Что изучают студенты

Принципы создания и работы «умных» устройств и гаджетов

Вокруг нас становится всё больше «умных» устройств — чайники мигают подсветкой в такт музыке, роботы-пылесосы составляют карты квартир, холодильники напоминают о заканчивающемся молоке. Тенденции развития «умных» устройств приводят к созданию беспилотной техники, умных домов и целых умных городов.
Определение «умный» - это дословный перевод английского слова smart, означающего, что в устройстве используется микропроцессор — микрочип, который управляет основными функциями устройства.

Наши студенты изучают принципы создания «умных» устройств, начиная с изучения логики их работы, освоения навыков программирования, изучения интерфейсов (способов подключения элементов и отображения информации). Для удобства изучения в лабораториях кафедры применяются программируемые модули Arduino, Orange, Raspberry, имеющие возможность подключения датчиков, дисплеев, и других периферийных устройств. Такой подход обеспечивает простоту и наглядность проектирования умных устройств, и является эффективным при овладении навыками разработки собственных гаджетов.

Способы и особенности создания устройств, применяемых в VR-технологиях и интернете вещей

Существует целый класс «умных» устройств, применяемых в VR-технологиях и интернете вещей.

Интернет вещей – это полностью автоматизированный цикл работы приборов и систем за счет их подключения к беспроводной сети. Такие системы применяются в охранной, промышленной, медицинской, транспортной и бытовой сфере.

Понятие VR-технологий обозначает использование устройств в виртуальной реальности для обеспечения связи реального и виртуального мира. Такие технологии применяются, в основном, в игровой индустрии, системах дистанционного управления и системах виртуального присутствия.

Разработка устройств и гаджетов для VR-технологий и интернета вещей – актуальная и активно развивающаяся сфера. Наши студенты изучают особенности создания гаджетов, работающих в беспроводной сети, обучаются разрабатывать устройства, содержащие Wi-Fi модули. Изучают принципы передачи и отображения информации в системах виртуальной реальности.

Принципы проектирования автоматизированных систем контроля и управления

В настоящее время на многих предприятиях уделяется особое внимание повышению качества выпускаемой продукции. Для повышения показателей эффективности производства и качества выпускаемой продукции проводится разработка и внедрение втоматизированных систем контроля и управления.

Изучение технических средств автоматизации и управления образуют большую часть общей профессиональной подготовки бакалавров и магистров по направлению подготовки «Приборостроение». К ним относятся, аналоговые и дискретные преобразовательные устройства, непрерывные и импульсные усилители мощности, исполнительные двигатели различных типов и мощностей, управляющие контроллеры, а именно программируемые логические контроллеры (ПЛК), используемые в составе автоматизированных систем управления (АСУ), и промышленные контроллеры (ПК), применяемые для непосредственного управления объектом (технологическим процессом). Также наши студенты изучают устройства сопряжения объекта автоматизации с управляющей системой. К ним относятся аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи, прерыватели, таймеры и т.п.

Обучаясь на направлении «Приборостроение» студенты получают навыки выполнения расчетов и проектирования отдельных блоков и устройств систем автоматизации и управления и выбора средств автоматики, измерительной и вычислительной техники для проектирования систем автоматизации и управления.

В результате, студенты обладают способностью создавать автоматизированные системы непрерывного сбора и анализа информации о параметрах наблюдаемого и контролируемого объекта, процесса или явления для определения тенденций изменения этих параметров и формирования управляющих сигналов.

Принципы работы и физические основы построения цифровых устройств, датчиков, приборов и систем

Цифровые устройства в настоящее время все более и более вытесняют традиционную аналоговую технику. Ведущие фирмы-производители все чаще заявляют о полном переходе на цифровые технологии. Причем это относится как к бытовой технике (аудио- и видеоаппаратура, средства связи, персональные устройства), так и к профессиональной технике (измерительные, управляющие системы).

Мы подготавливаем специалистов, досконально знающих принципы работы цифровых устройств и систем, базовые элементы цифровой электроники, типовые схемы их включения, правила взаимодействия цифровых узлов, способы построения наиболее типичных цифровых устройств, датчиков, приборов и систем. Полученные знания позволяют студентам самостоятельно производить разработку цифровой техники, ее обслуживание и ремонт.

Основы схемотехники и микропроцессорной техники

Для приобретения навыков по разработке цифровых устройств и систем студенты осваивают логику работы таких базовых компонентов цифровой схемотехники, как логические элементы, буферы, триггеры, регистры, дешифраторы, мультиплексоры, счетчики, сумматоры, оперативная и постоянная память и т.д. Кроме того, студенты изучают типовые схемы включения этих компонентов и правила их корректной работы. Полученные знания позволяют студентам разрабатывать устройства на базе микросхем с программируемой логикой или на базе микроконтроллеров.

Принципы 3D моделирования и дизайна цифровых устройств

Стремительное развитие компьютерных технологий позволило нам увидеть проекты будущих объектов в трехмерном изображении. Умение создавать качественные 3D-модели высоко ценится в наши дни, а все современное производство построено на предварительном трехмерном моделировании.

Промышленный дизайн является ключевой частью производственного цикла. Именно на данном этапе проект из эскиза или чертежа формируется в окончательный, хоть пока и виртуальный, продукт. Все нюансы, связанные с дальнейшим изготовлением, сборкой и эксплуатацией моделируемого объекта, учитываются именно на этом этапе.

Наши студенты изучают основы 3D моделирования и компьютерной графики с использованием современных графических программ, а также осваивают технологии моделирования двухмерных и трехмерных графических объектов. Обучение направлено на развитие у студентов пространственного воображения и навыков конструктивно-геометрического моделирования.

Также студенты изучают специфику формообразования промышленного изделия: художественные (стилистическая выразительность), инженерные (функциональность, конструктивность, эргономичность) и технологические, основные этапы дизайн проектирования цифровых устройств, элементы инженерного обеспечения промышленного дизайна, методологию конструирования промышленных изделий и эргономику.

В результате обучения на направлении «Приборостроение» у студентов формируется набор базовых знаний и основных навыков, достаточных для разработки и создания новых дизайнерских решений в области моделирования цифровых устройств.

Принципы автоматизированного проектирования электрических схем цифровых устройств, приборов и гаджетов

Процесс создания любого цифрового устройства, системы или гаджета обязательно включает в себя создание схемотехнических решений и их реализацию в виде печатных плат. По сути, печатная плата любого цифрового устройства является основным его элементом.

Задачей проектировщиков печатных плат является не только грамотная компоновка (расположение) всех элементов и микросхем на плате, но и достижение минимизации конструкции. Сейчас существует множество программ для автоматизации создания электрических схем и печатных плат цифровых устройств, позволяющих оптимизировать процесс проектирования.

Наши студенты изучают основы разработки электрических схем цифровых устройств, принципы и самые современные технологии проектирования печатных плат, а также получают навыки работы в системах автоматизированного проектирования с использованием современных программ (например, T-Flex, LabVIEW, KiCAD, Tinkercad), которые очень ценны в дальнейшей профессиональной деятельности.

Основы разработки алгоритмов работы цифровых устройств и их программирование на языках C#, Delphi, OpenJL, и др.;

Каждое умное устройство, прибор или система функционирует по определенному алгоритму, выполняемому программным кодом, зашитым в микропроцессор. Поэтому, неотъемлемой части создания умных устройств, систем и гаджетов является изучение алгоритмизации и программирования.

Наши студенты осваивают навыки разработки собственных алгоритмов, изучают базовые управляющие конструкции алгоритмов. Также изучают основные конструкции языков программирования: константы, переменные, функции, логические и арифметические выражения, массивы.

Обучение построено таким образом, что студенты тренируют полученные знания путем написания собственных программ в среде проектирования Arduino, так как она обладает простым и интуитивно понятным интерфейсом и позволяет сразу загружать программный код в микропроцессорный модуль и увидеть результат работы программы. Наглядность и простота разработки программ за счет возможности использования готовых библиотек позволяет сделать процесс обучения программированию цифровых устройств легким и понятным. В дальнейшем, полученные навыки студенты применяют при разработке собственных цифровых устройств, полностью реализуя функции работы устройства в виде алгоритма и программного кода на языках программирования C#, Delphi, OpenJL, и др.

Принципы разработки и обучения нейросетей в программе MATLAB

Интеллектуализация техники – одно из ключевых направлений в современном мире. Уже сегодня технические системы могут самостоятельно управлять беспилотными транспортными средствами, осуществлять управление охранными системами и выносить рекомендации для врачебных решений.

Для того чтобы цифровое устройство могло анализировать информацию на интеллектуальном уровне, специалистам-проектировщикам необходимо иметь знания и навыки разработки нейросетей, которые в виде программного кода загружаются в микропроцессор цифрового устройства.

Обучаясь на направлении «Приборостроение» студенты получают общее представление о работе нейросетевых алгоритмов, сферы и особенностях их применения в рамках технических систем, приобретают навыки моделирования работы нейросетевых алгоритмов и их обучения в пакете программ MATLAB. Полученные знания позволяют студентам иметь широкое представление об аспектах реализации интеллектуальных технических систем и дают перспективы трудоустройства в области разработки устройств и систем на базе искусственного интеллекта.

Принципы автоматизированных технических вычислений и моделирования в пакетах программ MATLAB, MathCAD

Инженерно - технические вычисления и моделирование являются неотъемлемой частью процесса проектирования цифровых устройств, систем и приборов. Не так давно такие процессы выполнялись в сложных программных комплексах, освоение которых требовало серьезной подготовки.

В настоящее время выполнение инженерно-технических расчетов и моделирования стало выполнять гораздо проще, благодаря использованию программ, таких как MATLAB, MathCAD.

Наши студенты обучаются основам алгоритмизации и программирования в пакетах программ MATLAB и MathCAD, что позволяет им с легкостью автоматизировать сложные процессы инженерно-технических расчетов. Полученные навыки автоматизации технических вычислений становятся актуальны и в дальнейшей профессиональной деятельности, позволяя не только сэкономить время на выполнение расчетов, но и повысить качество результатов вычислений.

Принципы проектирования промышленных и корпоративных сетей, существующие архитектуры, особенности организации и администрирования

Процесс автоматизации промышленных производств развивается все более ускоряющимися темпами: увеличивается количество «интеллектуальных» устройств, растет число вовлеченных в процессы контроля и управления технологическим процессом вычислительных систем на базе микроконтроллеров. Следовательно, развиваются и сетевые технологии в промышленной автоматизации технических систем.

Наши студенты изучают характеристи-ки линий связи; интерфейсы и протоколы для передачи данных (RS¬232 и RS-485, группы стандартов Ethernet, MODBUS, PROFIBUS, MODBUS TCP, PROFINET, RT Ethernet).

Также, в процессе обучения, студенты получают навыки работы с компьютерными сетями, а именно изучению принципов и правил построения, функционирования и администрирования локальных компьютерных сетей на базе стандартных технологий, архитектур вычислительных сетей, сетевых топологий и методов доступа к среде передачи данных. Изучают основы сетевой безопасности. Изучают принципы работы промежуточных устройств передачи данных: концентраторов, мостов, коммутаторов и маршрутизаторов.

Процессы создания и управления робототехническими системами

Сейчас на предприятиях все больше процессов операторов заменяются роботизированными линиями производства, отсюда возникает потребность в специалистах разработчиках и сервисного обслуживания таких систем. Любой робот и робототехническая система – это цифровое устройство, поэтому для его разработки и управления также справедливы принципы работы с цифровыми устройствами.

В ходе освоения образовательной программы наши студенты приобретают знания о принципах проектирования, конструирования и управления роботизированными системами, изучают технические и технологические требования к ним. Полученные знания позволяют студентам ориентироваться в задачах обслуживания и управления робототехническими системами в дальнейшей профессиональной деятельности.

Основы метрологии, стандартизации и сертификации средств измерений

Контроль качества – неотъемлемый процесс производства. На каждом предприятии организован собственный отдел технического контроля, который ответственен за качество выпускаемой продукции, а сертификация продукции, работ и услуг заключается в подтверждении их соответствия установленным требованиям и также напрямую связана с их качеством.

Кроме того, развитие и создание новых автоматизированных систем невозможно без совершенствования метрологического обеспечения и измерительной аппаратуры, создания новых методов измерений и средств контроля. На всех этапах исследования, разработки, производства и эксплуатации автоматизированных систем работа инженера связана с большим числом измерений физических величин.

Наши студенты изучают термины и определения метрологии, системы физических величин и единиц, теорию погрешностей, вопросы обработки результатов измерений, задачи обеспечения единства измерений и эталонам единиц физических величин, виды, методы и средства измерений. Изучают нормативное, организационное и методическое обеспечение метрологии, стандартизации и сертификации с учётом последних изменений в области реформирования системы технического регулирования в Российской Федерации. Получают знания по метрологическому обеспечению производств и контролю качества продукции, а также государственному контролю и надзору в области метрологии, стандартизации и подтверждения соответствия.

В результате, сформированные у студентов знания и навыки в области основ метрологии, стандартизации и сертификации, позволяют им использовать современные измерительные технологии, направленных на получение измерительной информации требуемого качества.