Elektronisk kommunikasjonssystem på systemnivå
Læreplan - ToD Teknologi og design skal være et praktisk fag Ivareta estetiske aspekt Problemløsing/prosess Anvende naturfag og matematikk Gi elever tilstrekkelig kunnskap om teknologi for deltakelse i et demokratisk samfunn Se sammenhengen mellom teknologi/produksjon, samfunn og miljø både før og nå. Motivasjon for videre studier
Kompetansemål i kunnskapsløftet 10. årstrinn Teknologi og Design ut fra kravspesifikasjoner utvikle produkter som gjør bruk av elektronikk, evaluere designprosessen og vurdere produktenes funksjonalitet og brukervennlighet gjøre rede for elektroniske kommunikasjonssystemer på systemnivå og drøfte samfunnsmessige utfordringer knyttet til bruk av slike
Teknologisk allmenndannelse Hva bør elever lære om elektroniske kommunikasjonssystemer?
Teknologisk allmenndannelse Hva er et kommunikasjonssystem Hvilke elementer består det av Digitalisering Nettverk
Hvor kommer design inn i denne sammenhengen?
Mulig oppgave: Design en ny kommunikasjonsdings Oppgaver: Utarbeide kravspesifikasjon ut fra Hvilket kommunikasjonsbehov den skal løse Hvilken brukergruppe den er beregnet for Hvilke tjenester den skal inneholde Form og funksjon Designe dingsen i egnet tegneverktøy Identifisere positive og negative konsekvenser Presentere dingsen og systemet i en brosjyre
Kompetansemål i Kunst og håndverk Designe produkter ut fra en kravspesifikasjon for form og funksjon. Beskrive ulike løsningsalternativer i design av et produkt ved hjelp av skisser og digital programvare. Bruke ulike funksjoner i bildebehandlingsprogram
Lokale læringsmål Lære å bruke digital programvare Lære bevissthet rundt form tilpasset brukergruppe Lære å lage arbeidstegning etter en mal Lære om designprosess
Vurderingskriterier Lav måloppnåelse Middels måloppnåelse Høy måloppnåelse
Nødvendig forkunnskap: Kunnskap for å løse selve oppgaven Hvilke funksjoner en kommunikasjonsterminal må inneholde Bruk av tegneverktøy Krav til en designtegning Oppbygning av et kommunikasjonssystem nettverk (?) Konsekvenser av trådløs kommunikasjon elektromagnetisk stråling Teknologisk allmenndannelse Digitalisering Konsekvenser av digitalisering ulike informasjonstyper i samme systemet
Hva Hva består består et et kommunikasjonssystem kommunkasjonssystem av? av? Avsender / mottaker Adresse Informasjon Informasjonen må gis et egnet format for å sendes fra avsender til mottaker Transportsystem Systeminformasjon Grensesnitt mellom system og avsender/mottaker
Analyse av eksisterende system: Morse Post Tv/radio Internett Fast- telefon Avsender/ Mottaker Adresse Informasjon Format Mobiltelefon Transportsystem Systeminformasjon Grensesnitt
Studere mobiltelefonen
Ute Ute Svitsj (vegkryss) Transportsystem Svitsj (vegkryss) Adresser Hjemme
Transportsystem Elektriske kabler Optiske fiber Infrarød stråling Radiobølger (elektromagnetiske bølger)
GSM - systemet Overfører: systeminformasjon (signalering) nyttedata ( tale, tekst, bilde) Svitsj Basestasjon Database
Finne basestasjoner i eget nærområde
Mobil i aluminiumsfolie Pakk en mobiltelefon inn i aluminiumsfolie Prøv å ring til den og se hva som skjer Bruk kunnskap om nettverket og forklar.
Digitale systemer
Det finnes 10 typer mennesker. De som forstår binært og de som ikke gjør det
Binære tall (totall-systemet) Desimalt tall Binært tall 0 0 1 1 2 10 3 11 4 100 5 101 6 110 7 111 8 1000 Antall bit (n) 2 n Tall (desimalt) 1 2 1 = 2 0 1 2 2 2 = 4 0 3 3 2 3 = 8 0 7 4 2 4 = 16 0 15 5 2 5 = 32 0 31 6 2 6 = 64 0 63 7 2 7 = 128 0 127 8 2 8 = 256 0 255
Binært - desimalt 32 16 8 4 2 1 Gjør om tallet 9 til binært Gjør om 10110 til desimalt
Digitalisering
Hva betyr å digitalisere? Digitalt betyr sprangvis Sentrale begrep: Digital, analog, diskret, kontinuerlig I dataverden: Kode forskjellige typer informasjon (tekst, tall, lyd, bilde) ved hjelp av et signal der amplituden skifter brått fra ett nivå til et annet. Skiftene brukes til å representere de binære verdiene 0 og 1 som alle datamaskiner er basert på.
Hvorfor digitalisere? Utgangspunktet var at digitale systemer er mer robuste mot støy En tilleggseffekt er at alle typer signal (tall, tekst, lyd, bilde) kan overføres til samme formatet (binær kode).
Digitalisering av et lydsignal Spenningsnivå 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 For hvert tidspunkt på x-aksen leser du av hvilket spenningsnivå (helt tall) signalet har. Eks: t = 0 signal = nivå 0 t = 1 signal = nivå 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 tid
Digitalisering av et lydsignal Signalnivå 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 tid Tid Nivå (desimal) Nivå (binært 4 bit) 0 0 0000 1 1 0001 2 2 0010 3 4 0100 4 5 0101 5 6 0110 6 5 0101 7 4 0100 8 4 0100 9 4 0100 Første del av signalet digitalisert = 0000000100100100010101100101010001000100
Lydsignal Programvare: Audacity (http://audacity.sourceforge.net/ )
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Tid Nivå Binær kode 0 1 0001 1 11 1011 2 12 1100 3 0 0000 4 7 0111 5 7 0111 6 5 0101 7 4 0100 8 6 0110 9 3 0011 10 3 0011 11 8 1000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Å gjøre signalet diskret medfører at man mister informasjon (innfører feil) Tid Nivå Binær kode 0 1 0001 1 11 1011 2 12 1100 3 0 0000 4 7 0111 5 7 0111 6 5 0101 7 4 0100 8 6 0110 9 3 0011 10 3 0011 11 8 1000
Sampling (tidsdiskret) For å kunne behandles av en digital datamaskin må signalet bringes over i diskret form Å lese av signalet i bestemte tidspunkt, kalles sampling (signalet gjøres tidsdiskret) Både avsender (koder) og mottaker må vite hvor lenge det er mellom hvert samplingstidspunkt
Amplitudediskret Signalverdien deles inn i et endelig antall mulige nivåer (signalet gjøres amplitudediskret). Antall nivåer bestemmer hvor mange bit det er per målepunkt Det er ikke signalverdien i seg selv som overføres, men en kode som sier hvilket nivå signalet ligger innenfor Både avsender og mottaker må vite hvilken signalverdi hvert nivå representerer
Informasjonstyper Tall kodes som binære tall. Kan utføre aritmetiske operasjoner på dem Tegn Lyd alle tegn (bokstaver, siffer, tegn) har en 8 bits kode digitaliseres ved hjelp av tids- og amplitudediskretisering Bilde hvert bildepunkt (pixel) har tre 8-bits koder (en for hver av de tre primærfargene) Video Mange bilder i en sekvens med fast tidsintervall
http://no.wikipedia.org/wiki/ascii
Loddesertifikat krets med to dioder
Mobiltelefon Overføres ved radiobølger Telefonen inneholder en liten strøm som skifter retning ca 900 millioner ganger i sekundet. Frekvens 900 MHz ( ca 2 milliarder ganger for UMTS. Frekvens 2 GHz) Denne strømmen lager en elektromagnetisk bølge Bølgen skifter fase for hvert bit som overføres 1 1 0 1 = 1 = 0
Pakking av data Det digitaliserte talesignalet blir delt opp i pakker I hver pakke blir bittene pakket tettere sammen Mellom talesignalpakkene blir det nå plass til nettinformasjon Nettinformasjon sendes uavhengig av om samtale pågår 000000010010010001010110010101000100010011001101 0000000100100100 0101011001010100 0101011001010100 0101011001010100 0100010011001101 0101011001010100
Eksempel på læringsmål Kunne omforme ulik type informasjon (tekst, tall, elektrisk signal) til binær kode Kunne forklare begrepene sampling, samplingsfrekvens og pixel Vite hvordan en mikrofon omdanner et lydsignal til et elektrisk signal (elektromagnetisme) Kunne gjøre greie for de ulike sentrale element et kommunikasjonssystem består av. Kunne identifisere disse elementene i det egendesignete systemet Kunne forklare informasjonsflyten i det egendesignete systemet Forklare hvordan elektromagnetisk stråling inngår som del av et kommunikasjonssystem
Anvende naturfag og matematikk? Relaterte fagområder: Lydsignal til elektrisk signal (mikrofon/høytaler) Lydbølger Elektromagnetisme Begrepene frekvens og amplitude Elektromagnetisk stråling Egenskaper (refleksjon, transmissjon, absorbsjon) Helseeffekter Tallsystemer Matematiske begreper (diskret, kontinuerlig)
Har prosjektet oppfylt intensjonen? Teknologi og design skal være et praktisk fag Ivareta estetiske aspekt Problemløsing/prosess Anvende naturfag og matematikk Gi elever tilstrekkelig kunnskap om teknologi for deltakelse i et demokratisk samfunn Se sammenhengen mellom teknologi/produksjon, samfunn og miljø både før og nå. Motivasjon for videre studier
Prosjekt om kommunikasjonssystemer Store muligheter til å gjøre flerfaglig Må inn i årsplanen for de ulike trinnene slik at fagene behandler relevante fagområder og kompetansemål i sammenheng med prosjektet