Detail předmětu

Návrh a realizace elektronických přístrojů

FEKT-BPC-NRPAk. rok: 2019/2020

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.

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
- vysvětlit postup při technické přípravě výroby,
- popsat základní vlastnosti aktivních a pasivních součástek,
- navrhovat elektronické obvody s diskrétními součástkami,
- navrhovat elektronické obvody 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,
- popsat a vysvětlit metody pájení,
- diskutovat možnosti návrhu plošných spojů,
- diskutovat výhody a nevýhody povrchové montáže,
- kvalifikovaně odhadnout bezpečnostní požadavky na zařízení,
- popsat metody technické diagnostiky,
- diskutovat výhody a nevýhody metod řízení jakosti.
- popsat základní principy ochrany průmyslového vlastnictví.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia. Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „pracovníka poučeného“ dle Vyhl. 50/1978 Sb., kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Doporučená nebo povinná literatura

Fowler, K.R.: Electronic instrument design. Oxford University Press, 1996 (EN)
Williams, T.: EMC for product designers, Newnes. 1996 (EN)
Ward, T. Angus, J.: Electronic product design. Chapman and Hall, 1996 (EN)
MUSIL, V. a kol.: Návrh a konstrukce elektronických přístrojů. Elektronický text projektu KISP. Brno 2014 (CS)
MUSIL, V. a kol.: Návrh a konstrukce elektronických přístrojů. Cvičení. Elektronický text projektu KISP. Brno 2014 (CS)
MUSIL, V. a kol.: Návrh a konstrukce elektronických přístrojů. Prezentace projektu KISP. Brno 2014 (CS)
HRBÁČEK, Jiří. Komunikace mikrokontroléru s okolím. Praha: BEN - technická literatura, 1999. ISBN 80-86056-42-2. (CS)
MANN, Burkhard. C pro mikrokontroléry: ANSI-C, kompilátory C, spojovací programy - linkery, práce s ATMEL AVR a MSC-51, příklady programování v jazyce C, nástroje pro programování, tipy a triky .. Praha: BEN - technická literatura, 2003. µC & praxe. ISBN 80-7300-077-6. (CS)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

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

Obsah přednášek
1 - Návrh a konstrukce elektronických přístrojů. Technická příprava výroby
2 - Lineární, nelineární a parametrické systémy. Pasivní a aktivní součástky elektronických obvodů
3 - Obvodové řešení a jeho výpočet
4 - Elektrická konstrukce, výběr součástek, aplikační zásady
5 - Návrh funkčních bloků na elektrické úrovni
6 - Elektromagnetická kompatibilita (EMC)
7 - Signálové spoje, rozvod nápájení, parazitní jevy a stínění
8 - Mechanická konstrukce elektronických přístrojů
9 - Odvod tepla z elektronických zařízení (chlazení)
10 - Pájení, plošné spoje, povrchová montáž
11 - Diagnostika, měření a oživování elektronických přístrojů. Metrologie a zkušebnictví
12 - Spolehlivost a řízení jakosti, bezpečnostní požadavky na elektronické přístroje
13 -Technická normalizace. Zákonné požadavky na výrobky. Ochrana průmyslového vlastnictví

Obsah cvičení
Elektrické součástky a díly, konstrukční součástky a pomocné materiály, jejich vlastnosti a katalogové parametry
Pasivní elektronické součástky a jejich katalogové parametry (mezní a charakteristické)
Aktivní elektronické součástky a jejich katalogové parametry
Elektronické obvody jako funkční bloky
Elektronické obvody s diodami, bipolárními a unipolárními tranzistory
Vnitřní struktura analogových integrovaných obvodů
Návrh napájecích zdrojů
Návrh obvodů s operačními zesilovači
Chlazení elektronických prvků – příklady
Parazitní jevy, rušení, stínění - příklady
Oživování elektronických odvodů – příklady
Kontrolní písemná práce

Způsob a kritéria hodnocení

Cvičení - 40 bodů.
Závěrečná zkouška - 60 bodů.

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

1. Konstrukce elektrických zařízení - zásady, součástková základna, rozvod signálu, rozvod energie.
2. Mikrokontroléry - architektura, názvosloví, rozdělení, parametry pro výběr, periferie.
3. Mikrokontroléry - ovládání periferií, komunikace, zásady návrhu SW a HW, assembler.
4. Vstupní ovládací prvky – tlačítka, zákmity, multiplexní klávesnice, kapacitní senzory, dotykové displeje.
5. Výstupní ovládací prvky – LED diody, displeje: LED; LCD; alfanumerické; grafické, bzučáky.
6. Spínání signálu a výkonových zátěží – zásady, zátěž: reálná; induktivní; kapacitní, regulace výkonu, posílení, chlazení.
7. Sběrnice – kritéria, parametry, popis: SPI; UART; RS232; RS485; I2C; CAN; 1-WIRE; IrDa; OpenTherm; proudová smyčka, přizpůsobení úrovní.
8. Sběrnice – řadiče a budiče sběrnic, ochrana rozhraní, zabezpečení přenosu, ochrana dat, detekce chyb, kryptografie.
9. Napájecí obvody – lineární zdroje, spínané zdroje, potlačení zvlnění, rušení, detekce nadproudu, bezpečnost, ochrana před nebezpečným dotykem.
10. Integrované obvody - paměti, reálný čas, AD/DA obvody, snímání pohybu, snímání elektrických a neelektrických veličin.
11. Nízkoodběrový provoz – bateriové napájení, zásady, HW a SW opatření, nabíjení, power management.
12. Výrobní management – koncepce návrhu, příprava výroby, optimalizace, jakost, eliminace vad ve výrobě, průmyslové 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.
Zájemce získá konkrétní aplikační poznatky z konstrukce elektronických přístrojů, které se jinak získávají delší praxí ve vývoji. Přitom je kladen důraz na pochopení funkce obvodu a 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 BPC-AUD bakalářský

    specializace AUDB-TECH , libovolný ročník, zimní semestr, 6 kreditů, volitelný

  • Program BPC-AMT bakalářský, libovolný ročník, zimní semestr, 6 kreditů, volitelný
  • Program BPC-EKT bakalářský, libovolný ročník, zimní semestr, 6 kreditů, volitelný
  • Program BPC-SEE bakalářský, libovolný ročník, zimní semestr, 6 kreditů, volitelný
  • Program BPC-TLI bakalářský, libovolný ročník, zimní semestr, 6 kreditů, volitelný
  • Program BPC-MET bakalářský, 3. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinně volitelný

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

eLearning