Politechnika Warszawska - Centralny System UwierzytelnianiaNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Elektronika w automatyce

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 103A-ARxxx-ISP-EWA Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Elektronika w automatyce
Jednostka: Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych
Grupy: ( Elektronika )-Automatyka i robotyka-inż.-EITI
( Przedmioty techniczne )---EITI
Punkty ECTS i inne: 5.00
Język prowadzenia: polski
Jednostka decyzyjna:

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

Kod wydziałowy:

EWA

Numer wersji:

1

Skrócony opis:

Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z podstawowymi zagadnieniami z dziedziny elementów i układów elektronicznych w kontekście automatyki i robotyki. Elementy i układy elektroniczne stanowią najniższy (sprzętowy) poziom implementacji systemów i algorytmów sterowania. Znajomość praw opisujących podstawowe elementy elektroniczne oraz modeli układów elektronicznych umożliwią wyrobienie intuicji studentów w zakresie właściwości układów elektronicznych. W konsekwencji pozwolą na świadome ich wykorzystanie w systemach automatyki jako elementy kondycjonujące sygnały ciągłe (układy wzmacniaczy operacyjnych, komparatorów itp.) i dyskretne oraz elementy wykonawcze (stabilizatory, klucze tranzystorowe).

Pełny opis:

Treść wykładu


Elementy elektroniczne i ich modele (wykład 1 i 2):

  • dioda półprzewodnikowa,
  • tranzystor: bipolarny i unipolarny, właściwości, podobieństwa i różnice,
  • inne elementy elektroniczne np. IGBT, BiCMOS, tyrystor, transil, warystor,
  • SPICE: stosowanie modeli symulacyjnych producentów, ograniczenia i pułapki, podstawy optymalizacji opartej o modele, tworzenie własnych modeli behawioralnych,
  • linearyzacja charakterystyk elementów elektronicznych, punkt pracy,
  • elementy pasywne i ich rzeczywiste parametry i właściwości.


Wzmacniacze m. cz., szerokopasmowe i selektywne (wykład 3, 4 i 5):

  • układy elementarne z tranzystorami bipolarnymi i unipolarnymi: budowa, właściwości, zastosowania, podobieństwa, różnice,
  • transmisja sygnałów: sygnał asymetryczny a sygnał symetryczny,
  • układ różnicowy, wersje, właściwości, zastosowania,
  • praca układu różnicowego z dużym sygnałem, nieliniowość,
  • prądowa transmisja sygnałów,
  • wejście linii różnicowej z odbiornikiem linii,
  • różnica między sterowaniem napięciowym a sterowaniem prądowym wejść,
  • przykład kondycjonowania sygnału pomiarowego w pomiarze temperatury przy pomocy elementów rezystancyjnych PT100 i PT1000,
  • pomiar temperatury przy pomocy termopary.


Źródła prądowe (wykład 6):

  • tranzystor bipolarny i unipolarny jako źródło prądowe: właściwości, nieidealności, parametry,
  • proste, elementarne układy źródeł prądowych i ich parametry,
  • lustro prądowe,
  • złożone źródła prądowe, ich właściwości i ograniczenia.


Przełączniki (klucze) elektroniczne (wykład 7 i 8):

  • przełączanie elementów półprzewodnikowych,
  • przełączniki tranzystorowe bipolarne i unipolarne, porównanie właściwości,
  • przełączniki prądowe,
  • przełączniki szybkie (np. bramki diodowe),
  • przełącznik unipolarny i zabezpieczenie przy sterowaniu cewki elektromagnetycznej,
  • przełącznik unipolarny a sterowanie PWM,
  • przełączanie w technice cyfrowej: wyjście typu TTL, HTL, Push-Pull (enkodery inkrementalne),
  • obsługa enkodera inkrementalnego z wyjściem kwadraturowym,
  • półmostek H, mostek H, dyskretny, zintegrowany w gotowym układzie scalonym, dobór do silnika DC,
  • układy S/H i T/H.


Kolokwium 1 h.


Wzmacniacze operacyjne i komparatory (wykład 9 i 10):

  • wiadomości ogólne: WO idealny, podstawowe konfiguracje,
  • WO rzeczywisty, odstępstwa od ideału i ograniczenia, własności, parametry, zastosowania,
  • współczesne scalone „standardowe” WO (bipolarne, MOS, z wejściem J-FET, rail-to-rail),
  • zasilanie WO jednym napięciem,
  • wzmacniacz operacyjny a komparator.


Układy zasilające (wykład 11 i 12):

  • stabilizatory o pracy ciągłej szeregowe i równoległe – układy podstawowe,
  • stabilizatory ze sprzężeniem zwrotnym,
  • układy zabezpieczające,
  • stabilizatory scalone,
  • impulsowe układy zasilające,
  • zasilanie bloków analogowych i cyfrowych systemów, oraz i ich separacja,
  • dobór transformatora dla wybranego napięcia zasilania po stabilizacji DC.


Zagadnienia przetwarzania A-C i C-A (wykład 13 i 14):

  • twierdzenie o próbkowaniu,
  • zasada działania i budowa podstawowych typów przetworników A-C i C-A,
  • podstawowe parametry przetworników i ich wpływ na dokładność przetwarzania,
  • przykładowe zastosowania,
  • filtracja antyaliasingowa,
  • wejście analogowe w zakresie +/-10V do konwersji na A-C,
  • wyjście analogowe w zakresie +/-10V z konwersji C-A,
  • wejście cyfrowe DC 0/24V,
  • wyjście cyfrowe DC 0/24V,
  • izolacja galwaniczna wejść / wyjść cyfrowych i analogowych.


Kolokwium 1 h.


Zakres projektu


W trakcie zadań projektowych studenci mają za zadanie zaprojektowanie i symulację układów elektronicznych w środowisku SPICE. Tematyka poszczególnych zadań jest następująca:

  1. Podstawowe układy jednotranzystorowe.
  2. Układ różnicowy, transmisja sygnału.
  3. Wzmacniacz operacyjny, wzmacnianie sygnału z czujników.
  4. Przełączniki elektroniczne.
  5. Stabilizatory napięcia.


Zakres laboratorium


Zajęcia laboratoryjne są podzielone na pięć trzygodzinnych spotkań. Są one tematycznie związane z zadaniami projektowymi. W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci mają możliwość konfrontacji wyników symulacji komputerowych z pracą rzeczywistych układów elektronicznych.


Studenci oddają jedno 5 sprawozdań, każde z nich zawiera dokumentację z wykonania projektu i laboratorium.

Literatura:

  • U. Tietze, Ch. Schenk, Układy półprzewodnikowe, WNT 2009.
  • P. Horowitz, W. Hill, Sztuka elektroniki, WKŁ 2018.
  • M. Rusek, J. Pasierbiński, Elementy i układy elektroniczne w pytaniach i odpowiedziach. WNT, 2006.
  • R. Jacob Baker, CMOS: Circuit Design, Layout, and Simulation, Wiley, IEEE press, 2010.

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2020/2021 - sem. zimowy" (jeszcze nie rozpoczęty)

Okres: 2020-10-01 - 2021-02-21
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 60 miejsc więcej informacji
Projekt, 15 godzin, 60 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 60 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: (brak danych)
Prowadzący grup: (brak danych)
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103300 - Instytut Systemów Elektronicznych

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Politechnika Warszawska.