2. Biennium und 5. Klasse
Ziele
Im Schwerpunkt Elektronik werden Kenntnisse und Fertigkeiten im Bereich der Planung, Realisierung und Gestaltung von elektronischen Systemen vertieft. Die Schülerinnen und Schüler beschäftigen sich mit elektronischen Bauteilen und Schaltungen und erhalten einen Einblick in die verschiedenen Teilbereiche wi die Analog- und Digitaltechnik, Mikroelektronik und Leistungselektronik. Außerdem vertiefen sie die Themen Sicherheit am Arbeitsplatz sowie Schutz der Person, der Umwelt und des Lebensraums.
2. Biennium und 5. Klasse, Schwerpunkt Elektronik
Das Fach Automation ermöglicht den Schülerinnen und Schülern eine vertiefte Beschäftigung mit elektrischen und elektronischen Anlagen und Geräten und der Planung von automatischen Systemen. Schülerinnen und Schülern werden in der Lage sein für Problemstellungen, die den Schwerpunkt Elektronik betreffen, durch Anwendung erlernter Vorgangsweisen und Methoden, innovative Lösungen und Optimierungslösungen zu erarbeiten. Sie erfahren im Unterricht die Wichtigkeit der Ergebnisorientierung, d Zielorientierung und die Notwendigkeit, Verantwortung im Rahmen der Ethik und der Berufsethik zu übernehmen und lernen die Wirksamkeit, Effizienz und Qualität in der individuellen Arbeitstätigkeit und ihre autonome Rolle bei der Arbeit im Team richtig einzuschätzen.
Weiter wenden sie die Grundsätze der Organisation, der Verwaltung und der Kontrolle der verschiedenen Herstellungsverfahren an und analysieren den Beitrag der Wissenschaft und der Technologie in Bezug auf die Wissensentwicklung und die Veränderung der Lebensbedingungen. Sie reflektieren und beurteilen die ethischen, sozialen, wissenschaftlichen, produktiven, ökonomischen und umweltbezogenen Auswirkungen der technologischen Errungenschaften und ihrer industriellen Anwendungen. Im Unterricht wird auch Wert auf die korrekte Verwendung der technischen Sprache und technischen Begriffe des Fachbereichs, auch in der englischen Sprache, gelegt.
Kompetenzen am Ende der 5. Klasse
Die Schülerin, der Schüler kann
Didaktische und methodische Hinweise in Bezug auf die Bewertung
Art und Häufigkeit der Leistungserhebung:
2-3 Schularbeiten im 1. Semester und 2-3 Schularbeiten, bzw. Projektarbeiten oder Maturasimulation im 2. Semester
Gewichtung : alle „1“
1 oder 2 Test oder mündliche Prüfungen pro Semester Gewichtung: wird gemeinsam mit den Schülern festgelegt
Labortätigkeit:
Laufende Kontrolle der Labortätigkeit, Labortest, Projektarbeiten. Gewichtung: wird gemeinsam mit den Schülern festgelegt
Der individuelle Lernfortschritt wird in der Bewertung berücksichtigt. Individuelle Bildungspläne werden berücksichtigt
Mitarbeitsnote: wird vor allem für die Labortätigkeit vergeben
Bewertungskriterien: Kompetenzbereiche und Kompetenzen
Problemlösen (Berechnungen, für Projekte Lösungen suchen, Lösungen und Fehler bei Praktischen Arbeiten suchen, Recherche und Planungsfähigkeit)
Wiedergeben und Argumentieren (Lerninhalte schriftlich oder mündlich wieder geben, Zusammenhänge herstellen)
Darstellen und Dokumentieren (Schaltpläne, Eagle, Projektskizzen, Flussdiagramme,Dokumentationen Präsentationen – normgerecht/ sauber/vollständig)
Organisationsfähigkeit (sauberes und effizientes Arbeiten im Labor und bei Projekten, Einhalten von Fristen)
Arbeitshaltung (Teamfähigkeit, Hilfestellung für Kollegen, Konzentration auf die Arbeitsaufträge, Bereitschaft zur Mitarbeit)
Sprache (Ausdrucksfähigkeit in Schrift als auch mündlich, Einsatz der Fachsprache)
Weitere Hinweise
Am Jahresende wird das ganze Schuljahr bewertet und deshalb fließen auch die Beurteilungen des 1. Semesters in die Endbewertung ein. Dies wird den Schülern zu Beginn des Schuljahres mitgeteilt.
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3. und 4. Klassen |
Lerninhalte 3. KL |
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| Fertigkeiten | Kenntnisse | |
| Signale im Zeit- und Frequenzbereich darstellen |
Signalarten und Signalanalyse |
Sensorsignale und Kommunikation über Signale digitaler Schnittstellen (z.B. RS232). Übungen mit Frequenzgenerator und Oszilloskop. |
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die Fourier-Analyse eines periodischen und nicht periodischen Signals durchführen |
Schaltkreiselemente und ihre Modelle |
5. Klasse |
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die Übertragungsfunktion eines linearen und zeitinvarianten Systems bestimmen, analysieren und darstellen |
Theorie der linearen und zeitinvarianten Systeme |
5. Klasse |
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mathematische Modelle zur grafischen Darstellung der Übertragungsfunktion anwenden |
polare und logarithmische Darstellung, |
5. Klasse |
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Geräte und Methoden für Messzwecke und Abnahme auswählen |
Funktionsweise und Bedienung der Laborgeräte Mess- und Testmethoden |
Messen mit Multimeter, Oszilloskop und USB-Datenlogger |
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Messergebnisse darstellen, auswerten und interpretieren, auch mittels Verwendung informatischer Hilfsmittel |
Darstellungs- und Dokumentationsmethoden |
Darstellen und auswerten mit Excel oder C-Programm |
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applikationsspezifische Sensoren und Messgeräte auswählen sowie geeignete Mess- und Prüftechniken anwenden |
Einteilung und Funktionsweise von |
Kenntnis von Sensoren und Aktoren sowie messen mit Sensoren an Mikrocontroller, Datenlogger und Oszilloskop |
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elektrische und elektronische Systeme untersuchen |
Grundbausteine und Funktionen der Systeme |
Kleinprojekte und ihre Planung |
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fortschrittliche integrierte elektronische Bauteile und Systeme bei der Planung einsetzen |
hochintegrierte Bausteine |
Programmierung über PC, Hochsprachen (C und Basic), Schnittstellen am Pc |
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programmierbare Systeme und Baugruppen in spezifischen Anwendungen einsetzen |
programmierbare Bausteine |
Grafische Programmierung von Datenloggern, Steuerungen von Geräten mit Hochspracheprogrammieren |
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den Aufbau und die Funktionsweise eines Mikroprozessorsystems beschreiben |
Architektur eines Mikroprozessors und eines Mikroprozessorsystems |
----> Technologie und Projektierung 4. Klasse |
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die Funktionsweise und den Aufbau eines Mikrocontrollersystems beschreiben |
Architektur eines Mikrocontrollers |
----> Technologie und Projektierung 4. Klasse |
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Mikroprozessor- und Mikrocontrollersysteme programmieren |
Programmiergrundlagen und Programmiersprachen |
----> Technologie und Projektierung 4. Klasse |
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eingebettete Systeme untersuchen und programmieren |
Software für den Automationsbereich |
----> Technologie und Projektierung 4. Klasse |
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einfache Programme zur Datenerfassung und -verarbeitung realisieren |
Datenerfassungssysteme |
Grafische Programmierung von Datenloggern mit Laborübungen |
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anwendungsorientierte Software für Planung, Analyse und Simulation verwenden |
branchenspezifische Software |
LTSpice |
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Systeme nach der Art der Variablen klassifizieren digitale von analogen Systemen unterscheiden |
Klassifizierung von Systemen |
Problemlösungen mit Flussdiagrammen, Blockdiagrammen oder Statusdiagrammen modellieren, umsetzen in eine Hochsprache, C oder Basic |
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Systeme und technische Vorrichtungen modellieren |
Blockschaltbilder, Blockschaltalgebra |
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die Unterschiede zwischen verbindungsprogrammierten und frei programmierbaren#Systemen erkennen (VPS und SPS) und deren Funktionen abändern |
Eigenschaften verbindungsprogrammierter und frei programmierbarer Systeme |
Eigenschaften von VPS, Kleinsteuerungen und SPS Programmierung der SPS mit Step7 |
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verschiedene Arten von Steuerungen identifizieren und beschreiben die Eigenschaften von Sensoren und Baugruppen in automatischen Systemen beschreiben |
Steuerungen und Regelungen Eigenschaften der Regelkreisglieder |
Sensoren und ihre Klassifizierungen, Auswertung von Sensordaten über Datenlogger-Bausteine |
| einfache Steuerungen - auch mit integrierten elektronischen Bauteilen – entwerfen | programmierbare Interfacebausteine | ----> 3. Klasse Elektronik |
| einfache Regelungssysteme planen | Architektur und Arten von analogen Regelsystemen die Theorie der linearen und stationären analogen Systeme in einer Regelung |
----> 4. Klasse Automation |
| einfache Automaten realisieren | die Theorie der terminierten und determinierten Automaten | Simulation der Automaten über eine Hochsprache C# |
| Baugruppen aufgrund ihrer technischen Eigenschaften und der Funktions-Optimierung des Leitsystems auswählen und einbauen | Schnittstellen zum Kontrollsystem | HMI und Schnittstellen zum HMI |
| Handbücher und Bedienungsanleitungen benutzen | Bedienungsanleitungen und Handbücher |
Handbücher zu Hochsprachen (C#), Datenloggern und grafischer Programmierung und zu Komponenten der Mess-, Steuerung- und Regelungstechnik |
Überfachliche Zusammenarbeit
Überfachliche Zusammenarbeit: Mit Elektronik und Elektrotechnik für die Planung und Simulation digitaler Schaltungen mit LTSpice, Vertiefung der Bool'schen Algebra, Auswertung von Datenlogger-Werten. Mit Technologie und Projektierung zur Programmierung von Steuerungssystem sowie zur Auswertung und Analyse von Messwerten.
Bezug zu überfachlichen Kompetenzen
sich Ziele setzen und geeignete Lernstrategien, Lerntechniken, Strukturtechniken und Planungstechniken auswählen Präsentationstechniken Kausallogische Verkettungen die eigene Rolle in verschiedenen Gruppen
Arbeits- und Lernergebnisse adressatengerecht Dokumentationsformen und dokumentieren und präsentieren Informationen, Fakten und unterschiedliche Positionen zu relevanten Themen vernetzen und kritisch bewerten Sach- und Fachkenntnisse aus verschiedenen Bereichen und Quellen sachgerecht erschließen Merkmale wissenschaftlichen Arbeitens Analogien und kausale Zusammenhänge ermitteln und darstellen Problemlösestrategien auf herausfordernde Situationen planvoll und/oder kreativ reagieren Entscheidungsmethoden, Kreativitätstechniken.
sich an Aktivitäten zum Wohle der Gemeinschaft, Initiativen und Projekte beteiligen Informationen beschaffen, bewerten, auswählen, bearbeiten und präsentieren Recherchestrategien, Auswahlkriterien digitale Werkzeuge, Medien und das Internet zielführend einsetzen Hardware und Software.
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3. und 4. Klasse |
Lerninhalte 4. Kl. |
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| Fertigkeiten | Kenntnisse | |
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Signale im Zeit- und Frequenzbereich darstellen |
Signalarten und Signalanalyse |
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die Fourier-Analyse eines periodischen und nicht periodischen Signals durchführen |
Schaltkreiselemente und ihre Modelle |
Sensorsignale und Signale digitaler Schnittstellen (z.B. RS232). Übungen mit Frequenzgenerator und Oszilloskop. Aufnahme von Sprungantworten und Bodediagrammen von Regelkreisgliedern (P, I, D, und Kombinationen). Berechnungen mit den Übertragungsfunktionen von Filtern und Regelkreisgliedern. |
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die Übertragungsfunktion eines linearen und zeitinvarianten Systems bestimmen, analysieren und darstellen |
Theorie der linearen und zeitinvarianten Systeme |
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mathematische Modelle zur grafischen Darstellung der Übertragungsfunktion anwenden |
polare und logarithmische Darstellung, |
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Geräte und Methoden für Messzwecke und Abnahme auswählen |
Funktionsweise und Bedienung der Laborgeräte Mess- und Testmethoden |
Messen mit Multimeter, Oszilloskop und USB-Datenlogger |
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Messergebnisse darstellen, auswerten und interpretieren, auch mittels Verwendung informatischer Hilfsmittel |
Darstellungs- und Dokumentationsmethoden |
Darstellen und auswerten mit Excel oder C-Programm |
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applikationsspezifische Sensoren und Messgeräte auswählen sowie geeignete Mess- und Prüftechniken anwenden |
Einteilung und Funktionsweise von |
Kenntnis von Sensoren und Aktoren sowie messen mit Sensoren an SPS, Mikrocontroller, Kleinsteuerung, Datenlogger und Oszilloskop |
|
elektrische und elektronische Systeme untersuchen |
Grundbausteine und Funktionen der Systeme |
Kleinprojekte und ihre Planung |
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fortschrittliche integrierte elektronische Bauteile und Systeme bei der Planung einsetzen |
hochintegrierte Bausteine |
SPS und grafische Programmierung von Datenloggern |
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programmierbare Systeme und Baugruppen in spezifischen Anwendungen einsetzen |
programmierbare Bausteine |
SPS und grafische Programmierung von Datenloggern |
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den Aufbau und die Funktionsweise eines Mikroprozessorsystems beschreiben |
Architektur eines Mikroprozessors und eines Mikroprozessorsystems |
----> Technologie und Projektierung 4. Klasse |
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die Funktionsweise und den Aufbau eines Mikrocontrollersystems beschreiben |
Architektur eines Mikrocontrollers |
----> Technologie und Projektierung 4. Klasse |
|
Mikroprozessor- und Mikrocontrollersysteme programmieren |
Programmiergrundlagen und Programmiersprachen |
----> Technologie und Projektierung 4. Klasse |
|
eingebettete Systeme untersuchen und programmieren |
Software für den Automationsbereich |
----> Technologie und Projektierung 4. Klasse |
|
einfache Programme zur Datenerfassung und -verarbeitung realisieren |
Datenerfassungssysteme |
SPS und grafische Programmierung von Datenloggern mit Laborübungen |
|
anwendungsorientierte Software für Planung, Analyse und Simulation verwenden |
branchenspezifische Software |
Step7 und Vee zur SPS und grafischen Programmierung |
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Systeme nach der Art der Variablen klassifizieren digitale von analogen Systemen unterscheiden Systeme und technische Vorrichtungen modellieren |
Klassifizierung von Systemen Blockschaltbilder, Blockschaltalgebra |
einfache Mess- Steuer- und Regelungssysteme in Theorie und Praxis |
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die Unterschiede zwischen verbindungsprogrammierten und frei programmierbaren#Systemen erkennen (VPS und SPS) und deren Funktionen abändern |
Eigenschaften verbindungsprogrammierter und frei programmierbarer Systeme |
Eigenschaften von VPS, Kleinsteuerungen und SPS |
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verschiedene Arten von Steuerungen identifizieren und beschreiben |
Steuerungen und Regelungen |
Unterschied Steuerung - Regelung |
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einfache Steuerungen - auch mit integrierten elektronischen Bauteilen – entwerfen |
programmierbare Interfacebausteine |
----> 3. Klasse Automation |
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einfache Regelungssysteme planen |
Architektur und Arten von analogen Regelsystemen |
Regelkreis im Allgemeinen und einfache Regelungen mit P-, PI- und PD-Regler im praktischen Unterricht |
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einfache Automaten realisieren |
die Theorie der terminierten und determinierten Automaten |
----> 3. Klasse Automation |
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Baugruppen aufgrund ihrer technischen Eigenschaften und der Funktions-Optimierung des Leitsystems auswählen und einbauen |
Schnittstellen zum Kontrollsystem |
HMI und Schnittstellen zum HMI |
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Handbücher und Bedienungsanleitungen benutzen |
Bedienungsanleitungen und Handbücher |
Handbücher zu SPS und grafischer Programmierung und zu Komponenten der Mess-, Steuerung- und Regelungstechnik |
Überfachliche Zusammenarbeit
Mit Technologie und Projektierung zur Funktionsweise des Mikrocontrollers in der SPS
Mit Elektrotechnik und Elektronik zur Übertragungsfunktion von Systemen (Filter, PID), zur Anpassung von Sensorsignalen und zur Arbeitsweise von Aktoren (Leistungselektronik)
Bezug zu überfachlichen Kompetenzen
sich Ziele setzen und geeignete Lernstrategien, Lerntechniken, Strukturtechniken und Planungstechniken auswählen
Präsentationstechniken
Kausallogische Verkettungen
die eigene Rolle in verschiedenen Gruppen
Arbeits- und Lernergebnisse adressatengerecht Dokumentationsformen und dokumentieren und präsentieren
Informationen, Fakten und unterschiedliche Positionen zu relevanten Themen vernetzen und kritisch bewerten
Sach- und Fachkenntnisse aus verschiedenen Bereichen und Quellen sachgerecht erschließen
Merkmale wissenschaftlichen Arbeitens
Analogien und kausale Zusammenhänge ermitteln und darstellen
Problemlösestrategien
auf herausfordernde Situationen planvoll und/oder kreativ reagieren
Entscheidungsmethoden,
Kreativitätstechniken
| Fertigkeiten | Kenntnisse | Lerninhalte 5. Klasse |
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mit virtuellen Messgeräten arbeiten Datenlogger und Datenverarbeitungssysteme programmieren |
Sensoren Automatische Messsysteme und Datenlogger |
Datenaufzeichnung und Auswertung mit Datenlogger |
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Interfacetechniken zwischen elektronischen Geräten einsetzen |
Interface von AD- und DA – Wandlern |
Pegel-, Impedanz- und Frequenzanpassung von analogen und digitalen Signalen |
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Datenübertragungen realisieren |
Technik der Datenübertragung |
Schnittstellen kennen und anwenden (RS232, USB, EIB, CAN, iEthernet) |
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Baugruppen und programmierbare Systeme bei zunehmender Komplexität planen und verwalten |
grundlegende Bestandteile von Steuergeräten und Systemschnittstellen |
Steuerungs- und Leitebene miteinander verbinden, Bussysteme |
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Stabilitätsuntersuchungen in die Planung einbauen |
Stabilitätskriterien |
Stabilität in Regelkreisen und bei Verstärkerschaltungen, feed back loop |
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die Verwaltung von automatischen Systemen programmieren |
objektorientierte Programmiersprachen |
externe Geräte in C oder in grafische Programme einbinden |
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einfache Regelungssysteme mit integrierten analogen und digitalen Bauelementen entwerfen |
proportionale, integrierende und differenzierend Regler |
Übertragungsfunktion von LTI-Systemen. Systeme mit Bildbereich beschreiben und analysieren. Wiederholung von Regelungen und Einführung der digitalen Regelung |
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Anwendungsprogramme für die Überwachung und Abnahme von elektronischen Systemen entwickeln |
Techniken der zeitlichen Verwaltung in der Software |
Programme für Test und Überwachung grafisch und mit C erstellen |
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Mikroprozessor- und Mikrocontrollersystemen mit unterschiedlichen Programmiersprachen programmieren |
Hochsprache und Assemblersprache |
Wiederholung aller erlernten Programmiertechniken und Sprachen, C, Step7, Assembler, grafisch |
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branchenspezifische Software anwenden und technische Dokumentation verfassen |
Software und technische Normen |
Dokumentation und Protokollierung |
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Darstellung erfasster Daten und mathematischer Funktionen in einer höheren Programmiersprache |
Überfachliche Zusammenarbeit
Mit Technologie und Projektierung zu standardisierten Messverfahren, Schnittstellen und Normen und zur Softwareerstellung bei Schülerprojekten.
Mit Elektrotechnik und Elektronik zu Rauschen und Störungen, zu AD- und DA-Wandlern