Modulbeschreibung
Elektronik und Regelungstechnik II
Kürzel:
Durchführungszeitraum:
ECTS-Punkte:
Arbeitsaufwand:
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 magnetische Kreise auslegen.
- können Spulen und Transformatoren mit magnetischen und elektrischen Modellen beschreiben.
- kennen die Eigenschaften der getakteten Spannungsregler im Allgemeinen und die Eigenschaften der einzelnen Topologien im Speziellen.
- kennen die Eigenschaften der linearen Spannungsregler und können sie richtig einsetzen.
- kennen die Grund-Topologien und die gebräuchlichsten galvanisch isolierten Wandler.
- können für eine gegebene Anwendung die verschiedenen Topologien bewerten und eine geeignete auswählen und auslegen.
- können das Einschwingverhalten von geschalteten Netzwerken berechnen.
- können einfache Kühlsysteme dimensionieren.
- können die Bauelemente der Leistungselektronik beschreiben.
- 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 Messsignale zu detektieren und Laufzeiten zu messen.
- kennen die grundlegende Funktion und den Aufbau eines einfachen Mikrocontrollers.
- kennen Peripheriemodule eines Mikrocontrollers.
- können Anwendungen auf einem Mikrocontroller implementieren.
- können eine Systemapplikation bestehend aus Hard- und Software auf der Basis eines Lastenheftes entwickeln.
Verantwortliche Person:
Telefon/EMail:
Standort (angeboten):
Fachbereiche:
Vorausgesetzte Module:
Anschlussmodule:
Modultyp:
ECTS-Punkte pro Kategorie
Modulbewertung
Bewertungsart:
Leistungsbewertung
Während der Prüfungssession:
Bemerkungen zur Prüfung:
Am Ende des Semesters findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung in vier Teilen statt. Die Kurse Grundlagen der Leistungselektronik, Signalübertragung, Mikrocontroller und Messelektronik und Sensorik bilden je einen Teil der abgesetzten Modulschlussprüfung.
Während des Semesters:
Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Messelektronik und Sensorik eine Prüfung geschrieben. Im Kurs Projekt elektronische Sensorsysteme mit Datenübertragung wird das Projekt bewertet.
Bewertungsart:
Gewichtung:
Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Messelektronik und Sensorik eine Prüfung (Gewicht 5%) geschrieben. Im Kurs Projekt elektronische Sensorsysteme mit Datenübertragung wird das Projekt bewertet (Gewicht 25%).
Am Ende des Semesters findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung in vier Teilen statt. Die Kurse Grundlagen der Leistungselektronik (Gewicht 25%), Signalübertragung (Gewicht 12.5%), Mikrocontroller (Gewicht 25%) und Messelektronik und Sensorik (Gewicht 7.5%) bilden je einen Teil der abgesetzten Modulschlussprüfung.
Bemerkungen:
Teilbewertung:
Kurse in diesem Modul
Grundlagen der Leistungselektronik
Kürzel:
Arbeitsaufwand:
Semester:
Lernziele:
Die Studierenden
können magnetische Kreise auslegen.
können Spulen und Transformatoren mit magnetischen und elektrischen Modellen beschreiben.
kennen die Eigenschaften der linearen Spannungsregler und können diese auslegen.
kennen die Eigenschaften der getakteten Spannungsregler im Allgemeinen und die Eigenschaften der einzelnen Topologien im Speziellen.
kennen die Grund-Topologien und die gebräuchlichsten galvanisch isolierten Wandler.
können Analysemethoden für getaktete Wandler anwenden.
kennen die für die Leistungselektronik relevanten Eigenschaften der verschiedenen Kondensatortypen und können je nach Anwendung ein geeignetes Bauteil bestimmen.
können für eine gegebene Anwendung die verschiedenen Topologien bewerten und eine geeignete Variante auswählen und auslegen.
können eine Leistungsverlustanalyse durchführen.
können das Einschwingverhalten von geschalteten Netzwerken berechnen. können das statische und dynamische Verhalten von Kühlungssystemen berechnen und sind in der Lage für Systeme mit Leistungsverlusten eine geeignete Kühlung auszulegen.
Plan und Lerninhalt:
- Magnetischer Kreis
- Reluktanzmodell
- Spule
- Transformator
- Schaltregler (Buck-, Boost-, Buck-Boost-, Cuk-, SEPIC- und Buck2-Konverter)
- galvanisch isolierte Wandler (Forward, Full-Bridge, Half-Bridge, Push-Pull, Current Fed Push-Pull und Flyback)
- Transienten Analyse / Schaltvorgänge erster und zweiter Ordnung
- Thermische Auslegung
Ansprechspersonen:
Fachbereiche:
Unterrichtssprache:
Leistungsnachweis:
Es findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Signalübertragung, Mikrocontroller sowie Messelektronik und Sensorik statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Selbststudium, Übungen
Bibliographie:
Skript und Vorlesungsunterlagen
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Bemerkungen:
Mikrocontroller
Kürzel:
Arbeitsaufwand:
Semester:
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:
Fachbereiche:
Unterrichtssprache:
Leistungsnachweis:
Lehr- und Lernmethoden:
Bibliographie:
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Bemerkungen:
Projekt elektronische Sensorsysteme mit Datenübertragung
Kürzel:
Arbeitsaufwand:
Semester:
Lernziele:
Die Studierenden
- können eine Systemapplikation bestehend aus Hard- und Software auf der Basis eines Lastenheftes entwickeln.
Plan und Lerninhalt:
- Entwicklung einer Systemapplikation
Ansprechspersonen:
Fachbereiche:
Unterrichtssprache:
Leistungsnachweis:
Lehr- und Lernmethoden:
Bibliographie:
Lastenheft, Tool-Manuals, Bauteildatenblätter
Softwarewerkzeuge: EDA-Tool Protel, IDE für Mikrocontroller
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Bemerkungen:
Signalübertragung
Kürzel:
Arbeitsaufwand:
Semester:
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:
Fachbereiche:
Unterrichtssprache:
Leistungsnachweis:
Es findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Grundlagen der Leistungselektronik, Mikrocontroller sowie Messelektronik und Sensorik statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Bibliographie:
Skript
Freyer, U.: Nachrichten-Übertragungstechnik
Datenblätter und Applikationsbeschreibung von Bauelementen
Softwarewerkzeuge: SPICE, MATLAB
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Bemerkungen:
Messelektronik und Sensorik
Kürzel:
Arbeitsaufwand:
Semester:
Lernziele:
Die Studierenden
- kennen das Vorgehen und die Zusammenhänge beim Kalibrieren elektrischer Grössen.
- können Standardmesselektronikschaltungen wie AC-Brücke und OP-Messverstärker entwickeln.
- können das elektronische Rauschen einer Messschaltung berechnen.
- kennen die grundlegenden Funktionsweisen von elektrischen und optischen Sensoren.
- kennen die technisch relevanten Kenngrößen der obigen kommerziellen Sensortypen.
- können die zu den obigen Sensortypen gehörenden Messelektronikschaltungen entwickeln.
- können die FFT-Analyse anwenden.
- kennen die (Kreuz-)Korrelationsfunktion
Plan und Lerninhalt:
- Grundlagen (Kalibrierung elektrischer Größen)
- Messelektronik (Rauschanalyse)
- Sensorik (elektrische und optische Sensoren, Infrarotsensoren)
- Anwendung der FFT-Analyse
- Anwendung der Korrelation
Ansprechspersonen:
Fachbereiche:
Unterrichtssprache:
Leistungsnachweis:
Lehr- und Lernmethoden:
Bibliographie:
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan