ЛУ1 СКЕ 2022
Традиция стана всяка година да правя някакъв уеб експеримент с лабораторните упражнения по СКЕ. Тази година съм решил да отразявам занятията със студентите си освен както досега, в GoogleDrive и форумите ResearchGate, StackEchchange и Codidact, също така и в моя блог тук. Това би дало възможност за обсъждане и интересни дискусии, което би било от полза както за студентите (разбиране на материята и повишаване на оценката), така и за мен (подобряване на съдържанието и начина на провеждане на упражненията).
Изследването на електронните схеми изисква студентите да имат много добра интуитивна представа за основни неща от електротехниката (например, източник на напрежение и ток) и измервателната техника (например, волтметър и амперметър). Проблемът е, че дисциплините, по които те се изучават, са прекалено теоретични и не дават практически знания и умения. Това налага да разгледаме накратко някои основни положения (нещо като Електротехника за електроници), за да можем успешно да провеждаме упражненията си.
ЛУ 1: Встъпително упражнение
I. Организационни въпроси
1. Какво е "Специализирана компютърна електроника“ (СКЕ). Досега сте изучавали пет схемотехнически дисциплини: Електротехника, Измервателна техника, Полупроводникови елементи, Микропроцесорна техника, Цифрова схемотехника. СКЕ е последната ви схемотехническа дисциплина, която обобщава всичките тези и добавя елементи на аналогова схемотехника (усилвателни, сензорни, токозахранващи, съгласуващи и други схеми). Тук окончателно ще разберете общите идеи зад конкретните схеми.
2. Водещ лабораторните упражнения - доц. д-р Кирил Мечков. За контакти: имейл cmechkov@gmail.com; тел. 0888546707, 0893690325; приемно време - пон-к, вторник и сряда, 13÷14 ч., лаб. 1217. Представяне: блог Circuit Stories.
3. Списък на групата: уточняване, попълване. Моля, разделете се на две равни подгрупи и попълнете списъците на подгрупите преди първото упражнение; така ще спестим време в началото на първото упражнение. Впишете под двете си имена потребителското си име, с което ще влизате по време на видео срещите, когато сме онлайн (ако то се различава от имената ви). Най-добрият вариант е да направите регистрацията си с потребителско име, което се състои от двете ви имена и номер на подгрупата (например, Иван Иванов 29а). Изискването ми е да се разпределите по равно в двете подгрупи, защото мястото в лабораторията е ограничено и трябва да спазваме дистанция. В залата се влиза задължително с маска.
4. Координати за връзка с подгрупата: email, телефони.
5. Разписание: Всяка подгрупа прави по 4 учебни часа през седмица (2 часа седмично по учебен план), като четни и нечетни подгрупи се редуват (вижте разписанието). Реално ще се провеждат в лаб. 1217, онлайн - чрез ZOOM (моля, инсталирайте си десктоп и мобилното приложение).
6. Какво се прави...
- в една техническа дисциплина – изучават се материални обекти; в една електронна дисциплина – изучават се полупроводникови елементи и схеми
- в една лаборатория – изследват се реални обекти. Как се прави това – чрез метода „стимул-реакция” (източник → обект → приемник). Обобщена блокова схема на опитна постановка.
- в тази лаборатория – изследват се електрически и електронни елементи и схеми чрез подаване и измерване на електрическите величини напрежение или ток. Блокова схема на опитната постановка: източник на напрежение/ток (генератор) → елемент или схема (резистор, диод, транзистор, усилвател, стабилизатор...) → измервателен уред (волтметър, амперметър, осцилоскоп). Лабораторните експерименти не са твърдо зададени и могат да се избират от студентите според техните предпочитания. Научете повече от тези линкове:
7. Онлайн обучение. Когато занятията се провеждат онлайн, ще използваме ZOOM (моля, инсталирайте си десктоп и мобилното приложение). Видео срещите ще бъдат планирани повтарящи се, с един и същи линк и парола. Моля, запомнете ги на удобно място, за да влизате удобно след прекъсванията, които ZOOM прави на всеки 40 мин (ще ги използваме за да правим кратки почивки).
Задължително трябва да сте с включени камери. Видео срещите ще се записват и качват в албума СКЕ 2022 - ZOOM в GooglePhotos, както и в съответната папка на упражнението в GoogleDrive. Ще компенсираме липсата на реални експерименти като използваме ресурсите в уеб, видео записите на ZOOM срещите от предишни години, бялата дъска и нашето въображение; така ще пресъздаваме обстановката в лабораторията. Представа за това можете да получите от видео записите по време на занятията по СКЕ и ППЕ ИТИ, качени в GooglePhotos: СКЕ 2021 – ZOOM и ППЕ ИТИ 2021 - ZOOM.
8. Списък на лабораторните упражнения:
ЛУ2: DC пасивни вериги 1
ЛУ4: Диодни схеми
9. Какво представлява протоколът: документиране в свободен текст на това, което студентът е правил конкретно по време на лабораторното упражнение (като последователност от точки, "сценарий"). Основната част се прави по време на самото лабораторно упражнение, а в къщи се допълва с изводи. Протоколът е индивидуален и отразява това, което студентът е правил конкретно. Прави се собственоръчно, не се изисква специално оформяне с програми за текстова, графична и фотообработка. Ако такова е направено, то е само спомагателна част, която се прилага към основната, изготвена от студента по време на лабораторното упражнение. Протоколите се защитават в края на семестъра (ако обучението е онлайн, снимат се и се изпращат по имейл).
10. Как се формира оценката в лабораторията. Оценката от лабораторните се формира чрез отбелязване на участието (на лабораторните упражнения, в уеб, чрез имейл и др.), при оформянето на протоколите и в разговор със студента в края на семестъра (така наречената „защита на протоколи”).
11. От къде ще можете да се подготвяте за лабораторните упражнения:
- На GoogleDrive (и тук) ще получавате „сценарий” (като този) преди провеждането на поредното лабораторно упражнение. Той ще бъде съпроводен с прикачени материали (текстове, линкове и др.) Запомнете линка на ресурсите (ще ползваме телефоните и в лабораторията за достъп до уеб). По принцип сте длъжни предварително да се запознаете с лабораторното упражнение.
- Бих ви препоръчал също да разгледате албума със снимки от занятията по СКЕ с ваши колеги от минали години; също така и албума с видеозаписи от онлайн занятията в ZOOM миналата година. Така ще добиете добра представа какво се прави в лабораторията и онлайн занятията и каква е атмосферата там по време на упражненията и лекциите.
- Една новост тази година е, че реших да отразявам лабораторните занятия в моя блог Circuit Stories и това е първият пост, посветен на встъпителното лабораторно упражнение. Желателно е да вземате отношение с коментари под поста и въпроси; това ви се трупа като актив за оформяне на оценката.
12. Техника на безопасност: инструкция, разяснения, подпис. Основни опасности: електрически ток (разклонители по масите), нараняване (монтажни инструменти), изгаряне (поялник, агресивни течности).
Нека да преминем към съществената част на лабораторното упражнение.II. Основни електрически понятия
2. Електрическа верига: източник, съединителни проводници и товар. Напрежителни падове и ток.
3. Електрически елементи. Какво е това електрически елемент? Разлика между елемент и схема (система от свързани елементи). Видове елементи според различни признаци: пасивни/активни (резистори/транзистори), двуполюсни/многополюсни, (диоди/транзистори), линейни/нелинейни (резистори/диоди). Какъв елемент е диодът - пасивен или активен? А транзисторът?
- Източник на напрежение: идеален, реален
- Интуитивна представа, аналогии
- Свойства: номинално напрежение, ниско вътрешно съпротивление, максимален ток, волт-амперна характеристика
- Практически източници на напрежение: батерии, акумулатори, стабилизирани токоизправители (адаптори 12 V/1 A - лаб. 1217)
- Източник на ток: идеален, реален
- Интуитивна представа, аналогии
- Свойства: номинален ток, високо вътрешно съпротивление, максимално напрежение (compliance voltage), волт-амперна характеристика
- Практически източници на ток: зарядни устройства за акумулатори, захранващи устройства за светодиоди
- Резистор: постоянен, променлив
- Интуитивна представа, аналогии
- Свойства: номинално съпротивление, максимална разсейвана мощност, волт-амперна характеристика
- Практически резистори: естествени (примери), изкуствени (видове)
III. Измервателни уреди
1. Волтметър: идеален, реален
- Устройство и принцип на действие: магнитоелектричен, електронен
- Сглобяване на магнитоелектрически волтметър чрез микроамперметър + резистор последователно
- Идея на електронните волтметри (АЦП)
- Свойства: максимално напрежение (обхват), високо вътрешно съпротивление
2. Амперметър: идеален, реален
- Устройство и принцип на действие: магнитоелектричен, електронен
- Сглобяване на магнитоелектрически амперметър чрез волтметър + резистор паралелно.
- Свойства: максимален ток (обхват), ниско вътрешно съпротивление
3. Омметър
- Устройство и принцип на действие
- Сглобяване на омметър чрез:
- източник на напрежение + амперметър последователно
- източник на ток + волтметър паралелно
- Измерване на напрежение с реален волтметър
- Измерване на (диференциално) напрежение между две точки и (несиметрично) напрежение спрямо точка с опорен потенциал (“маса”). Понятие за маса; избор на масата.
- Измерване на вътрешното съпротивление на волтметъра чрез омметър
- Измерване на ток чрез амперметър
- Измерване на вътрешното съпротивление на амперметъра чрез омметър
- Измерване на ток чрез волтметър
- Идея на метода - измерване на напрежителния пад върху резистор с известно съпротивление.
- Възможности за реализация (наличие на резистор с известно съпротивление)
- Предимства (не се разкъсва веригата)
- Приложения
- В лабораторните упражнения по ППЕ (характериограф за снемане на волт-амперни характеристики на двуполюсни елементи)
- При диагностика на електронни устройства
- Измерване на напрежение и ток
- VA схема на свързване (снемане на ВАХ на диод в обратна посока)
- AV схема на свързване (снемане на ВАХ на диод в права посока)
- Измерване на съпротивление
- … директно чрез омметър
- … косвено чрез волтметър и амперметър (VA и AV схеми)
IV. Средства за експериментиране
1. Експериментална платка за свързване на елементи без запояване. Състои се от пластмасов корпус с множество отвори (гнезда), групирани в островчета и шини.
- Схема на свързване на гнездата (черните линии означават електрическа връзка):
- Отворена отдолу платка с отстранена изолационна повърхност, на която се виждат металните пластини, свързващи гнездата:
- Начин на монтаж на елементите върху платката:
- Съединителни проводничета (джъмпери)
- Захранващи устройства (адаптори за 12 V/1 A, регулируеми захранващи блокове за 0 – 30 V, трансформатори под формата на адаптори)
- Комбинирани измервателни уреди (ампер-волт-ом-метри, мултиметри)
- Електрически елементи – резистори, кондензатори, ключове.
За мен ще представлява интерес да споделите мнението си за този сценарий преди и след провеждането на упражнението. Дайте предложения как можем да го подобрим и разширим с още интересни експерименти.
Comments
Post a Comment