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Pro­jekt­be­schrei­bung

Hin­weis

Es wird dar­auf hin­ge­wie­sen, dass für jedes Ex­pe­ri­ment ent­spre­chend der ei­ge­nen Durch­füh­rung vor der erst­ma­li­gen Auf­nah­me der Tä­tig­keit eine Ge­fähr­dungs­be­ur­tei­lung durch­ge­führt und do­ku­men­tiert wer­den muss. Jede fach­kun­di­ge Nut­ze­rin/jeder fach­kun­di­ge Nut­zer muss die auf­ge­führ­ten In­hal­te ei­gen­ver­ant­wort­lich prü­fen und an die tat­säch­li­chen Ge­ge­ben­hei­ten an­pas­sen.

Weder die Re­dak­ti­on des Leh­rer­fort­bil­dungs­ser­vers noch die Au­to­rin­nen und Au­to­ren der ver­öf­fent­lich­ten Ex­pe­ri­men­te über­neh­men jeg­li­che Haf­tung für di­rek­te oder in­di­rek­te Schä­den, die durch ex­ak­ten, ver­än­der­ten oder feh­ler­haf­ten Nach­bau und/oder Durch­füh­rung der Ex­pe­ri­men­te ent­ste­hen. Wei­ter­füh­ren­de In­for­ma­tio­nen er­hal­ten Sie unter www.​gef​ahrs​toff​e-​schu­le-​bw.​de

1. Vor­stel­lung des Pro­jekts

1.1 Ein­füh­rung

Am Bei­spiel eines klei­nen Elek­tro­fahr­zeugs, das von den Schü­le­rin­nen und Schü­lern in den Werk­stät­ten unter An­lei­tung auf­ge­baut wird, las­sen sich we­sent­li­che In­hal­te des Bil­dungs­plans er­ar­bei­ten. Der fach­li­che Schwer­punkt ist dabei im Be­reich der Elek­tro­tech­nik ge­setzt; zu­sätz­li­che Kom­pe­ten­zen wer­den in aus­ge­wähl­ten Teil­ge­bie­ten der Me­tall­tech­nik bzw. des Ma­schi­nen­baus er­wor­ben. Der prak­ti­sche Auf­bau des Fahr­zeugs wird be­glei­tet und un­ter­stützt durch ge­eig­ne­te Ver­tie­fung und Dif­fe­ren­zie­rung ele­men­ta­rer Zu­sam­men­hän­ge im Rah­men des Theo­rie­un­ter­richts.

1.2 Auf­bau und Funk­ti­on des Fahr­zeugs

Das Mo­dell­fahr­zeug ver­fügt über zwei an­ge­trie­be­ne gum­mi­be­reif­te Hin­ter­rä­der, denen je ein elek­tri­scher An­triebs­strang zu­ge­ord­net ist. Letz­te­rer in­te­griert einen per­ma­nen­ter­reg­ten Gleich­strom­mo­tor und ein Ge­trie­be, das auf Grund­la­ge eines klei­nen Bau­sat­zes in­ner­halb eines wei­ten Be­reichs von Über­set­zungs­ver­hält­nis­sen rea­li­siert wer­den kann. In Ver­bin­dung mit dem ein­zel­nen, selbst­len­ken­den Vor­der­rad be­deu­tet eine Dreh­zahl­dif­fe­renz der bei­den An­trie­be, dass eine Kurve in Rich­tung der Seite des lang­sa­me­ren An­triebs aus­ge­fah­ren wird. Der Ge­gen­lauf der bei­den An­trie­be lässt das Fahr­zeug auf der Stel­le dre­hen. Hin­sicht­lich der Steue­rung sind zwei Al­ter­na­ti­ven vor­ge­se­hen: In einem ers­ten Schritt ent­steht ein Bat­te­rie­kas­ten mit Steu­er­schal­tern für die bei­den An­trie­be, der als Fern­steue­rung über Kabel wirkt. Jeder An­trieb kann hier auf Vor­wärts­fahrt, Rück­wärts­fahrt oder Still­stand ge­schal­tet wer­den. Eine draht­lo­se Be­ein­flus­sung der Fahr­zeug­be­we­gung mit­tels Licht hin­ge­gen ge­stat­tet die elek­tro­ni­sche Steu­er­bau­grup­pe: Aus­ge­rüs­tet mit zwei Sen­so­ren sowie den zu­ge­hö­ri­gen Ver­stär­kern und Mo­tor­trei­bern, stellt sie die je­wei­li­ge Mo­tor­span­nung in Ab­hän­gig­keit der Be­leuch­tungs­stär­ke des zu­ge­hö­ri­gen op­ti­schen Sen­sors ein. Zur Strom­ver­sor­gung des Mo­dell­fahr­zeugs kom­men wahl­wei­se eine Tro­cken­bat­te­rie oder ein Ak­ku­mu­la­tor zur An­wen­dung. Op­tio­nal kann das Fahr­zeug mit einem LED-Schein­wer­fer aus­ge­stat­tet wer­den.

Als Fahr­zeug­chas­sis dient eine Alu­mi­ni­um-Grund­plat­te, auf der sämt­li­che Kom­po­nen­ten (An­trie­be, Steue­rung…) über Schraub­ver­bin­dun­gen mon­tiert sind. Ein fein­ma­schi­ges Ras­ter von Boh­run­gen er­mög­licht die Be­fes­ti­gung wei­te­rer Bau­grup­pen, wie z. B. des LED-Schein­wer­fers oder zu­sätz­li­cher Sen­so­ren. Aus den Werk­stof­fen Holz und Alu­mi­ni­um ge­fer­tig­te Ge­häu­se­tei­le sind Grund­la­ge des Bat­te­rie­kas­tens bzw. der Kabel-Fern­steue­rung. Die elek­tro­ni­sche Steu­er­bau­grup­pe ist in 'Reiß­zwe­cken-Tech­nik' auf einem Sperr­holz­brett aus­ge­führt und über Dis­tanz­bol­zen auf der Grund­plat­te be­fes­tigt. Der unten durch die Chas­sis­plat­te und nach oben von der Steu­er­bau­grup­pe be­grenz­te Raum nimmt die Bat­te­rie auf.

2. Bezug zum Lehr­plan

2.1 Fach­theo­rie

Vor einer ver­tief­ten Ana­ly­se aus­ge­wähl­ter Zu­sam­men­hän­ge zer­le­gen die Schü­le­rin­nen und Schü­ler in einem ers­ten Schritt das tech­ni­sche Sys­tem in seine Teil­sys­te­me, Bau­grup­pen und Kom­po­nen­ten. Sie gren­zen diese klar ge­gen­ein­an­der ab und be­schrei­ben die je­wei­li­ge tech­ni­sche Auf­ga­be. Von be­son­de­rer Be­deu­tung ist dabei die Block­dar­stel­lung, deren ein­zel­ne Blö­cke über elek­tri­schen und me­cha­ni­schen En­er­gie­fluss bzw. In­for­ma­ti­ons­fluss zu­ein­an­der in Be­zie­hung ge­bracht wer­den.
Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ana­ly­sie­ren aus­ge­wähl­te, dem Mo­dell­fahr­zeug zu­grun­de lie­gen­de tech­ni­sche und phy­si­ka­li­sche Prin­zi­pi­en, wobei sie un­ter­schied­li­che In­for­ma­ti­ons­quel­len aus­wer­ten.

Alle hier zur Ver­fü­gung ge­stell­ten Ma­te­ria­li­en sind auf den Theo­rie­un­ter­richt be­zo­gen und kön­nen aus­zugs­wei­se auch ein­ge­setzt wer­den, wenn das Fahr­zeug nicht im Werk­statt­un­ter­richt ver­wirk­licht wird.

2.2 Fach­pra­xis

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler fer­ti­gen die Bau­grup­pen des Fahr­zeugs nach Maß­ga­be von Stück­lis­ten, Bau­plä­nen, tech­ni­schen Zeich­nun­gen und Schalt­plä­nen, wobei sie ein­zel­ne Ab­mes­sun­gen und kon­struk­ti­ve Ein­zel­hei­ten zum Teil selbst er­ar­bei­ten. Für sämt­li­che Chas­sis- und Ge­häu­se­tei­le er­stel­len sie die er­for­der­li­chen CAD-Zeich­nun­gen, um die Teile mit Hilfe einer CNC-ge­steu­er­ten Fräs­ma­schi­ne her­stel­len zu kön­nen.

Unter An­wen­dung ge­eig­ne­ter Mess­ver­fah­ren er­fas­sen die Schü­ler elek­tro­tech­ni­sche Grö­ßen, deren Aus­wer­tung und zweck­mä­ßi­ge Dar­stel­lung die ein­ge­hen­de quan­ti­ta­ti­ve Be­schrei­bung des tech­ni­schen Pro­zes­ses bzw. phy­si­ka­li­schen Ef­fekts ge­stat­tet.

Die Fach­pra­xis ist in den hier zur Ver­fü­gung ge­stell­ten Un­ter­la­gen nur an­satz­wei­se be­rück­sich­tigt.

3. Hin­wei­se

Die Ma­te­ri­al­kos­ten lie­gen bei etwa 22 € (Stand 01/2013).

Alle er­for­der­li­chen Ma­te­ria­li­en, Halb­zeu­ge und Bau­tei­le sind im All­ge­mei­nen ohne Schwie­rig­kei­ten im ein­schlä­gi­gen Fach­han­del (Bau­markt/Bas­tel- und Mo­dell­bau-Be­darf/Fach­han­del für elek­tro­ni­sche Bau­ele­men­te) zu er­hal­ten. Für ei­ni­ge Po­si­tio­nen sind in den je­wei­li­gen Stück­lis­ten Be­zugs­quel­len an­ge­ge­ben.

Der prak­ti­sche Auf­bau des Mo­dells in der Werk­statt setzt eine klei­ne, für Zwe­cke des Mo­dell­baus ge­eig­ne­te, CNC-ge­steu­er­te Fräs­ma­schi­ne ein­schließ­lich der zu­ge­hö­ri­gen CAD-Soft­ware vor­aus. An Werk­zeug­ma­schi­nen ar­bei­ten die Schü­ler unter der Auf­sicht der Lehr­kraft. Die Si­cher­heits­be­stim­mun­gen wer­den ein­ge­hal­ten.

In­hal­te des Pro­jekts ste­hen in Bezug zu fol­gen­den Web­sei­ten:

 

Pro­jekt­be­schrei­bung: Her­un­ter­la­den [docx][19 KB][1 Seite]
Pro­jekt­be­schrei­bung: Her­un­ter­la­den [pdf][14 KB][1 Seite]

 

Wei­ter zu

Ma­te­ri­al