Modulbeschreibung
Elektronik und Regelungstechnik III
Kürzel:
M_EuR_III
Durchführungszeitraum:
HS/15
ECTS-Punkte:
10
Arbeitsaufwand:
300
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.
- können Verstärkerschaltungen auslegen und können diese Aufbauen sowie die Funktion erläutern.
- kennen analoge Modulationsverfahren.
- kennen die Multiplexverfahren und können das Funktionsprinzip erläutern und erkennen.
- können ein komplexes digitales System in einer programmierbaren Logik entwerfen.
- können synchrone Schaltungen entwerfen.
- können ein komplexes System bestehend aus einem Controller mit Peripheriebausteinen auf einer programmierbaren 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 Korrelation einsetzen, um Messignale zu detektieren und Laufzeiten zu messen.
- können eine Systemapplikation bestehend aus Hard- und Software auf der Basis eines Lastenheftes entwickeln.
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
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
Bemerkungen zur Prüfung:
Am Ende des Semesters findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung in vier Teilen statt. Die Kurse Signalübertragung, Digitale Systeme, Kontinuierliche und diskrete Regelsysteme sowie Messelektronik, Sensorik und Messsysteme bilden je einen Teil der abgesetzten Modulschlussprüfung.
Während des Semesters:
Während der Unterrichtsphase wird in den Kursen Digitale Systeme und Signalübertragung je eine Prüfung geschrieben. Während der Unterrichtsphase wird im Kurs kontinuierliche und diskrete Regelsysteme eine Prüfung geschrieben und ein Projekt bewertet. Während der Unterrichtsphase 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 Unterrichtsphase wird in den Kursen Digitale Systeme und Signalübertragung je eine Prüfung (Gewicht je 5%) geschrieben. Während der Unterrichtsphase wird im Kurs kontinuierliche und diskrete Regelsysteme eine Prüfung (Gewicht 10%) geschrieben und ein Projekt (Gewicht 5%) bewertet. Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Messelektronik, Sensorik und Messsysteme eine Prüfung (Gewicht 10%) geschrieben. Im Kurs Projekt elektronische Sensorsysteme mit Datenübertragung wird das Projekt bewertet (Gewicht 15%).
Am Ende des Semesters findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung in vier Teilen statt. Die Kurse Signalübertragung (Gewicht 10%), Digitale Systeme (Gewicht 10%), Kontinuierliche und diskrete Regelsysteme (Gewicht 15%) sowie Messelektronik, Sensorik und Messsysteme (Gewicht 15%) bilden je einen Teil der abgesetzten Modulschlussprüfung.
Bemerkungen:
Teilbewertung:
10%Modulschlussprüfung Digitale Systeme (EuR_III_D-msp)
5%Zwischenprüfung Digitale Systeme (EuR_III_D-zp)
15%Modulschlussprüfung Messelektronik, Sensorik und Messsysteme (EuR_III_M-msp)
10%Zwischenprüfung Messelektronik, Sensorik und Messsysteme (EuR_III_M-zp)
15%Projekt elektronisches Sensorsystem mit Datenübertragung (EuR_III_P-projekt)
15%Modulschlussprüfung Kontinuierliche und diskrete Regelsysteme (EuR_III_R-msp)
5%Projekt Kontinuierliche und diskrete Regelsysteme (EuR_III_R-projekt)
10%Zwischenprüfung Kontinuierliche und diskrete Regelsysteme (EuR_III_R-zp)
10%Modulschlussprüfung Signalübertragung (EuR_III_S-msp)
5%Zwischenprüfung Signalübertragung (EuR_III_S-zp)
Kurse in diesem Modul
Digitale Systeme
Kürzel:
EuR_III_D
Arbeitsaufwand:
42
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
- können ein komplexes digitales System in einer programmierbaren Logik entwerfen.
- können synchrone Schaltungen entwerfen.
- können ein komplexes System bestehend aus einem Controller mit Peripheriebausteinen auf einer programmierbaren Logik realisieren (System
on Chip).
Plan und Lerninhalt:
- Digitale Signale
- Programmierbare Logik
- System on Chip
- Synchronisation
Ansprechspersonen:
Prof. Arato Laszlo
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 sowie Sensorik und Messsysteme statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Selbststudium, Übungen, Gruppenarbeit, Laborübung
Bibliographie:
Vorlesungsunterlagen, Tutorial, Manual
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Blockkurs mit 2 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 30
- Harte Grenze: nein
Bemerkungen:
Klassenunterricht mit 4 Lektionen pro Woche während den letzten 7 Wochen im Semester
Die Unterrichtssprache ist Deutsch, die Unterrichtsunterlagen sind jedoch zum Teil auf Englisch.
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.
- können Verstärkerschaltungen auslegen und können diese Aufbauen sowie die Funktion erläutern.
- kennen Modulationsverfahren.
- 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
- Hochfrequenzverstärkerstufen und Breitbandverstärker
- Modulationsverfahren
- Frequenzmultiplex, Zeitmultiplex, Codemultiplex
Ansprechspersonen:
Prof. Dr. Hofstetter Rolf
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 sowie Sensorik und Messsysteme statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Selbststudium, Übungen
Bibliographie:
Skript
Freyer, U.: Nachrichten-Übertragungstechnik
Datenblätter und Applikationsbeschreibung von Bauelementen
Softwarewerkzeuge: SPICE, MATLAB
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Blockkurs mit 2 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 30
- Harte Grenze: nein
Bemerkungen:
Klassenunterricht mit 4 Lektionen pro Woche während den ersten 7 Wochen im Semester.
Die Unterrichtssprache ist Deutsch, die Unterrichtsunterlagen sind jedoch zum Teil auf Englisch.
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 Betragsoptimum, Reglerentwurf nach dem symmetrischen Optimum, schaltende Regler, PID-Regler mit Modifikationen, Kompensationsregler, Smith-Prädikator
- 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 ein Projekt bewertet. Zusätzlich findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Digitale Systeme, Signalübertragung, Messelektronik sowie Sensorik und Messsysteme 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
Bemerkungen:
Die Unterrichtssprache ist Deutsch, die Unterrichtsunterlagen sind jedoch zum Teil auf Englisch.
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 Korrelation einsetzen, um Messignale zu detektieren und Laufzeiten zu messen.
Plan und Lerninhalt:
- Grundlagen (Kalibrierung elektrischer Größen)
- Messelektronik (Lockin-Verstärker, Rauschanalyse, Abschirmungen)
- Sensorik (magnetische, elektrische und optische Sensoren, Infrarotsensoren, Ultraschallsensoren)
- Anwendung der FFT-Analyse und der Korrelation
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 Digitale Systeme, Signalübertragung sowie Kontinuierliche und diskrete Regelsysteme 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
Bemerkungen:
Die Unterrichtssprache ist Deutsch, die Unterrichtsunterlagen sind jedoch zum Teil auf Englisch.
Projekt elektronisches 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:
Pittorino Tindaro
Fachbereiche:
Elektronik und Regelungstechnik
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Es wird ein Projekt bewertet.
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
Bemerkungen:
Die Unterrichtssprache ist Deutsch, die Unterrichtsunterlagen sind jedoch zum Teil auf Englisch.