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Orientierungsbereich (Sprungmarken)

Auf die Dosis kommt es an - wie präzisiere ich Medikamentendosierungen mit einem Schrittmotor?
(EInführungsphase, Unterrichtsvorhaben IV)

Übergeordnete Kompetenzen:

Sachkompetenz:

  • beschreiben Elemente und Strukturen einfacher technischer Systeme (SK 2),
  • erläutern Wirkungszusammenhänge in einfachen technischen Prozessen (SK 3),

Methodenkompetenz:

  • ermitteln die Funktionsweise einfacher technischer Systeme durch vorgegebene techniktypische Verfahren (MK 3),
  • analysieren und interpretieren komplexere diskontinuierliche Texte wie Grafiken, Statistiken, Schaltpläne, Verfahrensfließbilder, Schaubilder, Diagramme sowie Bilder und Filme (MK 6),

Urteilskompetenz:

  • beurteilen einfache technische Sachverhalte und Systeme vor dem Hintergrund relevanter Kriterien (UK 1),

Handlungskompetenz:

  • entwickeln Lösungen und Lösungswege für einfache technische Probleme (HK 2),

Inhaltsfelder: IF 1 (Soziotechnische Systeme)

Inhaltliche Schwerpunkte:

  • Strukturen und Funktionen soziotechnischer Systeme
  • Planung, Entwicklung und Fertigung
  • Distribution, Betrieb, Nutzung

Zeitbedarf: 21 Std.

Vorhabenbezogene Konkretisierung:

Unterrichtssequenzen

Zu entwickelnde Kompetenzen

Vorhabenbezogene Absprachen / Vereinbarungen

1. Tropfenweise – wie kann eine Dosierspritze mechanisch angetrieben werden?

- Mechanischer Aufbau

- Getriebe

- Motorintegration

konkretisierte SK

  • analysieren technische Aufgabenstellungen und Lösungen unter den Aspekten ihrer Zielsetzung, Zweckbestimmung, Funktionalität und Übertragbarkeit.

MK:

  • erheben selbstständig Daten durch Beobachtung, Erkundung, Simulation und den Einsatz von Messverfahren (MK 2 zusätzlich),

Links:

2. Step by step – wie arbeitet ein Schrittmotor?

- Aufbau von unipolaren und bipolaren Schrittmotoren

- unipolarer Vollschritt- und Halbschrittbetrieb

- Darstellung in Wahrheitstabellen

- Digitale Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe

- Leistungstreiber L293

- Handbetrieb mit Tastenkombinationen

konkretisierte SK

  • beschreiben Aufbau und Struktur eines technischen Systems aus Subsystemen und Systemelementen,

MK:

  • ermitteln die Funktionsweise einfacher technischer Systeme durch vorgegebene techniktypische Verfahren (MK 3),

Didaktisch-methodischer Zugang:

  • Nutzung von Simulationssoftware
    z.B. Online-Workshop Schrittmotorsteuerung www.tuf-ev.de

Experimentiermaterial:

  • Schrittmotoren
  • Netzteile
  • Tasten
  • Leistungstreiber L293
  • LED-Anzeigen

Literatur:

  • Datenblätter
  • Arbeitsblätter des TUF zur Schrittmotorsteuerung
  • Bedienungsanleitungen

3. Voll integriert – wie funktioniert ein Steuerbaustein?

- L297 - Integrierter Real-Baustein zur Schrittmotorsteuerung – Analyse des Datenblattes

- Schaltungsplanung

- Beschaltung mit Tasten, Frequenzgebern und LED

- Aufbau einer Schaltung mit Schrittmotor

- Analyse der Dosiergenauigkeit des Spritzenmodells

- Betrieb in Voll- und Halbschrittbetrieb

konkretisierte SK

  • erläutern die Phasen der Entstehung eines technischen Produkts,

konkretisierte UK

  • beurteilen den Betrieb und die Nutzung eines technischen Systems im Hinblick auf Zuverlässigkeit, Nutzwert und Nachhaltigkeit und Sicherheit,

MK

  • analysieren und interpretieren komplexere diskontinuierliche Texte wie Grafiken, Statistiken, Schaltpläne, Verfahrensfließbilder, Schaubilder, Diagramme sowie Bilder und Filme (MK 6),

HK

  • entwickeln Lösungen und Lösungswege für einfache technische Probleme (HK 2),

Experimentiermaterial:

  • Schrittmotoren
  • Netzteile
  • Tasten
  • Schrittmotorsteuerbaustein L297
  • Leistungstreiber L293
  • LED-Anzeigen

Literatur:

  • Datenblätter zu L297
  • Bedienungsanleitungen

Feedback:

  • Funktionsfähigkeit von Schaltungen

Leistungsbewertung:

  • Präsentation der Konstruktionsaufgabe der Schüler
  • Funktionsprüfung verschiedener Schaltungsaufbauten
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