INSTITUUT VOOR DEELTIJD HTO. LANDSCHAP en OPLEIDING ELEKTROTECHNIEK

Transcriptie

1 INSTITUUT VOOR DEELTIJD HTO Hogeschool van Amsterdam LANDSCHAP en OPLEIDING ELEKTROTECHNIEK (Blauwdruk) Opgesteld door: A. Catena, B. Bokhorst Datum: 6 juni 2001 Status: Vorige versie: 2 mei 2001 In Bewerking Filenaam: Loek4.doc Documentnaam: Landschap en Opleiding Elektrotechniek. Pag. 1

2 1. INLEIDING LANDSCHAP VAN DE OPLEIDING TOETSEN VAN HET HUIDIGE CURRICULUM BASIS OPLEIDING B-FASE OPLEIDING BASISCOMPETENTIES UITGANGSPUNTEN BASISOPLEIDING DE I-FASE VAN DE OPLEIDING OPLEIDING LANDSCHAP BASISOPLEIDING LANDSCHAP OPLEIDING INGENIEURSFASE EINDTERMEN ELEKTROTECHNIEK. 20 Filenaam: Loek4.doc Documentnaam: Landschap en Opleiding Elektrotechniek. Pag. 2

3 1. Inleiding. Door de deeltijd HTO is in 1998 een start gemaakt met het vernieuwen van de opleiding Elektrotechniek. De uitgangspunten voor de vernieuwde opleiding zijn geweest: - De studie inrichten vanuit het concept leren leren. - De inhoudelijke invulling van de opleiding afstemmen op Het beroepsprofiel/opleidingsprofiel HBO Ingenieur Elektrotechniek dat op 10 november 1998 door het HBO-raad en werkgevers werd besproken. - De opleiding doelmatig en efficiënt te kunnen doorlopen. - De deeltijdopleiding te laten aansluit bij het curriculum van het voltijdse HTO. - De aantrekkelijkheid van het deeltijd HTO voor de studenten te verhogen. De opleiding is zoals een landschap onderhevig aan veranderingen. Uit Het beroepsprofiel voor de HBO ingenieur zijn uitgangspunten voor de opleiding gedefinieerd, de zogenaamde Eindtermen voor de studie HTS elektrotechniek ; vanuit deze eindtermen zijn leerdoelen geformuleerd; de verschillende studie blokken geven dan invulling aan deze leerdoelen. Zowel de eindtermen zelf, als de wijze zoals deze gerealiseerd worden, kunnen door nieuwe inzichten veranderen. Het is daarom goed om een algemeen beeld te hebben van de samenhang tussen de uitgangspunten en hoe deze worden gerealiseerd. Bij veranderingen kan deze samenhang bewaakt worden. Nu begin 2001, nadat de vernieuwde opleiding volledig is ingevoerd; is de herzieningsproces al in volle gang. Men begint met het reviseren van de verschillende studieblokken en de eerste aanpassing aan de opleidingskwalificaties is een feit. Het is daarom belangrijk om de genoemde samenhang te borgen. Dit document geeft dan ook het huidige landschap weer en fungeert daarmee als leidraad en referentie, blauwdruk, voor de uitgangspunten van de inhoudelijke invulling van de verschillende studieblokken. Het doel van dit document is dus tweeledig: A: weergaven geven van de huidige invulling van de opleiding. Blauwdruk. B: verband aangeven tussen het huidige curriculum, invulling van de studieblokken, en de nieuwe (aangepaste) opleidingskwalificaties. 2.1 Landschap van de opleiding. De opleiding bestaat uit en propedeuse fase, de basisopleiding genoemd (B-fase) en een ingenieurs fase de I-fase. Beide fasen worden in dit landschap weergegeven. Per fase is de opleiding ingedeeld in studieblokken, in totaal 14 voor beide fasen tezamen. Ieder blok wordt afzonderlijk behandeld. Voor ieder blok zijn leerdoelen geformuleerd die afgeleid zijn uit de opleidingskwalificaties. Deze leerdoelen worden verwezenlijk via twee paden: Een uit te voeren opdracht, project, en de gekozen conceptuele lijn. Beide zaken: projecten en conceptuele lijn, vormen de pilaren voor iedere blok. De leerdoelen van de een blok zijn tevens zo gekozen dat de student voorbereid wordt op de volgende blok. Het is dan ook verstandig om de studieblokken in chronologische volgorde te doorlopen. Per blok wordt ook de vereiste voorkennis aangeven om het studieblok succesvol te kunnen doorlopen. Het huidige landschap gaat dienen als blauwdruk voor de opleiding. De per blok opgenomen uitgangspunten vormen de basis voor de blokhandleidingen waarin deze uitgangspunten in detail worden uitgewerkt Toetsen van het huidige curriculum. Uit het eerder genoemde beroepsprofiel zijn eindtermen gedefinieerd die aangeven welke kwalificaties een student moet bezitten voordat hij of zij de opleiding elektrotechniek positief kan afronden, de zogenaamde kernkwalificaties. Deze eindtermen zijn verwerkt in de leerdoelen en de uitwekring van deze voor de huidige opleiding. Inmiddels zijn er nieuwe (aangepaste) opleidingskwalificaties (Zie bijlage 1) aangenomen. Om te borgen dat de opleiding nog steeds voldoet aan de gewenste uitgangspunten worden de gereviseerde studieblokken getoetst aan de nieuwe kwalificaties. Bij iedere verandering aan de kwalificaties en/of de leerdoelen van de verschillende blokken dient een toetsing te worden uitgevoerd. Filenaam: Loek4.doc Documentnaam: Landschap en Opleiding Elektrotechniek. Pag. 3

4 3. Basis Opleiding B-fase opleiding. De Basis opleiding vormt de propedeuse fase van de opleiding die ten doel heeft de student voor te bereiden voor de I-fase, de ingenieurs fase. De B-fase bestaat uit 6 studieblokken van 9 of 10 weken. Aan het einde van de zes basisblokken dient de student de noodzakelijke basiscompetenties te bezitten waarmee hij de I-fase succesvol kan doorlopen. De basisopleiding wordt afgesloten met een propedeuse certificaat Basiscompetenties. Competentie omschrijven wij als volgt. Een competent persoon is binnen en bepaald context (situatie) in staat te kiezen uit relevante oplossingen en deze tot uitvoering te brengen, zodat een bepaalde resultaat bereikt wordt. Is de gekozen handeling, hoewel juist uitgevoerd, niet toereikend voor het behalen resultaat, dan is er geen sprake van competent gedrag. Dit betekent dat een persoon, bij gebrek aan resultaat, over de juiste vaardigheden kan beschikken zonder competent te zijn. Omgekeerd kan het niet zo zijn dat een persoon competent is, zonder over de noodzakelijke vaardigheden te beschikken. Deze basiscompetenties kunnen ook verkregen zijn door de beroepspraktijk en het is dan ook mogelijk dat de student bij aantoonbaar competent gedrag kan toetreden tot de I-fase zonder de B-fase te doorlopen. Inzicht in competent gedrag wordt verkregen door het afnemen van een zogenaamde Basistoets en een portfolio onderzoek van de student. Na het behalen van de B-fase krijgt de student een propedeuse certificaat waarmee hij aan de I-fase kan beginnen bij iedere willekeurige instituut Uitgangspunten Basisopleiding. Om de student competent te maken voor het behalen van de I-fase zijn drie deeldoelstellingen benoemd: A: De student helpen ontwikkelen van de gewenste Attitudekenmerken (groep A van de eindtermen). B: Tijdens de opleiding de student trainen in gemeenschappelijke vaardigheden (groep B van de eindtermen) C: De student de noodzakelijke vakinhoudelijke basisinzicht en -kennis bijbrengen. (groep C van de eindtermen) 4. De I-fase van de opleiding 4.1. Opleiding. De I-fase bestaat uit 8 blokken van 9 of 10 weken. Aan het einde van de acht blokken dient de student alle competenties te bezitten zoals die verwoord zijn in het Beroepsprofiel van de pas afgestudeerde HBOingenieur E. Zoals in de inleiding al werd genoemd zijn uit het beroepsprofiel eindtermen gedefinieerd die aangeven welke kwalificaties een student moet bezitten voordat hij of zij de opleiding elektrotechniek positief kan afronden, de zogenaamde kernkwalificaties. Filenaam: Loek4.doc Documentnaam: Landschap en Opleiding Elektrotechniek. Pag. 4

5 5. Landschap Basisopleiding. Wat: Leerdoelen Blok B-1 Te behandelen natuurkundige concepten: Herhaling basiskennis dynamica; wet van Newton, wrijving, arbeid, impuls, energie. Hydrostatica: stationaire stroming ideale vloeistoffen, continuiteitsvergelijking, wet van Bernouilli, wet van Torricelli. Stroming in buizen; laminaire en turbulente stroming; drukverloop. Schuifspanning, viscositeit, kerngetal van Reynolds. Stroming van vaste lichamen; weerstand van omstroomde lichamen; wet van Stokes. Stroming in buizen met weerstand; grenslaagtheorie. Te behandelen wiskundige concepten: Bijzondere functies: polynoom-, discontinue-, inverse-, gebroken-, wortel-, exponentiele- logaritmische-, goniometrische-, cyclometrische functies. Limieten en continuïteit van deze functies. Functies differentiëren. Te behandelen digitale concepten: Schakeltechniek basisbegrippen; schakelformules, schakelelementen Vereenvoudiging van schakelformules; Karnaugh diagrammen. Combinatorische schakelingen. Talstelsels en codes Sneltransport-generatie. Multiplexers, de-multiplexers, decoders. Combinatorische schakelingen met multiplexers, toepassing van decoders. Vereiste voorkennis om B-1 met succes te kunnen gaan volgen: Standaard is HAVO met wiskunde en natuurkunde. Voor niet Nederlandstalige is kennis van Nederlands een eis, eventueel vooropleiding volgen. Voor wie HAVO zonder wis- of natuurkunde heeft is er een stoomcursus wis- en natuurkunde. Voor wie niet aan de vooropleidingseisen voldoet kan een toelatingsexamen aanvragen. Filenaam: Loek4.doc Documentnaam: Landschap en Opleiding Elektrotechniek. Pag. 5

6 Wat: Leerdoelen Blok B-2 Te behandelen natuurkundige concepten: Kinetische gastheorie. Dampspanning, relatieve vochtigheid; het p-v diagram van een damp. Eerste hoofdwet van de thermodynamica. Toepassing van de eerste hoofdwet op enige omkeerbare toestandsveranderingen van ideale gassen. Voortplanting van trillingen; verschil transversale en longitudinale golven; intensiteitsniveau, db, isofonen. Te behandelen wiskundige concepten: Wiskundige computertoepassingen. MATLAB. Functies differentiëren. Extremen functieonderzoek L Hopital en Taylor. Implicite functies, impliciet differentiëren. Te behandelen statistische concepten: Normale verdeling. Binominale verdeling; benaderen door Poissonverdeling. Nul- en alternatieve hypothese. Te behandelen digitale concepten: Arithmatiek and Logic UNIT (ALU) Digitale comparator. Vermenigvuldigings-schakelingen. Geheugenschakelingen, (latches). Geheugenschakelingen, (flip-flops). Tellerschakelingen voor diverse codes; beinvloedbare tellers. PROM besturingen. Microprocessor datapad opbouw, besturing. Vereiste voorkennis om B-2 met succes te kunnen gaan volgen: Standaard instroom is doorstroom vanuit B-1. Filenaam: Loek4.doc Documentnaam: Landschap en Opleiding Elektrotechniek. Pag. 6

7 Wat: Leerdoelen Blok B-3 Te behandelen natuurkundige concepten: Zwaartekracht en haar gevolgen. Elastische vervorming, wet van Hooke Harmonische trillingen. potentiële energie bij harm. bewegingen. Voorbeelden harmonische trillingen. Gedempte trillingen resonantie. samengestelde trillingen. Moleculaire theorie van vaste stoffen en vloeistoffen; faseovergangen. Fasediagram van enkelvoudige systemen. Te behandelen wiskundige concepten: Integreren: begrip en definitie. Integreren van en met bijzondere functies. Bijzondere integratiemethoden, (substitutie, breuksplitsen, partiële integratie, numerieke wiskunde). Te behandelen elektrische concepten: Het SI-stelsel, electrostatica, elektronentheorie Het elektrisch veld. Wet van Coulomb. Eenheid van lading. Elektrische veldsterkte. Kracht op een puntlading. Flux. Elektrisch potentiaal. Potentiaalverschil. Capaciteit, Condensatoren. Energie van het elektrisch veld. Schakelingen van condensatoren. In- en uitschakelverschijnselen van RC-kringen. Stroomgeleiding. Weerstand. Elektrische kringen: Kirchof en Helmholtz. Elektrische kringen: Thevenin en Norton. Vereiste voorkennis om B-3 met succes te kunnen gaan volgen: Wie regulier in B-2 is gekomen en met succes gevolgd heeft kan door naar B-3 Wie MTS met wiskunde en natuurkunde heeft kan standaard in B-3 starten. Wie denkt met succes de blokken B-1 en B-2 te kunnen overslaan, maar geen diploma s heeft om dit aan te tonen kan door middel van een basistoets onderzoeken of hij/zij toegelaten kan worden tot blok B-3 (of hoger). Dit kan met name het geval zijn als de student veel beroepservaring heeft. Filenaam: Loek4.doc Documentnaam: Landschap en Opleiding Elektrotechniek. Pag. 7

8 Wat: Leerdoelen Blok B-4 Te behandelen natuurkundige concepten: Voortplanting van warmte. Warmte geleiding door vaste stoffen en samengestelde constructies. warmte overdracht van scheidingswanden. warmte straling. Inwendige energie van de materie. Eerste, tweede hoofdwet thermodynamica. Eenvoudige kringprocessen. Open systemen. Te behandelen wiskundige concepten: Vectoren en Matrices. Som- en verschilvector, ingesloten hoek, in-, uitproduct, matrixproduct. Stelsels van lineaire vergelijkingen. Gauss Wiskundige computertoepassingen. Matrices en determinanten. Cramer. Integreren Statiestiek. Te behandelen elektrische concepten: Magnetisme. Flux. Inductie. Elektromagnetisme en veldsterkte. Magnetische veld in ferromagnetische materialen. Elektromagneten. Invloed luchtspleet. Elektrische stromen, Lorentzkracht. Elektromagnetische inductie. Krachten door fluxverandering. Energie in een magnetische veld. Wervelstromen Foucaultverliezen. In-, en uitschakelverliezen in een RL-kring. In-, en uitschakelverliezen in een RC-kring. Vereiste voorkennis om B-4 met succes te kunnen gaan volgen: Standaard instroom is doorstroom vanuit B-3. Filenaam: Loek4.doc Documentnaam: Landschap en Opleiding Elektrotechniek. Pag. 8

9 Wat: Leerdoelen Blok B-5 Systematisch analyseren van een specificatie en dit vertalen in een test- en meetprogramma. Het kunnen omgaan met diverse type meetinstrumenten (oscilloscoop, multimeter, etc.) theoretische kennis opdoen van meettechniek. Het juist kunnen interpreteren van meetresultaten. Het kunnen opstellen van een meetverslag. Het leren begrijpen van de opbouw van elektrische netwerken en hun gedrag Verdiepen en toepassen van wiskundige kennis. De projectopdracht is om een willekeurig elektrisch apparaat te analyseren. Je voert bijvoorbeeld keuringen uit bij een instituut als TNO of KEMA. Een fabrikant van boormachines geeft aan dat zijn machine 520 Watt gebruikt, onbelast 2000 toeren per minuut maakt en een opgegeven koppel in newton meter heeft, maar klopt dat met de meetgegevens? Kernpunten bij dit project zijn: Het toepassen van geleerde theoretische elektriciteitsleer. Kan je bijvoorbeeld verklaren waarom de wet van Ohm niet toe te passen is op een stilstaande elektromotor waar je metingen aan verricht? Het schriftelijk rapporteren. Het eindproduct van dit project is een rapport. Ook het mondeling rapporteren is een belangrijk onderdeel. Je moet het rapport in een presentatie verdedigen. Je werk goed plannen en steeds resultaat gericht zijn is belangrijk om aan het einde van het project niet in tijdnood te komen. Meten staat centraal. Meetgegevens interpreteren is veel moeilijker dan puur het meten zelf. Men zal data moeten verzamelen, interpreteren op basis van geheel verschillende concepten zoals theoretische elektriciteitsleer, kansberekening, wiskundige concepten etc. Men zal na moeten denken hoe je bijvoorbeeld de levensduur van een apparaat kan bepalen of wat is een graad van milieu vriendelijkheid, etc. Te behandelen elektrische concepten: Stroom, spanning, vermogen en energie. Ampère en voltmeter. Het lineaire model; actieve en passieve elementen Onafhankelijke en afhankelijke bronnen. Schakelaars; circuitontwerp. Toepassing wetten van Kirchoff. Parallelschakeling, stroomdeler. Te behandelen wiskundige concepten: Rekenen met complexe getallen. Voorstelling in het plat vlak. Vermenigvuldigen en delen. Euler. toepassingen en oplossingen. Te behandelen meettechnische concepten: Inleiding oscilloscoop. De digitale en analoge oscilloscoop. Eenheden en standaarden. Wijzerinstrumenten. Digitale instrumenten. Brugmetingen. Ruis. Hoogfrequentmetingen. Vereiste voorkennis om B-5 met succes te kunnen gaan volgen: Wie regulier in B-4 is gekomen en met succes gevolgd heeft kan door naar B-5 Wie MTS met wiskunde en natuurkunde heeft kan standaard in B-3 starten. Als het gemiddelde cijfer op de MTS een 8 (of hoger is geweest en er is sprake van minimaal 2 jaar relevante beroepservaring, kan men met MTS diploma (met wiskunde en natuurkunde) starten in B-5 Algemeen kan men via een basistoets laten onderzoeken op welk niveau men het beste kan starten. Filenaam: Loek4.doc Documentnaam: Landschap en Opleiding Elektrotechniek. Pag. 9

10 Wat: Leerdoelen Blok B-6 Systematisch analyseren van een programma van eisen. Vertalen van een programma van eisen naar een functioneel ontwerp (methodiek van Ward en Mellor) systematisch plannen (inclusief eventuele bijstelling) van het project Revieuwen van een functioneel ontwerp op basis van een verzameling eisen. Implementeren van de vastgestelde functionaliteit in hardware, software of een simulatie. Systematisch kunnen testen van functionaliteit op basis van een programma van eisen. Verdiepen en toepassen van wiskundige eisen. Verdiepen en toepassen van de kennis van elektronica en theoretische elektriciteitsleer. De projectopdracht is om een digitale klok te ontwerpen en maken. Dit kan een echte fysieke klok zijn, maar ook een simulatie op een PC monitor. Kernpunten zijn hierbij: Werk organiseren en plannen. Er zijn diverse methodieken om een project te faseren, hier word van de methodiek van Ward en Mellor gebruik gemaakt. Resultaat gericht zijn is in het bedrijfsleven een must om te overleven. Resultaat gericht en op de juiste wijze gefaseerd geeft het beste resultaat. Communiceren op alle niveaus (met je opdrachtgever, met je baas, met toeleveranciers, etc.) is onderdeel van het dagelijkse werk. Hier wordt je getraind. Je moet met bestaande componenten nieuwe ideeën ontwikkelen. Hierbij zal je complexe situaties moeten doorzien en alternatieven kunnen bedenken. Gefundeerd zal je keuzes moeten maken uit de alternatieven. Lag bij het vorige project het accent op de analyse van een bestaand apparaat, hier ligt het accent op de synthese van een nieuw apparaat. Te behandelen elektrische concepten: Knoopspunt methode in circuits met onafhankelijke stroom- en spanningsbronnen. Knoopspunt methode in circuits met afhankelijke stroom- en spanningsbronnen. Maasmethode in circuits met onafhankelijke stroom- en spanningsbronnen. Maasmethode in circuits met afhankelijke stroom- en spanningsbronnen. Brontransformatie en superpositie. Vervangingsschema s. Maximale vermogensoverdracht. Voortgezette netwerkberekeningen. Te behandelen wiskundige concepten: Laplace transformatie. De inverse Laplace transformatie. Toepassingen in DV s Overdrachtsfunctie. Te behandelen elektronische concepten: Inleiding vesterkers. De verschilversterker. De op-amp. De niet inverterende versterker. Basisschakelingen met de op-amp. De diode, De bipolaire transistor, gelijkstroominstelling Versterking met de bipolaire transistor. De verschilversterker De niet inverterendeversterker De inverterende versterker De Diodekarakteristiek De transistorkarakteristiek De gemeenschappelijke emitterschakeling Vereiste voorkennis om B-6 met succes te kunnen gaan volgen: Wie regulier in B-5 is gekomen en met succes gevolgd heeft kan door naar B-6 Als men niet B-5 en voorgaande blokken gevolgd heeft, dan is het essentieel dat men digitale techniek beheerst (colleges DIG 1 en DIG 2 uit de blokken B-1 respectievelijk B-2). Men moet met een computer kunnen omgaan, in dit blok zal gebruik gemaakt worden van computers. Dit betreft zaken als planning (M.S. PROJECT), maken van verslagen (M.S. WORD) en eventueel programmeren van de projectopdracht. Filenaam: Loek4.doc Documentnaam: Landschap en Opleiding Elektrotechniek. Pag. 10

11 6. Landschap Opleiding ingenieursfase. Op de volgende pagina s staat per blok een overzicht. Men vindt achtereenvolgens: Het centrale thema van dat blok. De leerdoelen van het blok Hoe het project bijdraagt tot het halen van de leerdoelen. Hoe de colleges bijdragen tot het halen van de leerdoelen. Wat de eisen zijn om met succes aan het blok te kunnen beginnen. Filenaam: Loek4.doc Documentnaam: Landschap en Opleiding Elektrotechniek. Pag. 11

12 THEMA: BESTUREN MET ELECTRICITEIT Wat: Leerdoelen Blok I-1 Verdiepen en toepassen van basiskennis van digitale techniek en programmeerbare besturingen Verdiepen van basiskennis van elektromagnetische veldtheorie (natuurkunde) en elektromagnetische compatibiliteit (natuurkunde en digitale techniek) Systematisch toepassen van een projectmatige manier van werken Systematisch vertalen van eisen t.a.v. een programmeerbaar besturingssysteem in een aantal functionele ontwerpen Reviewen van die functionele ontwerpen op basis van de gestelde eisen Het maken van een trade-off tussen die functionele ontwerpen Het uitwerken, realiseren en testen van een geselecteerd functioneel ontwerp De projectopdracht is om voor een (druk) kruispunt een verkeerslicht installatie te ontwerpen en maken. Kernpunten zijn hierbij: Een functionele ontwerp opstellen. Hoe wordt een maximale doorstroming van het verkeer geborgd, hoe is het beveiligd dat nooit twee kruisende verkeersstromen groen licht hebben, wat gebeurt er bij een (stroom)storing, etc. Niet denken in technische oplossingen, maar in functionele eisen. Het rollenspel waarbij projectgroepen in een review elkaar beoordelen. Het gecombineerd gebruik maken van de diverse geleerde concepten. Het vertalen van het functionele eisen naar een technisch ontwerp. Hierbij problemen gestructureerd analyseren en aanpakken. Werk van de andere kunnen organiseren, plannen en ook andermans werk kunnen toepassen. Het goed kunnen communiceren op alle niveaus. Het opstellen van een projectplan met haalbare tijdlijnen en hierbij planningstechnieken hanteren. Het bedenken van alternatieven oplossingen en gefundeerd daaruit keuzes kunnen maken. Het omgaan met procesbesturing door middel van PLC s. Het systematisch ontwerpen, bouwen en testen. Te behandelen besturings concepten: Definitie en Basisstructuur van de PLC. Programmering, ladderdiagrammen. Power ladder, control ladder. Basisfuncties. Algemene functies: Rekenen, compareren, skippen, master control relay en data move Geavanceerde functies: Digitale bits en schuifregisters. Volgorde- en matrix functies. Programmeertalen, Basic en Grafcet. Analoge PLC operaties. BCD of multibit dataprocessing. PLC PID functies. PLC s in netwerken. Levels van industriële besturing. Te behandelen digitale concepten: Programmeerbare digitale besturingsvormen (PLA, PROM, µc programmering) Opbouw modulaire microcomputersystemen. Interfaces, en toepassing hiervan. Digitale component-specificaties en interpret Storingsgedrag bij digitale systemen. Te behandelen natuurkundige concepten: Elektrisch veld: Veldsterkte en potentiaal. Magnetisch veld: Magnetische veldsterkte en magnetische inductie. Elektromagn. veld: Wetten van Maxwell. Elektromagn golven: Antennes en resonatoren. Inductie en zelfinductie: Inductieve koppeling. Capaciteit en parasitaire capaciteit: Capacitieve koppeling. EMC: Maatregelen om ongewenste emissie en/of absorptie te voorkomen teneinde te voldoen aan de Europese EMC Vereiste voorkennis om I-1 met succes te kunnen gaan volgen: Wie de basisblokken B-1 tot en met B-6 heeft gevolgd heeft het juiste niveau om aan I-1 te beginnen. Wie beschikt over een propedeuse certificaat van een Nederlandse HTS Eelktrotechniek of vergelijkbaar buitenlands certificaat kan in blok I-1 beginnen. Als men niet de voorgaande blokken gevolgd heeft, dan is het essentieel dat men digitale techniek beheerst (colleges DIG 1 en DIG 2 uit de blokken B-1 respectievelijk B-2). Men moet enige kennis hebben van Netwerktheorie (zie Blokken B-5 en B-6). Men wordt geacht te weten wat een review houden betekent, (zie blok B-6). Filenaam: Loek4.doc Documentnaam: Landschap en Opleiding Elektrotechniek. Pag. 12

13 THEMA: EMBEDDED SYSTEMS Wat: Leerdoelen Blok I-2 Systematisch analyseren van een programma van eisen. Vertalen van een programma van eisen naar een functioneel ontwerp. Implementeren van de vastgestelde functionaliteit. Systematisch kunnen testen van functionaliteit op basis van een programma van eisen. Verdiepen en toepassen van concepten uit de netwerkanalyse. Verdiepen en toepassen van concepten uit de programmeertechniek. De projectopdracht is om voor een stofzuiger fabrikant een wagentje te ontwerpen dat zelfstandig in een minimum tijd en maximum vloeroppervlak beschrijft. Hierbij moeten obstakels ontweken worden, het mag niet van de trap vallen, mensen mogen (ook in het donker) niet over het wagentje vallen, etc. Kernpunten zijn hierbij: Je verdiepen in de wensen van de klant en zijn problemen structureel analyseren en verwerken in een programma van eisen. Het werk zodanig organiseren dat ieder lid van jullie projectteam zijn taak heeft en het werk van de andere teamleden accepteren en gebruiken. Een team presteert meer dan de som van alle leden van het team apart. Je moet een demonstratie model bouwen. Dit gebeurt met behulp van Technisch LEGO. Met de beschikbare componenten zal men nieuwe ideeën moeten ontwikkelen en uitwerken. Eventueel ontwikkel je elektronische schakelingen als hulpcomponenten. Op basis van het programma van eisen zal je een goed algoritme moeten ontwikkelen en dat vertalen naar een gestructureerd software programma. Hierbij staan verschillende programmeertalen ter beschikking. Het accent ligt sterk op software voor embedded systems. Dit houdt in dat er geen interface is tussen software en gebruiker. De gebruiker heeft hooguit een programmaknop om uit enkele opties te kiezen. Te behandelen netwerk concepten: Lineaire netwerken en systemen Lineaire differentiaalvergelijkingen Harmonische tijdfuncties Responsie op reële harmonische tijdfuncties Responsie op complexe harmonische tijdfuncties Overdrachtsfuncties Decompositie in basissystemen Versterking en faseverschil Bode diagrammen Tweede orde circuits Resonantie circuits Filter circuits Te behandelen programmeertaal concepten: Taal elementen. Declaratie van variabelen. Functies. Objecten. Classes. Include files. File I/O. Pointers. Vereiste voorkennis om I-2 met succes te kunnen gaan volgen: Wie regulier in I-1 is gekomen en met succes gevolgd heeft kan door naar I-2. Men moet basiskennis hebben van natuurkunde, met name trillingen (Natuurkunde Uit B-3). Men moet beschikken over voldoende wiskundige kennis (Wiskunde uit B-5 en B-6). Men moet enige ervaring hebben in het analyseren van een programma van eisen (B-6). Filenaam: Loek4.doc Documentnaam: Landschap en Opleiding Elektrotechniek. Pag. 13

14 THEMA: SIGNAALANALYSE Wat: Leerdoelen Blok I-3 Systematisch analyseren van een programma van eisen. Vertalen van een programma van eisen naar een functioneel ontwerp. Implementeren van de vastgestelde functionaliteit. Systematisch kunnen testen van functionaliteit op basis van een programma van eisen. Verdiepen en toepassen van concepten uit de tijdcontinue Fourier-analyse. Verdiepen en toepassen van concepten uit de digitale signaalbewerking De projectopdracht is om voor een atelier van muziekinstrumenten een computerprogramma te ontwikkelen dat de kwaliteit van een muziekinstrument kan bepalen. Kernpunten zijn hierbij: Zelfstandig leren en werken. In principe moet iedereen in dit project werken met een eigen muziekinstrument. Het accent ligt dus meer op het individuele dan op het teamwerk. Je moet je eigen werk plannen, maar vooral ook zelfstandig beslissingen nemen. Jouw oplossing kan heel anders zijn dan van je medestudent. Je moet dan kunnen verdedigen dat jouw oplossing beter is! Je moet kunnen denken in wiskundige modellen en technische systemen. Er worden veel concepten aangereikt in de ondersteunende colleges, maar hoe kan je daar in de praktijk iets mee doen? Je weet dat een zeer scherpe begrenzing in het frequentie domein leidt tot een zeer breed gebied in het tijddomein, maar wat betekent deze theorie nu praktisch? Heeft begrenzing van tijd en frequentie domein iets met de kwaliteit van het muziek instrument te maken? Als je voor jezelf antwoordt hebt op bovenstaande vragen moet je de in elektrotechniek gebruikelijke methodieken kunnen toepassen om iets met deze antwoorden te kunnen doen. Heel centraal in dit thema staat programmeren en signaal verwerking. Dit vereist kennis van computertechniek. instrumentatie en de bijbehorende software. Te behandelen fourier concepten: Periodieke signalen De reële Fourier-reeks De eigenschappen van de Fourier-reeks De exponentiële Fourier-reeks De Fourier-transformatie Te behandelen signaalbewerkings concepten: Sampling en analoog digitaal conversie Basisvormen van digitale signalen Het beschrijven van digitale signalen met impulsfuncties De impulsresponsie en de stapresponsie Digitale convolutie Differentievergelijkingen De z-transformatie Te behandelen computer architectuur concepten: Objectieve kwaliteitseisen computer architectuur Geschiedenis computer architectuur. Instructie set en interne verwerking. Memory management. Cache geheugen. Vereiste voorkennis om I-3 met succes te kunnen gaan volgen: Wie regulier in I-2 is gekomen en met succes gevolgd heeft kan door naar I-3. Men moet basiskennis hebben van natuurkunde, met name trillingen (Natuurkunde Uit B-3). Men moet beschikken over voldoende wiskundige kennis (Wiskunde uit B-5 en B-6). Men moet digitale techniek voldoende beheersen (DIG 1 uit B-1 en DIG 2 uit B-2). Men moet enigszins vertrouwd zijn met de netwerkconcepten uit het continue en discrete tijddomein (I-2). Filenaam: Loek4.doc Documentnaam: Landschap en Opleiding Elektrotechniek. Pag. 14

15 THEMA: DIGITAL SIGNAL PROCESSING (DSP) Wat: Leerdoelen Blok I-4 Systematisch analyseren van een programma van eisen. Vertalen van een programma van eisen naar een functioneel ontwerp. Implementeren van de vastgestelde functionaliteit. Systematisch kunnen testen van functionaliteit op basis van een programma van eisen. Verdiepen en toepassen van concepten uit de digitale filterontwerp. Verdiepen en toepassen van concepten uit de computer architectuur. De projectopdracht is om het in het vorige project ontwikkelde computerprogramma nu te realiseren met behulp van een specifieke processor voor digital signal processing (DSP) en de functionaliteit verder uit te bouwen. Kernpunten zijn hierbij: Nog steeds geldt dat je zelfstandig beslissingen moet kunnen nemen. Echter meer dan in het vorige project ga je hier weer in teams werken en moet je dingen samen tot stand brengen. Heb je in het voorgaande project gewerkt met een standaard PC, nu moet je de realisatie doen met behulp van een DSP, een speciale microprocessor voor digitale signaal processing. Je zal werken met bemonsteren, kwantiseren en filteren van signalen. Om de juiste effecten te kunnen berekenen moet je o.a. werken met differentievergelijkingen. Filters kan je met elektronische componenten maken, maar bij digitale signaalbewerking ligt het voor de hand dat filters in software worden uitgevoerd. Dit ga je doen en vereist kennis van de gebruikte computersystemen (en DSP s). Omdat de te bewerken signalen fysieke signalen zijn en wij na bewerking door de software weer fysieke signalen terug willen hebben, moeten de fysieke signalen ingevoerd worden in de coputersystemen en na bewerking weer fysiek uit de computer komen. Dit vereist kennis van sensoren (ingangstransducenten en actuatoren (uitgangstransducenten). Te behandelen computer architectuur concepten: Pipe lining. RISC versus CISC. DSP architectuur. Te behandelen digitale filter concepten: De discrete Fourier-reeks De tijddiscrete Fourier-transformatie De discrete Fourier-transformatie De snelle Fourier-transformatie (FFT) Het ontwerpen van niet-recursieve digitale filters. Het ontwerpen van Recursieve digitale filters Vereiste voorkennis om I-4 met succes te kunnen gaan volgen: Wie regulier in I-3 is gekomen en met succes gevolgd heeft kan door naar I-4. De samenhang tussen Blok I-3 en I-4 is zo sterk dat het ongewenst is iemand in Blok I-4 toe te laten zonder Blok I-3 te hebben gevolgd. Filenaam: Loek4.doc Documentnaam: Landschap en Opleiding Elektrotechniek. Pag. 15

16 THEMA: BESTUREN MET DE PC Wat: Leerdoelen Blok I-5 Systematisch analyseren van een programma van eisen. Vertalen van een programma van eisen naar een functioneel ontwerp. Implementeren van de vastgestelde functionaliteit. Systematisch kunnen testen van functionaliteit op basis van een programma van eisen. Verdiepen en toepassen van concepten uit de regeltechniek. Verdiepen en toepassen van concepten uit de interfacetechniek. De projectopdracht is om voor een leverancier van keukens concepten uit te werken die er uiteindelijk toe moeten leiden dat keuken apparatuur via het internet aangestuurd kan worden. Ook scannen van een recept moet kunnen leiden tot automatische aansturing van apparatuur. Voorlopig blijft het project beperkt tot het, op basis van gescande tekst, de computer de besturing laten doen van bijvoorbeeld de temperatuurregeling van een oven of waterkoker. Kernpunten zijn hierbij: Belangrijk is het kunnen denken in systemen. Hoe vertaal ik mensentaal in machinetaal, (twee kookboeken zullen voor hetzelfde recept een geheel andere tekst gebruiken, maar beide moeten wel tot hetzelfde resultaat leiden). Het kunnen werken met modellen. Kookboek instructies moeten verwerkt worden tot modellen op basis waarvan een computer de besturing kan uitvoeren. Je moet goed zijn in het systematisch ontwerpen, bouwen en testen. Hoe kan ik internet informatie, onafhankelijk van de gebruikte computer, browser en systeemsoftware een regelsysteem laten aansturen Je moet de opgedane kennis van interfacetechniek toepassen bij het aansturen van het te bouwen regelsysteem. Je zal de concepten uit de regeltechniek moeten gaan toepassen. Dan zal al gauw blijken dat de fysieke werkelijkheid niet voldoet een de vaak vereenvoudigde eerste orde systemen uit de theorie. Te behandelen interface concepten: fundamental bus-signals Interrupts, direct memory access, Synchrone en asynchrone communicatie. Synchrone en asynchrone communicatie, Rs232 Parallelle interface. SCSI, GPIB. USB. Network interface; ethernet. Te behandelen regeltechnische concepten: Overdrachtsfuncties Analyse in het tijddomein Analyse in het frequentiedomein Bode diagrammen Looptijd Terugkoppeling Polen- en nulpuntenbeeld Simulatie in het tijddomein Simulatie in het frequentiedomein Vereiste voorkennis om I-5 met succes te kunnen gaan volgen: Wie regulier in I-4 is gekomen en met succes gevolgd heeft kan door naar I-5. Men moet basiskennis hebben van natuurkunde, met name trillingen (Natuurkunde Uit B-3). Men moet beschikken over voldoende wiskundige kennis (Wiskunde uit B-5 en B-6). Men moet digitale techniek voldoende beheersen (DIG 1 uit B-1 en DIG 2 uit B-2). Men moet enigszins vertrouwd zijn met computerarchitectuur (I-2). Men moet enige ervaring hebben met programmeren (I-3). Filenaam: Loek4.doc Documentnaam: Landschap en Opleiding Elektrotechniek. Pag. 16

17 THEMA: REGELEN MET DE PC Wat: Leerdoelen Blok I-6 Systematisch analyseren van een programma van eisen. Het aspect plannen verdiepen. Verdiepen van de kennis van vermogenselektronica en theoretische elektriciteitsleer. Het kunnen rekenen aan de parameters van asynchrone- en synchrone machines. Begrip krijgen voor de werking van de behandelde vermogensregelaars. Begrip krijgen voor de invloed van de vermogensregelaars op verschillende parameters van elektrische machines. Het kunnen dimensioneren van een elektrische aandrijfsysteem. De projectopdracht is een verdere uitwerking van het voorgaande project. Naast alle aspecten in het voorgaande project genoemd, komen hier nog de volgende kernpunten bij: Het toepassen van telecommunicatie en datacommunicatie. Lag in het afgelopen project het accent op de regeltechniek met de intentie aan te sturen op afstand. Nu wordt ervan uitgegaan dat de regeltechniek werkt en komt het accent te liggen op de besturing op afstand. Domotica is een nieuw begrip dat snel in opmars is. Het betreft de artificial intelligence voor het besturen van allerlei huishoudelijk zaken. Het zal steeds normaler worden dat bijvoorbeeld lichten automatisch aan en uitgaan (schemer sensor) of spraak gestuurd worden bediend. Ook dit project is te zien als een stukje domotica. Kennis van automatisering is hier de basis. Ook moet je wat weten van energietechniek en energie conversie. Pas in een later project komt dat uitgebreid aan de orden, maar hier ben je wel een oven aan het besturen. Te behandelen regeltechnische concepten: Tweede ordesystemen Stabiliteit Fasemarge en versterkingsmarge Poolbanen Instelling van regelaars met behulp van frequentieanalyse Instelling van regelaars met poolbanen. Te behandelen telematica concepten:..... Te behandelen xxxxx concepten:..... Vereiste voorkennis om I-6 met succes te kunnen gaan volgen: Wie regulier in I-5 is gekomen en met succes gevolgd heeft kan door naar I-6. De samenhang tussen Blok I-5 en I-6 is zo sterk dat het ongewenst is iemand in Blok I-6 toe te laten zonder Blok I-5 te hebben gevolgd. Filenaam: Loek4.doc Documentnaam: Landschap en Opleiding Elektrotechniek. Pag. 17

18 THEMA: HET REGELEN VAN ELEKTRISCHE MACHINES Wat: Leerdoelen Blok I-7 Systematisch analyseren van een programma van eisen. Verdiepen van de kennis van vermogenselektronica en theoretische elektriciteitsleer. Het kunnen rekenen aan de parameters van asynchrone- en synchrone machines. Begrip krijgen voor de werking van de behandelde vermogensregelaars. Begrip krijgen voor de invloed van de vermogensregelaars op verschillende parameters van elektrische machines. Het kunnen dimensioneren van een elektrisch aandrijfsysteem. De projectopdracht is om voor een leverancier van liften een motorbesturing te realiseren die zuiniger met de energie omgaat en comfortabeler is voor wat betreft de beweging van de lift. Kernpunten zijn hierbij: Problemen gestructureerd kunnen analyseren en oplossen. Goed kunnen rapporteren in Nederlands en Engels, zowel schriftelijk als mondeling. Anderen kunnen overtuigen met uitgewerkte ideeën. Systemen met bestaande componenten kunnen samenstellen. Het denken in systemen. Het toepassen van de in de elektrotechniek gebruikelijke methodieken. Kan bij elke oplossing een alternatief bedenken en weloverwogen een keuze maken. Het opstellen van projectplannen. Het formuleren wat hij/zij niet weet. Het vastleggen van eigen leerdoel en leerplan. Het toepassen van inzicht en kennis van energetische aspecten (dissipatie, rendement, koeling). Het toepassen van kennis van energietechniek en energie conversie. Te behandelen machine concepten: Overzicht elektrische machines. Synchrone machines + generatoren Vectordiagram asynchrone machine Koppel-toeren karakteristiek asynchrone machines synchrone generatoren asynchrone generatoren. stappenmotoren Kleine motoren. PM/DC machines. Meting: Aanzetmethodes KA-machine. Meting: KA-machine met frequentieregelaar. Te behandelen verm. elektronica concepten: Vermogens elektronica. Halfgeleider schakelaars. Diodebruggen. Gestuurde thyristorbruggen. Wisselstroomstellers. Softstarters. Frequentieomvormers. Choppers. EMC Vereiste voorkennis om I-7 met succes te kunnen gaan volgen: Wie regulier in I-6 is gekomen en met succes gevolgd heeft kan door naar I-7. Minimaal moet men de beginselen van theoretische elektriciteitsleer beheersen TEL 1 uit B-3 en TEL 2 uit B-4). Verder moet men kennis hebben van bewegingsleer (Natuurkunde 1 uit B-1). Enige kennis van meettechniek (B-5). Projectervaring (bijvoorbeeld planningstechniek uit B-6) Filenaam: Loek4.doc Documentnaam: Landschap en Opleiding Elektrotechniek. Pag. 18

19 THEMA: DE INGENIEUR IN HET BEDRIJFSLEVEN Wat: Leerdoelen Blok I-8 Zelfstandig leerdoelen kunnen opstellen en deze verwerken in het projectplan. Het kunnen toepassen en beoordelen van bedrijfskundige modellen. Begrip krijgen voor de interactie tussen markt en onderneming. Begrip krijgen tussen de interactie tussen onderneming en werknemers. Begrip krijgen voor de essentiële onderdelen van een ondernemingsplan. De projectopdracht is om het bestaande technisch ontwerp voor een virtuele muis in de handel te brengen en tot een commercieel succes te maken. Kernpunten zijn hierbij: Bedrijfskundige basiskennis. Het organiseren van bedrijfskundige processen. Centraal staat bijvoorbeeld de vraag of het product in eigen beheer geproduceerd gaat worden of dat je als bedrijf alleen de marketting en after sale service ter hand neemt. Moet kunnen denken in bedrijfskundige processen en systemen. Moet inzicht en kennis hebben van bedrijfskundige modellen. Bijvoorbeeld het verschil tussen Production to stock or Production to order. Moet kunnen werken met bedrijfskundige modellen. Moet projectplannen kunnen opstellen. Moet kennis hebben van ondernemen. Moet een ondernemingsplan kunnen schrijven en beoordelen. Moet kennis hebben van marketing. Te behandelen marketing concepten: Onderhandelen Klantmanagement Marketing / Ondernemingsstrategie (DESTEP) Produktbeleid, ontwikkeling nieuwe producten Marketing communicatie Prijsbeleid, prijsbepaling Distributiebeleid Kostprijsberekening Leasen versus kopen? Te behandelen organisatie concepten: Doelstellingen van een organisatie (missie, visie, strategie) Besluitvormingsprocessen Organisatiestructurering Organisatie modellen Bedrijfscultuur Arbeidsmotivatie Human Resource Management en Planning Te behandelen bedrijfskundige concepten: Basis kennis. Planrealisatie (uitwerking idee naar definitief plan) Investeringsvraagstukken Vermogensbehoeften Ondernemingsvormen Exploitatiebegroting, liquiditeitsprognose Vereiste voorkennis om I-8 met succes te kunnen gaan volgen: Specifieke voorkennis is geen must, wel een pre. Centraal staan ondernemersvaardigheden, niet de techniek. Uitgangspunt voor dit blok is wel dat de student qua denkniveau het stadium van ingenieur heeft bereikt en als het ware boven de techniek kan gaan staan en nu moet gaan denken over het managen van een organisatie die zijn geld met de techniek verdiend. Filenaam: Loek4.doc Documentnaam: Landschap en Opleiding Elektrotechniek. Pag. 19

20 6. Eindtermen Elektrotechniek. In onderstaande tabel staan de eindtermen voor de studie HTS elektrotechniek zoals deze in 1999 zijn vastgesteld. In matrix vorm is per studieblok aangegeven hoeveel accent een bepaalde eindterm in dat studieblok krijgt. Dat is op een schaal van 0 tot 3 punten gedaan. 0 punten; eindterm wordt niet of nauwelijks actief ontwikkeld. 3 punten; eindterm wordt zeer actief ontwikkeld. De eindtermen groep A worden niet specifiek per blok benoemd, immers deze vormen geen studielast. Het wordt gezien als aandachtspunt voor docenten en begeleiders. Als er op dit vlak iets niet goed gaat wordt via mentor of decaan gekeken wat er gedaan kan worden. De eindtermen groep D worden evenmin benoemd. De reden hiervoor is dat op ons opleidingsinstituut per jaar gedoceerd wordt voor een gewicht van 28 studiepunten. Dit programma duurt 3,5 jaar, dus totaal 98 studiepunten. Daarna volgt het afstuderen met 22 studiepunten geeft totaal 120 studiepunten. Landelijk is vastgesteld dat de opleiding een gewicht heeft van 168 studiepunten. De ontbrekende 48 studiepunten vergaart de student in de I-fase van de studie doormiddel van zijn beroepspraktijk. In de I-fase is een voor de studie relevante beroepspraktijk een vereiste. De beroepspraktijk moet invulling geven aan de eindtermen van de D groep. Dit wordt gecontroleerd doordat de student in 6 van de acht blokken van de I- fase een zelfreflectie moet geven over wat hij vanuit zijn beroepspraktijk geleerd heeft. Filenaam: Loek4.doc Documentnaam: Landschap en Opleiding Elektrotechniek. Pag. 20