PODSTAWY MECHATRONIKI KLASA I TECHNIKUM ZAWODOWE ZAWÓD TECHNIK MECHATRONIK 311[50]

Transkrypt

1 1. Istota Mechatroniki WYMAGANIA EDUKACYJNE PODSTAWY MECHATRONIKI KLASA I TECHNIKUM ZAWODOWE 311[50] Biegłe posługiwanie się zdobytymi wiadomościami z zakresu mechatronizacji, urządzeń i systemów mechatronicznych, ich interdyscyplinarnego znaczenia oraz szerokiej funkcjonalności. Definiowanie dowolnych pojęć, określeń, wielkości, urządzeń i systemów stosowanych w dynamicznie rozwijającej się mechatronizacji urządzeń i produktów. Rozumienie znaczenia synergicznej kombinacji systemów i modułów w mechatronice. Dysponowanie wiadomościami wykraczającymi poza program nauczania dla modułu Istota Mechatroniki. Pełny zakres wiadomości wynikający z programu nauczania dotyczącego modułu Istota Mechatroniki. Znajomość, co najmniej kilku róŝnych definicji i znaczeń mechatronizacji systemów. Wiedza na temat kolejnych poziomów mechatronizacji urządzeń. Rozumienie definicji modeli układów sensorycznych i wykonawczych. RozróŜnianie przepływów energii i informacji w systemie mechatronicznym. Rozumienie wzajemnych powiązań systemowych na przykładzie urządzenia mechatronicznego. Charakteryzowanie kolejnych etapów procesu modelowania mechatronicznego. Znajomość cech projektu mechatronicznego. Znajomość kryteriów doboru zespołu realizującego projekt mechatroniczny. Wiedza na temat współdziałania i sensorów, aktorów i procesorów w systemie mechatronicznym. Znajomość róŝnych typów sensorów i aktorów w zaleŝności od aplikacji systemowej. Posiadanie wiedzy na poziomie dostatecznym. Definiowanie pojęć związanych z mechatroniką jako nauką interdyscyplinarną. Opisywanie modelu mechatroniki. Definiowanie róŝnych pojęć uŝywanych w mechatronice. Rozumienie pojęć i znaczenia synergii w mechatronice. Znajomość przykładowych wielkości sterowanych w systemie mechatronicznym. Opisywanie cech i działania systemu mechatronicznego. Wyjaśnienie, na czym polega modelowanie mechatroniczne. Przedstawianie znaczenia mechatroniki na przykładach urządzeń mechatronicznych. Definiowanie i rozróŝnianie urządzenia i systemów mechatronicznych. Znajomość działania podstawowych urządzeń mechatronicznych. Rozumienie działania takich urządzeń, jak: obrabiarki CNC, roboty przemysłowe, procesory. Definiowanie sensorów, aktorów i procesorów. 1

2 Wiedza na poziomie dopuszczającym. RozróŜnianie podstawowych pojęć, wielkości i definicji uŝywanych w mechatronice i mechatronizacji. Znajomość znaczenia układów sterowania i regulacji. Rozumienie komplementarności i autonomiczności urządzeń mechatronicznych. Znajomość kolejnych stopni mechatronizowania i automatyzowania. Znajomość wielkości sterowanych i mierzonych w urządzeniach mechatronicznych. Uczeń posiada podstawową wiedzę o znaczeniu mechatroniki i urządzeń mechatronicznych w współczesnym świecie. RozróŜnianie podstawowych urządzeń mechatroniczych. Znajomość jednostek fizycznych stosowanych w mechatronice. Podstawowe wiadomości niezbędne w dalszej edukacji. 2. BHP Wiedza wykraczająca poza zakres programowy przewidziany dla bloku BHP. Biegłe wykonywanie zadań praktycznych/zawodowych z zakresu BHP zgodnie z przepisami bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpoŝarowej oraz ochrony środowiska. Szerokie wskazywanie zagroŝeń dla zdrowia i Ŝycia podczas montaŝu, napraw, konserwacji, obsługi i eksploatacji dowolnych urządzeń i systemów mechatronicznych. Bardzo trafne dobieranie środków ochrony indywidualnej stosownie do prac montaŝowych, demontaŝowych, napraw i konserwacji urządzeń i systemów mechatronicznych. Wskazywanie sposobów i umiejętność udzielania pierwszej pomocy poszkodowanym w nagłych wypadkach zaistniałych podczas wykonywania prac przez technika mechatronika. Znajomość sposobów zabezpieczeń przy pracy z urządzeniami elektrycznymi dowolnego typu. Rozumienie zasad bezpieczeństwa w dowolnych rodzajach sieci elektrycznych. Umiejętność określania/obliczania wartości prądów przepływających przez ciało człowieka. Znajomość róŝnego rodzaju zakłóceń i ich źródeł występujących w urządzeniach pomiarowych, wykonawczych i sterujących obiektami mechatronicznymi. Wiedza z zakresu przepisów dotyczących bezpieczeństwa uŝytkowania instalacji i zbiorników ciśnieniowych. Opanowanie przepisów i dyrektyw obowiązujące w dziedzinie elektrotechniki, pneumatyki i hydrauliki. Opanowanie pełnego zakresu wiedzy przewidzianego programem nauczania. Biegłe posługiwanie się kryteriami ergonomicznymi. Charakteryzowanie podstawowych zaleceń podczas pracy z urządzeniami mechatronicznymi. Znajomość obowiązujących przepisów dotyczących organizacji warunków pracy. Bezpieczne posługiwanie się narzędziami i przyrządami. Wiedza na temat rodzajów sprzętu ochronnego. 2

3 Znajomość oznaczeń i standardów napięć i prądów w sieciach zasilających oraz standardów prądów i napięć w urządzeniach przemysłowych. Znajomość norm i przepisów dotyczące bezpieczeństwa urządzeń elektrycznych. Rozumienie np. metod galwanicznej separacji napięć. Rysowanie schematów z zabezpieczeniami urządzeń i sieci elektrycznych, np. przez ich wyłączenie. Zasada działania wyłączników róŝnicowoprądowych. Schematy zasilania urządzeń elektrycznych z zabezpieczeniami przeciąŝeniowymi i róŝnicowoprądowymi w sieci dwufazowej i trójfazowej. Znajomość metody ochrony w urządzeniach elektrycznych. Wiedza z zakresu udzielania pierwszej pomocy. Przedstawianie zasad dotyczących umieszczania przepisów i informacji ostrzegawczych dla pracowników. Charakteryzowanie niebezpieczeństw groŝących ze strony materiałów i płynów roboczych. Posługiwanie się oznaczeniami materiałów niebezpiecznych. Znajomość zasad ochrony środowiska przed negatywnym skutkiem wytwarzania i działania urządzeń mechatronicznych. Wiedza z zakresu wymagań na ocenę dostateczny. Omawianie podstawowych pojęć związanych z bezpieczeństwem urządzeń elektrycznych. Znajomość zagroŝeń powodowanych pracą z urządzeniami elektrycznymi. Posługiwanie się zakresami bezpiecznych napięć i prądów dla człowieka. Wiedza na temat zakresów oddziaływania prądu przemiennego na dorosłą osobę. Opanowanie wiedzy z zakresu kompatybilności elektromagnetycznej i elektrycznej urządzeń mechatronicznych. RozróŜnianie metod ochrony przed zakłóceniami. Objaśnianie reguł i zasad bezpiecznej pracy z urządzeniami elektrycznymi. Wyjaśnianie dopuszczalnych prac wykonywanych pod napięciem. Charakteryzowanie terminologii i oznaczeń związanych z ochroną przeciwporaŝeniową. Znajomość środków ochrony przeciwporaŝeniowej. Charakteryzowanie metod ochrony przed dotykiem bezpośrednim i pośrednim. Objaśnianie ochrony np. przez stosowanie niskich napięć. Znajomość rodzajów środków ochrony podstawowej i dodatkowej. Rysowanie schematów prezentujących poraŝenie w sieci elektrycznej poprzez dotyk bezpośredni i pośredni. Wiedza na temat: rodzajów izolacji ochronnej, zasad ochrony przez separację. Tłumaczenie sposobów uzyskiwania niskich napięć. Wiedza z zakresu oznaczonego oceną dopuszczającą. Definiowanie pojęć, takich jak: ergonomia i ochrona przeciwporaŝeniowa. Znajomość zasad BHP przy pracy z urządzeniami elektrycznymi, pneumatycznymi, hydraulicznymi i mechatronicznymi. Rozumienie znaczenie ergonomii w pracy człowieka. Znajomość cech ergonomicznego środowiska pracy. Dopuszczalne obciąŝenia spowodowane rodzajem pracy. RozróŜnianie zagroŝeń powodowanych pracą z urządzeniami pneumatycznymi. Znajomość zasad obsługi urządzeń pod ciśnieniem. Opisywanie budowy i podziału zbiorników ciśnieniowych. 3

4 Omawianie jednostek i pojęć związanych z urządzeniami elektrycznymi, pneumatycznymi, hydraulicznymi i mechatronicznymi. Wiedza na temat działania cieczy hydraulicznych na organizm człowieka. Znajomość głównych przyczyn zagroŝeń podczas pracy z urządzeniami mechatronicznymi. Znajomość sposobów usuwania głównych zagroŝeń oraz zasad postępowania powypadkowego. Uczeń posiada bardzo podstawową wiedzę z zakresu BHP w urządzeniach i systemach mechatronicznych (elektrycznych, pneumatycznych i hydraulicznych). Wiedza z zakresu podstawowych przepisów i zaleceń z zakresu bezpieczeństwa produktów mechatronicznych. RozróŜnianie podstawowych oznaczeń materiałów niebezpiecznych i znaków bezpieczeństwa. Znajomość zasad powstawania poŝaru i ochrony przeciwpoŝarowej. Ogólna wiedza z zakresu zasady i dobrych praktyk z zakresu ochrony przed zagroŝeniami podczas obsługi urządzeń mechatronicznych, np. ruchem części mechanicznych, wysokim ciśnieniem, promieniowaniem cieplnym, drganiami i hałasem. 3. Obwody elektryczne Wiedza znacznie wybiegająca poza ramy programu nauczania przewidzianego dla modułu Obwody Elektryczne. Biegłe i płynne czytanie i analizowanie dokumentacji technicznej urządzeń elektrycznych. Płynne posługiwanie się szeroką gamą pojęć, określeń i wielkości stosowanych w układach elektrycznych. Obliczanie róŝnych parametrów charakteryzujących pracę urządzeń elektrycznych. Wykonywanie pomiarów wielkości elektrycznych i nieelektrycznych oraz interpretowanie wyników. Dobieranie materiałów i narzędzi do montaŝu oraz obsługi urządzeń elektrycznych. Projektowanie obwodów elektrycznych. Rysowanie pętli histerezy dla róŝnych materiałów magnetycznych. Omówienie właściwości magnetowodów. Znajomość zaleŝności na obliczanie siły Lorentza i ładunku elektrycznego. Wyjaśnienie działania i budowy rezystorów nieliniowych, termistorów i warystorów. Posługiwanie się parametrami i rodzajami urządzeń biernych, takich jak: kondensatory zwijane, elektrolityczne i płytkowe, cewki elektromagnetyczne oraz rezystory cieplne. Rozumienie stanów nieustalonych w obwodach prądu stałego. Obliczanie strat w kondensatorach i cewkach. Znajomość obwodów rezonansowych i filtrów: RC i RL. Obliczanie filtrów dolno, górno i pasmowo przepustowych. Pełna wiedza z zakresu przewidzianym programem nauczania dla modułu Obwody Elektryczne. Rysowanie i rozumienie pętli histerezy materiałów magnetycznych. Omawianie właściwości magnetycznych. 4

5 Wiedza z zakresu budowy cewek i ich właściwości. Znajomość zaleŝności na reaktancję cewki, łączenie cewek. Rysowanie symboli filtrów i ich charakterystyk. Obliczanie obwodów prądu przemiennego. Charakteryzowanie przebiegów sygnałów. Rysowanie przebiegów mocy dla urządzeń RLC. Rysowanie przebiegów napięcia i prądu dla: cewki indukcyjnej, kondensatora i rezystora. Stosowanie układu połączeń: gwiazdy i trójkąta. Wiedza z zakresu na ocenę dostateczną. Rysowanie oznaczeń róŝnych rodzajów źródeł napięcia i strzałkowania kierunków spadków napięcia. Omawianie zjawisk indukcji elektrostatycznej i magnetycznej. Rysowanie schematy obwodów prądu stałego i oznaczeń elementów obwodów prądu stałego. Znajomość działania elementów RLC i procesów w nich zachodzących, np. proces ładowania kondensatora. Charakteryzowanie pojęcia i zaleŝności na obliczanie elementów RLC. Znajomość wzorów na obliczanie parametrów obwodów prądu stałego z jednym i kilkoma źródłami napięcia. Znajomość sposobów wytwarzania napięcia przemiennego oraz zjawisk, wielkości i parametrów obwodów prądu przemiennego. Wiedza na temat przebiegów sinusoidalnych i niesinusoidalnych napięcia. Obliczanie mocy w obwodach prądu przemiennego. Obliczanie obwodów szeregowych i równoległych RC i RL. Wiedza z zakresu oceny dostatecznej. Charakteryzowanie pojęć takich, jak: pole magnetyczne, pole elektrostatyczne, prąd, napięcie, moc, energia, itd. Znajomość właściwości pola magnetycznego i wzorów na jego obliczanie. Wiedza na temat zjawisk powstawania siły wskutek przepływu prądu w polu magnetycznym. Znajomość działania silnika prądu stałego i przemiennego. Umiejętność napisania zaleŝności na strumień magnetyczny, pole magnetyczne, indukcję elektromagnetyczną, moc czynną, bierną i pozorną. Posługiwanie się wzorami na połączenia cewek, rezystorów i kondensatorów oraz źródeł. Rysowanie połączeń w trójkąt i gwiazdę. Podstawowa wiedza z obwodów elektrycznych umoŝliwiająca dalszą edukację. Umiejętność omówienia podstawowych wielkości elektrycznych i ich jednostek. Definiowanie napięcia i prądu elektrycznego. Przedstawienie metod wytwarzania napięcia elektrycznego. Omówienie rodzajów i oznaczeń napięcia elektrycznego. Omówienie warunków przepływu prądu elektrycznego. Umiejętność wyjaśnienie pojęć: oczko, węzeł, gałąź, elementy aktywne i bierne. Rysowanie schematów obwodów elektrycznych prądu stałego. Wiedza podstawowa z zakresu właściwości, budowy i oznaczenia rezystorów. 5

6 4. Obwody elektroniczne Wiedza poza obszarem wymagań przewidzianych programem nauczania dla modułu Obwody Elektroniczne. Umiejętność biegłego czytania analizowania dokumentacji technicznej urządzeń elektronicznych. Znajomość zaleŝności opisujących dowolne wielkości stosowane w układach elektronicznych. Obliczanie dowolnych parametrów charakteryzujących urządzenia elektroniczne. Umiejętność wykonywania pomiarów wielkości elektrycznych oraz interpretowania wyników. Dobieranie materiałów i narzędzi do montaŝu oraz obsługi urządzeń elektronicznych. Projektowanie obwodów elektronicznych. Umiejętność realizowania bramek logicznych w technice układów scalonych. Znajomość podstaw i rodzajów języków programowania procesorów. Wiedza pokrywa pełen zakres wymagań opartych o program nauczania dla modułu Obwody Elektroniczne. Wiedza na temat podstawowych operacji na bitach. Rysowanie schematów działania sterowania sekwencyjnego. Znajomość właściwości złącz PN oraz parametrów diod półprzewodnikowych. Znajomość cech diody Zenera i Schottk ego oraz ich parametrów i charakterystyk. Wiedza na temat działania i parametrów: tranzystorów bipolarnych, fotodiody, fototranzystora, fotoogniwa i diody LED. Rysowanie charakterystyk i schematów zasilania wzmacniaczy operacyjnych. Znajomość zastosowań wzmacniaczy operacyjnych. Wiedza z poziomu oceny dostatecznej. Znajomość budowy, parametrów, symboli oraz charakterystyk tranzystorów bipolarnych typu NPN i PNP, tranzystorów unipolarnych, tyrystorów, triaków i diaków. Znajomość podstawowych elementów optoelektronicznych i ich budowy. Znajomość zaleŝności matematycznych opisujących podstawowe elementy elektroniczne stosowane w mechatronice. Znajomość cech i symboli graficznych wzmacniaczy, tranzystorów bipolarnych unipolarnych oraz diod. MoŜliwość przedstawienia budowy układu cyfrowego, reprezentacji liczb w kodzie binarnym, pamięci, rejestrów i mikrokomputerów. Wiedza z poziomu oceny dopuszczającej. Definiowanie podstawowych elementów elektronicznych stosowanych w mechatronice. Znajomość logiki Boole a oraz bramek logicznych: NOT, AND, OR, NOR, NAND i ExOR. Definiowanie półprzewodników oraz zjawiska przewodnictwa w półprzewodnikach. Znajomość właściwości półprzewodników typu P i N oraz złącza PN. Znajomość rodzajów diod półprzewodnikowych. 6

7 Wiedza na temat charakterystyk prądowo-napięciowych typowych urządzeń elektronicznych oraz zasad ich działania, np. przerzutników: RS i JK. Podstawowa wiedza umoŝliwiająca dalszą edukację z przedmiotu Podstawy Mechatroniki. Znajomość podstaw logiki binarnej. Znajomość bramek logicznych AND, OR, NOT, NOR i NAND. Wiedza z zakresu symboli graficznych i oznaczeń elementów i obwodów elektronicznych. Charakteryzowanie układów analogowych cyfrowych oraz ich cech. Umiejętność rysowania schematów i pisania tablic prawdy dla układów kombinacyjnych i sekwencyjnych. 5. Układy pneumatyczne Wiedza wykraczająca poza zakres objęty programem nauczania dla modułu Układy Pneumatyczne. Biegłe interpretowanie praw fizycznych i zaleŝności matematycznych wykorzystywanych w układach sterowania pneumatycznego. Czytanie dokumentacji technicznej urządzeń pneumatycznych. Czytanie dokumentacji techniczno-ruchowej sieci sterowania pneumatycznego. Rozumienie dokumentacji pneumatycznych urządzeń i systemów napędowych. Umiejętność dobierania i obliczania elementów i układów pneumatycznych. Analizowanie działania elementów i podzespołów układów pneumatycznych. Biegłe czytanie schematy ideowych i montaŝowych układów pneumatycznych. Dobieranie elementów i budowanie układy sterowania pneumatycznego. Projektowanie i konstruowanie podstawowych układów pneumatycznych. Zdolność korzystania z norm, dokumentacji technicznej, poradników, katalogów. Umiejętność stosowania technologii informatycznej do analizowania działania lub konstruowania układów pneumatycznych. Wiedza z całego zakresu przewidzianego programem nauczania. Dobieranie elementów pneumatycznych i ich obliczanie, np. obliczanie i dobieranie siłownika pneumatycznego do danej sieci zasilającej w danej aplikacji napędu pneumatycznego. Znajomość zastosowań układów sterowania pośredniego i bezpośredniego. Rysowanie schematów stosowania układu sterowania siłownikiem pneumatycznym. Obliczanie parametrów siłowników i zaworów pneumatycznych. Znajomość zaleŝności na obliczanie siły czynnej siłownika pneumatycznego, zuŝycia powietrza w cyklu pracy automatycznej/sekwencyjnej, itd. Znajomość symboli i oznaczeń technicznych stosowanych w literaturze fachowej. Znajomość parametrów charakteryzujących stan powietrza roboczego. Wiedza z zakresu oceny dostatecznej. Znajomość podstawowych parametrów ciśnienia roboczego, siłowników i zaworów pneumatycznych. Znajomość rodzajów siłowników, zaworów, złącz, spręŝarek, zbiorników ciśnieniowych, itd. 7

8 Obliczanie siły czynnej siłownika pneumatycznego. Rysowanie schematów sterowania bezpośredniego i pośredniego siłownika pneumatycznego jednostronnego i dwustronnego działania. Rysowanie schematów i znajomość działania sterowania sekwencyjnego kilkoma siłownikami pneumatycznymi. Znajomość działania i rysowanie schematów układów pneumatycznych z licznikiem zdarzeń i zwłoką czasową. Wiedza z zakresu oznaczeń i symboli zaworów, siłowników, przewodów zasilających i sygnałowych stosowanych w układach pneumatycznych. Wiedza z zakresu oceny dopuszczającej. Znajomość sposobów i procesów wytwarzania spręŝonego powietrza. Przedstawianie budowy układu przygotowania spręŝonego powietrza. Rysowanie schematów graficznych elementów wchodzących w skład układu przygotowania spręŝonego powietrza. Rysowanie schematów graficznych zaworów i siłowników pneumatycznych. Znajomość procesów obróbki spręŝonego powietrza. Znajomość styków i elementów elektropneumatycznych. Rysowanie i budowa siłowników pneumatycznych. Wiedza z zakresu sterowanie zaworami i ich budowy. Wiedza podstawowa umoŝliwiająca dalszą naukę z Podstaw Mechatroniki. Znajomość budowy podstawowych elementów pneumatycznych, np. wchodzących w skład układu przygotowania spręŝonego powietrza. Umiejętność wskazania obszarów zastosowań pneumatyki. Znajomość jednostek ciśnienia i właściwości powietrza roboczego. Rysowanie schematów prostych układów sterowania pneumatycznego. Znajomość rodzajów spręŝarek. 6. Układy hydrauliczne Wiedza wykraczająca poza zakres objęty programem nauczania. Biegłe interpretowanie podstawowych praw fizyki i zaleŝności matematycznych wykorzystywanych w układach hydraulicznych. Analizowanie działania elementów i podzespołów układów hydraulicznych. Czytanie dokumentacji technicznej, schematów montaŝowych układów hydraulicznych. Dobieranie i obliczanie elementów i układów hydraulicznych. Projektowanie i konstruowanie układów hydraulicznych. Umiejętność korzystania z norm, dokumentacji montaŝowej, technicznej, poradników i katalogów. Stosowanie technologii informatycznej do analizowania działania lub konstruowania układów hydraulicznych. 8

9 Wiedza pokrywa cały zakres przewidziany programem nauczania dla modułu Układy Hydrauliczne. Obliczanie parametrów siłowników i zaworów dla danej aplikacji sterowania lub napędu hydraulicznego. Obliczanie natęŝenia przepływu cieczy przez dany przekrój. Znajomość budowy serwozaworu, działania sterowanie róŝnicowego. Umiejętność rysowania i budowania układ sterowania hydraulicznego. Wiedza z zakresu oceny dostatecznej. Rysowanie symboli graficznych elementów: zaworów, rodzajów sterowania, siłowników, pomp i silników hydraulicznych. Rysowanie układów sterowania siłownikiem hydraulicznym z zaworem odłączającym i zaworem z podtrzymaniem. Znajomość parametrów i właściwości siłowników hydraulicznych. Obliczanie mocy hydraulicznej pomp. Wiedza z zakresu oceny dopuszczającej. Wiedza z zakresu budowy zaworów i siłowników hydraulicznych. Rysowanie symboli graficznych zaworów hydraulicznych i schematów sterowania hydraulicznego. Wiedza na temat działania urządzeń wytwarzających ciśnienie płynu roboczego. Znajomość zasad i przepisów obsługi urządzeń i systemów sterowania hydraulicznego. Podstawowa wiedza z zakresu hydrauliki wymagana do dalszej nauki z zakresu Podstaw Mechatroniki. Znajomość podstawowych praw dla cieczy statycznej i dynamicznej, np. prawa Paskala. Znajomość symboli graficznych podstawowych zaworów i siłowników hydraulicznych. Wiedza z zakresu znajomości prostych układów sterowania hydraulicznego siłownikiem tłokowym, teleskopowym. opracował: dr inŝ. Arkadiusz Mystkowski 9