Undervisningsplan for faget Design & Produktion El Skoleåret 201/2017 Ansvarlige for planen: Jonas Hansen Kristina Rødgaard Dato: 20. August 201 Kristina Rødgaard & Jonas Hansen 1
Fagplan for Design & Produktion - El Teknisk Gymnasium, Rybners Esbjerg Dato: 20. August 201 Ansvarlige for planen: Jonas Hansen & Kristina Rødgaard Formål: Undervisningens formål og indhold er beskrevet i bekendtgørelse nr. 801 af 28. juni 2007 om den erhvervsgymnasiale uddannelse til højere teknisk eksamen. Teknikfaget er sammensat af nøgletemaer, som er obligatoriske for det valgte teknikfag, samt to valgtemaer, og afslutningsmæssigt et fordybelsesområde. Fagets lektionstal: Der er til faget afsat 35 lektioner hvoraf de 130 er reserveret til eksamensprojektet. De resterende 22 lektioner er fordelt således: Nøgletemaet: Valgtemaet: Fordybelsesområdet: 40 % svarende til ca. 90 Lektioner 30 % svarende til ca. 8 Lektioner 30 % svarende til ca. 8 lektioner Eksamensprojekt: Der er afsat 10 lektioner pr. uge frem til vinterferien, hvorefter antallet evt. øges så det normerede lektionstal for faget opnås. Mål og indhold: Nøgletemaer (40%) Produktudvikling Dokumentation Kvalitetsbegrebet Fremstille en prototype. Emnemål og indhold Udarbejde og gøre rede for en produktudviklingsplan. Udarbejde kravspecifikationer. Foretage idéudvikling. Foreslå diagramtegning ved hjælp af PcSchematic og Fritzing og simulering ved hjælp af FluidSim. Gøre rede for kvalitets aktiviteter i en virksomhed. Orientere om: Sikkerhed ved arbejde Produktionsprocesser og procesovervågning Anvende og foretage hensigtsmæssigt valg af måleværktøjer Foretage relevante målinger Foretage analyse af måleresultater Automation og styringsteknik Udarbejde diagrammer for og foretage opstilling af enkle pneumatiske og elektriske kredsløb. I det gennemførte valgte temaområde foretage en enkel programmering feks. PLC. Genkende interface teknik, data kommunikation og CIM. 2
Materiale teknologi Foreslå egnede materialer til en given anvendelse, herunder tage miljømæssige hensyn Valgtemaer (30%) Emne og indhold Programmerbar elektronik, el (15%): Industriel elteknik, el (15%): - Udvikle interfaceelektronik og software til opsamling af måledata igennem computerens porte - konstruere systemer til styring, regulering eller overvågning - anvende en microcontroller eller PLC til realtidsprocesser - genkende teknikker inden for trådløs og trådbunden datatransmission. - gøre rede for anvendelse af elmotorer og generatorer i praksis - anvende motorer i styringstekniske opstillinger - anvende transducere til løsning af styringstekniske opgaver - genkende brugen af 3-faset vekselstrøm og beskyttelsessystemer i industrien. Undervisningen: Undervisningen har en teoretisk og en praktisk dimension og giver grundlæggende viden om metoder, teknikker og udstyr, der anvendes indenfor teknikområdet. Der inddrages viden fra andre fag. Undervisningen gennemføres som en kombination af projektorganiseret undervisning og emneunder-visning. Den projektorganiserede undervisning tilrettelægges på tværs af temaerne, og der tages udgangspunkt i elevernes interesser, hvilket fremmer motivationen. Det praktiske arbejde vægtes højt og omfatter såvel planlægning og dataopsamling som produktudvikling, produktfremstilling og arbejdsprocesser. Undervisningen foregår på et niveau der afspejler skolens professionalisme på det gennemførte teknikfags område. Planlægning: Der laves grundlæggende øvelser og et for-projekter, som tilsammen skal dække det krævede pensum. Hvert forløb evalueres. Der afsluttes med et selvstændigt eksamensprojekt, hvor eleven afleverer et produkt og en rapport. Omfanget af skriftlige arbejder svarer til 3 - standardopgaver i faget. Øvelser I starten af 5. Semester starter den praktiske del i form af øvelser, som omhandler udarbejdelse af grundlæggende styringer til maskiner med udgangspunkt i relæteknik, sensor-teknik, pneumatik, PLC-styring samt styring med micro-processer (Arduino). Dertil kommer den tekniske dokumentation, som især skal baseres på anvendelse af IT-baserede designværktøjer. Projekter Der gennemføres et for-projekt inkl. en fordybelsesdel i 5.-. semester Hver gruppe afleverer en rapport, som rettes af læreren og forsvares ved en fremlægning for resten af holdet. Hver elev har sin egen kopi af rapporten, og sørger selv for at tilføje rettelser. Der udarbejdes et for-produkt, hvor hovedvægten lægges på produktudviklingen, konstruktionen samt den tekniske dokumentation. Produkt færdiggøres i værksted, ved 3
hjælp af det udarbejdede dokumentationsmateriale for at opnå værkstedsmæssige. Dertil kommer fordybelsesdelen, som er et tværfagligt samarbejde med Dansk-faget. Fordybelsesdelen tager udgangspunkt i en del af nøgletemaet eller et af valgtemaerne. færdigheder Ressourcer: Arbejdet i værkstedet kræver, at der er det nødvendige udstyr til rådighed i form af relevante udstyr og håndværktøj. Til anvendelse i emneundervisningen er der foruden lærebøger udviklet undervisningsmateriale i form af Power Points der vil være tilgængelig på Fronter. Evaluering (UV): Standpunkt Undervisningen evalueres mundtlig og fagspecifik efter hvert forløb. Fagplanen evalueres løbende, så undervisningen kan optimeres i forhold til elever, lærere og ressourcer. Projektrapporterne og produkterne samt elevens deltagelse i undervisningen danner grundlag for elevens standpunktskarakter, som gives to gange om året (december og marts). 4
Årsplan El-teknik 3. årgang Efterår 2015: Uge Emne - Hold 1 (KROE) Emne - Hold 2 (JHA) Lektioner 32 Introduktion til faget: Design & produktion El Fremvisning af forrige eksamensprojekter Fælles: Afmontere forrige eksamensprojekter Installere Crocodile Physics, PC-Schematic, TIA13, Arduino IDE, Fritzing Introduktion til faget: Design & produktion El Fremvisning af forrige eksamensprojekter Fælles: Afmontere forrige eksamensprojekter Installere Crocodile Physics, PC-Schematic, TIA13, Arduino IDE, Fritzing 33 Teori: Grundlæggende industriel el-teknik (inkl. Relæ) (KROE) Relæ-Øvelse: Holdekreds med lampe Relæ-Øvelse: Motorstyring med timer - med lampe Relæ-Øvelse: Motorstyring med timer - med motor Teori: Grundlæggende PLC styring_s7-00 (KROE) Opstartsøvelser 1-4: Holdekreds, S/R, Timers, Counters Del 1: Opstart Arduino I/O Delay Øvelse: Blink Del 2: Digital input Teori om kontakter, LED Teori om modstande Overordnet teori om digitale signaler Øvelse: Blink (Circuit #1) Øvelse: Multiple LEDs (Circuit #4)* Teori om buzzer (alarm, frekvenser og toner) Øvelse: Trykkontakt med piezo buzzer, on/off Øvelse: Piezo Buzzer (Circuit #11)* Del 3: Analog input Potentiometer Seriel monitor PWM Øvelse: Potentiometer (Circuit #2) Øvelse: RGB LED (Circuit #3)* LDR og if-/else-statement Øvelse: Lysstyret LED, on/off Øvelse: Photo Resistor (Circuit #)* Temperaturføler (TMP3) Øvelse: Temperature Sensor (Circuit #7) 34 Fortsætte med PLC opstartsøvelser Teori: AC-motor (KROE) PLC-Øvelse: Motorstyring med timer og ACmotor Del 4: Sensorer Introduktion til motorer DC-motor Servo-motor Flowcharts i programmering Flex sensor 5
Afleveres: Videoaflevering af opstilling og forklaring af ladder-diagrammet (TIA13) Øvelse: Flex sensor og serial monitor C#9 Øvelse: Flex sensor og servo-motor C#10 Soft-potentiometer Øvelse: Soft-potentiometer og RGB LED Reed-kontakt Ultralydssensor Flydekontakt Mikrofon Del 5: Counter og LCD Teori om programmering af counter Øvelse: Counter med trykkontakt og seriel monitor 7-segment display Øvelse: Counter med trykkontakt og 7-segment display* Teori om LCD Øvelse: Hello World med LCD (Circuit #15) Øvelse: Temperatur visning på LCD Afleveringsopgave: Design og dokumentation af et system. Elever har fået følgende sensorer at vælge i mellem: Flydekontakt Reed kontakt Flex sensor Mikrofon Accelerometer* GPS-modul* 35 Teori: Sensorer switche og analog sensorer (KROE): Micro-switche, reed-kontakter, induktive switche, foto-aftastere PLC-Øvelse: Afprøvning og beskrivelse af sensor switches og analoge sensores egenskaber (virkemåde, fordele/ulemper, pris, montering) Øvelse Dosering efter antal uden HMI Ons + fre: Arbejde med afleveringsopgave (deadline d.d. kl. 23:59) Del : Motorer DC-motor med transistor (P2N2222AG) Øvelse: Spinning a motor (Circuit #) Reversering med H-bro (L293D) Øvelse: Reversering af DC-motor med H-bro Servo Øvelse: A Single Servo (Circuit #8) Evt. step-motor med driver Teori om relæ-teknik Øvelse: 230 volts AC-motor med relæ (on/off)
3 37 Øvelse Dosering efter antal uden HMI Teori: HMI Afleveringsopgave: Dosering efter antal med HMI - Afleveres inkl. PLC- og sensor teori VIDEO-forklaring af opstillingen og ladderdiagrammet PLC teori: Opbygning og montering, virkemåde, Ladder-funktioner Arbejde hjemmefra med teori til aflevering Afleveringsopgave: Dosering efter antal med HMI - Afleveres inkl. PLC- og sensor teori VIDEO-forklaring af opstillingen og ladderdiagrammet PLC teori: Opbygning og montering, virkemåde, Ladder-funktioner Teori: Grundlæggende pneumatik Øvelse: Tilføj flytning af kasser til Dosering efter antal med HMI -øvelsen Ons + fre: Del 7: Trådløs kommunikation RFID IR Ethernet-shield og router Evt. Bluetooth Evt. GPS Ons + fre: Skriftlig aflevering: Miniprojekt om motorstyring til bil. (JHA Kbh.) 38 39 Del 1: Opstart Arduino I/O Delay Øvelse: 3 øvelser Del 2: Digital input og output Teori om kontakter, LED Teori om modstande Overordnet teori om digitale signaler Teori om buzzer (alarm, frekvenser og toner) Øvelse: Blink (Circuit #1) Øvelse: Multiple LEDs (Circuit #4)* Øvelse: Push button(circuit #5) Øvelse: Trykkontakt med piezo buzzer, on/off Øvelse: Piezo Buzzer (Circuit #11)* Trafiklys* Del 3: Analog input og output Seriel monitor PWM Øvelse: Potentiometer (Circuit #2) Øvelse: Photo resistor (Circuit #) Øvelse: Temperatursensor (Circuit #7) Øvelse: Temperatur-melder Øvelse: RGB-LED * Circuit #1-15 i SIK (#7-15): Kort beskrivelse af virkemåde/funktion i øvelserne. Udprint koden og marker den brugte funktion i koden. Skriftlig aflevering Teori: Grundlæggende PLC styring_s7-00 (KROE) Opstartsøvelser 1-4: Holdekreds, S/R, Timers, Counters Teori: Grundlæggende PLC styring_s7-00 (KROE) Opstartsøvelser 1-4: Holdekreds, S/R, Timers, Counters 7
Øvelse: Temperatur-melder Teori: Sensorer (selvstudie) PLC-Øvelse: Motorstyring med timer (uden AC-motor) Del 4: Sensorer (selvstudie) Tilt-sensor Reed-kontakt Joystick IR-sensor (emne) IR-sensor (Line finder) PIR motion sensor (bevægelse) IR-sensor (afstand) Ultralyds-sensor (afstand) Lyd-sensor Flex-sensor Soft-potentiometer Teori: AC-motor (KROE) PLC-Øvelse: Motorstyring med timer og ACmotor Afleveres: Videoaflevering af opstilling og forklaring af ladder-diagrammet (TIA13) Del 5: Counter og LCD Teori om programmering af counter 7-segment display Teori om LCD Øvelse: Counter med trykkontakt og seriel monitor Dokumentation ved Arduino-projekter Flowchart Diagramtegning (Fritzing) Øvelse: Varslingssystem - gerne med LCD (Billede, diagram og kode afleveres på Fronter) 40 Del : Motorer DC-motor med transistor (P2N2222AG) Reversering med H-bro (L293D) Servo Teori om relæ-teknik Øvelse: Reversering af DC-motor med H-bro Mini-Arduino projekt - frit valg - Jeopardy - Tyverialarm-system - Robot-bil - Dosering efter antal med små transportbånd (24V DC) - Andre forslag Teori: Sensorer switche og analog sensorer (KROE): Micro-switche, reed-kontakter, induktive switche, foto-aftastere PLC-Øvelse: Afprøvning og beskrivelse af sensor switches og analoge sensores egenskaber (virkemåde, fordele/ulemper, pris, montering) Øvelse: Dosering efter antal (PLC) Fortsætter med Mini-Arduino projekt 41 Studietur Studietur 8
42 Efterårsferie 43 Fortsætter med Mini-Arduino projekt Fortsætter med Mini-Arduino projekt Teori: HMI Afleveringsopgave: Dosering efter antal med HMI - Afleveres inkl. PLC- og sensor teori VIDEO-forklaring af opstillingen og ladderdiagrammet PLC teori: Opbygning og montering, virkemåde, Ladder-funktioner (Evt. studiepraktik) Fortsætte med Afleveringsopgave 44 Ons + fre: For-projekt opstart Foretage idéudvikling Projektbeskrivelse inkl. blokdiagram Udarbejde kravspecifikationer Projektbeskrivelse inkl. blokdiagram Udarbejde kravspecifikationer 45 Rapportskrivning: Sikkerhed Relevante afsnit fra Stærkstrømsbekendtgørelsen Projektbeskrivelse inkl. blokdiagram Udarbejde kravspecifikationer Projektbeskrivelse inkl. blokdiagram Udarbejde kravspecifikationer 4 Aflevere projektbeskrivelse og tidsplan til Forprojekt 47 Gennemgå Produktudvikling Blokdiagram med input/output, beregninger på strømforbrug, dimensionering af luftcylinder 48 49 9
50 51 (SRP udleveres mandag) 0 52 Juleferie I alt 184 lektioner Forår 201: Uge Emne Antal lektioner 1 2 3 4 Aflevere 5 Forberede fremlæggelse og rette rapporter i opponentgrupper Fremvisning af projekt, evaluering (gruppevis) Fremvisning af projekt, evaluering (gruppevis) Udlevering af Eksamensprojekt 7 Vinterferie 0 8 Opstart på eksamensprojekt Eksamensprojekt 9 (Terminsprøver hele ugen) 0 10 Eksamensprojekt 11 Eksamensprojekt Eksamensprojekt 13 Eksamensprojekt 14 Påskeferie 0 15 Eksamensprojekt 1 Teknik-uge 40 17 18 Teknik-dage man-tir (rapportskrivning) Aflevering af Teknikfagsprojekt??? I alt 380 lektioner 10