Detail předmětu

Konstrukce a technologie elektronických zařízení

FEKT-MPC-KTEAk. rok: 2020/2021

Požadavky na vyráběná elektronická zařízení a přístroje. Pozornost je věnována mechatronice a zařízením pro leteckou a kosmickou techniku. Návrh a konstrukce elektronických přístrojů a jejich zavádění do výroby. Elektromagnetická kompatibilita. Elektrická konstrukce výběr součástek, aplikační zásady, obvodové řešení a jeho výpočet, problémy parazitních vazeb a přenosů, praktická doporučení pro elektrickou konstrukci. Mechanická konstrukce design přístroje, návrh plošných spojů, chlazení. Spolehlivost elektronických přístrojů. Technická diagnostika. Nepříznivé vnější vlivy a zabezpečení proti nim. Odvádění tepla z přístrojové skříně. Zabezpečení proti úrazu el. proudem. Problematika správného zemnění a stínění. Odrušovací obvody. Vlastnosti a schopnosti člověka při obsluze přístrojů. Optimální konstrukce a uspořádání obslužného prostoru. Optimální rozmístění ovládacích prvků. Případové studie

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
- vysvětlit základní principy mechatroniky,
- vysvětlit postup technická přípravy výroby,
- navrhovat elektronické obvody s diskrétními součástkami a s integrovanými obvody,
- popsat používané metody elektromagnetické kompatibility (EMC),
- popsat způsoby zabezpečení signálových spojů,
- vyjmenovat parazitní jevy v elektronických obvodech,
- vysvětlit způsoby stínění,
- vysvětlit způsoby chlazení elektronických zařízení,
- popsat a vysvětlit metody pájení,
- diskutovat možnosti návrhu plošných spojů,
- diskutovat výhody a nevýhody povrchová montáž,
- kvalifikovaně odhadnout bezpečnostní požadavky na nařízení,
- popsat odlišnost návrhu pro leteckou a kosmickou techniku,
- diskutovat metody spolehlivosti a řízení jakosti,
- popsat základní principy ochrany průmyslového vlastnictví.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

Doporučená nebo povinná literatura

Fowler, K.R. Electronic Instrument Design, Oxford University Press; 1st edition (2015), ISBN-10: 9780199458851 (EN)
Williams, T.: EMC for product designers, Newnes, 1996 (EN)
PISACANE, V. L.: The space environment and its effects on space systems. AIAA, ISBN 1563479265 (EN)
ŠESTÁK, J. - STRNAD, Z. - TŘÍSKA, A.: Speciální technologie a materiály, Academia, Praha (CS)
MUSIL, V. a kol.: Návrh a konstrukce elektronických zařízení. Prezentace projektu KISP. Brno 2014 (CS)
Scherz,P., Monk S. Practical Electronics for Inventors, McGraw-Hill Education TAB; 4 edition (March 24, 2016), ISBN-10: 1259587541 (EN)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky a cvičení. Předmět využívá podkladů na webové stránce předmětu. Student odevzdává jeden samostatný projekt.

Obsah přednášek
1 - Konstrukce a technologie elektronických zařízení. Elektronika a mechatronika
2 - Systémy a systémové inženýrství
3 - Technická příprava výroby. Metodika tvůrčí činnosti, inovační procesy v elektronice
4 - Teorie tolerancí a statistický návrh obvodů
5 - Koncepce a technologické řešení elektronických zařízení
6 - Elektromagnetická kompatibilita (EMC)
7 - Signálové spoje, rozvod nápájení, parazitní jevy, stínění
8 - Návrh funkčních bloků na elektrické úrovni
9 - Tepelný režim elektronických zařízení, chlazení
10 - Spoje a jejich vlastnosti, pájení, plošné spoje, povrchová montáž
11 - Technická diagnostika, údržba elektronických zařízení
12 - Spolehlivost součástek a bloků. Bezpečnostní požadavky na výrobky
13 - Řízení jakosti, ochrana průmyslového vlastnictví

Obsah cvičení
Případové studie na návrh elektronického zažízení:
Nízkofrekvenční oscilátor,
Nízkofrekvenční zesilovač,
Nízkošumový zesilovač,
Výkonový zesilovač.
Čištění křemíku metodou indukčního ohřevu
Praktické metody diagnostiky elektronických zařízení.
Kontrolní písemná práce.

Způsob a kritéria hodnocení

Cvičení - 30 bodů; minimum 20 bodů.
Závěrečná zkouška - 70 bodů; minimum 30 bodů.
Zkouška z předmětu bude probíhat distančně.

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

1. Případová studie
2. Rozvaděčová technika 1
3. Rozvaděčová technika 2
4. PLC + automatizační prvky
5. Systém chlazení
6. EMC + stínění
7. Materiály na konstrukci
8. 3D tisk
9. Diagnostika součástek a zařízení
10. Revize elektrických zařízení a jejich zkoušky
11. Revize elektrických zařízení a jejich zkoušky
12. Ochrana průmyslového vlastnictví

Cíl

Seznámit se s postupem a s praktickými zásadami konstrukce elektronických přístrojů a zařízení jak po stránce elektrické, tak i mechanické - v podmínkách průmyslového podniku. Pozornost je věnována i zařízením pro leteckou a kosmickou techniku a seznámení s odlišnostmi a platnými předpisy, v rozsahu potřebném pro konstruktéra.
Požadavky na elektronická zařízení a přístroje. Konstrukce a vlastnosti signálových spojů, napájecí zdroje a rozvody - odrušení a zemní smyčky. Parazitní jevy a jejich potlačení - vazby u vstupních a výstupních obvodů, parazitní kapacity a indukčnosti, termoelektrické napětí, přepětí na indukční zátěži, odrazy na vedení, přeslechy. Stínění proti elektrickému a magnetickému poli, ekvipotenciální stínění. Výběr součástek a aplikační doporučení - diskrétní prvky, operační zesilovače, komparátory, elektronické spínače, A/D a D/A převodníky, vzorkovače s pamětí, číslicové obvody, mikroprocesory. Mechanická konstrukce: řídicí, ovládací a indikační prvky - rozmístění na předním panelu, konstrukce přístrojových skříní, odvod tepla, termostaty. Plošné spoje, plošné drátové spoje, připojování vodičů a součástek. Bezpečnostní požadavky na konstrukci přístrojů. Zájemce získá konkrétní aplikační poznatky z konstrukce elektronických přístrojů, které se jinak získávají delší praxí ve vývoji. Přitom je kladen důraz na pochopení fyzikální podstaty parazitních jevů tak, aby poznatky bylo možné aplikovat i na jiné případy. Naučí se předvídat a odhalovat řadu problémů, které vznikají při vývoji nových přístrojů a to jak v části elektrické, tak i v oblasti mechanické konstrukce.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MPC-MEL magisterský navazující, 2. ročník, zimní semestr, 5 kreditů, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Cvičení na počítači

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

eLearning