STŘEDA SUDÁ 17:45-20:15 1.POLOLETÍ

Chceš se dozvědět více o elektronice? Přihlas se do kroužku, kde se zábavnou formou naučíš základy elektroniky, elektrotechniky, měřící techniky, fyzikálních aplikací. Objevuj práci výzkumníků a vývojářů, bav se a vytvářej svět plný technických zařízení!

Budeme pracovat s elektrotechnickými stavebnicemi, elektronikou, návrhovými elektro platformami EAGLE. Naučíme se pájet, navrhovat a sestavovat elektronická zapojení. V průběhu kroužku budeme řešit zajímavá technická témata – stavbu elektronických sestav a projektů.

Četnost: jednou za 14 dní (kromě státních svátků)

V případě dotazů pište na krouzkykybernetiky@vsb.cz

Organizátor si vyhrazuje možnost změny v níže uvedeném programu.

PREREKVIZITY

Účastník by měl na vstupu zvládat to co se probírá v kroužku začátečník:

• Ohmův zákon a výpočet v jednoduchém obvodu; sériové a paralelní zapojení
• Pojmenovat běžné součástky, vysvětlit jejich funkci, přečíst barevný kód rezistoru
• Přečíst schéma a postavit podle něj obvod; nakreslit schéma vlastního zapojení
• Samostatně měřit multimetrem napětí, proud a odpor
• Bezpečně pájet vývodové součástky a osadit jednoduchou DPS
• Znát zásady bezpečné práce s elektřinou a pájecí technikou
• Mít za sebou alespoň jeden funkční pájený výrobek

1. POLOLETÍ — Návrh obvodu a vlastní DPS

A) Teorie elektroniky

• Používá Kirchhoffovy zákony k rozboru složitějšího obvodu
• Počítá dělič napětí, RC článek a předřadné odpory pro konkrétní zadání
• Vysvětlí funkci tranzistoru v zapojení se společným emitorem a navrhne jeho spínací zapojení
• Rozumí operačnímu zesilovači v základních zapojeních (komparátor, zesilovač)
• Popíše funkci časovače 555 a logických hradel
• Vysvětlí princip stabilizovaného napájecího zdroje: usměrnění, filtrace, stabilizace
• Rozumí pojmům výkon, ztrátový výkon a oteplení součástky a umí je zohlednit při návrhu
• Rozliší analogovou a digitální část obvodu a chápe, jak se propojují

B) Schémata, návrh a měření

EAGLE — návrh desky

• Nakreslí kompletní schéma v EAGLE, správně označí a ohodnotí součástky
• Pracuje s knihovnami součástek, vytvoří jednoduchou vlastní součástku
• Převede schéma do návrhu desky, rozmístí součástky a navrhne spoje
• Respektuje návrhová pravidla: šířka spoje podle proudu, izolační vzdálenosti, rozlévaná měď
• Provede kontrolu návrhu (ERC/DRC) a chyby opraví
• Vygeneruje výrobní podklady pro výrobu DPS

Dokumentace a měření

• Zpracuje k obvodu dokumentaci: schéma, osazovací plán, seznam součástek
• Ovládá osciloskop na základní úrovni: zobrazí a změří průběh, amplitudu, frekvenci
• Změří charakteristiku součástky nebo obvodu a výsledek zpracuje do grafu
• Vyhodnotí, zda naměřené hodnoty odpovídají návrhu, a najde příčinu odchylky

C) Praktická realizace

• Staví komplexní obvody na Boffin 500 / 750 a používá je jako rychlý prototyp před pájením
• Prototypuje na nepájivém poli a ověří funkci před osazením desky
• Sestaví a odladí obvody s časovačem 555, tranzistorovými spínači a operačním zesilovačem
• Zapájí složitější desku s vyšším počtem součástek, včetně integrovaných obvodů a patic
• Pracuje s odsávačkou a odpájecím lankem, provede opravu a výměnu součástky
• Seznámí se s SMD součástkami a jejich pájením
• Provede oživení desky: vizuální kontrola → kontrola zkratů → připojení napájení → měření
• Projekt 1: navrhne, vyrobí, oživí a zdokumentuje vlastní desku podle zadání

2. POLOLETÍ — Senzory, mikrokontrolér a vlastní projekt

A) Teorie elektroniky

• Vysvětlí princip běžných senzorů (teplota, světlo, vzdálenost, pohyb, vlhkost) a jejich připojení k obvodu
• Rozumí principu A/D převodu a rozlišení převodníku
• Popíše, co je mikrokontrolér a jak se liší od pevně zapojeného obvodu
• Vysvětlí princip PWM a jeho použití pro řízení jasu a otáček
• Rozumí základům řízení motorů a napájení výkonových zátěží
• Popíše základní komunikaci mezi obvody (I²C / SPI / UART) na úrovni principu
• Zohlední spotřebu, volbu zdroje a energetickou bilanci zařízení
• Zná zásady EMC a rušení na úrovni praktických opatření (blokovací kondenzátory, vedení zemí)

B) Schémata, návrh a měření

• Navrhne v EAGLE desku pro projekt včetně napájecí části a konektorů
• Vytvoří dvouvrstvý návrh a rozumí významu zemní plochy
• Zpracuje kompletní dokumentaci projektu: schéma, DPS, kusovník, popis funkce, návod k obsluze
• Používá osciloskop k ladění: sleduje PWM, komunikaci, zákmity a rušení
• Systematicky měří a protokoluje ověření funkce hotového zařízení

C) Praktická realizace

• Postaví obvod se senzorem a vyhodnocovací částí, nastaví prahy a kalibruje jej
• Naprogramuje jednoduchou úlohu pro mikrokontrolér (čtení senzoru, ovládání výstupu, PWM)
• Propojí elektroniku s mechanikou — využije výtisky nebo hotové díly pro krabičku a uchycení
• Zapájí a oživí desku vlastního návrhu, včetně řešení nalezených chyb
• Zvládne opravu a modifikaci již hotového zařízení
• Projekt 2 — vlastní zařízení: formuluje zadání a kritéria, navrhne obvod, vyrobí a osadí desku, zařízení oživí, otestuje, zdokumentuje a zabuduje do funkčního celku
• Odhadne náročnost, rozdělí práci na etapy a dodrží termíny
• Prezentuje projekt: zadání, návrh, řešené problémy, kompromisy, výsledek — a obhájí svá rozhodnutí
• Poskytne ostatním věcnou zpětnou vazbu a začátečníkům pomůže s jejich úlohou