Aplikovaná elektronika

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra řídicí techniky

Anotace:

Hlavním úkolem předmětu je získání znalostí pro návrh reálných elektronických zařízení, především v oblasti řídicí techniky a robotiky. Oproti obdobně zaměřeným teoretickým předmětům je kladen důraz na praktické aplikace, bude proto probírána problematika od ideového návrhu přes výběr vhodných součástek až po návrh plošného spoje a mechanického řešení.

Výsledek studentské ankety předmětu je zde: http://www.fel.cvut.cz/anketa/aktualni/courses/AD3B35APE

Výsledek studentské ankety předmětu je zde: http://www.fel.cvut.cz/anketa/aktualni/courses/A3B35APE

Požadavky:

Podmínkou jsou základní znalosti elektronických obvodů získaných v jiných teoretických předmětech.

Stránky předmětu: https://moodle.dce.fel.cvut.cz/course/view.php?id=25

Osnova přednášek:

1.Porovnání realizací logické funkce pomocí standardních resp. programovatelných logických obvodů a pomocí mikrokontroléru. Typické vlastnosti moderních mikrokontrolérů.

2.Porovnání různých typů logických obvodů, používané napěťové úrovně a jejich kompatibilita (TTL, CMOS, 5V/3.3V atd.). Možnosti konverze napěťových úrovní.

3.Řešení vstupních a výstupních obvodů v procesorových systémech (galvanické oddělení, ochrany vstupů a výstupů atd.).

4.Připojení zobrazovačů a klávesnic (LED displeje, LCD displeje, multiplexní řízení, displeje s integrovaným řadičem, maticová klávesnice atd.).

5.Návrh schémat a plošných spojů s použitím specializovaných počítačových programů (metodou CAD). Simulace elektronických obvodů.

6.Zásady správného návrhu plošných spojů včetně EMC a mechatronických souvislostí. Technologická příprava dat pro praktickou výrobu. Použití SMD součástek, technologické aspekty při výrobě.

7.Komunikační rozhraní používaná v procesorových systémech (RS485, RS232, I2C, SPI, CAN, Ethernet atd.)

8.Praktická realizace komunikačních rozhraní (budiče sběrnice, drivery atd. a jejich připojování k mikrokontroléru).

9.Moderní spínací součástky používané v řídicích systémech a jejich praktické použití (bipolární tranzistory, tranzistory MOSFET, IGBT, triaky a tyristory, relé, SSR atd.)

10.Periferní obvody používané v procesorových obvodech (paměti, A/D a D/A převodníky, obvody pro komunikační rozhraní, watchdogy, dekodéry atd.)

11.Řešení napájecích zdrojů (klasické napájecí zdroje, spínané zdroje, DC-DC konvertory) s použitím moderních integrovaných obvodů.

12.PWM modulace a její praktické realizace.

13.Využití operačních zesilovačů v mikroprocesorových systémech. Aktivní filtry.

14.Integrované senzory fyzikálních veličin a jejich připojování k mikrokontroléru.

Osnova cvičení:

1.Seznámení s předmětem, pravidla bezpečnosti práce, rozdělení do skupin, zadání semestrálního projektu, ukázka typické úlohy.

2.Konzultace semestrálních projektů (modifikace jednotlivých schémat zapojení, stanovení hodnot součástek).

3.Dokončení návrhu semestrálního projektu, osazení všech základních přidělených bloků.

4.Osazení a ověření funkčnosti všech základních přidělených bloků.

5.Připojení všech základních přidělených bloků k procesorovému modulu a oživení celé úlohy jako celku.

6.Vyzkoušení a testování funkce celé úlohy a provedení požadovaných měření.

7. Vyzkoušení a testování funkce celé úlohy a provedení požadovaných měření.

8.Konzultace a samostatná práce na návrhu vlastní konstrukce zadaného semestrálního projektu (schéma zapojení, plošný spoj, mechanické uspořádání, kompletní dokumentace).

9.Konzultace a samostatná práce na návrhu vlastní konstrukce zadaného semestrálního projektu (schéma zapojení, plošný spoj, mechanické uspořádání, kompletní dokumentace).

10.Konzultace a samostatná práce na návrhu vlastní konstrukce zadaného semestrálního projektu (schéma zapojení, plošný spoj, mechanické uspořádání, kompletní dokumentace). Odevzdání zprávy (1 strana) o stavu řešení (minimálně schéma zapojení, hrubé rozmístění pouzder na plošném spoji, vytypovaná krabička).

11.Konzultace a samostatná práce na návrhu vlastní konstrukce zadaného semestrálního projektu (schéma zapojení, plošný spoj, mechanické uspořádání, kompletní dokumentace).

12.Konzultace a samostatná práce na návrhu vlastní konstrukce zadaného semestrálního projektu (schéma zapojení, plošný spoj, mechanické uspořádání, kompletní technická dokumentace).

13.Prezentace a obhajoba navrhnuté konstrukce, zápočet.

14.Prezentace a obhajoba navrhnuté konstrukce, zápočet.

Cíle studia:

Předmět je zaměřen především na získání znalostí pro samostatný návrh elektronických zařízení, zejména pro oblast řídicích systémů. V praxi to tedy ve většině případů znamená kombinaci mikrokontroléru, periferních obvodů a vstupně výstupních obvodů (tzv. embedded systémy). Oproti teoretickým elektrotechnickým předmětům bude tedy zaměřen především na reálné aplikace s použitím reálných součástek. Více než na vnitřní funkci součástek tedy bude kladen důraz na jejich reálné vlastnosti z pohledu konkrétní aplikace.

Studijní materiály:

1.T. Williams: The Circuit Designer's Companion, Second Edition (Paperback), 2nd edition, 20045

2.Thomas L. Floyd: Digital Fundamentals (11th Edition), 2014

3.Kraig Mitznerd: Complete PCB Design Using OrCAD Capture and PCB Editor, 2009

Poznámka:

Rozsah výuky v kombinované formě studia: 14p+6l

Stránky předmětu:

https://moodle.dce.fel.cvut.cz/course/view.php?id=25

Další informace:

https://moodle.dce.fel.cvut.cz/course/view.php?id=25

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: