Schaltungsentwicklung mit dem „Elektronischen Baustein System“ (EBS)

Johannes Lehmke, Hittorf-Gymnasium Recklinghausen Stephan Winter, Städtische Realschule Waltrop DGTB 2010 Potsdam 1

Gliederung • •

1.

• • •

2.

Auswahl der Inhalte bei der Unterrichtsvorbereitung

Auswahl der Inhalte am Hittorf-Gymnasium im Jahre 2010 Auswahl der Inhalte an der Städt. Realschule Waltrop 2010

Schaltungsentwicklung im Technikunterricht

Stellenwert der Schaltungsentwicklung

– – – – – –

Unterrichtsstruktur einer Schaltungsentwicklung Schaltungsentwicklung mit dem EBS am Beispiel „Stoppuhr“ Schrittmotorbetrieb von Hand Schrittmotorbetrieb mit Signaltastern und Transistoren Schrittmotorbetrieb mit Signaltaster und Flipflops Taktgeber für den Sekundentakt Start- Stopbetrieb mit Torsteuerung Betrieb mit einem Mikrocontroller

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Technikunterricht am Hittorf-Gymnasium DGTB 2010 Potsdam 3

Stoffverteilung am Hittorf-Gymnasium DGTB 2010 Potsdam 4

Kriterien für die Auswahl von Themen Hittorf-Gymnasium: •Umfang des vorhandenen Equipments in der Sammlung, •Tragfähigkeit der eigenen/schulinternen Erfahrung mit dem Thema, •Festlegungen in den Lehrplänen .

Städtische Realschule Waltrop: •Ausgewogenheit von Theorie- und Praxisanteil, •besonderer Bezug zur Alltagswelt der Schülerinnen und Schüler, •Möglichkeiten zur schriftlichen Leistungsüberprüfung, •vertretbarer Aufwand für die Erstellung der benötigten Medien, • Vorgaben des Lehrplans.

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Unterrichtsstruktur einer Schaltungsentwicklung •Problem- und Aufgabenstellung •Sammeln von Informationen •Erfinden und Entwerfen •Muster herstellen •Erproben, Beurteilen und Optimieren •Auswerten DGTB 2010 Potsdam 6

Aufgabenstellung Beim Betätigen der Taste „Start“ soll sich der Zeiger im Sekundentakt bewegen und beim im Uhrzeigersinn Betätigen der Taste „Stop“ soll der Zeiger stehen bleiben.

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Ablauf der Bearbeitung

1. Schrittmotorbetrieb von Hand

2. Schrittmotorbetrieb mit Signaltastern und Transistoren 3. Schrittmotorbetrieb mit Signaltaster und Flipflops 4. Taktgeber für den Sekundentakt 5. Start- Stopbetrieb mit einem Signaltaster 6. Start- Stopbetrieb mit einem Flipflop 7. Betrieb mit einem Mikrocontroller DGTB 2010 Potsdam 8

Aufgabenstellung für den 1. Schritt

Entwickelt/Entwickeln Sie mit einer Spannungs versorgung und vier Schaltern eine Schaltung, die den Zeiger der Stopuhr im Uhrzeigersinn bewegt.

Sammeln von Informationen •Technische Analyse des Schrittmotors •Vergleich mit einem Gleichstrommotor •Aufbau des Schrittmotors DGTB 2010 Potsdam 9

DGTB 2010 Potsdam Erfinden und Entwerfen 10

DGTB 2010 Potsdam Muster herstellen

+5V

4 Umschalter

+5V

5 V - Netzgerät

0V

1506

0V

11

DGTB 2010 Potsdam Erproben und Beurteilen 12

Optimieren DGTB 2010 Potsdam 13

Auswerten DGTB 2010 Potsdam 14

2. Schrittmotorbetrieb mit Signaltastern und Transistoren 5 V - Netzgerät

+5V

Eingabetasten

+5V +5V

8 LED Anzeigen ULN2803

+5V

74LS14

0V

1101

0V 0V

1202

0V

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3. Schrittmotorbetrieb mit Signaltaster und Flipflops 5 V - Netzgerät

+5V

Eingabetasten

+5V +5V

6 Inverter

1 1 1 +5V +5V

D-Flipflop 47LS74

D Q R Ck Q +5V +5V

8 LED Anzeigen ULN2803

+5V

74LS14 74LS14 74LS74

1 1 1 D Q R Ck Q 0V

1101

0V 0V

1301

0V 0V

1303

0V 0V

1202

0V

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4. Taktgeber für den Sekundentakt 5 V - Netzgerät

+5V

4 Taktgeber 1 Hz

+5V +5V

16 Hz 6 Inverter

1 1 1 +5V +5V

D-Flipflop 47LS74

D Ck Q Q R +5V +5V

8 LED Anzeigen ULN2803

+5V

74LS14 74LS74 128 Hz 1024 Hz

1 1 1 D Q R Ck Q 0V

1108

0V 0V

1301

0V 0V

1303

0V 0V

1202

0V

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5 V - Netzgerät 5. Start- Stopbetrieb mit einem Signaltaster

+5V

4 Taktgeber 1 Hz

+5V +5V

16 Hz 6 Inverter

1 1 1 +5V +5V

D-Flipflop 47LS74

D Q R Ck Q +5V +5V

8 LED Anzeigen ULN2803

+5V

74LS74 74LS14 128 Hz 1024 Hz

0V +5V

1108

0V

Eingabetasten

+5V 0V +5V 1 1 1

1301

0V

4 UND Gatter

+5V

74LS08 74LS14

& & & & 0V

1101

0V 0V

1302

0V 0V D Q R Ck Q

1303

0V 0V

1202

0V

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6. Betrieb mit einem Mikrocontroller 5 V - Netzgerät

+5V

AVR

+5V

ST 2 MEGA 32 ST 4 ST 1 Reset

0V

ST 3 1815 USB

0V +5V

Adapter 10pol

+5V

4 5 6 7 0 1 2 3

0V

1809

0V +5V

Eingabetasten

+5V 0V

74LS14 1101

0V +5V

8 LED Anzeigen ULN2803

+5V 0V

1202

0V

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

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