Modulbeschreibung
Elektronik und Regelungstechnik III
Kürzel:
M_EuR_III
Durchführungszeitraum:
HS/07-HS/09
ECTS-Punkte:
10
Arbeitsaufwand:
300
Lernziele:
Die Studierenden
- können ein komplexes digitales System in einer progarmmiebaren Logik entwerfen.
- können synchrone Schaltungen entwerfen.
- können Funktionen eines Controllers auf einer programmiebaren Logik realisieren (System on Chip).
- können dynamische Systeme in ihren Eigenschaften analysieren und dafür einen passenden kontinuierlichen Regler so entwerfen, dass der geschlossene Regelkreis vorgegebene Anforderungen erfüllt.
- können die gängigen Reglertypen schaltungstechnisch auslegen und implementieren.
- kennen die Grundlagen der mathematischen Beschreibung von Abtastsystemen (insbesondere die z-Transformation).
- können diskrete Regler in einem Zielsystem implementieren.
- können diskrete Regler im z-Bereich auslegen und optimieren.
- können die Messunsicherheitsanalyse inklusiv Fehlerfortpflanzungsgesetz anwenden.
- kennen das Vorgehen und die Zusammenhänge beim Kalibrieren elektrischer Grössen.
- können Standardmesselektronikschaltungen wie AC-Brücke, OP-Messverstärker und Lockin-Verstärker entwickeln.
- können das elektronische Rauschen einer Messschaltung berechnen.
- kennen die verschiedenen Varianten der Abschirmung elektronischer Messsysteme.
- kennen die grundlegenden Funktionsweisen von magnetischen, elektrischen, optischen Sensoren sowie Ultraschallsensoren.
- kennen die technisch relevanten Kenngrößen der obigen kommerziellen Sensortypen.
- können die zu den obigen Sensortypen gehörenden Messelektronikschaltungen entwickeln.
- können die FFT-Analyse anwenden.
- können die Standardanalyseverfahren für elektrische Energiegrößen anwenden
- können eine Systemapplikation bestehend aus Hard- und Software auf der Basis eines Lastenheftes entwickeln.
- kennen die grundlegenden Eigenschaften von leitungsgebundenen und drahtlosen Übertragungssystemen.
- können das Verhalten von Leitungen bei hohen Frequenzen beschreiben.
- können mit Reflexionsfaktoren und S-Parametern Schaltungen auslegen.
- kennen Modulationsverfahren mit den zugehörigen Schaltungen und können diese Aufbauen sowie die Funktion erläutern.
- kennen die Multiplexverfahren und können das Funktionsprinzip erläutern und erkennen.
Verantwortliche Person:
Prof. Dr. Heinzelmann Andreas
Telefon/EMail:
++41 (0)81 7553420
/ u_2000096Standort (angeboten):
Buchs, Waldau St.Gallen
Fachbereiche:
Elektronik und Regelungstechnik, Elektronik
Vorausgesetzte Module:
Anschlussmodule:
Modultyp:
Standard-Modul für Systemtechnik BB STD_05(Empfohlenes Semester: 7)
Fach-Pflichtmodul für Elektronik und Regelungstechnik STD_05 (PF)
Standard-Modul für Systemtechnik VZ STD_05(Empfohlenes Semester: 5)
Fach-Pflichtmodul für Elektronik und Regelungstechnik STD_05 (PF)
ECTS-Punkte pro Kategorie
Profilmodule / 10 Punkte
Profilmodule / 10 Punkte
Modulbewertung
Bewertungsart:
Note von 1 - 6
Leistungsbewertung
Während der Prüfungssession:
Prüfung nach spezieller Definition
Während des Semesters:
Während der Unterrichstphase wird im Kurs Digitale Systeme eine Prüfung geschrieben. Während der Unterrichtspase wird im Kurs Signalübertragung eine Prüfung geschrieben. Während der Unterrichtsphase wird im Kurs kontinuierliche und diskrete Regelsysteme eine Prüfung geschrieben und eine Laborarbeit bewertet. Während der Unterrichstphase wird im Kurs Messelektronik, Sensorik und Messsysteme eine Prüfung geschrieben. Im Kurs Projekt Elektronische Sensorsysteme mit Datenübertragung wird das Projekt bewertet.
Bewertungsart:
Note von 1 - 6
Gewichtung:
Während der Unterrichstphase wird im Kurs Digitale Systeme eine Prüfung (Gewicht 5%) geschrieben. Während der Unterrichtspase wird im Kurs Signalübertragung eine Prüfung (Gewicht 5%) geschrieben. Während der Unterrichtsphase wird im Kurs kontinuierliche und diskrete Regelsysteme eine Prüfung (Gewicht 5%) geschrieben und eine Laborarbeit (Gewicht 5%) bewertet. Während der Unterrichstphase wird im Kurs Messelektronik, Sensorik und Messsysteme eine Prüfung (Gewicht 10%) geschrieben. Im Kurs Projekt Elektronische Sensorsysteme mit Datenübertragung wird das Projekt bewertet (Gewicht 10%). Zudem findet über alle Kurse eine abgesetzte Modulschlussprüfung statt (Gewicht 60%).
Bemerkungen:
Kurse in diesem Modul
Digitale Systeme
Kürzel:
EuR_III_D
Arbeitsaufwand:
42
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
- können ein komplexes digitales System in einer progarmmiebaren Logik entwerfen.
- können synchrone Schaltungen entwerfen.
- können Funktionen eines Controllers auf einer programmiebaren Logik realisieren (System on Chip).
Plan und Lerninhalt:
- Abtastung
- Digitale Signale
- Progarmmiebare Logik
- System on Chip
- Synchronisation
Ansprechspersonen:
Prof. Dr. Graf Urs
Fachbereiche:
Elektronik und Regelungstechnik
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Während der Unterrichtsphase wird eine Prüfung geschrieben. Zusätzlich findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Signalübertragung, Kontinuierliche und diskrete Regelsysteme, Messelektronik, Sensorik und Messsysteme sowie Projekt Elektronische Sensorsysteme mit Datenübertragung statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Selbststudium, Übungen, Gruppenarbeit, Laborübung
Bibliographie:
Vorlesungsunterlagen, Tutorial, Manual
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 30
- Harte Grenze: nein
Signalübertragung
Kürzel:
EuR_III_S
Arbeitsaufwand:
42
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
- kennen die grundlegenden Eigenschaften von leitungsgebundenen und drahtlosen Übertragungssystemen.
- können das Verhalten von Leitungen bei hohen Frequenzen beschreiben.
- können mit Reflexionsfaktoren und S-Parametern Schaltungen auslegen.
- kennen Modulationsverfahren mit den zugehörigen Schaltungen und können diese Aufbauen sowie die Funktion erläutern.
- kennen die Multiplexverfahren und können das Funktionsprinzip erläutern und erkennen.
Plan und Lerninhalt:
- leitungsgebundene Übertragungssysteme
- drahtlose Systeme, Antennen
- Übertragungskanäle, Leitungstheorie
- Koax-, Zweidraht, Streifenleitung, Lichtwellenleiter
- Reflexionsfaktor und S-Parameter
- Modulationsverfahren und Schaltungen
- Demodulationsschaltungen
- Digitale Modulationsverfahren
- Frequenzmultiplex, Zeitmultiplex, Codemultiplex
Ansprechspersonen:
Prof. Dr. Heinzelmann Andreas
Fachbereiche:
Elektronik und Regelungstechnik
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Während der Unterrichtsphase wird eine Prüfung geschrieben. Zusätzlich findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Digitale Systeme, Kontinuierliche und diskrete Regelsysteme, Messelektronik, Sensorik und Messsysteme sowie Projekt Elektronische Sensorsysteme mit Datenübertragung statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Selbststudium, Übungen, Gruppenarbeit, Laborübung
Bibliographie:
Skript
Tietze, Schenk: Halbleiterschaltungen
Datenblätter und Applikationsbeschreibung von Bauelementen
Softwarewerkzeuge: SPICE, MATLAB
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 30
- Harte Grenze: nein
Kontinuierliche und diskrete Regelsysteme
Kürzel:
EuR_III_R
Arbeitsaufwand:
84
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
- können dynamische Systeme in ihren Eigenschaften analysieren und dafür einen passenden kontinuierlichen Regler so entwerfen, dass der geschlossene Regelkreis vorgegebene Anforderungen erfüllt.
- können die gängigen Reglertypen schaltungstechnisch auslegen und implementieren.
- kennen die Grundlagen der mathematischen Beschreibung von Abtastsystemen (insbesondere die z-Transformation).
- können diskrete Regler in einem Zielsystem implementieren.
- können diskrete Regler im z-Bereich auslegen und optimieren.
Plan und Lerninhalt:
- kontinuierliche Regler, Reglerentwurf nach dem symmetrischen Optimum, schaltende Regler, PID-Regler mit Modifikationen, Kompensationsregler, Smith-Prädikator, Wurzelortskurvenverfahren
- Systemanalyse, Identifikation im Zeitbereich
- erweiterte Modellbildung für DC-Motoren
- Optimierungskriterien von Regelkreisen, Integralkriterien
- Behandlung von Abtastsystemen, Einführung der z-Transformation
- Beschreibung diskreter Systeme durch Differenzengleichungen
- diskreter Regler (s/z) mit Anwendung
- Stabilität diskreter Systeme
Ansprechspersonen:
Prof. Dr. Pickhardt Rainer
Fachbereiche:
Elektronik und Regelungstechnik
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Während der Unterrichtsphase wird eine Prüfung geschrieben und eine Laborarbeit bewertet. Zusätzlich findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Digitale Systeme, Signalübertragung, Messelektronik, Sensorik und Messsysteme sowie Projekt Elektronische Sensorsysteme mit Datenübertragung statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Selbststudium, Übungen, Gruppenarbeit, Laborübung
Bibliographie:
Skript
Lutz: Taschenbuch der Regelungstechnik
Softwarewerkzeuge: Matlab/Simulink
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Klassenunterricht mit 4 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 30
- Harte Grenze: nein
Messelektronik, Sensorik und Messsysteme
Kürzel:
EuR_III_M
Arbeitsaufwand:
84
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
- können die Messunsicherheitsanalyse inklusiv Fehlerfortpflanzungsgesetz anwenden.
- kennen das Vorgehen und die Zusammenhänge beim Kalibrieren elektrischer Grössen.
- können Standardmesselektronikschaltungen wie AC-Brücke, OP-Messverstärker und Lockin-Verstärker entwickeln.
- können das elektronische Rauschen einer Messschaltung berechnen.
- kennen die verschiedenen Varianten der Abschirmung elektronischer Messsysteme.
- kennen die grundlegenden Funktionsweisen von magnetischen, elektrischen, optischen Sensoren sowie Ultraschallsensoren.
- kennen die technisch relevanten Kenngrößen der obigen kommerziellen Sensortypen.
- können die zu den obigen Sensortypen gehörenden Messelektronikschaltungen entwickeln.
- können die FFT-Analyse anwenden.
- können die Standardanalyseverfahren für elektrische Energiegrößen anwenden.
Plan und Lerninhalt:
- Grundlagen (Kalibrierung elektrischer Größen)
- Messelektronik (Lockin-Verstärker, Rauschanalyse, Abschirmungen)
- Sensorik (magnetische, elektrische und optische Sensoren, Infrarotsensoren, Ultraschallsensoren)
- Energieanalyse
- Anwendung der FFT-Analyse
Ansprechspersonen:
Dr. Weisenhorn Martin
Fachbereiche:
Elektronik
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Während der Unterrichtsphase wird eine Prüfung geschrieben. Zusätzlich findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Digitale Systeme, Signalübertragung, Kontinuierliche und diskrete Regelsysteme sowie Projekt Elektronische Sensorsysteme mit Datenübertragung statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Selbststudium, Übungen, Gruppenarbeit, Laborübung
Bibliographie:
Skript
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Klassenunterricht mit 4 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 30
- Harte Grenze: nein
Projekt Elektronische Sensorsystem mit Datenübertragung
Kürzel:
EuR_III_P
Arbeitsaufwand:
48
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
- können eine Systemapplikation bestehend aus Hard- und Software auf der Basis eines Lastenheftes entwickeln.
Plan und Lerninhalt:
- Entwicklung einer Systemapplikation
Ansprechspersonen:
Prof. Dr. Heinzelmann Andreas
Fachbereiche:
Elektronik und Regelungstechnik
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Es wird ein Projekt bewertet. Zusätzlich findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Digitale Systeme, Signalübertragung, Kontinuierliche und diskrete Regelsysteme sowie Messelektronik, Sensorik und Messsysteme statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Projekt
Bibliographie:
Lastenheft, Tool-Manuals, Bauteildatenblätter
Softwarewerkzeuge: EDA-Tool Protel, IDE für Mikrocontroller
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Projekt mit 0 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 30
- Harte Grenze: nein