Aplikovaná elektronika a elektrické pohony (FSI-VAP)

Akademický rok 2021/2022
Garant: doc. Ing. Miloš Hammer, CSc.  
Garantující pracoviště: ÚAI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem předmětu je získání teoretických i praktických znalostí a zkušeností z aplikované elektroniky a elektrických pohonů. Uvedené je doplněním dříve absolvovaných předmětů obecného charakteru, které jsou rozšiřovány směrem k využití v automatizaci a informatice.
Výstupy studia a kompetence:
Student získá ve smyslu uvedené anotace a osnovy rozsáhlé komplexní znalosti z oblasti elektroniky a elektrických pohonů, které mu umožní se v průmyslové strojírenské a elektrotechnické praxi erudovaně zapojit do řešení různých technických problémů.
Prerekvizity:
Předpokládají se znalosti z matematiky, fyziky, elektrotechniky, mechaniky, základů automatického řízení, hardwaru počítačů a modelování, a to na úrovni dosud absolvovaných předmětů vysokoškolského studia.
Obsah předmětu (anotace):
Předmět je zaměřen na specifickou problematiku zaměřenou na využití elektroniky a elektrických pohonů pro účely automatického řízení a informatiky. Jedná se především o pasivní elektronické prvky, diskrétní polovodičové prvky, operační zesilovače, integrované obvody pro číslicovou techniku, zdroje stejnosměrného napětí a elektronické obvody pro automatizaci. Je rovněž řešena problematika elektrických pohonů s důrazem na mechaniku, energetiku a ztráty elektrických pohonů. Zvláštní pozornost je věnována řízení elektrických pohonů a analýze regulačních soustav. Je také proveden popis a rozbor vlastností jednotlivých pohonů, např. se jedná o pohony se stejnosměrnými motory, motory asynchronními, synchronními a i speciálním typům elektrických pohonů.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Výuka je doplněna laboratorním cvičením, kde se prakticky ověřují získané teoretické znalosti z přednášek. Dle možností budou pro studenty organizovány přednášky odborníků z praxe a exkurze do firem zabývajících se činnostmi souvisejícími s obsahem předmětu.
Způsob a kritéria hodnocení:
Předmět se skládá ze cvičení a přednášek. Cvičení jsou povinná. Cvičení je ukončeno zápočtem (je udělován ve 13. výukovém týdnu). K jeho získání je nutná 100% účast na cvičení, aktivita na cvičení a vypracování a odevzdání a učitelem uznání protokolů ze všech předepsaných laboratorních cvičení. Další podrobnosti jsou studentům sděleny na začátku semestru.
Zkouška je realizována písemným testem a ústní zkouškou. Hodnocení výsledku zkoušky je dáno klasifikační stupnicí dle ECTS.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Výuka je kontrolována ve cvičeních z hlediska účasti a aktivity. Předpokládá se 100% účast na cvičeních, v případě nepřítomnosti je student povinen výuku nahradit, způsob náhrady určí vyučující.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
    Laboratorní cvičení  13 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Pasivní elektronické prvky
2. Polovodičové prvky diskrétní
3. Operační zesilovače
4. Integrované obvody pro číslicovou techniku
5. Zdroje stejnosměrného napětí
6. Elektronické obvody pro automatizaci a informatiku
7. Definice elektrického pohonu. Mechanika a ztráty elektrického pohonu
8. Dimenzování elektrického pohonu. Návrh výkonu motoru pro jednotlivá zatížení
9. Řízení elektrických pohonů. Analýza regulačních soustav
10. Pohony se stejnosměrnými motory s cizím buzením a sériovým buzením
11. Pohony s asynchronními motory
12. Pohony se synchronními motory
13. Speciální typy elektrických pohonů
    Laboratorní cvičení 1. Prostředí pro simulaci elektronických obvodů
2. Návrh a analýza síťového zdroje stejnosměrného napětí
3. Dvoupolohový regulátor
4. Impulzní regulátor
5. PID regulátor s operačními zesilovači
6. Speciální problémy elektroniky v automatizaci
7. Filtry a filtrace analogových signálů
8. Šíření elektrických signálů na sběrnici
9. Multiplex, demultiplex, sériový přenos dat
10. Aplikace měřicích přístrojů
11. Řízený pohon s měničem frekvence
Literatura - základní:
1. NĚMEC, Z.: Aplikovaná elektronika. Studijní opora pro obor Aplikovaná informatika a řízení. VUT Brno, FSI, ÚAI. 2016.
2. KOBRLE, Pavel a PAVELKA,Jiří. Elektrické pohony a jejich řízení. Dotisk 3. vydání Praha: Česká technika - nakladatelství ČVUT, Praha. 2019. 200 s. ISBN 978-80-01-06007-0.
3. LETTL, Jiří, PAVELKA, Jiří a BAUER, Jan. Výkonová elektronika. Praha - Česká technika - nakladatelství ČVUT Praha, 2019. 228 s. ISBN 978-80-01-06514-3.
5. SCHERZ, Paul and MONT, Simon. Practical Electronics for Invertors. Fourt Edition. McGraw – Hill New York , Education , 2020. 1027 p. ISBN 978-1-25-958754-2.
Literatura - doporučená:
1. PUNČOCHÁŘ, J.: Operační zesilovače v elektronice. Praha, BEN 1996.
2. Dokumentace k simulačnímu prostředí Multisim 7. Dostupné z internetu v počítačové učebně ÚAI FSI VUT Brno.
3. PEROUTKA, O.: Mikrokontroléry PIC16C7X. BEN, Praha, 1998.
4. BOLTON, William Mechatronics: electronic control systems in mechanical and electrical engineering, UK, 2019. 669 p. ISBN 978-1-292-25099-1.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
N-AIŘ-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 4 Povinný 2 1 L