Grundlage des Ausbildungsrahmenlehrplans ist die in Deutschland vorgegebene Ausbildung zur Mechatronikerin / zum Mechatroniker.

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1 Einführung in die Inhalte des Moduls Dieses Modul ist Teil des Ausbildungsrahmenlehrplans in deutscher und rumänischer Sprache zur Ausbildung zur Mechatronikerin / zum Mechatroniker in Deutschland und in Rumänien. Zielgruppe sind Techniker und Ingenieure in deutsch-rumänischen Betrieben, die in deutscher und rumänischer Sprache arbeiten. In der Regel richtet sich dieses Modul in derselben Weise wie die anderen Module dieses Ausbildungsrahmenlehrplans auch an Auszubildende mit Migrationshintergrund in Deutschland und Rumänien bzw. an Mitglieder der historischen deutschen Minderheit in Rumänien. Grundlage des Ausbildungsrahmenlehrplans ist die in Deutschland vorgegebene Ausbildung zur Mechatronikerin / zum Mechatroniker. In Deutschland ist die Ausbildung in diesem Berufsbild bundeseinheitlich durch die Ausbildungsverordnung über die Berufsausbildung zum Mechatroniker / zur Mechatronikerin vom 04. März 1998, Bundesgesetzblatt Jahrg. 1998, Teil I, Nr. 13, S. 408 geregelt. Auch in Rumänien gibt es eine landeseinheitliche Ausbildungsverordnung für das Berufsbild der Mechatronikerin / des Mechatroniker (Ministeriale Verordnung 3488/ / Berufstandard für Mechatroniker laut Anhang Nr. 2 des Ministerialerlasses Nr vom ). In der Regel sind diese Techniker und Ingenieure Absolventen des Fachs Mechatronik der Höheren Technischen Schule oder der Polytechnischen Universitäten. Da die Berufsausbildung zum Mechatroniker bzw. zur Mechatronikerin in Rumänien sich erst nach der Wende entwickelt konnte - im Rahmen des nationalen Berufsausbildungssystems - erfolgt die Ausbildung zum Mechatroniker vorläufig hauptsächlich im Hochschulbereich. Aus diesem Grunde sind die bilingualen Module für Mechatronik im Rahmen des Leonardo-da-Vinci-Programms Bila Train in Practice schwerpunktmäßig auf die Didaktik ausgerichtet. Die Zielgruppe unserer Module sind also fertig ausgebildete Techniker und Ingenieure, die das normalerweise (vgl. die Module zur Kanzleifachangestellten und zum Versicherungswesen) zu vermittelnde Fachwissen bereits beherrschen. Was den Fachkräften jedoch fehlt, ist die sprachliche Kompetenz, bilingual mit diesem Wissen am Arbeitsplatz professionell umzugehen. In diesem Sinne konzentrieren sich die Module, ausgehend von den 14 exemplarisch ausgewählten Themenbereichen auf die Entwicklung von kommunikativen Kompetenzen und auf die einzusetzenden Strategien. Ziel unserer Vorgehensweise ist, die in diesem Bereich tätigen Mechatroniker dazu zu befähigen, souverän von der einen Sprache (Rumänisch) in die andere (Deutsch) und umgekehrt je nach Kommunikationssituation und Intention umzuschalten. Die genannten Mechatroniker arbeiten mit deutschsprachigen Unterlagen und kommunizieren auch in deutscher Sprache. 1

2 Die im Rahmen der deutschen und rumänischen Ausbildungsverordnung zum Mechatroniker bzw. zur Mechatronikerin entwickelten Module in deutscher und rumänischer Sprache sind im deutsch-rumänischen Kontext besonders mit elektrischen und elektronischen Belangen bzw. mit technischen Aufgabenstellungen verbunden. Auf dieser Grundlage wurden diese Einzelmodule im Rahmen des Berufsprofils in deutscher und rumänischer Sprache entwickelt und erprobt. Im Sinne der Mobilität in Europa soll diese Zielgruppe dazu befähigt werden, in einem deutschsprachigen Land am Arbeitsplatz zu kommunizieren und auftretende fachliche Aufgabenstellungen zu bewältigen. Das vorliegende Modul befasst sich mit Messen und Messgeräten, als wichtiger Bestandteil der Mechatronikerausbildung in Deutschland und Rumänien. Die Fachkräfte erhalten einen Einblick in - Begriffsbestimmung: Elektrische Messgeräte - Messungen im elektrischen Stromkreis - Analog anzeigende Messgeräte - Digital anzeigende Messgeräte - Vielfachmessgeräte - Aufbau und Funktionsweise des Oszilloskops - Kommunikationsfähigkeiten zur Berufsbildung Das Modul ist bilingual konzipiert. Neben Unterlagen für Ausbilder enthält das Modul einen Anhang mit Vokabular und sprachlichen Erläuterungen sowie Zusatzmaterial zum behandelten Thema. Das Modul eignet sich als Ergänzungsmaterial zu den vorliegenden Lehrmaterialien zur Mechatronikerausbildung in deutscher und rumänischer Sprache (s. Literaturliste im Anhang). 2

3 Anwendung des Moduls als Teil des Rahmenlehrplanes Das Modul Messen und Messgeräte ist Teil eines umfassenden Rahmenlehrplans zur Ausbildung zur Mechatronikerin / zum Mechatroniker mit deutsch-rumänischem Hintergrundwissen. Das Modul ersetzt nicht die bestehenden Ausbildungsmaterialien, sondern ergänzt diese in vergleichender Sicht um deutschrumänische Besonderheiten. Dieses Modul ist Bestandteil von insgesamt 15 inhaltlichen Modulen zu ausgewählten Fachbereichen von besonderer Bedeutung in deutsch-rumänischen klein- und mittelständischen Unternehmen. Das Modul kann in Rumänien und Deutschland eingesetzt werden. Die vorliegenden deutsch-rumänischen Handreichungen bestehen aus folgenden Modulen. Diese sind unabhängig voneinander aufgebaut und können flexibel eingesetzt werden: 1) Modul: Berufsfeld Mechatronik 2) Modul: Berufsbild Mechatroniker 3) Modul: Kompetenzerweiterung: kurzer Schriftverkehr 4) Modul: Kompetenzerweiterung: mündliche Kurzpräsentation 5) Modul: Grundlagen der Elektrotechnik 6) Modul: Elektronische Bauelemente 7) Modul: Generatoren 8) Modul: Elektrische Anlagen eines PKWs 9) Modul: Grundlagen der Steuerungstechnik 10) Modul: Programmieren und Installieren von Hard- und Softwarekomponenten 11) Modul: Messen und Messgeräte 12) Modul: Betriebsanweisungen Verhalten im Gefahrenfall 13) Modul: Sicherheit/Schutz vor Gefahren 14) Modul: Innerbetriebliche und technische Kommunikation 15) Modul: Umweltstandards 3

4 Das Modul Messen und Messgeräte richtet sich an Techniker und Ingenieure in Deutschland und Rumänien mit Hintergrundwissen in der deutschen und rumänischen Sprache. Das Modul ist kein Sprachkurs, sondern ein berufliches Ausbildungsmodul. Ausgangsvoraussetzung ist eine Sprachbeherrschung der deutschen Sprache auf mindestens Niveau B1 des europäischen Referenzrahmens. Im Rumänischen gilt Muttersprachenniveau. Ein Spracheinstufungstest für die deutsche und die rumänische Sprache ist im Rahmen dieses Curriculums verfügbar. Das Modul ist zur direkten Anwendung in einem Betrieb konzipiert. Es ist auf eine Dauer von 90 Minuten angelegt und kann im Rahmen der Ausbildungszeit als Lerneinheit genutzt werden. Innerhalb der 90-minütigen Dauer sind praktische Übungen vorgesehen. Das Modul kann bei Bedarf mehrfach wiederholt und im Bereich der Übungen variiert evtl. verkürzt werden. Aufgrund des Lerninhalts, der Basiswissen vermittelt, haben mehrfache Erprobungen und Empfehlungen von Curricularentwicklern gezeigt, dass eine zweimalige Anwendung des Moduls ausreichend ist, um das Lernziel zu erreichen. Das Modul besteht aus: - Einführung in das Thema mit Begriffsbestimmung Elektrische Messgeräte - Messungen im elektrischen Stromkreis - Analog anzeigende Messgeräte - Digital anzeigende Messgeräte - Vielfachmessgeräte - Aufbau und Funktionsweise des Oszilloskops - Übungen und Aufgaben - Begleitende Materialien und Dokumente - Literaturhinweise Zur Vorbereitung empfehlen wir für AusbilderInnen: - Für das Modul sollte mit den Auszubildenden eine feste Zeit vereinbart werden, während der für eine Dauer von 60 bis 90 Minuten der Lerninhalt erarbeitet wird; - Die Ausbilder können sich auf des Modul mit Hilfe der Daten unter Lehrinhalte vorbereiten; - Den Auszubildenden können Datenblätter (siehe Anhang) mit Grundlagen und Definitionen überreicht werden; - Nach der Einführung in das Thema kann zu den Übungen übergegangen werden; - Nach Abschluss der Übungen mit Auswertung folgt eine Zusammenfassung verbunden mit nochmaligen Hinweisen zur praktischen Anwendung im Arbeitsalltag. An Arbeitsmaterialien sind Papier und Stifte, die Begleitmaterialien sowie eine Tafel oder Flipchart zu empfehlen. 4

5 Didaktische Informationen für Ausbilder Das Modul ist zweisprachig (deutsch und rumänisch) angelegt. Ziel des Moduls ist neben den inhaltlichen Informationen zu den Grundlagen der Mechatronikerausbildung in Deutschland und Rumänien die Stärkung und der Ausbau des Fachvokabulars für Mechatronikerinnen und Mechatroniker in zweisprachigen Betrieben in Rumänien und Deutschland. Das Modul vermittelt sowohl deutschen als auch rumänischen Fachwortschatz. Dieser Fachwortschatz kann in den aktiven Sprachstand beider Sprachen eingebaut werden. Didaktisch beruht das Modul auf der kommunikativen Methode. Die Fachtexte sind Ausgangspunkt für die praktischen Übungen zur Entwicklung von kommunikativen Kompetenzen, zur Anwendung in konkreten Situationen und zur Überprüfung des Erlernten. Didaktisch folgt das Modul bei der Erweiterung der sprachlichen Fähigkeit bei zweisprachigen Technikern und Ingenieuren der Methode des task-based-learning, also des Aufgaben-orientierten Lernens, eingebettet in ein einheitliches sprachliches Umfeld auf Grundlage der Full immersion-methode. Voraussetzung des Moduls ist, dass die ausbildende Person beide Zielsprachen des Projektes, also Rumänisch und Deutsch, ausreichend gut beherrscht. Empfohlen wird für Lehrende ein Sprachniveau von B2 oder C1 auf Grundlage des Europäischen Referenzrahmens. Alternativ kann das Modul von zwei ausbildenden oder lehrenden Personen angewandt werden. In diesem Fall lehrt Person 1 in rumänischer Sprache und Person 2 in deutscher Sprache. Erfahrungen bei der Modulerprobung ergaben, dass die Zielsprachen im gleichen Satz NICHT vermischt werden sollten. Minimal müssen Satzstrukturen (vollständige Syntax mit einheitlicher Lexik einer Sprache) komplett in einer Sprache beendet werden, bevor ein Sprachwechsel erfolgt. WICHTIG ist, dass ein Vermischen von Sprachen auf jeden Fall zu vermeiden ist. Dies gilt auch für die Situation, dass einer Person ein Begriff in einer Sprache nicht bekannt ist und dieser Begriff dann aus der anderen Sprache übernommen wird. In diesem Falle sollte zunächst versucht werden, den Begriff in der Zielsprache zu umschreiben. Zusätzlich kann die Lehrperson das gesuchte Wort in der Zielsprache mündlich vorgeben und zugleich schriftlich auf einer Tafel oder Flipchart notieren. Als idealen Ablauf des Ausbildungsmoduls empfehlen wir die Aufteilung nach Sinnabschnitten oder Lernabschnitten. Jeder dieser Abschnitte wird zunächst komplett in EINER Sprache vermittelt. Es folgt die Wiederholung des Abschnitts in der ZWEITEN Sprache. Sinnvoll ist, für Abschnitt eins die Sprache zu verwenden, mit der die Auszubildenden besser vertraut sind. In Rumänien wird dies in der Regel die rumänische Sprache, in Deutschland die deutsche Sprache sein. Die Wiederholung erfolgt dann in der jeweils anderen Sprache. Bei dieser Wiederholung liegt ein zusätzlicher Schwerpunkt auf der Vermittlung von Fachbegriffen und 5

6 Fachvokabular. Fragen sind immer in der Sprache, die als Vermittlungssprache dient, zu stellen. Das bedeutet: findet ein Lernabschnitt in rumänischer Sprache statt, sind auch Fragen in rumänischer Sprache zu stellen. Auch die Antworten werden in rumänischer Sprache sein, selbst dann, wenn sie sich auf explizit deutsche Arbeitszusammenhänge beziehen. Als Ablauf empfehlen wir: - Einführung in den Lerninhalt in Sprache 1 und in Sprache 2 - Beantwortung von Fragen zu Wortschatz und Lexik (Antworten immer in der Sprache, in der die Frage gestellt wird!) - Vermittlung des fachlichen Lerninhalts in Sprache 1 und in Sprache 2 - Beantwortung von Fragen zum fachlichen Lerninhalt (Antworten immer in der Sprache, in der die Frage gestellt wird!) - Übung 1 in Sprache 1 und in Sprache 2 - Zusammenfassung / Bewertung in Sprache 1 und in Sprache 2 - Interne Notizen des Ausbilders / der Ausbilderin zu sprachlichen oder inhaltlichen Besonderheiten Erfahrungen zeigen, dass das Modul in der empfohlenen zweisprachigen Variante den größeren sprachlichen Lernerfolg und die direktere Aneignung von Fachwortschatz direkt in der betrieblichen Praxis auf Grundlage der direkten Vergleichbarkeit beider Zielsprachen ermöglicht. In Abhängigkeit von der sprachlichen Qualifikation der Lehrperson sollten wenn möglich entscheidende Grammatikfehler innerhalb des verbalen Ausdrucks der Lernenden korrigiert werden. Dabei ist wichtig, stets in der Zielsprache zu verbleiben und NIE grammatische Strukturen einer Sprache mit Hilfe einer anderen Sprache zu erklären. Konkret heißt dies, dass in Rumänien nie Fehler im Deutschen in rumänischer Sprache erläutert werden. Eine weitere Erfahrung aus der Erprobung zweisprachiger Ausbildungsmodule zeigt, dass im Falle von erheblichen sprachlichen Defiziten in einer der Zielsprachen die Module dieses Rahmenlehrplans zum Mechatroniker / zur Mechatronikerin bilinguale Auszubildende überfordern kann. Ergibt ein Einstufungstest zum Beispiel in Kompetenz von B2 in Sprache 1, aber nur A1 in Sprache 2, so ist von der Anwendung zweisprachiger Curricula abzusehen. Die Fachkräfte müssen zunächst klassische Sprachkurse besuchen, um in Sprache 2 ebenfalls ein B1 Niveau auf Grundlage des Europäischen Referenzrahmens zu erreichen. Einstufungstests für Deutsch und Rumänisch sind im Rahmen dieses Rahmenlehrplans zum Mechatroniker / zur Mechatronikerin verfügbar. 6

7 Lehrinhalte Modul: MESSEN UND MESSGERÄTE Begriffsbestimmung: Elektrische Messgeräte Messgerät Messinstrument Messwerk Zusatzeinrichtung Ein Messgerät besteht aus dem Messwerk und den Zusatzeinrichtungen. Ein Messgerät ist ein Messinstrument mit außen angeschlossener Zusatzeinrichtung. Ein Messinstrument besteht aus dem Messwerk und den Zubehörteilen, die in einem Gehäuse eingebaut sind. Das Messwerk besteht aus der Skala und den Teilen, die eine Anzeige bewirken. Die Zusatzeinrichtungen sind Vorwiderstände, Umschalter und Gleichrichter, die im Gehäuse eingebaut sind oder außen angeschlossen sind. Aufbau Messinstrument Messwerk Messgerät Zusatzeinrichtung innen Zusatzeinrichtung außen Übungen und Aufgaben 1. Sie haben einen neuen Praktikanten in Ihrer Firma. Erklären Sie ihm auf Deutsch/Rumänisch, wie ein Messgerät aufgebaut ist. Machen Sie sich vorher einige stichwortartige Notizen zu den einzelnen Bestandteilen und Vorgängen. [LESEVERSTEHEN + MÜNDLICHE ERKLÄRUNG ANHAND VON GRAFISCHEN DARSTELLUNGEN] 7

8 Messungen im elektrischen Stromkreis 2. Lesen Sie den Text und ordnen Sie die Sätze aus der unten stehenden Tabelle sinngemäß zu. [LESEVERSTEHEN + LOGISCHE ZUORDNUNG VON BEGRIFFEN / SATZSTRUKTUREN] 1) Mit dem Voltmeter misst man a) parallel zur Spannungsquelle angeschlossen. 2) Das Voltmeter wird b) wenn ein Strommesser als Spannungsmesser geschaltet wird. 3) Ein Kurzschluss tritt dann auf, c) die elektrische Spannung. 4) Das Ampermeter wird d) den elektrischen Strom. 5) Mit dem Ampermeter misst man e) in Reihe zum Verbraucher geschaltet. Messen der Elektrischen Spannung Die elektrische Spannung wird mit dem Spannungsmesser (Voltmeter) gemessen. Dazu wird der Spannungsmesser unter Beobachtung der Polung parallel zur Spannungsquelle geschaltet. Messen der elektrischen Stromstärke Der elektrische Strom wird mit dem Strommesser (Ampermeter) gemessen. Dazu wird er in den Stromkreis geschaltet, d.h. er wird in Reihe zum Verbraucher entweder in der Hin- oder Rückleitung geschaltet. Der Plus Anschluss des Ampermeters ist an den Plus-Pol der Spannungsquelle zu legen. Bei versehentlicher Schaltung eines Strommessers als Spannungsmesser tritt wegen des geringen Innenwiderstandes des Messwerks ein Kurzschluss auf. Dabei können das Messgerät sowie elektrische und elektronische Bauteile, an denen Messungen durchgeführt werden, zerstört werden. Messen des elektrischen Widerstandes Der elektrische Widerstand kann durch direkte Messungen oder indirekte Messungen bestimmt werden. Direkte Messungen mit Ohmmeter. Bei der direkten Messung eines Widerstandswertes muss das Bauteil von der Spannungsquelle getrennt werden und das Ohmmeter parallel zum Widerstand angeschlossen werden Die Nichtbeachtung kann zur Zerstörung des Messgerätes führen. Für den Fall, dass der zu messende Widerstand parallel zu einem zweiten Widerstand geschaltet ist, muss der zu messende Widerstand von dem Stromkreis getrennt werden. Die Nichtbeachtung führt zu einem falschen Messwert. Die direkte Messung ist bei kleinen Widerständen sehr ungenau, da der parallel geschaltete Innenwiderstand des Messgerätes die Messung verfälscht. 3. 8

9 a) Schauen Sie sich die unten stehenden Bilder genau an und erklären Sie, worin die Fehler bei Bild 4 und 5 liegen? Wie muss es richtig aussehen? b) Begründen Sie Ihre Behauptung und beschreiben Sie die Folgen dieser Fehlschaltungen. [FEHLERKORREKTUR ANHAND VON TEXTINFORMATION UND IHRER GRAFISCHEN UMSETZUNG] Bild 4: Direkte Messungen eines Widerstandes Beachtung der Spannungsfreiheit) Bild 5: Direkte Messung eines Widerstandes Beachtung der Parallelschaltung Analoge Messgeräte Analoge Messgeräte wandeln den Messwert in einen Zeigerausschlag auf einer Skala um. Mit Hilfe der Skala kann der Messwert abgelesen werden. Die Messung ist analog, weil der Zeigerausschlag sich kontinuierlich zu der zu messenden Größe ändert. Digitale Messgeräte Digitale Messgeräte sind aus digitalen Schaltungen aufgebaut. Der Messwert wird dann durch eine Sieben-Segment-Anzeige oder ein LCD angezeigt. Ein Digitales Messgerät zeichnet sich durch einen hohen Eingangswiderstand aus. Ablesefehler sind weitgehendst ausgeschlossen. Auf den Messbereich und die Polarität muss nicht geachtet werden. Digitale Messgeräte wandeln den Messwert in einen Zahlenwert um und geben das Messergebnis als Ziffernfolge an (digital). Aufbau Ein digitales Messgerät besteht aus einem Verstärker, einem Analog-Digital- Umsetzer, einem Zähler und der Digitalanzeige. Die analoge Messgröße wird erst verstärkt, danach in eine digitale Größe umgewandelt. Ein Zähler wandelt die binäre Größe in eine geeignete Größe, z. B. den BCD-Code für die dezimale Digitalanzeige um. Genauigkeit Die digitale Anzeige vermittelt häufig einen sehr genauen Messwert. Wie bei 9

10 analogen Messgeräten ist die Genauigkeit von der Messung abhängig. Zwar sind die Messfehler geringer als bei analogen Messgeräten, allerdings sind die elektronischen Schaltungen temperaturabhängig. Digitale Messgeräte haben den Vorteil, dass sie nicht so empfindlich von äußeren Einflüssen sind. Vielfachmessgeräte Vielfachmessgeräte werden auch Multimeter genannt. Es handelt sich in der Regel um digitale Messgeräte. Mit ihnen lassen sich viele verschiedene Werte messen. Teilweise sogar ohne dabei die Art der Spannung oder des Stroms bzw. die Polarität beachten zu müssen. Das Messgerät wertet die anliegende Messgröße selbständig aus. Das ist besonders für Anfänger von Vorteil, die noch nicht so sicher im Umgang mit Messgeräten sind. Digitale Messgeräte sind aus digitalen Schaltungen aufgebaut. Der Messwert wird dann durch eine Sieben-Segment-Anzeige oder ein LCD angezeigt. Ein Digitales Messgerät zeichnet sich durch einen hohen Eingangswiderstand aus. Ablesefehler sind weitgehendst ausgeschlossen. Auf den Messbereich und die Polarität muss nicht geachtet werden. Digitale Messgeräte wandeln den Messwert in einen Zahlenwert um und geben das Messergebnis als Ziffernfolge an (digital). Messung Analog Digital Vorteile - Überwachung von kleinsten Messgrößenänderungen - Beurteilung von schwankenden Messgrößen - Feststellung eines Spannungszustandes - Messwertänderungen sind leichter abzulesen - pulsierende Spannungen lassen sich besser beobachten -aus der Ferne leichter und schneller ablesbar - fehlerfreies Ablesen - weniger empfindlich - größere Genauigkeit - billiger Nachteile - Ablesefehler durch Parallaxe - manuelle Messbereichsänderung - Zuordnung von Messbereich und Skala - empfindliche Messwerke z.b. durch magnetische Felder -Betriebsspannung für Display notwendig 4. Ihr Chef braucht für die nächste Besprechung Argumente für den Ersatz der analogen durch digitale Messgeräte. Machen Sie sich stichwortartig Notizen für die Vorstellung und erläutern Sie anhand der Tabelle und der Informationen aus dem Text die Unterschiede zwischen digital und analog anzeigenden Messgeräten. [HERAUSARBEITUNG VON UNTERSCHIEDEN ZWECKS MÜNDLICHER PRÄSENTATION; ARGUMENTIEREN] Oszilloskop 10

11 Ein Oszilloskop stellt Spannung über ihren zeitlichen Verlauf dar, d. h. es werden die physikalischen Größen Spannung und Zeit gemessen. Ein Oszilloskop wird verwendet, wenn periodische wiederkehrende Signale bildlich dargestellt und schnelle elektrische Vorgänge sichtbar gemacht werden müssen. Umgangssprachlich wird das Oszilloskop auch Oszi genannt. Braunsche Röhre Das Messsystem des Oszilloskops ist die Braunsche Röhre, manchmal auch als Brownsche Röhre bezeichnet. Es ist eine Elektronenstrahlröhre mit einem masselosen Elektronenstrahl. Die Braunsche Röhre dient in einem Oszilloskop der Darstellung des zu messenden Spannungsverlaufs. 1. Kathode Die beheizte Kathode liefert die Elektronen aus, die von der Anode angezogen werden. An der Kathode liegt eine Spannung von -200 bis -800 Volt. 2. Wehneltzylinder Der Wehneltzylinder ist die Steuerelektrode, welche die Helligkeit (Intensität) des Leuchtpunktes auf dem Bildschirm beeinflusst. Die Helligkeit wird durch die Geschwindigkeit und die Dichte der Elektronen beeinflusst. 3. Elektronenoptik Die Elektronenoptik beeinflusst die Ablenkung der Elektronen in einem elektrischen Feld. Damit werden die Elektronen mehr oder weniger gebündelt. Damit wird der Durchmesser des Elektronenstrahls verändert und die Schärfe beeinflusst. Man spricht auch vom Fokussieren. 4. Anode Die Geschwindigkeit der Elektronen wird von der Anode (positives Potential zur Kathode) gesteuert. Die Geschwindigkeit ist so hoch, dass die Elektronen durch die Öffnung in der Anode durchschießen. Die Anode liegt an einer Spannung von +100 bis +200 Volt und beschleunigt die Elektronen. 5. Ablenkplatten Damit statt eines Leuchtpunktes ein Bild bzw. Linienverlauf entsteht, werden die Elektronen mit sich gegenüberliegenden Platten abgelenkt. Die X-Platten sind für die Zeitmessung. Sie lenken den Elektronenstrahl horizontal ab (links oder rechts). Die Y-Platten sind für die Spannungsmessung. Sie lenken den Elektronenstrahl vertikal ab (hoch oder runter). Den Platten sind Verstärker vorgeschaltet, damit auch die kleinste Spannung leistungslos gemessen und angezeigt werden kann. 6. und 7. Leuchtschicht und Leuchtpunkt Der Leuchtpunkt wird erst durch die Leuchtschicht auf dem Bildschirm sichtbar. Die Leuchtschicht wird durch die Elektronen zum Leuchten angeregt. 5. Tragen Sie jeweils die deutschen und die rumänischen Benennungen der 11

12 einzelnen Teile des Oszilloskops in die Grafik ein und beschreiben Sie ihre Funktion. Verwenden Sie dazu auch die unten angeführten Redemittel. [KOMBINIERTE FERTIGKEITEN: ZUORDNUNG VON VERBALEN UND NONVERBALEN KOMMUNIKATIONSFORMEN + MÜNDLICHE BESCHREIBUNG MITHILFE VON VORGEGEBENEN REDEMITTELN] Redemittel /Ausdrücke zur Beschreibung einer Grafik/eines Schemas: Das Schaubild gibt Auskunft/informiert darüber, dass Das Schaubild macht deutlich, dass/wie Der Grafik ist zu entnehmen, wie/dass. Aus der Grafik geht hervor, dass Die Grafik zeigt, dass 6. a) Was versteht man unter Triggerung? b) Erklären Sie einem deutschen/rumänischen Arbeitskollegen anhand der Zeichnung, wie dieses Oszilloskop funktioniert. Nehmen Sie dazu auch den unten stehenden Text zu Hilfe. [KOMBINIERTE FERTIGKEITEN: INFORMATIONSENTNAHME AUS TEXT UND GRAFIK + MÜNDLICHE PRÄSENTATION] Funktionsweise eines Oszilloskops 1. Anzeigemedium Als Anzeigemedium werden Elektronen verwendet. Diese haben eine geringe Masse und sind sehr schnell. Die Elektronenstrahlröhre (Braunsche Röhre) dient hierbei zur Erzeugung, Bündelung, Ablenkung und Beschleunigung der Elektronen. 2. Zeitablenkung Die Zeitablenkung erfolgt durch einen Zeitablenkgenerator. Sein Signalverlauf ist eine Sägezahnspannung. Im Zeitraum t 0 - t 1 wird der Elektronenstrahl vom linken zum rechten Bildrand abgelenkt. Im steilen Spannungsabfall bei t 1 wird der Elektronenstrahl an den linken Bildschirmrand abgelenkt. Die Zeitablenkung kann mittels eines Schalters verändert werden. 12

13 3. Betriebsarten der Spannungsmessung Die Spannungsmessung erfolgt durch die Eingänge Y I und/oder Y II (Kanäle). Wie bei jedem analogen Messgerät, muss über Schalter der Messbereich eingestellt werden. Bei richtig eingestelltem Messbereich wird der Signalverlauf auf dem Bildschirm sichtbar. Werden 2 Spannungen mit einem Zwei-Kanal-Oszilloskop dargestellt, muss auf die richtigen Einstellungen bei der Betriebsart geachtet werden. Es gibt 2 Betriebsarten: Alternated Bei dieser Betriebsart werden die Kanäle Y I und Y II nacheinander dargestellt. Dies ist bei Messungen von Signalen mit mittlerer bis hoher Frequenz sinnvoll. o o o o o Chopped Bei dieser Betriebsart werden die Kanäle Y I und Y II abwechselnd dargestellt. Die ist bei Messungen von Signalen mit niedriger Frequenz sinnvoll. Triggerung Um bei der Messung, mit einem Oszilloskop, ein stehendes Bild zu erhalten, muss das zu messende Signal richtig getriggert werden. Triggern bedeutet Auslösen. Über einen Umschalter am Oszilloskop kann ausgewählt werden, auf welchem Kanal getriggert werden soll. Manches Oszilloskop hat auch einen zusätzlichen externen Triggereingang. 13

14 Der Zeitablenkgenerator wartet nach einem Darstellungsdurchgang bis das Messsignal wieder gleichen Pegel und gleiche Richtung hat. Erst dann wird erneut getriggert/ausgelöst und das Signal erneut dargestellt. 7. a) Lesen Sie den rumänischen Text. b) Finden Sie die Ähnlichkeiten bzw. Unterschiede zwischen dem deutschen und dem rumänischen Text heraus. Tragen Sie diese stichwortartig in die unten stehende Tabelle ein. c) Besprechen Sie in der Gruppe, was Sie gefunden haben und vergleichen Sie Ihre Ergebnisse. [DETAILLIERTES LESEN + HERAUSARBEITUNG VON ÄHNLICHKEITEN UND UNTERSCHIEDEN] Osciloscop deutscher Text rumänischer Text Osciloscopul este un aparat de măsură pentru mărimi electrice, care permite vizualizarea semnalelor variabile în timp. Alcătuire Osciloscopul clasic este realizat ca un tub catodic în care un fascicul de electroni este accelerat spre un ecran fosforescent şi produce pe acesta un punct luminos. Poziţia x-y a punctului luminos pe ecran este comandată prin circuite şi dispozitive specializate. Astfel, ecranul osciloscopului devine un grafic al variaţiei în timp a unei tensiuni electrice sau afişează două tensiuni electrice una în funcţie de cealaltă, ca de exemplu în cazul figurilor Lissajous. Osciloscoapele moderne sunt adesea digitale şi prezintă graficele fie pe un monitor încorporat, fie pe monitorul unui calculator. Aceste osciloscoape convertesc semnalele electrice într-o reprezentare digitală şi au un număr suplimentar de funcţii, între care: memorarea datelor, analiza matematică a semnalelor, tipărirea lor la o imprimantă şi salvarea lor în format digital ca fişier pe un disc magnetic. Începând cu anii 1980 osciloscoapele digitale au devenit mai numeroase decât cele cu tub catodic, cu excepţia unor aplicaţii specializate. Semnalele de intrare sunt reprezentate de semnalul (semnalele) de măsurat şi eventual semnalele de sincronizare. Acestea sunt introduse în osciloscop fie prin cabluri coaxiale ataşate prin conectoare de tip BNC, fie prin sonde cu care se culeg din diferite puncte ale circuitului inspectat. Osciloscoapele au în general numeroase reglaje, printre care cele mai importante 14

15 sunt: amplificarea semnalelor de intrare şi reglarea punctului lor de zero; scala de timp pentru baleierea pe orizontală; modul de declanşare a baleierii (trigger); tipul de grafic: t-y sau x-y; intensitatea luminoasă a punctului luminos. Utilizare Osciloscopul serveşte la măsurarea şi observarea unor semnale electrice (în general de tensiune) provenite de obicei din circuite electronice, ca de exemplu televizoare, amplificatoare audio, oscilatoare electronice, diverse circuite digitale etc. Analiza formei şi parametrilor acestor semnale este utilă în construcţia, reglarea sau repararea unor astfel de circuite. Pentru măsurarea semnalelor de intrare şi a intervalelor de timp, pe ecran există un carioaj ale cărui diviziuni corespund unor unităţi de tensiune sau timp calibrate în V/diviziune, respectiv s/diviziune. Astfel, printre parametrii cei mai importanţi ai semnalelor electrice care se pot măsura sunt următorii: perioada sau frecvenţa semnalelor periodice; timpul de creştere sau descreştere al unui puls de la un nivel dat la altul; întârzierea relativă a două semnale; durata unui puls; factorul de umplere al unui semnal dreptunghiular Istoric Primul osciloscop a fost construit în 1897 la Strasbourg de către fizicianul german Karl Ferdinand Braun, cel care printre altele a descoperit în 1874 că un contact punctiform pe un semiconductor are proprietatea de a redresa curentul alternativ. Tot el inventase şi tubul catodic, dar îl folosise numai pentru a studia proprietăţile fasciculelor de electroni (numite atunci raze catodice ). Braun a introdus în tubul catodic o pereche de plăci metalice între care a generat un câmp electric prin aplicarea unei tensiuni. Astfel, dacă tensiunea aplicată pe aceste plăci este alternativă, fasciculul de electroni este deflectat dintr-o parte în alta (înspre placa pozitivă), ceea ce se poate observa prin oscilarea punctului luminos de pe ecranul tubului catodic. În cinstea acestei invenţii, tubul catodic este numit şi astăzi, în ţările unde se vorbeşte limba germană, tub Braun ( Braunsche Röhre ). Osciloscopul modern a fost dezvoltat de Allen DuMont. Lösungen 2: 2. Aufgabe: 1-c; 2-a; 3-b; 4-e; 5 -d ; 3. Aufgabe: 15

16 Lernziele des Moduls Ziel des Moduls zum Berufsfeld der Mechatronik ist die Vermittlung von grundlegendem Wissen zu folgenden Themen: - Begriffsbestimmung Messen und Messgeräte - Messungen im elektrischen Stromkreis - Analog und digital anzeigende Messgeräte - Vielfachmessgeräte - Aufbau und Funktionsweise des Oszilloskops - Kommunikationsfähigkeiten zur Beschreibung des Bereichs Messen und Messgeräte - Versprachlichung von Grafiken, Schemata u.ä. aus diesem Fachbereich 16

17 Zeitplan Dieses Modul besteht aus einer Lerneinheit von 90 Minuten Dauer. Das Modul kann wiederholt und im Abschnitt der Übungen variiert werden. 17

18 Dauer in Minuten Lerninhalt 1-2 Begrüßung in deutscher und rumänischer Sprache 3-13 Einleitung in das Thema Messen und Messgeräte mit Begriffsbestimmung in deutscher Sprache Einleitung in das Thema Messen und Messgeräte mit Begriffsbestimmung in rumänischer Sprache Erläuterung der technischen Details und Funktionsweisen in deutscher Sprache Erläuterung der technischen Details und Funktionsweisen in rumänischer Sprache Material - Informationsmaterial für Ausbilder in dieser Lerneinheit - Informationsmaterial für Ausbilder in dieser Lerneinheit - Informationsmaterial für Ausbilder in dieser Lerneinheit - Informationsmaterial für Ausbilder in dieser Lerneinheit Fragen und Antworten jeweils in deutscher und rumänischer Sprache Übungen am Beispiel in deutscher Sprache Übungen am Beispiel in rumänischer Sprache - Gruppenarbeit - Partnerarbeit - Einzelarbeit - Gruppenarbeit - Partnerarbeit - Einzelarbeit Besprechen der Übungsergebnisse in EINER Sprache (Auswahl durch Ausbilder) Kurze Abschlussdiskussion, Bewertung, Zusammenfassung (in EINER Sprache, Auswahl durch Ausbilder) 18

19 Lehrmaterialien für Ausbilder Zusätzliche Materialien zu diesem Modul finden Sie in der Literaturliste im Anhang. Modulspezifischer Fachwortschatz Deutsch Amperemeter, der Anschlussbuchse, die Anzeige, die Ausschlag, der Batterie, die Digitalmultimeter, das Drehspulmesswerk, das Fehlerschaltung, die Genauigkeitsklasse, die Gleichrichter, der in Reihe schalten Innenwiderstand, der Lagezeichen, das LCD Anzeige, die Messgerät, das Messinstrument, das Messwert, der Messwertanzeige, die Messwertspeicherung, die Mittelwert, der Multifunktionstaste, die Ohmmeter, der Oszilloskop, das Prüfspannung, die Schwankungsbreite, die Skalenendwert, der Skalenstrich, der Skalensymbole, die (Pl.) Skalenteil, der Spannungsfreiheit, die Spannungsmesser, der Stromkreis, der Strommesser, der Strommessung, die Überlastungsschutz, der Umschaltung, die Verstärker, der Rumänisch ampermetru bucşă de legătură, joncţiune indicaţie, display deviaţie baterie multimetru digital aparat de măsurare a curentului electric conectare eronată clasă de precizie redresor a conecta în serie rezistenţă internă semn indicator semnal LCD aparat de măsurat instrument de măsurare valoare obţinută prin măsurare indicaţia valorii măsurate memorare a valorii obţinute prin măsurare valoare medie tastă multifuncţională ohmmetru osciloscop tensiune de încercare marjă de fluctuaţie valoare finală a scalei diviziune a scalei simboluri de scală interval, gradaţie eliberare de tensiune aparat de măsurare a tensiunii circuit electric aparat de măsurare a curentului măsurare a curentului protecţie de supraîncărcare comutare amplificator 19

20 Voltmeter, der Wechselspannung, die Widerstandsmessung, die Widerstandwert, der Zeigerausschlag, der Zentralschalter, der Ziffernanzeige, die voltmetru tensiune alternativă măsurarea rezistenţei valoarea rezistenţei deviaţia indicatorului comutator central indicare a cifrelor Literatur und Quellen Ehrhardt, Harald; Kneip, Friedrich, u.a. (2005) Lernsituationen für Kraftfahrzeug- Machatroniker, Lernfelder 9-14, Verlag Handwerk und Technik, Hamburg Ehrhardt, Harald; Kneip, Friedrich, u.a. (2005) Lernsituationen für Kraftfahrzeug- Machatroniker, Lernfelder 5-8, Verlag Handwerk und Technik, Hamburg Fachkunde Kraftfahrzeugtechnik, Verlag Europa-Lehrmittel, Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG, 28. neubearbeitete Auflage Fischer, Richard; Heider, Uwe; u.a. (2004) Arbeitsblätter Kraftfahrzeugtechnik. Lernfeld 1-4, Verlag Europa Lehrmittel, Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG Weblinks kompendium.de/public/schaerer/index.htm Anlagen: Universelle Messgeräte für verschiedene elektrische Größen Diese Geräte sind nicht für einen speziellen Anwendungsfall entwickelt: Multimeter: Universalmessgeräte für Spannung (~/=, mit entsprechender Prüfspitze auch für Hochspannungsmessung), Strom (~/=), Widerstand (teilweise auch Isolationswiderstand und Durchgangsprüfung), Diodentest, Verstärkungsfaktor von PNP/NPN-Transistoren, Anzeige des zeitlichen Verlaufs einer elektrischen Grösse (Multis mit graphischer Anzeige), Min/Max/Mittelwertanzeige, Kondensatorkapazität, Temperatur (mit entsprechenden Geber), Logiktester (Pegel einstellbar), Vorgabe einer Spannung/Pegel/Strom(senke)(auch zeitliche Verläufe einer der Größen vorgebbar)). Wobei erst die Digitaltechnik alle Messungen und Prüfungen in ein Gerät vereint hat. Industriemultimeter sind in einem bestimmten Zeitraum eichpflichtig. Analogmultimeter: Spannungs- Strom- und Widerstandsmessung mit einem Zeigerinstrument. Digitalmultimeter: oft mit Schnittstelle zu PC-Messwerterfassung PC-Messkarten dienen der Darstellung und digitalen Erfassung physikalischer Größen. 20

21 RCL-Messgerät zur Bestimmung von Widerstand, Kapazität und Induktivität SMUs kombinieren Multimeter mit Labornetzteil zur Versorgung und Stimulation des Prüflings SMMUs vereinen SMU mit einem Multiplexer der sowohl die Spannungen / Ströme des Netzteils in den Prüfling einspeist, als auch die Verbindung zwischen Prüfling und Mess-System herstellt. Messschreiber sind analoge, registrierende Messgeräte für Spannung oder Strom, die sofort einen Papierbeleg ihrer Ergebnisse erzeugen. Analoge Messgeräte: Full Scale Output [Bearbeiten] In der Messtechnik werden bei Zeigerinstrumenten (z. B. dem Analogmultimeter), die Toleranzangaben (maximale Abweichung des Anzeigewertes vom tatsächlichen Wert)in %FSO angegeben. Damit ist die maximale Abweichung bei Vollausschlag des Instruments gemeint. Ein Messgerät mit einem Vollausschlag von z. B. 100 V und einer Toleranz von 0,5 %FSO kann also maximal 0,5 V in seiner Anzeige vom tatsächlichen Wert abweichen. Daher gilt bei Messgeräten mit dieser Toleranzangabe als Richtlinie zur Messung, dass der Anzeigewert möglichst im oberen Drittel der Anzeige liegen soll. Damit wird der Fehler bei der Messung so weit wie möglich minimiert. Analytische Messgeräte Chromatographen trennen Stoffgemische beziehungsweise ermitteln relative Wanderungsgeschwindigkeiten von Substanzen in den gewählten Medien. Die genaue Bezeichnung beschreibt den Aufbau: Gaschromatographen Säulenchromatographen Dünnschichtchromatographen Refraktometer zur Bestimmung der Brechzahl eines Mediums Ultrazentrifuge (Analytische) messen die Dichtezusammensetzung. Kalorimeter dienen der Heizwertbestimmung Massenspektrometer bestimmen die in einem Substanzgemisch vorhandenen molaren Massen (siehe auch Molare Masse) Polarimeter Bestimmen die Drehung der Lichtebene bei opt. aktiven Stoffen Spektrometer messen allgemein die Intensitätsverteilung verschiedener Wellenlängen, Spezialfall: ermitteln die Absorption einer bestimmten Wellenlänge einer Strahlung. Interferometer (allgemein) werden für Untersuchungen der Beugung des Lichts verwendet (verschiedene Messanwendungen) Thermo-Gravimetrische Analyse ist ein Verfahren, bei der gemessen wird, wie sich die Masse einer Probe in Abhängigkeit von der Temperatur ändert (Dabei wird die Probe in einen Ofen mit eingebauter Waage eingelegt). Dilatometer bestimmen die Längenänderung einer Probe in Abhängigkeit von der Temperatur. Differentialthermoanalyse misst energetische Änderungen in Abhängigkeit von der Temperatur. 21