Министерство образования и науки Республики Казахстан
Карагандинский государственный технический университет
«Утверждаю»
Председатель Ученого совета,
ректор, академик НАН РК
_______________________
«____» _________ 2014 г.
РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
Дисциплина OPPS 3304 «Основы проектирования приборов и систем»
Модуль PKIP 33 «Проектирование и конструирование измерительных
приборов»
Специальность 5В071600 - Приборостроение
Факультет информационных технологий
Кафедра «Приборостроение»
2014
Предисловие
Рабочая учебная программа разработана:
старшим преподавателем Беликом Михаилом Николаевичем
Обсуждена на заседании кафедры «Приборостроение»
Протокол № _______ от «____»______________2014 г.
Зав. кафедрой _______________ «____»_________2014 г.
Одобрена учебно-методическим советом факультета информационных технологий
Протокол № ________ от «_____»_____________2014 г.
Председатель ____________ «____»__________ 2014 г.
Трудоемкость дисциплины
Семестр | Количество кредитов/ ECTS | Вид занятий | Количество часов СРС | Общее количество часов | Форма контроля | ||||
количество контактных часов | количество часов СРСП | всего часов | |||||||
лекции | практические занятия | лабораторные занятия | |||||||
6 | 3/5 | 15 | 15 | 15 | 45 | 90 | 45 | 135 | Экзамен |
Цель дисциплины
Дисциплина «Основы проектирования приборов и систем» ставит целью изучение и освоение основ проектирования измерительных приборов и систем с использованием различных методов.
Задачи дисциплины
Задачи дисциплины следующие: изучение теоретических основ и приобретение практических навыков проектирования измерительных приборов и систем различного назначения.
В результате изучения данной дисциплины студенты должны:
иметь представление:
- о методах проектирования измерительных приборов и систем, о принципах построения приборов и систем различного назначения, о методах и средствах автоматизации проектных процедур;
знать:
- основы проектирования измерительных приборов и систем различного назначения, методы расчета статических и динамических характеристик измерительных приборов, методы анализа качества измерительных приборов и систем;
уметь:
- выбрать элементную базу электронных приборов и систем, их структуру и конструкцию;
приобрести практические навыки:
- проектирования и расчета измерительных приборов и систем различного назначения, разработки конструкций приборов, создания проектной документации.
Пререквизиты
Для изучения данной дисциплины необходимо усвоение следующих дисциплин (с указанием разделов (тем)):
Дисциплина | Наименование разделов (тем) |
1 | 2 |
1 Физика 1,2 | Все разделы |
2 Математика 1,2 | Все разделы |
3 Материаловедение | Все разделы |
4 Физические основы получения информации | Все разделы |
1 | 2 |
5 Основы электроники | Все разделы |
6 Метрология, стандартизация, сертификация и теория неопределенности | Все разделы |
Постреквизиты
Знания, полученные при изучении дисциплины «Основы проектирования приборов и систем» используются при освоении следующих дисциплин: «Диагностика приборов и систем», «Автоматизация измерения технологических процессов», «Информационно-измерительные сети и системы».
Тематический план дисциплины
Наименование раздела, (темы) | Трудоемкость по видам занятий, ч. | ||||
лекции | практические | лабораторные | СРСП | СРС | |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
1 Введение. Проектирование как специфический вид инженерной деятельности. | 1 | - | - | 2 | 2 |
2 Измерение как процесс преобразования физической величины в информационный сигнал. Области применения приборов. Основные свойства приборов и их описание. | 1 | - | - | 2 | 2 |
3 Статические и динамические характеристики приборов. | 1 | - | - | 3 | 3 |
4 Условия эксплуатации, внешние воздействия на прибор и их влияние на конструкцию приборов. | 1 | - | - | 4 | 4 |
5 Процесс конструкторской подготовки производства приборов. | 1 | - | - | 3 | 3 |
6 Иерархические принципы построения РЭА. Назначение, принципы построения, элементы стандартизации конструкций. | 1 | - | - | 2 | 2 |
7 Структура прибора, основные элементы структурной схемы. | 1 | - | - | 3 | 3 |
8 Функциональные узлы приборов. | 1 | - | - | 6 | 6 |
9 Первичный преобразователь измеряемой физической величины (датчик). Основные принципы проектирования различных датчиков. | 1 | - | - | 2 | 2 |
10 Точность и надежность приборов и систем. | 1 | - | - | 3 | 3 |
11 Защита приборов. | 1 | - | - | 4 | 4 |
12 Художественно-конструкторское решение прибора. | 1 | - | - | 2 | 2 |
13 Основы проектирования технологических процессов в производстве приборов. | 1 | - | - | 2 | 2 |
14 Стадии разработки конструкторской документации (КД). Комплектность КД на различных стадиях разработки. | 1 | - | - | 3 | 3 |
15 САПР технических систем. Возможности автоматизации процесса проектирования. Организация работ по автоматизации проектирования. | 1 | - | - | 4 | 4 |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
Практическое занятие №1 Изучение основных методов конструирования, особенностей их применения при конструировании измерительных приборов. Примеры типовых алгоритмов конструирования. | - | 2 | - | - | - |
Практическое занятие №2 Техническое задание, правила составления и анализа. Разработка технического задания на измерительный прибор. | - | 2 | - | - | - |
Практическое занятие №3 Выбор вариантов конструкции прибора. Техническое предложение. | - | 2 | - | - | - |
Практическое занятие №4 Разработка электрической схемы прибора по заданной структурной схеме. | - | 2 | - | - | - |
Практическое занятие №5 Условия эксплуатации, внешние воздействия на прибор и их влияние на конструкцию приборов. Защита приборов. | - | 4 | - | - | - |
Практическое занятие №6 Выполнение электрической схемы в AutoCAD. | - | 1 | - | - | - |
Практическое занятие №7 Выполнение чертежа печатной платы в AutoCAD. Выполнение сборочного чертежа печатной платы. | - | 1 | - | - | - |
Практическое занятие №8 Оформление комплекта конструкторской документации. | - | 1 | - | - | - |
Лабораторная работа №1 Общие сведения о САПР радиоэлектронной аппаратуры и приборов. Изучение состава системы OrCAD. | - | - | 1 | - | |
Лабораторная работа №2 Создание проекта в OrCAD Capture. | - | - | 4 | - | - |
Лабораторная работа №3 Проектирование печатных плат. Редактор топологии печатных плат OrCAD Layout Plus. Автоматическое размещение элементов. Автоматическая трассировка проводников. | - | - | 5 | - | - |
Лабораторная работа №4 Программа автоматизации проектирования печатных плат SPECCTRA. Оформление документации. | - | - | 3 | - | - |
Лабораторная работа №5 Подготовка схем с помощью PSpice Shematics. Моделирование с помощью Pspice. | - | - | 2 | - | - |
ИТОГО: | 15 | 15 | 15 | 45 | 45 |
Перечень практических (семинарских) занятий
1 Изучение основных методов конструирования, особенностей их применения при конструировании измерительных приборов. Примеры типовых алгоритмов конструирования.
2 Техническое задание, правила составления и анализа. Разработка технического задания на измерительный прибор.
3 Выбор вариантов конструкции прибора. Техническое предложение.
4 Разработка электрической схемы прибора по заданной структурной схеме.
5 Условия эксплуатации, внешние воздействия на прибор и их влияние на конструкцию приборов. Защита приборов.
6 Выполнение электрической схемы в AutoCAD.
7 Выполнение чертежа печатной платы в AutoCAD. Выполнение сборочного чертежа печатной платы.
8 Оформление комплекта конструкторской документации.
Перечень лабораторных занятий
1 Общие сведения о САПР радиоэлектронной аппаратуры и приборов. Изучение состава системы OrCAD.
2 Создание проекта в OrCAD Capture.
3 Проектирование печатных плат. Редактор топологии печатных плат OrCAD Layout Plus. Автоматическое размещение элементов. Автоматическая трассировка проводников.
4 Программа автоматизации проектирования печатных плат SPECCTRA. Оформление документации.
5 Подготовка схем с помощью PSpice Shematics. Моделирование с помощью Pspice.
Тематический план самостоятельной работы студента с преподавателем
Наименование темы СРСП | Цель занятия | Форма проведения занятия | Содержание задания | Рекомендуемая литература |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Тема 1. Введение. Проектирование как специфический вид инженерной деятельности. | Углубление знаний по данной теме | Разъяснения и опрос | Текст лекций, реферат | [1-5], [10], [11] |
Тема 2. Измерение как процесс преобразования физической величины в информационный сигнал. Области применения приборов. Основные свойства приборов и их описание. | Углубление знаний по данной теме | Разъяснения и опрос | Текст лекций, реферат | [1-5], [10], [11] |
Тема 3. Статические и динамические характеристики приборов. | Углубление знаний по данной теме | Разъяснения и опрос | Текст лекций, реферат | [1-5], [10], [11] |
Тема 4. Условия эксплуатации, внешние воздействия на прибор и их влияние на конструкцию приборов. | Углубление знаний по данной теме | Разъяснения и опрос | Текст лекций, реферат | [1-5], [10], [11] |
Тема 5. Процесс конструкторской подготовки производства приборов. | Углубление знаний по данной теме | Разъяснения и опрос | Текст лекций, реферат | [1-5], [8], [10], [11] |
Тема 6. Иерархические принципы построения РЭА. Назначение, принципы построения, элементы стандартизации конструкций. | Углубление знаний по данной теме | Разъяснения и опрос | Текст лекций, реферат | [1-5], [10], [11] |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Тема 7. Структура прибора, основные элементы структурной схемы. | Углубление знаний по данной теме | Разъяснения и опрос | Текст лекций, реферат | [1-5], [10], [11] |
Тема 8. Функциональные узлы приборов. | Углубление знаний по данной теме | Разъяснения и опрос | Текст лекций, реферат | [1-5], [10], [11] |
Тема 9. Первичный преобразователь измеряемой физической величины (датчик). Основные принципы проектирования различных датчиков. | Углубление знаний по данной теме | Разъяснения и опрос | Текст лекций, реферат | [1-5], [10], [11] |
Тема 10. Точность и надежность приборов и систем. | Углубление знаний по данной теме | Разъяснения и опрос. Решение задач | Текст лекций, примеры | [1], [4], [5], [10], [16] |
Тема 11. Защита приборов. | Углубление знаний по данной теме | Разъяснения и опрос. Решение задач | Текст лекций, примеры | [1], [4], [5], [10], [16] |
Тема 12. Художественно-конструкторское решение прибора. | Углубление знаний по данной теме | Разъяснения и опрос | Текст лекций, реферат | [1], [5], [11], [16] |
Тема 13. Основы проектирования технологических процессов в производстве приборов. | Углубление знаний по данной теме | Разъяснения и опрос | Текст лекций, реферат | [1], [5], [11], [16] |
Тема 14. Стадии разработки конструкторской документации (КД). Комплектность КД на различных стадиях разработки. | Углубление знаний по данной теме | Разъяснения и опрос | Текст лекций, реферат | [1], [3], [5], [8], [9], [11] |
Тема 15. САПР технических систем. Возможности автоматизации процесса проектирования. Организация работ по автоматизации проектирования. | Углубление знаний по данной теме | Разъяснения и опрос | Текст лекций, реферат | [1], [3], [5], [11], [12], [15] |
Темы контрольных заданий для СРС
1 Жизненный цикл изделия приборостроения.
2 Роль стандартизации в технике конструирования ЭА.
3 Системный подход к конструированию приборов.
4 Основные этапы и проблемы системного проектирования.
5 Методология системного конструирования.
6 Преобразование сигналов.
7 Динамические погрешности.
8 Условия эксплуатации, внешние воздействия на прибор и их влияние на конструкцию приборов.
9 Уточнение задач конструирования.
10 Применение технических средств для решения конструкторских задач.
11 Структура конструкционных систем. Критерии выбора конструкционных систем.
12 Функциональные узлы приборов.
13 Структура прибора, основные элементы структурной схемы.
14 Основные принципы проектирования различных датчиков.
15 Повышение надежности ЭА.
16 Точность параметров ЭА. Методы оценки точности.
17 Внешние воздействия на ЭА и основные факторы их влияния на снижение надежности.
18 Методы и способы защиты аппаратуры от внешних воздействий.
19 Оценка художественно-конструкторских показателей ЭА.
20 Анализ и расчет технологичности электронного узла.
21 Выбор техпроцесса сборки электронного узла.
22 Общие положения ЕСКД (Единой системы конструкторской документации).
23 Автоматизация конструкторского проектирования.
График выполнения и сдачи заданий по дисциплине
Вид контроля | Цель и содержание задания | Рекомендуемая литература | Продолжительность выполнения | Форма контроля | Срок сдачи |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
Практическое решение задач | Практическое закрепление навыков | [1], [2], [4], [5], [7], [8], [10], [11], [12], [13], [14], конспекты лекций | В течение семестра | Текущий | 7, 14 недели |
Защита лабораторной работы №1 | Усвоение материала по темам | [1], [3], [5], [6], [11], [12], [15] | 1 неделя (1 ч.) | Текущий | 1 неделя |
Практическое занятие №1 | Практическое закрепление навыков | [1], [2], [5], [8], [10], [11] | 1 – 2 неделя (2 ч.) | Текущий | 2 неделя |
Практическое занятие №2 | Практическое закрепление навыков | [1], [5], [8], [10], [11], [16] | 3 – 4 неделя (2 ч.) | Текущий | 4 неделя |
Защита лабораторной работы №2 | Усвоение материала по темам | [1], [3], [5], [6], [11], [12], [15] | 2 – 5 неделя (4 ч.) | Текущий | 5 неделя |
Практическое занятие №3 | Практическое закрепление навыков | [1], [2], [5], [8], [10], [11], [16] | 5 – 6 неделя (2 ч.) | Текущий | 6 неделя |
Практическое занятие №4 | Практическое закрепление навыков | [1], [2], [5], [7], [8], [10], [11], [16] | 7 – 8 неделя (2 ч.) | Текущий | 8 неделя |
Защита лабораторной работы №3 | Усвоение материала по темам | [1], [3], [5], [6], [11], [12], [15] | 6 – 10 неделя (5 ч.) | Текущий | 10 неделя |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
Практическое занятие №5 | Практическое закрепление навыков | [1], [2], [4], [5], [10], [11], [16] | 9 – 12 неделя (4 ч.) | Текущий | 12 неделя |
Защита лабораторной работы №4 | Усвоение материала по темам | [1], [3], [5], [6], [11], [12], [15] | 11 – 13 неделя (3 ч.) | Текущий | 13 неделя |
Практическое занятие №6 | Практическое закрепление навыков | [1], [3], [7], [8], [9], [12], [13], [14], [17] | 13 неделя (1 ч.) | Текущий | 13 неделя |
Практическое занятие №7 | Практическое закрепление навыков | [1], [3], [8], [9], [12], [13], [14], [17] | 14 неделя (1 ч.) | Текущий | 14 неделя |
Практическое занятие №8 | Практическое закрепление навыков | [1], [3], [7], [8], [9], [12], [13], [14], [17] | 15 неделя (1 ч.) | Текущий | 15 неделя |
Защита лабораторной работы №5 | Усвоение материала по темам | [1], [3], [5], [6], [11], [12], [15] | 14 – 15 неделя(2 ч.) | Текущий | 15 неделя |
Аттестационный модуль | Закрепление теоретических знаний и практических навыков | [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11] [15], конспекты лекций | В течение семестра | Рубежный | 7,14 недели |
Экзамен | Проверка усвоения материала дисциплины | Весь перечень основной и дополнительной литературы | 2 контактных часа | Итоговый | В период сессии |
Список основной литературы
1. Основы проектирования приборов и систем: учебник для студентов вузов / . - М.: Академия, 2011. - 367 с.
2. Приборы и методы измерения электрических величин: учебное пособие / . - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Дрофа, 2005. - 415 с.: ил.
3. Фуфаев, технологии в приборостроении: учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки "Приборостроение" / , . - М.: Издательский центр "Академия", 2009. - 336 с.
4. Надежность технических систем: учебник для студентов вузов / . - М.: Академия, 2010. - 304 с.
5. Конструкторско-технологическое проектирование электронной аппаратуры: учебник / [и др.]; под ред. . - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: МГТУ им. , 2005. - 564 с.: цв. ил.
6. Болотовский, Ю. И. OrCAD. Моделирование. "Поваренная" книга: научное издание / , . - М.: СОЛОН-Пресс, 2005. - 199 с.
7. Правила выполнения электрических схем: межгосударственный стандарт: принят 12.05.2011 протокол / Евразийский совет по стандартизации, метрологии и сертификации = Euro-Asian Counsil for standardization, metrology and certification. - Офиц. изд. - Взамен ГОСТ 2.702-75; Введ. с 01.01.2012 г. - Минск: Евразийский совет по стандартизации, метрологии и сертификации; Астана: РГП "Казахстанский институт стандартизации и сертификации", 2011. - 25 л.: ил.
8. Разработка и оформление конструкторской документации РЭА: справочное издание / [и др.]; под ред. . - 2-изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1989. - 448 с.: ил.
9. Александров, чертежи и схемы: научное издание для инженерно-технических работников / , . - 3-е изд., стер. - М.: МЭИ, 2007. - 300 с.: ил.
Список дополнительной литературы
10. Технические измерения и приборы: учебник для студентов учреждений высшего профессионального образования / . - 2-е изд., испр. - М.: Академия, 2012. - 384 с.
11. Баканов Г. Ф. Основы конструирования и технологии радиоэлектронных средств: учебное пособие для студентов вузов направления "Радиотехника" / , , ; под ред. . - М.: Академия, 2007. - 364 с.: ил.
12. Информационные технологии проектирования радиоэлектронных средств: учебное пособие для студентов вузов по специальности Проектирование и технология радиоэлектронных средств, направления Проектирование и технология электронных средств / [и др.]. - М.: Академия, 2010. - 381 с.
13. Инженерная и компьютерная графика: учебник для студентов средних специальных учеб. заведений, обучающихся по техническим специальностям / [и др.]; М-во образования РФ. - 5-е изд., стер. - М.: Высшая школа, 2006. - 334 с.: ил.
14. AutoCAD в инженерной графике: курс лекций / , . - М.; СПб.; Нижний Новгород: Питер, 2005. - 493 с.: ил.
15. Введение в современные САПР: учебное пособие / . - М.: ДМК Пресс, 2010. - 192 с.
16. Сборка и монтаж электронных устройств: научное издание / А. Медведев. - М.: Техносфера, 2007. - 255 с.: ил.
17. Каламейа Алан Дж. Курс инженерной графики в AutoCad 2004: учебник: пер. с англ. / А. Дж. Каламейа. - М.; СПб.; Киев: Вильямс, 2005. - 1263 с.: ил.
