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DGTB 2010 Potsdam 1
Schaltungsentwicklung mit dem „Elektronischen Baustein
System“ (EBS)
Johannes Lehmke, Hittorf-Gymnasium Recklinghausen
Stephan Winter, Städtische Realschule Waltrop
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Gliederung
1. Auswahl der Inhalte bei der Unterrichtsvorbereitung• Auswahl der Inhalte am Hittorf-Gymnasium im Jahre 2010
• Auswahl der Inhalte an der Städt. Realschule Waltrop 2010
2. 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
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Stoffverteilung am Hittorf-Gymnasium
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Kriterien für die Auswahl von Themen
•Umfang des vorhandenen Equipments in der Sammlung,
•Tragfähigkeit der eigenen/schulinternen Erfahrung mit dem Thema,
•Festlegungen in den Lehrplänen.
Hittorf-Gymnasium:
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
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Aufgabenstellung
Beim Betätigen der Taste „Start“ soll sich der Zeiger im Sekundentakt im Uhrzeigersinn bewegen und beim 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
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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.
•Technische Analyse des Schrittmotors•Vergleich mit einem Gleichstrommotor•Aufbau des Schrittmotors
Sammeln von Informationen
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Erfinden und Entwerfen
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Muster herstellen
5 V - Netzgerät
1506
4 Umschalter+5V+5V
0V0V
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Erproben und Beurteilen
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Optimieren
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Auswerten
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2. Schrittmotorbetrieb mit Signaltastern und Transistoren
NS
5 V - Netzgerät
1101
Eingabetasten
+5V+5V
0V0V
74LS14
1202
8 LED Anzeigen
+5V+5V
0V0V
ULN2803
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3. Schrittmotorbetrieb mit Signaltaster und Flipflops
NS
5 V - Netzgerät
1101
Eingabetasten
+5V+5V
0V0V
74LS14
1303
D-Flipflop
+5V+5V
0V0V
47LS74
D
Ck
RQ
Q
D
Ck
RQ
Q
74LS74
1202
8 LED Anzeigen
+5V+5V
0V0V
ULN2803
1301
6 Inverter+5V+5V
0V0V
74LS14
1
1
1
1
1
1
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4. Taktgeber für den Sekundentakt
NS
5 V - Netzgerät
1303
D-Flipflop
+5V+5V
0V0V
47LS74
D
Ck
RQ
Q
D
Ck
RQ
Q
74LS74
1202
8 LED Anzeigen
+5V+5V
0V0V
ULN2803
1301
6 Inverter+5V+5V
0V0V
74LS14
1
1
1
1
1
1
1108
4 Taktgeber+5V+5V
0V0V
HT
C 4
060
1 Hz
16 Hz
128 Hz
1024 Hz
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5. Start- Stopbetrieb mit einem Signaltaster
NS
5 V - Netzgerät
1303
D-Flipflop
+5V+5V
0V0V
47LS74
D
Ck
RQ
Q
D
Ck
RQ
Q
74LS74
1202
8 LED Anzeigen
+5V+5V
0V0V
ULN2803
1301
6 Inverter+5V+5V
0V0V
74LS14
1
1
1
1
1
1
1108
4 Taktgeber+5V+5V
0V0V
HT
C 4
060
1 Hz
16 Hz
128 Hz
1024 Hz
1101
Eingabetasten
+5V+5V
0V0V
74LS14
1302
4 UND Gatter+5V+5V
0V0V
74LS08
&
&
&
&
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6. Betrieb mit einem Mikrocontroller
1815
AVR+5V+5V
0V0V
11
1
1
ST 1
ST 3
ST 2
ST 4
Reset
USB
MEGA 32
NS
5 V - Netzgerät
1202
8 LED Anzeigen
+5V+5V
0V0V
ULN2803
1809
Adapter 10pol+5V+5V
0V0V
1
0
1
2
3
4
5
6
7
1101
Eingabetasten
+5V+5V
0V0V
74LS14
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit