Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Fundamentals of electronics
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
RIMA-1-422-s
Wydział:
Inżynierii Mechanicznej i Robotyki
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Mechatronic Engineering with English as instruction language
Semestr:
4
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Angielski
Forma studiów:
Stacjonarne
Prowadzący moduł:
dr hab. inż, prof. AGH Martowicz Adam (adam.martowicz@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

The module covers fundamentals of electric circuits and characteristics of the selected electronic components and devices. The gathered skills deal with electronic device analysis and prototyping.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Student has consistent knowledge, with provided necessary references to the theoretical fundamentals, regarding: construction, principle of operation and characteristics of basic electronic components as well as analysis and synthesis of basic electronic devices and circuits. IMA1A_W02, IMA1A_W04 Sprawozdanie,
Odpowiedź ustna,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Aktywność na zajęciach,
Kolokwium
Umiejętności: potrafi
M_U001 Student can design basic analog electronic circuits making use of adequate methods, techniques and tools. IMA1A_U09 Sprawozdanie,
Odpowiedź ustna,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Aktywność na zajęciach,
Kolokwium
M_U002 Student can formulate specifications for basic electronic devices/circuits and perform their verification. IMA1A_U07 Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Aktywność na zajęciach
M_U003 Student can interpret and create technical documentation (drawings, circuit schemes, manuals, characteristics) as well as create this documentation using computer aided tools. IMA1A_U03 Kolokwium,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Aktywność na zajęciach
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Student understands the need for continuous learning and qualification/skills improvement. Student is aware of the means for performing these activities. IMA1A_K01 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Aktywność na zajęciach
M_K002 Student is aware of responsibility of his/her own work and has a readiness to comply with the team work rules. IMA1A_K04 Sprawozdanie,
Zaangażowanie w pracę zespołu,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Aktywność na zajęciach
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
56 28 0 28 0 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 Student has consistent knowledge, with provided necessary references to the theoretical fundamentals, regarding: construction, principle of operation and characteristics of basic electronic components as well as analysis and synthesis of basic electronic devices and circuits. + - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student can design basic analog electronic circuits making use of adequate methods, techniques and tools. + - + - - - - - - - -
M_U002 Student can formulate specifications for basic electronic devices/circuits and perform their verification. - - + - - - - - - - -
M_U003 Student can interpret and create technical documentation (drawings, circuit schemes, manuals, characteristics) as well as create this documentation using computer aided tools. - - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student understands the need for continuous learning and qualification/skills improvement. Student is aware of the means for performing these activities. - - + - - - - - - - -
M_K002 Student is aware of responsibility of his/her own work and has a readiness to comply with the team work rules. - - + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 120 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 56 godz
Przygotowanie do zajęć 24 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 8 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 30 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (28h):

1. Basic electric quantities, units, measurement techniques, definitions: voltage, electric current, impedance, conductor, insulator.
2. Passive electronic components – types, operation, symbols, strip indication, applications.
3. Ohms law, Kirchhoff’s circuit laws, phasor plots.
4. Semiconductor p–n junction.
5. Operation of basic semiconductor components: diodes, unipolar and bipolar transistors, photodiodes, phototransistors, transoptors.
6. Open collector circuit, drivers/buffers, voltage converters, transistor switches.
7. Synthesis and operation of the logic gates NOT (inverter) and NAND built using bipolar transistors, overview on basic logic gates, high impedance state.
8. Amplifiers (types, common emitter configuration, operating point, emitter follower, differential amplifier, operational amplifier, comparator).
9. Applications of operational amplifiers.

Ćwiczenia laboratoryjne (28h):

1. Measurement of basic electric quantities using multimeter, oscilloscope and function generator.
2. Measurements for passive elements: resistors and capacitors.
3. Measurements for four-terminal network RC – analytical and experimental identification of time constant.
4. Measurements for four-terminal network RLC.
5. Characteristics identification for diodes and Zener diodes.
6. Measurements for half- and full-wave rectification circuits.
7. Static characteristics identification for bipolar transistor npn.
8. Measurements for opto-isolator, identification of current characteristics and bandwidth.
9. Measurements for a switch based on a transistor mosfet with opto-isolator.

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

To pass the laboratory classes it is required to satisfy all of the following conditions:
-positive final grade received within the resit period at the latest,
-amount of excused absence time should not exceed 30% of the total period for the laboratory classes.
To receive a positive final grade for the laboratory classes, all of the following conditions have to be satisfied:
-accomplishment of the given tasks for all laboratory classes (personally or in the other way suggested by a teacher in case of absence),
-submission of all reports requested by a teacher,
-passing the midterm and final tests.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu.
Sposób obliczania oceny końcowej:

1. The requirement for getting the final credit is getting credits for both the test accomplished after lectures and project classes.
2. The final grade is found based on a weighted average (WA) of the grades obtained for the test accomplished after lectures (40%) and project classes (60%).
3. The final grade (FG) is found as follows:
FG=5.0 if 4.75<=WA
FG=4.5 if 4.25<=WA<4.75
FG=4.0 if 3.75<=WA<4.25
FG=3.5 if 3.25<=WA<3.75
FG=3.0 if 3.00<=WA<3.25

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

In case of amount of absence time not exceeding 30% of the total period for the laboratory classes in the semester, a student should contact a teacher to be guided how to pass the classes.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Fundamentals of physics in the field of electromagnetism (physical quantities and related laws)
Fundamentals of mathematics in the field of linear algebra.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

Gray P., Hurst P., Lewis S., Meyer R.: Analysis and Design of Analog Integrated Circuits. Fifth Edition, Wiley, 2010.
Jaeger R., Blalock T.: Microelectronic Circuit Design. Third Edition. Mc Graw Hill International Edition,
2008.

Alternatively (in Polish):
Filipkowski A.: Układy elektroniczne analogowe i cyfrowe, WNT, Warszawa, 2006.
Nosal Z., Baranowski J.: Układy elektroniczne – Układy analogowe liniowe. WNT, Warszawa, 2003.
Kuta S. – Elementy i układy elektroniczne. Cz. 1, 2. Wyd. AGH, Kraków, 2000.
Rusek M., Pasierbiński J.: Elementy i układy elektroniczne. WNT, Warszawa, 2006.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Martowicz A., Sendecki A., Salamon M., Rosiek M, Uhl T.: Application of electromechanical impedance based SHM for damage detection in bolted pipeline connection. Nondestructive Testing and Evaluation, Vol. 31, No. 1, 2016, pp. 17–44.
Martowicz A., Rosiek M., Uhl T.: An application of electro-mechanical impedance for damage detection in mechanical systems. In: Casciati F., Giordano M. [eds.]: Proceedings of the fifth European Workshop Structural Health Monitoring 2010, Sorrento, Italy, 28 June – 4 July 2010, DEStech Publications, Inc., Pennsylvania, USA, 2010, pp. 976–981.
Lubieniecki M., Roemer J., Martowicz A., Wojciechowski K., Uhl T.: A muli-point measurement method for thermal characterization of foil bearings using customized thermocouples. Journal of Electronic Materials, Vol. 45, No. 3, 2016, pp. 1473–1477.
Martowicz A., Rosiek M., Uhl T.: Electromechanical impedance based SHM system for aircraft applications. Timetable of Smart Diagnostics of Structure 2011, Structural Health Monitoring, Krakow, Poland, 14–15 November 2011, p. 33.
Rosiek M., Martowicz A., Uhl T.: Conception of electromechanical impedance based structural health monitoring system. In Uhl T. [ed.]: Projektowanie mechatroniczne, zagadnienia wybrane. Akademia Gorniczo-Hutnicza, Katedra Robotyki i Mechatroniki, Krakow, 2011, pp. 185–191.
Rosiek M., Dragan K., Martowicz A., Uhl T.: Damage detection in riveted aircraft elements based on electromechanical impedance measurements. 5th International Congress on Technical Diagnostics, AGH University of Science and Technology, 3–5 September 2012, Krakow, Poland, abstr. p. 126.
Rosiek M., Martowicz A., Uhl T.: Electromechanical impedance based SHM system for aircraft applications. Key Engineering Materials, Vol. 518, 2012, pp. 127–136.
Martowicz A., Rosiek M.: Electromechanical impedance method. In: Stepiński T., Uhl T., Staszewski W. [eds.]: Advanced structural damage detection from theory to engineering applications. John Wiley & Sons, Chichester, 2013, pp. 141–176.
Rosiek M., Dragan K., Martowicz A., Uhl T.: Damage detection in riveted aircraft elements based on the electromechanical impedance measurements. Key Engineering Materials, Vol. 588, 2014, pp. 54–63.
Mańka M., Rosiek M., Martowicz A., Stepiński T., Uhl T.: Lamb wave transducers made of iezoelectric macro-fiber composite. Structural Control & Health Monitoring, Vol. 20, No. 8, 2013, pp. 1138–1158.
Mańka M., Rosiek M., Martowicz A., Stepinski T., Uhl T.: PZT based tunable Interdigital Transducer for Lamb waves based NDT and SHM. Mechanical Systems and Signal Processing, Vol. 78, 2016, pp. 71–83.
Mańka M., Martowicz A., Rosiek M., Stepinski T., Uhl T.: Tunable interdigital transducers made of piezoelectric macro-fiber composite. Smart Materials and Structures, Vol. 25, No. 11, art. no. 115022, 2016, pp. 1–12.
Martowicz A., Ciszewski M., Buratowski T., Gallina A., Rosiek M., Seweryn K., Teper W., Zwierzyński A. J., Uhl T.: Mechatronic approach in application to solution of research and design problems. Mechatronics, Vol. 36, 2016, pp. 1–17.
Stepinski T., Mańka M., Martowicz A., Rathod V.T.: Interdigital transducers in structural health monitoring based on Lamb waves: a state of the art. In: Lynch J.P. [ed.]: Sensors and smart structures technologies for civil, mechanical, and aerospace systems, Vol. 9803, 2016; Proceedings of the SPIE / The International Society for Optical Engineering, Las Vegas, USA, 21–24 March 2016, pp. 98030N-
1–98030N-15.
Mańka M., Martowicz A., Rosiek M., Stepinski T., Uhl T.: Piezoelektryczny przetwornik ultradźwiękowy i sposob jego sterowania (eng.: Ultrasonic piezoelectric transducer design and control methods). Akademia Gorniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Patent PL 222288 B1, Appl. No. P. 399163, Int.Cl.: B06B 1/06(2006.01), 14 May 2012, granted 21 September 2015, publ. 29 July 2016.
Mańka M., Martowicz A., Rosiek M., Stepinski T., Uhl T.: Ultradźwiękowy przetwornik piezoelektryczny i sposob jego sterowania (eng.: Design and control methods of the piezoelectric ultrasonic transducer). Akademia Gorniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Patent PL 222289 B1, Appl. No. P.399164, Int.Cl.: B06B 1/06(2006.01), 14 May 2012, granted 22 September 2015, publ. 29 July 2016.
Stepinski T., Mańka M., Martowicz A.: Interdigital Lamb wave transducers for applications in Structural Health Monitoring. NDT&E International, Vol. 86, 2017, pp. 199-210.
Mańka M., Martowicz A., Rosiek M., Uhl T.: Elastic interdigital transducers for Lamb wave generations. Diffusion and Defect Data – Solid State Data. Part B, Solid State Phenomena, Vol. 198, 2013, pp. 307–312.
Martowicz A., Rosiek M., Uhl T.: Wykorzystanie pomiarow impedancji elektromechanicznej do detekcji uszkodzeń konstrukcji mechanicznych (eng.: An application of measurements of electromechanical impedance for damage detection in mechanical systems). Pomiary Automatyka Kontrola, Vol. 55, No. 9, 2009, pp. 707-710.
Rosiek M., Martowicz A., Uhl.: Symulacje numeryczne impedancji elektromechanicznej pod kątem zastosowań w systemie monitorowania stanu konstrukcji. (eng.: Finite element simulations of electromechanical impedance for structural health monitoring). In: Uhl T. [ed.]: Wybrane zagadnienia analizy modalnej konstrukcji mechanicznych. Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji – Państwowego Instytutu Badawczego, Krakow, 2010, pp. 271–281.
Rosiek M., Martowicz A., Uhl T.: Uncertainty and sensitivity analysis of electro-mechanical impedance based SHM system. In: Khalili N., et al. [eds.]: Proceedings of the 9th World Congress on Computational Mechanics and 4th Asian Pacific Congress on Computational Mechanics WCCM/APCOM 2010, Centre for Infrastructure Engineering and Safety; Sydney, Australia, 19–23 July 2010, 9pp. (abstr. p.34).
Rosiek M., Martowicz A., Uhl T.: Uncertainty and sensitivity analysis of electro-mechanical impedance bsed SHM system. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering / Proceedings of the 9th World Congress on Computational Mechanics and 4th Asian Pacific Congress on Computational Mechanics WCCM/APCOM 2010, Sydney, Australia, 19–23 July 2010, Vol. 10, No. 1, 2010, ID 012207, 9pp.
Rosiek M, Martowicz A., Uhl T.: Structural health monitoring system based on electromechanical impedance measurements. In: Chang F.-K. [ed.]: Structural Health Monitoring 2011; Condition-based maintenance and intelligent structures / Proceedings of the 8th International Workshop on Structural Health Monitoring, Stanford, USA, 13–15 September 2011, Vol. 1, Lancaster, DEStech Publications Inc., pp. 314–321.
Rosiek M., Martowicz A., Uhl T., Stępiński T., Łukomski T.: Electromechanical impedance method for damage detection on mechanical structures. Proceedings of 11th IMEKO TC 10 Workshop on Smart Diagnostics of Structures, AGH University of Science and Technology; Krakow, 18–20 October 2010, 8pp.

Informacje dodatkowe:

Brak