VLAAMS VERBOND VAN HET KATHOLIEK SECUNDAIR...

$: VLAAMS VERBOND VAN HET KATHOLIEK SECUNDAIR …ond.vvkso-ict.com/leerplannen/doc\Elektriciteit-elektronica-2002... · Elektrisch tekenen en technologie 13 Elektriciteit-elektronica$
VLAAMS VERBOND VAN HET KATHOLIEKSECUNDAIR ONDERWIJS

LEERPLAN SECUNDAIR ONDERWIJS

ELEKTRICITEIT-ELEKTRONICA

Derde graad TSO

Licap - Brussel D/2002/0279/051 - september 2002

Inhoud 3 Elektriciteit-elektronicaD/2002/0270/051 3de graad TSO

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

Lessentabel Zie website: www.vvkso.be

Algemeen deel 7 Elektriciteit-elektronicaD/2002/0279/051 3de graad TSO

ELEKTRICITEIT-ELEKTRONICADerde graad TSO

Algemeen deel

D/2002/0279/051


INHOUD

1 UITGANGSPUNT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2 CONCEPT EN ALGEMENE DOELSTELLINGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9


1 UITGANGSPUNT

Leerlingen die voor deze studierichting kiezen hebben een bepaalde leerstijl en motivatie. Zij hebben behoefteaan een vorming die zowel theoretische als praktische componenten bevat. Noch een zuiver theoretische, nocheen 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, metvoldoende 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 domeinelektriciteit-elektronica. Voor begaafde en gemotiveerde leerlingen behoort hoger onderwijs met twee cyclibinnen dit domein tot de mogelijkheden;

– daarnaast krijgen de leerlingen de mogelijkheid zich verder bij te scholen en/of te vervolmaken, zowelbinnen het gewoon secundair onderwijs (derde leerjaren van de derde graad TSO) als binnen het vol-wassenenonderwijs (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 deaangeboden leerinhouden en leerplandoelstellingen van zowel de algemene, als de theoretisch-technischevakken. Deze vakken zijn zo opgevat dat zij voldoende transfereerbare en abstraherende vaardigheden inhoudenom hieraan gestalte te geven. Vooral de wetenschappelijke en de wiskundige vormingscomponenten wordenbenadrukt en de talenkennis wordt niet verwaarloosd.

Deze leerlingen leren gestructureerd inzichtelijk en creatief denken en handelen, om in staat te zijn zichzelfstandig en met aandacht voor kwaliteit, veiligheid en milieu in te zetten voor hun taak. Het is van grootbelang dat zij kunnen meegroeien en veranderen in een steeds sneller evoluerende hoogtechnologische leer- enwerkomgeving. Leerlingen met een vorming binnen het domein elektriciteit-elektronica komen in een zeerpluriform beroepenveld terecht, in bedrijfstakken met grote bedrijven en met KMO's, die zowel de industriëleproductie, de dienstverlening als de groot- en detailhandel omvatten.

De geïntegreerde proef die tijdens het tweede leerjaar van de derde graad georganiseerd wordt, dient om hetgeheel van kennis, vaardigheden en attitudes gericht op de beroepsactiviteit te evalueren. Deze proef omvat devakken uit het fundamenteel optioneel gedeelte van het leerplan en heeft een vakoverschrijdend, beroeps- enrealiteitsgericht karakter. De proef kan, onder de vorm van een project of een eindwerk met eventueel eenpraktische realisatie, vanaf het begin van het leerjaar worden opgebouwd en langzaam groeien naar het eindetoe. Het concept, ontwerp en realisatie dienen vanaf het begin van het tweede leerjaar van deze derde graadaandacht te krijgen. De beoordelingsjury moet eveneens in het begin van dit leerjaar worden aangesteld en dientvoor een belangrijk deel uit externe deskundigen te bestaan. Tijdens het leerjaar moeten voldoende evaluatie-momenten worden ingebouwd om het verloop van de proef op te volgen en eventueel bij te sturen.

Elektrisch tekenen en technologie 11 Elektriciteit-elektronicaD/2002/0279/051 3de graad TSO


TV Elektriciteit Elektrisch tekenen en technologieEerste leerjaar: 2 uur/week

Tweede leerjaar: 2 uur/week

D/2002/0279/051


INHOUD

1 BEGINSITUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

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

3 ALGEMENE PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN EN DIDACTISCHE MIDDELEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

4 LEERINHOUDEN, LEERPLANDOELSTELLINGEN ENDIDACTISCHE MIDDELEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

5 EVALUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

6 MINIMALE MATERIËLE VEREISTEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

7 BIBLIOGRAFIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19


1 BEGINSITUATIE

In de tweede graad werd het lezen, interpreteren en tekenen van elektrische schakelingen via CAD behandeldsamen 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 schakelingenontsnapt niet aan de snelle evolutie van een manuele naar een geautomatiseerde aanpak.De leerlingen ontwikkelen elektrische schakelingen via CAE (Computer Assisted Engineering), rekeninghoudend met de noodzakelijke technologische aspecten. Dit betekent dat de tekening niet enkel via een printerof een plotter op papier moet worden gebracht. Het is eveneens van belang dat de leerlingen hun tekeningbe-stand gebruiken om een volledig dossier van een elektrische installatie te realiseren, met inbegrip van klemmen-stroken, bekabelingsplan, indeling van de verdeelkast, materiaallijst ...Vanzelfsprekend dient veel aandacht te worden besteed aan het lezen en begrijpen van de schema's van debehandelde elektrische installaties en het respecteren van de normen en de veiligheidsreglementeringen en -richtlijnen.

3 ALGEMENE PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN ENDIDACTISCHE MIDDELEN

Indien de functies en hulpmiddelen van een CAE-werkomgeving correct worden aangewend, komen elektrischeschema's op een gestructureerde en logische wijze tot stand. Het aanleren van de CAE-software mag geen doelop zich zijn. CAE is een middel om op een efficiënte manier de leerplandoelstellingen te realiseren. De kennisom de software te hanteren wordt dus niet in afzonderlijke leseenheden aangebracht, maar wordt geïntegreerdin de tekenlessen. Hetzelfde geldt voor de noodzakelijke technologische aspecten van de componenten in deinstallaties. Hanteer een projectmatige aanpak met als resultaat een 'dossier' per opdracht. Niet alle dossiersdienen volledig door de leerlingen te worden gerealiseerd, er kan ook gewerkt worden met reeds gedeeltelijkafgewerkte dossiers. Coördinatie tussen de vakken Elektrisch tekenen en technologie en Elektrotechniek en labis 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 doelstellingenmoeten worden bereikt.

Elektrisch tekenen en technologie14

Elektriciteit-elektronicaD

/2002/0279/0513de graad TSO

Nr. LEERINHOUDEN LEERPLANDOELSTELLINGEN DIDACTISCHE WENKEN

1 DOSSIER: DOMOTICA Het schema lezen en verklaren.De genormaliseerde tekensymbolen uit de compo-nentenbibliotheek kiezen en gebruiken.Zelfstandig een CAE-werkomgeving hanteren omhet dossier samen te stellen van een eenvoudigedomotica-installatie.

Verwijzen naar Elektrisch tekenen en technologievan de tweede graad.Het wordt aanbevolen een didactisch domotica-systeem als voorbeeld ter beschikking te hebben.

2 DOSSIER: VEILIGHEID BIJ INDUSTRIELEELEKTRISCHE INSTALLATIES

Het dossier van een industriële elektrische instal-latie aanvullen met de noodzakelijke elementen inverband met de veiligheid, rekening houdend metde volgende kenmerken:- spanningsgebieden volgens het AREI,- aardverbindingssystemen,- rechtstreekse en onrechtstreekse aanraking,- industriële beveiligingstoestellen (smeltveilig-

heden, automaten, foutstroomschakelaars, isola-tiecontroletoestellen).

- Europese machine- en arbeidsmiddelenrichtlij-nen.

Een dossier ter beschikking stellen, waarin denoodzakelijke elementen in verband met de elek-trische veiligheid ontbreken.

Informatie raadplegen (catalogi, cd-rom, het Inter-net).

3 DOSSIER: BEDIENINGSAPPARATUURVOOR ELEKTRISCHE MACHINES

De noodzakelijke bedieningsapparatuur kiezen.

Zelfstandig een CAE-werkomgeving hanteren ende resultaten in een dossier samenbrengen.

De genormaliseerde tekensymbolen uit de compo-nentenbibliotheek kiezen en gebruiken.

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

Een modeldossier met de vereiste samenstellingter beschikking stellen: voorpagina met de vereis-te gegevens (spanning, frequentie, aansluiting,beveiliging ...); inhoudstabel; stuurspanningsvoe-ding met beveiliging en verdeling; vermogenkringmet beveiliging; contactoren en verbruikers (bv.motoren); automatiseringskring met bedienings-elementen, detectoren, relais, automatiserings-componenten ...; signalisatie; klemmenstroken;bekabelingsplan; indeling van de verdeelkast;materiaallijst.



/2002/0279/0513de graad TSO

Het schema lezen en verklaren. Waar mogelijk het verband leggen met het vakElektrotechniek en lab - module theorie en modu-le lab.

3.1 Scheidingsschakelaars, lastscheidingsschakelaarsen vermogenschakelaars

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

3.2 Contactoren en relais Het verschil tussen een contactor en een relaisverwoorden.

De volgende kenmerken beschrijven:- stroomsoort,- werkspanning,- schakelvermogen,- maximale stroomsterkte.

De werking van de volgende contactoren aan dehand van hun schakeldiagram verklaren:- hoofdcontacten,- NO-contacten,- NG-contacten,- wisselcontacten (verbreken voor sluiten en slui-

ten voor verbreken),- vroeg- en laatmakende contacten. (U)

De werking van de volgende contacten van eenmultifunctioneel relais verklaren, aan de hand vanhun schakeldiagram:- maakvertraging,- verbreekvertraging,- impuls.



/2002/0279/0513de graad TSO


3.3 Andere bedieningsapparatuur Van schakelaars, drukknopen, standenschake-laars, eindeloopschakelaars, naderingsschakelaarsen foto-elektrische cellen:- de technologie toelichten,- de technische specificaties interpreteren,- het gebruiksdomein kennen.

4 DOSSIER(S): AANZETTEN EN SCHAKE-LEN VAN WISSELSTROOMMOTOREN

4.1 Directe aanloop De technologische gevolgen bij te hoge aanloop-stromen aantonen.

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

De noodzakelijke aanloopmethode kiezen.

Zelfstandig een CAE-werkomgeving hanteren ende resultaten in een dossier samenbrengen.





/2002/0279/0513de graad TSO


Het schema lezen en verklaren.

Waar mogelijk het verband leggen met het vakElektrotechniek en lab - module theorie en modu-le lab.

5 DOSSIER: AUTOMATISERING Zelfstandig een CAE-werkomgeving hanteren omhet dossier samen te stellen van een industrieelproces of een deel ervan, waarbij een aantal leer-inhouden uit de eerder behandelde dossiers aanbod komen.





6 DOSSIER: VERLICHTING Een verlichtingsinstallatie ontwerpen rekeninghoudend met:- de vereiste verlichtingssterkte,- het rendement en de gelijkvormigheid van de

verlichting,- de vorm en de indeling van het lokaal,- bijzondere factoren (arbeidsfactor, onderhouds-

factor, behoudsfactor ...),- het hedendaags aanbod van lamptypes (metaal-

draad, halogeen, kwikdamp, natriumdamp),- verdeling over het net.

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

Rekening houden met kleurtemperatuur- en kleur-weergave.Stroboscopisch effect vermijden.



/2002/0279/0513de graad TSO


Zelfstandig een CAE-werkomgeving hanteren omhet dossier samen te stellen van een verlichtings-installatie.Het schema lezen en verklaren.

Een modeldossier met de vereiste samenstellingter beschikking stellen.

7 DOSSIER: INDUSTRIELE LAAGSPAN-NINGSINSTALLATIE (U)

Een laagspanningsinstallatie ontwerpen rekeninghoudend met:- de reglementen (AREI), de normen en de machi-

nerichtlijn,- de functie en het vermogen (het meest geschikte

laagspanningsnet en netsysteem),- de verbruikers (bekabeling),- selectiviteit (personen- en installatiebeveili-

ging),- bedrijfszekerheid, gelijktijdigheidsfactor ...


Zelfstandig een CAE-werkomgeving hanteren omhet dossier samen te stellen van een industriëlelaagspanningsinstallatie.





5 EVALUATIE

Het is van belang zowel het product, het proces als de attitudevorming op te nemen in het gebruikte evaluatie-systeem. 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 vanhet voorbereidend werk en de afwerking van de dossiers dient niet noodzakelijk in de school, maar kan ookthuis 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'slezen 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.

Elektrotechniek en lab 21 Elektriciteit-elektronicaD/2002/0279/051 3de graad TSO


TV Elektriciteit Elektrotechniek en labEerste leerjaar: 4 uur/week


D/2002/0279/051


INHOUD

1 BEGINSITUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23


3 ALGEMENE PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN EN DIDACTISCHE MIDDELEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

4 LEERINHOUDEN, LEERPLANDOELSTELLINGEN ENDIDACTISCHE MIDDELEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23MODULE ELEKTROTECHNIEK - THEORIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24MODULE ELEKTROTECHNIEK - LAB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

5 EVALUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50


7 BIBLIOGRAFIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51


1 BEGINSITUATIE

De leerlingen komen vooral uit de tweede graad van de studierichtingen 'Elektriciteit-elektronica', 'Elektro-mechanica' of 'Industriële wetenschappen' en hebben een basiskennis van de elektriciteit verworven in het vakElektriciteit en lab. Deze kennis werd voldoende wiskundig en wetenschappelijk onderbouwd om de doel-stellingen van het vak Elektrotechniek en lab in de derde graad van de studierichting 'Elektriciteit-elektronica'te realiseren.


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

3 ALGEMENE PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN EN DIDACTISCHE MIDDELEN

Het theoretisch gedeelte van dit vak is niet gering. Bepaalde leerinhouden die niet bij de metingen in het lab aanbod komen, kunnen via klassikale opstellingen gehanteerd door de leraar, didactisch worden ondersteund. Ookbepaalde software kan daartoe worden aangewend. De metingen in het lab worden, zo goed mogelijk aan-sluitend 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 delessen efficiënt te laten verlopen wordt aanbevolen te werken in twee blokken van twee lesuren. Programmeergeen blok van vier lesuren. De coördinatie tussen theorie en lab verloopt optimaal wanneer beide modules aandezelfde leraar worden toevertrouwd. Coördinatie met de vakken Vermogenselektronica en lab, en Elektrischtekenen en technologie is onontbeerlijk.De punten 1 tot en met 6 worden bij voorkeur in het eerste leerjaar behandeld. De punten 7 en volgende zijnbestemd voor het tweede leerjaar.



Elektrotechniek en lab24


/2002/0279/0513de graad TSO


MODULE ELEKTROTECHNIEK -THEORIE

1

1.1

Eenfasig wisselstroomvermogen

Momenteel en gemiddeld vermogen De begrippen momenteel, gemiddeld vermogenen arbeid omschrijven.

Verwijzen naar de reeds eerder geziene basisprin-cipes.

Het momenteel vermogen grafisch weergeven, hetgemiddeld vermogen en de arbeid bepalen alsstroom en spanning:- in fase zijn,- 90° verschoven zijn,- n° verschoven zijn.

De computer als didactisch hulpmiddel gebrui-ken.

1.2 Vermogendriehoek Uit de stroomdriehoek de vermogendriehoek af-leiden en de drie zijden verklaren.Het wiskundig verband tussen actief, reactief enschijnbaar vermogen verduidelijken.

Illustreren met praktische oefeningen.

1.3 Arbeidsfactor Het begrip definiëren en de praktische gevolgentoelichten wat het actief en reactief vermogenbetreft.

1.4 Belang en verbeteren van de arbeidsfactor Invloed van de arbeidsfactor op de stroomsterkteen het vermogen toelichten.Eis van de stroomleverancier, cos n minstens 0,8verantwoorden.De verbetering van de arbeidsfactor bespreken enpraktisch berekenen.

De verbetering van de cos n van de schoolinstal-latie gaan bekijken.Voldoende en praktijkgerichte oefeningen latenoplossen.

2

2.1

Driefasennet

Driefasenspanning Het begrip definiëren en het ontstaan uitleggen.Driefasenspanning grafisch en vectorieel voor-stellen.

De aandacht vestigen op het praktisch nut van eendriefasennet voor elektrische machines en hettransport van elektrische energie.



/2020/0279/0513de graad TSO

2.2 Driefasenstroom De wiskundige uitdrukkingen opstellen.De soorten driefasenbelastingen omschrijven.De wiskundige uitdrukkingen en het vectordia-gram opstellen voor verschillende driefasenbelas-tingen.

De nadruk leggen op de genormaliseerde symbo-liek.

2.3 Hoofdeigenschap De hoofdeigenschap voor een driefasenspanningen -stroom formuleren en vectorieel en wiskundigaantonen.

2.4 Sterschakeling De opbouw van de schakeling verantwoorden.Het verschil tussen fase- en lijnspanning toelich-ten en het onderling verband uit het vectordia-gram afleiden.

2.5 Driehoekschakeling De opbouw van de schakeling bespreken.Het verschil tussen fase- en lijnstroom toelichtenen het onderling verband uit het vectordiagramafleiden.

2.6 Schakelen van verbruikers op een driefasennet Het schakelen van verbruikers op een driefasen-net met drie of vier draden toelichten.

Bij symmetrische belasting in ster en driehoek despanningen en stromen berekenen.Bij asymmetrische belastingen grafisch de nullei-derstroom en de lijnstromen bepalen.

De aandacht vestigen op de gevolgen bij het on-derbreken van de nulleider bij een asymmetrischebelasting in ster.

Oefeningen laten oplossen.

3

3.1

Vermogen in driefasennetten

Actief, reactief en schijnbaar vermogen De formules opstellen voor een symmetrischebelasting.De vermogens berekenen bij symmetrische enasymmetrische belasting.

Praktische berekeningen laten uitvoeren.



/2002/0279/0513de graad TSO


3.2 Arbeidsfactor De betekenis van de arbeidsfactor in een driefa-sennet toelichten.Bij asymmetrische belasting de gemiddelde ar-beidsfactor over een periode bepalen.

3.3 Verbeteren van de arbeidsfactor De verbetering van de arbeidsfactor bepalen en denodige capaciteitswaarde bepalen.

4

4.1

Netsystemen

Algemeenheden Nieuwe begrippen in het kort toelichten, zoals:actieve geleiders, massa, rechtstreekse en onrecht-streekse aanraking, foutstroom, differen-tieelstroom en differentieelinrichting.

4.2 Stroom door het lichaam Het gevaar en de gevolgen van stroomdoorgangdoor het menselijk lichaam toelichten.

Beperk de leerstof, geen berekeningen uitvoeren.

4.3 Beveiliging tegen rechtstreekse en onrechtstreek-se aanraking

De verschillende middelen in grote lijnen be-schrijven.

Verwijzen naar het AREI.

4.4 Soorten netten:- TT- en TN-netten- IT-netten (U)- TN-C- en TN-S-netten

De verschillende systemen van aardverbindingtoelichten en onderling vergelijken.

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

5

5.1

De wisselstroomgenerator

Werkingsprincipe en constructie Het principe van het opwekken van een wissel-spanning toelichten.De uitvoeringsvormen (binnenpool- en buiten-poolgeneratoren) onderscheiden en in verbandbrengen met hun toepassingsgebied.De constructievormen van de rotor beschrijven(vliegwiel- en turbogeneratoren).

Verwijzen naar reeds vroeger geziene principes.Didactisch model gebruiken.



/2002/0279/0513de graad TSO

5.2 Ankerwikkelingen:- éénfasig- driefasig

Principeschakeling verklaren.Het begrip meerlaagswikkeling toelichten. (U)Principeschakeling verklaren. De aandacht vestigen op het voordeel van een

driefasige wikkeling voor het bekomen van eengelijkspanning (bv. alternator in auto).

5.3 Vorm, frequentie en grootte van de opgewektespanning

Het verkrijgen van een sinusvormige wisselspan-ning toelichten. (U)De formule van de frequentie afleiden.De formule van grootte van de spanning afleidenen de factoren bespreken die in aanmerking ko-men voor spanningsregeling.

Oefeningen laten oplossen.

5.4

5.4.1

Gedrag van de synchrone generator bij belasting

Ankerreactie Het begrip ankerreactie uitleggen en de invloedervan op de gegenereerde spanning bij ohms, in-ductief of capacitief belaste generator toelichten.

5.4.2 Equivalente keten (U) De factoren die oorzaak zijn van inwendige span-ningsverliezen toelichten en hieruit de spannings-vergelijking en de equivalente keten afleiden.

5.4.3 Vectordiagram (U) Uitgaande van de spanningsvergelijking het vec-tordiagram bij verschillende belastingen opbou-wen.

5.5 Karakteristieken Het verloop van de nullast-, uitwendig en regelka-rakteristiek verklaren.

Voor het meten van de karakteristieken verwijzennaar de module lab.

5.6 Vermogen en rendement Het verband tussen schijnbaar en actief vermogenvan een één- en driefasige synchrone generatortoelichten.



/2002/0279/0513de graad TSO


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

Oefeningen maken.

5.7 Parallelschakeling (U) Het doel en de voorwaarden toelichten voor één-en driefasige synchrone generatoren.De middelen opsommen om de synchronisatie-voorwaarden te controleren.

Voor het praktisch uitvoeren van de synchronisa-tie kan verwezen worden naar de module lab.

5.8 Spanningsregeling Het principe voor spanningsregeling toelichten.

Het principeschema voor bekrachtiging met ge-lijkstroomgenerator en met synchrone generatorverklaren.Een voorbeeld van automatische spanningsrege-ling met statische bekrachtiging toelichten. (U)

Vertrekken vanuit de eerder geziene formule vande opgewekte spanning.

6

6.1

De transformator

Eénfasige transformator

6.1.1 Principiële samenstelling en werking De principiële samenstelling en werking beschrij-ven.

Gebruik een didactisch model ter illustratie.

6.1.2 De ideale transformator Het begrip ideale transformator toelichten.De principewerking van de ideale transformatorbij nullast en bij belasting verklaren en hieruit hetvectordiagram en de transformatieverhoudingafleiden.

Oefeningen maken op de ideale transformator.



/2002/0279/0513de graad TSO

6.1.3 De niet-ideale transformator De werking van de niet-ideale transformator bijnullast en bij belasting toelichten en vergelijkenmet de ideale transformator.Uit de principewerking het vectordiagram van eenniet-ideale transformator afleiden. (U)

6.1.4 Equivalente keten (U) Uitgaande van het elektrisch schema van eentransformator de equivalente kring opstellen.Met behulp van de nullast- en de kortsluitproef deelementen van de equivalente keten bepalen.

6.1.5 Uitwendige karakteristieken Bij verschillende belastingen de uitwendige ka-rakteristieken tekenen en het verloop verklaren.

6.1.6 Vermogen en rendement De formule van het rendement opstellen en deverschillende verliezen toelichten.De rendementskrommen tekenen en het verloopverklaren.

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

6.1.7 Parallelschakelen De voorwaarden voor parallelschakelen van één-fasige transformatoren opsommen en toelichten.

De nadruk leggen op het belang van de polaritei-ten van de klemmen bij parallel- en serieschake-len van wikkelingen.

6.2 Driefasige transformator De principewerking en constructie toelichten.De schakelmogelijkheden toelichten.

De begrippen schakelgroep en klokgetal toelich-ten. (U)De voorwaarden voor parallelschakelen opsom-men en toelichten. (U)

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



/2002/0279/0513de graad TSO


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

De samenstelling, het werkingsprincipe, de typi-sche eigenschappen en het toepassingsgebied vandeze transformatoren toelichten.

Praktische modellen tonen.Wijzen op de gevaren bij foutief gebruik van destroommeettransformator.

7

7.1

Productie van elektrische energie

Opwekken van elektrische energie De algemene bouw van een thermische centraleschetsen, de delen benoemen en toelichten.De primaire brandstoffen (kernbrandstof, steen-kool, aardgas) bij thermische centrales herkennen.De algemene bouw van een hydraulische centraleschetsen, de delen benoemen en toelichten.De algemene bouw van een gasturbinecentraleschetsen, de delen benoemen en toelichten.

Dia's, transparanten, video, documentatie gebrui-ken.

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

7.2 Alternatieve energie Het begrip alternatieve energie toelichten.De voornaamste alternatieve vormen van energie-winning toelichten.Toepassingen van alternatieve energie herkennen.

Windmolen(park) bezoeken, zonnecelsysteembestuderen via project of GIP.De zonnecel wordt behandeld in het vak Analogetechnieken en lab.

7.3 Exploitatie en distributie De locatie van de voornaamste centrales situerenen toelichten.De structuur van de netten van centrale tot dewerkspanning van de verbruiker toelichten enverklaren.De factoren die de bedrijfszekerheid beïnvloedenopsommen en toelichten.



/2002/0279/0513de graad TSO

8

8.1

De driefasige asynchrone motor (inductiemo-tor)

Samenstelling Aan de hand van een schets de verschillende de-len aanduiden, benoemen en hun functie verkla-ren.De verschillende rotortypes opsommen en debouw toelichten.

Illustreren met een didactisch model.

8.2 Draaiveld Het ontstaan van een constant draaiveld in destator kunnen bewijzen.De relatie tussen de frequentie, het aantal polen-paren en het toerental van het draaiveld aantonen.

8.3 Werking Aan de hand van een schets de transformatiewer-king tussen stator en rotor verklaren.De formules van de rotorfrequentie, rotorspan-ning 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 verbindingmet de T = f(n) aantonen.

Resultaten van laboefeningen gebruiken.

8.5 Vermogen en rendement Het vermogen berekenen en het verschil tussennuttig en opgenomen vermogen toelichten.De verliezen opsommen en toelichten.De arbeidsfactor toelichten bij driefasige asyn-chrone motoren.

Aan de hand van oefeningen het rendement bere-kenen.



/2002/0279/0513de graad TSO


8.6 Kooiankermotor Aan de hand van een schets de bouw van eenkooiankermotor toelichten.Het probleem van de directie aanloop situeren enmogelijke oplossingen in de T = f(n) karakteris-tiek 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.

Een ontmantelde kooiankermotor gebruiken.

8.7 Motor met bewikkelde rotor Aan de hand van een schets de bouw van een be-wikkelde rotormotor toelichten.Het principe en het gebruik verklaren van aan-loopweerstanden in de rotorkring.De T = f(n) karakteristiek schetsen en vergelij-ken van de verschillende besproken motoren.

8.8 Snelheidsregeling Het belang van snelheidsregeling aantonen ensitueren.Vertrekkende van de formule van de rotorsnel-heid, de factoren die deze snelheid beïnvloedenbepalen.De verschillende snelheidssturingen toelichten:- slipsturing,- wijziging van het aantal poolparen: dahlander-

wikkeling, gescheiden wikkelingen,- wijziging van de frequentie.

Verwijzen naar lab.

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



/2002/0279/0513de graad TSO

8.10 Storingen en foutzoeken Mogelijke storingen bij asynchrone motoren ver-klaren.

9

9.1

De éénfasige asynchrone motor

Samenstelling en principewerking De constructie en het principe van deze motortoelichten.Het verschil tussen het ontstaan van een wissel-veld en een draaiveld aantonen.Het startprobleem bij een wisselveld aantonen.

Didactisch model gebruiken.

9.2 Motor met hoofd- en hulpwikkeling Praktische constructie en werking toelichten.Het gebruik van de centrifugaalschakelaar toe-lichten.Het omkeren van de draaizin toelichten.

9.3 Spleetpoolmotor De constructie, de werking en het praktisch ge-bruik van de spleetankermotor toelichten.

Een spleetpoolmotor laten zien.

9.4 Driefasige motor éénfasig gebruikt (U) Het aansluitschema, de werking en het praktischgebruik van deze schakeling toelichten.

10

10.1

De driefasige synchrone motor

Samenstelling en werking Aan de hand van een schets de constructie en deprincipiële werking van de motor verklaren.Het doel, het nut en het toepassingsgebied van desynchrone motor argumenteren.De vergelijking maken met de driefasige alterna-tor.




/2002/0279/0513de graad TSO


10.2 Eigenschappen Aan de hand van een vergelijking van T = F(n)karakteristiek van de asynchrone en de synchronemotor:- het toerental onder belasting toelichten,- het probleem bij het starten van de synchrone

motor toelichten.Aantonen dat men aan regeling van de arbeidsfac-tor kan doen met een synchrone motor. (U)

10.3 Toepassingsgebied Toepassingen opsommen en argumenteren. De éénfasige synchrone motor laten zien.

11

11.1

11.1.1

Gelijkstroommachines

Algemeenheden

Samenstelling De algemene bouw van een gelijkstroommachinekunnen schetsen, de delen benoemen en hun wer-king toelichten zowel bij generator- als bij motor-werking.Het doel van de ankerwikkeling op de rotor toe-lichten.De functie van de stator aantonen.


11.1.2 Ankerreactie en commutatie (U) Het begrip ankerreactie en commutatie principieelverklaren.De gevolgen ankerreactie en commutatie aanto-nen.

11.1.3 Wijze van bekrachtiging Het begrip bekrachtiging verklaren.De verschillende mogelijke bekrachtigingen op-sommen en argumenteren zoals:- permanent magneten,- onafhankelijk bekrachtiging,- afhankelijke bekrachtiging: shunt-, serie- en

compound.

Weerstand van de verschillende wikkelingen be-spreken.



/2002/0279/0513de graad TSO

11.1.4 Genormaliseerde symbolen De genormaliseerde symbolen en letteraandui-dingen opzoeken en hanteren.

Verwijzen naar de tekenlessen.

11.2

11.2.1

Gelijkstroomgeneratoren

Werkingsprincipe Aan de hand van een schets de principewerkingvan een dynamo uitleggen.De werking van de collector-commutator toelich-ten aan de hand van het verloop van de spanning.


11.2.2 Gegenereerde spanning De grootte van de opgewekte inwendige spanningberekenen en de mogelijke regelingen toelichten.

11.2.3 Tegenwerkend koppel De grootte van het tegenwerkend koppel bereke-nen en de grootheden die het beïnvloeden kennen.

11.2.4 Generatortypes - karakteristieken De verschillende generatortypes benoemen entoelichten:- generator met permanent magneten,- generator met onafhankelijk bekrachtiging,- shunt-, serie- en compoundgenerator.De kenmerkende eigenschappen van deze genera-toren toelichten.

11.2.5 GS-generator met onafhankelijke bekrachtiging Het schema tekenen en toelichten van de GS-ge-nerator met onafhankelijke bekrachtiging.De nullast en de uitwendige karakteristiek vandeze generator aantonen en toelichten.



/2002/0279/0513de graad TSO


11.3

11.3.1

Gelijkstroommotoren

Werking Aan de hand van een schets de principewerkingvan een gelijkstroommotor uitleggen.De werking van de collector-commutator toelich-ten.De draaizin en de draaizinomkering kunnen be-wijzen.

Analogie met de dynamo niet vergeten.

11.3.2 Tegenspanning en klemspanning De grootte van de opgewekte inwendige tegen-spanning berekenen en het verband aantonen metde aangelegde klemspanning.

11.3.3 Snelheid van de motor De formule afleiden van de snelheid van de mo-tor.De factoren kennen die snelheid beïnvloeden.De grootheden argumenteren die gebruikt kunnenworden voor snelheidsregeling.

11.3.4 Motorkoppel De algemene formule van het geleverde koppelberekenen en de grootheden interpreteren.

11.3.5 Aanzetten van de gelijkstroommotor Het probleem van de aanloopstroom beredenerenen mogelijke oplossingen argumenteren.

Aan de hand van een oefening de grote aanloop-stromen aantonen.

11.3.6 Vermogen en rendement Het vermogen berekenen en het verschil tussennuttig 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 motortoelichten.



/2002/0279/0513de graad TSO

11.3.8 Motor met onafhankelijke bekrachtiging Het schema tekenen en toelichten van de motormet onafhankelijke bekrachtiging.De karakteristieken aangaande ankerstroom, snel-heid en koppel afleiden en interpreteren.De mogelijke snelheidsregelingen opsommen entoelichten.De aanloopweerstand berekenen.

Verwijzen naar lab.

11.3.9 Seriemotor (U) De constructie, het principe, de werking en hetpraktisch gebruik toelichten.

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

Opengewerkte motoren laten zien en bestuderen.



/2002/0279/0513de graad TSO


MODULE ELEKTROTECHNIEK - LAB

1

1.1

Eénfasekringen

Meten van het vermogen Aan de hand van een schema de schakeling zelf-standig opbouwen.De werking, de aansluiting en de aflezing van eenwattmeter toelichten.De metingen op een weerstand, spoel en conden-sator zelfstandig uitvoeren.Het actief, reactief en schijnbaar vermogen bere-kenen.De resultaten interpreteren.

De elementen van de schakeling worden ter be-schikking gesteld. De meetopstelling, de werkwij-ze 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 zelf-standig opbouwen.De werking, de aansluiting en de aflezing van eenkWh-meter toelichten.De meting van de actieve arbeid zelfstandig uit-voeren.De resultaten interpreteren.


1.3 Meten van de arbeidsfactor Aan de hand van een schema de schakeling zelf-standig opbouwen.De werking, de aansluiting en de aflezing van eencos n-meter toelichten.De meting van de arbeidsfactor van een RL-ketenzelfstandig uitvoeren vóór en na het parallelscha-kelen van een condensator.Het vectordiagram vóór en na het parallelschake-len van een condensator tekenen.De resultaten interpreteren.

De elementen van de schakeling worden ter be-schikking gesteld. De meetopstelling, de werkwij-ze en de meettabel(len) worden gegeven.De leerlingen zelf de proef laten uitvoeren.Verwijzen naar de module elektrotechniek - theo-rie paragraaf 1.4: belang en verbeteren van dearbeidsfactor (p.24)



/2002/0279/0513de graad TSO

2

2.1

Driefasenkringen

Meten van driefasenspanningen en -stromen ineen driefasennet met symmetrische belasting

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


2.2 Meten van driefasenspanningen en -stromen ineen driefasennet met asymmetrische belasting

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


2.3 Meten en berekenen van het actief vermogen ineen driefasennet met nulleider.

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




/2002/0279/0513de graad TSO


2.4 Meten en berekenen van het actief vermogen ineen driefasennet zonder nulleider.

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


2.5 Meten en verbeteren van de arbeidsfactor (U)

3

3.1

Netsystemen

Meten van de isolatieweerstand De bepalingen van het AREI met betrekking totde isolatieweerstand van een installatie toelichten.Aan de hand van een schema de schakeling zelf-standig opbouwen.De metingen van de isolatieweerstand van eentoestel of installatie zelfstandig uitvoeren.


3.2 Meten van de aardweerstand De bepalingen van het AREI met betrekking totde spreidingsweerstand Ra toelichten.Aan de hand van een schema de schakeling zelf-standig opbouwen.De metingen van de aardweerstand zelfstandiguitvoeren.De resultaten interpreteren.


3.3 Meten op een TT-, TN-C-, TN-S-netMeten op een IT-net (U)

De begrippen directe en indirecte aanraking toe-lichten.Aan de hand van een schema de verschillendenetvormen zelfstandig opbouwen.De metingen zelfstandig uitvoeren.De resultaten interpreteren.




/2002/0279/0513de graad TSO

4

4.1

Driefasenalternator (synchrone generator)

De nullastkarakteristiek

Aan de hand van een schema de schakeling zelf-standig opbouwen.De metingen om de nullastkarakteristiek op tenemen zelfstandig uitvoeren.De invloed van de snelheid op de emk en de fre-quentie toelichten.De begrippen remanent magnetisme en verzadi-ging van de polen toelichten.De resultaten interpreteren.

De elementen van de schakelingen worden terbeschikking gesteld. De meetopstelling, de werk-wijze en de meettabel(len) worden gegeven.De leerlingen zelf de proef laten uitvoeren.

4.2 De uitwendige karakteristiek Aan de hand van een schema de schakeling zelf-standig opbouwen.De metingen om de uitwendige karakteristiek opte nemen zelfstandig uitvoeren.De invloed van de belasting toelichten.De resultaten interpreteren.

4.3 De regelkarakteristiek Aan de hand van een schema de schakeling zelf-standig opbouwen.De metingen om de regelkarakteristiek op te ne-men 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 zelf-standig opbouwen.De voorwaarden om parallel te schakelen en decontroleapparatuur ervan, toelichten.De parallelschakeling zelfstandig uitvoeren.Zelfstandig het actief en het reactief vermogenregelen en meten.De resultaten interpreteren.



/2002/0279/0513de graad TSO


5

5.1

Eénfasetransformator

Bepalen van de transformatieverhouding

Aan de hand van een schema de schakeling zelf-standig opbouwen.De metingen om de stroom- en de spanningsver-houding te bepalen zelfstandig uitvoeren.De resultaten interpreteren.Zelfstandig de meting uitvoeren om de fasever-schuiving tussen primaire en secundaire spanningte bepalen. (U)Zelfstandig de meting uitvoeren om de polariteitvan de aansluitklemmen van de transformator tebepalen. (U)


5.2 Bepalen van het rendement

- rechtstreeks Aan de hand van een schema de schakeling zelf-standig opbouwen.De meting van het primair en het secundair ver-mogen zelfstandig uitvoeren.Het rendement berekenen.

- onrechtstreeks (nullast- en kortsluitproef) Aan de hand van het schema van de nullastproefde schakeling zelfstandig opbouwen.De meting van de ijzer- en koperverliezen bij nul-last zelfstandig uitvoeren.De ijzerverliezen berekenen.Aan de hand van het schema van de kortsluitproefde schakeling zelfstandig opbouwen.De meting van de ijzer- en koperverliezen bij vol-last zelfstandig uitvoeren.De koperverliezen berekenen.Het rendement berekenen.



/2002/0279/0513de graad TSO

6

6.1

Driefasentransformator

Bepalen van de transformatieverhouding (U) Aan de hand van een schema de schakeling zelf-standig opbouwen.De meting van de primaire en de secundaire lijn-spanning zelfstandig uitvoeren.De transformatieverhouding berekenen.De resultaten interpreteren.


6.2 Bepalen van het rendement

- rechtstreeks Aan de hand van een schema de schakeling zelf-standig opbouwen.De meting van het primair en het secundair ver-mogen zelfstandig uitvoeren.Het rendement berekenen.

- onrechtstreeks (nullast- en kortsluitproef) Aan de hand van het schema van de nullastproefde schakeling zelfstandig opbouwen.De meting van de ijzerverliezen zelfstandig uit-voeren.De ijzerverliezen berekenen.Aan de hand van het schema van de kortsluitproefde schakeling zelfstandig opbouwen.De meting van de koperverliezen zelfstandig uit-voeren.De koperverliezen berekenen.Het rendement berekenen.

6.3 Bepalen van het klokgetal (U) Aan de hand van een schema de schakeling zelf-standig opbouwen.De meting van de faseverschuiving tussen primai-re en secundaire lijnspanning te bepalen zelfstan-dig uitvoeren.Het klokgetal berekenen.



/2002/0279/0513de graad TSO


6.4 Bepalen van de polariteit van de klemmen (U) Aan de hand van een schema de schakeling zelf-standig opbouwen.Zelfstandig de meting uitvoeren om de polariteitvan de aansluitklemmen van de transformator tebepalen.

7

7.1

Driefasen asynchrone motor (kooianker)

Karakteristieken Aan de hand van een schema de schakeling zelf-standig opbouwen.Zelfstandig de metingen uitvoeren om de lijn-stroom, de rotorsnelheid, de slip, de arbeidsfactor,het toegevoerd vermogen en het rendement infunctie van het motorkoppel op te nemen.De resultaten interpreteren.


7.2 De koppel-snelheidskarakteristiek Aan de hand van een schema de schakeling zelf-standig opbouwen.De metingen om de koppel-snelheidskarakteris-tiek (in ster en in driehoek) op te nemen zelfstan-dig uitvoeren.De resultaten interpreteren.

7.3 De stroom-snelheidskarakteristiek Aan de hand van een schema de schakeling zelf-standig opbouwen.De metingen om de stroom-snelheidskarakteris-tiek (in ster en in driehoek) op te nemen zelfstan-dig uitvoeren.De resultaten interpreteren.

7.4 Remmen Aan de hand van een schema de gelijkstroomremzelfstandig opbouwen.Het gelijkstroomremprincipe toelichten.



/2002/0279/0513de graad TSO

8 Driefasen asynchrone motor met frequentie-regelaar

Het gebruik en de aansluiting van een frequentie-regelaar toelichten.Aan de hand van een schema de schakeling zelf-standig opbouwen.De meting van de vorm en de amplitude van deuitgangsspanning van de frequentieregelaar zelf-standig uitvoeren.De meting van de vorm en de stroom door de mo-torwikkelingen zelfstandig uitvoeren.De U/f karakteristiek zelfstandig opnemen.De resultaten interpreteren.De parametering van een frequentieregelaar zelf-standig uitvoeren. (U)


9 Driefasen asynchrone motor met sleerpringen Aan de hand van een schema de schakeling zelf-standig opbouwen.De metingen om de invloed van de rotorweer-stand op de lijnstroom, rotorsnelheid, rotor-stroom, rotorfrequentie en rotorspanning te bepa-len, zelfstandig uitvoeren.De meting van rotorfrequentie en rotorspanningin functie van de slip zelfstandig uitvoeren.De invloed van de aanzetweerstanden op de aan-zetstroom zelfstandig experimenteel vaststellen.


10 Eénfasige asynchrone motor Aan de hand van een schema de schakeling vaneen éénfasige inductiemotor met condensatorzelfstandig opbouwen.Aantonen dat de draaizin van de motor kan wor-den omgekeerd door de stroomzin in de hulpwik-keling om te keren.




/2002/0279/0513de graad TSO


Zelfstandig de metingen uitvoeren om de lijn-stroom, de rotorsnelheid, de slip, de arbeidsfactor,het toegevoerd vermogen en het rendement infunctie van het motorkoppel op te nemen.De resultaten interpreteren.

11

11.1

Gelijkstroommachines

GS-generator met onafhankelijke bekrachtiging

- de nullastkarakteristiek Aan de hand van een schema de schakeling zelf-standig opbouwen.De metingen om de nullastkarakteristiek op tenemen zelfstandig uitvoeren.De begrippen remanente spanning, verzadiging enhysteresis toelichten.De resultaten interpreteren.


- de uitwendige karakteristiek (U) De metingen om de uitwendige karakteristiek opte 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 ne-men zelfstandig uitvoeren.Aantonen dat de bekrachtigingsstroom moet toe-nemen om een constante klemspanning te beko-men bij toenemende belasting.De resultaten interpreteren.



/2002/0279/0513de graad TSO

11.2 GS-motor met onafhankelijke bekrachtiging

- karakteristieken Aan de hand van een schema de schakeling zelf-standig opbouwen.Aantonen dat de motor op hol slaat als de be-krachtigingskring onderbroken wordt.De metingen om de snelheid, opgenomen stroom,opgenomen vermogen en rendement in functievan het motorkoppel op te nemen, zelfstandiguitvoeren.De resultaten interpreteren.

- snelheidsregeling Aan de hand van een schema de schakeling zelf-standig opbouwen.De begrippen directe, indirecte ankersturing enveldsturing toelichten.Directe, indirecte en veldsturing zelfstandig uit-voeren.De resultaten interpreteren.

- aanzet Aan de hand van een schema de schakeling zelf-standig opbouwen.Het gebruik van de aanzetweerstand toelichten.De metingen om de aanzetstroom in functie vande aanzetweerstand op te nemen zelfstandig uit-voeren.De resultaten interpreteren.

- remmen Aan de hand van een schema de schakeling zelf-standig opbouwen.Het principe van weerstandremmen toelichten.Remstroom en remtijd in functie van de remweer-stand zelfstandig uitvoeren.De resultaten interpreteren.



/2002/0279/0513de graad TSO


11.3 GS-seriemotor (U) Aan de hand van een schema de schakeling zelf-standig opbouwen.Toelichten dat de motor onbelast op hol slaat.De metingen om de snelheid, opgenomen stroom,opgenomen vermogen en rendement in functievan het motorkoppel op te nemen, zelfstandiguitvoeren.De resultaten interpreteren.

12

12.1

Bijzondere motoren

De universele motor Aan de hand van een schema de schakeling zelf-standig opbouwen.De metingen om de lijnstroom, de rotorsnelheid,de arbeidsfactor, het toegevoerd vermogen en hetrendement in functie van het motorkoppel op tenemen, zelfstandig uitvoeren.De resultaten interpreteren.


12.2 De stappenmotor Aan de hand van een schema de schakeling zelf-standig opbouwen.Het triggersignaal van de stappenmotorsturingzelfstandig meten.De uitgangssignalen van de stuurtrap zelfstandigmeten.Een waarheidstabel opstellen voor linkse enrechtse draaizin.De resultaten interpreteren.



/2002/0279/0513de graad TSO

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

13 Automatiseren van metingen op elektrischemachines met pc (U)

Aan de hand van een schema de schakeling zelf-standig opbouwen.


13.1 Metingen op een driefasen asynchrone motor De software-instellingen om de koppelsnelheids-karakteristiek op te nemen zelfstandig uitvoeren.De software-instellingen om de invloed van deaanzetweerstand op de lijnstroom en de rotorsnel-heid te bepalen zelfstandig uitvoeren.De resultaten interpreteren.

De computer als didactisch hulpmiddel gebrui-ken.

13.2 Metingen op een GS-motor met onafhankelijkebekrachtiging

Aan de hand van een schema de schakeling zelf-standig opbouwen.De software-instellingen om de snelheid, opge-nomen vermogen en rendement in functie van hetmotorkoppel op te nemen, zelfstandig uitvoeren.De resultaten interpreteren.


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 leerlingenin staat zijn gelijkaardige opgaven individueel op te lossen. Het verdient aanbeveling hierbij een vaste struc-tuur 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 anderegevallen 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 geformuleer-de en doelgerichte vragen stellen. Uit de antwoorden van de leerlingen kunnen aandacht, inzet, inzicht enhet begrijpen van de leerstof worden afgeleid.

– Schriftelijke overhoring: regelmatige schriftelijke overhoringen zijn noodzakelijk. Een aantal vormenkunnen hierbij worden gebruikt.@ Korte, eventueel onaangekondigde overhoringen op het einde van een les of bij het begin van de vol-

gende 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 teassimileren 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 kennisen de vaardigheden bij het schakelen en meten, maar ook op de attitudeverwerving. Daarbij zijn de volgendeaandachtspunten van belang: zin voor nauwkeurigheid en kwaliteit, kritische instelling ten opzichte vaneigen 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 zijndocumenten die eveneens in de evaluatie opgenomen worden.


– Een regelbare AC voeding (0-230V/5A)– Een eenfasige wattmeter (analoog of digitaal)– Een eenfasige cos n-meter (analoog of digitaal)

– 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


– 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., SerieElektrotechniek, 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.


– 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)

Projecten 53 Elektriciteit-elektronicaD/2002/0279/051 3de graad TSO


TV Elektriciteit/Elektronica ProjectenTweede leerjaar: 3 uur/week

D/2002/0279/051


INHOUD

1 BEGINSITUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55


3 ALGEMENE PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN ENDIDACTISCHE MIDDELEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

4 LEERINHOUDEN, LEERPLANDOELSTELLINGEN ENDIDACTISCHE WENKEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

5 EVALUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58


7 BIBLIOGRAFIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58


1 BEGINSITUATIE

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


De leerlingen voelen zich sterk aangesproken door concrete doe-situaties die leiden tot een welbepaald resul-taat. Zij worden dan onmiddellijk geconfronteerd met hun eigen product, met de resultaten van hun inspan-ningen of de gevolgen van hun tekortkomingen. Bij het uitvoeren van goed gedefinieerde kleine en grotere opdrachten, aangeboden in projectvorm, stellen zijzichzelf voortdurend vragen over de te gebruiken materialen, componenten, werktuigen, gereedschappen enmeetapparaten, over de aan te wenden technieken, de te volgen methode, de kwaliteit, de economische ver-antwoording, de milieuproblematiek ... De leerlingen worden op deze wijze permanent uitgenodigd om hunhandelingen te overdenken en bij te sturen.De realisatie van projecten concretiseert zich door de voortdurende interactie tussen theorie en praktijk, met denadruk 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 leer-lingen zich vaardig tonen door spontane toepassing van inzichten, methodes en attitudes in een beroeps- en/ofsectornabije situatie. De klemtoon ligt op het vakken- of specialiteitenoverstijgend karakter. Een aantal aan-dachtspunten in verband met de geïntegreerde proef werden reeds vermeld bij 'Concept en algemene doelstel-lingen' in het 'Algemeen deel' van dit leerplan.

3 ALGEMENE PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN ENDIDACTISCHE MIDDELEN

De doelstellingen van dit vak kunnen slechts worden gerealiseerd in een aangepaste werkomgeving. De ruimtewaarin de projecten totstandkomen (werkplaatsklas, lab ...) is bij voorkeur deze waar ook aan de realisatie vande geïntegreerde proef wordt gewerkt. Stel voor elk project een dossier ter beschikking, dat eventueel door deleerlingen zelf wordt aangevuld tijdens de realisatie van de opdrachten. Ook de dossiers uit de vakkenElektrisch 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 hetproject en de leerinhouden van de andere vakken.


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

Projecten56


/2002/0279/0513de graad TSO


1

1.1

1.2

Project inleiding regeltechniek

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

Praktische regelingTe kiezen uit:- temperatuurregeling- drukregeling- niveauregeling- ...

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

Een eenvoudige praktische regelkring geheel op-bouwen en in werking stellen.Het verband tussen het gedrag van proces en rege-laar van een eenvoudige regelkring toelichten.De belangrijkste signalen in een eenvoudige re-gelkring meten en de regelparameters instellen.

Gebruik een blokschema.Gebruik simulatiesoftware.

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

2 Project analoog-digitaal en digitaal-analoogconversie

De begrippen analoog en digitaal onderscheiden.

De conversie-noodzaak aan de hand van een prak-tisch probleem toelichten.Gebruikmakend van specifieke bouwstenen, eeneenvoudige toepassing realiseren en er enkelerelevante metingen op uitvoeren.

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

Eventueel combineren met een microcontroller.

3 Project ElektrotechniekTe kiezen uit:- Domotica- PLC- Snelheidsregeling- Positionering

Zie 'Algemene doelstellingen' bij dit vak. Zie 'Algemene Pedagogisch-didactische wenkenen didactische middelen' bij dit vak.Verwijs naar de vakken 'Elektrotechnieken enlab', Elektrisch tekenen en technologie' en Digita-le technieken en lab'.

Projecten57


/2002/0279/0513de graad TSO

4 Geïntegreerde proef Zie 'Concept en algemene doelstellingen' in hetAlgemeen deel van dit leerplan en 'Algemenedoelstellingen' van dit vak.

Zie 'Algemene pedagogisch-didactische wenkenen 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 eva-luatiesysteem. De evaluatie mag dus niet alleen gericht zijn op de vaardigheden en technologische kennis. Hetis eveneens van belang dat de leerlingen vooraf duidelijk weten wat van hen verwacht wordt, de evaluatie-criteria en -elementen dienen bij elk project op voorhand bij de leerlingen gekend te zijn. Vooral bij het werkenin projectvorm is een methode van permanente evaluatie noodzakelijk. Een deel van het voorbereidend werken de afwerking van de projectdossiers dient niet noodzakelijk in de school, maar kan ook thuis gebeuren. Ookde 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 ogenhebben.


Een werkplaatsklas of lab met voldoende uitrusting voor het realiseren van de projecten en de geïntegreerdeproef: 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.


– 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.

Vermogenselektronica en lab 61 Elektriciteit-elektronicaD/2002/0279/051 3de graad TSO


TV Elektriciteit/Elektronica Vermogenselektronica en labTweede leerjaar: 2 uur/week

D/2002/0279/051


INHOUD

1 BEGINSITUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63



4 LEERINHOUDEN, LEERPLANDOELSTELLINGEN ENDIDACTISCHE MIDDELEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

5 EVALUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67


7 BIBLIOGRAFIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68


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 vakVermogenselektronica en lab in de derde graad van de studierichting 'Elektriciteit-elektronica' te realiseren.


De leerlingen dienen de kennis te verwerven om de vermogencomponenten die bij energieomvorming enenergieregeling 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 verwerkenvan de theoretische leerinhouden. Zij leren efficiënt rapporteren bij het interpreteren van de meetresultaten uithet lab. De noodzakelijke basis voor dit vak werd gelegd in het vak 'Analoge technieken en lab' van het eerste leerjaarvan de derde graad.


Bepaalde leerinhouden die niet bij de metingen aan bod komen, kunnen via klassikale opstellingen gehanteerddoor de leraar, didactisch worden ondersteund. Ook simulatiesoftware kan daartoe worden aangewend. Deandere metingen en simulaties worden geïntegreerd, dus zo goed mogelijk aansluitend op de theorie, door deleerlingen zelf uitgevoerd. Via het maken van verslagen dienen de leerlingen de meetresultaten te verwerkenen te interpreteren. Om de lessen efficiënt te laten verlopen wordt aanbevolen de twee lesuren na elkaar tevoorzien. Coördinatie met de vakken Elektrotechniek en lab, en Elektrisch tekenen en technologie is onont-beerlijk.

4 LEERINHOUDEN, LEERPLANDOELSTELLINGEN ENDIDACTISCHE WENKEN


Verm

ogenselektronica en lab64


/2002/0279/0513de graad TSO


1

1.1

Elektrisch vermogen

Formules, grootheden, eenheden De formules, grootheden en eenheden van elek-trisch vermogen toepassen.

Herhalen (leerinhouden i.v.m. vermogen en leer-plandoelstellingen uit het vak Elektriciteit en labvan de tweede graad).Zie ook het vak Elektrotechnieken en lab van dederde graad.

1.2 Sturen en regelen van vermogen De voordelen van een schakelende regelaar tenoverstaan van een analoge regelaar formuleren.

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

2

2.1

Vermogenscomponenten

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 ontstekenen doven van een thyristor.

2.2 Diac Principiële opbouw van de diac verklaren.Karakteristiek van de diac interpreteren.Zelfstandig metingen uitvoeren op de diac. Symmetrische doorslag bekijken.

2.3

2.4

Triac

GTO

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

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

Verm



/2002/0279/0513de graad TSO

2.5 IGBT Karakteristiek van de IGBT interpreteren.Voordelen van de IGBT ten overstaan van bipo-laire en unipolaire transistor toelichten.

2.6 Koelen van vermogenscomponenten Thermische wet van Ohm toelichten.Verklaren waaruit Rthj-amb bestaat.Toelichten hoe we de verschillende thermischeweerstanden kunnen beïnvloeden.

Leerlingen een vermogenscomponent laten mon-teren op een koelplaat.Een rekenvoorbeeld met vermogentransistor uit-werken.Verwijzen naar het vak Analoge technieken enlab.

3

3.1

Gestuurde gelijkrichters

Driefasig enkelzijdig Schakelschema kennen en de werking toelichten.Metingen uitvoeren op een driefasig enkelzijdigegestuurde gelijkrichting.

Vertrek van een éénfasige mutator om via de B-mutator te komen tot de driefasige gelijkrichter ende 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 enactieve-inductieve belasting toelichten.Kipverschijnsel verklaren. (U)Metingen uitvoeren op een driefasig volgestuurdedriefasige gelijkrichter.

4

4.1

4.2

4.3

Wisselstroominsteller

Principe van faseaansnijding

Principe van periodesturing

Solid State Relais

AC-controller met faseaansnijding toelichten.

AC-controller met periodesturing toelichten.

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

Verm



/2002/0279/0513de graad TSO


5 Hakkers

Principe van een hakker Principiële werking van een hakker verklaren. Verwijzen naar schakelende voeding in het vakAnaloge technieken en lab.

6

6.1

Frequentieregelaars

Invertor Principiële werking van een invertor verklaren.

6.2 Indirecte frequentie-omvormer Principiële werking van een frequentieomvormerverklaren.De parameters van de frequentieomvormer instel-len en hun invloed op de snelheid van de motornagaan.

Gebruik een frequentie-omvormer naar keuze.


5 EVALUATIE


De volgende, mogelijke evaluatiemethoden kunnen voor dit vak worden aangewend.

– Oefeningen en huistaken: na het oplossen van voorbeeldoefeningen in klasverband, moeten de leerlingenin staat zijn gelijkaardige opgaven individueel op te lossen. Het verdient aanbeveling hierbij een vastestructuur aan te houden waardoor de leerlingen de probleemstelling correct interpreteren (gegeven, ge-vraagde, figuur ...). Bij de eenvoudigste opgaven volstaat het invullen van gegevens in een basisformule. Inandere 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 geformu-leerde en doelgerichte vragen stellen. Uit de antwoorden van de leerlingen kunnen aandacht, inzet, inzichten het begrijpen van de leerstof worden afgeleid.

– Schriftelijke overhoring: regelmatige schriftelijke overhoringen zijn noodzakelijk. Een aantal vormenkunnen hierbij worden gebruikt.@ Korte, eventueel onaangekondigde overhoringen op het einde van een les of bij het begin van de vol-







Klassikaal

– Demonstratiesets om bepaalde leerinhouden die niet bij metingen door leerlingen aan bod komen, didactischte 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 ...


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


– 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.

Analoge technieken en lab 69 Elektriciteit-elektronicaD/2002/0279/051 3de graad TSO


TV Elektronica Analoge technieken en labEerste leerjaar: 5 uur/week

D/2002/0279/051


INHOUD

1 BEGINSITUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71




5 EVALUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83


7 BIBLIOGRAFIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84


1 BEGINSITUATIE

De leerlingen komen vooral uit de tweede graad van de studierichtingen 'Elektriciteit-elektronica', 'Elektro-mechanica' of 'Industriële wetenschappen' en hebben een basiskennis van de elektriciteit verworven in het vakElektriciteit en lab. De leerlingen uit de tweede graad van de studierichting 'Elektriciteit-elektronica' hebbenook reeds een inleiding in de analoge elektronica achter de rug. Deze kennis werd voldoende wiskundig enwetenschappelijk onderbouwd om de doelstellingen van het vak Analoge technieken en lab in de derde graadvan de studierichting 'Elektriciteit-elektronica' te realiseren.


De leerlingen dienen een goede kennis te verwerven van de analoge technieken en hun toepassingen in deelektronica. Zowel schakelingen met discrete componenten als deze met geïntegreerde bouwstenen dienen aanbod te komen. De leerlingen moeten het gedrag van de diverse componenten, schakelingen en toepassingenkunnen toelichten. Laboratoriumwerk, waarbij de leerlingen zelfstandig metingen uitvoeren, moet hen helpenbij het verwerken van de theoretische leerinhouden en bij het opsporen van fouten. Zij leren efficiënt rappor-teren 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 devakken 'Communicatietechnieken en lab' en 'vermogenelektronica en lab' van het tweede leerjaar van de derdegraad.


Het theoretisch gedeelte van dit vak is niet gering. Bepaalde leerinhouden die niet bij de metingen aan bodkomen, kunnen via klassikale opstellingen gehanteerd door de leraar, didactisch worden ondersteund. Ooksimulatiesoftware kan daartoe worden aangewend. De andere metingen en simulaties worden geïntegreerd, duszo goed mogelijk aansluitend op de theorie, door de leerlingen zelf uitgevoerd. Via het maken van verslagendienen de leerlingen de meetresultaten te verwerken en te interpreteren. Om de lessen efficiënt te laten verlopenwordt aanbevolen telkens minimaal twee lesuren na elkaar te voorzien. Coördinatie met de vakken Netwerkenen lab, Elektronisch tekenen en technologie en Projecten is onontbeerlijk.



Analoge technieken en lab

72Elektriciteit-elektronica

D/2002/0279/051

3de graad TSO


1

1.1

Speciale diodes

De fotodiode Het verband tussen licht en de sperstroom verkla-ren, de karakteristiek bespreken enuitvoeringsvormen toelichten.De spectrale gevoeligheid toelichten.Enkele toepassingen met fotodiodes opnoemen.

Maak bij de bespreking van de speciale diodesgebruik van datasheets.

Demonstratieproef.

Lichtmeter, detector, IR-afstandsbediening ...

1.2 De zonnecel Het werkingsprincipe van een zonnecel toelichtenen onderscheiden van een fotodiode. (B)

Op de stroom-spanningskarakteristiek het idealewerkpunt aanduiden en verklaren. (U)De invloed van licht en temperatuu bespreken. (U)De samenstelling van een zonnepaneel ontledenals serie- en parallelschakelingen van zonnecel-len. (U)De opslag van fotovoltaïsche energie besprekenen enkele toepassingen opnoemen. (U)Zelfstandig stroom en spanning meten in open engesloten kring bij verschillende lichthoeveelhe-den. (U)Zonne-energie vergelijken met andere energievor-men. (U)

Opstelling met spot, zonnepaneeltje en regelbarevoeding.

1.3 De capaciteitsdiode De werking verklaren en karakteristieken toelich-ten.Het genormaliseerd symbool herkennen en denaam varicap associëren met een capaciteitsdiode.

Toepassing in ontvangers vermelden.Illustreren met het schema van een ontvanger.



D/2000/0279/016

3de graad TSO

2

2.1

2.1.1

Eigenschappen van versterkers

Een versterkertrap als vierpool

De ingangsimpedantie Zi Stromen en spanningen aanduiden op het blok-schema.Zi definiëren.Het belang van de waarde van Zi ten overstaanvan de uitgangsimpedantie van de signaalbronaantonen.Zelfstandig Zi van een gegeven schakeling me-ten.

Bijvoorbeeld een V-A-metermethode toepassenof in serie met de signaalbronnen een potentiome-ter Rp schakelen en regelen tot wanneer Ui gelijkwordt aan Ui/2, dan is Rp = Ri.

2.1.2 De uitgangsimpedantie Zo Zo definiëren.Het belang van de waarde van Zo ten overstaanvan de belasting aantonen.Zelfstandig Zo van een schakeling meten.

Stel net zoals voor het bepalen van Zi een eenvou-dige frequentieafhankelijke schakeling ter be-schikking en doe de metingen bij 1 kHz.

2.1.3 De vermogensversterking Ap Ap definiëren als Po / Pi.Het begrip dB verklaren in relatie tot de vermo-genversterking Ap.Het begrip dBm verklaren in relatie tot het refe-rentievermogen = 1 mW.Het begrip dB(A) toelichten in relatie tot de oor-gevoeligheid. De A-weegcurve aan de hand vaneen tabel interpreteren.

Inoefenen met rekenvoorbeelden.

Inoefenen met rekenvoorbeelden.

Voorbeelden van geluidsdruk geven (tabel).

2.1.4 De spanningsversterking Au Au definiëren.De betekenis van en positieve en een negatieveAu toelichten.Verklaren van het begrip dB in relatie tot de in-gangs- en uitgangsimpedantie.

Het belang van gelijke of verschillende ingangs-en uitgangsimpedantie benadrukken.



D/2002/0279/051

3de graad TSO


De amplitude- en fasekarakteristiek tekenen meteen logaritmische frequentieschaal.Het verband toelichten tussen Au, de -3 dB-pun-ten en de bandbreedte. Aanduiden op de amplitu-dekarakteristiek.

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

2.1.5 De stroomversterking Ai Ai definiëren.

2.2 Blokschema van een LF-versterker De verschillende onderdelen kunnen benoemenen hun functie beschrijven.De ordegrootte van in- en uitgangssignalen enbandbreedte inschatten.Mogelijke signaalbronnen en belastingen opsom-men.

Bijvoorbeeld illusteren met een handleiding vaneen audioversterker.

3

3.1

Bipolaire transistor als DC- en LF-versterker

Samenstelling en uitvoeringen van bipolaire tran-sistoren NPN / PNP

De samenstelling van een NPN- en PNP-transistortekenen (ook diodevoorstelling) en de aansluitin-gen benoemen.Zelfstandig testen van goede en defecte NPN- enPNP-transistoren. De behuizingen toelichten ende aansluitingen opzoeken in een databoek.

Multimeter in stand "diodetest".

3.2 De werking van een transistor De juiste polarisatie met twee bronnen tekenen entoelichten.Het transistoreffect verklaren en inzien dat een bi-polaire transistor een stroomgestuurd element is.Het verband tussen IB, IC en IE definiëren.Uit transistorkarakteristieken de relatie tussenUCE, IC, UBE, IB en de betekenis van het mintekenafleiden (bij PNP).Definiëren van de h-parameters en h-parametersvan klein-signaal- en vermogentransistoren verge-lijken.

Beknopt behandelen.

Gebruik databoek.

Nadruk op de stroomversterking.



D/2002/0279/051

3de graad TSO

3.3 Instelling van een transistor in GES, klasse A Het belang van de juiste keuze van het instelpuntvoor de versterking van kleine signalen in klasseA toelichten.De belastingslijn op de uitgangskarakteristiekaanbrengen.

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 enC aangeven.Zelfstandig een transistor in klasse A opstellen,het instelpunt meten en experimenteel de invloedvan hFE en de temperatuur vaststellen.

Het gebruik van één bron in plaats van twee bron-nen vermelden.Verwissel de toegepaste transistor door een ge-lijkaardig type met een andere stroomversterking.Breng de transistor in de nabijheid van een warmesoldeerbout.

3.3.2 Met spanningsdeler en RE Het instelpunt berekenen.De invloed van RE ten gunste van de stabiliteittoelichten.Experimenteel de invloed van hFE en de tempera-tuur vaststellen en vergelijken met 3.3.1

3.4 Het vereenvoudigd h-parameterschema Voor de ééntrapsversterker in GES een vervan-gingsschema opstellen met toepassing van de h-parameters.De in- en uitgangsimpedantie en de stroom- enspanningsversterking berekenen.

Zonder toepassing van hoe.

3.5 AC-koppeling van een versterkertrap De noodzaak van een capacitieve koppeling dui-den.De waarde van koppelcondensatoren berekenen infunctie van ingangs- en uitgangsimpedantie en degewenste bandbreedte.

Ook aandacht vragen voor de correcte polarisatievan elektrolytische condensatoren.



D/2002/0279/051

3de graad TSO


3.6 Praktische versterker in klasse A Aan de hand van transistorgegevens en vooropge-stelde voorwaarden een transistortrap zelfstandigberekenen en praktisch uitvoeren.Via metingen de in- en uitgangsimpedantie bepa-len.Meten van de versterking in functie van de fre-quentie.Zelfstandig de maximum uitsturing bepalen.Tekenen van de amplitudekarakteristiek en bepa-len van de bandbreedte.

Deze syntheseoefening kan eerst door de leerling-en uitgevoerd worden en nadien met simulatie-software gecontroleerd worden.

Werken op logaritmisch papier.

3.7 Koppelingen tussen versterkertrappen De problematiek rond DC- en AC-gekoppeldeversterkertrappen toelichten.De voor- en nadelen van de verschillende koppe-lingsmethoden opnoemen.

Illusteren met een schema van een meertrapsver-sterker.

4

4.1

Netvoedingen

Seriestabilisatie na gelijkrichting Aantonen dat stabilisatie na gelijkrichting en filte-ring noodzakelijk kan zijn.De klemspanningsdaling ten gevolge van Ri bijeen elektronische voeding associëren met deklemspanningsdaling bij batterijen.De klemspanning berekenen als de belastings-stroom en Ri gekend zijn.Het werkingsprincipe en de voor- en nadelen toe-lichten.Zelfstandig een opstelling maken met eenstabilisator-IC (drieklemmenregelaar) en het prin-cipe van regelbare uitgangsspanning en stroom-uitbreiding analyseren en testen.

Leerstof van de tweede graad in herinnering bren-gen.

Gebruik datasheets.Meet de spanning voor en na de stabilisator bijverschillende belastingsstromen en vergelijk deprocentuele spanningsdaling.Aandacht hebben voor de het te dissiperen vermo-gen in de regelaar.



D/2002/0279/051

3de graad TSO

4.2 Schakelende voeding (U) De werking van een schakelende voeding blok-schematisch benaderen.Voor- en nadelen van een schakelende voedingten overstaan van een serieregelaar toelichten.

Verwijzen naar het gebruik in tv-toestellen, moni-toren, computers ...

5

5.1

Unipolaire transistor

De JFET De samenstelling tekenen, de klemmen benoemenen de werking van een N-kanaal JFET toelichten.Het genormaliseerd symbool herkennen.De karakteristiek interpreteren en de instelstroomafleiden.Inzien dat de JFET een spanningsgestuurd ele-ment is.De JFET instellen in klasse A en als klein-signaal-versterker toepassen.Het JFET-symbool voor een P-kanaal herkennen.De werking van een JFET met P-kanaal verkla-ren. (U)

Gegevens in databoek laten opzoeken.

5.2

5.2.1

De MOSFET

Soorten De vier symbolen tekenen en de klemmen benoe-men.Aan de hand van het symbool de geleidingstoe-stand in rust definiëren evenals de polariteit vande stuurspanning.



D/2002/0279/051

3de graad TSO


5.2.2 Verrijkings-MOSFET met N-kanaal De samenstelling en werking van de MOSFETtoelichten.De transfert- en uitgangskarakteristiek interprete-ren.De hoge ingangsweerstand verklaren.Het gevaar voor de MOSFET bij statische elektri-citeit duiden en oplossingen voorstellen.

Werking bondig behandelen.

5.2.3 Verarmings-MOSFET met N-kanaal De werking toelichten en de verschillen met hetverrijkingstype verduidelijken aan de hand van dekarakteristieken.

Werking bondig behandelen.

6

6.1

De transistor als schakelaar

De ideale schakelaar De eigenschappen van een ideale schakelaar op-sommen.

6.2 De bipolaire transistor als schakelaar De ideale en reële werkpunten in de uitgangska-rakteristiek aanwijzen (GES).De begrippen 'sperren' en 'verzadiging' toelichten.De beperkingen en de voordelen van de transistorals schakelaar opsommen.De dissipatie in de transistor berekenen in de ui-terste schakeltoestanden.Het gevaar bij het schakelen van inductieve belas-tingen inschatten en oplossing(en) voorstellen.De tijdsvertragingen bij in- en uitschakeling defi-niëren.Berekenen van de basisweerstand en zelfstandigeen experiment met de transistor als schakelaaruitvoeren.

Ook het probleem van dynamisch vermogen en dekoeling van snel schakelende digitale bouwstenenbespreken.

Gebruik een databoek en vergelijk een typischeschakeltransistor met andere transistoren.

Schakelen van een relais, sturing met impulsen ...



D/2002/0279/051

3de graad TSO

6.3 De MOSFET als schakelaar De werking toelichten via een meetopstelling.De eigenschappen van een MOSFET als schake-laar (RON, ROFF, stuurvermogen) aantonen en ver-gelijken met de schakeleigenschappen van eenbipolaire transistor.

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

7

7.1

LF-vermogenversterkers

De vermogentrap De vermogentrap situeren in het blokschema vaneen audioversterker en de noodzaak van een zeerlage uitgangsimpedantie inschatten.Het begrip rendement definiëren en het belangervan toelichten.Eisen waaraan de voeding moet voldoen om-schrijven.De lineaire en de niet-lineaire vervorming defini-eren.

7.2 Darlingtonschakeling Berekenen van de totale stroomversterking en deminimum UBE-instelspanning inschatten.Bij gegeven belasting het uitgangs- en ingangs-vermogen berekenen.Het genormaliseerd symbool van een darlington-transistor herkennen.

Gegevens over darlingtontransistoren laten op-zoeken in een databoek.

7.3 De nadelen van klasse A als vermogenversterker Op de uitgangskarakteristiek van een bipolairetransistor in GES de vermogenversterking bepa-len.Aan de hand van een schema de ruststroom en dedissipatie in de transistor berekenen en het rende-ment bepalen bij volle uitrusting.



D/2002/0279/051

3de graad TSO


7.4 Andere instelklassen van vermogenversterkers Het principe van klasse B, AB, C en D verklaren,het rendement en vervorming toelichten.De verbetering van het rendement ten overstaanvan klasse A toelichten.Het werkingsprincipe van klasse B, complemen-tair en quasi-complementair, verklaren.Het ontstaan van cross-over-vervorming toelich-ten.Het wegwerken van cross-over-vervorming doormiddel van een ruststroom toelichten (klasse AB).Het probleem van de stabilisatie van de rust-stroom bij stijgende temperatuur toelichten enoplossing(en) aangeven.In een terbeschikkinggestelde versterkermodule(klasse AB) zelfstandig de volgende metingenuitvoeren: ruststroominstelling, cross-over-ver-vorming, het AC in- en uitgangsvermogen bijvolle uitsturing en bij gegeven in- en uitgangsim-pedantie, het vermogen geleverd door de voedingen het rendement.

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

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

7.5 Koeling van transistoren Berekenen van een koelplaat in functie van het tedissiperen vermogen. (U)

Verwijzen naar het vak Vermogenselektronica enlab.

8

8.1

Operationele versterker

De verschilversterker met twee transistoren (U) De schakeling tekenen, de werking verklaren bijgelijke en verschillende ingangsspanningen.Het belang van de gemeenschappelijke emittor-weerstand, het ontstaan van een hoge spannings-versterking en de stabiliteit van het instelpunttoelichten.

Bondig behandelen en verwijzen naar het gebruikbij OPAMP's.



D/2002/0279/051

3de graad TSO

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

8.2 Eigenschappen van een OPAMP De ideale en praktische waarden van ingangs-weerstand, uitgangsweerstand, openlusversterkingen bandbreedte en offset omschrijven.

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

8.3 De inverterende versterker De versterking berekenen.Het begrip 'virtuele massa' toelichten.Zelfstandig de versterking of verzwakking metenvoor DC- en AC-signalen met veranderlijke in-gangs- en terugkoppelweerstanden.

8.4 De niet-inverterende versterker De schakeling tekenen en de versterking bereke-nen.

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

8.5 De sommeerversterker De schakeling tekenen en de versterking bereke-nen.

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

8.6

8.6.1

De comparator

Zonder hysteresis De werking aantonen en de transferkarakteristiektekenen van een nuldoorgangsdetector en eencomparator met voorinstelling.Zelfstandig een meting op een comparatorschake-ling uitvoeren.

Praktische opstelling of simulatiesoftware.



D/2002/0279/051

3de graad TSO


8.6.2 Met hysteresis (U) De werking aantonen van een Schmitt-trigger ende transferkarakteristiek afleiden.Zelfstandig metingen op een toepassing metSchmitt-trigger uitvoeren.

Ook verwijzen naar het vak Digitale techniekenen lab.Bijvoorbeeld als thermostaat of als pulsvormer.

8.7 Integrator Het schema tekenen en de werking toelichten. Gebruikmaken van simulatiesoftware.Verwijzen naar het gebruik in de regeltechniek ennaar het vak Projecten.Verwijzen naar het vak 'Netwerken en lab'.

8.8 Differentiator Het schema tekenen en de werking toelichten.

9

9.1

Filters (U)

Studie van een actief filter Het onderscheid tussen actieve en passieve filtersduiden.De werking van een actief filter verklaren.Aan de hand van een tabel een actief filter zelf-standig testen en de amplitudekarakteristiek uit demeetresultaten afleiden.

Voor passieve filters verwijzen naar Netwerkenen lab.Actieve filters beperken tot de tweede orde.Toepassingsvoorbeelden geven.

9.2 Filter met DSP Weten dat filtering ook softwarematig kan opge-lost worden.


5 EVALUATIE


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



– Schriftelijke overhoring: regelmatige schriftelijke overhoringen zijn noodzakelijk. Een aantal vormenkunnen hierbij worden gebruikt:@ Korte, eventueel onaangekondigde overhoringen op het einde van een les of bij het begin van de vol-







Klassikaal

– Verticaal paneel met bouwelementen om bepaalde leerinhouden die niet bij metingen door leerlingen aanbod 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 ...



– 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


– 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


Communicatietechnieken en lab 85 Elektriciteit-elektronicaD/2002/0279/051 3de graad TSO


TV Elektronica Communicatietechnieken en labTweede leerjaar: 4 uur/week

D/2002/0279/051


INHOUD

1 BEGINSITUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87




5 EVALUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100


7 BIBLIOGRAFIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101


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 enlab in de derde graad van de studierichting 'Elektriciteit-elektronica' te realiseren.


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


Het theoretisch gedeelte van dit vak is niet gering. Bepaalde leerinhouden die niet bij de metingen aan bodkomen, kunnen via klassikale opstellingen gehanteerd door de leraar, didactisch worden ondersteund. Ooksimulatiesoftware kan daartoe worden aangewend. De andere metingen en simulaties worden geïntegreerd, duszo goed mogelijk aansluitend op de theorie, door de leerlingen zelf uitgevoerd. Via het maken van verslagendienen de leerlingen de meetresultaten te verwerken en te interpreteren. Om de lessen efficiënt te laten verlopenwordt aanbevolen telkens minimaal twee lesuren na elkaar te voorzien.

4 LEERINHOUDEN, LEERPLANDOELSTELLINGEN ENDIDACTISCHE WENKEN


Com

municatietechnieken en lab


D/2002/0279/051

3de graad TSO


DEEL 1: OVERDRACHT VAN ANALOGESIGNALEN

1

1.1

Algemene begrippen

Voortplanting van EM-golven Algemeen blokschema van een draadloos com-municatiesysteem toelichten.Ontstaan van EM-golven toelichten.Verband frequentie en golflengte toelichten.Voortplantingsrichting van EM-golven toelichten.Het verband tussen frequentie versus afstand toe-lichten.

Illustreren met videobeelden.

1.2 Indeling van het frequentiespectrum Specifieke signalen kunnen situeren in het fre-quentiedomein.

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

1.3 Informatiesignalen: geluid, beeld en data De belangrijkste specifieke eigenschappen vandeze informatiesignalen verklaren.Overdracht van energie over kabels toelichten.Soorten transmissiekanalen vergelijken.De begrippen bandbreedte, signaalversterking,signaaldemping, signaalvervorming, stoorsignalenen storingsgevoeligheid toelichten.

Aandacht voor bandbreedte en toepassingsgebie-den.

Com



D/2002/0279/051

3de graad TSO

1.4

1.5

Overdracht door modulatie

Antennes

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

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

Verwijzen naar deel 2: Radio-technieken

2

2.1

2.2

Oscillatoren

LC-oscillator

Kristaloscillator

Doel van een oscillator verklaren.Blokschema van een oscillator tekenen.Principe van oscilleren en terugkoppeling verkla-ren.Oscilleervoorwaarden opzoeken.De eigenschappen van een LC-oscillator doormetingen vaststellen.

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

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

Barchhausen-criteria.

Als voorbeeld kan men de Colpittsoscillator be-handelen.

Gebruik een spectrumanalyser of simulatiesoft-ware om dit te illusteren.

Als praktisch voorbeeld kan men de klokoscilla-tor van een pc bespreken.Maak gebruik van datasheets van modulaire oscil-latoren.

2.3 RC-oscillatoren (U) Toepassingsgebieden opsommen.Werkingsprincipe verklaren.

Als voorbeeld kan men de Wienbrugoscillatorbehandelen.

Com



D/2002/0279/051

3de graad TSO


2.4 Spanningsgestuurde oscillator (VCO) Doel en principiële werking van een VCO be-schrijven.

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

3

3.1

Modulatie- en demodulatiemethoden voor ana-loge signalen

AM-modulatie en demodulatie Basisprincipes van AM verklaren.Mathematische benadering van een AM-signaalafleiden en daaruit het signaal voorstellen in hettijds- en frequentiedomein.De begrippen modulatiediepte en bandbreedteverklaren.Energieverdeling verklaren (rendement).Principiële werking van AM-demodulatie verdui-delijken.Belangrijkste begrippen toelichten.

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

Draaggolf en zijbanden kunnen aangetoond wor-den met een spectrumanalyser.

Als voorbeeld kan men de omhullende detector ofde synchroondetector ... bespreken.

3.2 DZB-modulatie (U) Vanuit de mathematische benadering van eenAM-signaal een DZB-signaal afleiden.

Als voorbeeld kan men de dubbel balansmodula-tor bespreken.

3.3 FM-modulatie en demodulatie Basisprincipes van FM verklaren.Een FM-signaal in het tijds- en frequentiedomeinvoorstellen.De begrippen frequentiezwaai, modulatie-indexen bandbreedte van een FM-signaal kunnen ver-klaren.

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

4 Phase Locked Loop Pre-emphasis en de-emphasis toelichten. (U)Principiële werking van FM-demodulatie verdui-delijken.Belangrijkste begrippen toelichten.

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

Com



D/2002/0279/051

3de graad TSO

4.1 Begrip PLL Doel van een PLL toelichten.Het blokschema van een PLL tekenen.

Aan de hand van het blokschema de werking vaneen PLL verklaren.Een aantal toepassingen van de PLL opsommen.

4.2 Dynamisch gedrag van een PLL De overgangsverschijnselen van een PLL verkla-ren.

Aandacht voor houden vangbereik en free-run-ning frequency.

4.3 FM-demodulatie met een PLL Het blokschema tekenen.Voor- en nadelen van een PLL-demodulator toe-lichten.

4.4 Frequentiesynthesiser Het blokschema tekenen.De principiële werking aan de hand van het blok-schema verklaren.

Met een concreet cijfervoorbeeld de werking ver-klaren.Men kan als voorbeeld de digitale afstemming(met eventueel instelbare stapfrequentie) van eentuner bespreken.

4.5 Metingen Zelfstandig de free-running frequency, het houd-en vangbereik van een PLL opmeten.Zelfstandig het frequentiebereik van de VCO me-ten.

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

5 Frequentie-omzetting

Metingen

Doel van menging verklaren.Principe van menging verklaren.Intermodulatieproduct toelichten.Principiële werking van additieve menging ver-klaren.Principiële werking van multiplicatieve mengingverklaren. (U)Principiële werking van een zelfoscillerendemengtrap verklaren. (U)

Dit kan aangetoond worden met een spectrumana-lyser.

Com



D/2002/0279/051

3de graad TSO


DEEL 2: RADIO-TECHNIEKEN

6.1 De superheterodyne-ontvanger Het blokschema van een superheterodyne ont-vanger tekenen en de verschillende signaalvormenop het blokschema plaatsen.Signaal/ruisverhouding, selectiviteit, gevoeligheidvan een ingangstrap toelichten.De frequentie, stabiliteit en signaalvorm van delokale oscillator toelichten.De mengfrequenties en nevenfrequenties van demengtrap toelichten.Zelfstandig fi, fo, en fm van een mengtrap meten.De voornaamste eigenschappen van de detectietoelichten.Zelfstandig het gemoduleerd en gedetecteerd sig-naal meten.Het principe van AVR bij AM en AFC bij FMtoelichten.

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

6.2 Stereo-ontvangst Principiële opbouw van een stereosignaal toelich-ten.

Com



D/2002/0279/051

3de graad TSO

DIDACTISCHE WENKEN

DEEL 3: INFORMATIETRANSPORT

7

7.1

Transmissiemedia

Elektrische opbouw van een transmissiekabel Definitie "karakteristieke impedantie" en "genor-meerde impedantie" verklaren.Het begrip dB, dBm en dBµV toepassen.Verschil tussen "lange lijn" en "energielijn" weer-geven.Verband tussen frequentie (golflengte) en fysi-sche kabellengte bespreken.

7.2 Soorten transmissiemedia De samenstelling, impedantie, frequentiebereik endemping van coax, twisted pair en glasvezel toe-lichten.

Transmissiemedia tonen.

7.3 Eigenschappen van een transmissielijn (U) Het begrip verkortingsfactor, reflectiecoëfficiënt,dempingscoëfficiënt, golfgetal en SWR verklaren.

Transmissiemedia tonen.

7.4 Gedrag van een transmissielijn (U) Impedantie-aanpassing toelichten.

Niet afgesloten lijn bespreken.

Gebruik onderstaande formule om het gedrag vaneen transmissielijn te kunnen aantonen. Bespreekeen aantal speciale gevallen onder andere eenopen en gesloten lijn, λ/2 en λ/4-lijn (impedan-ties, aanpassing, stubs).

Z'L + jtgk(L-x)Z'(x) = ------------------------

1 + jZ'L.tgk(L-x)

Com



D/2002/0279/051

3de graad TSO


7.5 Microstriptechnologie (U) Basisprincipes van een microstrip toelichten.Opbouw van een microstrip toelichten.Capacitief en inductief gedrag verklaren.Gebruik in de filtertechniek toelichten.

DEEL 4: ELEKTRONISCHE BEELDVOR-MING

8 Opbouw van een beeld Aantonen hoe men bewegende beelden kan weer-geven.Lijnaftasting en rasteropbouw verklaren.Principe van geïnterlinieerde beeldaftasting toe-lichten.De begrippen lijn-, raster- en beeldwisselingsfre-quentie toelichten.De videobandbreedte berekenen.

Analogie met een computermonitor aantonen.Als voorbeeld kan men de 625 lijn, 25 beel-den/sec, raster- en lijnfrequentie van een KTVtoelichten.

9

9.1

Kleurenbeeldschermen

De kleurenbeeldbuis

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

9.2 Andere Opbouw en werking van een LCD- en TFT-scherm toelichten.Nieuwe technologieën.

10

10.1

10.2

Het compositesignaal

Het videosignaal

Het synchronisatiesignaal

Opbouw van een videosignaal verklaren.Signaalniveaus toelichten

Doel en samenstelling van een syncsignaal ver-klaren.

Com



D/2002/0279/051

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) Keuze van de modulatie toelichten.

11

11.1

Blokschema van een KTV (U)

Frequentiespectrum van een tv-signaal Bandbreedte van een tv-signaal en kanaalindelingtoelichten.Beeld-, geluid- en kleurdraaggolffrequentie situe-ren.

11.2 Blokschema Blokschema van een tv-toestel toelichten.De verschillende signalen op het blokschemaplaatsen.

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-geluidsdraag-golf toelichten.

11.5 De videoversterkerMeting

Herstellen van het zwartniveau toelichten.Zelfstandig het videosignaal meten: de lijninfor-matie herkennen, sync-blanking, zwart- en witni-veaus meten.Verticaal blanking interval meten.

Gebruikmaken van testpatroongenerator en KTV-ontvanger of kleurenmonitor.De leerlingen zelf de metingen laten uitvoeren.

Com



D/2002/0279/051

3de graad TSO


11.6 De synchroscheider Doel van de synchroscheider verklaren.Principiële werking toelichten.

11.7 De lijnen rasteroscillatorMeting

Doel van de zaagtandspanning verduidelijken.Zelfstandig de verticale en horizontale zaagtand-spanningen meten.

De leerlingen zelf de metingen laten uitvoeren.

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

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

11.9 De afbuiging

Meting

Horizontale en verticale afbuiging verklaren.Hoogspanning toelichten.Veiligheidsmaatregelen bij het meten aan een tv-toestel toelichten.Zelfstandig de spanningen en stromen van de ho-rizontale en verticale afbuigspoel meten.

De leerlingen zelf de metingen laten uitvoeren.

12

12.1

12.2

DEEL 5: OVERDRACHT VAN DIGITALESIGNALEN

Begrip datatransmissie

Datatransmissie

- codestelsels

- begrip protocol

- transmissiemedia

Parallelle en seriële transmissie

Het begrip datatransmissie verklaren.

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

Het verschil toelichten tussen parallel- en serie-transmissie.

Verschil tussen datatransmissie en datacommuni-catie uitleggen

Verwijs naar deel 3.

Com



D/2002/0279/051

3de graad TSO

13

13.1

Parallelle transmissie

Voor- en nadelen Voor- en nadelen opsommen van de parallelletransmissie.

Demo met oplopende snelheid.

13.2 Toepassing- proeven met parallelle kabel

- verbinding tussen twee computers

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

Gebruikmaken van kant-en-klare opstelling.

Gebruikmaken van kant-en-klare opstelling.

14

14.1

Seriële transmissie

Blokschema en principiële werking Aan de hand van een blokschema de principiëlewerking toelichten.

14.2 Simplex- en duplexverbindingen Verschil tussen simplex, half- en full-duplex ver-klaren.

14.3 Synchrone transmissie Bit- en bytesynchronisatie van een synchronetransmissie toelichten.Synchronisatieverlies en valse synchronisatieverklaren.

14.4 Asynchrone transmissie Bit- en bytesynchronisatie van een asynchronetransmissie 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) toelich-ten. (U)

Com



D/2002/0279/051

3de graad TSO


14.7

14.8

14.9

Protocol

Modem

Principeopbouw van een modem

Een eenvoudig protocol toelichten.

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

De begrippen frequentieverdelingsmultiplex enecho-onderdrukking verklaren.Aan de hand van een blokschema de principiëleopbouw verklaren.

X-on - X-off.

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

14.10 Blokschema van ene SIO Aan de hand van een blokschema de principiëleopbouw verklaren.

8251 of microcontrolleroptie.

14.11 RS-232-C interface De V28 elektrische spanningsinterface toelichten.De V11 elektrische spanningsinterface toelichten.

(U)Praktische karakteristieken van de RS-232 op-sommen.

14.12 Null-modem Nut van een Null-modem aantonen.

14.13 Foutzoeken in een seriële verbinding Op een gestructureerde manier een fout in eenseriële verbinding zoeken.

Verbinding tussen twee computers opzetten.

14.14 RS-485 Nut van een RS-485-verbinding in een industriëleomgeving toelichten.

14.15 Current loop Principe opbouw van een current loopverbindingtoelichten.

14.16 I²C-bus Basisopbouw van het I²C-bussysteem toelichten. Verwijzen naar module 'microcontrollers' in vak 'Digitale technieken en lab'.

14.17 ISDN - ADSL (U)

Com



D/2002/0279/051

3de graad TSO

15.18 USB (U)- principe van de USB- voor- en nadelen van de USB

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

Uitleg geven in verband met een hub.

15

15.1

Netwerken

Bekabeling De eigenschappen eigen aan een netwerkbekabe-ling toelichten.

Afsluitweerstand, topologie, hub, gateway, router.

15.2 Lan-software (U) De algemene bedoeling van Lan-software toelich-ten.

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

15.3 Peer-to-peer netwerk (U) Een eenvoudige netwerkverbinding tussen tweepc's opzetten.

Ethernet.


5 EVALUATIE





– Schriftelijke overhoring: regelmatige schriftelijke overhoringen zijn noodzakelijk. Een aantal vormenkunnen 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






Klassikaal

– Functiegenerator (sinus, driehoek, zaagtand, blok), minimaal 2 MHz , met AM/FM-modulatie en sweepfunc-tie

– 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)


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


– 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


– 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.

Digitale technieken en lab 103 Elektriciteit-elektronicaD/2002/0279/051 3de graad TSO


TV Elektronica Digitale technieken en labEerste leerjaar: 4 uur/week


D/2002/0279/051


INHOUD

1 BEGINSITUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105




5 EVALUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121


7 BIBLIOGRAFIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122


1 BEGINSITUATIE

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


De leerlingen dienen een goede kennis te verwerven van de digitale technieken (discrete logica, microcontrol-lers en PLC’s) en hun toepassingen. Zowel schakelingen met discrete componenten als deze met geïntegreerdebouwstenen dienen aan bod te komen. De leerlingen moeten het gedrag van de diverse componenten, schake-lingen en toepassingen kunnen toelichten en de bijbehorende apparatuur en software kunnen hanteren. Labo-ratoriumwerk, waarbij de leerlingen zelfstandig metingen uitvoeren, moet hen helpen bij het verwerken van detheoretische leerinhouden en bij het opsporen van fouten. Zij leren efficiënt rapporteren bij het interpreterenvan de meetresultaten uit het lab.


Bepaalde leerinhouden die niet bij de metingen aan bod komen, kunnen via klassikale opstellingen gehanteerddoor de leraar, didactisch worden ondersteund. Ook simulatiesoftware kan daartoe worden aangewend. Deandere metingen en simulaties worden geïntegreerd, dus zo goed mogelijk aansluitend op de theorie, door deleerlingen zelf uitgevoerd. Via het maken van verslagen dienen de leerlingen de meetresultaten te verwerkenen te interpreteren. Om de lessen efficiënt te laten verlopen wordt aanbevolen telkens minimaal twee lesurenna elkaar te voorzien. Integratie van problemen met de verschillende technologische oplossingsmethoden(discrete logica, geprogrammeerde logica - PLD, microcontroller, PLC) wordt sterk aanbevolen. Indien éénleerkracht belast wordt met dit vak kan vermelde integratie gerealiseerd worden door de verschillende delen vande leerinhouden ‘parallel’ te laten evolueren. Voor de discrete logica maakt men best gebruik van bouwstenenvan 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.



Digitale technieken en lab


D/2002/0279/051

3de graad TSO


DEEL 1: DISCRETE LOGICA

1

1.1

Combinatorische logica: poorten

Basispoorten NIET/OF/EN De definitie, WH-tabel, logische vergelijking enIEC-symbool van de drie basispoorten gebruiken.

Dit is een herhaling van reeds geziene leerstofvan het tweede leerjaar van de tweede graad vandeze studierichting.

1.2 Afgeleide poorten NEN/NOF/EXOF/EXNOF De definitie, WH-tabel, logische vergelijking enIEC-symbool van de afgeleide poorten afleiden engebruiken.

Er kan ook verwezen worden naar multifunctione-le IC's (4048, 7464).

2 Combinatorische logica: rekenschakelingen Het principe van optellen en aftrekken van binairegetallen verklaren.

Een 'halve opteller' en een 'volledige opteller' rea-liseren.

Een 4-bits parallelopteller samenstellen voor tweewoorden van 4 bits. (U)

Van bestaande opteller-IC's de WH-tabel ontledenen interpreteren. (U)

Een aftrekschakeling zelfstandig realiseren metgebruik van een opteller en 2-complement. (U)

In het tweede leerjaar van de tweede graad wer-den deze principes reeds behandeld.

Hier kan ook reeds verwezen worden naar deEngelse benaming 'Carry look ahead'Bijvoorbeeld 4008 of 74 283

3

3.1

Combinatorische logica: functionele schake-lingen

Comparatoren De werking van een comparator voor twee binairewoorden begrijpen.Met een proefopstelling de WH-tabel en moge-lijkheden van een bestaand comparator-IC zelf-standig nagaan.

A < B A = B A > B

Bijvoorbeeld 4063 of 7485



D/2002/0279/051

3de graad TSO

3.2 Pariteitschakelingen Het principe van pariteitscontrole en -generatorbij datatransport verklaren.

Maak gebruik van bestaande IC's (40101 of74280 of 74180).

3.3 Encoders/decoders/codeomvormers Fundamentele encoder en decoderschakelingenanalyseren:- decimaal naar BCD,- BCD naar decimaal (U),- BCD naar 7-segment.

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

Maak gebruik van bestaande IC's, bijvoorbeeld40147, 74147, 74148, 4028, 4555 ...

3.4 Multiplexers/demultiplexers De fundamentele multiplexer- en demultiplexer-schakelingen analyseren.

De gegevens van bepaalde mux en demux- IC'sinterpreteren en de werking ervan zelfstandig uit-testen.

Mogelijke IC's: 4051, 4062, 4053, 4512, 74151,74153, 74138.Het begrip 'data-selector' kan hier ook ter sprakekomen.

4 Sequentiële logica: geheugenschakelingen

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

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

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

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

5 Sequentiële logica: registers

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

De algemene opbouw en principes van de ver-schillende registers toelichten vooral aan de handvan toestandentabel en tijdvolgordediagram.

Voor praktische schakelingen worden hier bestgeen registers meer samengesteld met flipflops,maar wordt rechtstreeks gewerkt met bestaanderegister-IC's.



D/2002/0279/051

3de graad TSO


- parallel in - parallel uithet universeel schuifregister

- speciale

De mogelijkheden van een universeel schuifregis-ter zelfstandig toepassen en uitvoeren.Een ringteller en/of Johnsonteller opbouwen metflipflops. (U)

6 Sequentiële logica: tellers

- asynchrone en synchrone- optellen en aftellen- modulo-tellers

- gecombineerde oefening

De algemene opbouw en principes van de ver-schillende tellers toelichten vooral aan de handvan toestandentabel en tijdvolgordediagram.

Van bestaande IC's gegevens opzoeken hoe hijmoet gestuurd en verbonden worden om een be-paalde telfunctie te realiseren.

De opbouw van een begrensde teller realiseren.

Voor praktische schakelingen en opstellingen hierterug geen tellers meer samenstellen met flip-flops, maar rechtstreeks werken met teller-IC's.

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

7

7.1

De digitale IC-technologie

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

Een duidelijke indeling maken in de technologie-en van de digitale IC's.

Zeer bondig de voornaamste eigenschappen be-handelen.

7.2 Typische parameters- spanningsniveaus- stijgtijd - daaltijd- vertragingstijden

De betekenis en het belang van deze parametersverklaren en ermee rekening houden in praktischetoepassingen.

Voor vertragingstijden ook verwijzen naar hetvak Analoge technieken en lab.



D/2002/0279/051

3de graad TSO

7.3 Interfacing technieken- uitgangstrap: totempaal, open collector,

3-state- belastbaarheid

- sturen van verbruikers

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

Hieraan voldoende aandacht besteden en prakti-sche toepassingen laten uitvoeren rond:- koppelen van verschillende IC-families,- koppelen van verschillende toestellen met ande-

re voedingsspanning (bv. PLC ...),- sturen van verbruikers (relais, opto-coupler ...).

8 Multivibratoren

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

- astabiele multi

De eigenschappen van een Schmitt-trigger kennenen toepassen in praktijkschakelingen.Onderscheid maken tussen hertriggerbare en niet-hertriggerbare one-shot.Zelfstandig een pulsvormer opbouwen, gebruikmakend van de datasheets van de fabrikant.Zelfstandig een blokgolfgnerator opbouwen metbepaalde frequentie en instelbare duty-cycle.

Voor bistabiele multi gewoon verwijzen naar deflipflops.

Voor zowel de mono- als de astabiele multi kangebruik worden gemaakt van specifieke timer IC'sals van IC's uit de digitale families.

9

9.1

9.1.1

Programmeerbare logica

ASIC's, PLD's

Begrippen Een ASIC definiëren als een elektronische bouw-steen waarvan de functie specifiek is voor éénbepaalde toepassing.Een PLD definiëren als een ASIC waarvan defunctie door de gebruiker kan worden bepaald.De voordelen van het gebruik van PLD's toelich-ten.

De nadruk leggen op het vervangen van een grootaantal standaard bouwstenen, de hoge schakel-snelheid.



D/2002/0279/051

3de graad TSO


9.1.2 PLD-families De PLD's indelen naar verbindingsmethode (tech-nologie) en omvang.

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

9.2

9.2.1

Eenvoudige PLD-architecturen

Combinatorisch De structuur van een programmeerbare bouw-steen waarvan de elementen enkel uit EN/OF-combinaties bestaan toelichten.

Eenvoudige bouwstenen kiezen die in de oefe-ningen kunnen worden toegepast.

Een eenvoudige combinatorisch probleem alsvoorbeeld oplossen.

9.2.2 Sequentieel De structuur van een programmeerbare bouw-steen waarvan de elementen bestaan uit EN/OF-combinaties, gevolgd door een bistabiel elementmet mogelijkheid tot terugkoppeling, toelichten.

Een eenvoudige tijdgebonden probleem als voor-beeld oplossen.

9.3

9.3.1

Ontwerpmethodes

Conventioneel De werkgang om een digitale schakeling te ont-werpen via de conventionele methode beschrij-ven.

De werkgang beschrijven via een flowchart.Via de wetten van de schakelalgebra of viaKarnaugh-kaarten de eenvoudigste oplossing (bv.een som van producttermen) bepalen. Omzettennaar logische poorten om het eenvoudigste sche-ma op te leveren. Minimaliseren waarbij menstandaardcomponenten gebruikt.Beperken tot de combinatorische logica.

9.3.2 Automatische logicasynthese

- invoermethodes

De werkgang om een PLD te ontwerpen via soft-ware op pc beschrijven.

De methode om een ontwerpbeschrijving via eenschema (Schematic Capture) in te voeren toelich-ten.De methode om een ontwerpbeschrijving via eentekstuele beschrijving (Hardware DescriptionLanguage) in te voeren, toelichten.

De werkgang beschrijven via een flowchart.

Bijvoorbeeld vanuit een EDA-programma.

VHDL gebruiken. Het aantal taalelementen be-perken tot deze gebruikt in de voorbeelden uitpar. 9.4.



D/2002/0279/051

3de graad TSO

- compileren De functie van de compiler in het geheel van dewerkgang toelichten.

De compiler automatiseert een aantal bewerkin-gen uit de conventionele ontwerpmethode.

- simuleren (U) De functionele simulatie via software toelichten. Niet alle PLD-software kan simuleren.

- programmeren van de PLD-bouwsteen De werkwijze om een bouwsteen te programme-ren met een programmeerapparaat gekoppeld aande pc toelichten.

De handleiding van het programmeerapparaat terbeschikking stellen.

9.4 Begeleide oefeningen De bouwstenen uit par. 9.2 gebruiken.Minstens één oefening via VHDL oplossen.De geprogrammeerde PLD testen in een schake-ling.

9.4.1 Combinatorisch Een eenvoudig combinatorisch probleem oplossenen in een PLD-bouwsteen programmeren via au-tomatische logicasynthese.

Het zoeken naar de oplossing begeleiden. De leer-ling zelfstandig een variant op het probleem latenoplossen.Bijvoorbeled een adresdecoder, pariteitscontrole...

9.4.2 Sequentieel Een eenvoudig sequentieel probleem oplossen enin een PLD-bouwsteen programmeren via auto-matische logicasynthese.

Het zoeken naar de oplossing begeleiden. De leer-ling zelfstandig een variant op het probleem latenoplossen.Bijvoorbeeld een quizschakeling, een materiaal-lift, een drankautomaat ...

10 Geheugens (U) De algemene eigenschappen van een aantal ge-heugentypes opsommen:- ram, - rom,- eprom.

Verwijzen naar deel 2 'Microcontrollers' en deel3 'PLC'.

11 A/D- en D/A-omvorming (U) De noodzaak om deze omvormingen toe te passentoelichten.

Verwijzen naar Projecten.



D/2002/0279/051

3de graad TSO


DEEL 2: PROGRAMMEERTAAL EN MI-CROCONTROLLERS

12 Programmeeromgeving Een programmeeromgeving kunnen hanteren. Gebruik een gestructureerde hogere program-meertaal onder een actueel operatingsysteem zo-als Windows of Linux. Geen DOS. Bijvoorbeeld:basic, C, visual basic ...

12.1 Editeren Programma ingeven via de editor van de program-meeromgeving.

Demonstreer de werking van de gebruikte pro-grammeeromgeving met een eenvoudige I/O-toe-passing (sturen van een LED). Laat de leerlingendit inoefenen door andere LED's te laten aanstu-ren.

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- ennadelen opsommen.

12.6 Uittesten van een programma Het geschreven programma uittesten via een hard-waresturing.

Bijvoorbeeld: LED's, zoemertjes, kleine DC-mo-tor enz.

12.7 Oefeningen Vertrekkend vanuit een eenvoudig programma,dat in tekstvorm ter beschikking wordt gesteld,een uitvoerbaar programma maken en dit uittestenop hardware.



D/2002/0279/051

3de graad TSO

13

13.1

Gestructureerd programmeren

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 varia-bele of constante kiezen.

13.2 Structuren Bij een gegeven probleemstelling de juiste struc-tuur toepassen.

Elke structuur laten inoefenen aan de hand vaneen probleemstelling.Op elke structuur moet minstens één oefeningworden gemaakt waarbij I/O wordt aangesproken.

13.2.1

13.2.2

Sequentie

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

Na elkaar laten aansturen van uitgangen.

Het aansturen van uitgangen afhankelijk van eenaantal voorwaarden (bv. stand van ingangsscha-kelaars).AND, OR, NOT (verwijzen naar Basiselektronicaen 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 Een gegeven probleemstelling oplossen door ge-bruik te maken van de combinatie van verschil-lende structuren.



D/2002/0279/051

3de graad TSO


13.3

13.3.1

Bouwstenen van de microcontroller

Functioneel blokschema van een microcomputer(algemene werking)

De elementaire opbouw van een computer verkla-ren aan de hand van een blokschema.

Gebruik transparanten of projectiesysteem.

13.3.2 Busstructuren- adresbus- databus- controlebus

Aan de hand van een blokschema de gegevens-stroom kunnen toelichten.

13.3.3 CPU- ALU

- programmateller

- accumulator

- instructiedecoder

- instructieregister- control unit- stack en stackpointer- general purpose registers

Verschillende registers herkennen en hun functiestoelichten. Verwijzen naar adder in discrete logica en PLC.

Verwijzen naar teller in discrete logica en PLC.Verwijzen naar registers in discrete logica enPLC.Verwijzen naar decoderschakeling in discretelogica en PLC.Verwijzen naar registers in discrete logica enPLC.

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

De verdeling van de geheugenstructuur toelichten. RAM, ROM, EPROM ...

13.3.5 Von Neumanncyclus Het verwerken van een instructie toelichten.

13.3.6 Poorten Toepassingen van de verschillende poorten vaneen µc omschrijven.



D/2002/0279/051

3de graad TSO

13.3.7 Extra eigenschappen van microcontrollers Functies van een µc onderscheiden aan de handvan een vereenvoudigde datasheet of commerciëlefiche. (U)

13.4 I/O-techniek I/O-blok van een µc herkennen.

13.4.1 Polling Toelichten van principiële werking, voor- en na-delen.

13.4.2 Interrupts Toelichten van principiële werking, voor- en na-delen.

13.4.3 Adresdecoders- rechtse decodering- codering met digitale poorten

Ontwerpen van een eenvoudige adresdecoder.

Verwijzen naar Digitale technieken en lab, een-voudige adresdecoder programmeren in program-meerbare logica ...

13.5 Gecombineerde oefening De praktische toepassingen van een microcontrol-ler inzien.

Oefening waarin alle aspecten naar voor komenzodat de samenhang tussen hard- en software kanworden ingezien.

13.6 I/O-kaart (U) Sturing uitvoeren met behulp van een I/O-kaart. (U)



D/2002/0279/051

3de graad TSO


DEEL 3: PLC

14 Principiële opbouw van een processturing Door middel van het blokschema de diverse mo-dules van een processturing benoemen en hunwerking toelichten.

15

15.1

Stuurmogelijkheden

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

Een sturing met vaste bedrading tonen.

15.2 Sturing met PLC De werking toelichten door middel van een voor-beeld, gebruikmakend van: instructielijst, ladder-diagram en functieblokdiagram.

Demonstratie met PLC.

15.3 Voordelen van PLC's De voordelen van een PLC-sturing ten overstaanvan 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 voorde-len met PLC-sturing naar voor komen vermelden.

16

16.1

Opbouw en werking PLC

Technische beschrijving

Systeemconfiguratie: automatiseringseenheid enperiferie

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

Gebruikmaken van een bestaande PLC-configura-tie.



D/2002/0279/051

3de graad TSO

16.2 CPUGeheugens:- systeemgeheugen- programmageheugen- signaalgeheugen

In- en uitgangseenheden: I/O

De soorten geheugens benoemen en hun functietoelichten.

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

Illustreren door middel van een blokschema.

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

17 Gestructureerd programmeren De soorten bouwstenen functioneel beschrijven.De structuur aantonen door middel vanorganisatie- en programmabouwstenen (hoofd- ensubroutines).

Het programma voorstellen door middel van mo-dules.

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

17.2 Organisatiebouwstenen De functie en werking van de diverse bouwstenentoelichten door middel van een voorbeeld.

Demonstreren door middel van een bestaand pro-gramma.

17.3 Programmabouwstenen De functie en werking van de diverse bouwstenentoelichten door middel van een voorbeeld.

Demonstreren door middel van een bestaand pro-gramma.

18 Programmeermethoden - ProgrammeertalenIEC 1131

De stappen nodig bij het programmeren toelich-ten: probleemanalyse, systeemontwerp, program-mastructuur, programma, documenteren en testen.

Een praktisch voorbeeld gebruiken.



D/2002/0279/051

3de graad TSO


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

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

Zelfstandig de functies toepassen in een praktischvoorbeeld.


20

20.1

Sequentiële logica

Geheugenfuncties De geheugenfuncties definiëren.De soorten en hun doel omschrijven door middelvan een voorbeeld.Zelfstandig toepassingen maken.

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

20.2 Tijdfuncties De soorten tijdfuncties omschrijven: impulsfunc-tie, verlengde impuls, inschakelvertraging zonderen met geheugen.De uitschakelvertraging toelichten in functionblock diagram.Zelfstandig de diverse functies uittesten doormiddel van de signaaldiagrammen.Zelfstandig oefeningen op tijdfuncties maken.

Ontwerpen en uittesten van oefeningen met tijd-functies: pulsgenerator, AMV, looplicht ...

20.3 Telfuncties De soorten telfuncties: up, down en up-down toe-lichten in function block diagram.Zelfstandig diverse tijdfuncties toepassen in oefe-ningen.

Telfuncties toepassen in combinatie met tijdfunc-ties.Cyclische programma's toepassen.



D/2002/0279/051

3de graad TSO

20.4 Sequential function chart- basisstructuren De structuur toelichten van:

- enkelvoudige sequentie,- meervoudige sequentie met: keuze, sprong, her-

haling, gelijktijdige werking.Zelfstandig toepassingen maken op enkelvoudigeen meervoudige sequenties.

Praktische oefeningen maken.

- procedures starten en stoppen Het starten van een proces en de verschillendestopprocedures 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 meerderebouwstenen.

Programma met meerdere bouwstenen waarvaneen hoofdprogramma met uitsluitend organisato-rische werking.

21 Byte- en woordverwerking Bits, bytes, woorden, dubbelwoorden, constantegetallen zelfstandig toepassen.

Timers en tellers programmeren door middel vanbyte en woordverwerking.

22 Laad- en transferfuncties De werking en het gebruik van accu's toelichten.De instructies 'laden' en 'transfereren' zelfstandigtoepassen.

23 Vergelijkingsfuncties De vergelijkingsfuncties toelichten.Zelfstandig oefeningen oplossen met verge-lijkingsfuncties.

De vergelijkingsfuncties integreren in praktischeoefeningen waarbij eerder besproken functies alstimers en tellers, laden en transfereren aan bodkomen.



D/2002/0279/051

3de graad TSO


24 Digitale bewerkingen en rekenkundige functies Shift links en shift rechts operaties toelichten.Optellen, aftrekken, vermenigvuldigen en delenzelfstandig toepassen.1-complement, 2-complement (U)

Toepassen in praktisch gerichte oefeningen.

25 Databouwstenen Het doel van databouwstenen toelichten.De samenstelling kennen: soorten en functies vande datawoorden.Zelfstandig de bouwstenen integreren in een pro-gramma.

Databouwstenen toepassen in praktisch gerichteoefeningen.

26 Functiebouwstenen Het toepassingsgebied van parametreerbare enniet-parametreerbare bouwstenen omschrijven.Zelfstandig parametreerbare functiebouwstenentoepassen in praktisch gerichte programma's.Zelfstandig standaardfunctiebouwstenen toepas-sen.

Een schuifregister ontwerpen met parametreerba-re bouwstenen.

Vermenigvuldigen en delen met standaardfunctie-bouwstenen.

27 Analoge signaalverwerking (U) Standaard analoge in- en uitgangsbouwstenenparametreren en toepassen in programma's.

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


5 EVALUATIE





– Schriftelijke overhoring: regelmatige schriftelijke overhoringen zijn noodzakelijk. Een aantal vormenkunnen 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






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



– 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


– 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


Elektronisch tekenen en technologie 123 Elektriciteit-elektronicaD/2002/0279/051 3de graad TSO


TV Elektronica Elektronisch tekenen en technologieEerste leerjaar: 2 uur/week

D/2002/0279/051


INHOUD

1 BEGINSITUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125




5 EVALUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129


7 BIBLIOGRAFIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129


1 BEGINSITUATIE

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


De industriële ontwikkelingen vereisen automatisering. Ook de ontwerper van elektronische schakelingenontsnapt niet aan de snelle evolutie van een manuele naar een geautomatiseerde aanpak.De leerlingen realiseren dossiers van gegeven elektronische schakelingen via EDA (Electronic Design Auto-mation), rekening houdend met de noodzakelijke technologische aspecten.Het drieluik 'schematekenen', 'analoge en digitale simulatie' en 'printtekenen' dient, gebruikmakend van geïn-tegreerde EDA-software op pc, aan bod te komen. Dit betekent dat de tekening niet enkel via een printer of eenplotter 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 elektroni-sche analoge en digitale schema's. Ook bij deze doelstelling is de simulatie van enkele schakelingen ofdeelschakelingen 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 hetvak 'projecten' en de Geïntegreerde proef van het tweede leerjaar van de derde graad.


Indien de functies en hulpmiddelen van een EDA-werkomgeving correct worden aangewend, komen elektroni-sche 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 leerplandoel-stellingen te realiseren. De kennis om de software te behandelen wordt dus niet in afzonderlijke leseenhedenaangebracht, maar wordt geïntegreerd in de tekenlessen. Hetzelfde geldt voor de noodzakelijke technologischeaspecten van de elektronische componenten in de schema's. Beperk de simulaties tot eenvoudige schakelingenof 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 gebruiktecomponenten, de simulatieresultaten, de PCB-lay-out, een materiaallijst.Coördinatie tussen de vakken Elektronisch tekenen, Analoge technieken en lab en Digitale technieken en labis onontbeerlijk.


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

Elektronisch tekenen en technologie126


/20020279/0513de graad TSO


1 Automatisering bij het ontwerpen van elektro-nische schakelingen

Het proces van schematekenen, over functioneelsimuleren, naar het afleiden van een gedrukteschakeling toelichten, met behulp van een stroom-loopdiagram.Het schema lezen en verklaren.Onder begeleiding een EDA-werkomgeving han-teren en de resultaten in een dossier samenbren-gen.De genormaliseerde tekensymbolen uit de compo-nentenbibliotheek kiezen en gebruiken.De behuizingen van de componenten onderschei-den.De ontwerpregels respecteren.

Een eenvoudige analoge schakeling uit de leerin-houden van de tweede graad gebruiken, zoals eenRC-schakeling voor het laden en ontladen van eencondensator.Het schema tekenen, de schakeling in het tijdsdo-mein simuleren (transient analyse) en de gedrukteschakeling afleiden.Een modeldossier ter beschikking stellen.

2 Dossier: gestabiliseerde voeding Het schema van een voeding met positieve uit-gangsspanning lezen en verklaren.Het schema van een voeding met positieve ennegatieve uitgangsspanning lezen en verklaren.

(U)Het proces van schematekenen naar het afleidenvan een gedrukte schakeling toepassen.Zelfstandig een EDA-werkomgeving hanteren ende resultaten in een dossier samenbrengen.De genormaliseerde tekensymbolen uit de compo-nentenbibliotheek kiezen en gebruiken.De behuizingen van de componenten onderschei-den.De ontwerpregels respecteren.

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



/2002/0279/0513de graad TSO

3 Dossier: eenvoudige combinatorische logica Het schema lezen en verklaren.Het proces van schematekenen, over functioneelsimuleren, naar het afleiden van een gedrukteschakeling toepassen.Zelfstandig een EDA-werkomgeving hanteren ende resultaten in een dossier samenbrengen.De genormaliseerde tekensymbolen uit de compo-nentenbibliotheek kiezen en gebruiken.De behuizingen van de componenten onderschei-den.De ontwerpregels respecteren.

Een eenvoudige combinatorische digitale schake-ling gebruiken, zoals een alarmschakeling metmeerdere ingangen.Het schema tekenen, de schakeling simuleren ende gedrukte schakeling afleiden.Een materiaallijst afleiden.Simulatie: logica-analyse.

4 Dossier: gemultiplexeerde digitale uitlezing Het schema lezen en verklaren.Het proces van schematekenen, over functioneelsimuleren, naar het afleiden van een gedrukteschakeling toepassen.Zelfstandig een EDA-werkomgeving hanteren ende resultaten in een dossier samenbrengen.De genormaliseerde tekensymbolen uit de compo-nentenbibliotheek kiezen en gebruiken.De behuizingen van de componenten onderschei-den.De ontwerpregels respecteren.

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

5 Dossier: LF-voorversterker (U) Het schema lezen en verklaren.Het proces van schematekenen, over functioneelsimuleren, naar het afleiden van een gedrukteschakeling toepassen.Zelfstandig een EDA-werkomgeving hanteren ende resultaten in een dossier samenbrengen.De genormaliseerde tekensymbolen uit de compo-nentenbibliotheek kiezen en gebruiken.De behuizingen van de componenten onderschei-den.De ontwerpregels respecteren.

Een schakeling met geïntegreerde voorversterkergebruiken.Het schema tekenen, de schakeling simuleren ende 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 betreffendeleerinhouden in het vak Analoge technieken enlab behandeld zijn.



/2002/0279/0513de graad TSO


6 Dossier: complete audioversterker Het schema lezen en verklaren.Het proces van schematekenen, over functioneelsimuleren, naar het afleiden van een gedrukteschakeling toepassen.Zelfstandig een EDA-werkomgeving hanteren ende resultaten in een dossier samenbrengen.De genormaliseerde tekensymbolen uit de compo-nentenbibliotheek kiezen en gebruiken.De behuizingen van de componenten onderschei-den.De ontwerpregels respecteren.

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

7 Methodes voor de praktische realisatie vangedrukte schakelingen

Een fotografische productiemethode voor gedruk-te schakelingen toelichten.De begrippen enkelzijdig, dubbelzijdig, multi-layer verklaren.Een methode voor het boren en doormetalliserentoelichten.Het gebruik van maskers toelichten.Soldeer- en desoldeermethodes herkennen.Een mechanische methode (frezen) voor het ver-vaardigen van prototype PCB's toelichten. (U)Minstens één elektronische schakeling (bijvoor-beeld uit bovenstaande dossiers) praktisch realise-ren.

Een aantal plot- en printresultaten, filmen enPCB's in verschillende fasen van afwerking ge-bruiken.Een videofilm over het fabricatieproces vanPCB's gebruiken.Wat de praktische realisatie van een gedrukteschakeling betreft kan men:- eenvoudige PCB's zelf realiseren in het lab (let

op de strenge VLAREM- en arbeidsreglemente-ring);

- de ontwerpbestanden voor fotografische verwer-king aan een externe firma doorgeven;

- een prototype mechanisch (laten) vervaardigen(frezen).

Een studiebezoek brengen aan en gespecialiseerdbedrijf wordt sterk aanbevolen.


5 EVALUATIE

Het is van belang zowel het product, het proces als de attitudeverwerving op te nemen in het gebruikte evalua-tiesysteem. 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 vanhet voorbereidend werk en de afwerking van de dossiers dient niet noodzakelijk in de school, maar kan ookthuis 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.


Een tekenlokaal met– pc's met geïntegreerde EDA-software– de mogelijkheid tot het afdrukken van resultaten (schema's, lay-outs van gedrukte schakelingen, simulatie-

resultaten, 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.

Netwerken en lab 131 Elektriciteit-elektronicaD/2002/0279/051 3de graad TSO


TV Elektronica Netwerken en labEerste leerjaar: 3 uur/week

D/2002/0279/051


INHOUD

1 BEGINSITUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133




5 EVALUATIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141


7 BIBLIOGRAFIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142


1 BEGINSITUATIE

De leerlingen komen vooral uit de tweede graad van de studierichtingen 'Elektriciteit-elektronica', 'Elektro-mechanica' of 'Industriële wetenschappen' en hebben een basiskennis van de elektriciteit verworven in het vakElektriciteit en lab. De leerlingen uit de tweede graad van de studierichting 'Elektriciteit-elektronica' hebbenook reeds een inleiding in de analoge elektronica achter de rug. Deze kennis werd voldoende wiskundig enwetenschappelijk onderbouwd om de doelstellingen van het vak Netwerken en lab in de derde graad van destudierichting 'Elektriciteit-elektronica' te realiseren.


De leerlingen dienen een goede kennis te verwerven van de elektrisch-elektronische netwerktheorie gesteundop 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 deleerlingen zelfstandig metingen en simulaties uitvoeren, moet hen helpen bij het verwerken van de theoretischeleerinhouden. Zij leren efficiënt rapporteren bij het interpreteren van de meetresultaten uit het lab.


Bepaalde leerinhouden die niet bij de metingen aan bod komen, kunnen via klassikale opstellingen gehanteerddoor de leraar, didactisch worden ondersteund. Ook simulatiesoftware kan daartoe worden aangewend. Deandere metingen en simulaties worden geïntegreerd, dus zo goed mogelijk aansluitend op de theorie, door deleerlingen zelf uitgevoerd. Via het maken van verslagen dienen de leerlingen de meetresultaten te verwerkenen te interpreteren. Om de lessen efficiënt te laten verlopen wordt aanbevolen minimaal twee van de drielesuren na elkaar te voorzien. Coördinatie met het vak Wiskunde is aangewezen.



Netw

erken en lab134


/2002/0279/0513de graad TSO


1 Oplossen van complexe netwerken Voor één netwerkschakeling de oplossing bereke-nen met de verschillende methoden: Kirchoff,superpositie, Thevenin.

1.1 De wetten van Kirchoff Voor een gegeven netwerkschakeling de wettenvan Kirchoff toepassen om tot een oplossing tekomen.

Herhaling (Elektriciteit en lab, tweede graad).

1.2 De superpositiemethode (U) Voor een gegeven netwerkschakeling de super-positiemethode toepassen om tot een oplossing tekomen.

Gebruik een voorbeeld met twee bronnen.

1.3

1.4

1.5

Het theorema van Thevenin

De gecompenseerde verzwakker

Begrenzers, clippers en clampers

Voor een gegeven netwerkschakeling het theore-ma van Thevenin toepassen om tot een oplossingte komen.

Zelfstandig metingen uitvoeren op een complexnetwerk en de gemeten waarden met de berekendewaarden vergelijken.

De eigenschappen van een gecompenseerde ver-zwakker aan de hand van een schema toelichten

De werking van de schakelingen aan de hand vaneen schema en golfvormen toelichtenPraktische toepassingen opnoemen

Laat de leerlingen zelf de schakeling bouwen ende meting uitvoeren (maak gebruik van tweebronnen).

Als toepassing, de probe van een oscilloscoopcorrect afregelen.

Praktische toepassingen demonsteren

2 RC-seriecombinaties in het tijdsdomein Het verband leggen met Elektriciteit en lab, twee-de graad.

2.1 Inschakelen op gelijkspanning Met de gegeven wiskundige uitdrukking (expo-nentiële wet) van de momentele waarde van destroom en de spanningen, de grafiek afleiden entekenen. Het begrip tijdsconstante definiëren enaanduiden op deze grafiek.

Netw

erken en lab135


/2002/0279/0513de graad TSO

Zelfstandig de metingen uitvoeren bij verschillen-de waarden van de componenten.

Ter aanvulling kan men eventueel simuleren.

2.2 Uitschakelen Met de gegeven wiskundige uitdrukking (expo-nentiële wet) van de momentele waarde van destroom en de spanningen, de grafieken afleiden entekenen. Het begrip tijdsconstante definiëren enaanduiden op deze grafiek.

Zelfstandig de metingen uitvoeren bij verschillen-de waarden van de componenten.

De nadruk leggen op het invers worden van despanning over R.

Ter aanvulling kan men eventueel simuleren.

2.3 De integrator De functie van een integrator en de voorwaardewaarbij een RC-netwerk integreert toelichten.Het gedrag van een integrerend netwerk verkla-ren.De uitgangsgrafiek tekenen.

Via een meting zelfstandig een integrerend net-werk onderzoeken.

Het verband leggen met de vakken Analoge tech-nieken en lab en Digitale technieken en lab.De nadruk leggen op het tijdsdomein en de im-pulsanalyse.

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

2.4 De differentiator De functie van een differentiator en de voor-waarde waarbij een RC-netwerk differentieerttoelichten.Het gedrag van een differentiërend netwerk ver-klaren.De uitgangsgrafiek tekenen.

Via een meting zelfstandig een differentiërendnetwerk onderzoeken.

Het verband leggen met de vakken Analoge tech-nieken en lab en Digitale technieken en lab.De nadruk leggen op het tijdsdomein en de im-pulsanalyse.

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

Netw

erken en lab136


/2002/0279/0513de graad TSO


3 Complexe rekenwijze

.

Het verband leggen met het vak Wiskunde.

3.1 De operator J Een vector voorstellen in een cartesiaans stelselen daaruit de horizontale en de verticale compo-nent afleiden.De definitie van de operator J kennen.

3.2 Complex getal Een vector wiskundig voorstellen volgens de po-laire notatie en de modulus en het argument ervanbepalen.

Een praktische RC- of RL-kring met zijn com-plexe voorstelling als voorbeeld nemen.Een (wetenschappelijke) rekenmachine gebruikenvoor de omzetting van de polaire naar de cartesi-aanse voorstelling.

3.3 Bewerkingen met complexe getallen De basisbewerkingen toepassen: optelling, af-trekking, vermenigvuldiging (U), deling (U) entoegevoegde (U) van een complex getal.

4 De serieschakeling van R, L en C Het verband leggen met Elektriciteit en lab, twee-de graad.

4.1 Het vectordiagram Het vectordiagram van een serieschakeling met R,L en C opstellen.Inzien dat de stroom door elke component dezelf-de 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 voorimpedanties.De formules gebruiken in oefeningen en bij hetzelfstandig uitvoeren van metingen.

De leerlingen zelf metingen laten uitvoeren.

Ter aanvulling kan men ook simuleren.

Netw

erken en lab137


/2002/0279/0513de graad TSO

4.5 Serieresonantie Het begrip serieresonantie toelichten en de be-grippen bandbreedte en kwaliteitsfactor verklaren.De formules voor de resonantiefrequentie, debandbreedte en de kwaliteitsfactor afleiden.De relatie tussen de bandbreedte en de kwaliteits-factor toelichten.De impedantiecurve van een serieresonantiekringtekenen.

Leg het verband met de mechanica (trillingen,slinger ...).

Zelfstandig de resonantiefrequentie, de band-breedte en de kwaliteitsfactor van een seriekringdoor meting onderzoeken.

Laat de leerlingen zelf meten met een functiege-nerator en een oscilloscoop, met verschillendewaarden van de componenten.Ter aanvulling kan men ook simuleren.

5 De parallelschakeling van R, L en C Het verband leggen met Elektriciteit en lab, twee-de graad.

5.1 Het vectordiagram Het vectordiagram van een parallelschakeling metR, L en C opstellen.Inzien dat de spanning over elke component de-zelfde 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 vooradmittanties.

De formules gebruiken in oefeningen en bij hetzelfstandig uitvoeren van metingen.

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

Netw

erken en lab138


/2002/0279/0513de graad TSO


5.5 Parallelresonantie Het begrip parallelresonantie toelichten en debegrippen bandbreedte en kwaliteitsfactor verkla-ren.De formules voor de resonantiefrequentie, debandbreedte en de kwaliteitsfactor afleiden.De relatie tussen de bandbreedte en de kwaliteits-factor toelichten.De admittantiecurve van een parallelresonantie-kring tekenen.

Zelfstandig de resonantiefrequentie, de band-breedte en de kwaliteitsfactor van een seriekringdoor meting onderzoeken.

Laat de leerlingen zelf meten met een functiege-nerator en een oscilloscoop, met verschillendewaarden van de componenten.Ter aanvulling kan men ook simuleren.

6

6.1

RC en RL in het frequentiedomein: filters

Laagdoorlaatfilter De transfertfunctie opstellen, de modulus en faseafleiden.Het Bodediagram berekenen en tekenen, de af-snijfrequenties aanduiden.De begrippen dB/octaaf en dB/decade kennen.Een aantal toepassingen opsommen.

Zelfstandig metingen op een RC-filter uitvoeren.

Voedingsfilters, antennefilters, ontstoring ...

De leerlingen meten zelf. Ter aanvulling kan menook simuleren.

6.2 Hoogdoorlaatfilter De transferfunctie opstellen, de modulus en faseafleiden.Het Bodediagram berekenen en tekenen, de af-snijfrequenties aanduiden.De begrippen dB/octaaf en dB/decade kennen.Een aantal toepassingen opsommen.

Netw

erken en lab139


/2002/0279/0513de graad TSO

Zelfstandig metingen op een RC-filter uitvoeren.

Ontkoppeling van DC, impulsen op het net plaat-sen, voeding over een coax, transformatorlozespanningsdeling ...

De leerlingen meten zelf. Ter aanvulling kan menook simuleren.

6.3 Banddoorlaatfilter Het Bode- en fasediagram opnemen.De bandbreedte, de resonantiefrequentie en dekwaliteitsfactor bepalen.

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

Verwijzen naar HF-toepassingen.

6.5 Toepassingen op passieve filters Aan de hand van formules de componenten vaneen 3-wegfilter van een LS-kast berekenen en deamplitude- en fasekarakteristiek zelfstandig opne-men.De invloed van de componenten op de afsnijfre-quentie onderzoeken.

Zelfstandig de frequentiekarakteristiek van eeneenvoudige toonregeling nameten.

De impedantie van een luidspreker meten.

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

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

De leerlingen zelf laten meten.

7

7.1

Brugschakelingen

De brug van Wheatstone Het schema tekenen en de formule afleiden bijevenwicht.Enkele toepassingen beschrijven. Meten van weerstanden, meten van hoge tempera-

turen, bepalen van een isolatiefout in een onder-grondse kabel ...

Netw

erken en lab140


/2002/0279/0513de graad TSO


Door meting zelfstandig de evenwichtsvoorwaar-den en de bruggevoeligheid bepalen.

De leerlingen voeren zelf de schakeling en demeting uit.

7.2 Brug voor impedanties (U) Een onbekende L- of C-waarde bepalen via eenbrug in evenwicht.


5 EVALUATIE




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

– Schriftelijke overhoring: regelmatige schriftelijke overhoringen zijn noodzakelijk. Een aantal vormenkunnen hierbij worden gebruikt:@ Korte, eventueel onaangekondigde overhoringen op het einde van een les of bij het begin van de vol-







Klassikaal

– Didactische opstellingen met bouwelementen om bepaalde leerinhouden die niet bij metingen door leer-lingen 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



– 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


– BAELE, D., BOODTS, W., CLERBOUT, A., Elektra 2, Plantyn, Deurne

– STANDAERT, K., VAN DER BORGHT, E., Gedifferentieerd leerpakket elektriciteit, deel 2, Standaarduitgeverij.

– VANDENBORN, T., Telecommunicatie, Die Keure.

7.2 Software

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

VLAAMS VERBOND VAN HET KATHOLIEK SECUNDAIR...

Documents

Transcript of VLAAMS VERBOND VAN HET KATHOLIEK SECUNDAIR...