MASARYKOVA UNIVERZITA

MASARYKOVA UNIVERZITA PEDAGOGICKÁ FAKULTA Katedra technické a informační výchovy

Vytvoření učebních pomůcek pro výuku elektroniky na základní škole Bakalářská práce

Brno 2013

Vedoucí práce :

Autor práce:

doc. Ing. Jiří Hrbáček, Ph. D.

Zdeněk Rada

BIBLIOGRAFICKÝ ZÁZNAM RADA, Zdeněk. Vytvoření učebních pomůcek pro výuku elektroniky na základní škole. Brno: Masarykova univerzita, Fakulta pedagogická, Katedra technické a informační výchovy, 2013. Vedoucí bakalářské práce doc. Ing. Jiří Hrbáček, Ph.D.

ANOTACE Bakalářská práce se zabývá vytvořením učebních pomůcek pro výuku elektroniky na základních školách. Zabývá se elektrotechnickými schématy a jejich realizací. V Teoretické části nastiňuje situaci výuky technického vzdělávání na základních školách, didaktiky technické výchovy, učebními pomůckami a představuje význam elektroniky v rámcovém vzdělávacím programu. V následující kapitole popisuje realizaci elektronických obvodů několika možnými způsoby. Kapitola praktické zpracování se věnuje konkrétním elektronickým obvodům a jejich realizací. Na závěr práce jsou umístěny pracovní listy na procvičování.

ANNOTATION The main topic of this work is the creation of didactic aids for teaching electronics at primary schools. The work focuses on electrical engineering schemes and their implementation. The situation of the technical teaching at primary schools, didactis of the technical education, teaching aids are outlined in the theoretical part. In this part the importance of electronics is represented too. The following chapter contains the implementation of electronic cicuit in several ways. The practical section is devoted to specific electronic circuits and their implementation. At the end the worksheets to practice can be finded.

KLÍČOVÁ SLOVA Elektronické schéma, elektronické obvody, nepájivé pole, univerzální pájecí deska, deska plošného spoje, tranzistorový jako spínač, blikač s obvodem 555, blikač s dvěma tranzistory.

KEYWORDS Electronic diagram, electronic circuits, solder field, universal solder board, printed circuit board, transistor as a switch, flasher circuit with 555, flasher with two transistors.

PODĚKOVÁNÍ Chtěl bych velice rád poděkovat vedoucímu bakalářské práce doc. Ing. Jiřímu Hrbáčkovi Ph.D. za odborné vedení, rady, připomínky, strávený čas, který mi věnoval a především za jeho velkou shovívavost.

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem závěrečnou bakalářskou práci vypracoval samostatně, s využitím pouze citovaných literárních pramenů, dalších informací a zdrojů v souladu s Disciplinárním řádem pro studenty Pedagogické fakulty Masarykovy univerzity a se zákonem č. 121/2000 Sb., o právu autorském, o právech souvisejících s právem autorským a o změně některých zákonů (autorský zákon), ve znění pozdějších předpisů.

V Brně dne 15. 4. 2013

……………………………………… Rada Zdeněk

OBSAH OBSAH ...................................................................................................................................... 6 ÚVOD ......................................................................................................................................... 7 1.

2.

3.

4.

5.

6.

Didaktika technické výchovy ........................................................................................... 8 1.1

Uplatňování didaktických zásad ................................................................................10

1.2

Výukové metody ........................................................................................................14

Technická výchova na ZŠ v souvislostech RVP ........................................................... 17 2.1

Charakteristika RVP...................................................................................................17

2.2

Vzdělávací oblast Člověk a svět práce .......................................................................20

Materiální didaktické prostředky ................................................................................. 25 3.1

Učební pomůcky ........................................................................................................26

3.2

Didaktická technika ve vyučování .............................................................................29

Teorie výroby elektronických obvodů .......................................................................... 33 4.1

Schématické značky elektronických součástek ..........................................................36

4.2

Realizace elektronického obvodu ..............................................................................38

4.3

Základy navrhování ....................................................................................................46

Praktické zpracování ...................................................................................................... 53 5.1

Zapojení tranzistoru jako spínače...............................................................................53

5.2

Zapojení blikače s integrovaným obvodem 555 ........................................................60

5.3

Zapojení blikače s dvěma tranzistory .........................................................................69

5.4

Elektronická stavebnice - Vánoční stromek ..............................................................76

Pracovní listy ................................................................................................................... 86

Závěr ...................................................................................................................................... 102 POUŽITÁ LITERATURA................................................................................................... 104

6

ÚVOD Cílem bakalářské práce je vytvoření učebních pomůcek pro základní školu, které budou sloužit k výuce elektroniky v hodinách technické výchovy. Práce je zaměřena na elektronická schémata a jejich realizaci, tak aby žáci pochopili spojitost mezi elektronickým schématem a reálným obvodem. V prvních třech kapitolách teoretické části věnujeme pozornost didaktice technické výchovy a jejímu ukotvení v rámcovém vzdělávacím programu pro základní vzdělávání. Dále se zaměřujeme na materiálně didaktické prostředky, kam spadají učební pomůcky a používaná didaktická technika. V rámci čtvrté kapitoly uvedeme nejdůležitější pojmy z elektronických schémat. Popíšeme možnosti výroby a realizaci elektronických obvodů, základní navrhování desek plošných spojů, způsob zapojování součástek na desky plošných spojů, univerzální pájecí desky a nepájivé kontaktní pole. V praktické části se zabýváme realizací jednoduchých elektronických schémat několika různými způsoby, které se v elektronické praxi používají. Na závěr práce vytvoříme pracovní listy, jejichž cílem je praktická aplikace teoretických poznatků z oblasti elektronických obvodů.

7

1. Didaktika technické výchovy Didaktika je považována za jádro pedagogiky a řadíme ji mezi pedagogické vědy. Základy tomuto oboru položil svými pedagogickými spisy Jan Ámos Komenský. Název pedagogika vychází z řeckého slova paidagogos (pais=dítě, agogé=vedení). Takto byl v antickém Řecku označován „otrok“, který pečoval o syna svého pána, doprovázel jej na cvičení a do školy. [Průcha, J., 2002, s. 20] Dle pedagogického slovníku je pedagogika „v odborném významu věda a výzkum zabývající se vzděláváním a výchovou v nejrůznějších sférách života společnosti. Není tedy vázána pouze na vzdělávání ve školských institucích a na populaci dětí a mládeže“. [PRŮCHA, J., WALTEROVÁ, E., MAREŠ, J., 1998, s.169] Přesnou definici pedagogiky nelze vymezit, jelikož má veliké spektrum působnosti. Je chápana jako celoživotní výchova dětí, mládeže a dospělých. Pedagogika zkoumá obecné zákony výchovy, zabývá se edukačními procesy a jejich výsledky v edukačním prostředí. Pedagogika v současném pojetí je vědou o permanentní výchově, o celoživotní výchově dětí, mládeže i dospělých. [Jůva, V., 1995, s.6] Didaktika jako teorie vzdělávání a vyučování se zabývá postupy, úkoly, obsahem, cíli, prostředky vyučování a formami vyučování. Také se zabývá osobností žáka a učitele, nezapomíná na prostředí, ve kterém výchova probíhá. Soustředí se na školy, učebny, dílny a laboratoře. Vyučovat lze v různých edukačních prostředích a výuku lze organizovat prostřednictvím různých edukačních forem. Z poznatků obecné pedagogiky vychází didaktika, z níž se dále vyčleňuje mimo jiné i oborová pedagogika neboli didaktika technických předmětů. Didaktika technických předmětů navazuje na pedagogicko-psychologické disciplíny a na příslušné odborné disciplíny. Je koordinující a integrující disciplínou zaměřenou na transformaci odborných technických poznatků do vyučovacího předmětu. Cílem je získat schopnosti a dovednosti, úspěšně organizovat a řídit vyučovací proces. To znamená osvojit si nezbytné vědomosti a dovednosti pro použití a tvorbu různých organizačních forem, vyučovacích metod i prostředků. [Friedmann, 1997, str 9]

8

Oborová didaktika se zaměřuje na obory technického směru jako je strojírenství, stavebnictví, elektrotechnika, elektronika a jiné. Je určena pro učitele odborných předmětů a učitele praktického vyučování. Specifickými problémy vyučování v jednotlivých vyučovacích předmětech se zabývají předmětové didaktiky, resp. metodiky, problémy skupin předmětů oborové didaktiky (didaktika jazykových předmětů, přírodovědných předmětů, didaktika technicky zaměřených předmětů). [Šimoník, O., 2003] Na základních školách probíhá technické vyučování v předmětech pracovní výchova či technická výchova. Jde o proces formování osobnosti, kdy jedinec získává správné postoje k technice a jejímu užívání v životě. Realizuje se v technických předmětech například v praktických činnostech a dílenských prací. Zahrnuje práci se dřevem, plasty, kovem, elektrotechnikou, výpočetní technik, atd. Technickou výchovu chápeme jako systematický a řízený proces záměrného formování osobnosti ve vztahu k technice tak, aby vychovávaný získal v procesu výchovy správné postoje k technice a k využití techniky v životě. [Friedmann, Z., 2001, str. 6] Cílem obecného technického vzdělávání je umožnit žákům poznat účel a význam techniky, vybavit je základními technickými vědomostmi a dovednostmi, přiblížit jim technické profese a v neposlední řadě u nich rozvíjet manuální zručnost. [Škára, 1996] Technická výchova patří do složek všeobecného vzdělávání, které poskytuje základní škola. Neposkytuje odbornou kvalifikaci, ale klade si za cíl vybudovat u žáků technické myšlení a tvořivost. Vede k rozvoji manuální zručnosti, rozvoji kreativity a především ke vztahu k technice, bez níž se v dnešní době neobejdeme. Slouží lidem k usnadňování mnoha činností. Z toho vyplývá, že žáci by pro snadnější pochopení prostředí techniky měli zvládat elementární technické dovednosti.

9

1.1

Uplatňování didaktických zásad V průběhu historického vývoje došlo k formulování určitých norem, pravidel a zásad,

jež vedly k úspěšnosti vyučovacího procesu. Tyto požadavky se v pedagogické terminologii nazývají vyučovací zásady nebo didaktické zásady. Určují charakter výuky společně se vzdělávacími a výchovnými cíli. Pro výuku elektroniky platí stejné didaktické zásady jako v ostatních předmětech, ovšem některé z nich jsou důležitější než ostatní. V průběhu vzdělávání vznikají nové zásady a další zanikají, jelikož ztrácejí smysl, například „Zásada shody s přírodou“, kterou používal Komenský. Na základě didaktických zásad se stanoví didaktická pravidla, které obsahují pokyny pro správné a účinné vedení výuku, specifikují a konkretizují didaktické zásady. [Kalhous, 2002]

Zásada aktivnosti Zásada požaduje, aby žák nebyl během vyučovacích hodin pasivní, aktivně se účastnil aktivit, ke kterým ho učitel vybízí. Nejde pouze o aktivitu myšlenkovou, ale i praktickou, tak jak to vyplívá z daných cílů. Aktivitou se také rozumí ztotožnění se s daným cílem a zájem žáka o vyučování.

Zásada cílevědomosti Je jedním ze základních principů. Jedná se o uvědomění si stěžejního cíle, v němž jsou určovány postupy a použité prostředky ve vyučovacích metodách. Veškerá činnost žáka a učitele by měla vést k cíli, kterého chtějí dosáhnout. Veškeré vytyčené cíle musí být pro žáka dosažitelné, učitel žákovi pomáhá cíle dosáhnout.

10

Zásada individuálního přístupu k žákům Vyjadřuje požadavek respektovat ve vyučování podle možností psychické i fyzické zvláštnosti každého žáka. Jedním z předpokladů pro uplatňování tohoto principu je provedení diagnózy individuálních zvláštností žáků, zejména diagnózy osobnosti každého žáka, provádění soustavné diagnózy vědomostí a dovedností žáků, provádění rozborů vyhodnocování ústních a písemných projevů žáků a získávání informací o žácích od rodičů. [Šimoník, 2003] Tato zásada je ve třídách s větším počtem žáků velmi obtížně realizovatelná. Učitel se snaží odstraňovat nežádoucí projevy osobnosti žáků a dbá na jejich správný rozvoj. Odhaluje jejich talent a nadání a vědomě je rozvíjí.

Zásada komplexního rozvoje osobnosti žáka Pedagog rozvíjí u žáka tři základní složky osobnosti, tj. psychomotorické, poznávací a postojové. Musí si být vědom, že nejde jen o předávání množství informací, ale že během vyučování dochází ke komplexnímu rozvoji osobnosti žáka. Vyjadřuje požadavek, aby učitel tuto zásadu v každé vyučovací hodině uvědoměle, promyšleně a citlivě realizoval, aby nejen „vyučoval“, ale především „vychovával“ a tím žáka vedl k osvojení základních morálních kvalit. [Šimoník, 2003]

Zásada názornosti Při vedení žáků k tvorbě a utváření si představ bezprostředním vnímáním daného problému klade důraz na smyslové vnímání. Důležité je zapojit všechny smysly a to především zrak. V technické výchově učitel žáky seznamuje s vhodnými prostředky, jako jsou zejména nářadí, nástroje a stroje. Vždy s ohledem na maximální bezpečnost žáků. Elektronika jakožto technický obor vyžaduje k probírané látce zobrazovat názorně například elektronické součástky, schématické značky či hotové funkční elektronické obvody.

11

Platí, že zanedbání názoru v tomto širším pojetí může vést k verbálním, formálním, nejasným znalostem žáků; jeho přecenění může brzdit rozvoj abstraktního myšlení. [Kalhous, 2002]

Zásada postupnosti Jak již sám název říká, je důležité se věnovat látce jednoduché a postupně přecházet k látce složité. Obsah učiva se předkládá na základě věkových a individuálních schopností. Dále se přechází od teorie k praxi. V technické výchově nelze pracovat s nástroji, o kterých žáci nemají žádné základní informace. Zásada neplatí jen na jednu vyučovací hodinu, ale připadá na celou dobu školní docházky vzdělávání, kdy je probíraná látka stále těžší a nároky na žáky se zvyšují.

Zásada přiměřenosti V technické znamená s ohledem na předpoklady a schopnosti žáků volit přiměřené výukové tempo i pracovní tempo žáků při osvojování nového učiva. Jakýkoliv spěch ve výchovné práci je škodlivý a obzvláště tehdy; je-li doprovázen povrchním přístupem. Dostatek času lze získat správným výběrem základního učiva. Cíle, obsah, formy a prostředky mají odpovídat psychickému a fyzickému rozvoji žáků. [Čadílek, 2005, str. 24] Požadované cíle a obsah výuky musí respektovat věk a možnosti žáků. Nelze jim přednášet látku, kterou nejsou schopni pochopit. Proto v elektronice na základní škole lze přednášet pouze jednoduché a základní prvky z elektroniky. Při zapojování obvodů musí být žáci seznámeni se všemi použitými součástky a přístroji, které jsou určeny na měření popřípadě oživení elektronického obvodu.

Zásada soustavnosti Všech cílů lze dosáhnout jen trpělivou, systematickou a soustavnou prací jak žáků, tak učitelů. Nahodilé práce ovlivňují negativně výsledky vyučování. Soustavnost je dána

12

plánováním vyučování, jež je určeno učebním plánem předmětů, kterým se dané školy řídí. Probírané látky jsou dané osnovami a systematicky jsou žákům poskytovány prostřednictvím učebnic. Hlavním činitelem je učitel, který určuje průběh samostatného vyučování.

Zásada spojení teorie s praxí Jedná se o zásadu, která vyžaduje spojení učiva s praxí a s okolním životem. Žáci si při praktických pokusech probíranou látku lépe osvojí, což vede k trvalému zapamatování a schopnosti získat dané vědomosti. Jde tedy o co nejčastější prolínání teoretických poznatků a praktických dovedností. Učitelova role je v upevňování a rozvíjení správných praktických představ. Na druhé straně je žádoucí, aby učitel formuloval výukové cíle nejméně na úrovni jejich aplikace a přesvědčil žáky o smysluplnosti výuky ve škole. Měl by vést žáky ke vnímání rozvíjejících podnětů okolí školy, učit je hledat v praxi potřebné informace, zpracovávat je a dokázat je v praxi uplatňovat. [Kalhous, 2002]

Zásada trvalosti Jedná se o trvalé zapamatování osvojených dovedností a vědomostí. Ty si žáci uchovávají v paměti a na jejich základě vytváří nové poznatky. Významným činitelem této zásady je opakování a procvičování.

Zásada vědeckosti Od učitele především očekává, že celoživotně udržuje kontakt s vědeckými disciplínami, které jsou základem jeho vyučovacích předmětů. Znamená pro něj využívat všech vzdělávacích možností k aktualizaci rychle zastarávajících poznatků. [Kalhous, 2002]. Pedagog využívá vědu jako zdroj informací, faktů a pojmů, které následně demonstruje žákům v jednotlivých předmětech. Vede k porozumění a zamyšlení žáků nad danými problémy.

13

Technické obory a vědy se neustále rozvíjí, kladou na učitele určité požadavky, patří sem především soustavné vzdělávaní v technice. Načerpané poznatky učitelé dále uplatňují ve výuce a u žáků se snaží rozvinout správné technické myšlení.

Zásada zpětné vazby Termín zpětné vazby platí v situaci, kdy je vstup ovlivněn výstupem. Z pedagogického hlediska to znamená, že se učitel zajímá, zda žáci látce rozumí správně. Při zjištění těchto informací může učitel podle potřeby měnit svoje vyučovací metody, tempo a poskytovat žákům pomocnou ruku. Zpětná vazba mezi učitelem a žáky by měla být co nejčastější.

1.2

Výukové metody Jak uvádí Kalhous [2002], interakce učitel-žák je ve výuce realizována především

prostřednictvím výukových metod. Výuková metoda je cílevědomý a promyšlený postup, který učitel předkládá a používá za účelem dosáhnout stanového vzdělávacího cíle. Pomocí výukových metod dosahujeme výukových cílů, chápeme je tedy jako cestu ke stanovenému cíli. Jedná se o vzájemný kontakt žáka s učitelem, kdy učitel na žáka klade prostřednictvím metod určité požadavky, s nimiž se žák ztotožňuje a jejich plněním splňuje stanovené cíle. Využíváním výukových metod je vyučování systematicky organizováno.

Metody slovní Maňák [2003] přikládá slovním metodám v pedagogickém vedení žáků zásadní důležitost. Hovoří o vypravování, sdělování, poučování, vysvětlování, napomínání a podobných verbálních projevech, které již od úsvitu lidské společnosti patří k důležitým pedagogickým postupům. Autor uvádí, že svou prastarou historií potvrzují význam slovních metod i v dnešním edukačním procesu.

14

Vyprávění vede k zaujetí jedince anebo skupiny. Vytváří intimní vztah mezi vypravěčem a posluchači. Vede k zaujetí jedince nebo skupiny. V rámci elektroniky lze vypravovat lze příběhy o objevení elektrických jevů či vynálezu elektronických součástek. Jako vhodné doplnění je připojení zkušenosti z vlastního života. Vysvětlování je použitelná metoda téměř ve všech výukových situacích, kdy logicky popisujeme danou věc, v našem případě například elektronické schéma. Vede k pochopení látky a osvojení nových poznatků. Rozhovor představuje komunikaci mezi dvěma lidmi. Je založen na otázkách a odpovědích. Má širokou škálu použití, ale především musí být stanoveno vhodné téma. Rozhovor se v hodinách technické výchovy dá použít ke zvýšení pozornosti a spolupráci žáků. Používají se otázky zjišťovací a otevřené, ale vše závisí na konkrétní situaci.

Metody názorně - demonstrační Spolu se slovními metodami představuje komplexní celek. Jsou používány pro názornou ukázku učiva. Důležitost této metody spočívá v praktickém poznávání technických jevů. V dnešní moderní výuce by neměla chybět ukázka a demonstrace předmětů společně se slovním výkladem. Demonstrace znamená názornou ukázku předmětu či procesu. Při demonstraci se také uplatňují různé názorné pomůcky (fotografie, obrazy, schémata, grafy, filmy atd.). [Skalková, 2007, s. 195] Patří sem předvádění, pozorování, práce s obrazem a instruktáž. Jedná se o metody, které demonstrují žákům vizuálně, zvukově nebo hmatově dané jevy, předměty, modely apod. Předvádění hraje v technické výchově velkou roli. Pokud žáci vidí v rámci elektroniky funkčnost

výrobků

či

měření

elektrických

veličin,

zapamatují

si

ji

lépe

než

z přednášky. Jedná se o veškeré pokusy, měření a zkoumání elektroniky a jejich součástek. Žáci si při této metodě vytváří určitě představy a jsou vedeni k přemýšlení.

15

Instruktáž je výuková metoda, která zprostředkovává žákům vizuální, auditivní, audiovizuální, hmatové a podobné podněty k jejich praktické činnosti. [Maňák, 2003] Dává žákům instrukce jak postupovat a informuje je o následující činnosti (Všimni si…, Pokus se…, Udělej…, Dej pozor…).

Metody dovednostně - praktické Hlavní funkcí této metody je rozvíjet zkušenosti žáků, naučit je vnímat problémy, motivovat je a pomáhat jim k získání vědomostí z technické výchovy. Výuka se orientuje na praktickou aktivitu žáků. Experimentováním žáci zjišťují a ověřují teoretické znalosti a utvrzují tak své znalosti. V technické výchově a v elektronice je mnoho způsobů jak ověřovat a zkoušet. Škola připravuje na život, tudíž je nutné, aby žáci ovládali praktické dovednosti. V hodinách technické výchovy se žáci naučí pracovat s různými nástroji a znát jejich účel použití. Do této metody spadá napodobování, což je proces, při němž si žáci pozorováním a v případě technických předmětů i manuální činností osvojují chování jiných lidí. Dále se jedná o manipulování a laborování, kdy žáci poznávají různými experimenty prostředí a zařízení.

16

2. Technická výchova na ZŠ v souvislostech RVP Všechny základní školy vyučují dle Rámcového vzdělávacího programu pro základní vzdělávání. Rámcový vzdělávací program pro základní vzdělávání je pedagogický dokument. Udává směr a ovlivňuje vzdělávání na všech školách poskytující základní vzdělávání. [RVP ZV, 2007]

2.1

Charakteristika RVP V souladu s novými principy kurikulární politiky, zformulovanými v Národním

programu rozvoje vzdělávání v ČR (tzv. Bílé knize) a zakotvenými v zákoně č. 561/2004 Sb., o předškolním, základním, středním, vyšším odborném a jiném vzdělávání (školský zákon), se do vzdělávací soustavy zavádí nový systém kurikulárních dokumentů pro vzdělávání žáků od 3 do 19 let. Kurikulární dokumenty jsou vytvářeny na dvou úrovních – státní a školní. [RVP ZV, 2007, str. 1] Státní úroveň v systému kurikulárních dokumentů představují Národní program vzdělávání a rámcové vzdělávací programy (dále jen RVP). Národní program vzdělávání vymezuje počáteční vzdělávání jako celek. RVP vymezují závazné rámce vzdělávání pro jeho jednotlivé etapy – předškolní, základní a střední vzdělávání. Školní úroveň představují školní vzdělávací programy (dále jen ŠVP), podle nichž se uskutečňuje vzdělávání na jednotlivých školách [RVP ZV, 2007, str. 1] Rámcový vzdělávací program pro základní vzdělávání vymezuje: cíle základního vzdělávání, klíčové kompetence a vzdělávací obsah.

2.1.1 Cíle základního vzdělávání Základní vzdělávání pomáhá žákům utvářet a rozvíjet základ všeobecného vzdělání, soustředí se především na životní situace a praktické jednání. V základním vzdělávání se proto usiluje o naplňování těchto cílů: •

umožnit žákům osvojit si strategie učení a motivovat je pro celoživotní učení,

•

podněcovat žáky k tvořivému myšlení, logickému uvažování a k řešení problémů

17

•

vést žáky k všestranné, účinné a otevřené komunikaci,

•

rozvíjet u žáků schopnost spolupracovat a respektovat práci a úspěchy vlastní i druhých,

•

připravovat žáky k tomu, aby se projevovali jako svébytné, svobodné a zodpovědné osobnosti, uplatňovali svá práva a naplňovali své povinnosti,

•

vytvářet u žáků potřebu projevovat pozitivní city v chování, jednání a v prožívání životních situací; rozvíjet vnímavost a citlivé vztahy k lidem, prostředí i k přírodě,

•

učit žáky aktivně rozvíjet a chránit fyzické, duševní a sociální zdraví a být za ně odpovědný,

•

vést žáky k toleranci a ohleduplnosti k jiným lidem, jejich kulturám a duchovním hodnotám, učit je žít společně s ostatními lidmi,

•

pomáhat žákům poznávat a rozvíjet vlastní schopnosti v souladu s reálnými možnosti a uplatňovat je spolu s osvojenými vědomostmi a dovednostmi při rozhodování o vlastní životní a profesní orientaci. [RVP ZV, 2007, str. 4-5]

2.1.2 Klíčové kompetence Klíčové kompetence představují souhrn vědomostí, dovedností, schopností, postojů a hodnot důležitých pro osobní rozvoj a uplatnění každého člena společnosti. Jejich výběr a pojetí vychází z hodnot obecně přijímaných ve společnosti a z obecně sdílených představ o tom, které kompetence jedince přispívají k jeho vzdělávání, spokojenému a úspěšnému životu a k posilování funkcí občanské společnosti. [RVP ZV, 2007, str. 6] Vzdělávání má za úkol vybavit žáky klíčovými kompetencemi na požadovanou úroveň, která je připraví na další vzdělávání a pomůže jim uplatnit se ve společnosti. Převzetí kompetencí je složitý a dlouhodobý proces, který začíná již v předškolním období, pokračuje v době docházky na základní a střední škole a dotváří se během celého života. Základní vzdělání neuzavírá klíčové kompetence, ale vytváří základ ke vstupu do života a do pracovního procesu. Všechny klíčové kompetence se prolínají a tvoří jeden celek, který by měl být výsledkem procesu vzdělávání.

18

Proto k jejich utváření a rozvíjení musí směřovat a přispívat veškerý vzdělávací obsah i aktivity a činnosti, které ve škole probíhají. [RVP ZV, 2007, str. 6] Za klíčové kompetence jsou považovány tyto: •

kompetence k učení,

•

kompetence k řešení problému,

•

kompetence komunikativní,

•

kompetence sociální a personální,

•

kompetence občanské,

•

kompetence pracovní.

2.1.3 Vzdělávací obsah Rámcový vzdělávací program pro základní vzdělání definuje devět vzdělávacích oblastí, které jsou děleny na jeden čí více obsahově blízkých oborů. Stanovují, jakých znalostí by měli žáci dosáhnout na konci základního vzdělání. Vzdělávací obsah si základní školy člení do předmětů a dále rozpracovávají na úrovni školních vzdělávacích programů, případně doplňují dle svého uvážení, potřeb, zájmů a zaměření žáků tak, aby vše směřovalo k rozvoji klíčových kompetencí. Z jednoho vzdělávacího oboru může být vytvořen jeden vyučovací předmět nebo více vyučovacích předmětů, případně může vyučovací předmět vzniknout integrací vzdělávacího obsahu více vzdělávacích oborů (integrovaný vyučovací předmět). RVP ZV umožňuje propojení (integraci) vzdělávacího obsahu na úrovni témat, tematických okruhů, případně vzdělávacích oborů. Integrace vzdělávacího obsahu musí respektovat logiku výstavby jednotlivých vzdělávacích oborů. Základní podmínkou funkční integrace je kvalifikovaný učitel. [RVP ZV, 2007, str. 10-11] Učitelé musí při tvorbě školních vzdělávacích programů vzájemně spolupracovat, aby propojovali vhodná témata stejným vzdělávacím oborům.

19

Technické vzdělávání je reprezentováno vzdělávací oblastí a zároveň vzdělávacím oborem Člověk a svět práce. Vzdělávací oblasti a obory základního vzdělávaní jsou uvedeny v tabulce 1. Vzdělávací oblast

Vzdělávací obor

Jazyk a jazyková komunikace

Český jazyk a literatura, cizí jazyk

Matematika a její aplikace

Matematika a její aplikace

Informační a komunikační technologie Informační a komunikační technologie Člověk a jeho svět

Člověk a jeho svět

Člověk a společnost

Člověk a příroda

Umění a kultura

Hudební výchova, Výtvarná výchova

Člověk a příroda

Fyzika, Chemie, Přírodopis, Zeměpis

Člověk a zdraví

Výchova ke zdraví, Tělesná výchova

Člověk a svět práce

Člověk a svět práce

Tabulka 1 – vzdělávací oblasti a obory RVP ZV

2.2

Vzdělávací oblast Člověk a svět práce Oblast Člověk a svět práce postihuje široké spektrum pracovních činností

a technologií, vede žáky k získání základních uživatelských dovedností v různých oborech lidské činnosti a přispívá k vytváření životní a profesní orientace žáků. [RVP ZV, 2007, str. 73] Tato oblast vychází z konkrétních životních situací, kdy se žáci setkávají s technickými činnostmi a technikou v různých podobách. Zaměřuje se na praktické dovednosti a rozvíjí vzdělání o technickou složku, která je potřebná v dalším průběhu života, především pro jeho uplatnění ve společnosti. Uplatňují se zde tvůrčí schopností žáků. Vzdělávací oblast Člověk a svět práce je rozdělena na 1. a 2. stupeň základní školy. Na 1. stupni se dělí do čtyř tematických okruhů, které jsou povinné pro všechny školy. Jedná se o tyto okruhy: práce s drobným materiálem, konstrukční činnosti, pěstitelské práce a příprava pokrmů.

20

Na 2. stupni, který nás zajímá kvůli využitelnosti této bakalářské práce více, se dělí do osmi tematických okruhů: práce s technickými materiály, design a konstruování, pěstitelské práce, chovatelství, provoz a údržba domácnosti, příprava pokrmů, práce s laboratorní technikou, využití digitálních technologií a svět práce. Druhý stupeň je specifický tím, že si školy k povinným předmětům mohou vybrat dle svých možností a podmínek minimálně jeden další. Tento vzdělávací obsah je povinný pro všechny žáky, neklade rozdíl mezí dívkami a chlapci. Žáci se učí pracovat s různými materiály a osvojují si základní pracovní dovednosti a návyky. Učí se plánovat, organizovat a hodnotit pracovní činnost samostatně i v týmu. [RVP ZV, 2007, str. 73]

Vzdělávání v této oblasti vede žáky k: •

k pozitivnímu vztahu k práci a odpovědnosti za provedenou práci,

•

k osvojení základních pracovních postupů, dovedností a návyků z různorodých oblastí

•

k organizování a plánování práce a použití vhodných nástrojů a pomůcek k vykonání práce

•

vytrvalosti a soustavnosti při plnění zadaných úkolů, k uplatňování tvořivosti a vlastních nápadů při pracovní činnosti a k vynakládání úsilí na dosažení kvalitního výsledku [RVP ZV, 2007, str. 73]

•

k poznávání techniky jako součástí lidské života

•

k rozvíjení myšlení a seberealizaci

•

orientaci v různých oborech lidské činnosti, formách fyzické a duševní práce a osvojení potřebných poznatků a dovedností významných pro možnost uplatnění, pro volbu vlastního profesního zaměření a pro další životní a profesní orientaci [RVP ZV, 2007, str. 74]

21

Dále se podrobněji podíváme na vzdělávací oblast Člověk a svět práce druhého stupně, která nás v návaznosti na bakalářskou práci zajímá. Uvedeme pouze ty tematické okruhy, které se praktikují na druhém stupni základních škol a mají souvislost s elektronikou. Práce s technickými materiály Očekávané výstupy žáka: •

provádí jednoduché práce s technickými materiály a dodržuje technologickou kázeň,

•

řeší jednoduché technické úkoly s vhodným výběrem materiálu, pracovních nástrojů a nářadí,

•

organizuje a plánuje svoji pracovní činnost,

•

užívá technickou dokumentaci, připraví si vlastní jednoduchý náčrt výrobku,

•

dodržuje obecné zásady bezpečnosti a hygieny při práci i zásady bezpečnosti a ochrany při práci s nářadím; poskytne první pomoc při úrazu. [RVP ZV, 2007, str. 75]

Probírané učivo: •

vlastnosti materiálu, užití v praxi (dřevo, kov, plasty, kompozity),

•

pracovní pomůcky, nářadí a nástroje pro ruční opracování,

•

jednoduché pracovní operace a postupy,

•

organizace práce, důležité technologické postupy,

•

technické náčrty a výkresy, technické informace, návody. [RVP ZV, 2007, str. 75]

Design a konstruování Očekávané výstupy žáka: •

sestaví podle návodu, náčrtu, plánu, jednoduchého programu daný model,

•

navrhne a sestaví jednoduché konstrukční prvky a ověří a porovná jejich funkčnost, nosnost, stabilitu aj.,

•

provádí montáž, demontáž a údržbu jednoduchých předmětů a zařízení,

•

dodržuje zásady bezpečnosti a hygieny práce a bezpečnostní předpisy; poskytne první pomoc při úrazu. [RVP ZV, 2007, str. 76]

22

Probírané učivo: •

stavebnice (konstrukční, elektrotechnické, elektronické), sestavování modelů, tvorba konstrukčních prvků, montáž a demontáž,

•

návod, předloha, náčrt, plán, schéma, jednoduchý program. [RVP ZV, 2007, str. 76]

Práce s laboratorní technikou Očekávané výstupy žáka: •

vybere a prakticky využívá vhodné pracovní postupy, přístroje, zařízení a pomůcky pro konání konkrétních pozorování, měření a experimentů,

•

pracuje protokol o cíli, průběhu a výsledcích své experimentální práce a zformuluje v něm závěry, k nimž dospěl,

•

vyhledá v dostupných informačních zdrojích všechny podklady, jež mu co nejlépe pomohou provést danou experimentální práci,

•

dodržuje pravidla bezpečné práce a ochrany životního prostředí při experimentální práci,

•

Poskytne první pomoc při úrazu v laboratoři. [RVP ZV, 2007, str. 77]

Probírané učivo: •

základní laboratorní postupy a metody,

•

základní laboratorní přístroje, zařízení a pomůcky. [RVP ZV, 2007, str. 77]

Využití digitálních technologií Očekávané výstupy žáka: •

ovládá základní funkce digitální techniky; diagnostikuje a odstraňuje základní problémy při provozu digitální techniky,

•

propojuje vzájemně jednotlivá digitální zařízení,

23

•

pracuje uživatelským způsobem s mobilními technologiemi – cestování, obchod, vzdělávání, zábava,

•

ošetřuje digitální techniku a chrání ji před poškozením,

•

dodržuje základní hygienická a bezpečnostní pravidla a předpisy při práci s digitální technikou a poskytne první pomoc při úrazu. [RVP ZV, 2007, str. 77]

Probírané učivo: •

digitální technika – počítač a periferní zařízení, digitální fotoaparát, videokamera, PDA, CD a DVD přehrávače, e-Kniha, mobilní telefony,

•

digitální technologie – bezdrátové technologie (USB, Bluetooth, WIFI, GPRS, GMS, norma

IEEE

802.11b),

navigační

technologie,

konvergence

technologií,

multiplexování, •

počítačové programy pro zpracovávání hlasových a grafických informací – úpravy, archivace, střih; operační systémy, vzájemná komunikace zařízení (synchronizace PDA s PC),

•

mobilní služby – operátoři, tarify. [RVP ZV, 2007, str. 78]

24

3. Materiální didaktické prostředky Vzdělávání lze v obecné rovině považovat za složitý interakční proces, při kterém dochází ke vzájemnému působení a ovlivňovaní hlavních aktérů, tj. edukátora a edukantů. Edukační proces zahrnuje takové činnosti, při nichž se nějaký subjekt učí, obvykle za působní jiného subjektu, který vyučuje či instruuje. [Dostál, 2008] Materiálním didaktickým prostředkem lze chápat vše, co žáci a učitel mohou použít k dosažení výukových cílů. Jedná se o tabuli, učebnu, ale také učebnice, projektory a výpočetní techniku. Tyto prostředky se dále dělí na učební pomůcky a didaktické techniky. Ve vzdělávacím procesu dochází ke vzájemnému kontaktu učitele s žáky a v dnešní době moderního vzdělávání nelze vystačit pouze s verbální komunikací. Jen těžko si dnešní kantoři dokáží představit výuku bez učebních pomůcek a didaktické techniky. Dle výzkumu jsou vizuální informace efektivnější. Dostál [2008] uvádí, že žáci se učí z 87% očima, z 9% ušima a 4% jinými smysly. A podotýká, že při správném zacházení s nimi jsou pozitivně ovlivňovány vzdělávací cíle a rozvoj žáků. Ti si nemusí předměty či věci pouze představovat, ale mohou je skutečně vnímat, čímž si vytvoří jasnou představu jak demonstrovaný předmět použít v praxi. Vizuální pomůcky poutají pozornost. I kdyby se učitelé připravovali sebelépe, bez pozornosti žáků nedosáhnou stanovených cílů. Ignorovat nový obrázek na plátně dataprojektoru je obtížné, ignorovat větu výkladu nikoliv. Upoutání pozornosti ve věku televize není snadné a všichni přitom potřebujeme využívat veškeré zdroje pomoci. [Petty, 1996] Obrovskou výhodou vizuálních pomůcek je upřesňování abstraktních myšlenek. Pojmy a koncepce může každý z nás chápat jiným způsobem, za to praktickým ukázkám porozumíme lépe než verbálním – například pilování. Ve většině případů jsou také lépe zapamatovatelné než verbální informace. Učební pomůcky jsou silně spjaty s didaktickou technikou. Za pomůcky nelze považovat učebny, tabule a dataprojektory, ale pokládáme za ně obraz, poznámky na tabuli, snímek z dataprojektoru a jiné. Vazba těchto dvou pojmů plyne z následujícího přehledu.

25

Didaktická technika

Učební pomůcky

Počítač (hardware)

Malování (software)

Dataprojektor

Statické obrázky, prezentace

Videoprojektor

Dynamické obrázky

Televizor

Dokumenty, vzdělávací videa

Diaprojektor

Diafilm

Mikrofon

Zpěv

Sluchátka, reproduktor

Záznam zvuku

Tabule

Kresba, zápis

Tabulka 2 - materiální technické prostředky

3.1

Učební pomůcky Je celá řada definicí formulující učební pomůcku. Kujala a kol. ji v pedagogickém

slovníku vymezuje následovně: „Učební pomůcky jsou přirozené objekty nebo předměty napodobující skutečnost, nebo symboly které ve vyučování a učení přispívají jako zdroje informací k vytváření, prohlubování a obohacování představ a umožňují vytvářet dovednosti v praktických činnostech žáků, slouží k zobecňování a osvojování zákonitostí přírodních a společenských jevů. Používají se především proto, aby se vytvořily podmínky pro intenzivnější vnímání učební látky, aby do celkového procesu bylo zapojeno co nejvíce receptorů, především zrakových a sluchových.“ [Kujala, 1967, s. 462] Dle pedagogického slovníku J. Průcha definuje učební pomůcku takto: „Učební pomůcky jsou předměty zprostředkující nebo napodobující realitu, napomáhající větší názornosti nebo usnadňující výuku.“ [Průcha, J. 2004, s. 256] Učební pomůcky lze dělit podle mnoha kritérií, jedno z nich je dělení na tři kategorie. Pedagogicko - didaktické se dělí dle funkce, možnosti a způsobu začlenění do výuky. Také dle vedení žáků k činorodosti. Psychologicko - fyziologické se zabývají působením na smysly žáka – vizuální, auditivní, dotykové, audiovizuální a smíšené. Dále se dělí dle úrovně v poznávacím procesu. Pomůcky materiálně - praktické, které se dělí dle materiálu, velikosti,

26

tvaru

a

formy.

Patří

sem

dřevěné

či

kovové

materiály,

dále

dvojrozměrné

a trojrozměrné apod. Rambousek a kolektiv [1989] člení učební pomůcky do následujících skupin: originální předměty a reálné skutečnosti, zobrazení a znázornění předmětů a skutečností, textové pomůcky, pořady a program prezentované didaktickou technikou, speciální pomůcky. Originální předměty a reálné skutečnosti jsou přírodní materiály v původním stavu, kam lze zařadit minerály, kameny a rostliny. Dále výrobky a výtvory kam patří stroje, přístroje, umělecká díla, ale také chemické a fyzické jevy a děje. Do této skupiny zapadají i reálné zvuky a hudební projevy. Do skupiny zobrazení a znázornění předmětů a skutečností patří modely a prezentace pomocí didaktické techniky. Textové pomůcky zastupují učebnice a pracovní materiály jako jsou pracovní sešity, sbírky úloh či tabulky. Skupina pořady a programy prezentované didaktickou technikou zastupují pořady a programy. Pořady jsou například školské televize, internetové pořady. V dnešní době jsou nahrazeny projektory a jinými didaktickými technikami. Z pohledu dnešní doby dělí Dostál [2008, s. 18] učební pomůcky do následujících kategorií: •

původní předměty a reálné skutečnosti – výrobky, výtvory, produkty, vzorky materiálů, přírodniny, horniny, minerály, jevy a děje,

•

modely – zobrazující předmět, zobrazující princip, statické modely, dynamické modely, symbolické modely,

•

vizuální pomůcky – fotografie, obrazy, kresby, mapy, obraz prostřednictví dataprojektoru,

•

auditivní pomůcky – zvukové záznamy, písničky, koncerty, záznamy zvukových nástrojů, záznamy zpěvu, zvuky zvířat, rádio a rozhlas,

•

audio - vizuální pomůcky – televizní pořady, dokumenty, výukové filmy a prezentace,

•

literární pomůcky – učebnice, pracovní listy a sešity, literatura, noviny a odborné časopisy,

•

počítačové programy a internet - www stránky, služby internetu, výukové programy, E-lerning, multimédia,

•

speciální pomůcky - experimenty.

27

Učební pomůcky se jako nezanedbatelná součást výuky a vzdělávacího procesu dále dělí dle funkcí. Funkce výchovná působí na žáky a jejich rozvoj, myšlenkové pochody, utváří postoje a dovednosti. Rozeznávat co je skutečné a co je abstraktní má za úkol funkce poznávací. Funkce samovzdělávací nutí žáky přemýšlet a pracovat s danými pomůckami. Rozvíjí samostatnost a kreativitu. Intelektuální funkce prověřuje paměť, vnímání, rozvíjí myšlení a mínění žáků. Funkce objevovací nutí žáky objevovat zákonnosti a pozorovat dané učební pomůcky.

3.1.1 Volba učebních pomůcek a zásady jejich použití Existuje mnoho pomůcek používaných ve vzdělávacím procesu, ovšem ne všechny jsou přínosem. Při jejich špatném používání je efekt kontraproduktivní a neprospívá k rozvoji žáků. Učitel je musí vybírat vhodně a citlivě. Měl by je vybírat podle určitých aspektů, jako jsou cíle vzdělávání, věk a psychický vývoj žáků. Dále dle zkušenosti jeho a žáků a také dle možností třídy, popřípadě školy.

Obrázek 1 - faktory ovlivňující volbu učební pomůcky [Dostál, 2008]

Dle Dostála [2008] je výběr učebních pomůcek výsledkem hodnocení a zvažování řady faktorů, které pozitivně anebo negativně ovlivňují výchovně vzdělávací proces a tím i jeho efektivnost.

28

Používání učebních pomůcek v hodinách se jeví jako snadné, ale dodržují se určité zásady, jak správně pracovat a zacházet s pomůckami. Učitelé musí znát a mít přehled o všech svých pomůckách. Vždy před hodinou zkontrolují jejich funkčnost a bezpečnost, tak aby mohlo dojít k jejich demonstraci před žáky. Musí s nimi umět zacházet a znát možnosti didaktického využití. Pomůcky musí být podle své povahy voleny pro správnou cílovou skupinu a s ohledem na psychický vývoj žáků tak, aby přispěli k rozvoji žáků. Při pokusech o jejich realizaci jsou žáci do experimentu zapojeni. S přihlédnutím ke zvolené pomůcce učitelé volí vhodnou didaktickou techniku tak, aby byla představena co nejlepším způsobem. Při hodině lze využít více učebních pomůcek, ty jsou předkládány v době, kdy práce s nimi souvisí s probíranou látkou. V případě, že se vyskytují nové a lepší pomůcky, měli bychom mít o nich přehled a případně je pořídit. Učební pomůcky mají neodlučitelné vlastnosti, kterými jsou charakterizovány. Tvoří spolu s učivem signály, které jsou výsledkem učené látky. K jejich představení je zapotřebí vyučovacích metod. Žáci s pomůckami mohou manipulovat a lepé si tak osvojit probíranou látku. Tvoří jasný a přímí důkaz, urychlují styk mezi žákem a učitelem a dělají ho výkonnějším. Pomůcky lze využít ve všech fázích výuky, pomáhají překonat jednotvárnost a nudu v hodinách.

3.2

Didaktická technika ve vyučování Didaktickou technikou se rozumí zařízení, pomocí nichž vytváříme a prezentujeme

učební pomůcky. Pomáhá učitelům měnit styl práce a zvyšovat jejich efektivnost. Například počítačové programy jim dokáží vytvořit potřebné testy k písemným pracím či prezentace potřebné k výuce. Jisté je, že dobrého učitele stěží kdy může didaktická technika plně nahradit. Dobrému učiteli však didaktická technika šetří čas a energii, kterých může využít k rozvoji sociální stránky řízení výchovně-vzdělávacího procesu. [Drahovzal, 1997]

29

Didaktická technika se dělí podle vnímání uživatele: •

zobrazovací plocha - tabule, interaktivní tabule,

•

audio technika

- MP3, diktafony, přehrávače, magnetofony, apod.,

•

video technika

- videopřehrávače, DVD, kamery,

•

projekční technika

- dataprojektory, zpětné projektory, výpočetní technika,

•

počítačová technika - počítač, připojitelný hardware, software.

Nejzákladnější didaktická technika je školní tabule, která se požívá nejčastěji a patří do skupiny zobrazovacích ploch. Někdo na tabuli píše veškeré poznámky, jiný pouze hlavní body hodiny. Další ji využívá ke kreslení obrazců a najdou se i tací, kteří tabuli opomíjejí. Její výhodou je přizpůsobivost a v tom je její přednost. Každý učitel si libovolně volí místo, kde a jak bude informace zobrazena. Tabulí existuje několik druhů. Univerzální neboli zelená či černá, které se stále nachází v mnoha učebnách. Píše se na ní křídou a má velmi nízkou nákladnost. Bílá tabule, kterou je možné využít místo promítacího plátna je v poslední době hojně využívaná. K zobrazení informací se využívají popisovače, které jsou jednoduše smazatelné. Nákladná, ovšem nejmodernější je interaktivní tabule. Je propojena s počítačem. Dá se ovládat prstem, speciálním fixy a dalšími nástroji. Jedná se o druh dotykového displeje. Audio technika reprezentuje skupinu pomůcek nahrávající či reprodukující zvuk. Patří sem diktafon, ten se používá k nahrávání zvuku s následným uložením. Slouží k uchování poznámek. Vyznačuje se jednoduchostí obsluhy a možností dalšího zpracování uložené zvukové nahrávky. Zvukové přehrávače, kam lze zařadit rádia, magnetofony či domácí kina se ve školství používají k reprodukci zvukových nahrávek. Užívají se v hodinách cizích jazyků a v hudební výchově.

Video technika je v dnešní době hojně rozšířená a spadají sem především televizory, na kterých se promítají výukové filmy a dokumenty používané ke zpestření výuky. Dají se propojit s počítačovou technikou a slouží tak k zobrazení prezentací, nákresů a k ukázkám obrázků. Videokamery jsou vhodné k natáčení různých videí, které se dají následně využít

30

v hodinách. Lze s ní pořizovat výstupy žáků a pracovní postupy. Žáci pokládají video za zdroj zábavy a uvolnění. [Petty, 1996]

Projekční technika používá mnoho přístrojů, jako jsou diaprojektory, zpětné projektory, dataprojektory a počítače. Diaprojektory zobrazuje obrázky z kinofilmů na plátno či bílou plochu ve zvětšené velikosti. Jsou náročné na přípravu a používání. Zpětné projektory se využívají i v dnešní době počítačů. Oproti tabulím mají mnoho výhod. Vkládají se do nich průsvitné folie s texty a obrázky. Folie se dají uchovávat, tak se předchází neustálému malování a psaní na tabuli a ušetří se tím mnoho času.

Obrázek 2 - zpětný projektor

Nejvíce používaným typem v současnosti jsou dataprojektory, které mají spojení s počítačem. Dokáží přenést plochy obrazovky počítače na plátno nebo bílou plochu. Slouží k promítání prezentací, obrázků a videí. Lze připojit zvukové zařízení, které z počítače a dataprojektoru udělá komplexní zařízení.

Bez počítačové techniky by se dnes málokterý učitel obešel. Je běžně a široce používána ve všech předmětech. Používá se příslušný hardware počítače, jako jsou tiskárny, skenery apod., ale také software, kam zapadají textové editory, tabulkové editory, databáze a prezentace.

31

Textové editory pomáhají při psaní textu, zpráv nebo dopisů. Slouží k výrobě pracovních listů. Dále k tvorbě písemných prací a učebních materiálů. Databáze jsou vhodné na

použití

ukládaní

záznamů,

databáze

doporučené

literatury

nebo

informace

o různých výrobcích a jejich cenách. Tabulkové editory umožňují zpracovávat číselné informace. Umí matematické funkce vhodné například pro vypočítání průměru známek. Po zadání číselných informací dokáží vytvořit mnoho druhů grafů. Pomocí počítače lze vytvářet výukové prezentace, které nahrazují klasický zápis na tabuli. Výhodou počítače je uložení všech vytvořených dat a následné použití. Uložená data se dají jednoduše aktualizovat a vytvořený materiál vypadá profesionálně

Počítače kromě jiného dokážou •

kreslit grafy,

•

produkovat graficky zaměřené materiály,

•

komunikovat s jinými počítači,

•

uchovávat a zpracovávat data, například při vědeckém pokusu,

•

navrhovat letáčky pro vaše hodiny,

•

ovládat „roboty“

•

vytvořit si databázi otázek ke zkoušce. [Petty, 1996]

Pro učení pomocí počítače je ve světě užívána zkratka CAL („computer-assisted learning“). Počítačové programy, které umožňují, aby počítač plnil funkci učitele, se nazývají výukový software.

32

4. Teorie výroby elektronických obvodů Dnešní doba se neobjede bez elektronických výrobků, kam lze zařadit počítače, mobilní telefony, notebooky, tablety a další moderní přístroje. Ty jsou složeny z elektronických obvodů skládající se z elektronických součástek, jako jsou odpory, kondenzátory, cívky a především tranzistory. Například dnešní počítačové procesory od firmy Intel jsou komponovány z 1,45 miliardy tranzistorů. Elektronické schéma je grafické vyjádření elektronického obvodu, které je zobrazeno pomocí schématický značek. Elektronický obvod je vodivý obvod skládající se z elektronických prvků neboli obvodových součástek jako jsou odpory, kondenzátory, cívky, tranzistory a se zdrojem elektrické energie. Jednotlivé prvky jsou propojeny pomocí vodičů. V případě desky plošného spoje (DPS) jsou spojeny vodivými cestami. Elektronické součástky jsou ve schématech vyjádřeny pomocí schématických značek. Každá součástka má již stanovenou schématickou značku a přehled nejpoužívanějších schématické značek uvádíme v jedné z následujících kapitol. Obvodová součástka je neoddělitelná součást obvodu, která má přesně dané elektrické vlastnosti. Těmito parametry jsou odpor rezistoru, kapacita kondenzátoru a proudové zesílení tranzistoru atd. [Bezděk, M., 2005, str. 12] Za elektronický obvod, zobrazený na následujícím obrázku, považujeme také odpor (rezistor) sériově zapojený s LED diodou a se spínačem. Ovšem většinou je vše komplikovanější a některé obvody mají i stovky, tisíce či miliony součástek.

Obrázek 3 – ukázkové elektronické schéma

33

Ukázkový obvod se skládá ze spínače, odporu a diody. Každá tato součástka má v obvodě svoji roli. Tlačítko při sepnuté poloze, tedy při tlaku na něj, dovoluje průchod proudu obvodem. LED dioda neboli světlo emitující dioda při průchodu elektrického proudu září. Používá se na indikační účely, nahrazování žárovek a výrobu zobrazovačů. Nejčastěji se používá infračervená, žlutá, zelená, oranžová, modrá a červená. LED diodou protéká elektrický proud pouze v propustném směru, při závěrném zapojení neprotéká. Chová se tedy stejně jako klasická usměrňovací dioda jen s tím rozdílem, že v propustném směru svítí. Je to tedy součástka propouštějící proud pouze jedním směrem, kdy je kladný pól připojen na anodu a záporný na katodu diody. Pro názornější představu vysvětlení principu fungování diody použijeme jako příklad vodu. Dioda funguje jako vodní ventil, který se otevře pouze při překročení určitého tlaku vody, v případě elektroniky elektrického napětí. Při opačném působení tlaku vody ventil drží a vodu nepropouští, tím skutečnou LED diodou proud neprotéká. Napětí, pro otevření LED diody se odborně nazývá prahové napětí a pohybuje kolem 2V, ovšem závisí to na barvě a typu použití diody. Překročení prahového napětí u LED diody způsobí svícení.

Obrázek 4 - princip fungování LED diody

Dioda musí být vždy zapojena sériově s elektrickým odporem, který brání zničení diody. Nezáleží, zda je odpor zapojen před anodu nebo před katodou, hlavní je, aby byl

34

zapojen. Velikost odporu závisí na velikosti průchozího proudu a parametrech svítící diody. Elektrický odpor neboli rezistor klade odpor průchodu elektrického proudu. Odpor se značí v Ω - ohm. V našem případě pracujeme v ukázkovém elektronickém schématu s velikostí odporu 470 Ω. Vlastnosti této součástky vyplývají z Ohmova zákona, tedy R ≡ U .I [Ω,V,A]. Bezděk [2005] uvádí, že vlastnosti rezistorů jsou určeny mnoha parametry, jakou jsou například velikost elektrického odporu, teplotní závislost odporu a napěťová závislost. Odpory se vyjadřují v řadách, které jsou normované. Nemůžeme si koupit jakoukoliv hodnotu, například odpor 352 Ω neexistuje. Velikost odporu zjistíme z přečtení barevného značení na rezistoru, viz následující obrázek.

Obrázek 5 - rezistor

Při zapojení diody LED dodržujte polaritu. Vývod záporného pólu nazývaného katoda je vyznačen zpolštěním pouzdra, případně kratším drátem. [Schommers, 1988, s. 32]

Obrázek 6 - LED dioda

Při správném zapojení demonstrovaného obvodu, připojení ke zdroji elektrické energie a při stisknutí tlačítka začne dioda svítit.

35

Tento jednoduchý elektronický obvod se třemi součástkami budeme následně používat v kapitole 4.2 Realizace elektronického obvodu, kde se zabavíme různými možnostmi tvorby elektronických obvodů. Obvod nazveme „ukázkové schéma“, abychom předešli neustálému odkazování na obrázek „ukázkové elektronické schéma“.

4.1

Schématické značky elektronických součástek Znalost schématických značek je základním požadavkem pro porozumění

elektronických schémat. [Pecina, 2007, str. 43] V tabulce znázorňujeme základní schématické značky elektronických součástek, se kterými se v této práci a v rámci praktické elektroniky setkáváme. Pro lepší představivost uvádíme názorné ukázky, Ovšem existuje mnoho typů jednotlivých součástek a tak se jedná opravdu jen o názorné příklady.

Součástka

Schématická značka

Názorná ukázka

Vodič

Spojení vodičů

Nespojené vodiče

Spínač

EU norma Rezistor USA norma

36

Potenciometr

Kondenzátor elektrolytický

Kondenzátor

Dioda

LED dioda

Žárovka

Tranzistor typu NPN

37

Baterie

Integrovaný obvod NE555

Napájecí konektor

Tabulka 3 - elektronické ktronické součástky

4.2

Realizace elektronického obvodu Elektronické obvody realizujeme několika možnostmi. možnostmi. Většinou se jedná o připojení či

připájení součástky na dané vodivé spojení. Nejvíce se využívají využívají desky plošných spojů, dále d kontaktní nepájivé pole a univerzální desky plošných spojů. Existuje i metoda nazývající se „vra vrabčí“ hnízdo. Ta Ta nepotřebuje k realizaci žádné vodivé médium, na které by se součástky př připojovali. Jelikož má tato práce sloužit sloužit žákům základních škol, použijeme didaktickou zásadu postupnosti. Při představení konkrétních možností výroby elektronických obvodů začneme postupnosti. od snadného a budeme pokračovat k obtížnějšímu. V praxi to znamená, že nejprve představíme metodu nazývající se „vrabčí vrabčí hnízdo“, hnízdo , dále výrob výrobu pomocí kontaktního nepájivého pole, kde nebude zapotřebí pájení. V další části ukážeme realizaci pomocí univerzálních desek plošných spojů a nakonec výrobu elektronického obvodu pomocí desky plošných spojů, kde uplatníme navrhování navrhování těchto desek.

38

4.2.1 „Vrabčí hnízdo“ Metoda zvaná „vrabčí hnízdo“ nepotřebuje k vytvoření elektronického obvodu žádné vodivé médium. Skládá se pouze ze samotných součástek. Používá se při nutnosti rychlého odzkoušení nebo navrhnutí. Je vhodná pro obvody s malým počtem součástek. Při velkém počtu a složitém schématu by docházelo k nechtěnému kontaktu mezi součástkami. Zároveň by byl obvod značně nepřehledný a především křehký, takže by mohlo docházet k odpoutání součástek od sebe. Při použití zařízení ve stylu „vrabčí hnízdo“ máme při výrobě totální volnost a není problém zasáhnout do obvodu a něco změnit. Z tohoto důvodu se hodí pro vývoj jednoduchých zařízení.

Obrázek 7 - vrabčí hnízdo

Ukázkové schéma, jak jsme si ho pojmenovali, vidíme na obrázku č. 7 vytvořené popisovanou metodou. Součástky jsou připájeny přímo na sebe. K obvodu je připojena také 9V baterie sloužící jako zdroj elektrické energie. Dioda nesvítí, dokud nedojde ke stisknutí tlačítka, tedy vyvinutí tlaku na tlačítko. Při zmačknutí dojde uvnitř něho ke spojení kontaktů a celým obvodem začne téct elektrický proud. Pokud LED dioda svítí, je správně zapojena v propustném stavu.

39

4.2.2 Kontaktní nepájivé pole Kontaktní nepájivé pole slouží k zapojení součástek bez nutnosti pájení. Využívá se k zapojování pokusných obvodů nikoliv pro konečná řešení. Skládá se pružných kontaktů, do kterých jsou součástky zapojovány přesně řečeno zastrkávány či vsunovány. Součástky můžeme vsunovat i vysunovat, aniž by se pružný kontakt nebo ony samotné poškodil. Je to veliká výhoda oproti pájecím polím, kde se součástky a především pájecí body na desce zahřívají a zkracuje se tím jejich životnost. Na obrázku můžeme vidět jeden z mnoha druhů nepájivých polí. Pravá část obrázku zobrazuje způsob propojení zdířek pole. Existuje celá řada těchto polí, liší se velikostí a způsobem spojení otvorů. Některé typy obsahují zdířky, do kterých se přivádí napájení, tak jako je tomu na prezentované desce, kde je kladné a záporné napětí vyznačeno červenou respektive modrou linkou.

Obrázek 8 - nepájivé pole a způsob spojení otvorů

Vodivé cesty jsou spojeny v řádcích. Jedná se celkem o 5 spojených políček, které jsou označovány „a b c d e“ a ve druhém sloupci „f g h i j“. Kvůli lepší orientaci jsou na nepájivém poli řádky číslovány v pětkových hodnotách. Od shora dolů jsou spojeny políčka pro napájení. Červená linka značí plusovou hodnotu napájení a modrá mínusovou hodnotu napájení. Pro lepší představivost jsou vodivé části vyznačeny zelenou barvou.

40

Obrázek 9 – spojení vodivých cest

Zobrazené nepájivého pole využíváme v celé práci. Jde o pole, které je označováno jako typ ZSB212 a v elektronických obchodech se prodává za 250 Kč. Rozměry jsou 110x230 mm. Obsahuje celkem 63 řádků po dvaceti sloupcích, plus dva napájecí. 1

Obrázek 10 - zapojení ukázkového schématu

1

http://www.gme.cz/nepajiva-kontaktni-pole/nepajive-kontaktni-pole-zsb212-p661-013/

41

Ukázkové schéma jsme vytvořili pomocí nepájivého pole. Součástky zastrčili do zdířek, které jsou vzájemně propojeny, ať už pomocí dvou použitých propojovacích drátů, které jsou značeny PR1 a PR2. Propojenost vodivých cest je vyznačena zelenou barvu pro lepší pochopení fungování nepájivých desek. V zapojeném obvodě se vyskytují dvě propojky, PR1 navazuje kontakt mezi katodou Led diody a tlačítka. Druhá PR2 propojuje tlačítko s napájením. Odpor je přiveden přímo do zdířky, kde se nachází kladné napájecí napětí. Pokud dojde ke stisknutí tlačítka, dojde k rozsvícení diody.

4.2.3 Univerzální desky plošných spojů Univerzální desky plošných spojů mají jasně dané rozmístění a některé z nich předvrtané otvory na vsunutí součástek. Existuje mnoho desek s různými rozmístěními pájecích ploch. Nejsou zde vytvořeny vodivé cesty, které by zajištovali snadné připájení součástek. Ty se pájejí na vytvořené měděné plošky, které jsou dostatečně velké a vejdou se sem vývody i několik součástek. Při složitějším obvodu používáme drátové propojky, které slouží jako vodivé spojení mezi součástkami. Výhodou použití této desky je její univerzálnost. Lze ji opakovaně použít na vyzkoušení mnoha obvodů.

Obrázek 11 - univerzální deska plošného spoje 2

2

http://www.gme.cz/laboratorni-plosne-spoje-nevrtane-jednostranne/cu-ta025-p661-010/

42

Tento typ univerzální pájecí desky se označuje jako CU-TA025 a stojí kolem 85 Kč, jeho rozměry 90 x 150mm. Využíváme ho v celé práci k výrobě uvedených elektronických schémat. Výhodou u této desky jsou cesty vedeny napříč, které lze využít jako vodivé spojení, například pro napájení.

Obrázek 12 - ukázkové schéma

Ukázkové schéma, které jsme vytvořili pomocí univerzální pájecí desky je opět funkční, stejně jako v předchozích dvou metodách. Při této výrobě jsme součástky napájeli na měděné plošky, které vytvářejí vodivé spojení mezi nimi. Spojení jsme vyznačili zelenou barvou pro snadnější pochopení fungování univerzálních pájivých desek. Další možností, jak můžeme použít tuto desku a získat tak konečný výrobek, je vyvrtání dírek do desky a napájení součástek přímo k desce, tak aby vznikl konečný výrobek. Ten bychom z desky vystřihli tak, aby zabral co nejméně místa a tím by se výrobek stal samostatně fungující. Samozřejmě záleží na rozloze elektronického obvodu na desce. Ukázkové schéma by při vystřihnutí dosahovalo rozměrů maximálně 3x3 cm.

4.2.4 Deska plošných spojů DPS neboli deska plošných spojů se skládá ze základního tvrzeného materiálu a povrchové vodivé měděné vrstvy, na které se pájí součástky. Tato vodivá plocha je pouze z jedné strany. Desce se říká deska plošných spojů, jelikož se součástky nachází na ploše

43

desky. Zároveň zajištuje uchycení a propojení elektronických součástek vodivými cestami, které vytvoříme například vyškrabáváním nebo odleptáním nehodící se měděné plochy DPS používáme při tvoření obvodů s více součástkami. Jedná se o konečnou fázi výroby elektronického výrobku. Deska zůstává po celou dobu celistvá a trvalá, tudíž zde nevzniká problém s následujícím rozpojením obvodu jako univerzálních desek. Největší výhodou je možnost vlastního návrhu a tedy možnost, rozhodnout o velikost výrobku, rozmístění elektronických součástek na desce, vedení vodivých cest na měděné straně a především celkového vzhledu konečného výrobku. Ukázkové schéma jsme nejčastější metodou výroby elektronických obvodů vyrobili také. Tato metoda je nejnáročnější a spojuje do sebe více úkonů, než dojde ke stvoření konečného výrobku, tak jak ho vidíme na obrázku.

Obrázek 13 - vyrobené ukázkové schéma

V prvé řadě se jedná o navrhnutí neboli navrhování elektronického schématu. Jednoduše řečeno jde o rozmístění součástek a návrhu jejich spojení vodivými cestami, z kterého vznikne návrh desky plošného spoje. Navrhování se podrobněji věnujeme v další kapitole. Návrh překreslíme na vodivou stranu desky plošného spoje. Pomocí chemických látek vyleptáme vodivé plošky, které zajistí spojení součástek. Dále dochází ke konečné fázi výroby, kdy do desky vyvrtáme dírky pro zastrčení součástek a následovně je připájíme k desce plošného spoje. Vzniká výrobek, který nelze jednoduše narušit nebo zničit. Součástky jsou pevně připájeny a vodivé cesty dosti odolné, aby vydrželi běžné používání.

44

Z následujícího obrázku vyčteme rozmístění součástek a vedení vodivých cest, které spojují „stříbrné body“. Tyto „stříbrné body“ jsou měděné spojení vývodů součástek a měděných plošek. Měděné plošky zbyli po chemické reakci – vyleptání desky a zbavení nechtěné mědi.

Obrázek 14 – deska plošného spoje

Poslední krokem je oživení celého výrobku. Po napájení všech komponentů a správném osazení součástkami máme konečnou podobu výrobku. Na závěr připojíme elektrickou energie, většinou se jedná o baterii či jiný zdroj.

Při realizaci obvodu se může stát, že obvod nefunguje. Jak máme tedy správně postupovat při nefunkčnosti zapojení? I nejzkušenějším technikům se často stává, že zapojení hned na poprvé nefunguje. Pomocí následujícího seznamu kontrol můžeme systematicky vyhledávat chyby. Stručný návod na opravu zapojení uvádí Schommers [1988, s. 93] •

správnost propojení obvodu,

•

zkontrolovat možnost zkratů v obvodě,

•

proměřit vodivost vodivých spojů,

•

použité správné konstrukční prvky (například zaměněné hodnoty odporů),

•

jsou polovány konstrukční prvky (diody),

•

jsou v pořádky diody nebo žárovky, tranzistory a diody,

45

•

správné zapojení napájecího zdroje,

•

dostačující velikost napájecí napětí,

•

pokud je zapojení doposud nevyzkoušené, může principiálně fungovat?

4.3

Základy navrhování Výroba elektronické obvodu pomocí plošných spojů spočívá v navržení a vytvoření

plošného spoje. Plošný spoj je obraz vodivých drah, označujeme ho jako layout neboli nákres či struktura. V podstatě to znamená navržení rozmístění součástek a jejich spojení vodivými cestami a následné přenesení na desku. Jednoduché návrhy děláme na papíře, složitější pomocí počítače a speciální programů jako je například Eagle. Pomocí tohoto programu navrhujeme veškeré výrobky v této práce. Při navrhování platí základní požadavky či pravidla: správná obvodová funkce, vyrobitelnost a snadné osazování, spolehlivost a snadná opravitelnost, estetický design, nízká cena. [Záhlava, 2011 s. 12] Důležité je, abychom při návrhu znali velikosti a typ součástek. Především jejich rozteč, to vše je uvedeno v katalogu elektronických součástek. U součástek s více vývody, například u tranzistorů musíme znát typy konkrétních vývodů – emitor, kolektor a báze. Součástky jako jsou diody a elektrolytické kondenzátory mají polarizované vývody, i na to si musíme dávat pozor. V návrhu na sebe součástky nemohou být namáčknuté, někteří návrháři tvrdí, že mají mít vedle sebe místo na označení součástky vedle sebe pro lepší přehlednost obvodu. Dále je rozmísťujeme po celé desce rovnoměrně. Pokud to jde, tak součástky, které jsou ve schématu přímo spojeny dáváme v návrhu blízkou sebe. Mezi roztečemi součástek vedeme maximálně jednu cestu, u větších roztečí, jako má například odpor (10mm) vedeme i dvě cesty. Délka cest volíme co nejkratší kvůli vedení elektrického signálů. U jednoduchých obvodů dlouhé cesty nemají až tak velký význam, ovšem u složitějších zapojení hraje časové zpoždění elektrického signálu důležitou roli.

46

Obrázek 15 – rozteče odporu a kondenzátoru

Vodivé cesty kreslíme dostatečně tlusté, to samé i pájecí body pro připájení součástek. Návrh by měl obsahovat pájecí body pro připojení napájení a externích součástek pokud to schéma zapojení vyžaduje (například připojení žárovky, vypínačů). Ty umísťujeme na kraje desky. Šířku napájecích čar volíme širší než normální vodivé spoje. Čáry mohou být i kolmé pod uhlem 45®.

Příklad návrhu elektronického obvodu Návrh elektronického obvodu na DPS spočívá v transformaci elektronického schématu na desku plošného spoje určitého rozměru. Navrhování znamená rozmístění součástek a navržení jejich vodivých spojení. Jako elektronické schéma používáme zapojení ověřující tranzistorový jev. Schéma je navrženo v programu Eagle. V případě navrhování elektronického schématu nemusíme znát funkčnost obvodu, stačí nám vědět seznam použitých součástek, jejich velikost a rozteče vývodů.

47

Obrázek 16 - elektronické schéma

Obvod se skládá z LED diody, rezistoru R1, tranzistoru T1 a spínače SP1. Jako napájení je použita baterie. Správné navržení spočívá v dokonalé znalosti použitých součástek a jejich pouzdrech. U odporu R1 použijeme rozteč mezi vývody 10mm. Rozteč LED diody volíme 5mm, ovšem stačila by i 3mm. Při navrhování místo napájecího konektoru, použijeme dva body, kam se později připevní kladný a záporný pól pomocí drátů. Ty nemusí mít žádnou normovanou rozteč. Pouze ji musíme navrhnout tak velkou, aby nedocházelo ke vzájemnému kontaktu. Pouzdro tlačítka jsme zvolili dle použité součástky, P-B1720A.3

Obrázek 17 – tranzistor BC337

3

http://www.gme.cz/mikrospinace-do-dps/p-b1720a-p630-091/

48

Nejsložitější součástkou je v tomto obvodu tranzistor. Určíme takové pouzdro, které má prostřední vývod vychýlen od krajních. Ovšem tím u tranzistoru nekončíme. Jelikož jsme použili typ BC337, musíme vyhledat v katalogu součástek rozmístění vývodů.

Obrázek 18 - pouzdra součástek

Po zjištění všech typů součástek a jejich pouzder jde na řadu rozmístění součástek, které je důležité pro konečný vzhled výrobku. Rozmístění součástek je třeba věnovat zásadní pozornost. [Záhlava, 2011, s. 17] V prvé řadě navrhneme umístění konektorů, které musí být na kraji desky pro lepší přístupnost a manipulaci s výrobkem. Pokud se v obvodu nachází tlačítka a další součástky, které díky manipulaci ovlivňují obvod, umístíme je opět na kraj desky. V našem obvodě se nachází LED dioda, tu pro lepší viditelnost umístíme také na kraj. Následně rozmístíme jednotlivé součástky, tak aby funkce navrhovaného obvodu byla funkční. Vhodné rozmístění součástek nám později usnadní navrhování cest.

49

Obrázek 19 - rozmístění součástek

Součástky jsme si rozmístili a na řadu přichází vedení vodivých spojů. V obvodu se nachází některé složité součástky na umístění vývodů. U tranzistoru si dáváme pozor na umístění báze, emitoru a kolektoru. Nezapomínáme přitom na základní pravidla navrhování. Navrhování je velice obtížná práce a existuje mnoho způsobů, jak můžeme rozmístit součástky a vést vodivé cesty. Proto je výsledný výrobek vždy jedinečný. Co elektronický obvod, to jiná konfigurace a jiné problémy. Z procesu navrhování vznikne osazovací plánek, ten používáme při osazování desky součástkami. Z něho lze vyčíst několik důležitých informací o navrženém obvodu. Především umístění součástek, dále umístění jejich vývodů. Informuje o napájecích bodech a jejich polaritě.

50

Obrázek 20 – osazovací plánek

Po dokončení navrhování, uspořádaní všech součástek, navrhnutí cest a konečných úpravách myslíme na to, že při výrobě zrcadlově otáčíme návrh plošného spoje, jako je tomu na spodním obrázku. Osazovací plánek ukazuje zobrazení součástek a cest z pohledu součástek. Ne ze spodu, kde se nacházejí vodivé měděné cesty. Součástky jsou na jiné straně než spoje. Pokud podmínku zrcadlového otočení nedodržíme, nevyrobíme konečný výrobek správně a tím se stane ne nefunkčním.

Obrázek 21 – ukázka plošného spoje

51

Existují dvě metody návrhu plošných spojů. Metoda spojovacích čar, kterou jsme doposud používali a která spočívá ve spojování pájecích bodů neboli vývodů součástek. Druhou metodu nazýváme metoda dělících čar, ta spočívá ve spojení vývodů součástek velkými plochami mědi. Do plošného spoje vkreslíme dělící čáry (viz červené čáry v obrázku), tak aby byly spojeny pouze ty vývody, které mají. Tím vzniknou velké vodivé plochy.

Obrázek 22 - metoda dělících čar

Po vyplnění vzniklých prostorů a vymazání dělících čar vypadá plošný spoj následovně. Vzniknou velké plochy mědi namísto pájecích bodů. Tato metoda je výhodnější pro následnou výrobu a pájení. Větší plochy mědi jsou odolnější oproti delšímu pájení.

Obrázek 23 – plošný spoj

52

5. Praktické zpracování V kapitole se zaměřujeme na elektronická schémata a jejich realizování několika možnými způsoby, dle metod uvedených v předchozí kapitole, tak aby žáci chápali a názorně viděli spojitost mezi elektronickým schématem, jeho návrhem a praktickým výrobkem. V předchozí kapitole jsme podrobně zpracovali zapojení odporu, diody a spínače nazývané jako „ukázkové schéma“, které do této kapitoly bezesporu patří, ovšem již nebude uvedeno.

5.1

Zapojení tranzistoru jako spínače Před samou realizací světelného spínače, je důležité jednoduše vysvětlit princip

fungování tranzistoru. Tranzistor je polovodičová součástka, která je tvořena dvěma přechody PN. Tři vrstvy a jejich příslušné přívody označujeme jako emitor, bázi a kolektor. [Frohn, 2006] Používá se především jako zesilovač díky svým zesilovacím schopnostem. Tranzistorový jev zní: „malé změny napětí/proudu na vstupu vyvolávají velké změny napětí/proudu na výstupu“. Dále se používá jako spínač, který zavírá či otevírá obvody. Jedná se například světelný spínač, hlídač vodní hladiny, indikátor vlhkosti atd. Světelný spínač je hlavním tématem této kapitoly.

Obrázek 24 - zapojení tranzistoru

53

Pro jeho správnou činnost je nutnost připojení ke zdroji napětí. Musí být zapojen tak, jak vidíme na schématu zapojení tranzistoru. Důležitý je proud do báze IB, který ovlivňuje celý tranzistor. Pokud je proud IB dostatečně velký, kolektor a emitor jsou připojeny na zdroj napětí, tranzistor sepne a začne přes něho procházet proud. Tím je tranzistor otevřený. Pokud proud IB klesne pod nejnižší možnou hodnotu, tranzistor se rozepne a proud přes něj neteče, stává se zavřeným. Nejjednodušeji lze činnost tranzistoru vysvětlit na kohoutku vody. Čím více otáčíme kohoutkem, tím více vody teče. Jednoduše řečeno to znamená, že čím větší proud IB do báze přivedeme, tím větší bude proud mezi kolektorem a emitorem - ICE.

Znalost všech použitých součástek a jejich principů fungování nám dovoluje vysvětlit činnosti celého elektronického obvodu, který budeme realizovat.

Obrázek 25 - tranzistorový spínač

Použité součástky: R1 220 Ω, R2 1K, T1 BC546, D1 - led, SP1 tlačítko P-B1720A

54

Obrázek 26 - tranzistor BC 546

Při stisknutí tlačítka SP1 dojde k průchodu elektrického proud do báze T1. Tranzistor se stává otevřeným a teče přes něj elektrický proud. Tento proud ICE tekoucí od kolektoru směrem k emitoru také teče přes LED diodu D1 a odpor R1. LED dioda v tomto případě svítí.

Zapojení metodou „vrabčí hnízdo“ Zapojení pomocí vrabčího hnízda znamená napájení součástek přímo na sebe. Metodu používáme pro malé množství součástek, proto je vhodná pro toto zapojení s pěti součástkami. Ovšem při konstruování obvodu je vidět mírná nepřehlednost a tím možná zmatenost nad výrobkem. Nevýhodou zapojení je kroucení obvodu, nelze ho vytvarovat do potřebného vzhledu. Je velmi křehký a při neopatrném zacházení může dojít k rozpojení součástek tedy znehodnocení výrobku.

Obrázek 27 - tranzistorový spínač

55

Zapojení pomocí nepájivého pole Předtím než začneme zapojovat obvod na nepájivé pole, je dobré si vytvořit postup, kterého se budeme držet. Nejprve zapojíme tranzistor, nejlépe do prostředního sloupce, jelikož se kolem něj budou zapojovat ostatní součástky. Dále je vhodné ohnout jeho vývody, tak abychom je zasunuly ob jeden řádek. Ohýbáme pouze spodní části vývodů, mohlo by totiž dojít k jejich utržení od pouzdra. Tím se tento jednoduchý obvod stane ještě přehlednějším. Od tranzistoru, jako výchozí bodu zapojujeme další součástky.

Obrázek 28 - tranzistorový spínač

V zapojení jsme využili dvě propojky PR1 a PR2, které spojují obvod s napájecím napětím. PR1 spojuje emitor tranzistoru se zemí a PR2 s tlačítko s kladným napětím. Abychom nemuseli používat propojku na spojení LED diody s napájením, připojili jsme ji přímo na napájení. Toto se velmi často používá, ale pokud by mělo dojít k nepřiměřenému ohnutí vývodů, je vhodnější použít další propojku. Správnost zapojení obvodu dokážeme stisknutím tlačítka SP1. V případě nerozsvícení diody, což se může kdykoliv stát zkontrolujeme vodivé spojení mezi součástkami a dále správné zapojení vývodů jak tranzistoru, tak LED diody.

56

Obrázek 29 – fungující obvod

Zapojení univerzální desky plošných spojů Rozmístěná políčka na desce nám dávají mnoho možností, jak připájet elektronický obvod. V prvé řadě si určíme výchozí bod obvodu, z kterého budeme vycházet. Volíme si tranzistor. Ten umístíme na desku tak, abychom kolem něj mohli součástky bez větších problému připájet.

Obrázek 30 - tranzistorový spínač

57

Zelené popisky označují použité součástky, u tranzistoru jeho vývody. Dále vyznačují přivedené napětí a označení propojek. Propojka PR1 přivádí kladný pól na tlačítko, PR2 spojuje kladné napětí s odporem R1. Záporný pól zdroje je přiveden přímo na emitor tranzistoru.

Zapojení na Desku Plošného Spoje Při navrhování desky plošného spoje bereme v potaz umístění všech součástek, především tlačítka a napájecího konektoru. Pro lepší obslužnost výrobku je umístíme na kraj desky. Na svítící LED diodu nejsou kladeny žádné nároky v umístění, proto ji pro snadnější navrhování umístíme uprostřed desky blízko součástek, se kterými je přímo spojena v elektronickém schématu tranzistorového spínače. U tranzistoru používáme v tomto návrhu jiné rozmístění vývodů než u předešlého elektronického obvodu, tak aby si žáci uvědomili, že existuje více druhů možností, jak tranzistor na desku navrhnout. Rozteče u rezistorů jsou 10mm a u LED diody 5mm. Napájecí konektor nese označení ARK210/2EX s roztečí 5mm.4 U vodivých cest napájení používáme širší spoje. Dále nepropojujeme všechny vývody u tlačítka, pouze ho zapojíme tak, aby splňovalo základní funkčnost, a to spojování obvodu při stisknutí.

Obrázek 31 - osazovací plánek

4

http://www.gme.cz/svorkovnice-do-dps/ark210-2ex-p821-083/

58

K výrobě finálního výrobku je vždy potřeba zrcadlově otočený plošný spoj. Ten následně použijeme k vyleptání vodivých cesta a pájecích bodů. Zrcadlově otočení kvůli tomu, že součástky jsou na jiné straně než vodivé spoje

Obrázek 32 – plošný spoj

Finální výrobek je naprosto funkční a při stisknutí tlačítka dojde k rozsvícení diody. Na konečném výrobku můžeme vyměnit napájecí konektor za dráty, které z desky budou vyčnívat. Je na každém konstruktérovi, co se mu zdá vhodnější. Z obrázků můžeme vyčíst orientační velikost použitých součástek, jejich skutečné rozmístění a vzhled pájivé strany desky neboli plošný spoj.

Obrázek 33 - finální výrobek

59

5.2

Zapojení blikače s integrovaným obvodem 555 Jedná se jednoduchý elektronický výrobek s integrovaným obvodem NE555 fungující

jako blikač s jednou LED diodou. Integrovaný obvod 555 se skládá ze dvou operačních zesilovačů a nejčastěji se používá jako časovač či generátor různých signálů. Integrovaný obvod je moderní elektronická součástka, ve které je propojeno mnoho miniaturních součástek vytvářející elektrický obvod plnící nějakou složitější funkci. Vzhled obvodu 555 vidíme na následujícím obrázku. Je také zobrazena jeho patice, do které integrovaný obvod zasouváme. Slouží k propojení elektronických součástek se složitějšími elektronickými obvody, jako jsou integrované součástky. Patice používáme proto, abychom nepoškodili integrovaný obvod při osazovaní desky, například přehřátím při pájení. V případě zničení integrovaného obvodu je také snadnější vyměnitelnost, kdy vyjmeme špatný a do patice vsuneme nový obvod.

Obrázek 34 - patice a integrovaný obvod NE555

Ve schématu je také umístěn kondenzátor, jehož princip fungování pro chápání obvodu musíme znát. Kondenzátor je elektronická součástka uchovávající elektrický náboj. Základní vlastností je elektrická kapacita, která se značí C, jednotkou je Farad F. Někdy se můžeme setkat s pojmem kapacitor. Z pohledu výběru správného tranzistoru pro elektronické obvody je důležitá kapacita, maximální povolené napětí a jeho rozměry. V obvodu se vyskytuje elektrolytický kondenzátor, který je odlišný od ostatních a to především polaritou vývodů. Jeho obvody nazýváme anoda a katoda.

60

Obrázek 35 - elektrolytický kondenzátor

Na zobrazeném „elektrolytu“, jak mu v elektronické praxi říkáme, je vyznačen bílí pruh se znaménkem „-„. Toto označení znamená vývod katody. Při koupi nového kondenzátoru je také značena kratším vývodem. Na kondenzátoru se nachází hodnota kapacity, které je v tomto případě 4700uF. V našem obvodu používáme mnohem menší hodnotu.

Obrázek 36 - elektronické schéma blikače

Použité součástky:

R1, R2 - rezistor 10kΩ, C1 - elektrolytický kondenzátor 10µF, IC1 integrovaný obvod NE555, R3 - rezistor 220Ω, D1 - svítivá dioda a napájecí konektor.

61

Elektronické schéma je výborně graficky zobrazeno v projektu ministerstva školství „Jsi budoucí středoškolák a chceš si vyzkoušet své dovednosti?„. dovednosti? Je zob zobrazeno razeno na následujícím obrázku a názorně ukazuje všechny použité součástky. Rozdíl oproti našemu schématu schématu je pouze v použité součástce R2 s hodnotou 10kΩ. 10kΩ. Ovšem to nemá na fungování blikače blikače žádný vliv.

Obrázek 37 - grafické schéma blikače 5

Obvod funguje na základě generování elektrického signálu obvodem NE555, který porovnává změny napětí vyvolané nabíjením a vybíjením kondenzátoru C1 s napětím, které vytváří zapojené odpory R1 a R2. Při nabíjení kondenzátoru LED dioda D1 svítí, při vybíjení ne.

5

http://wiki.sps pi.com/images/7/71/NE555_2.png http://wiki.sps-pi.com/images/7/71/NE555_2.png

62

Zapojení pomocí nepájivého pole Obvod s integrovaným obvodem se v nepájivém poli nezapojuje snadno. Vytvoření představy a plánu zapojování je nezbytné. Výchozem bodem schématu volíme integrovaný obvod skládající se z osmi nožiček neboli pinů. Zapojíme ho na desku, tak aby každá strana byla zapojena v jiném sloupci, čímž zabráníme spojení jednotlivých vývodů integrovaného obvodu. Ten má na svém povrchu odkrojen kus plastu, který je značen jako „klíč“. Dle tohoto klíče poznáme, kde se nachází vývody jedna až osm. Klíč je zobrazen zeleným čtverečkem na obrázku.

Obrázek 38 - NE555

Po zapojení 555ky do desky zapojujeme postupně součástku po součástce. Propojkami realizujeme nejen spojení mezi součástkami, ale především napájení „intregráče“ na které se velmi často zapomíná a stává se častým důvodem nefunkčnosti obvodů s těmito součástkami. Propojky, kterých ve složitějších obvodech použijeme pravděpodobně vždy více, se snažíme zapojovat tak, aby byl obvod přehledný. Vedeme je v řádcích či sloupcích a neohýbáme je. Délku propojek volíme přesnou, ne delší ani kratší. Především je vždy pokládáme přímo na nepájivé pole a nevedeme je vzduchem. Takto můžeme pokračovat jen v nutných případech, kdy nám nezbývá jiná možnost spojení dvou kontaktů.

63

Obrázek 39 - blikač s 555

Zapojení se nám zdá poněkud nepřehledné, kvůli počtu použitých součástek. V obvodu jsme použili celkem jedenáct propojek značené jako PRx. PR1, PR2, PR3 a PR4 spojují kladný pól napájení s obvodem. PR1 a PR2 jsou přímo spojené a vytváří jedno spojení, ovšem použili jsme dvě propojky pro přehlednost, tak aby se jeden drát nemusel ohýbat a různě tvarovat. PR9, PR10 a PR11 zajištují spojení druhého a šestého vývodu 555ky. PR5, PR6, PR7 a PR8 spojují obvod se záporným pólem napájecího napětí.

64

Zapojení pomocí univerzální desky plošného spoje Stejně jako při zapojování na nepájivou desku si vytváříme představu o rozmístění součástek a jejich zapojení. Cílem tohoto zapojení není vzhledová stránka, ale odzkoušení elektronického obvodu. Abychom předešli možnému zničení integrovaného obvodu, využíváme na pájivém poli místa pro jeho připojení, kam pájíme osmi pinovou patici, do níž „integráč“ zastrčíme.

Obrázek 40 – blikač s 555

Zobrazujeme jedno z mnoha variant, jak můžeme zapojit tento obvod na desku. Jsou označeny použité elektronické součástky, dále napájecí napětí přivedené na cesty procházející pod integrovaným obvodem. V obvodu využíváme čtyři propojky. PR1 a PR4 propojují obvod s kladným napájecím napětím. PR2 spojuje vývody dva a šest 555ky. PR3 zajištuje vodivý kontakt mezi napájením a vývodem jedna 555ky a dále katodou kondenzátoru C1. Z realizovatelného obvodu rozpoznáme, že součástky, které jsou ve schématu spojeny vodivou cestou, ale nenachází v blízkosti vedle sebe, můžeme pomocí pájky připojit

65

na jedno místo a neohrozíme tím funkčnost obvodu. Jednoduše řečeno, pokud jsou součástky ve schématu spojeny, nezáleží na délce vodivého spojení. Hlavní je, aby k němu vždy došlo. Samozřejmě ve složitějších obvodech délka vodivé cesty rozhoduje, ale v našem případě a v celé práci prakticky nemůže délka vodivých spojů ohrozit našich funkčnost výrobků. Při pohledu na zapojené pájecí pole a nepájecí pole nelze na první pohled poznat, že se jedná o stejný obvod, a to blikač. Z toho jasně vyplívá možnost realizování elektronických schémat mnoha možnostmi, zatímco funkce bude vždy zachována.

Zapojení na Desku Plošného Spoje Při tvorbě desky plošné spoje tohoto obvodu je zásadní umístění integrovaného obvodu a okolní rozmístění součástek kolem něj. Integrovaný obvod umístíme do takové pozice na desce, aby rozmístění součástek kolem něj bylo rovnoměrné a jejich pájení na desku snadné. V každém návrhu se konektory umisťují na kraj desky, ani v tomto případě nebudeme dělat výjimku. Zásadním bodem je tedy poloha integrovaného obvodu, který umístíme vedle napájecího napětí, abychom nemuseli vytvářet dlouhé vodivé cesty ke vzájemnému spojení. Následně nad ním umístíme odpory a LED diodu, která se tak nachází blízko napájecího napětí a odporu R3, se kterým je spojena. Kondenzátor umístíme tak, aby došlo jednoduchému spojení s konektorem a 555kou. Odpor R2 vhodně navrhneme pod vývody čtyři a pět integrovaného obvodu. Vodivé cesty volíme tak, aby neprocházeli mezi vývody součástek, výjimkou jsou odpory, pod nimiž lze vést až tři cesty. Ovšem takto by měli postupovat pouze žáci se zkušenostmi s tvorbou DPS. Při pájení by mohlo dojít k tvorbě zkratového spojení mezi cestami a vývody součástek, což by narušovalo funkčnost výrobku.

66

Obrázek 41 - osazovací plánek

Napájecí vodivé cesty volíme silnější. Ovšem vedení silných cest pod integrovaným obvodem není vhodné, mohlo by dojít ke vzniku zkratových spojů při pájení. Plošný spoj opět volíme zrcadlově otočený, abychom ho mohli použít k výrobě finálního výrobku.

Obrázek 42 - plošný spoj

67

Napájecí konektor typu ARK210/2EX, který v elektronických obchodech stojí do 4 Kč6, můžeme nahradit dráty anebo napájecím konektorem DCI 006-PT, který slouží připojení 9V baterie.

Obrázek 43 - napájecí konektor

Finální výrobek odpovídá návrhu a součástky jsme rozmístili podle osazovacího plánu. Při připojení napájení dioda bliká. Pokud vyndáme integrovaného obvod IC1 uvidíme patici, která je pro přesnou orientaci označena na jedné z kratších stran výřezkem. Ten odborně označujeme jako klíč. Klíčem je také opatřen každý integrovaný obvod.

Obrázek 44 - finální výrobek

Obrázek s vodivými cestami zobrazuje spojení napájených součástek. Měděné lesklé plošky zajištují vedení elektrické energie. Některé z nich nejsou určeny pro vedení, ale byly automaticky vytvořeny v navrhovacím program Eagle jakou součást návrhu. Dále znázorňuje

6

http://www.gme.cz/svorkovnice-do-dps/ark210-2ex-p821-083/

68

umístění součástek, především nejvýznamnější součástku, integrovaný obvod IC1. Ten vyznačujeme obdélníkem.

Obrázek 45 – finální výrobek

5.3

Zapojení blikače s dvěma tranzistory Jedná se zapojení blikače, které vychází ze zapojení dvou tranzistorů a stejného počtu

elektrolytických kondenzátorů. Ty jsou vzájemně propojeny a zajištují neustálé překlápění funkčnosti jedné části na druhou, a díky tomu LED diody blikají. Princip spočívá v otevření rychlejšího tranzistoru po připojení napájecího napětí. Pokud se dříve otevře tranzistor T1, na jeho kolektoru je malé napětí, které vyprodukuje přes kondenzátor C1 uzavření tranzistoru T2. V tu chvíli se kondenzátor C2 nabíjí, tento stav trvá, dokud se C2 nenabije a C1 nevybije. Tím dochází ke zvětšení napětí na bázi T2 a jeho současným otevřením. T1 se uzavírá a kondenzátor C2 se vybíjí. Tento děj se neustále opakuje, a proto dochází k blikání LED diod v obvodu.

69

Obrázek 46 - blikač s dvěma tranzistory

Použité součástky:

R1, 24 – rezistor 220Ω; R2, R3 - rezistor 10kΩ; C1, C2 - elektrolytický kondenzátor 100µF; D1, D2 - svítivá dioda; T1, T2 – BC550 a napájecí konektor.

Obrázek 47 - tranzistor BC 550

Zapojení pomocí nepájivého pole Toto elektronické schéma si rozdělíme na dvě části, kde jsou hlavními body tranzistory T1 a T2. Ty vytváří dva obvody, proto si na nepájivé pole připojíme každou část zvlášť a poté budeme pokračovat v jejich spojení, čímž vytvoříme kompletní obvod dle

70

schématu. Dáváme si pozor na vývody tranzistorů, tak abychom je připojili na správní místo. Tranzistor zapojíme tak, aby jeho vývody byly ob řádek, a tím učiníme zapojení přehlednějším. Pozor si také dáme na vývody elektrolytických kondenzátorů, které se v obchodě nachází. Využíváme propojek, abychom nemuseli součástky mačkat na sebe a především se vyznali v zapojeném obvodu. Přejdeme k zapojení části s tranzistorem T1, kde připevníme na desku tranzistor T1 a nakonec k němu spojíme součástky D1, R1, C1 a R2. Stejný postup zapojení provedeme s částí, kde se nachází tranzistor T2. Následně spojíme tyto dva obvody pomocí propojek a připojíme celý obvod napájecí napětí.

Obrázek 48 - blikač

71

Při zapojování jsme museli využít deseti drátových propojek. Propojky PR1 a PR2 slouží k propojení anod LED diod k plusu napětí. PR3 a PR3 propojují tranzistory s elektrolytickými kondenzátory ve svých obvodech. Propojky PR5 a PR6 vytváří jedno vodivé spojení, které spojuje tranzistor T1 s kondenzátorem C2. Stejnou úlohu mají PR7 a PR8, ovšem spojují T2 s C1. Propojky PR9 a PR10 přivádí na emitory tranzistorů zem neboli záporný pól napětí. V zapojení označujeme použité součástky dle schématu a přivedené napájení, které je na desce znázorněno modrou a červenou linkou.

Zapojení pomocí univerzální desky plošného spoje Realizace zapojení blikače s dvěma tranzistory a dvě diodami pomocí univerzální pájecí desky je obtížnější, než předchozí metoda. Je zde zapotřebí pájení, a jelikož se v obvodu nachází celkem 10 součástek, tak i několik propojek, které zajistí vodivé spojené mezi připájenými součástkami. V prvé řadě si musíme rozmístit součástky tak, aby obvod vypadal přehledně. Proto obvod rozdělíme na dvě části a to takto. Rezistory R1 a R2, k nim LED diodu D1, kondenzátor C1 a tranzistor T1. Tyto součástky na sebe navazují, a vytváří samostatný obvod. Zbydou samostatné součástky R3 a R4, kondenzátor C2, LED dioda D2 a tranzistor T2, které se také vzájemně propojí, čímž vytvoří druhý obvod. Oba tyto pomyslné obvody vytváří dvě nezávislé zapojení na pájecí desce. Dále postupujeme propojením dvou vytvořených obvodů pomocí propojovacích drátů. Tím se myslí vzájemné spojení všech odporů a k nim připojení kladné napájecího napětí. V elektronickém

schématu

uvedeném

na

začátku

této

podkapitoly se odpory R1 a R4 nenachází v přímém kontaktu. Ovšem v tomto zkušebním zapojení sériově prohodíme odpor R1 s LED diodou D1 a odpor R4 s LED diodou D2. Touto změnou chceme vysvětlit princip zapojování LED diody s odporem a připomenout žákům, že nezáleží na tom, zda je odpor zapojen před či za LED diodou.

Obrázek 49 prohození součástek

72

Následovně spojíme báze tranzistorů s kondenzátory, tak jak je to zobrazeno ve schématu. Na závěr dojde ke spojení emitorů a záporného napájecího napětí. Tím jsme vytvořili kompletní spojení všech součástek. Při další realizaci tohoto obvodu bychom mohli postupovat, tak že bychom nejprve napájeli diody a odpory R2 a R3 na společnou plošku, jelikož jsou vzájemné propojené. Dále bychom vycházeli z tohoto bodu a postupně zapojovali všechny součástky. Stejný postup jako při výrobě tohoto obvodu můžeme postupovat v mnoha případech. Jedná se o rozložení elektronické schématu na malé části, které na sebe vzájemně navazují a které se budou v mnoha případech nacházet na desce vedle sebe. Tím se vytvoří přehled o napájených součástkách a přehlednému zapojení. Na zobrazeném obrázku je použita první možnost realizace, tedy rozdělení obvodu na dvě části. Kvůli přehlednosti jsme tranzistory oddělily od vzniklých segmentů, skládajících se ze čtyř součástek. Obvod je přehledný a lze z něho vyčíst použité součástky. Diody se nachází dost daleko od sebe, aby bylo rozeznatelné, která momentálně svítí. Předci jen konečný výrobek je blikač a proto není vhodné umístit diody namáčknuté na sebe.

Obrázek 50 - blikač

73

V zapojení jsme použili šest propojek značené jako PRx. Propojka PR1 spojuje všechny čtyři odpory a tím i dva vytvořené segmenty, které se napájeli nejdříve. K této vodivé cestě je dále připojeno napájení značené „+“. PR2 zajišťuje spojení mezi kondenzátorem C1 a jeho záporným vývodem a tranzistorem T2, respektive s jeho bází. Tím opět dochází ke spojení dvou vytvořených segmentů. Stejný význam spojení má propojka PR4 spojující tranzistor T1 a kondenzátor C2. PR3 propojuje kolektor tranzistoru T1 a záporného vývodu, tedy katodu diody D1. Totožný úkol má propojka PR5 lišící se pouze v propojení LED diody D2 a tranzistoru T2. PR6 zajišťuje sjednocení vodivého kontaktu mezi emitory obou tranzistorů a mínusového pólu napájecího napětí, které je v našem případě baterie. Jak jsme již napsali, v reálném zapojení jsou oproti schématu zapojeny jinak rezistory R1 a R4. Ty ochraňují diodu před zničením v případě průchodu většího proudu, než je schopna dioda unést. Je jedno, jestli tyto odpory budou zapojeny před anebo za LED diodou. Důležité je, aby byly zapojeny. I přes tuto změnu obvod funguje a led diody blikají.

Zapojení na Desku Plošného Spoje Při navrhování desky plošného spoje je zásadní rozmístění součástek, které vypovídá o budoucím vzhledu celkového výrobku. V tomto obvodu se nemůžeme zaměřit pouze na jednu součástku, od které budeme realizovat obvod. Jedná se o blikač s dvěma diodami, proto je vhodné, aby LED diody byly umístěny na jedné straně desky plošného spoje a zároveň byly co možná nejdále ji od sebe. Dalším požadavkem je umístění napájecího konektoru, ten umístíme na opačnou stranu než LED diody. Tranzistory, kondenzátory a odpory rozmístíme tak, aby návrh nebyl složitý a neobjevovali se v něm zbytečně dlouhé cesty či cesty mezi vývody jednotlivých součástek s malými roztečemi. Na veškeré vodivé cesty použijeme standartní šířku, kromě napájecích cest, ty standardně rozšíříme.

74

Obrázek 51 - osazovací plánek

Osazovací plánek zobrazuje konečné rozmístění součástek. Rozmístění tranzistorů a kondenzátorů je vhodné a nijak nenarušuje vzhled výrobku, i když se jedná stojaté součástky. Diody jsou umístěné po stranách, aby bylo jasné, která bliká. Finální výrobek obsahuje zelenou diodu, zatímco dvě předchozí realizace používaly dvě červené. Funkci blikače to nijak neovlivňuje. Zelená LED byla použita z důvodu lepšího rozpoznání.

Obrázek 52 – plošný spoj

75

Vytvořený výrobek je funkční, bliká stejně jako předchozí dvě realizace schématu blikače s dvěma tranzistory. Jedná se o konečný výrobek, který nebudeme dále rozebírat a ponecháme ho celistvý.

Obrázek 53 - finální výrobek

5.4

Elektronická stavebnice - Vánoční stromek V dnešní době se mnoho firem věnuje výrobou plošných spojů a elektronických

stavebnic. Firma GM Elektronic patří v České Republice k největším specializující se na obor elektronika a elektronické součástky. Nabízí k prodeji mnoho elektronických konstrukčních stavebnic, jako jsou například stavebnice vytvářející světelný nebo zvukový efekt, dále zobrazovače, dětské hry, stavebnice pro audio, video a TV aplikace a mnoho dalších až po stavebnice pro specializované funkce, kam například patří stmívač do automobilu.

76

Výhodou elektronických stavebnic je již zrealizované elektronické schéma na desce plošného spoje, k tomu dodané elektronické součástky, které si tak nemusíme kupovat ve specializovaných obchodech. Na desku pouze připájíme dodané součástky a elektronický obvod můžeme následně používat. Tím ušetříme spoustu času. V balení se tedy nachází vyrobená deska plošného spoje, součástky a schéma zapojení elektronického obvodu. Dále návod na montáž a oživení výrobku. V této kapitole používáme elektronickou stavebnici od GM elektronic - Elektronická stavebnice VELLEMAN MK100 - Vánoční stromek. Firma ji prodává za 166 Kč. 7 Vánoční stromek je složen ze dvou již nám známých obvodů. Jedná se o dvě zapojení blikače s dvěma tranzistory. Toto zapojení je podrobněji rozebráno v předchozí podkapitole.

Obrázek 54 - elektronické schéma

Použité součástky:

R1, R2, R3, R4 – 1K2; R5, R6 – 82K, R7,R8 – 100K, LD1 až LD16 L-934LID; C1, C2, C3, C4 – 10µF; T1, T2, T3, T4 BC547B; napájení baterie 9V

7

http://www.gme.cz/stavebnice-vytvarejici-svetelne-efekty/elektronicka-stavebnice-velleman-mk100-vanocnistromek-p766-336/

77

Obrázek 55 - tranzistor BC547B

Ze schématu je patrná nezávislost postavených odporů, které jsou sériově zapojeny s LED diodami a chrání je před zničením. Například odpor R2 má nad sebou umístěny dvě LED diody a pod sebou pouze jednu LD14. Zatímco odpor R4 má tři diody nad sebou a jednu pod sebou. Tento problém jsme také demonstrovali v předchozí kapitole. Následující obrázek je z pohledu vodivých cest a pájecích bodů. Deska plošného spoje má připravené body na připájení součástek. Je oříznutá do tvaru vánočního stromku a tomu je také podřízeno rozmístění součástek. Svítící LED diody jsou rozmístěny po krajích desky a vytváří dojem vánočních svíček.

Obrázek 56 - deska plošného spoje

78

Deska plošného spoje má na přední straně vytisknutý osazovací plánek s názvy součástek, tudíž při konečné výrobě pouze vybere vhodnou součástku a připájíme ji na označené místo na desce. Jedná se o pohled z vrchu neboli zobrazení desky z pohledu součástek. Výhodou tohoto vtištění na desku je přehlednost a snadnější orientace. Všechny potřebné údaje můžeme vyčíst z povrchu výrobku, není třeba samostatného osazovacího plánu. To můžeme využít při další kontrole výrobku a jeho zkoumání. Dále při výměně součástek.

Obrázek 57 – rozmístění součástek na DPS

Zapojení pomocí nepájivého pole Před dokončením reálného výrobku dle návodu, zapojíme schéma pomocí nepájivého pole a vyzkoušíme funkčnost vánočního stromku. Tuto metodu používáme na vyzkoušení schématu, ovšem je více než pravděpodobné, že schéma vánočního stromku funguje, ale jak říká jedno české přísloví „Dvakrát měř, jednou rež“. Samotné zapojování elektronické obvodu rozdělíme na několik etap. Nejprve na desku zapojíme první okruh, což je zapojení s dvěma tranzistory T1 a T2. Poté okruh dva, kde se nachází tranzistory T3 a T4. Tyto okruhy jsou téměř totožné se zapojením blikače s dvěma tranzistory. Rozdíl je jen v počtu použitých LED diod. Oba okruhy mají shodně po

79

dvou tranzistorech, osmi LED diodách, čtyřech odporech a dvou elektrolytických kondenzátorech, celkově tedy 16 součástek.

Obrázek 58 - první okruh zapojení

Zapojení první okruhu rozdělíme na dvě fáze. V první fázi se zapojí ta část, kde se nachází tranzistor T1, odpor R2 a diody, které jsou s ním zapojeny v sérii. K nim odpor R6 a kondenzátor C1 dle schématu. Tím vznikne první obvod. V druhé fázi se zapojí tranzistor T2 spolu s odporem R4 a diody, které jsou s ním spojeni sériově. Odpor R8 s kondenzátorem C2 zapojíme nakonec. Tím vznikne druhý obvod. Vzniklé dva obvody, propojíme pomocí propojovacích drátů a vytvoříme první okruh. Propojkami spojíme báze tranzistorů s kondenzátory, dále emitory T1 a T2, diody LD4 a LD6 spolu s odpory R6 a R8.

80

V druhé etapě, při zapojování druhého okruhu je postup zapojený totožný, jedná se o stejné zapojení s jinak pojmenovanými součástkami. Vzniklé dva okruhy, které by fungovali i samostatně, spojíme propojkami a vznikne tak fungující celistvé zapojení. Znalost elektronického schématu vánočního stromku nám dovoluje zapojit na nepájivé pole pouze první okruh s celkovým počtem 16 součástek. Oba dva okruhy jsou totiž totožné a mají stejnou funkci, proto nám stačí ověření funkčnosti pouze z nich.

Obrázek 59 - zapojení na nepájivém poli

Na nepájivé pole jsme tedy zapojili pouze první okruh s tranzistory T1, T2 a ostatními součástkami. Jak lze vidět ze zapojení, skládá se ze dvou obvodů, které jsou reprezentovány svými tranzistory a přilehlými součástkami. Ty jsou následně propojeny propojkami, je jich použito celkem deset a nahrazují vodivé spojení. Propojky PR5 a PR9 propojují ve svých obvodech kolektory tranzistorů se zápornými póly kondenzátorů. PR6 spojuje odpor R6 s napájecím napětím, stejně jako PR8 odpor R8. Propojka PR2 a PR7 spojují dva obvody, kde jeden obvod je s tranzistorem T1 a druhý

81

s tranzistorem T2. Propojky PR1 a PR3 spojují báze tranzistorů s kondenzátory. Propojky PR10 a PR4 přivádí do první okruhu elektrickou energii z baterie.

Návrh Desku Plošného Spoje Schéma vánočního stromku s velikým počtem diod se dá využít i na jiné možnosti blikače. Z dvanácti LED diod můžeme vyrobit například blikající šipku, blikající kruh nebo výrobek, na němž by blikala levá a následně pravá strana. Je opravdu mnoho možností jak schéma navrhnout na desku plošného spoje Elektronické schéma přetransformujeme tak, aby v jeden okamžik svítila pravá a levá strana a v druhý okamžik prostředek desky. Sestavení na nepájivé desce nám pomohlo poznat, jak obvod funguje. Víme, že v jednu chvíli bliká levá strana obou okruhů, v prvním to jsou diody LD4,LD2,LD16 a LD4. V druhém se jedná o LD3, LD11, LD15 a LD13. Tyty dvě řady diody umístíme na levou a pravou stranu. Zatímco diody LD6, LD8, LD10 a LD12 z prvního okruhu a diody LD5, LD7, LD9 a LD11 z druhého okruhu navrhneme na prostředek desky. Tím splníme základní podmínku, kterou jsme si na začátku navrhování vytyčili. Napájecí konektor umístíme mimo úroveň diod, to samé i kondenzátory a tranzistory, tak aby je nezastiňovali. Mezi ně umístíme maximálně rezistory, které se pokládají přímo na desku. Všechny prvky obvodu rozmístíme rovnoměrně po celé desce, ovšem budeme se držet stanovených pravidel. Součástky rozmísťujeme tak, aby následné vodivé spojení mezi nimi bylo co nejjednodušší a nejkratší. Jedná se o složitější obvod, ve kterém můžeme vést cesty mezi vývodkami součástek. Napájecí cesty volíme silnější a nevedeme mezi součástkami, tak abychom nepodpořili vznik možného zkratu. V návrhu se vyskytují čtyři tranzistory, u kterých si musíme dát pozor na umístění jejich vývodů. Dále čtyři kondenzátory mající polarizované vývody – anoda a katoda. Při navrhování a tvorbě osazovacího plánu, podle kterého postupujeme při osazování desky, si také musíme dát pozor na polaritu LED diod. V případě záměny anody s katodou u LEDky by přes ni nemohl protékat proud, tudíž by neprotékal celým obvodem. V tomto případě by nefungoval celý blikač.

82

Obrázek 60 - osazovací plánek

Finální výrobek Stavebnice jsou jednoduší v tom, že nemusíme tvořit návrh desky plošného spoje a přemýšlet nad rozmístěním součástek. Všechno máme připraveno, stačí jen připájet dodané součástky a oživit výrobek. Připojování součástek na desku má svůj řád. Nejdříve se připájí rezistory R1 až R4 stejné hodnoty. Dále R5 a R6, následně R7 a R8. Odpory připevňujeme přímo na desku, pokud by se tak nestalo, museli bychom je podložit, aby nedocházelo k jejich možnému posunutí. Následně osazujeme všechny LED diody LD1 až LD16. Velikou pozornost věnujeme polaritě těchto součástek. Aby nedošlo k poškození diody, nepájíme ji déle jak dvě sekundy.

83

Tranzistory netlačíme přímo na desku, ale nechám je vyčnívat. Dodržujeme doporučení, které je takové, aby se zasunovali maximálně nejvýše k výstupkům na vývodech. Některé tranzistory mají blízko pouzdra vývody zesíleny, takže se nevejdou do vyvrtaných dírek v desce. Vývody neohýbáme mezi pouzdrem a výstupkem na vývodu. Tranzistor pájíme v jeho vodorovné poloze. Jako poslední přicházejí na řadu kondenzátory. Ve schématu jsou pouze elektrolytické, u kterých si dáváme si pozor na jejich vývody.

Obrázek 61 – finální výrobek

Před připojením baterky zkontrolujeme správného osazení součástek, zda jsou všechny na svých místech dle předtištěného plánu. Dále zda nedošlo ke vzniku můstků při pájení mezi jednotlivými součástkami, tím by se součástka zkratovala a došlo by k narušení funkci obvodu. Kontrola správné polarity kondenzátorů a polovodičových vývodů bychom

84

neměli také zanedbávat. Pokud kontrola neodhalí žádné chyby, připojí se baterie a obvod bliká. Na zobrazeném finálním výrobku vidíme rozsvícení všech diod, ovšem jedná se pouze o rychlost zachycení fotoaparátu při vybíjení a nabíjení kondenzátorů. Obvod funguje správně a v jednu chvíli svítí pouze LD1, LD2, LD3, LD4, LD13, LD14, LD15 a LD16. Ostatní diody jsou neaktivní, rozsvítí se za okamžik. Vánoční stromeček bliká, takže schéma i zapojený výrobek jsou v pořádku.

85

6. Pracovní listy Kapitolu pracovní listy jsme vytvořili pro aplikaci teoretických poznatků získaných v hodinách technické výchovy se základními elektronickými obvody. Úlohy jsme sestavili tak, aby si žáci osvojili funkčnost elektronických součástek. U každého příkladu je uvedena kurzívou odpověď. Následující cvičení slouží k procvičení spojování součástek, tak aby vznikl elektronický obvod. Vyskytují se zde základní elektronické součástky, jako spínače, žárovky, odpory, diody a tranzistory. Dále se objevují úlohy na vytvoření návrhu desky plošného spoje a hledání chyb v návrzích. Úlohy se také soustředí na tvorbu schémat čtením z osazovacího plánku. Jsou zde praktické cvičení zaměřující se na nepájivé kontaktní pole a propojovaní na nich pomocí propojek. Nacházejí se zde i úlohy na úpravu plošného spoje metodou dělících čar.

1. Spojte jednoduchý elektronický obvod tak, aby žárovka svítila. Následně obvod zapojte a popište, jaké součástky byly k jeho realizaci třeba.

K vytvoření obvodu jsou potřeba součástky: zdroj elektrické energie - baterka, tlačítko a žárovka.

86

2. Spojte elektronický obvod tak, aby dvě žárovky byly zapojeny do série (za sebou). Zapojte a vysvětlete, co se stane při vymontování jedné z nich z objímky.

Při vymontování jedné žárovky dojde k rozpojení obvodu, tudíž jím nebude protékat proud a žárovky svítit nebudou.

3. Spojte obvod tak, aby byly žárovky zapojeny paralelně (vedle sebe). Obvod zapojte a vysvětlete, co se stane při vymontování jedné z nich z objímky.

Při vymontování jedné žárovky nedojde k rozpojení obvodu, tudíž druhou žárovkou bude téct proud a bude svítit.

87

4. Spojte obvod, ve kterém se nachází polovodičová dioda tak, aby žárovka svítila při stisknutém tlačítku. Obvod zapojte. Následně diodu D1 zapojte v opačném směru a vysvětlete, proč žárovka nesvítí.

Žárovka bude svítit, pokud bude dioda zapojena v propustném směru. V závěrném směru diodou neprotéká proud, tudíž žárovka svítit nebude.

5. Spojte obvod, který se skládá z tlačítka, LED diody a předřadného odporu o hodnotě 330 Ω. Bude předřadný odpor s diodou zapojen sériově nebo paralelně? Co by se stalo s diodou zapojenou bez předřadného odporu?

Obvod bude zapojen sériově, tzn. za sebou. Pokud by LED dioda byla připojena přímo na zdroj elektrické energie bez předřadného odporu došlo by k jejímu zničení při překročení maximálního průchozího proudu. Odpor omezí proud diodou na dovolenou velikost [Malina, 1998]

88

6. Zapojte obvod proměnného rezistoru (potenciometru) jako dělič napětí pomocí LED diody dle schématu. Napájecí napětí je 4,5 V. R1 180 Ω a potenciometr R2 68 Ω. Vysvětlete, proč se mění světelná intenzita diody při otáčení potenciometrem.

Světelná intenzita diody se mění kvůli měnícímu se proudu tekoucí přes LEDku, který je dán momentální velikostí nastavitelného odporu R2.

7. Zapojte jednoduchý hlídač – alarm dle následujícího obvodu. R1 4K7, napájecí napětí 4.5 V, tranzistor NPN. Vysvětlete, co se stane, když spojíte svorky 1 a 2. Dále žárovku nahraďte bzučákem.

Při spojení svorek 1 a 2 dojde k otevření tranzistoru a žárovka zapojená ke kolektoru bude svítit. Při nahrazení žárovky bzučákem nebo také zvonkem dojde při otevření tranzistoru k akustické signalizaci.

89

8. Zkontrolujte návrh zadaného elektronického schématu. Pokud je špatně navrhnuté, vysvětlete, kde se nachází chyby a navrhněte obvod znovu

Obvod je navržen špatně, součástky nejsou správně propojeny vodivými cestami. Správná řešení vypadají například takto.

90

9. Připojte do nepájivého pole propojky tak, aby vznikl obvod dle schématu z předchozího cvičení. Propojky značte jinými barvami, tak aby bylo zapojení přehledné.

10. Použijte elektronické schéma z předchozího cvičení a navrhněte vodivé cesty již rozmístěným součástkám.

91

11. Dané schéma navrhněte na desku plošného spoje. Na desce se bude nacházet pouze odpor a tranzistor. Žárovku vyveďte na kraj desky jako dva pájecí body, stejně tak napájení a svorky 1 a 2. Tranzistorové vývody použijte dle příslušného obrázku.

Tranzistorové vývody použijte dle následujícho pouzdra tranzistoru. Na ploché straně se kolektor nachází vlevo, báze uprostřed a emitor v pravo. Takto například vypadá jedna z několika možných variant návrhu.

92

12. Navrhněte dané elektronické schéma – tranzistorový spínač. Rozmístěte součástky tak, aby na levé straně byly umístěny konektry pro napájení. Místo spínače vyvedtě dva body na levý kraj desky.

Jedná se o tranzistorový spínač, kde při zmačknutí tlačítka dojde k otevření tranzistoru a rozsvícení diody D1. Tranzistorové vývody použijte dle následujícho pouzdra tranzistoru. Takto například vypadá jedna z několika možných variant návrhu.

93

13. Připojte do nepájivého pole propojky tak, aby vznikl obvod dle schématu z předchozího cvičení. Propojky značte jinými barvami, tak aby bylo zapojení přehledné.

14. Odhalte chybu v návrhu dle schématu tranzistorového spínače. Chybu následně opravte.

Chyba – správně vedená cesta je označena červeně.

94

15. Odhalte dvě chyby v návrhu dle schématu tranzistorového spínače. Chyby následně opravte.

Chyby – správně vedené cesty jsou označena červeně.

95

16. Navrhněte dané elektronické schéma – tranzistorový spínač. Rozmístěte součástky tak, aby na levé straně byly umístěny konektry pro napájení. Místo spínačů vyvedtě dva body na okraje desky.

Jedná se o tranzistorový spínač, kdy zmačknutím tlačítka dojde k otevření tranzistoru a rozsvícení diody D1. Tranzistorové vývody použijte dle následujícho pouzdra tranzistoru.

96

Takto například vypadá jedna z několika možných variant návrhu.

17. Zobrazenou desku plošného upravte metodou dělících čar. Vzniklé sektory vybarvěte, tak aby vzniklý plošný spoj odpovídal skutečnosti.

Metoda dělicích čar spočívá v kreslení čar do návrhu plošného spoje, tak aby byly spojeny pouze ty vývody, které mají. Čáry oddělují jednotlivé vodivé spojení.

97

18. Zobrazené desky plošného upravte metodou dělících čar. Vzniklé sektory vybarvěte, tak aby vzniklý plošný spoj odpovídal skutečnosti.

Metoda dělicích čar spočívá v kreslení čar do návrhu plošného spoje, tak aby byly spojeny pouze ty vývody, které mají. Čáry oddělují jednotlivé vodivé spojení.

19. Sestavte z daného osazovacího plánku a zobrazených vodivých cest elektronické schéma.

Při čtení tohoto osazovacího plánu je vhodné začít napájením a postupně s ním spojovat připojené součástky. Díky lepší orientaci si můžeme v osazovacím plánu dělat poznámky, které cesty a součástky jsou již překreslené, například škrtáním. Výsledné elektronické schéma vypadá následovně.

98

20. Připojte do nepájivého pole propojky tak, aby vzniklo schéma z předchozího cvičení. Propojky značte jinými barvami, tak aby bylo zapojení přehledné.

99

21. Z elektronického obvodu zapojeném na nepájivém poli sestavte elektronické schéma. Součástky pojmenujte. Propojky značte jinými barvami, tak aby bylo zapojení přehledné.

22. Z elektronického obvodu zapojeném na nepájivém poli sestavte elektronické schéma. Součástky pojmenujte. Propojky značte jinými barvami, tak aby bylo zapojení přehledné.

100

23. Najděte ve dvou zapojených rozdíl a vysvětlete, co se stane při stisknutí tlačítka v zobrazených prípadech. Vysvětlete proč dioda bude svítít? Jaký význam má v obvodech odpor R1.

V druhém zapojení jsou na rozdíl od prvního zapojení přeházené součástky. Dioda bude svítit, protože pořadí zapojených součástek v tomto obvodě nemám vliv funkci obvodu. Odpor R1 chrání LED diody D1 před zničením.

101

Závěr Po prostudování příslušení literatury, především pedagogiky a didaktiky technické výchovy, jsme zjistili, jaké didaktické zásady a výukové metody lze poučit v hodinách technického směru. Dále jsme se seznámili s rámcovým vzdělávacím programem pro základní vzdělávaní. Ten definuje devět vzdělávacích oblastí, kde je technická výchova zastoupena v oblasti Člověk a svět práce. Zjistili jsme, jaké materiální didaktické prostředky můžeme používat k dosažení výukových cílů a jak lze tyto prostředky aplikovat na výuku technických předmětů. V rámci čtvrté, stěžejní, kapitoly této bakalářské práce jsme nejprve popsali základní pojmy z teorie elektronických schémat, elektronické schématické značky a dále jsme podrobně rozpracovali metody realizace elektronických obvodů. Pro lepší pochopení všech popisovaných metod jsme vytvořili jednoduché ukázkové schéma, které sloužilo jako demonstrativní obvod pro všechny námi zmíněné metody. Dospěli jsme k názoru, že nejvhodnější metoda pro výuku elektroniky je metoda zapojování pomocí nepájivého pole, která spočívá v jednoduchosti a rychlosti zapojení bez použití pájecích nástrojů. Jedná se o postup, při němž si žáci sestavení obvodu pouze vyzkouší, ale jejím výstupem není finální výrobek, který si můžou odnést domů. Pro finální výrobek je určena metoda univerzálních desek plošných spojů, u níž není nutný návrh elektronického schématu. Na desce jsou již předem rozvrženy vodivé cesty a pájecí body, což omezuje vlastní rozvržení součástek a také následný vzhled obvodu. Vlastní rozvržení je možné při užití metody desky plošných spojů. Je tedy nutné, aby žáci znali základy navrhování. Ty jsme v teoretické části popsali a pro lepší pochopení jsme uvedli konkrétní příklad návrhu elektronického obvodu. Přestože je výroba elektronického obvodu touto metodou časově náročnější a žáci navíc musí ovládat navrhování, je výrobek v konečném výsledku celistvý a připraven k dlouhodobému užívání v praxi. Okrajově jsme se zmínili o metodě „vrabčí hnízdo“. Užili jsme ji ve dvou případech kvůli výhodnosti rychlého zapojení s malým počtem součástek. Jelikož se však jedná o pracovně neestetický postup, domníváme se, že zařazení této metody do výuky elektroniky není vhodné. V praktické části jsme metody realizace elektronického obvodu popsané v teoretické části aplikovali do praxe a zrealizovali čtyři elektronické obvody. Naším cílem bylo postupovat především podle zásady názornosti, která je při praktické činnosti nezbytná.

102

Domníváme se, že utváření představ bezprostředním vnímáním daného potupu práce u žáků povede k lepšímu pochopení a snadnějšímu osvojení probírané látky. Pracovní postupy jsme popsali a vytvořili jsme tak metodiku vhodnou pro žáky druhého stupně základních škol. Následným vytvořením pracovních listů jsme pro tyto žáky vytvořili také vhodnou učební pomůcku. V neposlední řadě může práce posloužit také jako inspirace a zdroj informací pro studenty, kteří by se chtěli problematikou realizace elektronických schémat zabývat podrobněji. Osobně bychom uvedené poznatky dále rozpracovali v rámci diplomové práce.

103

POUŽITÁ LITERATURA [1]

BEZDĚK, Miroslav. Elektronika 1. České Budějovice: Kopp, 2005. 271 s. ISBN 80-7232171-4.

[2]

DOLEČEK, Jaroslav. Polovodičové prvky a elektronky. 2. díl. Praha: BEN, 2005. 208 s. ISBN 80-7300-161-6

[3]

DOSTÁL, Jiří. Učební pomůcky a zásada názornosti. Olomouc: Votobia, 2008. 40 s. ISBN 978-80-7409-310-5

[4]

DRAHOVZAL, J., KILIÁN, O., KOHOUTEK,R. Didaktika odborných předmětů. 1. vydání. Brno: Paido, 1997.156s. ISBN 80-85931-35-4

[5]

FRIEDMANN, Z. Didaktika technické výchovy, Brno: MU. 2001, 92 s. ISBN 80-210-26413

[6]

FRIEDMANN, Z. A kol. Technické předměty na základní škole. Brno: Masarykova univerzita, 1997. ISBN 80-210-1663-9.

[7]

FROHN, Manfréd, aj. Elektronika, polovodičové součástky a základní zapojení. Praha: BEN, 2006. 480 s. ISBN 80-7300-123-3

[8]

JŮVA, Vladimír sen. & jun. Úvod do pedagogiky. Brno: Paido, 1995. 95s. ISBN 80-8593106-0.

[9]

KALHOUS, Zdeněk, OBST, Otto a kol. Školní didaktika. Praha: Portál, 2002. 448 s. ISBN 80-7178-253-X

[10] KESL, Jan. Elektronika I. Praha: BEN 2003. ISBN 80-7300-074-1 [11] KOLEKTIV AUTORŮ. Dílenská příručka. Plzeň: SOUE a U Plzeň, 2004. 173 s. [12] KUJAL,B. a kol. Pedagogický slovník. 2. díl. 1. vyd. Praha: SPN, 1967. s. 533. ISBN 14011- 67. [13] MALINA, Václav. Poznáváme Elektroniku I. České Budějovice: KOPP, 1998. 184 s. ISBN 80-85828-25-1 [14] MALINA, Václav. Poznáváme Elektroniku II. České Budějovice: KOPP, 2008. 193 s. ISBN 978-80-7232-344-9 [15] MAŇÁK, Josef, ŠVEC, Vlastimil. Výukové metody. Brno: Paido, 2003. 219 s. ISBN 807315-039-5 [16] MAŤÁTKO, Jan. Elektronika. Praha: IDEA Servis, 2002. 327 s. ISBN 80-8970-42-2

104

[17] PECINA, P. & PECINA, J. Elektronika v praktických činnostech na druhém stupni ZŠ I. Brno: Masarykova univerzita, 2009. 65 s. [18] PECINA, P. & PECINA, J. Elektronika v praktických činnostech na druhém stupni ZŠ II. Brno: Masarykova univerzita, 2009. 37 s. [19] PECINA, Pavel. Elektronika (technická praktika z elektroniky). Brno: MU, 2007. 159 s. ISBN 978-80-210-4279-7. [20] PETTY, Geoffrey. Moderní vyučování. 3. vyd. Praha: Portál, 1996. 380 s. ISBN 80-7178978-X. [21] PRŮCHA, Jan. Moderní pedagogika. 2. přepracované a aktualizované vydání. Praha: Portál, 2002. 488 s. ISBN 80-7178-631-4. [22] PRŮCHA, J. a kol. Pedagogický slovník. 4. vyd. Praha: Portál, 2004. 322 s. ISBN 80-7178772-8. [23] PRŮCHA, Jan; WALTEROVÁ, Eliška; MAREŠ, Jiří. Pedagogický slovník. 2. rozšířené a přepracované vydání. Praha: Portál, 1998. 328 s. ISBN 80-7178-252-1. [24] RAMBOUSEK, V. a kol. Technické výukové prostředky. 1. vyd. Praha: SPN, 1989. 302 s. [25] SCHOMMERS, A. Elektronika tajemství zbavená. Překlad: Erich Mieszczak. Ostava: nakladatelství HEL, 1998. 112 s. ISBN 80-902059-9-2 [26] SKALKOVÁ, Jarmila, Alena VALIŠOVÁ a Světlana HANUŠOVÁ. Obecná didaktika: vyučovací proces, učivo a jeho výběr, metody, organizační formy vyučování. 2. vyd. Praha: Grada, 2007. 322 s. sv. 3. ISBN 978-80-247-1821-7. [27] ŠIMONÍK, O. Úvod do školní didaktiky. Brno: MSD, 2003. 91 s. ISBN 80-86633-04-7. [28] ŠKÁRA, Ivan. Technika a základní všeobecné vzdělání. 1. vydání. Brno: Masarykova Univerzita, 1996. 54s. ISBN 80-210-1477-6. [29] TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. Translated by Jiří Handlíř. Vyd. 1. Praha: Europa-Sobotáles, 2002. 560 s. ISBN 80-86706-00-1. [30] VANÍČEK, František. Elektronické součástky, principy, vlastnosti, modely. Praha: ČVUT, 2004. 357 s. ISBN 80-01-03112-8 [31] VOBECKÝ, Jan, ZÁHLAVA, Vít. Elektronika, součástky a obvody, principy a příklady. Praha: Grada Publishing, 2001. 192 s. ISBN 80-7169-884-9 [32] ZÁHLAVA, Vít. Návrh a konstrukce desek plošných spojů. 1. vydání. Praha: BEN – technická literatura, 2011. 128 stran. ISBN 978-80-7300-266-4

105

Internetové zdroje [33] ČADÍLEK, Miroslav. Didaktika praktického vyučování I. [online]. Brno: Pedagogická fakuklta, 2005. 115 s. Dostupné z WWW: . [34] Rámcový vzdělávací program pro základní vzdělávání. [online]. Praha: Výzkumný ústav pedagogický v Praze, 2007. 126 s. [cit. 2012-04-03]. Dostupné z WWW: .

106