Detail předmětu

Návrh a konstrukce elektronických přístrojů

FEKT-BNKPAk. rok: 2013/2014

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.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. Ing. Vladislav Musil, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav mikroelektroniky (UMEL)

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
- popsat základní principy ochrany průmyslového vlastnictví,
- vysvětlit postup při technická přípravě výroby,
- popsat používané metody elektromagnetické kompatibility (EMC),
- popsat způsoby zabezpečení signálových spojů,
- na základě definovaných požadavků zvolit vhodný rozvod nápájení,
- 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 povrchová montáž,
- kvalifikovaně odhadnout bezpečnostní požadavky na nařízení,
- popište metody technické diagnostiky,
- diskutovat výhody a nevýhody metod řízení jakosti.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia.

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.

Způsob a kritéria hodnocení

Cvičení - 30 bodů; minimum 20 bodů.
Závěrečná zkouška - 70 bodů; minimum 30 bodů.

Osnovy výuky

1 - Ochrana průmyslového vlastnictví
2 - Technická příprava výroby
3 - Elektromagnetická kompatibilita (EMC)
4 - Signálové spoje
5 - Rozvod nápájení
6 - Parazitní jevy
7 - Stínění
8 - Chlazení
9 - Pájení
10 - Plošné spoje
11 - Povrchová montáž
12 - Diagnostika
13 - Bezpečnostní požadavky
14 - Řízení jakosti

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.
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.

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.

Doporučená literatura

Fowler, K.R.: Electronic instrument design. Oxford University Press, 1996 (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-B bakalářský

    obor B-MET , 3 ročník, zimní semestr, volitelný oborový

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Arnošt Bajer, CSc.
prof. Ing. Vladislav Musil, CSc.

Osnova

Požadavky na elektronická zařízení a přístroje. Metodika návrhu, projektová a prototypová dokumentace. Konstrukce signálových spojů: symetrické a nesymetrické vedení, vlastnosti signálových spojů, provedení spojů, plošné spoje a jejich vlastnosti, optické spoje.
Napájecí zdroje: síťový přívod, síťové spínače, transformátory, odrušovací prostředky (odrušovací kondenzátory, odrušovací tlumivky, odrušovací členy). Rozvody napájecího napětí: napájecí rozvody v přístrojové skříni a na deskách plošných spojů, rozvody zemí, galvanické oddělení systémů (impulsní transformátorky, optrony).
Parazitní jevy a jejich potlačení: vazby u vstupních a výstupních obvodů, vazby na odporu přívodů, parazitní kapacity a indukčnosti, přechodové odpory, termoelektrické napětí, přepětí na indukční zátěži.
Přenos signálů dlouhým vedením: odrazy na vedení, přeslechy, nabíjení a vybíjení vedení.
Stínění elektrického a magnetického pole: stínění systémů a spojů proti elektrickému poli, stínění systémů a spojů proti magnetickému poli. Ekvipotenciální stínění: ochrana izolačním prstencem, teflonový opěrný bod, příklady aktivní izolace kritických bodů.
Výběr diskrétních součástek a aplikační doporučení: rezistory, potenciometry a potenciometrické trimry, kapacitory a kapacitní trimry, induktory, diody, tranzistory (bipolární, unipolární; výkonové, vysokofrekvenční).
Aplikační doporučení pro analogové a číslicové integrované obvody: operační a transimpedanční zesilovače, analogové multiplexery a demultiplexery, komparátory a časovače, D/A a A/D převodníky, číslicové integrované obvody, mikroprocesory.
Mechanická konstrukce: řídicí a ovládací prvky a jejich rozmístění, sdělovací a indikační prvky, rozmístění řídicích a sdělovacích prvků na předním panelu přístroje, výtvarná a technická hlediska návrhu mechanického provedení, konstrukce přístrojových skříní.
Odolnost zařízení: odolnost zařízení vůči rázům, vibracím, proti působení vlhkosti a vody, odvod tepla ze zařízení, chladiče, teplotní stabilizace (termostaty).
Spojování vodičů a součástek: technologie výroby plošných spojů, pájené spoje, ovíjené spoje, zařezávané spoje; technologie povrchové montáže.
Bezpečnostní požadavky: základní požadavky, typy tříd přístrojů, pracovní prostředí, ochrana před nebezpečným dotykem, požadavky na izolaci, povrchové cesty a vzdálenosti, pohyblivé přívody.
Spolehlivost elektronických přístrojů. Technická diagnostika a oživování elektronických zařízení.
Řízení a zabezpečování jakosti. Informace v elektronice, jejich získávání a zpracování. Katalogy, elektronické databáze.

Cvičení odborného základu

14 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Arnošt Bajer, CSc.
prof. Ing. Vladislav Musil, CSc.

Osnova

Metodika návrhu, projektová a prototypová dokumentace
Základy pro konstrukci elektronických měřících přístrojů
Bezpečnostní požadavky na elektronická zařízení
Zkoušky a testování elektronických přístrojů
Vlastnosti elektronických dílů a součástek
Parazitní jevy, rušení, stínění, výkonové a signálové integrita.

Cvičení na počítači

12 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Arnošt Bajer, CSc.
prof. Ing. Vladislav Musil, CSc.

Osnova

Demonstrace programu LineSim a CAEME.
Práce s programem Westbay Tools.
Základní charakteristiky CAM systému, jeho struktura a ovládání. Nastavení adresáře a cesty, vytváření projektů, návaznosti na další moduly, práce v síti.
Modul Schematics: zásady kreslení schémat, kreslící hladiny, postup kreslení schémat, kontrola správnosti návrhu, obsah knihoven.
Zásady návrhu desky, používané technologie montáže, vliv parazitních jevů na desce rozvod a blokování napájení, termální analýza.
Moduly Librarian, Package, Layout: definování geometrických prvků, definování desky a pouzder, návrh desky, autoroutery, možnosti nastavení.
Generování výstupních dat a jejich zpracování - modul Fablink, export import dat.
Připojení systému na návazná technologická zařízení.
Zhodnocení samostatné práce.