Modulewijzer RIVIO

MODULEWIJZER
HOGESCHOOL ROTTERDAM/CMI
HOGESCHOOL ROTTERDAM / CMI
Beroepsoriëntatie 4
TIRBEO04
Aantal studiepunten: 1 ects
Modulebeheerder: C. Stolk
Goedgekeurd door:
(namens toetscommissie)
Datum:
TIRBEO04
9-6-2011
1
MODULEWIJZER
HOGESCHOOL ROTTERDAM/CMI
Modulebeschrijving
Modulenaam:
Modulecode:
Aantal studiepunten
en
studiebelastinguren:
Beroepsoriëntatie 4
TIRBEO4
Dit studieonderdeel levert de student 1 studiepunt op, hetgeen overeenkomt met een
studielast van 28 uren.
De verdeling van deze 28 uren over de collegeweken is als volgt:
Begeleide colleges:
gedurende 8 weken: 8 * 100 minuten
Onbegeleide uren per week:
Literatuurstudie en opdrachten voorbereiden: 8 * 100 minuten
Totaal
14 uur
14 uur +
28 uur
De module TIRCPS01.
Zelfstudie en practicum.
De practicumopdrachten dienen iedere week ingeleverd te worden, en worden iedere
week beoordeeld met een cijfer. Alle opgaven dienen ingeleverd te worden. De normering
is voor alle opgaven gelijk. Een cijfer ≥ dan 6 levert 1 studiepunt op (cesuur).
E- book: - Elektronica cursus.html;
Leermiddelen:
- AC.pdf;
- DC.pdf;
- DIGI.pdf;
- REF.pdf;
- SEMI.pdf;
- Oscilloscoop.pdf
Film:
eiersorteermachine
Draagt bij aan (HBO-i) Deze module draagt bij tot het verwerven van de volgende competenties:
- Analyseren (niveau 1)
competentie:
- Ontwerpen (niveau 1)
- Realiseren (niveau 1)
Vereiste voorkennis:
Werkvorm:
Toetsing:
De module is bedoeld om TI studenten te helpen om wat dichter bij de hardware-wereld
van (micro)computersystemen te brengen. Niet alleen de computerapparatuur,
programmeren maar ook de elektrische schema’s ervan “lezen”.
Dit betekent dat de getekende componenten herkend dienen te worden en de functie
ervan grotendeels begrepen worden. In elk geval dient men de functionele specificaties
die betrekking hebben op de hardware te kunnen specificeren.
Tijdens het practicum wordt de theorie behandeld over de onderwerpen:
Wat houdt TI in? Beroepen, werkzaamheden, ontwerpniveau`s, black boxes, spanning,
stroom, weerstand, geleiding, formules, symbolen, schema`s, schakelingen, componenten,
nauwkeurigheid, kleurcode, vermogensdissipatie.
De dikte van de geleider bepaald de maximale stroom.
Diverse toepassingen in de dagelijkse praktijk.
Veiligheid.
Meten met een multimeter en een oscilloscoop, invloed van de meting op de schakeling.
Leerdoelen:
Inhoud:
Opmerkingen:
Modulebeheerder:
Datum:
TIRBEO04
9-6-2011
Tijdens het practicum is de aanwezigheid verplicht.
C. Stolk
April 2011
2
MODULEWIJZER
1.
Algemene omschrijving
1.1
Inleiding
HOGESCHOOL ROTTERDAM/CMI
Deze module Beroepsoriëntatie 4 is een kennismaking met de elektrotechniek en elektronica in zowel de
theorie als praktische toepassingen. Je krijgt inzicht in de wereld van de elektrotechniek en elektronica.
Als je tijdens b.v. een project een robot bouwt of zelf iets bouwt dan weet je met de kennis en het inzicht die
je krijgt door het volgen van deze module hoe je iets elektrisch aan kunt sluiten, en met een multimeter kunt
werken. En kan je een storing lokaliseren en repareren.
1.2
Relatie met andere onderwijseenheden
Als voorkennis is de kennis uit de module computersystemen 1 (de computerarchitectuur) noodzakelijk.
Daarin worden enkele digitale schakelingen behandeld.
1.3
Leermiddelen
De map literatuur bevat:
- de e-books:
- Elektronica cursus.html; een inleidende cursus Elektrotechniek en elektronica;
- AC.pdf;
zie ook http://ibiblio.org/obp/electricCircuits/
- DC.pdf;
- DIGI.pdf;
- REF.pdf;
- SEMI.pdf;
- Oscilloscoop.pdf;
- de film “de eiersorteermachine”.
Onderwerpen e-book AC.pdf;
1 BASIC AC THEORY
3 REACTANCE AND IMPEDANCE – INDUCTIVE
5 REACTANCE AND IMPEDANCE { R, L, AND C }
7 MIXED-FREQUENCY AC SIGNALS
9 TRANSFORMERS
11 POWER FACTOR
13 AC MOTORS
2 COMPLEX NUMBERS
4 REACTANCE AND IMPEDANCE - CAPACITIVE
6 RESONANCE
8 FILTERS
10 POLYPHASE AC CIRCUITS
12 AC METERING CIRCUITS
14 TRANSMISSION LINES
Onderwerpen e-book DC.pdf;
1 BASIC CONCEPTS OF ELECTRICITY
3 ELECTRICAL SAFETY
5 SERIES AND PARALLEL CIRCUITS
7 SERIES-PARALLEL COMBINATION CIRCUITS
9 ELECTRICAL INSTRUMENTATION SIGNALS
11 BATTERIES AND POWER SYSTEMS
13 CAPACITORS
15 INDUCTORS
2 OHM's LAW
4 SCIENTIFIC NOTATION AND METRIC PREFIXES
6 DIVIDER CIRCUITS AND KIRCHHOFF'S LAWS
8 DC METERING CIRCUITS
10 DC NETWORK ANALYSIS
12 PHYSICS OF CONDUCTORS AND INSULATORS
14 MAGNETISM AND ELECTROMAGNETISM
16 RC AND L/R TIME CONSTANTS
Onderwerpen e-book DIGI.pdf:
1 NUMERATION SYSTEMS
3 LOGIC GATES
5 ELECTROMECHANICAL RELAYS
7 BOOLEAN ALGEBRA
9 COMBINATIONAL LOGIC FUNCTIONS
11 COUNTERS
13 DIGITAL-ANALOG CONVERSION
15 DIGITAL STORAGE (MEMORY)
TIRBEO04
9-6-2011
2 BINARY ARITHMETIC
4 SWITCHES
6 LADDER LOGIC
8 KARNAUGH MAPPING
10 MULTIVIBRATORS
12 SHIFT REGISTERS
14 DIGITAL COMMUNICATION
16 PRINCIPLES OF DIGITAL COMPUTING
3
MODULEWIJZER
HOGESCHOOL ROTTERDAM/CMI
Onderwerpen e-book SEMI.pdf;
1 AMPLIFIERS AND ACTIVE DEVICES
3 DIODES AND RECTIFIERS
5 JUNCTION FIELD-EFFECT TRANSISTORS
7 THYRISTORS
9 PRACTICAL ANALOG SEMICONDUCTOR CIRCUITS
11 DC MOTOR DRIVES
13 ELECTRON TUBES
2 SOLID-STATE DEVICE THEORY
4 BIPOLAR JUNCTION TRANSISTORS
6 INSULATED-GATE FIELD-EFFECT TRANSISTORS
8 OPERATIONAL AMPLIFIERS
10 ACTIVE FILTERS
12 INVERTERS AND AC MOTOR DRIVES
Onderwerpen e-book REF.pdf;
1 USEFUL EQUATIONS AND CONVERSION FACTORS
3 CONDUCTOR AND INSULATOR TABLES
5 TRIGONOMETRY REFERENCE
7 USING THE SPICE CIRCUIT SIMULATION PROGRAM
9 CIRCUIT SCHEMATIC SYMBOLS
2 RESISTOR COLOR CODES
4 ALGEBRA REFERENCE
6 CALCULUS REFERENCE
8 TROUBLESHOOTING, THEORY AND PRACTICE
10 PERIODIC TABLE OF THE ELEMENTS
Aanbevolen tijdschrift:
De Elektor. Bevat informatie over de ontwikkelingen op het vakgebied, schakelingen en beschrijvingen, enz.
Software:
Elektronics Workbench; (heet nu Multisim)
Deze modulewijzer is tevens verplicht.
2.
Programma
Hieronder volgt het programma voor alle lessen. Dit wordt vervolgens uitgewerkt per week.
Lesweek:
De film “eiersorteermachine” bekijken
Elektronica cursus.html; hs 1, 2 en 3 e-book: DC.pdf
Elektronica cursus.html; hs 1, 2 en 3 e-book: DC.pdf
Elektronica cursus.html; hs 4
e-book: DC.pdf
Elektronica cursus.html; hs 4, 5 en 6 e-book: DC.pdf
e-book: AC.pdf hs 1 en 2.1 t/m 2.3
Oscilloscoop.pdf
-
1
2
3
4
5
6
7
8
3.
Zelfstudie (en bereid de practicumopdrachten voor)
Practicum:
opdrachten lesweek:
1
hs 1 en 2
2
hs 1 en 2
3
hs 3
4
hs 3, AC.pdf hs 9.1
5
6
7
Afmaken
Toetsing en beoordeling
De werkvorm voor deze module is een practicum, waarbij de theoretische achtergronden verteld worden.
Schrijf alle antwoorden, meetresultaten, schema`s en conclusies van de opdrachten op op papier.
Aan het einde van de les worden de opdrachten per persoon ingeleverd voor de beoordeling en het bepalen
van het cijfer. De normering is voor alle opgaven gelijk. Een cijfer ≥ hoger dan een 6 levert 1 studiepunt op
(cesuur). Aan het begin van de volgende les worden deze ingeleverde opdrachten besproken.
De docent observeert tijdens het practicum en stelt vragen voor je beoordeling. Actief meedoen is verplicht.
Het is verplicht acht keer aanwezig te zijn. Maak als je in wil halen een afspraak met de docent.
TIRBEO04
9-6-2011
4
MODULEWIJZER
HOGESCHOOL ROTTERDAM/CMI
Opdrachten lesweek 1
Onderwerpen:
- over deze module, alles bespreken, literatuur, e-books, software, enz;
uitwerkingen opdrachten direct na de les inleveren;
- welke werkzaamheden gaat je met je HBO TI diploma verrichten?;
- welke beroepen?
- welke werkzaamheden ga je verrichten als je bij een technische dienst werkt?
- plaats van deze module ten opzichte van deze werkzaamheden;
- ontwerpen op 4 niveau`s: applicatie: probleembeschrijving, een abstracte
beschrijving in grootheden, opdelen in
deelproblemen, black boxes beschrijven;
systeem: verdere beschrijving, systeemblokken
indelen, de verschillende signalen krijgen waarden;
component: systeemblokken worden uitgewerkt naar
componenten zoals weerstanden,
condensatoren, spoelen, transistor, IC, enz.
technologie: dit is het niveau waarop de componenten
praktisch worden gerealiseerd, schema,
printplaat;
- voorbeelden van niveau`s: robot, GSM zendinstallatie, PC, versterker, wat wordt er
in elk niveau besproken?, specificaties klant;
- TI houdt zich bezig met welke niveau`s?
- black-box, aansluiten, black-box op een black-box aansluiten;
waar moet je rekening mee houden?
Opdrachten: (lever de antwoorden op papier in)
Bespreek de opdrachten met groepen van twee.
Deze opdrachten worden klassikaal besproken.
1.
Welke werkzaamheden ga je later verrichten als je je diploma hebt?
Welk beroepsbeeld heb je als TI er?
2.
Stel je werkt bij een onderneming die robots maakt.
Robots kunnen zowel elektrisch al met lucht aangestuurd worden.
Er werken ook werktuigbouwkundigen die het mechanische deel uitvoeren.
Deze robots worden volgens klantenspeficaties gemaakt.
Nu krijg je de volgende opdracht: het sorteren van eieren moet geautomatiseerd worden.
Bekijk de film: “de eiersorteermachine”
Ontwerp globaal deze eiersorteermachine volgens de vier niveau`s
3.
Alle onderdelen moeten op de juiste manier met elkaar samenwerken. Bijvoorbeeld een stang duwt
een een doos naar de andere plaats. Deze stang komt in beweging als de doos op een bepaalde
plaats staat. Wat moet er nog meer ontworpen worden zodat alle onderdelen goed samen werken?
TIRBEO04
9-6-2011
5
MODULEWIJZER
HOGESCHOOL ROTTERDAM/CMI
Opdrachten lesweek 2
Onderwerpen:
- atomen, geleiding, isolator;
- stroom,
I;
- weerstand,
R;
- spanning,
U;
- de wet van Ohm,
U = I × R;
- vermogen,
P = U × I;
- vermogensdissipatie van een weerstand;
- symbolen (Amerikaanse en Europese);
- weerstand, volt, ampere en watt meten;
- het werken met een multimeter.
Stroomt er door een geleider 1 ampère, dan zijn dit 6,250.000.000.000.000.000 (6.25 x 1018) elektronen per
seconden.
Wat is nodig voor het practicum: - een multimeter;
- meetsnoeren;
- een potlood.
Opdrachten: (lever de antwoorden op papier in)
4.
Teken het schema van: - een stroomkring van een batterij van 4,5 volt, een aan/uit knop en
(ruim tekenen)
een lamp van 0,3 W;
- een spanningsbron van 30 V, hiermee in serie een weerstand van
1000 Ω en een weerstand van 470 Ω.
En drie volt meters en één ampèremeter op de juiste plaats.
5. Bereken voor de twee schakelingen van opdracht 1 de spanning, stroom, weerstand en het vermogen
van ieder onderdeel.
6. Een 10 watt weerstand heeft een waarde van 1M5Ω.
Er loopt een stroom van 0,1 A door deze weerstand.
Welke maximale spanning kan op deze weerstand gezet worden?
7. Men kan het opgenomen wattage van een schakeling met een Wattmeter meten.
Teken het elektrische schema van een Wattmeter.
8. Kennismaken met de multimeter. Wat kan de multimeter meten?
Welke bereiken heeft de multimeter?
Welke aansluitingen heeft de multimeter?
9. Teken een potloodstreep op het papier. Meet de weerstand op.
De weerstand varieert van ? ohm tot ? ohm?
Maak de streep twee keer zo lang de maximale weerstand wordt nu? Conclusie?
Maak de streep twee keer zo dik de maximale weerstand wordt nu? Conclusie?
Noem drie toepassingen van deze schakeling.
TIRBEO04
9-6-2011
6
MODULEWIJZER
HOGESCHOOL ROTTERDAM/CMI
Opdrachten lesweek 3
Onderwerpen: - schemateken, simulatie;
- kleurcode weerstanden;
- de stroomwet van Kirchhoff;
- serieschakeling;
- parallelschakeling;
- gemengde schakelingen;
- kerstboomverlichtingschakeling;
- waarom passen we hoogspanning toe? (Tot 380.000 volt)
Wat is nodig voor het practicum: - een multimeter;
- meetsnoeren;
- een breadbord;
- drie verschillende weerstanden voorzien van een kleurcode;
- één regelbare weerstand;
- een weerstand van 470 ohm, 1 Mohm, 10 kohm en 33 kohm.
Opdrachten: (lever de antwoorden op papier in)
10. Bepaal van drie weerstanden naar aanleiding van de kleurcode de weerstand.
Bereken de tolerantie van deze weerstanden.
De weerstand moet tussen de ? en ? ohm zijn.
Meet met de multimeter de drie weerstanden door.
11. Meet de drie aansluitingen van de regelbare weerstand door, regel de weerstand.
Teken het schema van deze schakeling.
12. Bouw de volgende schakeling:
Schakel de weerstand van 1 Mohm, 10 kohm en 33 kohm parallel.
Hiermee in serie de weerstand van 470 ohm.
De voedingsspanning is 10 volt.
Teken het schema.
Meet op ieder punt van de schakeling de weerstand.
Bereken de (deel)spanningen en de (deel)stromen).
13. Als u met een multimeter stroom en spanning gaat meten dan moet de multimeter de
schakeling niet beïnvloeden.
Meet de weerstand van de multimeter door in als deze:
- stoom kan meten;
- spanning kan meten.
Welke conclusie kunt u trekken over de multimeter?
14. Een generator levert 100 kW aan fabriek. De spanning is 400 volt.
De totale weerstand van de kabel tussen de generator en de fabriek is 1 ohm.
Teken het schema.
Bereken het vermogen dat de kabel opneemt.
De spanning wordt verhoogd naar 10000 volt, en in de fabriek wordt een transformator geplaatst.
Bereken het vermogen dat de kabel opneemt.
Conclusie?
15. Vier geleiders zijn met elkaar verbonden. Door geleider 1 loopt een stroom van 10 A naar het
knooppunt. Door geleider 2 loopt een stroom van 3 A vanaf het knooppunt. Door geleider 3 loopt een
stroom van 20 A naar het knooppunt.
Door geleider 4 loopt een stroom van ? A, naar af van? het knooppunt.
Teken het schema.
TIRBEO04
9-6-2011
7
MODULEWIJZER
HOGESCHOOL ROTTERDAM/CMI
Opdrachten lesweek 4
Onderwerpen: - het licht en krachtnet;
- veiligheid;
- aarding;
- aardlekschakelaar;
- condensator, capaciteit, serieschakelen, parallelschakelen, laden,
ontladen, gelijkstroomweerstand, wisselstroomweerstand, de stroom ijlt
90 graden voor op de spanning;
- elektrolytische condensatoren, polariteitsgevoeling;
- serie en parallel schakelen van condensatoren;
- een functiegenerator gebruiken.
Wat is nodig voor het practicum: - een multimeter;
- een functiegenerator;
- een bord om de componenten op te plaatsen;
- een condensator van 1 μF en 100 nF;
- een elektrolytische condensator van 470 μF.
Opdrachten: (lever de antwoorden op papier in)
16. Teken op een lijn (de nullijn) een sinus, totaal twee keer 360 graden.
Teken op + 120 graden van de getekende sinus nog een sinus, totaal twee keer 360 graden.
Teken op + 240 graden van de eerst getekende sinus nog een sinus, totaal twee keer 360 graden.
Wat heeft u nu getekend?
Een motor is voorzien van drie spoelen die 120 graden ten opzichte van elkaar verschoven zijn.
De drie sinusvormige signalen worden op de motor aangesloten.
Wat gebeurt er?
17. Meet met een liniaal op één willekeurige plaats in de tekening de hoogte van de drie sinussen op.
Boven de nullijn is positief en onder de nullijn is negatief.
Tel de stromen op. Wat is uw conclusie?
De totale stroom is dan?
Moet deze motor voorzien worden van een nulleiding?
18. Noem vijf maatregelen die u moet nemen om veilig te kunnen werken met elektrische apparatuur.
19. Beschrijf de werking van de aardlekschakelaar. Zie internet.
Teken een schema met:
- een aardlekschakelaar en hierop aangesloten een een wasmachine;
- een persoon die de wasmachine aanraakt;
- de totale stroomkring.
20. Ontlaad de condensatoren.
Meet 1 minuut lang met de multimeter de weerstand van de condensator.
Schrijf per 10 seconden de weerstandswaarde op.
Neem de waarde over in een Rt grafiek. Idem voor de tweede condensator.
Wat is u conclusie?
21. Sluit de condensator aan op een ampèremeter en een functiegenerator
Stel de frequentie in op 1000 hz. De stroom is?
Stel de frequentie in op 10 khz. De stroom is?
Stel de frequentie in op 1 Mhz. De stroom is?
Conclusie? Formule erbij 1 gedeeld door 2 pie f
22. Een condensator van 10 μF en een condensator van 22 μF zijn in serie geschakeld.
Bereken de totale capaciteit.
Bereken de totale capaciteit als deze twee condensatoren parallel geschakeld worden.
TIRBEO04
9-6-2011
8
MODULEWIJZER
HOGESCHOOL ROTTERDAM/CMI
Opdrachten lesweek 5
Onderwerpen: - spoel, het magnetische veld werkt tegen, gelijkstroomweerstand, wisselstroomweerstand;
- diode;
- gelijkrichten van een wisselspanning, met 1 en 4 dioden, en een condensator;
- LED;
- transformator, wikkelverhouding;
- geschakelde voeding;
- galvanische scheiding;
- inwendige weerstand, batterij, condensator enz;
- informatie via het Internet, datasheets;
Wat is nodig voor het practicum: - multimeter;
- een breadbord;
Opdrachten: (lever de antwoorden op papier in)
23. Zoek van de condensator, spoel, diode zenerdiode en de LED het symbool op.
24. Meet met de multimeter de weerstand van de diode door.
Draai de meetsnoeren om en meet de weerstand weer door.
Wat is u conclusie?
25. Teken het schema van een schakeling die wisselspanning omzet naar een gelijkspanning.
Hoe verloopt het omzetten van de wisselspanning naar gelijkspanning? Teken dit.
26. Een transformator wordt aangesloten op 240 volt. De wikkelverhoudingen zijn 1000/100.
De secundaire spanning is?
De primaire stroom is 1,5 ampère, de secundaire stroom is?
27. Zoek in de literatuur: wat is een geschakelde voeding, galvanische scheiding en de inwendige
weerstand van een batterij of condensator?
Maak een kort verslag.
28. Zoek op het Internet naar een datasheet van een BC109 transistor.
Wat staat er in deze datasheet?
Hoeveel typen BC109 transistoren zijn er?
Teken de transistor over, en benoem de aansluitingen.
TIRBEO04
9-6-2011
9
MODULEWIJZER
HOGESCHOOL ROTTERDAM/CMI
Opdrachten lesweek 6
Onderwerpen: - gelijkspanning, wisselspanning;
- effectieve waarde, top – (top) waarde;
- vormen wisselspanning;
- faseverschuiving, spanning, stroom, tussen spanning en stroom;
- signaal-bron, voedings-bron;
- een signaal en voedingbron in serie schakelen, superponeren,
toepassingen;
Opdrachten: (lever de antwoorden op papier in)
29. Gegeven: een sinusvormige wisselspanning van 240 volt, 50 hz.
Gevraagd: - teken (ruim) deze spanning, totaal twee keer 360 graden;
- de effectieve waarde;
- de top waarde;
- de top – top waarde;
- geef de effectieve, top en de top en de top – top waarde aan in de tekening.
- reken de periodetijd uit.
30. Teken een blokvormige en een zaagtandspanning.
31. Gegeven: een sinusvormige wisselspanning van 240 volt, 50 hz.
Gevraagd: - teken (ruim) deze spanning, totaal twee keer 360 graden;
- teken + 45 graden verschoven nog een sinusvormige wisselspanning van 240 volt, 50 hz.
32. Zoek in de literatuur: wat is superpositie, en waarvoor kunnen we dit gebruiken?
Maak een kort verslag.
TIRBEO04
9-6-2011
10
MODULEWIJZER
HOGESCHOOL ROTTERDAM/CMI
Opdrachten lesweek 7
Onderwerpen: - principe van een oscilloscoop;
- werken met oscilloscoop;
- impendantie;
- probe.
Wat is nodig voor het practicum: - een oscilloscoop;
- een functiegenerator;
- BNC snoeren;
- een probe;
Opdrachten: (lever de antwoorden op papier in)
33. Hoe werkt de oscilloscoop? Wat kun je er mee meten? Hoe moe je de oscilloscoop instellen?
Zoek de antwoorden van deze vragen op het Internet op.
34. Sluit met een BNC snoer de functiegenerator aan op de oscillsocoop.
Stel de functiegenerator in op 100 Khz, blokgolf;
Stel de oscilloscoop zo in zodat de blokgolf duidelijk te zien is;
Schrijf de instellingen van de oscilloscoop over;
Teken de blokgolf over;
Wijzig de amplitude van de blokgolf;
Wijzig de frequentie van de blokgolf;
Stel een sinus en een zaagtandsignaal in.
35. De ingang van de oscilloscoop heeft een bepaalde inwendige weerstand en capaciteit.
Deze zijn bij de ingang vermeld, schrijf deze over.
Stel u gaat met deze oscilloscoop een versterker doormeten. De uitgangsweerstand van de versterker
is gelijk aan die van de ingangsweerstand van de oscilloscoop.
Teken het schema. Wat is het resultaat van deze meting?
36. Wat is de functie van de probe? Bekijk de opschriften van de probe, teken het totale schema van
opdracht 38 inclusief de probe. Conclusie?
---------------------------------------------------------------------
TIRBEO04
9-6-2011
11