Modulbeschreibung
Elektronik und Regelungstechnik II
Kürzel:
M_EuR_II
Durchführungszeitraum:
FS/15
ECTS-Punkte:
12
Arbeitsaufwand:
360
Lernziele:
Die Studierenden
- kennen die Eigenschaften der getakteten Spannungsregler im Allgemeinen und die Eigenheiten der einzelnen Topologien im Speziellen.
- können die Analysemethoden für getaktete Wandler anwenden.
- können für eine gegebene Anwendung die passende Topologie bestimmen und auslegen.
- können eine Leistungsverlustanalyse 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 auslegen.
- kennen die Funktionsweise der Wechselrichterschaltungen.
- können in Schaltungen Massnahmen vorsehen, die das Verhalten bezüglich der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) verbessern.
- können Stromversorgungen einsetzen.
- können batteriebetriebene Stromversorgungen auslegen.
- kennen die Funktionsweise der Wechselrichter und können sie einsetzen.
- können eine Spule und einen Transformator dimensionieren.
- kennen die Eigenschaften der Halbleitertechnologien.
- können die logischen Grundschaltungen in Anwendungen einsetzen.
- können Boolesche 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. Arato Laszlo
Telefon/EMail:
+41 (0)81 7553377
/ laszlo.arato@ost.chStandort (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
Bemerkungen zur Prüfung:
Am Ende des Semesters findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung in vier Teilen statt. Die Kurse Anwendungen der Leistungselektronik, Digitaltechnik, Mikrocontroller und Projekt Entwicklung von Digitalschaltungen (VHDL) bilden je einen Teil der abgesetzten Modulschlussprüfung.
Während des Semesters:
Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Digitale Schaltungen 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 Laborarbeit bewertet.
Bewertungsart:
Note von 1 - 6
Gewichtung:
Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Digitaltechnik eine Prüfung (Gewicht 10%) geschrieben. Im Kurs Projekt Entwicklung von Digitalschaltungen (VHDL) wird das Projekt bewertet (Gewicht 15%). Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Anwendungen der Leistungselektronik eine Prüfung (Gewicht 7.5%) geschrieben und eine Laborarbeit (Gewicht 2.5%) bewertet.
Am Ende des Semesters findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung in vier Teilen statt. Die Kurse Anwendungen der Leistungselektronik (Gewicht 15%), Digitaltechnik (Gewicht 15%), Mikrocontroller (Gewicht 25%) und Projekt Entwicklung von Digitalschaltungen (VHDL) (Gewicht 10%) bilden je einen Teil der abgesetzten Modulschlussprüfung.
Bemerkungen:
Kurse in diesem Modul
Anwendungen der Leistungselektronik
Kürzel:
EuR_II_L
Arbeitsaufwand:
90
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
- kennen die Eigenschaften der getakteten Spannungsregler im Allgemeinen und die Eigenheiten der einzelnen Topologien im Speziellen.
- können die Analysemethoden für getaktete Wandler anwenden.
- können für eine gegebene Anwendung die passende Topologie bestimmen und auslegen.
- können eine Leistungsverlustanalyse 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 auslegen.
- kennen die Funktionsweise der Wechselrichterschaltungen.
- können in Schaltungen Massnahmen vorsehen, die das Verhalten bezüglich der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) verbessern.
- können Stromversorgungen einsetzen.
- können batteriebetriebene Stromversorgungen auslegen.
- kennen die Funktionsweise der Wechselrichter und können sie einsetzen.
- können eine Spule und einen Transformator dimensionieren.
Plan und Lerninhalt:
- 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
- Auslegung von Spule und Transformator
- Ferromagnetsiche Werkstoffe
- Wirbelstromverluste, Skin-Effekt und Proximity-Effekt
- 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 Digitaltechnik, 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
Bemerkungen:
Die Unterrichtssprache ist Deutsch, die Unterrichtsunterlagen sind jedoch zum Teil auf Englisch.
Digitaltechnik
Kürzel:
EuR_II_D
Arbeitsaufwand:
90
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
- kennen die Eigenschaften der Halbleitertechnologien.
- können die logischen Grundschaltungen in Anwendungen einsetzen.
- können Boolesche 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.
Plan und Lerninhalt:
- Halbleitertechnologien in der Digitaltechnik
- Logische Grundschaltungen: Gate Logik, Flip-Flop, Boolesche Algebra
- 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
- Kodierungsverfahren zur Fehlersicherung (Blocksicherung, gewichtete Codes, CRC-Codierung)
Ansprechspersonen:
Prof. Dr. Moser Urs
Fachbereiche:
Elektronik
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Während der Unterrichtsphase wird eine Prüfung geschrieben. Zusätzlich findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Anwendungen der Leistungselektronik, Mikrocontroller und Projekt Entwicklung von Digitalschaltungen (VHDL) statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Selbststudium, Übungen, Gruppenarbeit, Laborübung
Bibliographie:
Skript und/oder ausgewähltes Begleitbuch
Datenblätter und Applikationsbeschreibung von Bauelementen
EDA Softwarewerkzeuge
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Klassenunterricht mit 4 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 30
- Harte Grenze: nein
Bemerkungen:
Die Unterrichtssprache ist Deutsch, die Unterrichtsunterlagen sind jedoch zum Teil auf Englisch.
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:
Es findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Anwendungen der Leistungselektronik, Digitaltechnik 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
Bemerkungen:
Die Unterrichtssprache ist Deutsch, die Unterrichtsunterlagen sind jedoch zum Teil auf Englisch.
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. Arato Laszlo
Fachbereiche:
Elektronik und Regelungstechnik
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Es wird ein Projekt bewertet. Zusätzlich findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Anwendungen der Leistungselektronik, Digitaltechnik und 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
Bemerkungen:
Die Unterrichtssprache ist Deutsch, die Unterrichtsunterlagen sind jedoch zum Teil auf Englisch.