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