Aplikovaná elektronika a elektrické pohony (FSI-VAP-K)

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:
    Konzultace v kombinovaném studiu  1 × 9 hod. povinná                  
    Konzultace  1 × 34 hod. nepovinná                  
    Laboratorní cvičení  1 × 9 hod. povinná                  
Osnova:
    Konzultace v kombinovaném studiu 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
    Konzultace 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 Automatizace a výpočetní technika. VUT Brno, FSI, 2004.
Literatura - doporučená:
1. Punčochář, J.: Operační zesilovače v elektronice. Praha, BEN 1996.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
N-AIŘ-K kombinované studium --- bez specializace -- zá,zk 4 Povinný 2 1 L