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Bildungsangebot

2.0 - Modulbereich 2 im Überblick

Modul 2:	Technische Lösungen erweitern
Zeitrichtwert:	400 h
Kompetenzen:	Personale Kompetenzen Die Schülerinnen und Schüler entwickeln Prozessdenken. Sie strukturieren ihren Arbeitsprozess. Sie verhalten sich gegenüber Kundenanforderungen aufgeschlossen. Sie arbeiten und kommunizieren sachbezogen und ergebnisorientiert. Sie reflektieren den Handlungsablauf. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erweitern bestehende technische Lösungen. Sie erfassen Anforderungen einer Systemerweiterung und dokumentieren diese. Sie analysieren bestehende technische Systeme, planen Erweiterungen gemäß den Anforderungen und dokumentieren diese. Sie informieren sich über rechtliche Rahmenbedingungen und berücksichtigen sie. Sie entwickeln technische Vorschläge für eine Systemerweiterung unter Berücksichtigung geeigneter Rohstoffe, Werkstoffe bzw. Technologien und führen ggf. Berechnungen durch. Sie nutzen vorhandene Daten und setzen branchenspezifische Software ein. Sie realisieren ihre Handlungsergebnisse. Sie passen technische Dokumente, ggf. Programme an. Sie überprüfen die technische Systemerweiterung. Sie dokumentieren, reflektieren und beurteilen ihre Vorgehensweise und Handlungsergebnisse.
Struktur: (Modulbereiche)	MB 2.1	ES: Elektrische Systeme analysieren und erweitern
	MB 2.2	MCON: Mikrocontrollersysteme analysieren, konzipieren und programmieren
	MB 2.3	MPL: Messtechnische Probleme lösen
	MB 2.4	TPRL: Technische Probleme rechnergestützt lösen

2.1 - Elektrische Systeme analysieren und erweitern | ES

Modulbereich:	2.1 - Elektrische Systeme analysieren und erweitern
Kürzel:	ES
Übersicht:	Zur Entwicklung elektrotechnischer Systeme analysieren, planen, dimensionieren und projektieren die Schülerinnen und Schüler elektrische Schaltungen. Im Mittelpunkt des Unterrichtes stehen: Messversuche, deren Erkenntnisse sprachlich mit Merksätzen und mathematisch mit Formeln beschrieben werden. Erstellen, Lesen, Interpretieren und Arbeiten mit Schaltungen, Kennlinien und Diagrammen. Auswertung und Veranschaulichung von Messwerten - wo immer es sinnvoll ist – mit dem Computer. Einsetzen von fachbezogenen Normen und Vorschriften, wenn ihre Beachtung fachlich geboten ist. Zum Erreichen der Lernziele sind Laborübungen nötig. Mit praxisnahen Messverfahren untersuchen die Schülerinnen und Schüler Bauteile und Schaltungen und vertiefen so ihre Kenntnisse
Inhalte:	Elektrische Größen und Grundgesetze Grundbegriff: Spannung, Strom, Widerstand… Maschen- und Knotenanalyse Gleichstromkreise Widerstandsschaltungen: Reihen-, Parallel-, Gruppenschaltungen Stern-Dreieck-Umwandlungen Netzwerksberechnungen: Überlagerungsverfahren, Kreisstromverfahren, Ersatzquellenverfahren Elektrisches Feld Kapazität und Kondensator Gemischte Schaltungen Influenz Ladungsvorgänge bei Kondensatoren Magnetisches Feld Magnetfeld Induktivitätsberechnungen Hysterese Induktion Induktionsgesetz Generator-Motorprinzip Selbstinduktion Schaltvorgänge bei Spulen im Gleichstromkreis Kondensator und Spule im Wechselstromkreis Ideale R,C, und L Bauelemente im Wechselstromkreis Komplexe Berechnung gemischte Schaltungen von R, C und L Frequenzgang von RC-Übertragungsgliedern Schwingkreis, Resonanzkreis
Arbeitsmittel:	Labormessgeräte, und -Bauteile, Simulationssoftware, Laptop, Fachbücher

2.2 - Mikrocontrollersysteme analysieren, konzipieren und programmieren | MCON

Modulbereich:	2.2 - Mikrocontrollersysteme analysieren, konzipieren und programmieren
Kürzel:	MCON
Übersicht:	Die Schülerinnen und Schüler analysieren die Funktionsweise von verschiedenen Mikrocontrollersystemen. Sie kennen unterschiedliche Baugruppen eines Mikrocontrollers und können diese aufgabengerecht konfigurieren. Sie entwickeln für die Mikrocontrollersysteme Programme in den Sprachen Assembler, C und C++ und testen diese mit entsprechenden Hardware- und Softwarewerkzeugen. Die Schülerinnen und Schüler nutzen dabei professionelle Integrierte Entwicklungsumgebungen. Zur Dokumentation Ihrer Programme verwenden sie Programmablaufpläne und Struktogramme. Für konkrete Übungen stehen Systeme mit einem 8-Bit-Controller aus der 8051-Familie sowie Systeme mit ARM-Cortex M3 Controllern zur Verfügung. Um die Unterrichtsziele zu erreichen, wird projekt- und handlungsorientiert gearbeitet.
Inhalte:	Architektur von Mikrocontrollersystemen Funktionseinheiten von Mikrocontrollersystemen Vergleich von Mikroprozessoren und Mikrocontrollern Register- und Speicherarchitektur von Mikrocontrollern der 8051-Familie Befehlssatz der 8051-Familie Handhabung von Entwicklungswerkzeugen Handhabung integrierter Softwareentwicklungsumgebungen Nutzung von Werkzeugen zum Programmdebugging und zur Simulation Programmtest auf den Hardwareplattformen: SAB 80C535 und mbed LPC 1768 mit ARM Cortex Controller Erstellen von Anwendungsprogrammen Maschinennahe Codierung von Programmabläufen in Assembler und C Entwicklung von Lösungsalgorithmen für Steuerungsaufgaben unter Beachtung des EVA-Prinzips Darstellung von Algorithmen mit Hilfe von Flussdiagrammen und Struktogrammen Programmmodularisierung durch Unterprogramme Polling- und Interrupttechnik Verwendung von Klassen, Objekten und Bibliotheken in der Sprache C++ Konfiguration und Verwendung spezieller On-Chip-Komponenten Zähler- und Timerbausteine, AD-Wandler, RS-232 Systemerweiterung unter Verwendung des I²C-Standards Sensoren, Speicherbausteinen, Ethernet-Schnittstelle
Arbeitsmittel:	SAB 80C535 System, mbed LPC 1768, Keil µVision IDE, Visual Studio Code mit Platform IO Extension

2.3 - Messtechnische Probleme lösen | MPL

Modulbereich:	2.3 - Messtechnische Probleme lösen
Kürzel:	MPL
Übersicht:	In diesem Modulbereich werden grundlegende Fragestellungen zur messtechnischen Erfassung elektrischer Größen betrachtet. Dabei werden die bisherigen Erfahrungen und Erkenntnisse aus den Bereichen der Ausbildung und der betrieblichen Praxis vertiefend hinterfragt.
Inhalte:	Auswahl von geeigneten Messinstrumenten für betriebliche Problemstellungen: Messtechnik und Verantwortung Kriterien zur Geräteauswahl Normenbezug: DIN EN 61010, DIN EN 61343-3 (VDE 0682-401:2015-08) Technische und weitere Aspekte Elektrotechnisches Grundvokabular Spannung, Strom, Widerstand, Arbeit, Leistung, Wirkungsgrad, Wirkleistungsfaktor, Phasenwinkel, Effektivwert, Gleichrichtwert, Formfaktor, Crestfaktor, etc. Messunsicherheit in der Messtechnik Definition und Problemstellungen
Arbeitsmittel:	Digitalmultimeter, Funktionsgenerator und Oszilloskop, Messgeräte zur Ermittlung von Wirk- und Blindleistung, des Wirkleistungsfaktors und der elektrischen Arbeit, Fachartikel zur Thematik, Fachbücher

2.4 - Technische Probleme rechnergestützt lösen | TPRL

Modulbereich:	2.4 - Technische Probleme rechnergestützt lösen
Kürzel:	TPRL
Übersicht:	Die Schülerinnen und Schüler verstehen die Grundlagen der Informationsdarstellung und -verarbeitung in Mikrocomputersystemen und die Funktionsweise von Rechnersystemen. Zur Lösung von technischen Problemen nutzen sie gängige Anwendungsprogramme, insbesondere eine Tabellenkalkulation, und erstellen typische technische Dokumente, wie Messprotokolle und Projektdokumentationen. Die Schülerinnen und Schüler nutzen Integrierte Entwicklungsumgebungen, um technische Software zu planen, zu implementieren und zu testen. Sie kennen die Elemente der strukturierten Programmierung und können elementare Algorithmen erstellen und implementieren. Sie sind in der Lage, Programmteile zu modularisieren und bereitgestellte Funktionen in eigene Programme einzubinden. Gemäß verbreiteter Vernetzungsstandards können die Schülerinnen und Schüler Rechner in ein bestehendes Netzwerk integrieren, Netzwerkparameter festlegen und die Netzwerkkonfiguration durchführen. Sie berücksichtigen dabei gegebene Anforderungen und die Grundlagen der Netzwerk-Sicherheit.
Inhalte:	Technische Dokumente erstellen Textverarbeitung, Formeleditor Tabellenkalkulation, Zellbezüge, Formeln, Funktionen, Diagramme Strukturierte Programmierung Programmiersprachen, Sprachsyntax Zuweisungen, Operatoren, Variablen und Konstanten, Datentypen Bedingte Anweisungen, Schleifen Struktogramme, Programmablaufpläne Modularisierung von Programmen Funktionen, Modularisierung Datenstrukturen, Felder, Strukturen Zeiger Rechner in PC-Netzwerke einbinden Netzarchitekturen, Topologien, Zugriffsverfahren Übertragungstechniken, Netzwerkprotokolle (TCP/IP) Netzwerkdienste
Arbeitsmittel:	Büro-Anwendungen, CodeBlocks IDE, Programmiersprache C, Cisco Packet Tracer, Wireshark