Detail předmětu

Konstrukce a technologie elektronických zařízení

FEKT-MPC-KTEAk. rok: 2023/2024

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

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Pavel Šteffan, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mikroelektroniky (UMEL)

Vstupní znalosti

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Zkouška - 70 bodů /min. 20
Cvičení - 20 bodů /min. 10
Představení unikátního technického řešení - 10 bodů /min. 0
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Učební cíle

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.

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,
- 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.

Základní literatura

Scherz,P., Monk S. Practical Electronics for Inventors, McGraw-Hill Education TAB; 4 edition (March 24, 2016), ISBN-10: 1259587541 (EN)
WEETMAN, Catherine, 2020. A Circular Economy Handbook: How to Build a More Resilient, Competitive and Sustainable Business. 2nd edition. London, United Kingdom ; New York, NY: Kogan Page. ISBN 978-1-78966-531-4. (EN)

Doporučená literatura

Fowler, K.R. Electronic Instrument Design, Oxford University Press; 1st edition (2015), ISBN-10: 9780199458851 (EN)

eLearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

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

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Aleksei Duz
doc. Ing. Pavel Šteffan, Ph.D.

Osnova

1. Ochrana průmyslového vlastnictví. Význam ochrany průmyslového vlastnictví. Autorské právo a práva příbuzná. Pojmy vynález, patent, průmyslový vzor, užitný vzor, ochranná známka.
2. Elektromagnetická kompatibilita a její význam. Zdroje rušivých signálů, cesty přenosu rušivých signálů. Způsoby zvyšování odolnosti zařízení vůči rušivým signálům.
4. Rozvod napájení v elektronických zařízeních. Charakteristika napájecích spojů, jejich vlastnosti, rozvod napájení na DPS. Vliv impedance rozvodu, provedení zemního vodiče, kondenzátory v napájecích obvodech.
5. Chlazení elektronických součástek. Způsoby přenosu tepla, rozdělení chladicích systémů podle způsobu odvádění tepla, odvod tepla z uzavřených systémů. Principy návrhu chlazení elektronických součástek - rozložení tepelných odporů a možnosti jejich ovlivnění.
6. Stínění v elektronických obvodech. Účel stínění a jejich rozdělení podle druhu rušivého pole. Zdroje rušení, způsoby, materiály. Ekvivalentní hloubka vniku a její souvislost s kvalitou stínění. Magnetické materiály a jejich použitelnost pro stínící účely. Stínění zdrojů rušení - příklady.
7. Požadavky na provoz zařízení z pohledu legislativy, požadované typy revizí a kontrol v průběhu užívaní elektrických zařízení.

Cvičení na počítači

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Aleksei Duz
Ing. Veronika Junasová
doc. Ing. Pavel Šteffan, Ph.D.

Osnova

Rozvaděčová technika, PLC + automatizační prvky, 

výpočet chlazení, 

konstrukce EMC, 

materiály na konstrukci zařízení, 3D tisk, 

Diagnostika součástek a zařízení, 

Revize + zkoušky, 

Ochrana průmyslové vlastnictví, vyhlášky a předpisy

eLearning

eLearning: aktuální otevřený kurz