BME VIK - Elektromágneses terek

3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Hamar János Krisztián,

4. A tantárgy előadója

Név:	Beosztás:	Tanszék, Int.:
Dr. Hamar János	Egyetemi docens	Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék
Dr. Járdán R. Kálmán	Tudományos főmunkatárs	Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

Elektrotechnikai alapok, elektromágnesesség.

6. Előtanulmányi rend

Kötelező:

KépzésLétezik("2N-MG0") VAGY
KépzésLétezik("2N-MM0") VAGY
KépzésLétezik("2N-MW0") VAGY
KépzésLétezik("2N-MT0")
VAGY
Training.Code=("2N-MG0")
VAGY
Training.Code=("2N-MM0")
VAGY
Training.Code=("2N-MW0")
VAGY
Training.Code=("2N-MT0")

A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

7. A tantárgy célkitűzése

A tárgy célja, hogy a mechatronikai mérnöki gyakorlatban gyakran előforduló elektromágneses jelenségekkel megismertesse a hallgatókat. Különös hangsúlyt fektetünk a mechatronikai rendszereknél nagy jelentőséggel bíró elektromágneses kompatibilitásra, valamint a rendszerek, készülékek ez irányú követelményeket kielégítő tervezésére

8. A tantárgy részletes tematikája

1. Elektromágnesesség körülöttünk. Matematikai háttér áttekintése. Vektoranalízisbeli azonosságok. Green-tételek. Maxwell-egyenletek integrális, differenciális alak + anyagegyenletek + energiamérleg. Elektrodinamika felosztása.

2.Távvezetékek (elosztott paraméterű modellek)

Elosztott paraméterű hálózatok, a távíró egyenlet.
A Helmholtz-egyenlet és általános megoldása, haladó hullám, terjedési együttható, hullámimpedancia, fázissebesség, csoportsebesség.
Példák

3. Távvezetékek

Lezárt távvezeték, reflexiós tényező, állóhullámarány.
A távvezeték mint kétkapu és mint kétpólus, bemeneti impedancia.
A távvezeték mint rezgőkör

4. Alkalmazási példák

Elektrosztatika
Statikus mágneses tér
Időben változó mágneses terek

Elektromágneses kompatibilitás a mechatronikában (EMC).

5. Elektromágneses kompatibilitás alapjai: Tervezés elektromágneses kompatibilitás figyelembevételével, kapcsolódó szabványok. Vezetékezés, huzalozás: Kapacitív és induktív csatolás, vezetékek árnyékolása, vezeték típusok: koaxiális kábelek, sodort vezetékek, stb.

6. Földelés: Váltakozó áramú elosztás, biztonsági földelések, készülékek földelése, földelés szerepe a jelátvitelben, földelési hurkok, közös módusú fojtótekercsek. Szimmetrikus áramkörök és szűrés: szimmetrizálás, szűrés, tápegység leválasztása, kapacitív terhelések, sávszélesség, moduláció.

7. Passzív elemek: kondenzátor típusok, tekercsek, transzformátorok, ferritek, ellenállások, vezetők típusai. Árnyékolás: közeli és távoli terek, árnyékolás hatásossága, abszorpciós és reflexiós veszteségek, ideális árnyékolás, gyakorlati megoldások: bevonatok vezető anyagból, hálók stb.

8. Belső zajforrások: zajok típusai, osztályozásuk és mérésük. Zajok aktív eszközöknél: zajtényező, jel-zaj viszony. Zajok bipoláris tranzisztoroknál, FET-eknél és műveleti erősítőknél.

9. Kontakt, érintkezés: kisülések típusai, kontakt anyagok, terhelések nagy bekapcsolási árammal, induktív és rezisztív terhelések, példák. Digitális áramkörök földelése: földelési zaj digitális áramköröknél, árameloszlás és impedancia a földelősíkon, stb.

EMC Alkalmazások

10. Digitális áramkörök áramellátása: tápegységek leválasztása, tranziens áramok tápegységeknél, kondenzátoros leválasztások, leválasztási stratégiák, transzformátoros izoláció ill. ezek hatása. Sugárzás digitális áramköröknél: differenciál módusú sugárzás, közös módusú sugárzás ill. ezek kezelése.

11. Vezetett kisugárzások: kapcsoló üzemű tápegységek, hálózati szűrők, változó fordulatszámú hajtások, harmonikus szűrők. RF és tranziens immunitás: RF immunitás, tranziens immunitás, zavarok távvezetékeknél.

12. Elektrosztatikus kisülés: statikus kisülés, az emberi test modellje, ESD védelem, ESD földelés, megelőzési stratégiák. EMC mérések: antennák, szondák, közeli terek mérése, zajfeszültség-mérés, vezetett kisugárzás mérése, spektrum analizátorok, kompatibilitási tesztek, sugárzási emissziós és ESD tartalékok.

13. Nyomtatott áramkörök tervezési szempontjai: általános irányelvek, particionálás, védett zónák, kritikus jelek, referencia síkok, földelési síkok, csatlakozók, egy és többrétegű nyomtatott áramkörök. Vegyes jelű (mixed signal) nyomtatott áramkörök: analóg és digitális áramköri földelések, vegyes jelű integrált áramkörök, A/D és D/A átalakítók ill. ezekhez kapcsolódó áramkörök, áramellátás tervezése.

14. Féléves anyag összefoglalása, érdemjegyek megállapítása.

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

Előadás

10. Követelmények

A félévközi jegy egy a 13. héten megírt zárthelyi dolgozat valamint a szorgalmi időszakban elkészített nagyfeladat alapján kerül megajánlásra. A zárthelyi és a feladat 50-50%-ban számít bele az érdemjegybe. A feladatok legkésőbb a 3. tanulmányi héten kerülnek kiadásra, és a 14. tanulmányi hétig kell azokat beadni. A zárthelyivel (max. 50 pont) és a nagyfeladattal (max. 50 pont) együttesen szerezhető pontszámok a következő osztályzatoknak felelnek meg: 86–100 pont = jeles (5), 71–85 pont = jó (4), 56–70 pont = közepes (3), 40–55 pont = elégséges (2) és 0–39 pont = elégtelen (1). A zárthelyi kiváltható egy önálló prezentáció tartásával egy előre kiválasztott témakörből. A választható témakörök legkésőbb a második hétig meghirdetésre kerülnek. Amennyiben a megajánlott jegyet a hallgató nem fogadja el, vagy nem sikerült teljesíteni a minimális követelményeket, a Tanulmányi és Vizsgaszabályzatban megszabott pótlásokra van lehetősége.

11. Pótlási lehetőségek

A Tanulmányi és Vizsgaszabályzatban megszabott pótlásokra van lehetőség. A házi feladat a pótlási hét végéig pótolható. A zárthelyi dolgozatok pótlása a megírást követő héten a szorgalmi időszakban és egy ismételt alkalommal a pótlási időszakban lehetséges

12. Konzultációs lehetőségek

A szorgalmi időszakban a tárgy oktatójával történt előzetes egyeztetés szerint.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

Henry Ott: Electromagnetic Compatibility Engineering, Wiley, 2009, ISBN-10: 0470189304

Zoya Popovic, Branko D. Popovic: Introductory Electromagnetics, Prentice Hall, 1999, ISBN-10: 0201326787

Clayton R. Paul: Introduction to Electromagnetic Compatibility, Wiley-Interscience; 2nd edition, 2006, ISBN-10: 0471755001

Tim Williams: EMC for Product Designers, Fourth Edition, Newnes; 4 edition, 2007, ISBN-10: 0750681705

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

Kontakt óra	28
Félévközi készülés órákra	16
Házi feladat elkészítése	16
Összesen	60

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Név:	Beosztás:	Tanszék, Int.:
Dr. Hamar János	Docens	Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék