Wstęp do automatyki, elektroniki i telekomunikacji

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

WAET

1

Celem przedmiotu jest pokazanie podstawowych zagadnień elektroniki, telekomunikacji oraz automatyki i robotyki, pozwalające zorientować się studentom informatyki w istotnych zależnościach pomiędzy tymi dziedzinami a informatyką. Zostaną przedstawione podstawowe prawa i elementy elektroniki, ze szczególnym uwzględnieniem zagadnień istotnych dla techniki cyfrowej. Będą omówione podstawowe zagadnienia związane z transmisją danych oraz usługami we współczesnych systemach telekomunikacyjnych, z uwzględnieniem aspektów organizacyjnych i standaryzacyjnych. Będą zaprezentowane podstawy regulacji automatycznej (projektowanie, symulacja i zastosowania algorytmów r.a.) oraz programowalnych sterowników logicznych. Krótko przedstawione zostaną wybrane typy i zastosowania robotów oraz podstawy sterowania nimi.

Celem przedmiotu jest pokazanie podstawowych zagadnień elektroniki, telekomunikacji oraz automatyki i robotyki, pozwalające zorientować się studentom informatyki w istotnych zależnościach pomiędzy tymi dziedzinami a informatyką. Zostaną przedstawione podstawowe prawa i elementy elektroniki, ze szczególnym uwzględnieniem zagadnień istotnych dla techniki cyfrowej. Będą omówione podstawowe zagadnienia związane z transmisją danych oraz usługami we współczesnych systemach telekomunikacyjnych, z uwzględnieniem aspektów organizacyjnych i standaryzacyjnych. Będą zaprezentowane podstawy regulacji automatycznej (projektowanie, symulacja i zastosowania algorytmów r.a.) oraz programowalnych sterowników logicznych. Krótko przedstawione zostaną wybrane typy i zastosowania robotów oraz podstawy sterowania nimi.

Treść wykładu

1. Podstawowe wielkości i prawa elektroniki: rezystancja, pojemność, indukcyjność. Właściwości wejściowe i wyjściowe układów elektronicznych; czas propagacji sygnału przez układ elektroniczny. Opóźnienia w liniach transmisyjnych: niedopasowanie i odbicia.
2. Podstawy działania i zastosowania elementów półprzewodnikowych. Diody; tranzystory bipolarne i unipolarne: wady zalety i obszary zastosowań. Stany pracy tranzystora (wyłączony, aktywny, nasycony/włączony); przejścia między stanami. Tranzystor jako przełącznik; zależność pomiędzy częstotliwością przełączania a stratami mocy.
3. Bramki cyfrowe – krótki rys historyczny. Podstawowe technologie stosowane we współczesnych układach cyfrowych: P/N-MOS, C-MOS. Parametry wejściowo – wyjściowe układów cyfrowych: pojemność wejściowa, obciążalność. Sterowanie przy niewielkiej obciążalności wyjść. Nadajniki i odbiorniki linii transmisyjnych; izolacja galwaniczna.
4. Wzmacniacz operacyjny – podstawowe właściwości i ograniczenia; sprzężenie zwrotne. Wzmacniacz odwracający, nieodwracający, wtórnik, sumator. Wykorzystanie dodatniego sprzężenia zwrotnego. Przetwarzanie A/C i C/A: rodzaje przetworników i ich parametry (rozdzielczość, szybkość przetwarzania, szum kwantyzacji). Dopasowanie poziomu przetwarzanego sygnału do właściwości przetwornika.
5. Zasilanie układów elektronicznych: rzeczywistość odległa od idealnego źródła napięciowego. Wpływ rezystancji wyjściowej zasilacza, indukcyjności doprowadzeni, dużych zmian natężenia pobieranego prądu na parametry zasilania; rola odsprzęgania. Gotowe układy zasilaczy: parametry, wady, zalety i zasady stosowania. Straty mocy i chłodzenie.
6. Model systemu telekomunikacyjnego i organizacje standaryzacyjne.
7. Elementy rynku telekomunikacyjnego i pojęcie usługi w telekomunikacji.
8. Krótkie przedstawienie poszczególnych elementów nadajnika: koder źródła i pojęcie kompresji sygnału, koder kanałowy i metody zabezpieczania danych przed błędami, modulator i rodzaje modulacji cyfrowych.
9. Budowa sieci telefonii stacjonarnej (system ISDN), pojęcie komutacji kanałów i pakietów.
10. Sieci dostępowe przewodowe (modemy xDSL) i bezprzewodowe (systemy komórkowe GSM, UMTS i LTE).
11. Regulacja automatyczna: historia, sytuacja obecna i przyszłość, cele regulacji automatycznej, przykłady zastosowań systemów automatycznego sterowania.
12. Programowalne sterowniki logiczne i ich zastosowanie.
13. Klasyczne i nowoczesne algorytmy regulacji automatycznej: projektowanie, symulacja, przykłady zastosowań.
14. Typy i zastosowania robotów.
15. Podstawy sterowania robotami.

Zakres laboratorium

1. Podstawowe przyrządy pomiarowe i pomiary.
2. Montaż i pomiary prostego układu przełączającego.
3. Metody zabezpieczania danych przed błędami w sieciach transmisji danych (protokoły ARQ).
4. Systemy dostępowe przewodowe: modemy xDSL, systemy światłowodowe.
5. Projektowanie i implementacja algorytmów regulacji automatycznej przy wykorzystaniu programowalnego sterownika logicznego.
6. Śledzenie linii robotem mobilnym.

• W. Hill, P. Horowitz: Sztuka elektroniki, WKiŁ, 2019.
• A. Filipkowski: Układy elektroniczne analogowe i cyfrowe, WNT, 2006.
• K. Wesołowski: Podstawy cyfrowych systemów telekomunikacyjnych, WKiŁ, 2005.
• K. Wesołowski: Systemy radiokomunikacji ruchomej, WKiŁ, 2006.
• K. Malinowski, P. Tatjewski: Podstawy Automatyki. Warszawa, 2016.
• Springer Handbook of Robotics, eds: B. Siciliano, O. Khatib. Springer. 2nd ed. 2016.
• Robot Operating System, http://www.ros.org

Sprawdzanie założonych efektów kształcenia realizowane jest przez:

• ocenę wiedzy i umiejętności związanych z realizacją zadań laboratoryjnych – ocenę sprawozdań z realizacji zadań,
• ocenę wiedzy i umiejętności wykazanych na krótkich sprawdzianach po każdej części tematycznej.

103100 - Instytut Automatyki i Informatyki Stosowanej

103100 - Instytut Automatyki i Informatyki Stosowanej

103100 - Instytut Automatyki i Informatyki Stosowanej

103100 - Instytut Automatyki i Informatyki Stosowanej

103100 - Instytut Automatyki i Informatyki Stosowanej

103100 - Instytut Automatyki i Informatyki Stosowanej