Logo ČVUT
ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE
STUDIJNÍ PLÁNY
2019/2020

Elektrotechnika

Předmět není vypsán Nerozvrhuje se
Kód Zakončení Kredity Rozsah Jazyk výuky
17PMBELA Z,ZK 4 2P+2C česky
Přednášející:
Cvičící:
Předmět zajišťuje:
katedra biomedicínské techniky
Anotace:

V rámci předmětu jsou zastoupeny dílčí bloky slaboproudé a silnoproudé elektrotechniky, které se týkají zejména aplikací moderních digitálních a nebo analogově-digitálních obvodů či digitálně-analogových obvodů a to jak ve slaboproudých aplikacích, tak i silnoproudých (zejména v oblasti řízení pohonů a aktuátorů). Základní koncepce a požadavky pro tyto obvody, jako je jejich napájení, zatížitelnost, připojení k dalším periferiím apod. Důraz je dále kladen na principy a aplikace synchronní a asynchronní komunikační linky (SPI, I2C, OneWire, USART), programovatelné obvody (principy programovatelné logiky, přehled programovatelných obvodů - PAL, GAL, CPLD, FPGA, postupy programování obvodů), mikrokontroléry a mikroprocesory (8bitová, 16bitová a 32bitová architektura). Dále systémy pro galvanické oddělení signálu a napájení (optočleny, lineární oddělovače, oddělovače datových sběrnic). V rámci silového řízení budou také zmíněny výkonové budiče pro motory a jiné aktuátory (H-můstky, triakové a tyristorové řízení, IGBT tranzistory).

Požadavky:

A) Požadavky pro získání zápočtu:

Povinná docházka na cvičení se dvěma povolenými absencemi bez nutnosti náhrady. V případě většího počtu absencí ze závažných důvodů bude řešeno individuálně. Studenti jsou si povinni vést laboratorní deník, do kterého si budou zaznamenávat postupy a naměřené výsledky v průběhu cvičení. Tento deník je nedílnou součástí pro získání zápočtu. Studenti vždy na konci hodiny dostanou zadání na domácí přípravu látky s tématikou na navazující hodinu. Studenti budou na začátku cvičení tázání na danou problematiku. V případě zásadní neznalosti nemůže student absolvovat cvičení.

B) Zkouška:

Student se může přihlásit na zkoušku, pouze pokud získá zápočet. Zkouška je tvořena písemnou částí (testem), který je tvořen otázkami typu MCQ za 1 bod (výběr ze tří možností a vždy je jedna správná odpověď) za správně vypracovanou odpověď, za všechny ostatní odpovědi, tj. špatnou, žádnou, špatně opravenou či vícenásobnou, je nula bodů. Opravy jsou možné pouze předepsaným způsobem (viz poučení na testu a před testem) a to pro otázky typu MCQ a pro každou otázku je možná pouze jedna oprava. Dále jsou v testu použity otevřené otázky, resp. řešení zadaných úloh (výpočty, návrhy, bloková schémata, grafy, průběhy, popisy apod.) s tím, že správně vypracovaná odpověď je za max. za 5 bodů. Vše je v souladu s uvedenými zkouškovými okruhy. Celkem se jedná o 36 otázek (20 typu ABC po 1 bodu a 16 otevřených po max. 5 bodech - příklady, bloková schémata, práce s katalogovými listy, elektrotechnická schémata a zapojení, apod). Doba vypracování 120 minut. Při počtu bodů na rozhraní klasifikačních stupňů (plus/mínus dva body) lze realizovat ještě ústní dozkoušení podle vypsaných zkouškových okruhů.

C) Celkové hodnocení:

Výsledný klasifikační stupeň je udělen podle dosaženého počtu bodů ze zkouškového testu podle ECTS stupnice uvedené ve SZŘ ČVUT.

Osnova přednášek:

1) Základní rozdělení elektrotechniky (silnoproud, slaboproud), .ČSN x normy ve zdravotnictví, bezpečnost, vodiče a konektory

2) Vývoj elektrotechniky, přechod od reléové a vakuové techniky k polovodičům. Charakteristika základních řad součástek (výkonové, logické, programovatelné), jejich pouzdra, proudové a teplotní zatížitelnosti.

3) Možnosti napájení v elektrotechnice, baterie a akumulátory, transformátory, DC/DC měniče, stabilizátory, referenční zdroje napětí a proudu.

4) Binární algebra a její význam, číselné soustavy (DEC, BIN, HEX, OCT), aplikace logiky, aritmeticko-logické jednotky, celočíselná algebra, algebra plovoucí čárky, kódování znaků, ukázky aplikace.

5) Komplexní systémy digitálních obvodů, paměti, procesory

6) Komunikace, datové sběrnice (sériová/paralelní, USART, SPI, I2C, CAN, OneWire). Praktická komunikace s obvody.

7) Oddělovací obvody (optické, kapacitní, indukční), binární, lineární.

8) Prvky pro spínání zátěže (ohmické a indukční) - relé, stykače, SSR, triaky a tyristory, bipolární, unipolární a IGBT tranzistory, výkonové optočleny.

9) Řízení motorů a aktuátorů (solenoidy) v elektrotechnice - AC a DC motory, bezkartáčové motory, H - můstky, enkodéry

10) Krokové motory a servopohony, inteligentní drivery krokových motorů, mikrostep technologie.

11) Hradlová pole, PAL, GAL, CPLD, FPGA, principy použití, vývojové nástroje a programování. Hyperparalelismus využitím FPGA, srovnání s technologií ASIC.

12) Vzorkovací a paměťové obvody (S/H), převodníky A/D, D/A, PGA, , programovatelné AFE využití pro analogové aplikace (UZV, EKG, elektrochemické senzory).

13) Vysoké napětí v biomedicínských aplikacích - lasery, fotonásobiče, rentgenky, piezoelementy. Zdroje VN napětí, VN kabely, bezpečnost použití.

Osnova cvičení:

1) Elektrická rozvodná síť, konstrukce napájecího zdroje

2) Základ TTL logiky

3) Lineární stabilizátory a reference

4) Sběrnice a paralelní komunikace s IO

5) Galvanické oddělení

6) Registry a paměťové obvody

7) Spínaní výkonové zátěže, relé

8) Sériová komunikace SPI a I2C komunikace

9) H můstky a krokové motory

10) PGA, digitálně programovatelné analogové prvky

11) AFE a vzorkovací obvody

12) Hradlová pole CPLD a FPGA

Cíle studia:

Hlavním cílem předmětu je umožnit studentům získat základní vědomosti a dovednosti s dílčími bloky slaboproudé a silnoproudé elektrotechniky, které se týkají zejména aplikací moderních digitálních a nebo analogově-digitálních obvodů v lékařské elektronice.

Studijní materiály:

[1] Doleček, J.: Moderní učebnice elektroniky - 1. díl - základy, ideální a reálné prvky: rezistor, kondenzátor, cívka. BEN - technická literatura, Praha, 2005, 344 s. ISBN 80-7300-146-2

[2] Doleček, J.: Moderní učebnice elektroniky - 2. díl - polovodičové prvky a elektronky. BEN - technická literatura, Praha, 2005, 208 s. ISBN 80-7300-161-1

[3] Doleček, J.: Moderní učebnice elektroniky - 3. díl - optoelektronika, optické prvky a vlákna. BEN - technická literatura, Praha, 2005, 160 s. ISBN 80-7300-184-5

[4] Doleček, J.: Moderní učebnice elektroniky - 4. díl - přenosy v lineárních obvodech a základy zesilovačů. BEN - technická literatura, Praha, 2006, 296 s. ISBN 80-7300-185-3

[5] Doleček, J.: Moderní učebnice elektroniky - 5. díl - operační zesilovač a komparátory. BEN - technická literatura, Praha, 2007, 232 s. ISBN 80-7300-187-2

[6] Doleček, J.: Moderní učebnice elektroniky - 6. díl - kmitočtové filtry, generátory signálů a převodníky dat. BEN - technická literatura, Praha, 2009, 240 s. ISBN 80-7300-240-4

[7] Matoušek, D. Číslicová technika - základy konstruktérské praxe. BEN. Praha 2001.

[8] Voženílek, Janoušek: Základy silnoproudé elektrotechniky , ČVUT Praha, 2006

Poznámka:

WWW stránka předmětu http://www.fbmi.cvut.cz/studenti/predmety/17pmbel

Další informace:
Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje
Předmět je součástí následujících studijních plánů:
Platnost dat k 18. 10. 2019
Aktualizace výše uvedených informací naleznete na adrese http://bilakniha.cvut.cz/cs/predmet4763606.html