Aplikovaná elektronika a elektrické pohony (FSI-VAP)

Akademický rok 2022/2023
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 usměrněného a 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:

Laboratorní cvičení je ukončeno zápočtem (je udělován ve 13. výukovém týdnu). K jeho získání se požaduje 100% účast na cvičení, aktivita na cvičení a vypracování, odevzdání a učitelem uznání protokolů (zpráv) ze všech předepsaných laboratorních cvičení. Další podrobnosti jsou studentům sděleny a vysvětleny na začátku semestru. Získání zápočtu je nutnou podmínkou k účasti na zkoušce. Zkouška se skládá z písemné části a následně ústního pohovoru. V písemné části student zpracuje pět zadaných otázek. V ústní části je prověřována orientace ve studované problematice. Hodnocení písemné části, ústní části i celkové hodnocení 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. Zdroj střídavého napětí a pasivní prvky v elektronických obvodech
2. Polovodičové prvky v elektronických obvodech
3. Operační zesilovače
4. Integrované obvody pro číslicovou techniku
5. Zdroje usměrněného a stejnosměrného napětí v elektronických obvodech
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 a sériovým buzením
11. Pohony s asynchronními motory
12. Pohony se synchronními motory
13. Speciální typy elektrických pohonů
    Laboratorní cvičení

  1. Seznámení s počítačovou podporou pro návrh, kreslení a analýzu elektronických obvodů

  2. Návrh a analýza síťového zdroje stejnosměrného napětí

  3. Dvoupolohová regulace

  4. Regulátory s impulzním výstupem

  5. PID regulátor s operačními zesilovači

  6. Speciální problémy elektroniky v automatizaci

  7. Filtry a filtrace analogových signálů

  8. Šíření elektrických signálů na sběrnici (na vedení)

  9. Multiplexer, demultiplexer, sériový přenos dat

  10. Aplikace měřicích přístrojů

  11. Řízený pohon s asynchronním motorem a měničem frekvence

  12. Regulace otáček stejnosměrného motoru
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.
4. BRTNÍK, Bohumil. Základní elektronické obvody. 1. vydání Praha: BEN-technická literatura Praha, 2011. 156 s. ISBN 978-80-7300-408-8.
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.
5. BRTNÍK, Bohumil a MATOUŠEK, David. Elektronické prvky. 1. vydání. Praha: BEN - technická literatura, 2011.134 s. IISBN 978-80-7300-426-2.
6.

KUS, Václav. Elektrické pohony a výkonová elektronika. 2. vydání Plzeň: Polypress s.r.o Karlovy Vary, 2016. 181 s. ISBN 978-80-261-0639-5.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
CŽV prezenční studium CZV Základy strojního inženýrství -- zá,zk 4 Povinný 1 1 L
N-AIŘ-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 4 Povinný 2 1 L