ПРОВЕДЕНИЕ ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭКЗАМЕНА ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ

На государственный экзамен по специальности выносятся пять учебных дисциплин профессионального компонента учебного плана учреждения образования по специальности 2 – 36 01 56 «Мехатроника».

Теоретический этап государственного экзамена по специальности проводится по учебным дисциплинам: «Приводы технологического оборудования», «Устройство технологического оборудования», «Промышленная электроника и микроэлектроника», «Микропроцессорная техника».

Практический этап государственного экзамена по специальности проводится по учебным дисциплинам: «Программное обеспечение и программирование автоматизированного оборудования», «Промышленная электроника и микроэлектроника».

ПРОГРАММЫ ПОДГОТОВКИ К ГОСУДАРСТВЕННОМУ ЭКЗАМЕНУ ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ

Учебная дисциплина «Приводы технологического оборудования»

Понятие механическая характеристика. Механические характеристики двигателя и исполнительного органа. Выражения для приведения сил и моментов к валу двигателя. Выражения для приведения масс и моментов инерции к валу двигателя. Уравнение движения электропривода в общем виде. Линейные механические характеристики двигателя и нагрузки. Результат решения уравнения движения привода при линейных механических характеристиках двигателя и нагрузки.

Схема включения двигателя постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ). Электромеханическая и механическая характеристики и режимы работы.

Схема регулирования координат двигателя постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ) с помощью сопротивлений в цепи якоря. Достоинства и недостатки.

Расчет пусковых сопротивлений в цепи якоря.

Процессы пуска двигателя постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ), торможения, реверса.

Изменение электромеханической и механической характеристики при регулировании скорости двигателя постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ) изменением магнитного потока.

Поведение электромеханической и механической характеристик при регулировании скорости двигателя постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ) изменением питающего напряжения.

Работа системы «Преобразователь—двигатель» для регулирования скорости двигателя постоянного тока (ДПТ).

Регулирование скорости привода с двигателем постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ) импульсным изменением магнитного потока.

Регулирование скорости привода с двигателем постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ) импульсным изменением питающего напряжения.

Регулирование скорости привода с двигателем постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ) импульсным изменением сопротивлений в цепи якоря.

Схема включения двигателя постоянного тока последовательного возбуждения (ДПТ ПсВ), характеристики и режимы работы. Механические и электромеханические характеристики двигателя постоянного тока последовательного возбуждения (ДПТ ПсВ), их особенности.

Особенности электропривода с двигателем смешанного возбуждения.

Схемы включения и режимы работы асинхронного двигателя (АД), характеристики. Регулирование координат асинхронного двигателя (АД) с помощью сопротивлений в цепи статора, Использование способа. Регулирование координат асинхронного двигателя (АД) с помощью сопротивлений в цепи ротора, использование способа. Регулирование координат асинхронного двигателя (АД) изменением питающего напряжения, использование способа. Регулирование координат асинхронного двигателя (АД) изменением частоты, использование способа. Регулирование координат асинхронного двигателя (АД) изменением числа пар полюсов. Способ регулирования координат асинхронного двигателя (АД) изменением числа пар полюсов при постоянной мощности () и при постоянном моменте ( ). Способ регулирования координат асинхронного двигателя (АД) изменением частоты. Регулирование со звеном и без звена постоянного тока. Импульсный способ регулирования координат асинхронного двигателя (АД).

Способы торможения приводов с асинхронным двигателем (АД).

Энергетические показатели работы электропривода.

Характеристика рабочих жидкостей, закон Паскаля. Кавитация и гидравлический удар.

Назначение и принцип действия гидропривода. Классификация гидроприводов. Гидропривод с дроссельным регулированием.

Устройство, назначение и принцип действия шестеренных насосов. Устройство, назначение и принцип действия радиально-поршневых насосов. Устройство, назначение и принцип действия лопастных насосов. Устройство, назначение и принцип действия поршневых насосов. Устройство, назначение и принцип действия аксиально-плунжерных насосов. Устройство, назначение и принцип действия аксиально-поршневых насосов.

Пульсация при работе поршневых насосов и работа гидроцилиндров. Схемы гидроцилиндров и особенности их работы.

Схема и работа пластинчатых гидромоторов.

Устройство, принцип действия золотниковых гидрораспределителей. Управление гидрораспределителями.

Назначение, устройство и принцип действия предохранительных клапанов. Назначение и устройство обратных клапанов. Назначение и принцип действия гидродросселей. Работа гидропривода с дроссельным регулированием. Скорости штока. Назначение, устройство и принцип действия гидроаккумуляторов. Работа гидропривода с объёмным регулированием скорости.

Особенности работы пневмопривода. Подготовка воздуха для работы систем с пневмоприводом.

Учебная дисциплина «Устройство технологического оборудования»

Фазы основного производства ИС и назначение основного оборудования, входящего в состав соответствующей фазы. Наименование фаз. Фазы вспомогательного производства и назначение вспомогательного оборудования, входящего в состав соответствующей фазы. Наименование фаз.

Классификация помещений по микроклимату и запылённости.

Конструкция боксов.

Устройство, порядок работы, принцип действия установки очистки газы азота (УГОА). Устройство, порядок работы, принцип действия установки очистки газа водорода (УГОВ).

Устройство оборудования для очистки воды, принцип действия установки, понятие централизованной очистки и финишной очистки.

Основные характеристики автомата "АЛМАЗ-6М", контролируемые наладчиком, для проверки готовности автомата к работе. Устройство, принцип действия автомата "АЛМАЗ-6М". Порядок крепления алмазного круга с внутренней режущей кромкой и его натяга. Устройство и порядок работы станции очистки СОЖ автомата "АЛМАЗ-6М".

Устройство турбомолекулярного насоса, принцип его действия, порядок работы.

Устройство, порядок работы установки шлифовки с двухсторонним шлифованием.

Устройство, порядок работы установки полировки (химико-механической).

Назначение, устройство и порядок работы установки посадки кристаллов в корпус ЭМ-4085.

Устройство, порядок работы установки снятие фаски.

Назначение, устройство и порядок работы автомата гидромеханической отмывки.

Устройство нагревательной камеры, основные отказы в работе.

Назначение, устройство, градуированные характеристики преобразователей температуры (термопар), типы, пределы измерения.

Понятие вакуума, примерная схема вакуумного оборудования с пояснением назначения узлов, приборов, входящих в оборудование.

Устройство механических объемных вращательных (пластинчато-роторных, пластинчато-статорных) насосов, принцип действия данных насосов.

Устройство преобразователя манометрического теплового, принцип действия преобразователя.

Устройство высоковакуумного насоса (паромасляного), принцип действия, технические характеристики насоса.

Устройство преобразователя манометрического ионизационного, принцип действия.

Назначение, устройство, порядок работы установки присоединения выводов ЭМ-4020Б.

Устройство установки наращивания эпитаксиальных слоев типа УНЭС-100, порядок работы установки.

Устройство скруббера, назначение скруббера, принцип действия, его связь с системой газораспределения УНЭС-100.

Устройство ионного источника, принцип действия ионного источника.

Устройство цилиндра Фарадея, принцип действия. Необходимость применения заземляющих и подавляющей диафрагмы.

Устройство линейного шагового двигателя (ЛШД).

Учебная дисциплина «Микропроцессорная техника»

Сведения о типах микропроцессорных систем (МПС). Обобщённая структурная схема МПС, назначение её блоков.

Состав системной магистрали МПС.

Принстонская и гарвардская архитектуры микропроцессорных систем.

Особенности двоичной, восьмеричной, шестнадцатеричной систем счисления, методы перевода чисел из одной системы счисления в другую.

Сущность прямого, обратного и дополнительного кода для положительных и отрицательных чисел, методика выполнения операций над числами в обратном и дополнительном кодах.

Основные понятия алгебры логики: логические функции, набор переменных, таблицы истинности, законы и правила алгебры логики.

Сведения об элементарных логических функциях: НЕ, И, ИЛИ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ-НЕ.

Формы представления логических функций, цели и методы минимизации логических функций.

Принципы реализации логических функций в виде логических устройств.

Назначение и принцип действия мультиплексоров и демультиплексоров.

Сведения о назначении и принципе действия шифраторов и дешифраторов.

Назначение, УГО и принцип действия цифровых компараторов.

Назначение и принцип действия сумматоров.

Сведения о структуре, принципах программирования программируемых логических матриц, программируемой матричной логики.

Особенности асинхронных и синхронных RS-триггеров и принцип их функционирования.

Сведения об устройстве и принципе функционирования D-триггеров, Т-триггеров, JK-триггеров.

Назначение и виды счётчиков, принцип их функционирования.

Назначение и виды регистров, принцип их функционирования.

Структура оперативных запоминающих устройств (ОЗУ) динамического и статического типа, принципы их организации.

Сведения об элементной базе и организации постоянных запоминающих устройств.

Назначение основных регистров микропроцессора: регистра команд, счётчика команд, аккумулятора, регистра адреса памяти, регистра состояния.

Характеристика свойств буферной и стековой памяти.

Классификация микропроцессоров и их типовая структура.

Сведения о классификации команд микропроцессоров, структуре команд, видах адресации.

Особенности различных видов арифметико-логических устройств и принцип их функционирования.

Сведения о классификации периферийных устройств МПС, их назначении и характеристиках.

Сведения об особенностях режимов ввода-вывода в МПС.

Сведения об особенностях семейств современных микроконтроллеров и микроконтроллеров AVR.

Структурная схема микроконтроллеров AVR и назначение блоков.

Сведения об особенностях периферийных устройств микроконтроллеров AVR: последовательного канала UART/ USART, таймера - счётчика, параллельных портов ввода - вывода.

Учебная дисциплина «Промышленная электроника и микроэлектроника»

Физические принципы проводимости полупроводников. Контакт двух полупроводников р- и n- типов. Свойства несимметричного р – n перехода. Переход, смещенный в прямом направлении. Переход, смещенный в обратном направлении. Емкости р- n перехода. Пробой р – n перехода. Температурные свойства р – n перехода. Туннельный эффект в р – n переходе. Разновидности электрических переходов. Контакт металл - полупроводник.

Пробой p-n-перехода. Виды пробоев.

Назначение и классификация диодов. Общие параметры диодов. Выпрямительные диоды. Полупроводниковые стабилитроны. Универсальные диоды. Импульсные диоды. Варикапы. Сверхвысокочастотные (СВЧ) диоды (смесительные, детекторные, параметрические и умножительные, регулирующие, генераторные). Туннельные и обращенные диоды. Вольт-амперные характеристики (ВАХ), принцип действия, основные параметры, схемы включения, рабочий режимы, температурные и частотные свойства.

Устройство биполярных транзисторов. Физические процессы в транзисторе. Включения транзистора. Характеристики биполярных транзисторов. Включение транзистора с общей базой. Математическая модель транзистора. Включение транзистора с общим эмиттером. Включение транзистора с общим коллектором. Температурные и частотные свойства биполярных транзисторов. Работа биполярного транзистора в режиме усиления гармонического сигнала. Конструктивные особенности биполярных транзисторов.

Устройство и принцип действия полевых транзисторов с управляющим p-n-переходом. Статические характеристики полевого транзистора с управляющим p-n-переходом. Полевые транзисторы с изолированным затвором. МДП-транзисторы с изолированным затвором. МДП-транзисторы с индуцированным каналом. МДП-транзисторы со встроенным каналом. Статические характеристики полевых транзисторов с изолированным затвором. Дифференциальные параметры полевых транзисторов с изолированным затвором. Дифференциальные параметры полевых транзисторов. Эквивалентные схемы и частотные свойства полевых транзисторов. Работа полевых транзисторов в режиме усиления гармонического сигнала. Конструктивные особенности и разновидности полевых транзисторов.

Разновидности переключательных приборов. Устройство, принцип действия, ВАХ динистора и тиристора. Энергетические зонные диаграммы тиристоров во включенном и выключенном состояниях. Принцип действия симметричного тиристора. Способы включения и выключения тиристоров. Параметры и система обозначений. Область применения.

Терморезисторы, варисторы. Устройство, принцип действия, характеристики, параметры, условные графические обозначения, маркировка, применение.

Принцип работы и конструкция фоторезистора, фотодиода, фототранзистора и фототиристора. Основные характеристики и параметры. Световоды и простейшие оптроны. Конструкция и область применения.

Общие сведения о компонентах устройств отображения информации. Принцип работы знакосинтезирующих индикаторов (ЗСИ) и индикаторов на основе электронно-лучевых трубок (ЭЛТ). Классификация индикаторов по принципу работы, по виду питающего напряжения. Принцип работы жидкокристаллических индикаторов.

Общие сведения об усилителях электрических сигналов. Стандартизация и унификация усилителей. Структурная схема усилителя. Основные параметры и характеристики усилителей. Входное и выходное сопротивление. Коэффициенты усиления. Амплитудно- и фазочастотные характеристики. Переходная характеристика. Нелинейные искажения. Коэффициент полезного действия. Собственные помехи. Амплитудная характеристика и динамический диапазон.

Понятие обратной связи (ОС), ее виды. ОС последовательного и параллельного типа, положительная и отрицательная. ОС по току и напряжению. Влияние ОС на коэффициент усиления. Входные и выходные сопротивления усилителя с ОС. Влияние отрицательной ОС на нелинейные искажения и внутренние помехи. Влияние отрицательной ОС на АЧХ.

Особенности каскадов предварительного усиления напряжения. Схемы резисторных каскадов с общим эмиттером и общей базой. Усилительные каскады на полевых транзисторах. Графоаналитический расчет усилительного каскада. Эмиттерный и истоковый повторители. Сложные повторители. Многокаскадные усилители с общей обратной связью. Анализ АЧХ каскадов предварительного усиления напряжения.

Режимы работы усилительного каскада А, В, С.

Работа однотактных и многотактных усилителей мощности.

Усилители постоянного тока прямого усиления. Дрейф нуля. Балансные усилители. Генераторы стабильного тока, токовое зеркало и его применение в дифференциальных каскадах. Усилительные каскады с динамической нагрузкой и каскадным включением транзисторов.

Классификация автогенераторов в зависимости от генерируемых частот, способа возбуждения, типа усилительных элементов и вида частотно-избирательной обратной связи. Физическая сущность генерации колебаний. Структурная схема автогенератора.

Схема автогенератора с индуктивной обратной связью, назначение элементов схемы. Применение LC-генератора. Трехточечные схемы автогенераторов. Схемы индуктивной и емкостной трехточки. Назначение элементов схемы.

Структурная схема. Частотно-избирательные RC-цепи. RC-автогенераторы с мостом Вина в цепи положительной обратной связи. Выполнение баланса фаз и баланса амплитуд. Принцип действия и типовые схемы.

Стабилизация частоты в автогенераторе. Основные дестабилизирующие факторы в автогенераторах. Требования к стабильности частоты. Параметрическая и кварцевая стабилизация частоты.

Ключи на биполярных транзисторах. Стационарное состояние и переходные процессы в ключах на биполярных транзисторах. Способы повышения быстродействия ключей на биполярных транзисторах. Ключи на полевых транзисторах. Ключи на МДП-транзисторах с различными видами нагрузки. Способы повышения экономичности и быстродействия ключей на полевых транзисторах. Переключатели тока.

Основные логические функции и логические элементы. Основные параметры логических элементов. Принцип действия базовых логических элементов ТТЛ, ЭСЛ, КМОП. Сравнительная характеристика базовых логических элементов.

Общие сведения о релаксационных генераторах. Основная схема транзисторного автоколебательного мультивибратора. Мультивибратор на логических элементах и транзисторах. Одновибраторы на логических элементах и транзисторах.

Общие сведения о генераторах пилообразных импульсов. Область их применения. Принцип получения линейно изменяющегося напряжения. Простейшие генераторы линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН).

Компараторы напряжений без гистерезиса и с гистерезисом.

Общие сведения о триггерах. Транзисторные триггеры. Способы запуска транзисторных триггеров. Триггер Шмитта. Интегральные триггеры на логических элементах. Таблицы истинности.

Общая характеристика и основные показатели устройств электропитания. Структурная схема источника электропитания. Назначение основных функциональных узлов источника электропитания. Принципиальные схемы выпрямителей (однофазных, управляемых). Принцип работы. Сглаживающие фильтры.

Принцип действия параметрического стабилизатора напряжения. Компенсационные стабилизаторы напряжения. Компенсационные стабилизаторы напряжения на транзисторах и операционном усилителе. Интегральные стабилизаторы напряжения. Импульсные стабилизаторы напряжения.

Импульсные источники питания. Преимущества импульсных источников питания.

Монтаж на макетной плате мостовой схемы выпрямления, подключение сглаживающего фильтра, проверка функционирования с помощью осциллографа.

Монтаж регулируемого источника питания, проверка правильность его работы. Определение коэффициент стабилизации с помощью осциллографа. Построение нагрузочной характеристики стабилизатора,

Монтаж на макетной плате схему предварительного УЗЧ, двухкаскадного УЗЧ на транзисторах одинаковой структуры, усилителя мощности на микросхеме TDA2003. Исследование работы с помощью осциллографа. Снятие амплитудно-частотной характеристик (АЧХ) . Определение полосы пропускания УЗЧ.

Монтаж LC-генератора, RC-генератора на макетной плате. Проверка работоспособность схем. Исследование работы с помощью осциллографа. Определение частоты и амплитуды выводного сигнала.

Монтаж на макетной плате испытательного модуля статических логических уровней. Проверка его работоспособности с помощью простейшего логического пробника. Снятие таблицы истинности логических элементов микросхемы К155ЛИ1, К155ЛЕ1, К155ЛЛ1, К155ЛН1.

Монтаж на макетной плате мультивибратора на дискретных элементах, автоколебательного мультивибратора на логических элементах, одновибратора на интегральных микросхемах. Проверка работоспособности, определение периода колебаний.

Монтаж на макетной плате генератора пилообразного напряжения, исследование режимов работы с помощью осциллографа.

Монтаж на макетной плате триггера Шмитта на биполярных транзисторах, триггера Шмитта на микросхеме таймера LM555. Исследование режимов работы с помощью мультиметра и осциллографа.

Монтаж на макетной плате RS-триггера на биполярных транзисторах, RS-триггера, D-триггера, JK-триггера на микросхемах. Составление таблицы переключений триггеров.

Монтаж двоичного суммирующего счётчика и двоичного вычитающего счётчика. Составление таблицы функционирования счётчика.

Учебная дисциплина «Программное обеспечение и программирование автоматизированного оборудования»

Создание проектов освещения и проектов управления освещением и сигнализацией в помещениях с применением различных датчиков в программе TIAPortal на контроллере SIEMENS 1200.

Создание проектов заполнения, опорожнения резервуара, регулирования уровня воды, расхода воды, регулирования температуры в резервуарев программе TIAPortal на контроллере SIEMENS 1200.

Создание программы для станции стекового накопителя для подачи фишек, их фиксации с регулированием по времени в программе TIAPortal.

Создание проектов регулирования системы отопления и вентиляции с помощью датчиков в программе TIAPortal на контроллере SIEMENS 1200.

Создание проектов управления сигнализацией и деталями в программе TIAPortal, для установки Sorting.

Создание программы для станции манипулятора по загрузке и разгрузке фишек с определенным временным интервалом в программе TIAPortal.

Создание программы для подачи фишек с определенным временным интервалом в программе TIAPortal на установке Sorting 2.

Создание программы для линии конвейера по сортировке деталей с определенным временным интервалом в программе TIAPortal.

Создание проекта для сортировка багажа, сортировки, упаковки цилиндров, упавления цилиндрами в программе TIAPortal на контроллере SIEMENS 1200.

Создание проекта для управления прессом в программе TIAPortal на контроллере SIEMENS 1200.

Обсуждено на заседании цикловой комиссии по специальностям 2 – 36 01 56, 2 – 53 01 01, 3 – 36 01 53

Протокол № ___ от ____________ 2020 г.

Председатель комиссии                                                        Е. И. Тарасова