Fachtheorie Elektrotechnik

Die fünf wesentlichen Säulen der Ausbildung im Bereich Elektrotechnik finden sich auch bei uns in den fachtheoretischen Gegenständen wieder. Im Ausmaß von 2 bis 3 Wochenstunden wird den Schülern und Schülerinnen ein fundiertes Knowhow für den späteren Berufsweg mitgegeben. Besonderes Augenmerk legen wir auf die enge Zusammenarbeit mit dem praktischen Unterricht sei es im Labor oder in der Werkstätte. Damit der Unterricht nicht zu "langweilig" wird setzen wir unterschiedlichste Lern- und Lehrformen (Referate, Indivualisierter Unterricht, Exkursionen, Teamteaching,..) ein. 

Informationstechnik

Informationstechnik

INFORMATIONSTECHNIK

PROZESSDATENTECHNIK
Grundlagen Datenbanken, Zugriffe, Visualisierung
VERTEILTE SYSTEME
Ausfallsicherheit, Client-Server-Systeme, Verfügbarkeit, Virtualisierung, Server, Desktop.
PROGRAMMIERUNG
C++, C#, JAVA, PHP, LabVIEW, Mikrocontroller Programmierung, Erstellung fachspezifischer Applikationen, Peripherieanbindung und Datenaustausch, Statische Webseiten, Hypertext – Markup –Language (HTML) Grundlagen objektorientierte Programmierung, Klassen, Objekte, Methoden, Vererbung
NETZWERKTECHNIK
„Open Systems Interconnection“ (OSI) – Schichtenmodell Netzwerke – Ethernet, Verfahren, Netzwerkkomponenten, aktive und passive Komponenten Strukturierte Verkabelung, Arten und Eigenschaften von Schadprogrammen, Sicherheitsrelevante Netzwerkeinstellungen, Netzwerkdienste, Namensauflösung, Dateiserver, Übertragungsprotokolle, gesicherte und ungesicherte Protokolle, Handshake, Internetdienste zur Informationsbeschaffung und Kommunikation, Authentifizierung, Digitale Signatur Firewalls, Sicherungsprozesse, Backup, Restore, Recovery. Verschlüsselung
EMBEDDED SYSTEMS
Grundlagen der Mikroprozessoren und Mikrocontroller, Datenspeicher Mikrocontroller Hardware - Funktionsblöcke Echtzeitfähige Systeme, Realtime, isochronous Realtime Interprozesskommunikation, Shared Memory, “Open Connectivity”, Mailbox, Pipes Peripherie, Schnittstellen, Serielle und parallele Schnittsellen Echtzeitfähige Systeme, Anwendung von Echtzeitsystemen
BUSSYSTEME
Leitungscodes, Elektrische Eigenschaften, Fehlertoleranz, Übertragungsmedien für Netzwerke Busprotokolle, Feldbussysteme, Arten, Eigenschaften, Anwendung Industrial Ethernet, serielle/parallele Schnittstellen, Timing, Handshake, elektrische Eigenschaften, Standards, ZugriffsverfahrenElektronik

Energiesysteme

Energiesysteme
Energiesysteme

ENERGIESYSTEME

ENERGIEWIRTSCHAFT
Energieflüsse, Verbundnetze, Supergrids, regionaler und überregionaler Energieausgleich Strommärkte, Tarifgestaltung, Einspeisebedingungen, Entwicklung, Marktliberalisierung, Strom als Ware
ELEKTRISCHE ENERGIESYSTEME
Verbund- und Inselbetrieb, Netzregelung, ungestörter und gestörter Betrieb, dezentrale Energieeinspeisung, Komponenten der Netzleit- und Netzschutztechnik, Arten, Schutzziele Intelligente Stromnetze, Laststeuerung (Demand Side Management), Smart Grids. Energiespeicher, Arten, Anwendungsbereiche
KONVENTIONELLE ENERGIEERZEUGUNG
Konventionelle Energieerzeugungsanlagen, Arten, Charakteristika
ERNEUERBARE ENERGIE
Primärenergieträger, Arten, Charakteristika, Anlagen mit erneuerbaren Energien, Prinzipien, Eigenschaften
HAUS- GEBÄUDE- UND SICHERHEITSTECHNIK
Installationsbusse, Arten, Anwendungsbereiche, Haustechnische Anlagen z.B. Brandschutzanlagen, Notstromversorgung, Gebäudeüberwachung
LICHTTECHNIK
Lichttechnische Größen und Gesetze, Grundgrößen, Berechnungsmethoden, Lichtquellen, Arten der Lichterzeugung, Lampen und Leuchten, Einsatzbereiche
MITTEL- UND HOCHSPANNUNGSTECHNIK
Kabel und Freileitungen, Aufbau, Einsatzbereiche, Kennwerte Lastfluss- und Kurzschluss- stromberechnung, Berechnungs- und Messmethoden, Schaltanlagen, Schaltgeräte und Schaltvorgänge, Prinzipien, Kennwerte, EMV – Beeinflussung, Ohm´sche, kapazitive und induktive Beeinflussung, Grenzwerte
NIEDERSPANNUNGSTECHNIK
Grundzüge des Elektrotechnikgesetzes (ETG) und der technischen Anschlußbedingungen mit Erläuterung der einzelen Vorschriften (TAEV), Stand und Regeln der Technik Schutztechnik, Personen- und Leitungsschutz, Erdung, Überspannungs- und Blitzschutz Installationstechnik, Haus- und Gewerbeinstallation Ortsnetze, Niederspannungsverteilnetze, Kompensation, EMV – Netzrückwirkungen, Ursachen und Wirkungen von Oberschwingungen
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN
Gleichstromtechnik, Größen und Gesetze, Stromleitung, Leistung, Arbeit, Wirkungsgrad, Anpassung, Berechnung von linearen Netzwerken, temperaturabhängige Widerstände, Schaltvorgänge im Gleichstromkreis, Elektrisches Feld, Größen und Gesetze, Energie und Kräfte im elektrostatischen Feld, Wechselstromtechnik, Größen und Gesetze, Elemente des Wechselstromkreises (Widerstand, Induktivität, Kapazität), Wechselstromnetzwerke, Zeigerdiagramme, Leistungsbegriffe, Resonanz, Filter, Frequenzgang, Drehstromtechnik, Drei- und Vierleiternetze, Leistungen, Lastzustände

 

Antriebstechnik

Elektrische Antriebstechnik
Elektrische Antriebstechnik

ANTRIEBSTECHNIK

ELEKTRISCHE ANTRIEBSSYSTEME
Komponenten eines Antriebssystems, Typische Antriebskonfigurationen, Zusammenwirken von Antriebs- und Arbeitsmaschinen, Stationärer Betrieb, Arbeitspunkt, Stabilität Elektromobilität, Elektrofahrzeuge, Hybridantriebe, Bahnantriebe
ANGEWANDTE LEISTUNGSELEKTRONIK
Grundfunktionen von Stromrichtern, Gleichrichten, Wechselrichten, Umrichten Netzgeführte Stromrichter, Mittelpunktschaltungen, Brückenschaltungen, Umkehrstromrichter Wechselstrom- u. Drehstromsteller, Selbstgeführte Stromrichter, Gleichstromsteller, Wechselrichter, Frequenzumrichter, Zwischenkreisumrichter (Pulsumrichter)
MOTOREN UND GENERATOREN
Gleichstrommaschine, Aufbau und Schaltungen, Betriebsverhalten von Motor und Generator, Drehzahlstellung, Anlassen, Bremsen Asynchronmaschine, Drehfeld, Raumzeiger, Drehstromwicklungen, Aufbau (Ständer, Läufer, Wicklungen), Betriebsverhalten, Betriebsbereiche), Stromortskurve, Drehzahlstellung, Anlassen und Bremsen Synchronmaschine, Aufbau (Ständer, Läufer), Vollpol- und Schenkelpolmaschine, Erregersysteme, Betriebsverhalten der Vollpolmaschine (Inselbetrieb, Netzbetrieb), Synchronisation, Drehzahlstellung
TRANSFORMATOR
Aufbau und WirkungsweiseTrafo, Bauformen, Betriebsverhalten von Transformatoren, Ersatzschaltbilder und Zeigerdiagramme, Leerlauf, Kurzschluss, Belastung Drehstromtransformatoren, Schaltzeichen, Schaltgruppen, Sonderformen von Transformatoren
ELEKTROMAGNETISMUS
Magnetische Größen, Magnetische Werkstoff, Magnetische Felder, Feldverteilungen Magnetischer Kreis, Induktionsvorgänge, Bewegungsspannung, zeitlich veränderliche Magnetfelder, Selbstinduktion, Gegeninduktion, Induktivitäten Kräfte und Energie im Magnetfeld, Kräfte zwischen Leitern, Kräfte an Grenzflächen
MASCHINENBAU
Grundlagen der Statik und Dynamik, Grundlagen der Festigkeitslehre, Einfache Berechnungen der Mechanik und Festigkeitslehre, Arbeits- und Kraftmaschinen, Fahrprofil, Fahrwiderstände

Automatisierungstechnik

Automatisierungstechnik

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK

REGELUNGSTECHNIK
Stabilität, Führungs- und Störübertragungsverhalten, Analyse und Realisierung industrieller Regelkreise, unstetige Regler, digitale Regler, Parametrierung
STEUERUNGSTECHNIK
Aktorik, elektromechanische Aktoren, Grundlagen der Pneumatik Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS), Aufbau und Arbeitsweise, Leistungsmerkmale und Auswahlkriterien, Ein- und Ausgabe-Beschaltung mit Dokumentation, dezentrale Peripherie, SPS-Programmiersprachen nach internationalen Normen, Visualisierung R&I-Fließbild, Entwurfsprinzipien von Steuerungen, Ablaufketten, Zustandsübergangs- diagramm. Automatisierungsebenen und eingesetzte Bussystem, verschiedene Bussysteme der Automatisierungstechnik, Maschinenrichtlinie, Not-Halt, Verriegelungen, Anlagendokumentation.
MESSTECHNIK
Messprinzipien, Messabweichung, Auflösung, Empfindlichkeit, Messbereichserweiterung, Statistik, Kennwerte von Wechselgrößen, Messung elektrischer Größen, Widerstand, Impedanz, Strom, Spannung, Frequenz, Phasenwinkel, Leistung, Arbeit, Digitale Messgeräte Multimeter, Aufbau und Kenngrößen, Oszilloskop, Aufbau und Kenngrößen, Funktionsweise, Trigger, Tastteiler Analog-Digital- und Digital-Analogkonversion, Kenngrößen, verschiedene Verfahren, Aliasing. Messverstärker, Kenngrößen, Messwandler, Grundschaltungen und Anwendungen mit idealem Operationsverstärker, Sensorik, Messkette, Normsignale, Messung nichtelektrischer Größen, Computerunterstützte Messtechnik, Hard- und Software EMV-Messtechnik, Kopplungsarten, Störungen, Störungsunterdrückung
MECHATRONIK
Werkstoffe der Elektrotechnik, Metalle, Nichtmetalle, Isolierstoffe Fertigungstechnik, spanende und spanlose Fertigung, Maschinenelemente und Verbindungs- technik, lösbare und nichtlösbare Verbindungen, Wellen, Lager, Kupplungen Förder- und Handhabungstechnik, Fördersysteme, Roboter, Greifersystem

Industrielle Elektronik

Elektronik

ELEKTRONIK

ÜBERTRAGUNGSTECHNIK
Modulationsverfahren, analoge und digitale Modulationsverfahren, Leitungstheorie, Kenngrößen
SCHALTUNGSTECHNIK
Bauelemente, Kühlung von Bauelementen, Baugruppen und Geräte, Verfahren zur Fertigung elektronischer Baugruppen und Geräte, Stabilisierung, Stabilisierungsschaltungen und Glättung, Operationsverstärkerschaltungen, lineare Operationsverstärkerschaltungen, nichtlineare Operationsverstärkerschaltungen, Quellen, Spannungsquellen, Stromquellen. Elektromagnetische Verträglichkeit, Beeinflussung und Gegenmaßnahmen, Schaltungsdesign Filterschaltungen, Aufbau und Eigenschaften, Leistungsverstärker, Vertreter der Leistungsverstärker, Signalerzeugung, Schaltungen zur Signalerzeugung
KOMPONENTEN LEISTUNGSELEKTRONIK
Leistungselektronik, Bauelemente, Schaltverhalten Netzteile, lineare Netzteile, getaktete Netzteile
DIGITALE GRUNDSCHALTUNGEN
Logikfamilien und deren Eigenschaften, Logikgatter, Aufbau und Wirkungsweise Pegelanpassung, Interfaceschaltungen, Signalpegel, Ausgangs- und Verlustleistung Rechenschaltungen, Rechenschaltungen der Digitaltechnik Programmierbare Logik, Aufbau und Eigenschaften, Entwicklungsumgebungen zur programmierbaren Logik
ANALOGE GRUNDSCHALTUNGEN
Gleichrichterschaltungen, Aufbau und Funktion, Transistoren, Transistor als Schalter, Transistor als Verstärker, Simulationssoftware
ELEKTRONIK BAUELEMENTE
Halbleitergrundlagen, Aufbau von Halbleitern, Leitungsmechanismen, Bauelemente, passive und aktive Bauelemente, Integrierte Bauelemente, Aufbau und Funktion

Computergestützte Projektentwicklung

Übungen im I.Jahrgang

Übungen mit Hand und Computer

Im ersten Jahr wird die Erstellung von mechanischen Planungsunterlagen (Konstruktionsplänen) und die mechanische Konstruktion gelehrt. Der Unterricht findet in den Rechenzentren bzw. den CAD Sälen statt, die Schüler und Schülerinnen arbeiten dabei im Team und erstellen auch Einzelarbeiten. Zuerst werden die wesentlichen Begriffe der darstellenden Geometrie erarbeitet. Anschließend werden einfachen Übungen zum händischen Zeichnen durchgeführt um das richtige Bemaßen und die korrekte Beschriftung von Konstruktionspläne zu erlernen. Nach diesem "händischen" Teil der Arbeiten wird die Konstruktion am PC weiter durchgeführt. Dabei lernen unsere Schüler und Schülerinnen das Programm Solidworks kennen und erstellen bereits 3D Konstruktionspläne.

Übungen im II.Jahrgang

Berechnung Dynamik, Lichttechnik und Simulationsschaltung

Da im ersten Jahrgang die wesentlichsten Grundlagen der Elektrotechnik erlernt wurden, wird im 2.Jahrgang die Simulation von elektronischen bzw. elektrischen Schaltungen geübt. Es wird einerseits der sichere Umgang mit den Softwaretools erlernt als auch das Verständnis für komplexere Schaltungen geweckt. Ausgehend von einfachen Schaltungen der Gleichstromtechnik bis hin zu komplexeren Schaltung der Wechselstromtechnik reicht die Palette. Es werden die verschiedensten Analysemöglichkeiten und Testszenarien gelehrt. Aber nicht nur die Simulation elektrischer Schaltungen auch die Berechnung mechanischer System steht am Programm. Hier werden die in der Fachtheorie (Antriebstechnik) erworbenen Kenntnisse der Statik und Dynamik mittels individueller Aufgabenstellung gefestigt und vertieft.
Zu guter Letzt wird ein Beleuchtungsprojekt realisiert. Dabei wird die Beleuchtung eines frei wählbaren Raumes (Autohaus, Straßenkreuzung, Stadion, Außenbeleuchtung von Gebäuden, Innenraumbeleuchtung, Notbeleuchtungen, …) geplant. Dies geschieht mittels Softwaresimulation und händischer Berechnung (einfache Anordnungen).

Übungen im III.Jahrgang

Nachdem die Schüler und Schülerinnen in den vorangegangenen Jahren in Informatik wesentliche Programmierkenntnisse erworben haben, werden diese nun projektbezogen vertieft. Jeder Schüler erstellt ein von ihm selbst zu wählendes ausgereiftes Programm. Dabei wird nicht nur programmiert sondern es werden auch die Grundlagen einer Projektabwicklung erlernt. So muss das Projekt geplant (Pflichtenheft, Lastenheft), begleitet (Auditberichte) und Präsentiert werden. Immer wieder entstehen so beachtliche kreative Ergebnisse im Bereich der Softwareentwicklung.
Unsere Schüler und Schülerinnen beschäftigen sich in diesem Jahr aber nicht nur mit der Softwareentwicklung sondern auch mit der Elektroplanung. Die Planung der Anlagen erfolgt mit der in der Industrie sehr weit verbreiteten Software EPlan. In den Projekten geht es um die Auslegung und Absicherung unterschiedlichster elektrischer Anlagen mit Steuerungen, Sensoren, Schützen, Motoren und den entsprechenden Sicherheitseinrichtungen welche im industriellen Umfeld zu finden sind.

Übungen im IV. Jahrgang

Im vierten Jahrgang werden verschiedenste Übungen zu den Themenbereichen Microcontroller Programmierung, Embedded Systems, automatisierte Datenerfassung und Protokollierung durchgeführt. Weiters werden Projekte aus dem Bereich Automatisierungstedchnik und Steuerungstechnik erarbeitet. So befassen sich unsere Schüler und Schülerinnen mit den unterschiedlichsten Hardwaresystemen (Raspberry PI, Arduino, Microchip, ...) und Softwareprodukten. Da die HTL Saalfelden eine der wenigen NI Academy Schulen ist werden auch verschiedenste Projekte mit LabVIEW bei uns durchgeführt.

Projects with LabVIEW

ABB industrial roboter controlled by NI Vision and LabVIEW
This work was done in the HTL Saalfelden (secondary technical college and National Instruments Academy) as a final project by Philipp Koller and Ernst Sieberer supported by Gernot Aigner.
A camera films a conveyor belt and our program detects shapes on it. It determines the position (center), the color and the shape of the object. The data obtained is stored in a *. txt file. This *. txt file is sent to our robot which is using the data to pass the detected objects to a destination. To calculate the needed data and processed picture, NI-Vision (picture processing software by National Instruments) and LabVIEW was used. The transmission of the data is implemented by a simple Ethernet connection. The robot is programmed with ABB Robotstudio. The robot selects objects by the calculated data, grips objects and sorts them by color.

part of the LabVIEW program / picture of the roboter with the three grippers / front panel with recognition of the delivered parts

Balljuggler controlled by NI Vision and LabVIEW
This work was done in the HTL Saalfelden (secondary technical college and National Instruments Academy) as a final project by Stefan Huber and Franz Profelt supported by Gernot Aigner.
The idea behind this project is the opportunity to control the position of a ball on a panel, by tilting the panel. The slant is caused by the movement of two servo motors, which are attached to two sides of the panel. Additionally a USB-Webcam is placed above the panel. This Webcam is readout by the computer, which detects the current position of the ball. Using this data, the software calculates the necessary movements of the servo motors to cause the asked motion of the ball.
Several tasks allow an easy communication between the servo motors and the computer, the programming of the image recognition, the mathematical model for calculating the positions of the servo motors and also the planning and building of the hardware.
The front panel shows the original vision, the formed vision, the control panel and the settings of the filters. You can select a point where you want the ball to be moved to. When a position is chosen, the program calculates the necessary movements for tilting the table and sends it to a microcontroller. The microcontroller generates pulse width modulated signals for the servo motors, which tilt the table.

front panel / mechanical construction with servos and microcontrollerboard

Übungen im V.Jahrgang

Hier wird auch in Bezug auf die Diplomprojekte das Thema Maschinensicherheit gründlich erarbeitet. Auch bildet das Thema Automatisierungstechnik und Regelungstechnik einen Schwerpunkt in diesem Jahr.  

Labor

Der Laborunterricht in den letzten drei Jahrgängen bietet durch die enge Verzahnung mit der Fachtheorie die wesentliche Säule um das Erlernte praktisch umzusetzen. Die Inhalte werden jeweils den Bedürfnissen der einzelnen Semster angepasst und umfassen unter anderem Übungen zu den Themen,

Trafo, Diode / Z-Diode, FET Feldeffekttransistor, Bipolarer Transistor, Digitaltechnik, Antriebstechnik (Gleichstrommaschine, Synchronmaschine, Asynchronmaschine) Microcontrollerprogrammierung, ADC/DAC Wandler, Schwingkreise, Hoch- Tiefpass, Filterschaltungen, Hochsetz- Tiefsetzsteller, Sicherheitstechnik / Pneumatik, Leistungselektronik, Sensorik / Näherungsschalter / Messumformer, SPS Programmierung, Linux Programmierung, Netzwerktechnik, Netzwerkprogrammierung, Schaltwandler (Hochsetz- Tiefsetzsteller), Kurzschlussberechnung in Verteilnetzen, OPV Verstärkerschaltungen, OPV Messschaltungen, Frequenzumformer - Antriebstechnik, Regelungstechnik, Fuzzyregler, Embedded Systems, Robotertechnik, …

 

Labor IV.ET

Im Laborunterricht konnten mit der 4.Klasse der höheren Abteilung für Elektrotechnik die schwerpunktmäßig geplanten Inhalte im Bereich Elektronik (Schaltungen mit Operationsverstärkern) und Programmierung speicherprogrammierbarer Steuerungen bereits abgeschlossen werden.
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Simulationsergebnisse diskreter Übertragungssysteme

Tagesaktuell wird mit den Schülern die Thematik „Übertragungssysteme“ durchgenommen.
Dabei geht es um die mathematische Modellierung diverser Geräte oder Bauteile, wie z.B. Gleichstrommotor, RLC-Filter und viele andere technischen Anwendungen.
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mathematische Modellbildung in der Praxis

Um die Theorie leichter verstehen zu können wird im Unterricht zur Simulation das Programm „Matlab“ mit dem Blockschaltungstool „Simulink“ eingesetzt.

Als Anwendungsbeispiel erstellen die Schüler das mathematische Modell einer permanenterregten Gleichstrommaschine. Dieses Modell wird dann in Form einer Blockschaltung aufgebaut, die entsprechenden physikalischen Zusammenhänge können damit direkt am PC untersucht werden.

Wie man auf den Fotos sehen kann sind die Schüler mit Begeisterung bei der Sache,
wenn es ums erlernen des Umgangs mit einer neuen Software geht.
Und die theoretischen Grundlagen werden damit quasi automatisch fast spielerisch miterlernt.
Dies ist auch ein wichtiger vorbereitender Bestandteil der Übungen, dass die Schüler auf Fertigkeiten vorbereitet werden, welche sie dann im nächsten Schuljahr benötigen.
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Schüler beim diskutieren und erörtern der Aufgabe