Ústní zkouška, ME

PROFILOVÁ ČÁST MATURITNÍ ZKOUŠKY

Podle Vyhlášky MŠMT ČR č. 177/ 2009 Sb.

Časová dotace zkoušky:

Žák si vylosuje z 22 připravených otázek, délka přípravy 15 minut, délka zkoušení 15 minut.

Povolené pomůcky:

Grafické tištěné podklady dodané zkoušejícím, papír, tužka.

Kritéria hodnocení:

Samostatnost projevu, úplnost a správnost odpovědi, reakce na doplňující otázky zkoušejícího, odborné vyjadřování, logická návaznost jednotlivých částí odpovědí, využití znalostí z praxe.

Způsob stanovení výsledného hodnocení zkoušky:

Závěrečné ústní vyhodnocení.

Maturitní témata pro ústní zkoušku z Automatizace a číslicová technika.

Obor vzdělání: 26-41-L/01 Mechanik elektrotechnik

• Číslicová technika a logické obvody: Číselné soustavy (dvojková, šestnáctková, kód BCD), Booleova algebra a minimalizace logických funkcí. Kombinační logické obvody (kodéry, dekodéry, multiplexory, sčítačky).
• Sekvenční a paměťové obvody: Klopné obvody (RS, D, JK), registry, asynchronní a synchronní čítače. Typy polovodičových pamětí (RAM, ROM, EPROM).
• Mikroprocesory a mikropočítače: Architektura mikroprocesorových systémů, sběrnice, komunikace s periferiemi, základy programování jednočipových mikropočítačů.
• Průmyslová automatizace: Řízení a regulační systémy, typy a vlastnosti regulovaných soustav, druhy regulátorů (P, PI, PID).
• Senzory a akční členy: Prvky pro měření neelektrických veličin (teplota, tlak, poloha, otáčky, průtok) a jejich připojení k řídicímu systému. Principy pneumatického a hydraulického řízení.

1. Číselné soustavy a kódy: Desítková, dvojková a šestnáctková soustava. Převody mezi soustavami. Kódování informací, kódy BCD a ASCII.
2. Booleova algebra a logické funkce: Základní logické operace (AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR). Zákony Booleovy algebry a vyjádření logické funkce pravdivostní tabulkou.
3. Minimalizace logických funkcí: Algebraická minimalizace a minimalizace pomocí Karnaughových map. Význam minimalizace v praxi.
4. Kombinační logické obvody: Charakteristika a princip fungování základních obvodů. Kodéry, dekodéry, multiplexory a demultiplexory.
5. Aritmetické obvody: Poloviční a úplná sčítačka, komparátory dat. Realizace v digitálních systémech.
6. Klopné obvody (Sekvenční obvody): Asynchronní a synchronní klopné obvody. Typy RS, D, T a JK, jejich pravdivostní tabulky a časové diagramy.
7. Registry: Typy registrů (posuvné, paralelní, sériové). Využití registrů pro ukládání a transformaci dat.
8. Čítače: Asynchronní a synchronní čítače, směr čítání (vpřed/vzad), kapacita čítače. Využití jako děliče kmitočtu.
9. Polovodičové paměti: Rozdělení pamětí (RAM, ROM, PROM, EPROM, EEPROM, Flash). Architektura, organizace a parametry pamětí.
10. A/D a D/A převodníky: Principy převodu analogového signálu na digitální a naopak. Klíčové parametry (rozlišení, rychlost, chyba převodu).
11. Architektura mikropočítačů: Von Neumannova a Harvardská architektura. Blokové schéma mikropočítače (CPU, paměť, I/O brány) a funkce sběrnic.
12. Jednočipové mikropočítače: Vnitřní struktura, registry, periferie (časovače, čítače, přerušovací systém). Využití v embedded systémech.
13. Základy programování řídicích systémů: Vývojový diagram, struktura programu, základní programové konstrukce (podmínky, cykly).
14. Průmyslové řídicí systémy (PLC): Architektura PLC, cyklus zpracování programu. Jazyky pro programování PLC (LAD, IL, FBD) dle normy IEC 61131-3.
15. Senzory v automatizaci: Senzory pro měření neelektrických veličin (poloha, teplota, tlak, průtok, otáčky). Principy (induktivní, kapacitní, optické, odporové).
16. Akční členy a pohony: Elektromagnetické ventily, stykače, relé. Elektrické pohony v automatizaci (krokové motory, servopohony).
17. Regulační smyčka: Blokové schéma otevřeného a uzavřeného regulačního obvodu. Pojmy: regulovaná veličina, žádaná hodnota, akční zásah, porucha.
18. Spojité regulátory: Vlastnosti a principy regulátorů typu P, PI, PD a PID. Vliv jednotlivých složek na stabilitu a rychlost regulace.
19. Nespojité regulátory: Dvoupolohový regulátor (s hysterezí a bez hystereze), třípolohový regulátor. Příklady praktického využití (termostaty).
20. Průmyslová komunikace a sběrnice: Základní rozhraní (RS-232, RS-485, Ethernet). Průmyslové sběrnice (Profibus, Profinet, Modbus) a jejich topologie.

Maturitní témata pro ústní zkoušku z Elektrotechnika, elektronika a el. měření.

Obor vzdělání: 26-41-L/01 Mechanik elektrotechnik

• Základy elektrotechniky: Základní veličiny a zákony v obvodech stejnosměrného a střídavého proudu (Ohmův zákon, Kirchhoffovy zákony, výkon, práce). Řazení odporů, kapacit a indukčností.
• Elektronické součástky: Principy fungování, vlastnosti a charakteristiky polovodičových prvků (diody, bipolární a unipolární tranzistory, tyristory, optoelektronické prvky).
• Analogové elektronické obvody: Usměrňovače, stabilizátory napětí, tranzistorové zesilovače, operační zesilovače a jejich základní zapojení (invertující, neinvertující, komparátor).
• Elektrické stroje a přístroje: Transformátory (princip, konstrukce, provoz), stejnosměrné stroje, asynchronní a synchronní motory. Jištění a ochrana elektrických strojů.
• Elektrická měření: Metody měření napětí, proudu, odporu, výkonu a kmitočtu. Práce s analogovými i digitálními měřicími přístroji a osciloskopy.

1. Elektrický proud, napětí a odpor: Definice základních veličin, Ohmův zákon pro část obvodu a pro celý obvod. Závislost odporu na materiálu, rozměrech a teplotě.
2. Elektrické obvody stejnosměrného proudu: Řazení rezistorů (sériové, paralelní, kombinované). 1. a 2. Kirchhoffův zákon a jejich aplikace při řešení obvodů.
3. Metody řešení složitějších obvodů: Metoda smyčkových proudů, metoda uzlových napětí, věta o náhradním zdroji (Theveninova věta).
4. Elektrická práce, výkon a účinnost: Výpočet výkonu a práce v DC obvodech. Účinnost elektrického zařízení. Přizpůsobení zdroje spotřebiči. Měření elektrického výkonu.
5. Elektrostatické pole a kapacita: Vlastnosti pole, intenzita, potenciál. Kondenzátor, dielektrikum, výpočet kapacity. Řazení kondenzátorů, energie elektrostatického pole.
6. Magnetické pole a elektromagnetická indukce: Magnetická indukce, tok, intenzita. Faradayův zákon elektromagnetické indukce, Lenzovo pravidlo. Vlastní a vzájemná indukčnost.
7. Střídavý proud a jeho charakteristiky: Vznik střídavého napětí, harmonický průběh, efektivní a maximální hodnota, kmitočet, perioda, fázový posun.
8. Prvky R, L, C v obvodech střídavého proudu: Chování ideálního odporu, indukčnosti a kapacity v AC obvodu. Induktance, kapacitance, fázové poměry a fázorové diagramy.
9. Sériový a paralelní obvod RLC: Výsledná impedance a admitance. Jevy napěťové a proudové resonance, rezonanční kmitočet a činitel jakosti.
10. Výkon v obvodech střídavého proudu: Výkon činný, jalový a zdánlivý. Účiník (cos fí ) a jeho kompenzace v praxi.
11. Třífázová soustava: Vznik třífázového systému. Zapojení do hvězdy a trojúhelníku (fázová a sdružená napětí/proudy). Výkon v třífázové soustavě.
12. Polovodičové diody: Princip PN přechodu v propustném a závěrném směru. Druhy diod (usměrňovací, Zenerova, LED, fotodioda) a jejich VA charakteristiky.
13. Bipolární a unipolární tranzistory: Princip činnosti tranzistoru (NPN/PNP, FET, MOSFET). Základní zapojení (SE, SB, SC), vstupní a výstupní charakteristiky.
14. Tranzistor jako spínač a zesilovač: Pracovní bod tranzistoru. Zapojení tranzistoru v režimu spínání (saturace/uzavření) a v režimu lineárního zesílení signálu.
15. Usměrňovače a stabilizátory: Jednocestný a dvoucestný usměrňovač (můstkový). Filtrační členy. Stabilizace napětí pomocí Zenerovy diody a integrovaných stabilizátorů.
16. Operační zesilovače (OZ): Vlastnosti ideálního a reálného OZ. Základní zapojení: invertující a neinvertující zesilovač, sledovač napětí, komparátor.
17. Výkonové polovodičové součástky: Tyristor, triak, diak, tranzistory IGBT. Principy řízení a využití v silnoproudé elektronice (fázové řízení výkonu).
18. Transformátory: Princip jednofázového a třífázového transformátoru, konstrukce, rovnice transformace. Provozní stavy (naprázdno, nakrátko, při zatížení).
19. Asynchronní a synchronní stroje: Konstrukce a princip rotujícího magnetického pole. Točivý moment, skluz asynchronního motoru, způsoby spouštění a řízení otáček.
20. Elektrická měření: Měření napětí a proudu (rozšíření rozsahů). Měření odporu (Metoda přímá, substituční, můstková). Použití osciloskopu pro sledování průběhů.