Elektronika

W prezentowanej publikacji przedstawiono aktualny stan wiedzy praktycznej z zakresu próbkowania – od podstaw do najnowszych osiągnięć w tej dziedzinie, z silnym akcentem na ich zastosowania. Zagadnienie próbkowania jest nierozerwalnie związane z odtworzeniem sygnału – lub jego istotnych cech – na podstawie pobranych próbek; dlatego znaczna część materiału poświęcona jest odtwarzaniu (rekonstrukcji) sygnału lub parametrów jego modelu. W książce przedstawiono (rozdział 1) najczęściej wykorzystywane, klasyczne próbkowanie równomierne sygnałów dolnopasmowych i pasmowych (tzw. podpróbkowanie), pokazując różne przyczyny błędów, które mogą wystąpić w praktyce. Następnie pokazano, w jaki sposób wykorzystuje się właściwości sygnałów okresowych i powtarzalnych, aby przekroczyć ograniczenia sprzętowe dotyczące częstotliwości próbkowania równomiernego (rozdział 2). W kolejnych rozdziałach przedstawiono możliwości, jakie niesie próbkowanie nierównomierne (rozdz. 3), a następnie zaprezentowano nowoczesną, stosunkowo niedawno powstałą teorię oszczędnego próbkowania – Compressed Sensing – (rozdział 4) wraz z przykładami jej praktycznego zastosowania (rozdział 5), przytoczonymi na podstawie własnych prac autora z dziedziny radiolokacji i literatury dotyczącej innych obszarów zastosowań.
 
Wiele zagadnień w tej książce trzeba było pominąć, szczególnie w zakresie wciąż rozwijającej się techniki oszczędnego próbkowania i jej zastosowań. Ze względu na ograniczoną objętość książki pominięto również zagadnienia próbkowania sygnałów wielowymiarowych (np. obrazów). Wszystkie zagadnienia przedstawiono z punktu widzenia inżyniera zajmującego się cyfrowym przetwarzaniem sygnałów. Autor postawił sobie za zadanie opisanie trudnych pojęć w sposób przystępny, zakładając u Czytelnika tylko podstawową wiedzę z dziedziny algebry i analizy. Dzięki temu książka może być przydatna inżynierom i naukowcom nie tylko z dyscyplin elektronicznych, ale też pokrewnych na poziomie studiów II i III stopnia. Czytelnikom zainteresowanych bardziej matematycznym opisem teorii zaleca się więc skorzystanie ze wskazówek kierujących ich do obszernej bibliografii. 

W Podstawach konstrukcji aparatury elektronicznej przedstawiono zagadnienia związane z ogólnymi zasadami konstruowania (biorąc pod uwagę wspomaganie komputerowe), przekazano podstawowe informacje o stosowanych materiałach, proponowanych systemach modułowych i standardach wymiarowych. Podano zasady projektowania ergonomicznego, tak aby operator był integralną częścią systemu aparatura–człowiek.

Jakie zjawiska fizyczne umożliwiają działanie urządzeń elektronicznych?

Jak rozwiązywać obwody prądu stałego i zmiennego?

W jaki sposób projektować układy elektroniczne?

Elektronika jest wszędzie — dzięki niej każdego dnia robimy zakupy, bawimy się, komunikujemy i przemieszczamy. Mniej lub bardziej zaawansowane technicznie urządzenia elektroniczne otaczają nas ze wszystkich stron. Wkraczają również w te dziedziny życia, w których jeszcze niedawno nawet nie umieliśmy sobie ich wyobrazić. Telefony komórkowe, komputery, telewizory, sprzęt AGD, terminale płatnicze, bankomaty — wszystko to są urządzenia elektroniczne, a sterowane elektronicznie są już nawet tak proste z pozoru przedmioty codziennego użytku, jak żelazka, odkurzacze czy piekarniki. Tej wszechobecności elektroniki nie towarzyszy jednak nawet podstawowa znajomość zasad jej działania wśród użytkowników, ponieważ większości osób wiedza ta wydaje się zbędna, nudna i zbyt trudna do opanowania.

Mit ten pomaga obalić książka „Elektronika. Leksykon kieszonkowy”, która prostym i zrozumiałym językiem prezentuje najważniejsze wielkości i jednostki elektryczne, wprowadza w świat zjawisk fizycznych leżących u podstaw działania rozmaitych urządzeń oraz przedstawia zasady funkcjonowania układów elektrycznych i elektronicznych. Lektura leksykonu pomoże Ci zrozumieć sposób działania obwodów prądu stałego i zmiennego oraz przybliży metody wyznaczania parametrów ich pracy. Książka prezentuje zarówno podstawy techniki analogowej, jak i cyfrowej — stanowi zwarty i skrótowy, lecz zadziwiająco kompletny przegląd osiągnięć ludzkiej pomysłowości na tym polu. Całość uzupełniają wiadomości na temat narzędzi matematycznych niezbędnych do właściwego zrozumienia przedstawionego materiału oraz projektowania i analizowania układów elektronicznych.

• Wielkości fizyczne i jednostki używane w elektronice
• Zjawiska związane z przepływem prądu elektrycznego
• Prawa fizyczne rządzące działaniem obwodów
• Analiza obwodów prądu stałego i zmiennego
• Zasada działania tranzystorów i prostych wzmacniaczy
• Budowa i działanie analogowych układów elektronicznych
• Kombinacyjne i sekwencyjne układy cyfrowe

Zbiór zadań przeznaczony jest dla studentów Wydziału Mechanicznego Technologicznego Politechniki Warszawskiej, kierunków: Mechanika i Budowa Maszyn, Zarządzanie – Inżynieria Produkcji, Papiernictwo i Poligrafia oraz Automatyka i Robotyka. Może być również wykorzystywany przez studentów innych kierunków w zakresie elektrotechniki i elektroniki na poziomie podstawowym.
 
Przedmiot Podstawy Elektrotechniki i Elektroniki, którego dotyczy niniejsze opracowanie jest realizowany w dość wąskim wymiarze czasowym ćwiczeń audytoryjnych. Wymaganą znajomość przedmiotów-prerekwizytów, głównie matematyki, studenci uzyskują na pierwszym semestrze studiów.

 
Układ preskryptu obejmuje zagadnienia do realizacji zgodnej chronologicznie ze spisem treści. Poszczególne rozdziały odpowiadają godzinnym lub dwugodzinnym zajęciom w ramach ćwiczeń audytoryjnych. Niezbędne do zrozumienia prezentowanych przykładów informacje teoretyczne nie są eksponowane, ale zawarte w samych przykładach w postaci komentarzy do metodyki rozwiązania oraz otrzymanych wyników. Publikacja ma na celu ułatwienie studentom przygotowania do zajęć, bez konieczności sięgania do literatury przedmiotowej, dlatego wszystkie przykłady zadań zawarte w pre-skrypcie są rozwiązane. W niektórych przykładach zaprezentowane jest użycie narzędzi obliczeniowych, dostępnych studentom PW (MATLAB oraz innych ogólnodostępnych).

Elektrotechnika i elektronika. Laboratorium.

Odkryj wspaniały świat elektroniki!

• Do czego służą różne części elektroniczne?
• Jak czytać poszczególne rodzaje schematów?
• Co sprawia, że układ działa tak, a nie inaczej?

Głównym celem podręcznika jest dostarczenie Czytelnikowi spójnego i uporządkowanego zespołu środków pozwalających na obliczenie niepewności danych pomiarowych uzyskiwanych w systemie. Podręcznik przeznaczony jest dla studentów specjalizujących się w zagadnieniach związanych z budową i analizą właściwości systemów pomiarowo-sterujących oraz dla konstruktorów takich systemów. Zawiera wiele przykładów i wyników badań symulacyjnych, wykonanych przy użyciu programów w języku Matlab, których wydruki umieszczono w dodatku.  

Skrypt został przygotowany jako materiał uzupełniający dla studentów realizujących przedmiot sterowniki programowalne prowadzony na Wydziale Elektroniki i Technik Informacyjnych Politechniki Warszawskiej. Celem opracowania jest prezentacja możliwości sterowników programowalnych – najpopularniejszych urządzeń sterujących wspołczesnej automatyki. Rozważane są przede wszystkim zagadnienia dotyczące języków programowania i algorytmów sterowania, a także interfejsów sprzętowych. Działanie sterowników jest prezentowane w kontekście ich wspołpracy z najczęściej stosowanymi w przemyśle, w rozproszonych systemach automatyki, urządzeniami pomiarowymi i wykonawczymi. Wykonanie zadań laboratoryjnych wymaga przyswojenia przez studentów wiedzy związanej ze środowiskami programistycznymi sterowników PLC oraz paneli HMI. Ponadto szczegółowe opisy techniczne pozwolają na poznanie obiektów wykorzystywanych podczas zajęć praktycznych.
 
Skrypt składa się z ośmiu rozdziałów. Pierwszy rozdział wprowadza w podstawową tematykę związaną ze sterownikami programowalnymi. Kolejne cztery dotyczą opisu poszczegolnych ćwiczeń laboratoryjnych.

 
Rozdział szósty opisuje budowę i działanie stanowisk laboratoryjnych. Wyróżnia się dwa rodzaje stanowisk. Pierwszy – wykorzystujący sterowniki firmy Mitsubishi Electric, a drugi – modele fizyczne stanowisk produkcyjnych MPS firmy Festo ze sterownikami firmy Siemens. Kolejne punkty opisują poszczególne zestawy laboratoryjne – w szczególności definicje sygnałów wejść i wyjść w odniesieniu do sterownika PLC. W każdym zestawie wykorzystywane są wejścia/wyjścia cyfrowe oraz analogowe.

 
Siódmy rozdział opisuje wszystkie narzędzia programistyczne, ktore będą wykorzystane podczas zajęć. Pierwszym narzędziem programowania jest pakiet GX Works3, który umożliwia parametryzowanie i programowanie sterowników PLC FX5U. Szczegółowy opis zawiera informacje, jak rozpocząć pracę z nowym projektem, podstawy programowania sterowników PLC, implementacje zaawansowanych automatów stanów oraz sterowanie procesami symulowanymi. Drugie narzędzie to pakiet TIA Portal, ktory umożliwia parametryzowanie i programowanie sterowników PLC SIMATIC S7-1200 oraz analogiczne przygotowanie do pracy dotykowych paneli wizualizacyjnych HMI KTP-700. Szczegółowy opis przedstawia kolejne czynności niezbędne do stworzenia i przetestowania zarówno programu PLC, jak i aplikacji wizualizacyjnej HMI.

 
Ostatni rozdział opisuje wykorzystywane podczas zajęć sterowniki PLC z punktu widzenia ich budowy sprzętowej oraz innych cech istotnych przy wykonywaniu kolejnych ćwiczeń.

Bogato ilustrowany podręcznik poświęcony instalacjom elektrycznym. Opisano w nim rodzaje przewodów elektrycznych (ich budowę, parametry, oznaczanie i sposoby łączenia), sprzęt i osprzęt w instalacjach elektrycznych (w tym m.in. łączniki, gniazda i wtyczki, wyłączniki, styczniki, bezpieczniki, złączki i puszki instalacyjne oraz korytka i rury ochronne), oświetlenie elektryczne (z uwzględnieniem m.in. parametrów świetlnych, rodzajów lamp, klas i rodzajów oświetlenia, różnych rodzajów opraw oświetleniowych oraz zasad oświetlania i metod obliczania natężenia oświetlenia), budowę i rodzaje instalacji elektrycznych (w tym m.in. parametry techniczne, części składowe, sieć rozdzielczą, instalacje odbiorcze, układy sieci i instalacji elektrycznych) oraz eksploatację instalacji elektrycznych (z uwzględnieniem m.in. środków ochrony przeciw porażeniowej, odgromowej i przepięciowej, zasad eksploatacji instalacji, zakłóceń w działaniu instalacji i zasad ochrony przeciwpożarowej). Na końcu każdego rozdziału zamieszczono pytania i testy kontrolne oraz tabelę uszczegółowionych efektów kształcenia, które umożliwiają uczniowi samoocenę stopnia opanowania materiału.
Książka jest przeznaczona dla uczniów kształcących się w zawodach technika elektryka i elektryka oraz uczestników kursów zawodowych w zakresie części 1 kwalifikacji E.8 Montaż i konserwacja instalacji elektrycznych.

Skrypt jest przeznaczony dla studentów realizujących przedmiot Systemy DCS i SCADA prowadzony na wydziale Elektroniki i Technik Informacyjnych Politechniki Warszawskiej (pierwsza połowa zajęć odbywa się przy wykorzystaniu systemu DCS, druga – przy wykorzystaniu systemu SCADA i sterownikow PLC).
 
Systemy DCS (Distributed Control System) i SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) należą do klasy systemów odpowiedzialnych za nadzorowanie pracy procesu technologicznego lub produkcyjnego. W podstawowym wydaniu systemy DCS i SCADA odpowiadają za: zbieranie aktualnych danych, wizualizację procesu, sterowanie procesem, alarmowanie, archiwizację oraz raportowanie. W branży automatyki przyjęło się stwierdzenie, że funkcjonalność wspołczesnych systemów DCS i SCADA pokrywa się i często terminy DCS i SCADA używane są zamiennie.
 
Systemy DCS z racji pełnej spójności sprzętowo-systemowej są lepiej zintegrowane i pozwalają na opracowanie bardzo dużych aplikacji, dlatego znajdują zastosowanie głównie w dużych instalacjach przemysłowych, gdzie liczba punktów procesowych liczona jest w tysiącach. Punkty procesowe używane w warstwie sprzętowej i w warstwie wizualizacji w przypadku systemów DCS są tymi samymi punktami i obie warstwy oparte są na wspolnej bazie danych. Dodatkowo, systemy DCS rozbudowane są o narzędzia programistyczne pozwalające na konfigurację wejść i wyjść oraz projektowanie i programowanie struktur regulacji, dzięki czemu zapewniona jest jednorodność na poziomie projektu.