Undervisningsbeskrivelse Stamoplysninger til brug ved prøver til gymnasiale uddannelser Termin Institution Uddannelse Fag og niveau Lærer(e) Termin hvori undervisningen afsluttes: Maj-juni 2012 HTX Vibenhus / Københavns Tekniske Gymnasium HTX Design og produktion A Henrik Bak Heyde (HBH) Hold 3.g Design og produktion Sidst opdateret: maj 2012. Lektionslængde: 45 minutter Undervisningstid jf. bekendtgørelse 65,10) teknikfag A: 295 timer (393 lektioner) Elevtid jf. bekendtgørelse 76,4) teknikfag A: 110 timer Eksamensprojekt jf. bekendtgørelse: 100 timer (133 lektioner) inkl. 40 timers værkstedsuge Kernestof, valgtema og fordybelse jf. bekendtgørelse: 195 timer (260 lektioner) Pensum: Er emneopdelt, og eleverne har fået undervisning inden for relevante dele af pensum under hvert emne, resten har været selvstudium og dermed op til den enkelte elevs evner og arbejdssomhed. Kernestof: Nøgletemaer: a) Produktudvikling - et produkts udvikling fra idé til produktion, CAD, kvalitetsstyring og orientering om omkostninger ved indkøb og produktion b) Produktions- og procesovervågning - måling og indsigt i måleinstrumenter c) Automation og styringsteknik - styresystemer og computerbaserede produktionsprocesser d) Materialeteknologi materialers egenskaber, fremstilling, anvendelse, afprøvning og bearbejdning Valgte valgtemaer: i) Analog- og digitalelektronik, el: - foretage valg af passive komponenter, almindeligt forekommende halvledere, lineære og digitale kredse i forbindelse med konstruktion af kredsløb - foretage A/D-D/A-konvertering og gøre rede for forskellige konverteringsprincipper - foretage diagramtegning og printudlægning ved hjælp af CAD og fremstille trykt kredsløb under hensyntagen til elektriske og mekaniske forhold. j) Programmerbar elektronik, el: - udvikle interfaceelektronik og software til opsamling af måledata - konstruere systemer til styring, regulering eller overvågning - anvende microcontroller eller PLC til realtidsprocesser - genkende teknikker inden for trådløs og trådbunden datatransmission. Fordybelsesområde: - Elevafhængigt, men et miks af ovenstående Side 1 af 14
- Oversigt over gennemførte undervisningsforløb Titel 1 Titel 2 Titel 3 Titel 4 Titel 5 Titel 6 Titel 7 Titel 8 Titel 9 Titel 10 Titel 11 Titel 12 Introduktion Måle- og fabrikationsudstyr samt fumlebræt Analogelektronik og simuleringsværktøjer Passive komponenter Transistoren Rapportskrivning og projektarbejde Operationsforstærkeren Elektronikproduktion Digitalelektronik Generering og konvertering af signaler Mikroprocessor Eksamensprojekt Side 2 af 14
Titel 1 Introduktion Introduktion til faget teknikfaget Design og Produktion Anvendt litteratur, laboratorium og måleapparater introduceres. Undervisningsbekendtgørelse gennemgås med henblik på at konkretisere og eksemplificere fagets stipulerede krav til eleven; hvad forventes af eleven? Under dette punkt fremhæves omfanget af normalsider, selvstudium, gruppearbejde og rapportskrivning. Estimat jf. bekendtgørelsens samlede undervisningstid: 3 timer (4 lektioner) Afdækning af elevernes kompetencer samt anskueliggørelse af fagets mål. Sikkerhed og oprydning. Gruppearbejde. Rapportskrivning. Opbygning af rapporter. Klasseundervisning Side 3 af 14
Titel 2 Måle- og fabrikationsudstyr samt fumlebræt Fagets måletekniske hjælpemidler Funktion og opbygning af multimeter, strømforsyning, funktionsgenerator og oscilloskop gennemgås med et anvendelsesorienteret sigte for øje. Fejlbetjening og fejlkilder nævnes. Fabrikationsudstyr Brugen af loddekolbe, boremaskine, tinsuger, bidetang og andet værktøj beskrives. Printplader, fotografiske processer og ætsning af kobber gennemgås. Udviklingsbræt Det såkaldte fumlebræt introduceres. Udvikling og Test Vigtigheden af planlægning af ressourcer og tid, struktureret udvikling og fejlfinding og test gennemgås. Internet Diverse videoer på Youtube vises. http://www.youtube.com Estimat jf. bekendtgørelsens samlede undervisningstid: 8 timer (11 lektioner) Sikkerhed. Hands on. Terminologien øves. Klasseundervisning / projektarbejdsform / eksperimentelt arbejde Side 4 af 14
Titel 3 Analogelektronik og simuleringsværktøjer Hvad er analogelektronik? En kort indføring i emnet. Hvilke komponenter hører ind under emnet. Hvor og hvordan anvendes komponenterne. Kort oversigtsgennemgang af lærebogens behandling af emnet. Diagramsymboler Kapitel 46 De forskellige komponenters grafiske (visuelle) udseende. Standardværdier Kapitel 47 Tabelværdier til opslag i skema. Det græske alfabet Kapitel 48 En oversigt. Farvekoder Kapitel 49 Modstande og kondensatorers værdier ud fra deres påtrykte farvekode. Formler Kapitel 50 De forskellige formler (de vigtigste) som gennemgås i lærebogen. It i undervisningen Diverse printudlægnings- og simuleringsværktøjer som DesignSpark, Express PCB, Falstad og Yenka introduceres. Pensum Lærebog: Egon Rasmussen: Analog teknik, 3. udgave, Erhvervsskolernes Forlag 2007, ISBN: 978-87-7881-575-0 Side 515-542 Internet http://www.designspark.com http://www.expresspcb.com http://www.yenka.com http://www.falstad.com/circuit Estimat jf. bekendtgørelsens samlede undervisningstid: 12 timer (16 lektioner) Terminologien øves. Klasseundervisning /anvendelse af fagprogrammer /eksperimentelt arbejde Side 5 af 14
Titel 4 Passive komponenter Modstande, kondensatorer, spoler og dioder De vigtigste af elektronikkens passive komponenter gennemgås for at skabe et fundament for yderligere selvstudium af dem. Både AC- og DC-forhold undersøges. Elektrisk modstand Kapitel 5 Ohms lov Kapitel 6 Effekt og energi Kapitel 7 Modstandskombinationer Kapitel 8 Kondensatoren Kapitel 13 Kondensatoren ved DC Kapitel 14 Kondensatoren ved AC Kapitel 15 Spolen Kapitel 17 Spolen ved DC Kapitel 18 Spolen ved AC Kapitel 19 Dioden Kapitel 23 Ensretterkoblinger Kapitel 26 Pensum Lærebog: Egon Rasmussen: Analog teknik, 3. udgave, Erhvervsskolernes Forlag 2007, ISBN: 978-87-7881-575-0 Side 31-71, 129-159, 187-209 Estimat jf. bekendtgørelsens samlede undervisningstid: 40 timer (53 lektioner) Matematisk kompetence og fysisk forståelse. Terminologien øves. Klasseundervisning /eksperimentelt arbejde Side 6 af 14
Titel 5 Transistoren Transistoren Som eneste komponent gås i dybden med transistoren pga. dens enorme betydning for den moderne elektronikudvikling og -produktion. Transistoren Kapitel 30 Transistorens historie, dens produktion herunder planarteknologien og udseende, datablade, virkemåde (strømforstærkning) samt praktiske målinger i laboratoriet. Transistorens DC-forhold Kapitel 31 Arbejdspunkt og linie, temperaturproblemer, fixed bias, fejlfinding i laboratoriet, Darlingtonkobling samt de tre vigtige karakteristikker. Transistorens AC-forhold Kapitel 32 Hybridparametrene h fe, h ie og h oe, fasedrejning og arbejdslinie. Analogforstærkeren Kapitel 33 Forstærkning (signal og effekt), impedanser (ind- og udgangs), frekvensgang og måleteknik. Transistorens grundkoblinger Kapitel 34 Fælles emitter, kollektor og basis, frekvens og kapaciteter. Pensum Lærebog: Egon Rasmussen: Analog teknik, 3. udgave, Erhvervsskolernes Forlag 2007, ISBN: 978-87-7881-575-0 Side 303-361 Estimat jf. bekendtgørelsens samlede undervisningstid: 19 timer (25 lektioner) Matematisk kompetence og fysisk forståelse. Progression i sværhedsgraden. Terminologien øves. Klasseundervisning /projektarbejdsform /anvendelse af fagprogrammer / eksperimentelt arbejde Side 7 af 14
Titel 6 Rapportskrivning og projektarbejde Projektarbejde Planlægning og organisering af større projektarbejde med henblik på eksamensprojektet. Den tidslige faktor bringes i spil. Der bygges videre på deres erfaringer med større projektforløb fra Teknologi B-faget. Rapportskrivning En rapports opbygning beskrives. De væsentlige elementer fremhæves. Der tages udgangspunkt i den viden som haves fra fagene Fysik B og Matematik B i henholdsvis fysikrapporter og matematikprojekter samt faget Teknologi B, hvor inddragelse af samfundsmæssige faktorer er velkendt. Yderligere fagfaglige elementer tilføjes. Estimat jf. bekendtgørelsens samlede undervisningstid: 3 timer (4 lektioner) Skriftlige kompetencer; fokus på progression i planlægning og rapportering opnået fra andre fag. Klasseundervisning /skriftligt arbejde Side 8 af 14
Titel 7 Operationsforstærkeren Modkobling Kapitel 38 Differensforstærkeren Kapitel 39 Operationsforstærkeren Kapitel 40 Operationsforstærker kredsløb Kapitel 41 Pensum Lærebog: Egon Rasmussen: Analog teknik, 3. udgave, Erhvervsskolernes Forlag 2007, ISBN: 978-87-7881-575-0 Side 361-391 Estimat jf. bekendtgørelsens samlede undervisningstid: 23 timer (31 lektioner) Matematisk kompetence og udbygning af allerede opnåede færdigheder inden for faget. Klasseundervisning /projektarbejdsform/anvendelse af fagprogrammer /eksperimentelt arbejde Side 9 af 14
Titel 8 Elektronikproduktion Elektronikproduktion Prototype, unika og udvikling samt afprøvning, herunder test. Semiprofessionelt, small scale. Professionelt, large scale. Renrumsteknologi og silicium gennemgås. Hvad er Surface Mount Technology? En forståelse for hvad der driver eller begrænser udviklingen indenfor branchen. Hvor ligger væksten, hvem producerer hvad og hvorfor? Estimat jf. bekendtgørelsens samlede undervisningstid: 3 timer (4 lektioner) Læreplanens mål, progression Klasseundervisning Side 10 af 14
Titel 9 Digitalelektronik Hvad er digitalelektronik? En kort indføring i emnet. Hvilke komponenter hører ind under emnet. Hvor og hvordan anvendes komponenterne. Kort oversigtsgennemgang af lærebogens behandling af emnet. Talsystemer Kapitel 1 Gates Kapitel 2 Boole s algebra Kapitel 4 Reduktionsmetoder Kapitel 5 Karnaughkort Kapitel 6 Kombinatoriske kredsløb Kapitel 7 Hazard i gatekredsløb Kaptiel 8 Flip-flops Kapitel 9 Sekventielle kredsløb Kapitel 10 Skifteregistre Kapitel 11 Pensum Lærebog: Leif Møller Andersen og Kim Rundblad: Digital og mikroprocessor teknik, 4. udgave, Erhvervsskolernes Forlag 2009, ISBN: 978-87-7082-070-7 Side 9-30, 37-154 Estimat jf. bekendtgørelsens samlede undervisningstid: 45 timer (60 lektioner) Matematisk kompetence. Klasseundervisning/virtuelle /projektarbejdsform/anvendelse af fagprogrammer/skriftligt arbejde/eksperimentelt arbejde Side 11 af 14
Titel 10 Generering og konvertering af signaler Signaler AD/DA-konvertering og egengenerering af signaler gennemgås. Konvertering mellem analoge og digitale signaler Kapitel 14 Impulsdefinitioner Kapitel 18 Multivibratorer Kapitel 19 Pensum Lærebog: Leif Møller Andersen og Kim Rundblad: Digital og mikroprocessor teknik, 4. udgave, Erhvervsskolernes Forlag 2009, ISBN: 978-87-7082-070-7 Side 185-200, 237-262 Estimat jf. bekendtgørelsens samlede undervisningstid: 14 timer (18 lektioner) Matematisk kompetence og fysisk forståelse. Klasseundervisning / projektarbejdsform / anvendelse af fagprogrammer / eksperimentelt arbejde Side 12 af 14
Titel 11 Mikroprocessor Programmerbar elektronik Moderne elektronik bygges op omkring mikroprocessorer. Dette faktum samt en forståelse heraf, er hovedtemaet. Valget af mikroprocessor er faldet på en ATmega328 i form af en Arduino med tilhørende udviklingsmiljø, hvor programmering foregår i sproget Processing. Interface til andre komponenter kan være via I2Cprotokollen, implementeret ved hjælp af Arduino s wire-biblioteket. Lego s NXTbyggesten bruges som alternativ. Mikroprocessor Kapitel 22 Struktureret programudvikling Kapitel 23 AVR Atmel ATmega328 16-bit mikroprocessor (datablade, hjemmeside) Lego MindStorms ARM7 32-bit mikroprocessor (datablade, hjemmeside) I2C-potokollen (datablad, implementeret i Arduino s udviklingsmiljø) Pensum Lærebog: Leif Møller Andersen og Kim Rundblad: Digital og mikroprocessor teknik, 4. udgave, Erhvervsskolernes Forlag 2009, ISBN: 978-87-7082-070-7 Side 277-326 Internet http://www.arduino.cc/ http://www.atmel.com/ http://www.arm.com Estimat jf. bekendtgørelsens samlede undervisningstid: 24 timer (32 lektioner) Matematisk kompetence og fysisk forståelse. Progression i sværhedsgraden. Terminologien øves. Især software/programmeringsdelen kan blive en udfordring for nogle elever. Klasseundervisning/virtuelle /projektarbejdsform/anvendelse af fagprogrammer/skriftligt arbejde/eksperimentelt arbejde Side 13 af 14
Titel 12 Eksamensprojekt Eleverne vælger eksamensprojekt ud fra det udbud af projekter som skolen tilbyder indenfor de to valgtemaer. Mulige temaer: Automatik/Styring Fritid og børn Måling Hjælpemidler til undervisning Estimat jf. bekendtgørelsens samlede undervisningstid: 9 uger = 100 timer = 133 lektioner (inkl. værkstedsuge med ca. 40 lektioner) Projektplanlægning Rapportskrivning Design og produkt Projektarbejdsform/anvendelse af fagprogrammer/skriftligt arbejde/eksperimentelt arbejde Side 14 af 14