Elektronik Modellstufen

Schon in der Klasse 5 bauen die Schülerinnen und Schüler in spielerischer Weise einfache elektrische Stromkreise auf. Ein ganz wesentlicher Aspekt ist in dieser Klassenstufe der geschlossene Stromkreis .

In der Elektronik findet man aber das Potenzialschienenmodell ... d.h. am oberen Rand des Schaltplanes verläuft eine Schiene mit hohem Potenzial (in der TTL-Technik z.B. +5V) - am unteren Rand des Schaltbildes findet man die Schiene mit dem tiefen Potenzial - also die Schiene mit dem Nullpotenzial .

Die Geschlossenheit des Stromkreis ist natürlich immer noch vorhanden, denn an diesen beiden Potenzialschienen ist die elektrische Energiequelle angeschlossen und zwischen den Schienen sitzt die elektronische Schaltung. Allerdings ist die Geschlossenheit nicht mehr visuell direkt zu sehen.

In der nächsten Abstraktionsstufe - z.B. bei logischen Schaltungen - hat ein Schalter oder eine LED nur noch einen logischen Ein- oder Ausgangspegel - die Geschlossenheit elektrischer Stromkreise ist hier nicht mehr erkennbar. Auf dieser Ebene wird die LED zu einer Black-Box, in der nicht nur die LED, sondern auch ein Treiberbaustein (z.B. ein Transistor) integriert ist. Der Eingangspegel der LED ist im Prinzip das Steuersignal, das den Treiberbaustein aktiviert, der wiederum das Signal so verstärkt, dass die LED innerhalb ihrer Solldaten leuchten kann.

Material

• Simulatoren von elektrischen Schaltkreisen - Simulator-Lernsoftware - verschiedener Anbieter

Arbeitsauftrag A

Diskutieren Sie mit ihrem Team folgende Fragen:

Schaltkreise

1. Was versteht man unter einem geschlossenen Stromkreis?
2. Zeichnen Sie eine Wechselschaltung als geschlossenen Stromkreis .
3. Zeichnen Sie eine Hell-Dunkel-Schaltung aus einem LDR, MOSFET, LED und Batterie in der Darstellung als geschlossenen Stromkreis.
4. Zeichnen Sie ein UND-GATTER als geschlossenen Stromkreis!

Potenzialschienen

5. Welche Schaltungsart bevorzugt man in der Elektronik?
6. Diskutieren Sie die Vorteile der Verwendung von Potenzialschienen . Zeichnen Sie das Bild aus Aufgabe 2 in der Potenzialschienendarstellung.
7. Zeichnen Sie die obige Hell-Dunkelschaltung aus Aufgabe 3 zwischen die Potenzialschienen.
8. Zeichnen Sie ein UND-Gatter in der Potenzialschienen-Darstellung.

Funktionsblöcke

9. Welche Darstellungsart verwendet man in der Digital-Elektronik?
10. Welchen Vorteil hat diese Darstellungsvariante?
11. Bauen Sie im Simulator XXX ein Treppenhauslicht, das folgende Spezifikation hat: Durch Betätigung von einem der drei Taster in drei Stockwerken gehen alle drei Lampen im allen Stockwerken an - bzw. aus. Wenn einer der Taster betätigt wird, läuft ein Timer los, der das Licht nach 10 Sekunden ausschaltet, wenn es nicht vorher mit einem Taster gelöscht wurde.

Download des gesamten Workshops

Workshop 2: Erfindungen: Herunterladen [pdf] [433 KB]

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