Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«КАЛИНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебно-

методической работе

п\п

«15» августа 2013 г.

Рабочая программа дисциплины

судовая электроника

Профессиональный цикл, базовая (общепрофессиональная) часть

Специальность

180407 Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики

Квалификация (степень) выпускника – специалист

Форма обучения: очная, заочная

Факультет судостроения и энергетики

Кафедра-разработчик – кафедра электрооборудования судов и электроэнергетики

Калининград 2013

1 Цели и задачи дисциплины

Целью изучения дисциплины «Судовая электроника» является формирование знаний, умений и навыков, необходимых для эксплуатации современных систем управления, измерения параметров и контроля функционирования судового оборудования.

Задачи дисциплины:

-  изучение физических основ электронной техники, основных типов полупроводниковых приборов и компонентов электронных схем;

-  изучение основных разновидностей электронных схем на полупроводниковой элементной базе;

-  освоение методов анализа и расчета электронных схем;

-  овладение основами проектирования электронных схем;

-  приобретение навыков поиска неисправностей, настройки и замены электронных компонентов.

2 Место дисциплины в структуре основной образовательной программы (ООП)

Дисциплина «Судовая электроника» входит в состав базовой (общепрофессиональной) части профессионального цикла ООП. При изучении дисциплины используются знания и навыки, полученные при освоении курса «Математика», дисциплин «Физика», «Теоретические основы электротехники», «Информатика», а также при параллельном изучении дисциплины «Теория автоматического управления».

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Результаты освоения дисциплины используются при изучении последующих дисциплин профессионального цикла ООП, обеспечивающих дальнейшую подготовку в указанной области: «Микропроцессорные системы управления», «Элементы и функциональные устройства судовой автоматики», «Основы технической эксплуатации судового электрооборудования и средств автоматики», «Системы управления судовыми энергетическими процессами». Знания, умения и навыки, полученные в результате освоения дисциплины, используются и углубляются при прохождении студентами практик, выполнении научно-исследовательской работы, выполнении выпускной квалификационной работы, а также в дальнейшей профессиональной деятельности.

3 Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

В результате освоения дисциплины «Судовая электроника» у обучающегося формируются следующие профессиональные (ПК) компетенции, предусмотренные ФГОС ВПО:

способность и готовность осуществлять выбор электрооборудования и элементов систем автоматики для замены в процессе эксплуатации судового оборудования (ПК – 9);

способность и готовность осуществлять разработку и оформление эксплуатационной документации (ПК – 10);

способность применять базовые знания фундаментальных и профессиональных дисциплин, проводить технико-экономический анализ, обосновывать принимаемые решения по использованию судового электрооборудования и средств автоматики, решать на их основе практические задачи профессиональной деятельности (ПК – 15);

способность и готовность сформировать цели проекта (программы), разработать обобщенные варианты ее решения, выполнить анализ этих вариантов, прогнозирования последствий, нахождения компромиссных решений (ПК – 22);

способность и готовность разработать проекты объектов профессиональной деятельности с учетом физико-технических, механико-технологических, эстетических, эргономических, экологических и экономических требований (ПК – 23);

способность и готовность принять участие в разработке и оформлении проектной, нормативной и технологической документации для ремонта, модернизации и модификации судового электрооборудования и средств автоматики (ПК – 24);

способностью участвовать в фундаментальных и прикладных исследованиях в области судового электрооборудования и средств автоматики (ПК – 30);

способностью создавать теоретические модели, позволяющие прогнозировать свойства объектов профессиональной деятельности (ПК – 31);

способностью разрабатывать и оформлять планы, программы, методики и технические отчеты о проведении исследований объектов профессиональной деятельности (ПК – 32);

способностью выполнять информационный поиск и анализ информации по объектам исследований (ПК – 33).

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать:

- основные аналоговые и цифровые элементы электронных схем, их устройство, характеристики и параметры, типовые узлы на аналоговых и цифровых схемах, цифровую логику, ее состав, характеристики, основные узлы;

- принципы построения микропроцессорных систем управления, основные функциональные узлы, интерфейсы и периферия, связи сдатчиками и и исполнительными механизмами

-  принципы работы основных полупроводниковых приборов, их свойства и параметры;

-  методы анализа и синтеза электронных схем;

-  назначение, принципы функционирования и стандартные примеры типовых электронных узлов: усилителей, преобразователей сигналов, ключевых и импульсных схем, логических устройств, генераторов сигналов, источников вторичного электропитания.

Уметь:

-  подбирать по справочникам и информации производителей элементы, обеспечивающие функционирование в составе схемы;

-  взаимодействовать с информационно- измерительной системой, обслуживать ее в качестве операторов, выявлять неисправные узлы логического блока, датчиков и исполнительных механизмов;

-  выполнять расчеты типовых узлов электронной аппаратуры.

Владеть навыками:

- настройки системы автоматического регулирования, включая микропроцессорные системы управления

-  чтения электронных схем;

-  проектирования простых электронных функциональных узлов в соответствии с заданием.

4 Структура и содержание дисциплины

4.1. Структура дисциплины

Дисциплина «Судовая электроника» изучается в пятом семестре. Ее общая трудоемкость составляет 5 зачетные единиц, т. е. 180 академических часов, в т. ч. аудиторные занятия (АЗ) – 74 часа, самостоятельная работа студента (СРС) – 106 часов. Предусмотрено выполнение курсовой работы. Аттестация по дисциплине проводится в форме экзамена. Более подробные сведения о структуре дисциплины, видах, трудоемкости и формах контроля учебной работы студентов приведены в нижерасположенной таблице.

№

п/п

Тема

дисциплины

Недели семестра

Трудоемкость учебной работы по ее видам (час.)

Формы текущей (промежу­точной) и итоговой аттестации по дисци­плине

АЗ

СРС

Всего

Лекции

ЛР

ПЗ

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1.   

Введение. Основы полупроводниковой технологии

1-2

4

–

2

2

8

Контроль на ПЗ

2.   

Полупроводниковые приборы

2÷4

8

4

2

6

20

Защита ЛР

Контроль на ПЗ

3.   

Интегральная электроника

5

4

–

2

2

8

Контроль на ПЗ

4.   

Пассивные компоненты

6

2

2

–

2

6

Контроль на ПЗ –

5.   

Усилители

7÷8

6

2

2

4

14

Защита ЛР

Контроль на ПЗ

6.   

Преобразователи сигналов

9÷12

10

2

4

6

22

Контроль на ПЗ

7.   

Логические схемы

12÷13

4

2

2

4

12

Контроль на ПЗ

8.   

Генераторы сигналов

13

2

–

–

2

4

–

9.   

Источники вторичного электропитания

14

2

2

–

2

6

Защита ЛР

10.  

Основы схемотехниче­ского проектирования

15

2

–

2

4

8

Контроль на ПЗ

Выполнение курсовой работы

10÷17

–

–

–

26

26

Защита КР

Подготовка к экзамену и его сдача в период экзаменационной сессии

46

46

Экзамен

Итого по дисциплине

44

14

16

106

180

74

ЛР – лабораторные работы; ПЗ – практические занятия; КР – курсовая работа

4.2. Теоретические занятия (лекции)

Объем лекционных занятий – 44 часа

№

п/п

Тема

дисциплины

Содержание

Кол-во часов

1

2

3

4

1

Введение. Основы полу­проводни­ковой технологии

Цели и задачи дисциплины. История и современные направления развития электроники. Применение электроники в судовых системах управления. Основные характеристики полупроводников. Переходы. Технологические процессы, используемые при изготовлении полупроводниковых приборов.

4

2

Полупроводни­ковые приборы

Диоды. Стабилитроны. Биполярные и полевые транзисторы, основные схемы их включения. Тиристоры. Оптоэлектронные приборы. Силовые полупроводниковые приборы.

8

3

Интегральная электроника

Технология изготовления интегральных микросхем (ИМС). Разновидности ИМС, основные серии, направления развития. Схемотехника аналоговых и цифровых ИМС

4

4

Пассивные компоненты электронных схем

Резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, трансформаторы.

Основные разновидности, характеристики, особенности применения

2

5

Усилители электри­ческих сигналов

Общие сведения об усилении электричес­ких сигналов. Обратная связь в усилителях. Тран­зисторные усилительные каскады. Много­каскадные усилители. Усилители мощности.

6

6

Преобразова­тели сигналов
Линейные преобразователи сигналов в аппаратуре судовой автоматики: усилители напряжения, управляемые источники сигналов, динамические звенья, активные фильтры. Нелинейные преобразователи сигналов: назна­чение и принципы построения, логариф­миче­ские усилители, ограничители сигналов, прецизионные выпрямители, ампли­тудные детекторы, функциональные преобра­зо­ва­тели. Ключевые преобразователи сигналов: электронные ключи, коммутаторы сигналов, компара­торы, устройства выборки-хранения, фазочувствительные выпрямители. Прео­бразователи сопротивления. Преобразо­ватели частоты в напряжения и напряжения в частоту.

10

7

Логические схемы

Анализ и синтез комбинационных схем. Типовые комбинационные схемы. Последовательностные схемы: разновидности, примеры применения, синтез.

4

8

Генераторы сигналов

Принципы генерации сигналов. Импульсные генераторы. Генераторы синусоидальных сигналов. Кварцевые генераторы. Функциональные генераторы.

2

9

Источники вторичного электропитания

Параметры и типовые структуры источников вторичного электропитания. Выпрямители. Сглаживающие и помехоподавляющие фильтры. Непрерывные и импульсные стабилизаторы напряжения. Преобразователи напряжения.

2

10

Основы схемо­технического проектирова­ния

Виды электрических схем. Этапы разработки. Сопряжение источников сигналов, электрон­ных преобразователей и нагрузки. Выполнение конструкторской документации электронных устройств по ЕСКД.

2

Итого

44

4.3. Практические занятия

№

п/п

Номер темы дисциплины

Темы практических занятий

Кол-во часов

1

1

Расчет характеристик полупроводниковых структур

2

2

2

Расчет характеристик транзисторов

2

3

3

Расчет и подбор интегральных схем

2

4

5

Расчет усилительных каскадов на биполярных транзисторах и на полевых транзисторах

2

5

6

Анализ схем на операционных усилителях

2

6

6

Анализ нелинейных преобразователей

2

7

7

Анализ и синтез логических схем

2

8

10

Расчет источников вторичного электропитания

2

Итого

16

4.4. Лабораторные занятия

№

п/п

Номер темы дисциплины

Наименование лабораторной работы

Кол-во часов

1

2

Исследование полупроводниковых диодов

2

2

2

Исследование выпрямителей

2

3

4

Исследование транзисторов

2

4

5

Исследование транзисторных усилителей

2

5

6

Исследование функциональных узлов на операционных усилителях

2

6

7

Исследование логических схем

2

7

9

Исследование активных фильтров

2

Итого

14

4.5. Самостоятельная работа студента

№
п/п

Вид (содержание) СРС

Кол-во часов

Форма контроля

1

Освоение учебного материала, подготовка к практическим и

лабораторным занятиям, оформление отчетов.

34

Контроль на ПЗ.

Защита лабораторных работ

2

Выполнение курсовой работы

26

Защита курсовой работы

3

Подготовка к экзамену, сдача его в период экзаменационной сессии

46

Экзамен

Итого

106

Курсовая работа заключается в выполнении трех заданий :

по анализу линейного динамического звена на основе операционного усилителя (ОУ); для заданной схемы студент выводит передаточную функцию звена, определяет погрешность звена, вызванную неидеальностями ОУ: наличием напряжения смещения и входных токов;

по минимизации логической функции, заданной таблицей истинности, а также ее реализации в базисах И-НЕ, ИЛИ-НЕ, а также при помощи мультиплексора;

по разработке устройства, выполняющего заданную функцию формирования или преобразования сигнала. Третье задание является наиболее сложным. В нем студенту предоставляется свобода в выборе принципов и средств построения устройства. Главным требованием является выполнение схемой заданных функций при использовании возможно более простых технических решений и стандартных изделий электронной техники. Студент должен выбрать принцип работы устройства, выбрать элементную базу с учетом современного уровня развития полупроводниковой схемотехники, реализовать все требуемые функции в виде функциональных узлов, произвести выбор и расчет элементов, выполнить принципиальную электрическую схему устройства в соответствии с ЕСКД и составить ее описание.

5. Образовательные технологии

Лекционные занятия проводятся по всем темам дисциплины, практические и лабораторные занятия – по важнейшим темам, имеющим наибольшее значение в практике эксплуатации электронных систем автоматики. Лекции носят проблемный характер, на практических занятиях осваиваются в основном методы анализа и расчета электронных схем, на лабораторных занятиях студенты получают навыки проведения измерений в цепях электронных устройств и закрепляют теоретический материал.

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости и

итоговой аттестации освоения дисциплины

В течение семестра осуществляется контроль формирования соответствующих знаний, умений и навыков – в виде защиты отчетов по лабораторным работам, контроль выполнения самостоятельных работ на ПЗ по анализу и расчету типовых функциональных узлов на ПЗ, контроль выполнения и защиты курсовой работы.

Экзаменационные вопросы и задания предусматривают итоговую аттестацию по дисциплине в целом и приводятся в УМКД.

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

7.1. Основная литература

7.1.1. , Гусев и микропроцессорная техника: Учебник для вузов. – М.: Высшая школа, 2008. – 768 с.

7.1.2. Кучумов и схемотехника: учебник. 4-е изд. – М.: Гелиос АРВ, 2011. – 336 с.

7.1.3. Геллер электроника: Учебное пособие. – Калининград: ФГОУ ВПО «КГТУ», 2011. – 228 с.

7.2. Дополнительная литература

7.2.1. Опадчий и цифровая электроника (полный курс): Учебник для вузов. – М.: Горячая линия – Телеком, 2007. – 768 с.

7.2.2. Гутников электроника в измерительных устройствах. – Л.: Энергоатомиздат, 1988. – 304 с.

7.2.3. Полупроводниковая схемотехника. – М.: Мир, 1982. – 512 с.

7.2.4. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник/, , и др.; Под ред. . – М.: Радио и связь, 1989. – 496 с.

7.2.5. Усатенко электрических схем по ЕСКД: Справочник. – М.: Изд-во стандартов, 1989. – 325 с.

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины

При освоении дисциплины используется материально-техническая база кафедры.

Практические занятия проводятся в компьютерном классе с использованием персональных компьютеров, имеющих программное обеспечение для проведения математических расчетов и моделирования электронных схем.

Лабораторные занятия проводятся в лабораториях кафедры электро-оборудования судов и электроэнергетики на стендах, содержащих средства для исследования электронных компонентов и типовых узлов.

9 Особенности изучения дисциплины при заочной форме обучения

При заочной форме обучения дисциплина «Судовая электроника» изучается в пятом и шестом семестрах. Трудоемкость АЗ составляет 26 часов, СРС – 154 часа.

В пятом семестре читаются лекции (8 часов) и проводятся практические занятия (6 часов), выдается задание на курсовую работу. В шестом семестре читаются лекции (6 часов) и проводятся практические занятия (6 часов), осуществляется защита курсовой работы и прием экзамена.

Лист согласования рабочей программы дисциплины

Рабочая программа дисциплины разработана в соответствии с федеральным государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки 180407 «Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики» (утвержден приказом Министра образования и науки РФ от 01.01.2001, № 2026), учебным планом университета по этому же направлению, утвержденным ученым советом 27.10.2011 года.

Автор программы – , к. т.н., с. н.с.

Рабочая программа дисциплины рассмотрена и одобрена на заседании кафедры электрооборудования судов и электроэнергетики (рецензент – к. т.н , доцент Д, протокол № 9 от 01.01.2001).

Заведующий кафедрой, д. т.н., проф. "___" _______ 2013 г.

Учебно-методическое обеспечение дисциплины

№

п/п

Наименование литературы

Наличие в учебном абонементе НТБ (кол-во)

Наличие в электронной библиотеке

Основная литература

1

, Гусев и микро­процессорная техника: Учебник для вузов. – М.: Высшая школа, 2008.

10

нет

2

Кучумов и схемотех­ника: учебник. 4-е изд. – М.: Гелиос АРВ, 2011.

25

нет

3

Геллер электроника: Учебное пособие. – Калининград: ФГОУ ВПО «КГТУ», 2011.

14

есть

Дополнительная литература

4

Опадчий и цифровая электроника (полный курс): Учебник для вузов. – М.: Горячая линия – Телеком, 2007.

12

нет

5

Гутников электроника в измерительных устройствах. – Л.: Энергоатом­издат, 1988.

4

нет

6

Полупроводниковая схемотехника. – М.: Мир, 1982.

3

нет

7

Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник/ Под ред. . – М.: Радио и связь, 1989.

14

нет

8

Усатенко электрических схем по ЕСКД. – М.: Изд-во стандартов, 1989.

9

нет

Директор НТБ "___" _______ 2013 г.

Рабочая программа дисциплины рассмотрена и одобрена на заседании методической комиссии факультета судостроения и энергетики (протокол № __ от "___" _______ 2013 г.).

Председатель методической комиссии

к. т.н., доцент "___" _______ 2013 г.

Согласовано:

Зам. начальника

учебного управления "___" _______ 2013 г.