Modulbeschreibung
Elektronik und Regelungstechnik II
Kürzel:
M_EuR_II
Durchführungszeitraum:
FS/11-FS/12
ECTS-Punkte:
12
Arbeitsaufwand:
360
Lernziele:
Die Studierenden
- kennen die Eigenschaften und Limitationen der ungeregelten Stromversorgungen und können diese auslegen.
- kennen die Eigenschaften der linearen Spannungsregler und können für ein vorliegendes Design-Problem einen passenden auswählen und dimensionieren.
- kennen die gebräuchlichsten netzgeführten Stromrichterschaltungen.
- kennen die Eigenschaften der getakteten Spannugsregler im Allgemeinen und die Eigenheiten der einzelnenTopologien im Speziellen.
- können die Analysemethoden für egtaktete Wandler anwenden.
- können für eine gebene Anwendung die passende Topologie bestimmen und auslegen.
- können eine Leistunsgverlustanalyse durchführen.
- kennen die für die Leistungselektronik relevanten Eigenschaften der Elektrolytkondensatoren.
- kennen die gebräuchlichsten galvanisch isolierten Wandler und können für ein gegebenes Design-Problem eine geeignete Topologie auswählen und dimensionieren.
- kennen das Power Factor Corrector (PFC) Prinzip und die entsprechenden Vorschriften.
- können geeignete Schaltungen asulegen.
- kennen die Funktionsweise der Wechselrichterschaltungen.
- können in Schaltungen Massnahmen vorsehen, die das Verhalten bezüglich der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) verbessern.
- können Stromversorgungen einsetzen.
- können batteriebtriebene Stromversorgungen auslegen.
- kennen die Funktionsweise der Wechselrichter und können sie einsetzen.
- können in Schaltungen Massnahmen vorsehen um die elektromagnetische Verträglichkeit sicherzustellen.
- kennen die Eigenschaften der Halbleitertechnologien.
- können die logischen Grundschaltungen in Anwendungen einsetzen.
- können Boolsche Funktionen aufstellen und vereinfachen.
- können Schaltungen mit kombinatorischer Logik einsetzen.
- können Schaltungen mit sequentieller Logik anwenden.
- können Zustandsautomaten realisieren.
- kennen grundlegende Kodierungsverfahren zur Fehlersicherung (Blocksicherung, gewichtete Codes, CRC-Codierung).
- kennen die Funktionsweisen und Eigenschaften von Halbleiterspeichern.
- kennen die Funktionsweisen und Eigenschaften von gemischten analog-digital Schaltungen (System-on-a-Chip).
- kennen die grundlegende Funktion und den Aufbau eines einfachen Mikrocontrollers.
- kennen Peripheriemodule eines Mikrocontrollers.
- können Anwendungen auf einem Mikrocontroller implementieren.
- können mittels VHDL eine komplexe digitale Hardware realisieren.
- können eine Applikation mit mittlerer Komplexität auf einem programmierbaren Logikbaustein (FPGA) realisieren.
Verantwortliche Person:
Prof. Dr. Heinzelmann Andreas
Telefon/EMail:
++41 (0)81 7553420
/ u_2000096Standort (angeboten):
Buchs, Waldau St.Gallen
Fachbereiche:
Elektronik und Regelungstechnik, Elektronik, Informatik
Vorausgesetzte Module:
Anschlussmodule:
Modultyp:
Standard-Modul für Systemtechnik BB STD_05(Empfohlenes Semester: 6)
Fach-Pflichtmodul für Elektronik und Regelungstechnik STD_05 (PF)
Standard-Modul für Systemtechnik VZ STD_05(Empfohlenes Semester: 4)
Fach-Pflichtmodul für Elektronik und Regelungstechnik STD_05 (PF)
ECTS-Punkte pro Kategorie
Profilmodule / 12 Punkte
Profilmodule / 12 Punkte
Modulbewertung
Bewertungsart:
Note von 1 - 6
Leistungsbewertung
Während der Prüfungssession:
Prüfung nach spezieller Definition
Während des Semesters:
Während der Unterrichtsphase wird in den Kursen Digitale Schaltungen und Einführung in Mikrocontroller eine Prüfung geschrieben. Im Kurs Projekt Entwicklung von Digitalschaltungen (VHDL) wird das Projekt bewertet. Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Anwendungen der Leistungselektronik eine Prüfung geschrieben und eine Laborabeit bewertet.
Bewertungsart:
Note von 1 - 6
Gewichtung:
Während der Unterrichtsphase wird in den Kursen Digitale Schaltungen und Einführung in Mikrocontroller eine Prüfung (Gewicht je 10%) geschrieben. Im Kurs Projekt Entwicklung von Digitalschaltungen (VHDL) wird das Projekt bewertet (Gewicht 10%). Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Anwendungen der Leistungselektronik eine Prüfung (Gewicht 7.5%) geschrieben und eine Laborabeit (Gewicht 2.5%) bewertet. Zudem findet über alle Kurse eine abgesetzte Modulschlussprüfung statt (Gewicht 60%).
Bemerkungen:
Kurse in diesem Modul
Anwendungen der Leistungselektronik
Kürzel:
EuR_II_L
Arbeitsaufwand:
90
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
- kennen die Eigenschaften und Limitationen der ungeregelten Stromversorgungen und können diese auslegen.
- kennen die Eigenschaften der linearen Spannungsregler und können für ein vorliegendes Design-Problem einen passenden auswählen und dimensionieren.
- kennen die gebräuchlichsten netzgeführten Stromrichterschaltungen.
- kennen die Eigenschaften der getakteten Spannugsregler im Allgemeinen und die Eigenheiten der einzelnenTopologien im Speziellen.
- können die Analysemethoden für egtaktete Wandler anwenden.
- können für eine gebene Anwendung die passende Topologie bestimmen und auslegen.
- können eine Leistunsgverlustanalyse durchführen.
- kennen die für die Leistungselektronik relevanten Eigenschaften der Elektrolytkondensatoren.
- kennen die gebräuchlichsten galvanisch isolierten Wandler und können für ein gegebenes Design-Problem eine geeignete Topologie auswählen und dimensionieren.
- kennen das Power Factor Corrector (PFC) Prinzip und die entsprechenden Vorschriften.
- können geeignete Schaltungen asulegen.
- kennen die Funktionsweise der Wechselrichterschaltungen.
- können in Schaltungen Massnahmen vorsehen, die das Verhalten bezüglich der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) verbessern.
- können Stromversorgungen einsetzen.
- können batteriebtriebene Stromversorgungen auslegen.
- kennen die Funktionsweise der Wechselrichter und können sie einsetzen.
- können in Schaltungen Massnahmen vorsehen um die elektromagnetische Verträglichkeit sicherzustellen.
Plan und Lerninhalt:
- ungeregelte Gleichrichterschaltungen
- netzgeführte Stromrichter
- Thyristoren gesteuerte Gleichrichterschaltungen
- Eigenschaften der Elektrolytkondensatoren
- Schaltregler und Schaltnetzteile (Buck-, Boost-, Buck-Boost-, Cuk-, SEPIC- und Buck2-Konverter)
- Leistungsfaktorkorrektur (PFC)
- galvanisch isolierte Wandler (Forward, Full,Bridge, Half Bridge, Push Pull, Current Fed Push Pull, Flyback)
- Wechselrichter (H-Brigde 1- und 3-phasig)
- Batteriebetriebene Stromversorgungen
- Elektromagnetische Verträglichkeit
- Pulsbreitenmodulation und Ansteuerung
- Funktionen: Spannungsregelung, Strombegrenzung, soft start und soft switching
Ansprechspersonen:
Prof. Dr. Schenk Kurt
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 Schaltungen, Einführung in Mikrocontroller und Projekt Entwicklung von Digitalschaltungen (VHDL) statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Selbststudium, Übungen, Gruppenarbeit, E-Learning, Laborübung
Bibliographie:
Skript und Vorlesungsunterlagen
PLECS
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Klassenunterricht mit 4 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 30
- Harte Grenze: nein
Digitale Schaltungen
Kürzel:
EuR_II_S
Arbeitsaufwand:
90
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
- kennen die Eigenschaften der Halbleitertechnologien.
- können die logischen Grundschaltungen in Anwendungen einsetzen.
- können Boolsche Funktionen aufstellen und vereinfachen.
- können Schaltungen mit kombinatorischer Logik einsetzen.
- können Schaltungen mit sequentieller Logik anwenden.
- können Zustandsautomaten realisieren.
- kennen grundlegende Kodierungsverfahren zur Fehlersicherung (Blocksicherung, gewichtete Codes, CRC-Codierung).
- kennen die Funktionsweisen und Eigenschaften von Halbleiterspeichern
- kennen die Funktionsweisen und Eigenschaften von gemischten analog-digital Schaltungen (System-on-a-Chip).
Plan und Lerninhalt:
- Halbleitertechnologien in der Digitaltechnik
- Logische Grundschaltungen: Gatelogik, Flip-Flop, Boolesche Algebra, Karnaugh Diagramm
- Kombinatorische Logik: Decoder, Multiplexer, Demultiplexer, Addierer, Subtrahierer, Komparator
- Sequentielle Logik: Flip-Flop, Dualzähler, Asynchron und Synchron, Schieberegister, Schaltwerke, Zustandsautomaten
- Programmierbare Logik
- Halbleiterspeicher (statisch und dynamisch RAM, ROM, PROM, EPROM, FLASH), Adressdekodierung und DMA-Funktionen
- Gemischte Schaltungen analog-digital, AD- und DA-Wandler
- System-on-a-Chip
- Kodierungsverfahren zur Fehlersicherung (Blocksicherung, gewichtete Codes, CRC-Codierung)
Ansprechspersonen:
Prof. Dr. Heinzelmann Andreas
Fachbereiche:
Elektronik
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Während der Unterrichtsphase wird eine Prüfung geschrieben. Zusätzlich findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Anwendungen der Leistungselektronik, Einführung in Mikrocontroller und Projekt Entwicklung von Digitalschaltungen (VHDL) statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Selbststudium, Übungen, Gruppenarbeit, Laborübung
Bibliographie:
Skript
Tietze, Schenk: Halbleiterschaltungen
Datenblätter und Applikationsbeschreibung von Bauelementen
Softwarewerkzeuge SPICE und EDA-Tool
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Klassenunterricht mit 4 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 30
- Harte Grenze: nein
Einführung in Mikrocontroller
Kürzel:
EuR_II_M
Arbeitsaufwand:
90
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
- kennen die grundlegende Funktion und den Aufbau eines einfachen Mikrocontrollers.
- kennen Peripheriemodule eines Mikrocontrollers.
- können Anwendungen auf einem Mikrocontroller implementieren.
Plan und Lerninhalt:
- Aufbau von Mikrocontrollern
- Speicherorganisation
- Instruktionsformate
- IO-Ports, SCI, Timer
- Treiber, Interruptverarbeitung
- Assembler, Hochsprache (C)
Ansprechspersonen:
Prof. Dr. Graf Urs
Fachbereiche:
Informatik
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Während der Unterrichtsphase wird eine Prüfung geschrieben. Zusätzlich findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Anwendungen der Leistungselektronik, Digitale Schaltungen und Projekt Entwicklung von Digitalschaltungen (VHDL) statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Selbststudium, Übungen, Gruppenarbeit, Laborübungen
Bibliographie:
Vorlesungsunterlagen, Manuals
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Klassenunterricht mit 4 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 30
- Harte Grenze: nein
Projekt Entwicklung von Digitalschaltungen (VHDL)
Kürzel:
EuR_II_P
Arbeitsaufwand:
90
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
- können mittels VHDL eine komplexe digitale Hardware realisieren.
- können eine Applikation mit mittlerer Komplexität auf einem programmierbaren Logikbaustein (FPGA) realisieren.
Plan und Lerninhalt:
- Einführung in VHDL
- Synthese und Simulation
- Implementation in einem FPGA
- Entwicklung einer Beispielapplikation
Ansprechspersonen:
Prof. Dr. Graf Urs
Fachbereiche:
Elektronik und Regelungstechnik
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Es wird ein Projekt bewertet. Zusätzlich findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Anwendungen der Leistungselektronik, Digitale Schaltungen und Einführung in Mikrocontroller statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Projekt
Bibliographie:
Lastenheft, VHDL-Tool Manuals, Skript, Bauteildatenblätter
Softwarewerkzeuge: EDA-Tool, IDE für VHDL
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Projekt mit 0 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 30
- Harte Grenze: nein