EURO-BAC II Standard Elektronik

EURO-BAC II
Standard Elektronik
Inhalt
1.
Übersicht
2.
Zielsetzungen
-
Elektrotechnik
-
Elektronik
-
Technische Informatik
-
Digitaltechnik
3.
Prüfungskonzept
4.
Prüfungsbeispiele
5.
Anwendungsaufgabe
Autoren:
Hans Romer, GIB St. Gallen, CH-9012 St. Gallen, [email protected]
Martin Waldmann, TBS Zürich, CH-8050 Zürich, [email protected]
Version:
August 1999
Projektleitung Schweiz
Sigrid Friedrichs, Ländischstr. 107, CH-8706 Meilen, friedrichs @freesurf.ch;
Dr. Emil Wettstein, Nordstr. 138, CH-8037 Zürich, [email protected];
SDK Wülflingerstr. 17, 8400 Winterthur
EURO-BAC II – Standard Elektronik
1.
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Übersicht
Der Standard in Elektronik gilt für den Beruf “Elektroniker”. Aufgrund des schnellen technologischen Wandels in diesem Gebiet soll er laufend an die neuen Bedürfnisse angepasst werden.
Der Standard umfasst die folgenden Teilbereiche:
Elektrotechnik
Elektronik
Standard
Elektronik
Digitaltechnik
2.
Technische
Informatik
Zielsetzungen
Nachfolgend sind die Zielsetzungen mit den entsprechenden Schwerpunkten aufgeführt, die
durch den Elektronik Standard zu erfüllen sind.
2.1
Elektrotechnik
•
Die Grundgesetze der Elektrotechnik anwenden und elektrotechnische Probleme
selbstständig lösen.
Schwerpunkte:
− Widerstandsnetzwerke
− Spannungs- und Stromquellen
− Elektrisches Feld
− Magnetisches Feld
− Gleichstromkreis R, L, C
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− Wechselstromkreis R, L, C
2.2
Elektronik
•
Einfache elektronische Schaltungen entwickeln, ergänzen oder anpassen.
•
Komplexe Schaltungen analysieren und deren Funktionsweise erklären.
•
Datenblätter lesen und interpretieren.
Schwerpunkte:
− Verstärkerschaltungen
− Elektronische Filter
− Oszillatoren und Taktgeneratoren
− Spannungs- und Stromquellen
− Mess-, Steuer- und Regeltechnik
− Elektronische Schalter
− Leistungselektronik
− HF Technik
2.3
Digitaltechnik
•
Einfache digitale Schaltungen entwickeln.
•
Komplexe Schaltungen analysieren.
•
Schaltungsentwicklungswerkzeuge effizient anwenden.
Schwerpunkte:
− Grundfunktionen
− Wahrheitstabellen, Funktionsgleichungen
− Sequenzielle Logik
− Rechenschaltungen
− D/A und A/D Wandler
− Programmierbare Logikbausteine
2.4
Technische Informatik
•
Die Struktur von Mikrocomputern verstehen
•
Einfache Hard- und Softwareprobleme lösen
•
Wichtige Elemente einer höheren Programmiersprache strukturiert darstellen und
anwenden
•
Programmentwicklungswerkzeuge effizient anwenden.
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Schwerpunkte:
− Aufbau eines Mikrocomputersystems
− Prozessorientierte Softwareentwicklung
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3.
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Prüfungskonzept
Die fünfstündige Abschlussprüfung umfasst zwei Teile:
1. Teil
Eine Auswahl schriftlicher Aufgaben (ca.10) aus den Bereichen Elektrotechnik,
Elektronik, Digitaltechnik und Technische Informatik.
Zeit: 2 ½ Stunden
Hilfsmittel:
− Alle Hilfsmittel zugelassen (ausgenommen Telekommunikationsmittel)
2. Teil
1 Anwendungsaufgabe
Der Kandidat bearbeitet ein Fallbeispiel mit seinen ihm vertrauten Mitteln und
Methoden (z.B. aus dem Bereich Technische Informatik)
Zeit: 2 ½ Stunden
Hilfsmittel:
− Softwaretools zur Dokumentation und Programmentwicklung
− Compiler für eine Hochsprache
− Datenblätter oder Zugang zu Datenbanken
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4.
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Prüfungsbeispiele
Schriftliche Aufgaben
1.
Batterieladung:
Bei welchem Laststrom I3 und Lastwiderstand R3 ist der Ladestrom I2 des Akkumulators
gleich gross wie der Laststrom I3 ?
I3
Ri1
3Ω
Ri2
1Ω
I1
I2
U3
R3
U01=12V
2.
+
+
U02=9,6V
Ein Lötkolben von 230V / 50W soll mit einem Vorkondensator an 230V / 50 Hz
angeschlossen werden. Die Spannung am Lötkolben soll 150V betragen.
Berechnen Sie die Kapazität C des Kondensators
3.
S
L
Ri = 0
L = 0,2H (ideal)
Ri
R
50V
U2
R = 40 Ω
S = elektronischer
Schalter (ideal)
Der Schalter wird mit 5kHz getastet (Imp./Pause 1 : 4)
Zeichnen Sie die Ausgangsspannung massstäblich auf (im eingeschwungenen
Zustand).
4.
Die Temperatur eines Brennofens wird mit Hilfe einer Schwingungspaketsteuerung
eingestellt. Die Nennleistung beträgt PN = 3 kW bei 230 V/50 Hz.
Wie viele Schwingungen muss eine Schaltperiode Ts haben, wenn bei einer
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Einschaltdauer von tE = 2,5 s eine Leistung P = 1,2 kW umgesetzt wird?
5.
Berechnen Sie in untenstehender Schaltung Ua für alle möglichen Schalterstellungen.
4R
2R
R
+
2R
2R
+
Ua
2R
R
S1
S2
U0 = 6V
6.
In untenstehender Schaltung soll die Ausgangsspannung zwischen 6V und 18V
einstellbar sein. Es sind: R2 = 47 kΩ und Uz = 4,3 V.
Berechnen Sie R 1min und R 1max.
I
V1
R1
Rv
Ua
+
V2
7.
RL
+
Ua
R2
U2
Berechnen Sie für die nachfolgende Schaltung die Grenzfrequenz und das
Verstärkungsmass in dB bei Grenzfrequenz.
R2
R1
R1 = 1 kΩ
C
+
R2 = 4,7 kΩ
+
Ue
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Ua
C = 4,7 nF
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8.
Seite 8
Der untenstehende Taktgenerator mit Operationsverstärker soll eine Pulsfrequenz von
10 kHz abgeben.
Berechnen Sie :
a) die Ausgangsspannung, wenn die Schaltspannung Us = 3V beträgt.
b) die Kapazität des Kondensator für die entsprechende Pulsfrequenz.
100k Ω
+
+
27k Ω
U2
56k Ω
+3V
C
Us
-3V
9.
Geben Sie für den untenstehenden Codewandler die vereinfachte Funktionsgleichung für
das Segment e an. Bereich 0 bis 9 (Pseudotetraden liefern Nullsignal).
8
A
B
C
D
BCD
a
b
8-4-2-1
c
4
d
2
a
e
1
7 Segment
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f
g
d
e
b
c
f
g
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10.
Seite 9
Geben Sie für die untenstehende Schaltung Q1....Q4 in einem Zeitdiagramm an.
Um was für eine Zählerart handelt es sich?
1
1
0
0
Q1
Q2
Q3
Q4
J
K
J
K
J
K
J
Anfangswert
K
+U0
Cl
>1
>1
&
&
Cl
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
1
t
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5.
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Anwendungsaufgabe
Aufgabenstellung:
Ein Mikroprozessor steuert mittels Pulsbreitenmodulation einen Gleichstrommotor. Mit
Eingabeschaltern sollen vier verschiedene Geschwindigkeitswerte eingestellt werden können.
•
Zeichnen Sie das Hardwareblockschaltbild und das Zeitdiagramm
•
Dimensionieren Sie die Ein- und Ausgabeansteuerungsschaltungen
•
Entwerfen Sie die zur Ansteuerung notwendige Programmstruktur
•
Erstellen Sie das Programm in einer Hochsprache
•
Dokumentieren Sie Ihre Lösung
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