STŘEDNÍ ODBORNÁ ŠKOLA ELEKTROTECHNICKÁ, Centrum odborné přípravy, Hluboká nad Vltavou
Identifikace projektu
Název a číslo globálního grantu
Zvyšování kvality ve vzdělávání v Jihočeském kraji CZ.1.07/1.1.10
Registrační číslo projektu
CZ.1.07/1.1.10/01.0015
Název projektu
Inovace a vytvoření odborných učebních textů pro rozvoj klíčových kompetencí v návaznosti na rámcové vzdělávací programy
Název příjemce podpory
Střední odborná škola elektrotechnická, Centrum odborné přípravy, Hluboká nad Vltavou
Hluboká nad Vltavou 2011
Operační program:
Vzdělávání pro konkurenceschopnost
Název oblasti podpory: Zvyšování kvality ve vzdělávání Název projektu:
Inovace a vytvoření odborných textů pro rozvoj klíčových kompetencí v návaznosti na rámcové vzdělávací programy
Název projektu anglicky:Innovation and production of technical texts for development of key competencies in accordance with school education programs Střední odborná škola elektrotechnická, Centrum odborné přípravy Hluboká nad Vltavou získala, v rámci operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost v oblasti Zvyšování kvality ve vzdělávání, grant na projekt „Inovace a vytvoření odborných textů pro rozvoj klíčových kompetencí v návaznosti na rámcové vzdělávací programy“ ve výši 4,9 mil. Kč. Cílem projetu byla tvorba učebních textů pro výuku odborných předmětů, praxe a odborného výcviku v elektrotechnickém vzdělávání. Elektrotechnický základ – učební text Elektrotechnický základ – pracovní sešit Výrazy, rovnice a soustavy rovnic – učební text Výrazy, rovnice a soustavy rovnic – pracovní sešit Výrazy, rovnice a soustavy rovnic – výukové testy Výrazy, rovnice a soustavy rovnic – kontrolní testy Energie a životní prostředí – učební text Energie a životní prostředí – pracovní listy Elektronika Silnoproudá zapojení Silnoproudé rozvody Vytvořené texty jsou určeny žákům a pedagogickým pracovníkům. Projekt realizuje rozvoj matematických kompetencí a odborných kompetencí žáků pro úspěšné složení závěrečné zkoušky a profilové části maturitní zkoušky. Realizace projektu probíhala od 1. března 2009 do 28. února 2012.
Ukázky zpracovaných učebních materiálů: Elektrotechnický základ – ukázka z kapitoly „Trojfázová soustava“
Trojfázová soustava má tři stejně velká napětí sinusového průběhu, jež jsou vzájemně posunuta o 120°, tedy o jednu třetinu periody. Trojfázové napětí vzniká v generátorech. Generátor má ve statoru (nehybné části) uloženy v drážkách cívky tří vinutí – fází, které jsou vzájemně posunuty o 120°. Jejich začátky jsou označeny U1, V1, W1 a konce U2, V2, W2.
Rotor je pohyblivá část generátoru uložená uvnitř dutiny statoru. Rotor je obvykle tvořen elektromagnetem napájeným stejnosměrným proudem, aby nedocházelo ke změně polarity pólů.
Otáčením rotoru dochází i k rotaci jeho magnetického pole. To přitom protíná vinutí jednotlivých fází ve statoru a indukuje v nich střídavé sinusové napětí. Z časového průběhu trojfázového napětí i z fázorového diagramu plyne, že součet okamžitých hodnot všech tří napětí je v každém okamžiku roven nule. Této vlastnosti trojfázové soustavy se využívá při spojování vinutí elektrických strojů (generátorů, motorů, transformátorů) do hvězdy (Y) nebo do trojúhelníka (D). Díky tomu stačí pro přenos elektrické energie jen tři, (případně čtyři) vodiče a ne vodičů šest.
Elektrotechnický základ – pracovní sešit .11 Dynamické účinky elektrického proudu V homogenním magnetickém poli je umístěna vodivá smyčka, kterou prochází proud. Naznačte, jak bude vychylována. Na samostatném obrázku nakreslete, do jaké polohy se smyčka vychýlí.
U obrázků tvoří naznačené vodiče smyčku. Dokreslete magnetické siločáry mezi póly magnetu a u smyčky a naznačte smysl vychylování smyčky.
Popište, co je to komutátor, k čemu slouží, a kde všude se v elektrotechnice používá.
Výrazy, rovnice a soustavy rovnic – učební text
1 Výrazy S výrazy se setkáváme ve všech oblastech matematiky. Výrazy jsou matematické zápisy, ve kterých se objevují čísla, písmena, závorky, znaky a znaménka početních úkonů. Výrazy mohou mít různý tvar, např.: 3; 22; 2a; 2 x 3 y ; 2m b ; x 2 ; Výraz tedy je:
3z ; atd. c
každé číslo a každá proměnná; součet, rozdíl, součin a podíl dvou výrazů; odmocnina a absolutní hodnota výrazu.
Písmena ve výrazech mohou nabývat různých hodnot, nazýváme je proměnné a podle toho jaká čísla do daného výrazu za proměnné dosadíme, dostaneme číselnou hodnotu tohoto výrazu. Za proměnné můžeme zvolit jen taková čísla, po jejichž dosazení má výraz smysl. Při jakýchkoliv úpravách matematických výrazů musí být splněny dvě základní podmínky algebry:
1. nelze dělit nulou (tedy ani ve jmenovateli zlomku nemůže být nula); 2. v množině reálných čísel neexistuje odmocnina ze záporného čísla.
Další výhodou užívání výrazů je vztah mezi výrazem a určitým matematickým zápisem. Výrazy umožňují nahradit slovní popis různých matematických postupů jednoduchým a přehledným zápisem, uplatňují se při popisu fyzikálních dějů, při řešení slovních úloh, apod. Např. slovní popis výpočtu obsahu S trojúhelníku se základnou z a výškou v zní takto: Obsah S trojúhelníku je roven polovičnímu součinu délky základny z a k ní příslušné výšky v. Matematický zápis je podstatně jednodušší: S
1 z v. 2
Řešené úlohy Příklad 1 Určete podmínky platnosti následujících výrazů: a)
x 1 y
podm.: 1 y 0 y 1
b)
2a b
podm.: b 0
c)
1 z
podm.: z 0
d)
r 2
podm.: r 2 0 r 2
Příklad 2 Nahraďte matematickým výrazem slovní popisy:
a) Polovina součtu druhých mocnin čísel r, s
1 2 r s2 . 2
b) Polovina druhé mocniny součtu čísel r, s
1 r s 2 . 2
c) Druhá mocnina polovičního součtu čísel r, s
1 2 r s .
d) Trojnásobek součtu čísel r, s
3r s .
e) Druhá mocnina rozdílu čísel r, s
r s 2 .
2
Výrazy, rovnice a soustavy rovnic – pracovní sešit 1.4 Řešení rovnic
V úlohách doplňte chybějící části výpočtu. 4.1 Řešte lineární rovnici a proveďte zkoušku: a)
3x 5 2 x 6 x
/-
6-5 Rovnice ……………………………
b) 4 x 3 2 x 1 2 x 2 3 x 2 4 x
2 x
4
2
20 x 12 10 x 8
/-
-8 - 12 x x
/:
x
Zkouška: ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………
c)
5 6,3x 2,8 x 1,8 0,1x 2,1x 1,3
/
1,8 1,3 5 5,5 x x Zkouška: ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………
d)
4 2 x 1 3 x 2 5,5 2 x 4 8x 4
/-
-6 22 - 4 x
/:
x x Zkouška: ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………
Energie a životní prostředí – učební text
2.3 Vliv získávání energie z neobnovitelných zdrojů na životní prostředí Většina energie v celém světě se získává z fosilních paliv. Je tomu tak i u nás, i když z historie je známo, že když si v roce 1766 nechal pražský alchymista Ch. Bergner patentovat první kamna na uhlí, netěšil se z jejich provozu dlouho. Na základě četných stížností z jeho okolí mu městská rada kvůli hustému dýmu jejich provoz zakázala. Pokrok se ale nezastavil a jeho důsledky dnes dobře známe. Víme, že spalování fosilních paliv v tepelných elektrárnách má vliv na zvyšování kyselosti prostředí, čímž je způsobeno vymírání lesů a uvolňující se oxid uhličitý přispívá k prohlubování skleníkového efektu. Největší zátěž tedy způsobuje oxid uhličitý, siřičitý, oxidy dusíku, oxidy některých aromatických uhlovodíků a popílek. Tyto látky nazýváme emisemi. Přízemní koncentrace těchto látek asi do výšky 1,8 metru nazýváme imise. Jejich hodnoty jsou měřeny a sledovány, jelikož mají nesporný vliv na zdraví lidí a následně na stav životního prostředí. Na tvorbě těchto škodlivin se tepelné elektrárny podílejí asi z poloviny, neméně závažná je jejich tvorba v lokálních topeništích, v automobilech, v chemickém průmyslu atd. Nelze tedy opominout osobní zodpovědnost každého obyvatele státu, který si pořizuje topné zařízení anebo volí prostředek pro svou dopravu např. do zaměstnání. Každý z nás může svou volbou životního stylu a ochotou ke střídmosti přispět ke stavu životního prostředí na naší planetě. V ČR se 75 % energie získává z tepelných elektráren a 20 % z jaderných elektráren. Zdroje elektrické energie v ČR na počátku 21. století tedy pochází z 91 % z fosilních paliv, 7,5 % z energie jaderné a 1,5 % z obnovitelných zdrojů.
http://www.novinky.cz/zahranicni/evropa/177432-umele-stromy-maji-spolykat-skodlive-emise.html
Obr. 2. 03 Vznik emisí
2.4 Klíčové pojmy: Karbonizace, černouhelný dehet, uhelná pánev, antracit, metamorfované horniny, anaerobní děj, aerobní děj, poddolování, těžební limity, koksárenský plyn, kyselé deště, svítiplyn, uhlovodíky-alkany; rafinérie; ropná plošina; šelf; frakce ropy-těžký benzín, petrolej, plynový olej, lehký topný olej, mazut; krakování; frakční destilace, štěpná reakce, fúzní reaktor, palivový článek, vyhořelé palivo, emise, imise, oxidy uhlíku a síry.
Energie a životní prostředí – pracovní listy
3 Energie a její druhy – pracovní listy 1. Míček o hmotnosti 10 gramů spadne z výšky 10 metrů na zem a odrazí se do výšky jednoho metru. Jakou energii míček měl, jaká část této energie se přeměnila a v jaký druh?
2. Zatrhněte, ve kterém případě konají svaly vzpěrače práci.
práce se nekoná vzpěrač drží činku v klidu po zdvihu nad hlavou vzpěrač zdvihá činku nad hlavu vzpěrač zdvihá činku na hrudník
3 Energie a její druhy – pracovní listy
práce se koná
Silnoproudá zapojení – učební text
7.2 Asynchronní motory a jejich konstrukce
Asynchronní motory tvoří převážnou část všech motorů používaných v průmyslu. Vyznačují se konstrukční jednoduchostí a provozní spolehlivostí. Otáčky jsou při proměnlivém zatížení téměř konstantní. Vyrábějí se od malých zlomků wattů až do několika desítek megawattů. Hlavní části trojfázového motoru tvoří stator, rotor a ložiskové štíty. Ve statorové kostře je zalisován statorový svazek. Statorová kostra je většinou z litiny, nebo je svařovaná. Statorový svazek je složen z elektrotechnických izolovaných plechů tloušťky 0,3 – 0,5mm. Plechy mají na svém vnitřním průměru drážkování (drážky různých tvarů), ve kterém je uloženo trojfázové statorové vinutí z měděných vodičů, které je vyvedeno na svorkovnici. Motory s kotvou nakrátko mají rotorové drážky vyplněny hliníkovými, nebo měděnými tyčemi, které jsou na obou stranách spojeny kruhy nakrátko a dohromady tvoří klec. Hřídel se otáčí v kuličkových, válečkových ložiskách, která jsou ve štítech motoru. Vzduchová mezera mezi statorem a rotorem je co nejmenší, neboť klade velký odpor magnetickému toku. Klec rotoru nakrátko má malý odpor, motor proto při chodu vykazuje dobré vlastnosti (malý skluz, dobrá účinnost), nevýhodou je ale malý záběrový moment a velký záběrový proud na začátku rozběhu.
U motorů středního výkonu je záběrový proud čtyřnásobkem až sedminásobkem jmenovitého proudu. Záběrový proud lze zmenšit použitím statorového odporového spouštěče,
předřazeného
statorovému
vinutí
motoru
nebo
použitím
spouštěcího
transformátoru. Běžně se pro spouštění motorů větších výkonů používá přepínač hvězda Y – trojúhelník D, při rozběhu je vinutí dočasně spojeno do Y, při normálním chodu je pak vinutí spojeno do D.
Obr. 7.02 Zapojení asynchronního motoru pro spouštění přepínačem Y/D
Připojíme-li stator na trojfázovou síť, vybudí proudy v dutině statoru točivé magnetické pole, které protíná vinutí rotoru a indukuje v něm elektrické napětí. Protože vinutí rotoru tvoří uzavřený obvod, prochází jim proud. Tím se splňuje podmínka pro otáčení rotoru. Souhrn všech sil působících na obvodu rotoru dává točivý moment, který otáčí rotorem ve smyslu pohybu točivého magnetického pole.
Točivé magnetické pole se však pohybuje nezávisle na rotoru, takže indukční čáry magnetického pole vždy protínají vodiče a rotor nikdy nemá stejné otáčky jako točivé magnetické pole. Jeho otáčky jsou menší než synchronní, a proto se motoru říká asynchronní.
Silnoproudé rozvody – učební text
Programovatelné automaty
Přístup k paměťovým oblastem PLA S7-200 K základním znalostem programátora patří kromě logického myšlení znalost instrukcí a adresování. Firma Siemens používá tzv. byte.bitové adresování s písmenným označením identifikace příslušné paměťové oblasti. Způsobem adresování, který je naznačen v obrázku 16.7 můžeme zaadresovat libovolnou paměťovou buňku-bit, pokud je přístup tímto způsobem povolen. Přístup k paměťovým oblastem Byte, Word a Double Word je znázorněn v obrázku 16.8.
Obr. 16.7 Přístup k bitu v PLA S7-200 bit číslo:
7
6
5
4
3
2
1
I
0
5 . 5
Byte 0
Bit 5 v bytu, v pořadí šestý
Byte 1
Tečka pro oddělení bytu a bitu
Byte 2
Byte 5 v pořadí šestý
Byte 3
Identifikátor oblasti paměti
Byte 4 Byte 5 Byte 6 Byte 7
Obr. 16.8 Přístup k Byte, Word a Double Word
V B 100
V W 100 Adresa bytu Přístup k datům (BYTE) Identifikátor oblasti
MSB
VB100
7
Adresa bytu Přístup k datům (WORD) Identifikátor oblasti
15
Adresa bytu Přístup k datům (DWORD) Identifikátor oblasti
LSB VB100
0
Vyšší byte MSB
VW100
V D 100
Nižší byte LSB
VB100
8
7
VB101
0
Nejvyšší byte MSB
VD100
31
VB100
Nejnižší byte LSB 24
23
VB101
16
15
VB102
8
7
VB103
0
Adresování vstupů a výstupů PLA S7-200 Na obrázku 16.9 je ukázka adresování vstupů a výstupů konkrétní sestavy kompaktního PLA S7-224 se třemi rozšiřovacími moduly. Obr. 16.9 Adresování sestavy S7-224
Procesor
Modul 0
Modul 1
Modul 2
CPU 224
EM 223
EM 222
EM 222
14 In/10 Out
4 In/4 Out
8 In
8 Out
bit č.:
7
6
5
4
3
2
1
0
Vstupy Ix.x
Byte 0 Procesor Byte 1 Byte 2
Modul 0
Byte 3
Modul 1
Byte 4 Byte 5
bit č.:
7
6
5
4
3
2
1
0
Výstupy Qx.x
Byte 0 Procesor Byte 1 Byte 2
Modul 0
Byte 3
Modul 2
Byte 4 Byte 5
Elektronika – učební text
4.4.11 Komunikace PIC16F84A pomocí 1-vodičové sběrnice DALLAS Zadání úlohy Pro dvojici PIC16F84A zapojených dle schématu (obr. 4.24) napište program, kdy bude komunikovat první PIC16F84A pomocí 1-vodičové sběrnice Dallas s druhým PIC16F84A. Po stisku tlačítka připojeného k PIC1 se rozsvítí příslušní LED2 dioda zapojená k PIC2, nebudeli tlačítko stisknuté, bude svítit LED1.
Obr. 4.24: Schéma zapojení Výukový účel úlohy Vyzkoušet komunikaci mikroprocesorů po 1-vodičové Dallas sběrnici.
Teoretický rozbor úlohy Sběrnici ke komunikaci používá řada obvodů, např. teploměr DS18B20. Neskládá se, jak by se mohlo zdát jen z jediného vodiče, ale z vodičů dvou (obr. 4.25). Jedním z nich, zemí, jsou zařízení přímo propojené a druhý, současně slouží pro napájení obou zařízení. Tento typ sběrnice je možné použít až do vzdálenosti 300 m.
Obr. 4.25: Schéma zapojení 1-wire sběrnice Vlastní komunikace začíná vysláním pulzu RESET:
Obr. 4.26: puls RESET / PRESENCE [17]
První zařízení vyšle 480 µs dlouhý pulz RESET a je-li na stejné sběrnici připojeno další zařízení Dallas, odpoví do 60 µs pulzem PRESENCE. Po tuto dobu první zařízení naslouchá dění na sběrnici. Poté může začít další komunikace.
Zápis (zaslání) bajtu:
Obr. 4.27: zápis bajtu o dekadické hodnotě 33, v bin. soustavě 0b00110011 [17]
Pro zápis „nuly“ se využívá 60 µs dlouhá úroveň L. Další komunikace může pokračovat nejméně po 1 µs. Zápis „jedničky“ je realizován zápisem 5 µs dlouhé úrovně L a poté může další komunikace pokračovat po nejméně 56 µs.
Čtení (příjem) bajtu:
Obr. 4.28: čtení bajtu o dekadické hodnotě 33, v bin. soustavě 0b00110011 [17]
Čtení je přesně inverzní operace zápisu, proto platí to, co již bylo uvedeno výše: Pro čtení „nuly“ se využívá 60 µs dlouhá úroveň L. Další komunikace (čtení) může pokračovat nejméně po 1 µs. Čtení „jedničky“ je realizováno 5 µs dlouhou úrovní L, poté může další komunikace pokračovat po nejméně 56 µs. Tyto zdrojové kódy demonstrují komunikaci dvou jednočipových mikrokontrolérů s využitím 1-wire sběrnice pro přenos informace z PIC1 (vlevo) do PIC2 (vpravo). Mikrokontroléry jsou přímo spojeny piny RA4.
Kompletní programy Vlastní program pro 1. PIC – vysílač bude vypadat takto: //************************************************************************ // one wire sbernice - vysilac //************************************************************************ // promenne sbit TLACITKO at rb0_bit; void main() {
// zacatek hlavni funkce
TRISB=0b11111111; do {
// PORTB nastaven jako vystupni
// zacatek nekonecne smycky
Ow_Reset(&PORTA, 4);
// 1-wire resetovaci signal
if (TLACITKO==1) { Ow_Write(&PORTA, 4, 0b00000100);
// na 1-wire zapis hodnoty 00000100
Delay_us(120); } else
{ Ow_Write(&PORTA, 4, 0b00000010); Delay_us(120); }
} while (1); }
// konec nekonecne smycky
// na 1-wire zapis hodnoty 00000010
Na straně 2. PIC – přijímače bude tento zdrojový kód: //************************************************************************ // 1-wire sbernice - prijimac //************************************************************************
void main() {
//zacatek hlavni funkce
TRISB=0b11111001;
//RB1 a RB2 nastaveny jako vystupy
PORTB=0b00000000;
//zhasnuti LED diod
do { Ow_Reset(&PORTA, 4);
// 1-wire resetovaci signal
PORTB = Ow_Read(&PORTA, 4);
// zaslana hodnota na PORTB
} while (1); }
Foto z prezentací projektu
