begrippen

1.1

Voortplanting van EM-golven

Algemeen blokschema van een draadloos communicatiesysteem toelichten. Ontstaan van EM-golven toelichten. Verband frequentie en golflengte toelichten. Voortplantingsrichting van EM-golven toelichten. Het verband tussen frequentie versus afstand toelichten.

Illustreren met videobeelden.

1.2

Indeling van het frequentiespectrum

Specifieke signalen kunnen situeren in het frequentiedomein.

Situering van geluidsgolven, ultrasoon, IR, UV, X-stralen ... De radiofrequentieband indelen en belangrijke toepassingen plaatsen, onder andere radiozenders, magnetron, GSM ... Het gebruik van een spectrumanalyser is hierbij een uitstekend hulpmiddel.

1.3

Informatiesignalen: geluid, beeld en data

De belangrijkste specifieke eigenschappen van deze informatiesignalen verklaren. Overdracht van energie over kabels toelichten. Soorten transmissiekanalen vergelijken. De begrippen bandbreedte, signaalversterking, signaaldemping, signaalvervorming, stoorsignalen en storingsgevoeligheid toelichten.

Aandacht voor bandbreedte en toepassingsgebieden.

88

1



Overdracht door modulatie

Doel van een HF-draaggolf verklaren. Doel van modulatie toelichten. Moduleren van de draaggolf toelichten.

1.5

Antennes

Het stralingsveld en polarisatie van een antenne verklaren. Dipoolantenne en yagi-antenne toelichten.

Verwijzen naar deel 2: Radio-technieken

2

Oscillatoren

2.1

LC-oscillator

Doel van een oscillator verklaren. Blokschema van een oscillator tekenen. Principe van oscilleren en terugkoppeling verklaren. Oscilleervoorwaarden opzoeken. De eigenschappen van een LC-oscillator door metingen vaststellen.

Barchhausen-criteria.

Toepassingsgebieden opsommen. Werkingsprincipe verklaren. Signaalvervangschema tekenen. Oscilleervoorwaarden afleiden. Begrippen frequentie- en amplitudestabiliteit, vervorming en resonantiefrequentie toelichten

Als voorbeeld kan men de Colpittsoscillator behandelen.

89

1.4

2.2


2.3

Kristaloscillator

RC-oscillatoren

(U)

Gebruik een spectrumanalyser of simulatiesoftware om dit te illusteren.

De werking van een kristal toelichten. Het equivalent schema van een kristal tekenen. Het kwartskristal als zelfinductie toelichten. Praktisch gebruik van een kristaloscillator verklaren. Specificaties van een (modulaire) kristaloscillator toelichten.

Als praktisch voorbeeld kan men de klokoscillator van een pc bespreken. Maak gebruik van datasheets van modulaire oscillatoren.

Toepassingsgebieden opsommen. Werkingsprincipe verklaren.

Als voorbeeld kan men de Wienbrugoscillator behandelen.


Nr.

LEERINHOUDEN

2.4

Spanningsgestuurde oscillator (VCO)

3

Modulatie- en demodulatiemethoden voor analoge signalen

3.1

AM-modulatie en demodulatie

90

(U)


DIDACTISCHE WENKEN

Doel en principiële werking van een VCO beschrijven.

Aandacht voor het regelbereik van de VCO. Praktisch kan dit bijvoorbeeld aangetoond worden met de NE566 of met een LC-oscillator met varicap.

Basisprincipes van AM verklaren. Mathematische benadering van een AM-signaal afleiden en daaruit het signaal voorstellen in het tijds- en frequentiedomein. De begrippen modulatiediepte en bandbreedte verklaren. Energieverdeling verklaren (rendement). Principiële werking van AM-demodulatie verduidelijken. Belangrijkste begrippen toelichten.

Demonstreren aan de hand van didactisch paneel, functiegenerator of simulatiesoftware.

Vanuit de mathematische benadering van een AM-signaal een DZB-signaal afleiden.

Als voorbeeld kan men de dubbel balansmodulator bespreken.

Draaggolf en zijbanden kunnen aangetoond worden met een spectrumanalyser. Als voorbeeld kan men de omhullende detector of de synchroondetector ... bespreken.


3.2

DZB-modulatie

3.3

FM-modulatie en demodulatie

Basisprincipes van FM verklaren. Demonstreren aan de hand van didactisch paneel, Een FM-signaal in het tijds- en frequentiedomein functiegenerator of simulatiesoftware. voorstellen. De begrippen frequentiezwaai, modulatie-index en bandbreedte van een FM-signaal kunnen verklaren.

4

Phase Locked Loop

Pre-emphasis en de-emphasis toelichten. (U) Principiële werking van FM-demodulatie verduidelijken. Belangrijkste begrippen toelichten.

Als voorbeeld kan men de fasediscriminator volgens Foster-Seeley of de ratiodetector bespreken.


4.1

Begrip PLL

Doel van een PLL toelichten. Het blokschema van een PLL tekenen. Aan de hand van het blokschema de werking van een PLL verklaren. Een aantal toepassingen van de PLL opsommen.

Dynamisch gedrag van een PLL

De overgangsverschijnselen van een PLL verkla- Aandacht voor houden vangbereik en free-runren. ning frequency.

4.3

FM-demodulatie met een PLL

Het blokschema tekenen. Voor- en nadelen van een PLL-demodulator toelichten.

4.4

Frequentiesynthesiser

Het blokschema tekenen. Met een concreet cijfervoorbeeld de werking verDe principiële werking aan de hand van het blok- klaren. schema verklaren. Men kan als voorbeeld de digitale afstemming (met eventueel instelbare stapfrequentie) van een tuner bespreken.

4.5

Metingen

Zelfstandig de free-running frequency, het houden vangbereik van een PLL opmeten. Zelfstandig het frequentiebereik van de VCO meten.

De leerlingen zelf de metingen laten uitvoeren. Maak gebruik van een IC.

5

Frequentie-omzetting

Doel van menging verklaren. Principe van menging verklaren. Intermodulatieproduct toelichten. Principiële werking van additieve menging verklaren. Principiële werking van multiplicatieve menging verklaren. (U) Principiële werking van een zelfoscillerende mengtrap verklaren. (U)

Dit kan aangetoond worden met een spectrumanalyser.

91

4.2

Metingen



Nr.

LEERINHOUDEN


DIDACTISCHE WENKEN

DEEL 2: RADIO-TECHNIEKEN 6.1

De superheterodyne-ontvanger

92

6.2

Stereo-ontvangst

Het blokschema van een superheterodyne ontvanger tekenen en de verschillende signaalvormen op het blokschema plaatsen. Signaal/ruisverhouding, selectiviteit, gevoeligheid van een ingangstrap toelichten. De frequentie, stabiliteit en signaalvorm van de lokale oscillator toelichten. De mengfrequenties en nevenfrequenties van de mengtrap toelichten. Zelfstandig fi, fo, en fm van een mengtrap meten. De voornaamste eigenschappen van de detectie toelichten. Zelfstandig het gemoduleerd en gedetecteerd signaal meten. Het principe van AVR bij AM en AFC bij FM toelichten. Principiële opbouw van een stereosignaal toelichten.

De leerlingen zelf de metingen laten uitvoeren. Maatgebruik van een eenvoudige radio-ontvanger. De leerlingen zelf de metingen laten uitvoeren.



DIDACTISCHE WENKEN DEEL 3: INFORMATIETRANSPORT Transmissiemedia

7.1

Elektrische opbouw van een transmissiekabel

Definitie "karakteristieke impedantie" en "genormeerde impedantie" verklaren. Het begrip dB, dBm en dBµV toepassen. Verschil tussen "lange lijn" en "energielijn" weergeven. Verband tussen frequentie (golflengte) en fysische kabellengte bespreken.

7.2

Soorten transmissiemedia

De samenstelling, impedantie, frequentiebereik en Transmissiemedia tonen. demping van coax, twisted pair en glasvezel toelichten.

7.3

Eigenschappen van een transmissielijn

(U)

Het begrip verkortingsfactor, reflectiecoëfficiënt, Transmissiemedia tonen. dempingscoëfficiënt, golfgetal en SWR verklaren.

7.4

Gedrag van een transmissielijn

(U)

Impedantie-aanpassing toelichten.

93

7

Niet afgesloten lijn bespreken.

Gebruik onderstaande formule om het gedrag van een transmissielijn te kunnen aantonen. Bespreek een aantal speciale gevallen onder andere een open en gesloten lijn, λ/2 en λ/4-lijn (impedanties, aanpassing, stubs). Z'L + jtgk(L-x) Z'(x) = -----------------------1 + jZ'L.tgk(L-x)



Nr. 7.5

LEERINHOUDEN Microstriptechnologie

LEERPLANDOELSTELLINGEN (U)

DIDACTISCHE WENKEN

Basisprincipes van een microstrip toelichten. Opbouw van een microstrip toelichten. Capacitief en inductief gedrag verklaren. Gebruik in de filtertechniek toelichten.

DEEL 4: ELEKTRONISCHE BEELDVORMING Opbouw van een beeld

Aantonen hoe men bewegende beelden kan weergeven. Lijnaftasting en rasteropbouw verklaren. Principe van geïnterlinieerde beeldaftasting toelichten. De begrippen lijn-, raster- en beeldwisselingsfrequentie toelichten. De videobandbreedte berekenen.

9

Kleurenbeeldschermen

9.1

De kleurenbeeldbuis

De bouw en werking van een deltabeeldbuis en een in-line beeldbuis bespreken. RGB- en kleurverschilsturing toelichten. Convergentie toelichten..

9.2

Andere

10

Het compositesignaal

10.1

Het videosignaal

Opbouw van een videosignaal verklaren. Signaalniveaus toelichten

10.2

Het synchronisatiesignaal

Doel en samenstelling van een syncsignaal verklaren.

94

8

Opbouw en werking van een LCD- en TFTscherm toelichten. Nieuwe technologieën.

Analogie met een computermonitor aantonen. Als voorbeeld kan men de 625 lijn, 25 beelden/sec, raster- en lijnfrequentie van een KTV toelichten.

Maak gebruik van videofragmenten


Communicatietechnieken en lab D/2002/0279/051 95 Elektriciteit-elektronica 3de graad TSO

10.3

Kleursignalen

Opbouw van een beeld met de drie hoofdkleuren. Het RGB-signaal verklaren. De bandbreedte van een videosignaal toelichten. Luminescantie- en chrominatiesignaal verklaren (U) PAL-systeem toelichten (U) Beeldformaten toelichten. (U)

10.4

Beeld- en geluidsmodulatie

(U)

11

Blokschema van een KTV

(U)

11.1

Frequentiespectrum van een tv-signaal

Bandbreedte van een tv-signaal en kanaalindeling toelichten. Beeld-, geluid- en kleurdraaggolffrequentie situeren.

11.2

Blokschema

Blokschema van een tv-toestel toelichten. De verschillende signalen op het blokschema plaatsen.

11.3

De MF-versterker

Doel en principiële werking verklaren. Scheiding van beeld en geluid toelichten.

11.4

De videodetector

Principiële werking verklaren. Opwekken van de 5,5 MHz en MF-geluidsdraaggolf toelichten.

11.5

De videoversterker Meting

Herstellen van het zwartniveau toelichten. Zelfstandig het videosignaal meten: de lijninfor- Gebruikmaken van testpatroongenerator en KTVmatie herkennen, sync-blanking, zwart- en witni- ontvanger of kleurenmonitor. De leerlingen zelf de metingen laten uitvoeren. veaus meten. Verticaal blanking interval meten.

Keuze van de modulatie toelichten.


Nr.

LEERINHOUDEN


DIDACTISCHE WENKEN

11.6

De synchroscheider

Doel van de synchroscheider verklaren. Principiële werking toelichten.

11.7

De lijnen rasteroscillator Meting

Doel van de zaagtandspanning verduidelijken. Zelfstandig de verticale en horizontale zaagtandspanningen meten.

11.8

De lijnen rastereindtrap

Principe van terugslag (flyback) toelichten. Principiële werking toelichten. Zelfstandig de lijnen rastersignalen meten.

11.9

De afbuiging

Horizontale en verticale afbuiging verklaren. Hoogspanning toelichten. Veiligheidsmaatregelen bij het meten aan een tvtoestel toelichten. Zelfstandig de spanningen en stromen van de ho- De leerlingen zelf de metingen laten uitvoeren. rizontale en verticale afbuigspoel meten.

96

Meting

De leerlingen zelf de metingen laten uitvoeren.

Lijneindtrap met en zonder transistoren. De leerlingen zelf de metingen laten uitvoeren.

DEEL 5: OVERDRACHT VAN DIGITALE SIGNALEN 12

Begrip datatransmissie

12.1

Datatransmissie

Het begrip datatransmissie verklaren.

- codestelsels

De besturingstekens uit de ASCII-tabel verklaren. Verklaren wat de bedoeling van een protocol is. Een opsomming geven de meest gebruikte transmissiemedia.

- begrip protocol Elektriciteit-elektronica 3de graad TSO

- transmissiemedia 12.2

Parallelle en seriële transmissie

Verschil tussen datatransmissie en datacommunicatie uitleggen

Het verschil toelichten tussen parallel- en serie- Verwijs naar deel 3. transmissie.


13

Parallelle transmissie

13.1

Voor- en nadelen

13.2

Toepassing - proeven met parallelle kabel - verbinding tussen twee computers

Voor- en nadelen opsommen van de parallelle transmissie.

Demo met oplopende snelheid.

De invloed van lengte en snelheid onderzoeken. Een verbinding tussen twee computers testen.

Gebruikmaken van kant-en-klare opstelling.


14

Seriële transmissie

14.1

Blokschema en principiële werking

Aan de hand van een blokschema de principiële werking toelichten.

14.2

Simplex- en duplexverbindingen

Verschil tussen simplex, half- en full-duplex verklaren.

14.3

Synchrone transmissie

Bit- en bytesynchronisatie van een synchrone transmissie toelichten. Synchronisatieverlies en valse synchronisatie verklaren.

14.4

Asynchrone transmissie

Bit- en bytesynchronisatie van een asynchrone transmissie toelichten. Framing error en breukdetectie toelichten. (U)

14.5

Transmissiesnelheid

Transmissiesnelheid in cps en bps verklaren.

14.6

Berichtsynchronisatie en berichtbeveiliging

Samenstelling van een frame toelichten. Doel van foutdetectie verwoorden. Principe van pariteit van VRC en LRC aantonen. Principe van cyclische beveiliging (CRC) toelichten. (U)

Gebruikmaken van kant-en-klare opstelling.


Nr.

LEERINHOUDEN


DIDACTISCHE WENKEN


14.7

Protocol

Een eenvoudig protocol toelichten.

X-on - X-off.

14.8

Modem

Aan de hand van een blokschema de principiële opbouw van een modem verklaren. Het begrip baudrate verklaren.

CCITT-overzicht bespreken van FSK-modems. CCITT-overzicht bespreken van DPSK-modems.

14.9

Principeopbouw van een modem

De begrippen frequentieverdelingsmultiplex en echo-onderdrukking verklaren. Aan de hand van een blokschema de principiële opbouw verklaren.

14.10

Blokschema van ene SIO

Aan de hand van een blokschema de principiële opbouw verklaren.

14.11

RS-232-C interface

De V28 elektrische spanningsinterface toelichten. De V11 elektrische spanningsinterface toelichten. (U) Praktische karakteristieken van de RS-232 opsommen.

14.12

Null-modem

Nut van een Null-modem aantonen.

14.13

Foutzoeken in een seriële verbinding

Op een gestructureerde manier een fout in een seriële verbinding zoeken.

14.14

RS-485

Nut van een RS-485-verbinding in een industriële omgeving toelichten.

14.15

Current loop

Principe opbouw van een current loopverbinding toelichten.

14.16

I²C-bus

Basisopbouw van het I²C-bussysteem toelichten.

14.17

ISDN - ADSL

(U)

8251 of microcontrolleroptie.

Verbinding tussen twee computers opzetten.

Verwijzen naar module 'microcontrollers' in vak 'Digitale technieken en lab'.


15.18

USB - principe van de USB - voor- en nadelen van de USB

15

Netwerken

15.1

Bekabeling

15.2

Lan-software

15.3

Peer-to-peer netwerk

(U)

Principe verklaren. De voor- en nadelen van de USB verklaren.

Uitleg geven in verband met een hub.

De eigenschappen eigen aan een netwerkbekabeling toelichten.

Afsluitweerstand, topologie, hub, gateway, router.

(U)

De algemene bedoeling van Lan-software toelichten.

Beveiliging, Multi-user werking, back-up, Disk Server, Printer Server.

(U)

Een eenvoudige netwerkverbinding tussen twee pc's opzetten.

Ethernet.


5

EVALUATIE


6


Klassikaal – Functiegenerator (sinus, driehoek, zaagtand, blok), minimaal 2 MHz , met AM/FM-modulatie en sweepfunctie – Een kleurpatroongenerator – Een oscilloscoop met twee kanalen (0,1 microseconde / 10 à 30 MHz), eventueel met FFT-mogelijkheden – Dubbele voeding (bijvoorbeeld 2 x 30 V, 1 à 2 A) – Multimeter – Didactische opstellingen om: @ de invloed van de lengte van een parallelle kabel aan te tonen @ twee pc’s met een parrallelle verbinding te koppelen @ twee pc’s met een seriële verbinding te koppelen (bijvoorbeeld Null-modem met hyperterminal van Windows) Communicatietechnieken en lab D/2002/0279/051

100


@ twee pc’s met een netwerkverbinding te koppelen – Breakout-box Per groep leerlingen – – – – –

Multimeter Een oscilloscoop met twee kanalen (0,1 microseconde / 10 à 30 MHz) Dubbele voeding (bijvoorbeeld 2 x 30 V, 1 à 2 A) KTV of monitor AM-FM-ontvanger

7

BIBLIOGRAFIE

7.1


– VANDENBORN, T., Telecommunicatie, Die Keure. – CLAEYS, J., Datacommunicatie, Die Keure. – BEUCKELAERS, A., VAN DEN WIJNGAERT, W., Randapparatuur, Die Keure. – LIMANN, O., PELKA, H., Televisietechniek, Kluwer. 7.2

Software

– Multisim V6', EWB Europe, Energiestraat 36, 1411 AT Naarden, Nederland.


101


ELEKTRICITEIT-ELEKTRONICA Derde graad TSO TV Elektronica Digitale technieken en lab Eerste leerjaar: 4 uur/week Tweede leerjaar: 5 uur/week

D/2002/0279/051

Digitale technieken en lab D/2002/0279/051

103


INHOUD

1

BEGINSITUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

105

2


105

3


105


105

5

EVALUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

121

6


121

7

BIBLIOGRAFIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

122

4


104


1

BEGINSITUATIE

De leerlingen komen vooral uit de tweede graad van de studierichtingen 'Elektriciteit-elektronica', 'Elektromechanica' of 'Industriële wetenschappen' hebben een basiskennis van de elektriciteit verworven in het vak Elektriciteit en lab. De leerlingen uit de tweede graad van de studierichting 'Elektriciteit-elektronica' hebben ook reeds een inleiding in de digitale elektronica achter de rug. Deze kennis werd voldoende wiskundig en wetenschappelijk onderbouwd om de doelstellingen van het vak Digitale technieken en lab in de derde graad van de studierichting 'Elektriciteit-elektronica' te realiseren.

2


De leerlingen dienen een goede kennis te verwerven van de digitale technieken (discrete logica, microcontrollers en PLC’s) en hun toepassingen. Zowel schakelingen met discrete componenten als deze met geïntegreerde bouwstenen dienen aan bod te komen. De leerlingen moeten het gedrag van de diverse componenten, schakelingen en toepassingen kunnen toelichten en de bijbehorende apparatuur en software kunnen hanteren. Laboratoriumwerk, waarbij de leerlingen zelfstandig metingen uitvoeren, moet hen helpen bij het verwerken van de theoretische leerinhouden en bij het opsporen van fouten. Zij leren efficiënt rapporteren bij het interpreteren van de meetresultaten uit het lab.

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 geïntegreerd, dus zo goed mogelijk aansluitend op de theorie, door de leerlingen zelf uitgevoerd. Via het maken van verslagen dienen de leerlingen de meetresultaten te verwerken en te interpreteren. Om de lessen efficiënt te laten verlopen wordt aanbevolen telkens minimaal twee lesuren na elkaar te voorzien. Integratie van problemen met de verschillende technologische oplossingsmethoden (discrete logica, geprogrammeerde logica - PLD, microcontroller, PLC) wordt sterk aanbevolen. Indien één leerkracht belast wordt met dit vak kan vermelde integratie gerealiseerd worden door de verschillende delen van de leerinhouden ‘parallel’ te laten evolueren. Voor de discrete logica maakt men best gebruik van bouwstenen van dezelfde logische families als deze uit het vak Basiselektronica en lab van de tweede graad (TTL, CMOS, LS, HC ...). Coördinatie met de vakken Elektronisch tekenen en technologie en Projecten is onontbeerlijk.

4




105



Nr.

LEERINHOUDEN


DIDACTISCHE WENKEN

DEEL 1: DISCRETE LOGICA Dit is een herhaling van reeds geziene leerstof van het tweede leerjaar van de tweede graad van deze studierichting.

1

Combinatorische logica: poorten

1.1

Basispoorten NIET/OF/EN

De definitie, WH-tabel, logische vergelijking en IEC-symbool van de drie basispoorten gebruiken.

1.2

Afgeleide poorten NEN/NOF/EXOF/EXNOF

De definitie, WH-tabel, logische vergelijking en IEC-symbool van de afgeleide poorten afleiden en gebruiken.

2

Combinatorische logica: rekenschakelingen

Het principe van optellen en aftrekken van binaire In het tweede leerjaar van de tweede graad wergetallen verklaren. den deze principes reeds behandeld.

Er kan ook verwezen worden naar multifunctionele IC's (4048, 7464).

106

Een 'halve opteller' en een 'volledige opteller' rea- Hier kan ook reeds verwezen worden naar de liseren. Engelse benaming 'Carry look ahead' Bijvoorbeeld 4008 of 74 283 Een 4-bits parallelopteller samenstellen voor twee woorden van 4 bits. (U) Van bestaande opteller-IC's de WH-tabel ontleden en interpreteren. (U) Een aftrekschakeling zelfstandig realiseren met gebruik van een opteller en 2-complement. (U)


3

Combinatorische logica: functionele schakelingen

3.1

Comparatoren

De werking van een comparator voor twee binaire A < B A = B A > B woorden begrijpen. Met een proefopstelling de WH-tabel en moge- Bijvoorbeeld 4063 of 7485 lijkheden van een bestaand comparator-IC zelfstandig nagaan.


3.2

Pariteitschakelingen

Het principe van pariteitscontrole en -generator bij datatransport verklaren.

Maak gebruik van bestaande IC's (40101 of 74280 of 74180).

3.3

Encoders/decoders/codeomvormers

Fundamentele encoder en decoderschakelingen analyseren: - decimaal naar BCD, - BCD naar decimaal (U), - BCD naar 7-segment.

Maak gebruik van bestaande IC's, bijvoorbeeld 40147, 74147, 74148, 4028, 4555 ...

De gegevens van bepaalde coder- IC's interpreteren en de werking ervan zelfstandig uittesten. 3.4

Multiplexers/demultiplexers

De fundamentele multiplexer- en demultiplexerschakelingen analyseren. Mogelijke IC's: 4051, 4062, 4053, 4512, 74151, 74153, 74138. Het begrip 'data-selector' kan hier ook ter sprake komen.

- SR-flipflop - synchrone SR-flipflop - D-flipflop of D-latch - JK-flipflop

De werking van de verschillende flipflops aan de hand van de toestandentabel toelichten.

De flipflops (behalve SR) als zelfstandige bouwstenen beschouwen. Als toepassing van SR: de dendervrije schakelaar.

Sequentiële logica: registers

De algemene opbouw en principes van de ver- Voor praktische schakelingen worden hier best schillende registers toelichten vooral aan de hand geen registers meer samengesteld met flipflops, van toestandentabel en tijdvolgordediagram. maar wordt rechtstreeks gewerkt met bestaande register-IC's.

107

De gegevens van bepaalde mux en demux- IC's interpreteren en de werking ervan zelfstandig uittesten. 4

5

Sequentiële logica: geheugenschakelingen

- serie in - parallel uit - serie in - serie uit

Zelfstandig de flipflop in IC-vorm uittesten met behulp van de datasheets van de fabrikant.



Nr.

LEERINHOUDEN - parallel in - parallel uit - het universeel schuifregister - speciale

6

Sequentiële logica: tellers - asynchrone en synchrone - optellen en aftellen - modulo-tellers

108

- gecombineerde oefening


DIDACTISCHE WENKEN

De mogelijkheden van een universeel schuifregister zelfstandig toepassen en uitvoeren. Een ringteller en/of Johnsonteller opbouwen met flipflops. (U) De algemene opbouw en principes van de ver- Voor praktische schakelingen en opstellingen hier schillende tellers toelichten vooral aan de hand terug geen tellers meer samenstellen met flipvan toestandentabel en tijdvolgordediagram. flops, maar rechtstreeks werken met teller-IC's. Van bestaande IC's gegevens opzoeken hoe hij moet gestuurd en verbonden worden om een bepaalde telfunctie te realiseren. De opbouw van een begrensde teller realiseren.

Mogelijke toepassing: seconden en/of minuten en/of uren van een digitale klok.

Zeer bondig de voornaamste eigenschappen behandelen.

7

De digitale IC-technologie

7.1

De logische IC-families - bipolair (TTL, ECL) - MOS

Een duidelijke indeling maken in de technologieen van de digitale IC's.

7.2

Typische parameters - spanningsniveaus - stijgtijd - daaltijd - vertragingstijden

De betekenis en het belang van deze parameters verklaren en ermee rekening houden in praktische toepassingen.

Voor vertragingstijden ook verwijzen naar het vak Analoge technieken en lab.



7.3

Interfacing technieken - uitgangstrap: totempaal, open collector, 3-state - belastbaarheid

- sturen van verbruikers 8

De structuur van de verschillende soorten uitgangstrappen begrijpen. Gegevens als fan-in en fan-out gebruiken bij de keuze van een IC in een bepaalde toepassing. De juiste keuze van IC maken, afhankelijk van de toepassing. De nodige stuurschakelingen opzoeken en aanpassen voor de verschillende logische families.

Hieraan voldoende aandacht besteden en praktische toepassingen laten uitvoeren rond: - koppelen van verschillende IC-families, - koppelen van verschillende toestellen met andere voedingsspanning (bv. PLC ...), - sturen van verbruikers (relais, opto-coupler ...).

Multivibratoren - Schmitt-trigger - bistabiele multi - monostabiele multi (one-shot)

109

- astabiele multi 9

Programmeerbare logica

9.1

ASIC's, PLD's

9.1.1

Begrippen

De eigenschappen van een Schmitt-trigger kennen en toepassen in praktijkschakelingen. Onderscheid maken tussen hertriggerbare en niethertriggerbare one-shot. Zelfstandig een pulsvormer opbouwen, gebruik makend van de datasheets van de fabrikant. Zelfstandig een blokgolfgnerator opbouwen met bepaalde frequentie en instelbare duty-cycle.

Een ASIC definiëren als een elektronische bouwsteen waarvan de functie specifiek is voor één bepaalde toepassing. Een PLD definiëren als een ASIC waarvan de functie door de gebruiker kan worden bepaald. De voordelen van het gebruik van PLD's toelichten.

Voor bistabiele multi gewoon verwijzen naar de flipflops. Voor zowel de mono- als de astabiele multi kan gebruik worden gemaakt van specifieke timer IC's als van IC's uit de digitale families.


De nadruk leggen op het vervangen van een groot aantal standaard bouwstenen, de hoge schakelsnelheid.


Nr.

LEERINHOUDEN


DIDACTISCHE WENKEN

De PLD's indelen naar verbindingsmethode (technologie) en omvang.

De mogelijkheid tot het wissen en herprogrammeren (RAM-verbindingstechnologie) vermelden.


9.1.2

PLD-families

9.2

Eenvoudige PLD-architecturen

9.2.1

Combinatorisch

De structuur van een programmeerbare bouwsteen waarvan de elementen enkel uit EN/OFcombinaties bestaan toelichten.

Een eenvoudige combinatorisch probleem als voorbeeld oplossen.

9.2.2

Sequentieel

De structuur van een programmeerbare bouwsteen waarvan de elementen bestaan uit EN/OFcombinaties, gevolgd door een bistabiel element met mogelijkheid tot terugkoppeling, toelichten.

Een eenvoudige tijdgebonden probleem als voorbeeld oplossen.

9.3

Ontwerpmethodes

9.3.1

Conventioneel

De werkgang om een digitale schakeling te ontwerpen via de conventionele methode beschrijven.

De werkgang beschrijven via een flowchart. Via de wetten van de schakelalgebra of via Karnaugh-kaarten de eenvoudigste oplossing (bv. een som van producttermen) bepalen. Omzetten naar logische poorten om het eenvoudigste schema op te leveren. Minimaliseren waarbij men standaardcomponenten gebruikt. Beperken tot de combinatorische logica.

9.3.2

Automatische logicasynthese

De werkgang om een PLD te ontwerpen via software op pc beschrijven.

De werkgang beschrijven via een flowchart.

- invoermethodes

De methode om een ontwerpbeschrijving via een schema (Schematic Capture) in te voeren toelichten. De methode om een ontwerpbeschrijving via een tekstuele beschrijving (Hardware Description Language) in te voeren, toelichten.

Bijvoorbeeld vanuit een EDA-programma.

Eenvoudige bouwstenen kiezen die in de oefeningen kunnen worden toegepast.

VHDL gebruiken. Het aantal taalelementen beperken tot deze gebruikt in de voorbeelden uit par. 9.4.


- compileren - simuleren

(U)

- programmeren van de PLD-bouwsteen

De functie van de compiler in het geheel van de werkgang toelichten.

De compiler automatiseert een aantal bewerkingen uit de conventionele ontwerpmethode.

De functionele simulatie via software toelichten.

Niet alle PLD-software kan simuleren.

De werkwijze om een bouwsteen te programmeren met een programmeerapparaat gekoppeld aan de pc toelichten.

De handleiding van het programmeerapparaat ter beschikking stellen.

Begeleide oefeningen

De bouwstenen uit par. 9.2 gebruiken. Minstens één oefening via VHDL oplossen. De geprogrammeerde PLD testen in een schakeling.

9.4.1

Combinatorisch

Een eenvoudig combinatorisch probleem oplossen en in een PLD-bouwsteen programmeren via automatische logicasynthese.

Het zoeken naar de oplossing begeleiden. De leerling zelfstandig een variant op het probleem laten oplossen. Bijvoorbeled een adresdecoder, pariteitscontrole ...

9.4.2

Sequentieel

Een eenvoudig sequentieel probleem oplossen en in een PLD-bouwsteen programmeren via automatische logicasynthese.

Het zoeken naar de oplossing begeleiden. De leerling zelfstandig een variant op het probleem laten oplossen. Bijvoorbeeld een quizschakeling, een materiaallift, een drankautomaat ...

10

Geheugens

(U)

De algemene eigenschappen van een aantal geheugentypes opsommen: - ram, - rom, - eprom.

Verwijzen naar deel 2 'Microcontrollers' en deel 3 'PLC'.

11

A/D- en D/A-omvorming

(U)

De noodzaak om deze omvormingen toe te passen Verwijzen naar Projecten. toelichten.

111

9.4



Nr.

LEERINHOUDEN


DIDACTISCHE WENKEN

DEEL 2: PROGRAMMEERTAAL EN MICROCONTROLLERS


12

Programmeeromgeving

Een programmeeromgeving kunnen hanteren.

Gebruik een gestructureerde hogere programmeertaal onder een actueel operatingsysteem zoals Windows of Linux. Geen DOS. Bijvoorbeeld: basic, C, visual basic ...

12.1

Editeren

Programma ingeven via de editor van de programmeeromgeving.

Demonstreer de werking van de gebruikte programmeeromgeving met een eenvoudige I/O-toepassing (sturen van een LED). Laat de leerlingen dit inoefenen door andere LED's te laten aansturen.

12.2

Compileren

Een gegeven programma compileren.

12.3

Linken

Eenvoudige linkopdrachten uitvoeren.

12.4

Debuggen

Syntaxfouten in een programma verbeteren.

12.5

Programmeren van een microcontroller - simulator - ROM-monitor - emulator (ICE)

Verschillende manieren onderscheiden, voor- en nadelen opsommen.

12.6

Uittesten van een programma

Het geschreven programma uittesten via een hard- Bijvoorbeeld: LED's, zoemertjes, kleine DC-mowaresturing. tor enz.

12.7

Oefeningen

Vertrekkend vanuit een eenvoudig programma, dat in tekstvorm ter beschikking wordt gesteld, een uitvoerbaar programma maken en dit uittesten op hardware.


Gestructureerd programmeren

13.1

Declareren van variabelen en constanten - binair (true /false) - char (ASCII-karakter) - integer (signed - unsigned) - long (signed - unsigned) - array

Bij een gegeven probleem de juiste soort variabele of constante kiezen.

13.2

Structuren

Bij een gegeven probleemstelling de juiste structuur toepassen.

13.2.1

Sequentie

Na elkaar laten aansturen van uitgangen.

13.2.2

Selectie (if - then) - eenzijdige selectie - samengestelde selectie - genestelde selectie - meervoudige selectie

Het aansturen van uitgangen afhankelijk van een aantal voorwaarden (bv. stand van ingangsschakelaars). AND, OR, NOT (verwijzen naar Basiselektronica en lab en naar PLC). CASE.

13.2.3

Iteratie of herhaling - while - do - repeat - until - genestelde iteratie - iteratie als timer of tijdfunctie

Een looplicht programmeren.

13.2.4

Algoritmen

113

13

Een gegeven probleemstelling oplossen door gebruik te maken van de combinatie van verschillende structuren.

Elke structuur laten inoefenen aan de hand van een probleemstelling. Op elke structuur moet minstens één oefening worden gemaakt waarbij I/O wordt aangesproken.



Nr.

LEERINHOUDEN


DIDACTISCHE WENKEN

13.3

Bouwstenen van de microcontroller

13.3.1

Functioneel blokschema van een microcomputer (algemene werking)

De elementaire opbouw van een computer verkla- Gebruik transparanten of projectiesysteem. ren aan de hand van een blokschema.

13.3.2

Busstructuren - adresbus - databus - controlebus

Aan de hand van een blokschema de gegevensstroom kunnen toelichten.

13.3.3

CPU - ALU

Verschillende registers herkennen en hun functies toelichten.

- programmateller 114

- accumulator - instructiedecoder -

instructieregister control unit stack en stackpointer general purpose registers


13.3.4

Geheugenstructuur - programmageheugen - datageheugen - Von Neumann- vs Harvard architectuur

De verdeling van de geheugenstructuur toelichten.

13.3.5

Von Neumanncyclus

Het verwerken van een instructie toelichten.

13.3.6

Poorten

Toepassingen van de verschillende poorten van een µc omschrijven.

Verwijzen naar adder in discrete logica en PLC. Verwijzen naar teller in discrete logica en PLC. Verwijzen naar registers in discrete logica en PLC. Verwijzen naar decoderschakeling in discrete logica en PLC. Verwijzen naar registers in discrete logica en PLC.

RAM, ROM, EPROM ...

Digitale technieken en lab D/2002/0279/051 115

13.3.7

Extra eigenschappen van microcontrollers

Functies van een µc onderscheiden aan de hand van een vereenvoudigde datasheet of commerciële fiche. (U)

13.4

I/O-techniek

I/O-blok van een µc herkennen.

13.4.1

Polling

Toelichten van principiële werking, voor- en nadelen.

13.4.2

Interrupts

Toelichten van principiële werking, voor- en nadelen.

13.4.3

Adresdecoders - rechtse decodering - codering met digitale poorten

Ontwerpen van een eenvoudige adresdecoder.

13.5

Gecombineerde oefening

De praktische toepassingen van een microcontrol- Oefening waarin alle aspecten naar voor komen ler inzien. zodat de samenhang tussen hard- en software kan worden ingezien.

13.6

I/O-kaart

Verwijzen naar Digitale technieken en lab, eenvoudige adresdecoder programmeren in programmeerbare logica ...

(U)

Sturing uitvoeren met behulp van een I/Okaart.

(U)



Nr.

LEERINHOUDEN


DIDACTISCHE WENKEN

DEEL 3: PLC Principiële opbouw van een processturing

15

Stuurmogelijkheden

15.1

Sturing met vaste bedrading

De werking toelichten door middel van een voor- Een sturing met vaste bedrading tonen. beeld. De eventuele wijzigingen en/of uitbreidingen en de hiermee gepaard gaande problemen herkennen.

15.2

Sturing met PLC

De werking toelichten door middel van een voor- Demonstratie met PLC. beeld, gebruikmakend van: instructielijst, ladderdiagram en functieblokdiagram.

15.3

Voordelen van PLC's

De voordelen van een PLC-sturing ten overstaan van een sturing met vaste bedrading aantonen: - flexibele opbouw met PLC, - eenvoudige en sterk gereduceerde montage van de bedrading, - snelle wijziging van de sturing, - simulatie vooraf, - extra mogelijkheden, - economische voordelen.

Enkele praktische toepassingen waar de voordelen met PLC-sturing naar voor komen vermelden.

16

Opbouw en werking PLC

16.1

Technische beschrijving

Technische gegevens opzoeken en interpreteren. Beschikbare geheugens en functies toelichten. De werking van de modules toelichten en situeren in de configuratie.

Gebruikmaken van een bestaande PLC-configuratie.

116

14


Systeemconfiguratie: automatiseringseenheid en periferie

Door middel van het blokschema de diverse modules van een processturing benoemen en hun werking toelichten.


16.2

CPU Geheugens: - systeemgeheugen - programmageheugen - signaalgeheugen

Illustreren door middel van een blokschema.

In- en uitgangseenheden: I/O

Soorten in- en uitgangen (digitale en analoge) situeren naar opbouw en toepassingsgebieden. De werking toelichten. De adressering van in- en uitgangen bepalen.

Gebruikmakend van een PLC de diverse in- en uitgangen situeren in praktische toepassingen.

17

Gestructureerd programmeren

De soorten bouwstenen functioneel beschrijven. De structuur aantonen door middel van organisatie- en programmabouwstenen (hoofd- en subroutines).

Het programma voorstellen door middel van modules.

17.1

Programmacyclus

Verklaren hoe de PLC het programma verwerkt. Het begrip 'cyclusverwerking' toelichten en de link leggen naar het in- en uitgangsgeheugen van de PLC. Het begrip cyclustijd verklaren. De acties uitgevoerd tijdens een cyclus toelichten.

17.2

Organisatiebouwstenen

De functie en werking van de diverse bouwstenen toelichten door middel van een voorbeeld.

Demonstreren door middel van een bestaand programma.

17.3

Programmabouwstenen

De functie en werking van de diverse bouwstenen toelichten door middel van een voorbeeld.

Demonstreren door middel van een bestaand programma.

18

Programmeermethoden - Programmeertalen IEC 1131

De stappen nodig bij het programmeren toelichten: probleemanalyse, systeemontwerp, programmastructuur, programma, documenteren en testen.

Een praktisch voorbeeld gebruiken.

117

De soorten geheugens benoemen en hun functie toelichten.



Nr.

LEERINHOUDEN


DIDACTISCHE WENKEN

18.1

Alfanumerieke methoden - instructielijst - gestructureerde tekst

De methode omschrijven met een voorbeeld. Zelfstandig een toepassing maken.

Oefeningen uitvoeren op de PLC en uittesten. Eventueel gebruikmaken van logische algebra.

18.2

Grafische methoden - ladderdiagram - function block diagram - sequential function chart

De methoden omschrijven met een voorbeeld. Zelfstandig een toepassing maken.


19

Combinatorische logica Zelfstandig de functies toepassen in een praktisch voorbeeld.


Netwerken vereenvoudigen door gebruik van geheugenfuncties. Toepassingen op start-stop en flankdetectie. Ontwerpen van een klokgestuurde flipflop.

Basisfuncties: identiteit, inverter, EN-functie, OFfunctie, EXOF-functie


20

Sequentiële logica

20.1

Geheugenfuncties

De geheugenfuncties definiëren. De soorten en hun doel omschrijven door middel van een voorbeeld. Zelfstandig toepassingen maken.

20.2

Tijdfuncties

De soorten tijdfuncties omschrijven: impulsfunc- Ontwerpen en uittesten van oefeningen met tijdtie, verlengde impuls, inschakelvertraging zonder functies: pulsgenerator, AMV, looplicht ... en met geheugen. De uitschakelvertraging toelichten in function block diagram. Zelfstandig de diverse functies uittesten door middel van de signaaldiagrammen. Zelfstandig oefeningen op tijdfuncties maken.

20.3

Telfuncties

De soorten telfuncties: up, down en up-down toelichten in function block diagram. Zelfstandig diverse tijdfuncties toepassen in oefeningen.

Telfuncties toepassen in combinatie met tijdfuncties. Cyclische programma's toepassen.


20.4

Sequential function chart - basisstructuren

119

De structuur toelichten van: - enkelvoudige sequentie, - meervoudige sequentie met: keuze, sprong, herhaling, gelijktijdige werking. Zelfstandig toepassingen maken op enkelvoudige en meervoudige sequenties.

Praktische oefeningen maken.

- procedures starten en stoppen

Het starten van een proces en de verschillende stopprocedures zelfstandig uitvoeren: - stop op het einde van een cyclus, - stop zonder geheugen, - stop met geheugen, - stop met afzonderlijke sequenties.

Praktisch gerichte oefeningen maken.

- hoofd- en subroutine

Zelfstandig een programma maken met meerdere Programma met meerdere bouwstenen waarvan bouwstenen. een hoofdprogramma met uitsluitend organisatorische werking.

21

Byte- en woordverwerking

Bits, bytes, woorden, dubbelwoorden, constante getallen zelfstandig toepassen.

22

Laad- en transferfuncties

De werking en het gebruik van accu's toelichten. De instructies 'laden' en 'transfereren' zelfstandig toepassen.

23

Vergelijkingsfuncties

De vergelijkingsfuncties toelichten. Zelfstandig oefeningen oplossen met vergelijkingsfuncties.

Timers en tellers programmeren door middel van byte en woordverwerking.

De vergelijkingsfuncties integreren in praktische oefeningen waarbij eerder besproken functies als timers en tellers, laden en transfereren aan bod komen.



Nr.


24

Digitale bewerkingen en rekenkundige functies

Shift links en shift rechts operaties toelichten. Optellen, aftrekken, vermenigvuldigen en delen zelfstandig toepassen. 1-complement, 2-complement (U)

Toepassen in praktisch gerichte oefeningen.

25

Databouwstenen

Het doel van databouwstenen toelichten. De samenstelling kennen: soorten en functies van de datawoorden. Zelfstandig de bouwstenen integreren in een programma.

Databouwstenen toepassen in praktisch gerichte oefeningen.

26

Functiebouwstenen

Het toepassingsgebied van parametreerbare en niet-parametreerbare bouwstenen omschrijven. Zelfstandig parametreerbare functiebouwstenen toepassen in praktisch gerichte programma's. Zelfstandig standaardfunctiebouwstenen toepassen.

Een schuifregister ontwerpen met parametreerbare bouwstenen.

Standaard analoge in- en uitgangsbouwstenen parametreren en toepassen in programma's.

Soorten analoge in- en uitgangen onderscheiden. (Pt 100, +/- 10V, 4..20mA..) en instellen. De analoge bouwstenen toepassen in praktische toepassingen.

120

LEERINHOUDEN

27

Analoge signaalverwerking

(U)

DIDACTISCHE WENKEN

Vermenigvuldigen en delen met standaardfunctiebouwstenen.


5

EVALUATIE


6


Klassikaal – – – – – – – – – –

Didactisch verticaal paneel met gepaste bouwstenen voor de demonstratieproeven DC-voeding(en) LF-functiegenerator (eventueel met digitale uitlezing) Oscilloscoop met twee kanalen PC met software voor simulatie, programmeerbare logica , het programmeren van microcontrollers en het programmeren van PLC’s Projectiesysteem Programeerapparaat voor PLD’s Microcontroller-systeem Digitale multimeter PLC-PC configuratie


121


Per groep leerlingen – – – – – – – – – – –

Een plug-in systeem met de noodzakelijke componenten voor de diverse metingen Digitale multimeter(s) DC-voeding(en) Meetpen voor het detecteren van logische spanningsniveaus LF-functiegenerator Oscilloscoop pc met software voor simulatie, programmeerbare logica , het programmeren van microcontrollers en het programmeren van PLC’s Microcontroller-board met I/O (eventueel met hogere programmeertaal) PLC-PC configuratie PLC-periferiemodule(s): analoge in- en uitgangen, digitale in-en uitgangen Een simulator voor de in- en uitgangen van de PLC (eventueel zelf te bouwen)

7

BIBLIOGRAFIE

7.1


– CUPPENS, J., SAEYS, H., VANDENHEEDE, H., Digitale technieken deel 1, deel 2, Die Keure. – NELISSEN, S., Synthese van digitale systemen, Die Keure. – HOROWITZ, P., HILL, W., Elektronica Kunst & Kunde, deel 2, Segment. – Programmeerbare logische bouwstenen, VVKSO, Nascholing Nijverheidsonderwijs. – MARIEN, H., PLC, deel 1, deel 2, Die Keure. – PLC/ PC, VVKSO, Nascholing Nijverheidsonderwijs. – BEUCKELAERS, A., VAN DEN WIJNGAERT, W., Microcontrollers, Die Keure. 7.2

Software



122


ELEKTRICITEIT-ELEKTRONICA Derde graad TSO TV Elektronica Elektronisch tekenen en technologie Eerste leerjaar: 2 uur/week

D/2002/0279/051

Elektronisch tekenen en technologie D/2002/0279/051

123


INHOUD

1

BEGINSITUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

125

2


125

3


125


125

5

EVALUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

129

6


129

7

BIBLIOGRAFIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

129

4


124


1

BEGINSITUATIE

In de tweede graad werd het lezen, interpreteren en tekenen van elektrische schakelingen via CAD behandeld samen met de betrokken technologische aspecten in het vak 'Elektrisch tekenen en technologie'.

2


De industriële ontwikkelingen vereisen automatisering. Ook de ontwerper van elektronische schakelingen ontsnapt niet aan de snelle evolutie van een manuele naar een geautomatiseerde aanpak. De leerlingen realiseren dossiers van gegeven elektronische schakelingen via EDA (Electronic Design Automation), rekening houdend met de noodzakelijke technologische aspecten. Het drieluik 'schematekenen', 'analoge en digitale simulatie' en 'printtekenen' dient, gebruikmakend van geïntegreerde EDA-software op pc, aan bod te komen. Dit betekent dat de tekening niet enkel via een printer of een plotter op papier moet worden gebracht. Het is eveneens van belang dat de leerlingen hun tekeningbestand: - naar simulatiesoftware kunnen overbrengen om een schakeling functioneel te testen, vooraleer een prototype te realiseren, - naar lay-out-software kunnen overbrengen om een gedrukte schakeling (Printed Circuit Board of PCB) te ontwikkelen, - kunnen gebruiken om een materiaallijst te genereren. Vanzelfsprekend dient veel aandacht te worden besteed aan het lezen en verklaren van de behandelde elektronische analoge en digitale schema's. Ook bij deze doelstelling is de simulatie van enkele schakelingen of deelschakelingen een belangrijk hulpmiddel, waarbij ook het verband met labmetingen kan gelegd worden. Het is noodzakelijk dat dit vak in het eerste leerjaar van de derde graad aan bod komt. Het legt de basis voor het vak 'projecten' en de Geïntegreerde proef van het tweede leerjaar van de derde graad.

3


Indien de functies en hulpmiddelen van een EDA-werkomgeving correct worden aangewend, komen elektronische schema's en PCB's op een gestructureerde en logische wijze tot stand. Het aanleren van de geïntegreerde '(r EDA-software mag geen doel op zich zijn. EDA is een middel om op een efficiënte manier de leerplandoelstellingen te realiseren. De kennis om de software te behandelen wordt dus niet in afzonderlijke leseenheden aangebracht, maar wordt geïntegreerd in de tekenlessen. Hetzelfde geldt voor de noodzakelijke technologische aspecten van de elektronische componenten in de schema's. Beperk de simulaties tot eenvoudige schakelingen of tot een gedeelte van meer complexe schakelingen. Hanteer een projectmatige aanpak met als resultaat een 'dossier' per opdracht. Dit dossier kan bestaan uit: een afdruk van het schema, de datasheets van de gebruikte componenten, de simulatieresultaten, de PCB-lay-out, een materiaallijst. Coördinatie tussen de vakken Elektronisch tekenen, Analoge technieken en lab en Digitale technieken en lab is onontbeerlijk.

4


Doelstellingen met de vermelding (U) kunnen bij uitbreiding worden nagestreefd. Alle andere doelstellingen moeten worden bereikt. Het vak Elektronisch tekenen komt enkel in het eerste leerjaar van de derde graad voor. In het tweede leerjaar worden de verworven kennis en vaardigheden vooral toegepast bij het realiseren van de geïntegreerde proef.


125


Elektronisch tekenen en technologie D/20020279/051

Nr.

126

LEERINHOUDEN


DIDACTISCHE WENKEN

1

Automatisering bij het ontwerpen van elektronische schakelingen

Het proces van schematekenen, over functioneel simuleren, naar het afleiden van een gedrukte schakeling toelichten, met behulp van een stroomloopdiagram. Het schema lezen en verklaren. Onder begeleiding een EDA-werkomgeving hanteren en de resultaten in een dossier samenbrengen. De genormaliseerde tekensymbolen uit de componentenbibliotheek kiezen en gebruiken. De behuizingen van de componenten onderscheiden. De ontwerpregels respecteren.

Een eenvoudige analoge schakeling uit de leerinhouden van de tweede graad gebruiken, zoals een RC-schakeling voor het laden en ontladen van een condensator. Het schema tekenen, de schakeling in het tijdsdomein simuleren (transient analyse) en de gedrukte schakeling afleiden. Een modeldossier ter beschikking stellen.

2

Dossier: gestabiliseerde voeding

Het schema van een voeding met positieve uitgangsspanning lezen en verklaren. Het schema van een voeding met positieve en negatieve uitgangsspanning lezen en verklaren. (U) Het proces van schematekenen naar het afleiden van een gedrukte schakeling toepassen. Zelfstandig een EDA-werkomgeving hanteren en de resultaten in een dossier samenbrengen. De genormaliseerde tekensymbolen uit de componentenbibliotheek kiezen en gebruiken. De behuizingen van de componenten onderscheiden. De ontwerpregels respecteren.

Een schakeling met vaste, instelbare of regelbare DC uitgangsspanning gebruiken: transformator, gelijkrichterbrug, afvlakcondensator, IC-spanningsregelaar (eventueel met koeling). Het schema tekenen en de gedrukte schakeling afleiden. Een materiaallijst afleiden. Niet simuleren.



Dossier: eenvoudige combinatorische logica

Het schema lezen en verklaren. Het proces van schematekenen, over functioneel simuleren, naar het afleiden van een gedrukte schakeling toepassen. Zelfstandig een EDA-werkomgeving hanteren en de resultaten in een dossier samenbrengen. De genormaliseerde tekensymbolen uit de componentenbibliotheek kiezen en gebruiken. De behuizingen van de componenten onderscheiden. De ontwerpregels respecteren.

Een eenvoudige combinatorische digitale schakeling gebruiken, zoals een alarmschakeling met meerdere ingangen. Het schema tekenen, de schakeling simuleren en de gedrukte schakeling afleiden. Een materiaallijst afleiden. Simulatie: logica-analyse.

4

Dossier: gemultiplexeerde digitale uitlezing


Een schakeling met tellergedeelte gebruiken. Het schema tekenen, de schakeling simuleren en de gedrukte schakeling afleiden. Een materiaallijst afleiden. Simulatie: logica-analyse van een deel of van de gehele schakeling.

5

Dossier: LF-voorversterker


Een schakeling met geïntegreerde voorversterker gebruiken. Het schema tekenen, de schakeling simuleren en de gedrukte schakeling afleiden. Een materiaallijst afleiden. Simuleren in het tijdsdomein (transiënt analyse), amplitude- en fasekarakteristiek. Eventueel simuleren in het frequentiedomein (Fourier analyse). De simulatie uitvoeren wanneer de betreffende leerinhouden in het vak Analoge technieken en lab behandeld zijn.

127

3

(U)



Nr.

LEERINHOUDEN


DIDACTISCHE WENKEN

128

6

Dossier: complete audioversterker


Een schakeling met klein vermogen gebruiken, waarbij de voorversterker, de toonregeling en ook de eindtrap met IC(s) zijn uitgevoerd. Het schema tekenen en de gedrukte schakeling afleiden. Slechts een beperkt deel van de gehele schakeling simuleren, bijvoorbeeld de toonregeling. Eventueel enkel de gedrukte schakeling voor de eindtrap afleiden. Een materiaallijst afleiden.

7

Methodes voor de praktische realisatie van gedrukte schakelingen

Een fotografische productiemethode voor gedrukte schakelingen toelichten. De begrippen enkelzijdig, dubbelzijdig, multilayer verklaren. Een methode voor het boren en doormetalliseren toelichten. Het gebruik van maskers toelichten. Soldeer- en desoldeermethodes herkennen. Een mechanische methode (frezen) voor het vervaardigen van prototype PCB's toelichten. (U) Minstens één elektronische schakeling (bijvoorbeeld uit bovenstaande dossiers) praktisch realiseren.

Een aantal plot- en printresultaten, filmen en PCB's in verschillende fasen van afwerking gebruiken. Een videofilm over het fabricatieproces van PCB's gebruiken. Wat de praktische realisatie van een gedrukte schakeling betreft kan men: - eenvoudige PCB's zelf realiseren in het lab (let op de strenge VLAREM- en arbeidsreglementering); - de ontwerpbestanden voor fotografische verwerking aan een externe firma doorgeven; - een prototype mechanisch (laten) vervaardigen (frezen). Een studiebezoek brengen aan en gespecialiseerd bedrijf wordt sterk aanbevolen.


5

EVALUATIE

Het is van belang zowel het product, het proces als de attitudeverwerving op te nemen in het gebruikte evaluatiesysteem. De evaluatie mag dus niet alleen gericht zijn op de tekenvaardigheden en de technologische kennis. Het is eveneens van belang dat de leerlingen vooraf duidelijk weten wat van hen verwacht wordt. Een deel van het voorbereidend werk en de afwerking van de dossiers dient niet noodzakelijk in de school, maar kan ook thuis gebeuren. Ook de resultaten van deze opdrachten worden opgenomen in de evaluatie. Een aantal aandachtspunten voor zowel de permanente evaluatie als voor de eindevaluatie: – het begrijpend lezen en verklaren van analoge en digitale elektronische schema's; – het toelichten van de werking van de schakelingen; – het herkennen en toepassen van genormaliseerde schemasymbolen en behuizingen; – het correct gebruik van de EDA-werkomgeving (schematekenen, functioneel simuleren en printtekenen); – het volgen van een optimale werkmethode; – de zin voor nauwkeurigheid, netheid en kwaliteit; – de kritische instelling ten opzichte van eigen werk; – de groei naar zelfstandigheid.

6


Een tekenlokaal met – pc's met geïntegreerde EDA-software – de mogelijkheid tot het afdrukken van resultaten (schema's, lay-outs van gedrukte schakelingen, simulatieresultaten, materiaallijsten ...) – projectiemogelijkheid – materiaal ter ondersteuning van de technologie-elementen uit de leerinhouden – technische documentatie, catalogi, tabellen, cd-rom's, reglementeringen, normen

7

BIBLIOGRAFIE

7.1

Cursusboeken

'Printen ... maak ze zelf', Elektuur boeken, Kluwer Editorial, Kouterveld 2, 1831 Diegem. 'EDA voor Windows - Multisim', Tekst (NY-351-01) en diskette (NY-3510-99), VVKSO, Guimardstraat 1, 1040 Brussel. 7.2

Software

'Multisim V6', EWB Europe, Energiestraat 36, 1411 AT Naarden, Nederland. 7.3

Tijdschrift

'Elektuur', Segment bv., special Interest Media, Postbus 75, 6190 Beek (Limburg), Nederland.


129


ELEKTRICITEIT-ELEKTRONICA Derde graad TSO TV Elektronica Netwerken en lab Eerste leerjaar: 3 uur/week

D/2002/0279/051

Netwerken en lab D/2002/0279/051

131


INHOUD

1

BEGINSITUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

133

2


133

3


133


133

5

EVALUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

141

6


141

7

BIBLIOGRAFIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

142

4


132


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 lab. De leerlingen uit de tweede graad van de studierichting 'Elektriciteit-elektronica' hebben ook reeds een inleiding in de analoge elektronica achter de rug. Deze kennis werd voldoende wiskundig en wetenschappelijk onderbouwd om de doelstellingen van het vak Netwerken en lab in de derde graad van de studierichting 'Elektriciteit-elektronica' te realiseren.

2


De leerlingen dienen een goede kennis te verwerven van de elektrisch-elektronische netwerktheorie gesteund op een wiskundige basis, met inbegrip van vectoriële voorstellingen en de complexe rekenwijze. Zij dienen inzicht te krijgen in het dynamisch gedrag van ketens en filters. Laboratoriumwerk, waarbij de leerlingen zelfstandig metingen en simulaties uitvoeren, moet hen helpen bij het verwerken van de theoretische leerinhouden. Zij leren efficiënt rapporteren bij het interpreteren van de meetresultaten uit het lab.

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 geïntegreerd, dus zo goed mogelijk aansluitend op de theorie, door de leerlingen zelf uitgevoerd. Via het maken van verslagen dienen de leerlingen de meetresultaten te verwerken en te interpreteren. Om de lessen efficiënt te laten verlopen wordt aanbevolen minimaal twee van de drie lesuren na elkaar te voorzien. Coördinatie met het vak Wiskunde is aangewezen.

4




133



Nr.

LEERINHOUDEN

1

Oplossen van complexe netwerken

1.1

De wetten van Kirchoff

1.2

De superpositiemethode

1.3

Het theorema van Thevenin


DIDACTISCHE WENKEN Voor één netwerkschakeling de oplossing berekenen met de verschillende methoden: Kirchoff, superpositie, Thevenin.

(U)

Voor een gegeven netwerkschakeling de wetten van Kirchoff toepassen om tot een oplossing te komen.

Herhaling (Elektriciteit en lab, tweede graad).

Voor een gegeven netwerkschakeling de superpositiemethode toepassen om tot een oplossing te komen.

Gebruik een voorbeeld met twee bronnen.

Voor een gegeven netwerkschakeling het theorema van Thevenin toepassen om tot een oplossing te komen.

134

Zelfstandig metingen uitvoeren op een complex netwerk en de gemeten waarden met de berekende waarden vergelijken.

Laat de leerlingen zelf de schakeling bouwen en de meting uitvoeren (maak gebruik van twee bronnen).

1.4

De gecompenseerde verzwakker

De eigenschappen van een gecompenseerde verzwakker aan de hand van een schema toelichten

Als toepassing, de probe van een oscilloscoop correct afregelen.

1.5

Begrenzers, clippers en clampers

De werking van de schakelingen aan de hand van een schema en golfvormen toelichten Praktische toepassingen opnoemen

Praktische toepassingen demonsteren


2

RC-seriecombinaties in het tijdsdomein

2.1

Inschakelen op gelijkspanning

Het verband leggen met Elektriciteit en lab, tweede graad. Met de gegeven wiskundige uitdrukking (exponentiële wet) van de momentele waarde van de stroom en de spanningen, de grafiek afleiden en tekenen. Het begrip tijdsconstante definiëren en aanduiden op deze grafiek.


2.2

2.3

Uitschakelen

De integrator

Zelfstandig de metingen uitvoeren bij verschillende waarden van de componenten.

Ter aanvulling kan men eventueel simuleren.

Met de gegeven wiskundige uitdrukking (exponentiële wet) van de momentele waarde van de stroom en de spanningen, de grafieken afleiden en tekenen. Het begrip tijdsconstante definiëren en aanduiden op deze grafiek.

De nadruk leggen op het invers worden van de spanning over R.

Zelfstandig de metingen uitvoeren bij verschillende waarden van de componenten.

Ter aanvulling kan men eventueel simuleren.

De functie van een integrator en de voorwaarde waarbij een RC-netwerk integreert toelichten. Het gedrag van een integrerend netwerk verklaren. De uitgangsgrafiek tekenen.

Het verband leggen met de vakken Analoge technieken en lab en Digitale technieken en lab. De nadruk leggen op het tijdsdomein en de impulsanalyse.

De functie van een differentiator en de voorwaarde waarbij een RC-netwerk differentieert toelichten. Het gedrag van een differentiërend netwerk verklaren. De uitgangsgrafiek tekenen.

Het verband leggen met de vakken Analoge technieken en lab en Digitale technieken en lab. De nadruk leggen op het tijdsdomein en de impulsanalyse.

Via een meting zelfstandig een differentiërend netwerk onderzoeken.

Werk met verschillende RC-waarden over het ganse spectrum. Laat de leerlingen zelf meten. Ter aanvulling kan men ook simuleren.

135

Werk met verschillende RC-waarden over het Via een meting zelfstandig een integrerend net- ganse spectrum. Laat de leerlingen zelf meten. werk onderzoeken. Ter aanvulling kan men ook simuleren. 2.4

De differentiator



Nr. 3

LEERINHOUDEN


Complexe rekenwijze

DIDACTISCHE WENKEN Het verband leggen met het vak Wiskunde.

.


3.1

De operator J

Een vector voorstellen in een cartesiaans stelsel en daaruit de horizontale en de verticale component afleiden. De definitie van de operator J kennen.

3.2

Complex getal

Een vector wiskundig voorstellen volgens de polaire notatie en de modulus en het argument ervan bepalen.

3.3

Bewerkingen met complexe getallen

De basisbewerkingen toepassen: optelling, aftrekking, vermenigvuldiging (U), deling (U) en toegevoegde (U) van een complex getal.

4

De serieschakeling van R, L en C

4.1

Het vectordiagram

Het vectordiagram van een serieschakeling met R, L en C opstellen. Inzien dat de stroom door elke component dezelfde is.

4.2

De spanningsdriehoek

De complexe schrijfwijze herkennen.

4.3

De impedantiedriehoek

De formules voor Z en φ afleiden.

4.4

De wet van Ohm

Inzien dat de wet van Ohm ook geldig is voor impedanties. De formules gebruiken in oefeningen en bij het zelfstandig uitvoeren van metingen.

Een praktische RC- of RL-kring met zijn complexe voorstelling als voorbeeld nemen. Een (wetenschappelijke) rekenmachine gebruiken voor de omzetting van de polaire naar de cartesiaanse voorstelling.

Het verband leggen met Elektriciteit en lab, tweede graad.

De leerlingen zelf metingen laten uitvoeren. Ter aanvulling kan men ook simuleren.


4.5

Serieresonantie

Het begrip serieresonantie toelichten en de be- Leg het verband met de mechanica (trillingen, grippen bandbreedte en kwaliteitsfactor verklaren. slinger ...). De formules voor de resonantiefrequentie, de bandbreedte en de kwaliteitsfactor afleiden. De relatie tussen de bandbreedte en de kwaliteitsfactor toelichten. De impedantiecurve van een serieresonantiekring tekenen. Zelfstandig de resonantiefrequentie, de bandbreedte en de kwaliteitsfactor van een seriekring door meting onderzoeken.

De parallelschakeling van R, L en C

5.1

Het vectordiagram

Het vectordiagram van een parallelschakeling met R, L en C opstellen. Inzien dat de spanning over elke component dezelfde is.

5.2

De stroomdriehoek

De complexe schrijfwijze herkennen.

5.3

De admittantiedriehoek

De formules voor Z en φ afleiden.

5.4

De wet van Ohm

Inzien dat de wet van Ohm ook geldig is voor admittanties.

137

5

Laat de leerlingen zelf meten met een functiegenerator en een oscilloscoop, met verschillende waarden van de componenten. Ter aanvulling kan men ook simuleren. Het verband leggen met Elektriciteit en lab, tweede graad.

De formules gebruiken in oefeningen en bij het zelfstandig uitvoeren van metingen.

De leerlingen zelf metingen laten uitvoeren. Ter aanvulling kan men ook simuleren.



Nr. 5.5

LEERINHOUDEN Parallelresonantie

LEERPLANDOELSTELLINGEN Het begrip parallelresonantie toelichten en de begrippen bandbreedte en kwaliteitsfactor verklaren. De formules voor de resonantiefrequentie, de bandbreedte en de kwaliteitsfactor afleiden. De relatie tussen de bandbreedte en de kwaliteitsfactor toelichten. De admittantiecurve van een parallelresonantiekring tekenen. Zelfstandig de resonantiefrequentie, de bandbreedte en de kwaliteitsfactor van een seriekring door meting onderzoeken.

138

6

RC en RL in het frequentiedomein: filters

6.1

Laagdoorlaatfilter

De transfertfunctie opstellen, de modulus en fase afleiden. Het Bodediagram berekenen en tekenen, de afsnijfrequenties aanduiden. De begrippen dB/octaaf en dB/decade kennen. Een aantal toepassingen opsommen. Zelfstandig metingen op een RC-filter uitvoeren.

6.2

Hoogdoorlaatfilter

DIDACTISCHE WENKEN


De transferfunctie opstellen, de modulus en fase afleiden. Het Bodediagram berekenen en tekenen, de afsnijfrequenties aanduiden. De begrippen dB/octaaf en dB/decade kennen. Een aantal toepassingen opsommen.

Laat de leerlingen zelf meten met een functiegenerator en een oscilloscoop, met verschillende waarden van de componenten. Ter aanvulling kan men ook simuleren.

Voedingsfilters, antennefilters, ontstoring ... De leerlingen meten zelf. Ter aanvulling kan men ook simuleren.


Ontkoppeling van DC, impulsen op het net plaatsen, voeding over een coax, transformatorloze spanningsdeling ... Zelfstandig metingen op een RC-filter uitvoeren. 6.3

Banddoorlaatfilter

6.4

Bandsperfilter

6.5

Toepassingen op passieve filters

139

7

Brugschakelingen

7.1

De brug van Wheatstone

De leerlingen meten zelf. Ter aanvulling kan men ook simuleren.

Het Bode- en fasediagram opnemen. De bandbreedte, de resonantiefrequentie en de kwaliteitsfactor bepalen. (U)

Het Bode- en fasediagram opnemen. De bandbreedte, de resonantiefrequentie en de kwaliteitsfactor bepalen.

Verwijzen naar HF-toepassingen.

Aan de hand van formules de componenten van een 3-wegfilter van een LS-kast berekenen en de amplitude- en fasekarakteristiek zelfstandig opnemen. De invloed van de componenten op de afsnijfrequentie onderzoeken.

Gebruik een elementair systeem. De leerlingen meten zelf met een sweepgenerator en een oscilloscoop (eventueel XY-schrijver). Ter aanvulling kan men ook simuleren.

Zelfstandig de frequentiekarakteristiek van een eenvoudige toonregeling nameten.

Maak gebruik van een bestaande schakeling. Ter aanvulling kan men ook simuleren.

De impedantie van een luidspreker meten.

De leerlingen zelf laten meten.

Het schema tekenen en de formule afleiden bij evenwicht. Enkele toepassingen beschrijven.


Meten van weerstanden, meten van hoge temperaturen, bepalen van een isolatiefout in een ondergrondse kabel ...


Nr.

7.2

LEERINHOUDEN

Brug voor impedanties

(U)


DIDACTISCHE WENKEN

Door meting zelfstandig de evenwichtsvoorwaarden en de bruggevoeligheid bepalen.

De leerlingen voeren zelf de schakeling en de meting uit.

Een onbekende L- of C-waarde bepalen via een brug in evenwicht.


5

EVALUATIE


6


Klassikaal – Didactische opstellingen met bouwelementen om bepaalde leerinhouden die niet bij metingen door leerlingen aan bod komen, didactisch te ondersteunen – DC-voeding met positieve en negatieve spanningen – Didactische meetapparaten (spanning en stroom), goed af te lezen door alle leerlingen in het leslokaal – Digitale multimeter – Functiegenerator met sweepfunctie (eventueel met digitale uitlezing) – Oscilloscoop met twee kanalen – XY-schrijver – Multimedia-pc met simulatiesoftware – Projectiesysteem


141


Per groep leerlingen – – – – – –

Digitale multimeter(s) Regelbare voeding(en) Functiegenerator (eventueel met digitale uitlezing) Oscilloscoop met twee kanalen Experimenteerbord met bijbehorende componenten Afgewerkte modules met schakelingen waarop de gepaste meetpunten zijn aangebracht (voor de metingen waarbij de leerlingen enkel meten en niet schakelen) – Snoeren voor verbindingen en metingen – pc(‘s) met simulatiesoftware

7

BIBLIOGRAFIE

7.1


– BAELE, D., BOODTS, W., CLERBOUT, A., Elektra 2, Plantyn, Deurne – STANDAERT, K., VAN DER BORGHT, E., Gedifferentieerd leerpakket elektriciteit, deel 2, Standaard uitgeverij. – VANDENBORN, T., Telecommunicatie, Die Keure. 7.2

Software

– ‘Multisim V6', EWB Europe, Energiestraat 36, 1411 AT Naarden, Nederland


142


VLAAMS VERBOND VAN HET KATHOLIEK SECUNDAIR ONDERWIJS LEERPLAN SECUNDAIR ONDERWIJS ELEKTRICITEIT-ELEKTRONICA. Derde graad TSO

Recommend Documents