Опубликовано

Владимир Тимофеевич Поляков

Программа «Введение в практическую радиоэлектронику»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Управление образования

администрации Шуйского муниципального района

Муниципальное автономное учреждение

дополнительного образования «Центр творчества»

Принята на заседании Педагогического совета

МАУДО «Центр творчества»

Утверждаю

Директор МАУДО «Центр творчества»

____________________А. С. Сорокина

Приказ №

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ОБЩЕРАЗВИВАЮЩАЯ ПРОГРАММА

ТЕХНИЧЕСКОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ

Введение в практическую радиоэлектронику

Возраст обучающихся: 12-14 лет

Срок реализации: 1 год

Автор-составитель:

Пронин Александр Александрович,

педагог дополнительного образования, к.п.н

Шуйский муниципальный район, 2017-2018 гг.

Пояснительная записка

Дополнительная общеразвивающая программа технической направленности «Введение в практическую радиоэлектронику» («Радиоэлектроника. Шаг за шагом») разработана на основании Федерального закона «Об образовании в Российской Федерации» № 273-ФЗ от 29.12.2012 года (статья 12 п.4, статьи 13,15,75), Порядка организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным образовательным программам, утвержденного Министерством образования и науки Российской Федерации от 29.08.2013 года № 1008, Санитарно-эпидемиологических требований к устройству, содержанию и организации режима работы образовательных организаций дополнительного образования детей, СанПиН № 2.4.4.3.172-14 от 20.08.2014 года и Устава МАУ ДО «Центр творчества».

Актуальность программы.

Мы живем в эпоху, когда могущество и процветание страны во многом зависит от уровня развития техники и технологий, причем основные направления научно-технического развития определяются в первую очередь достижениями в области радиоэлектроники. Ее дальнейшее успешное развитие возможно только при наличии высококвалифицированных специалистов. Поэтому не случайно в последние годы на государственном уровне ставится задача по формированию и совершенствованию системы поддержки молодых изобретателей, повышения статуса инженерно-технических специальностей и привлечению подрастающего поколения в науку, и конструкторскую деятельность.

Одним из наиболее популярных видов технического творчества в нашей стране у школьников как раз и является изучение радиоэлектроники- «радиолюбительство». Вся история радиолюбительства в нашей стране убедительно свидетельствует о том, что оно должно быть массовой допрофессиональной подготовкой и увлекательной организацией внешкольного времени для учащихся. Изучение радиоэлектроники помогает школьникам закреплять на практике знания основ наук, получаемые в школе, приобщает к общественно-полезному труду, расширяет научно-технический кругозор. Через радиолюбительство многие подростки делают первые шаги к познанию основ множества профессий, связанных с радиоэлектроникой. Все это определяет актуальность программы, и соответствие ее потребностям времени.

Отличительные особенности программы.

Новое время требует и новых подходов к организации научно-технического творчества школьников. Учитывая, что в современном понимании научно-техническое творчество — это основа инновационной деятельности и подготовка к ней должна осуществляться через формирование у учащихся общеучебных, универсальных умений и навыков (исследовательских, рефлексивных, самооценочных и др.), то есть ключевых компетенций, то в основу реализации содержания данной программы положена проектно-исследовательская деятельность.

Под проектно-исследовательской работой понимается выполнение учащимися материального проекта (технического устройства, лабораторной установки, демонстрационного прибора и т.п.) и исследование его физических принципов работы с целью дальнейшего его усовершенствования в соответствии с определенной областью возможного применения или заданными техническими условиями (характеристиками).

Такое понимание проектно-исследовательского задания определяет отличительные особенности данной программы и задает необходимые этапы работы при ее реализации:

  1. Определяется тема проектно-исследовательской работы с учетом интересов учащегося и возможности практической ее реализации в условиях существующих материалов и оборудования, с обоснованием актуальности ее выполнения.

  2. Определяются технические требования к разрабатываемой конструкции с учетом возрастных особенностей учащегося и возможной области ее применения.

  3. Разрабатывается или подбирается схема устройства, наиболее полно отвечающая заданным техническим условиям и имеющейся элементной базе.

  4. Анализируется принцип работы устройства, подбираются необходимые компоненты и материалы, и проводится сборка (монтаж) устройства.

  5. Исследуется работа собранного устройства, определяются пути его усовершенствования, в соответствии с определённой областью применения или необходимостью получения заданных характеристик.

  6. Учащийся оформляет отчет по проделанной работе в виде реферата, компьютерной презентации, инструкции по работе с устройством или дает описание физических опытов и лабораторных экспериментов с использованием изготовленного им устройства.

В силу этого, программой предусмотрено изучение только необходимого минимума теоретического материала, без знания которого нельзя подходить к формированию начальных умений по монтажу и настройке схем электронных устройств и использованию простейших электроизмерительных приборов. Весь дополнительный теоретический материал учащиеся должны получать при возникновении проблемных ситуаций при выполнении своих проектно-исследовательских работ, получая необходимые индивидуальные консультации от педагога и/или справочников и радиолюбительской литературы. Это определяет еще ряд отличительных особенностей программы: практическую направленность с первых занятий и дифференцированный подход в реализации содержания программы к каждому учащемуся.

Уровень реализации программы. Программа Введение в практическую радиоэлектронику реализует стартовый уровень и рассчитана, в основном на учащихся 12-14 лет, которые только начинают изучать физику, и не знакомы со многими электрическими явлениями и не владеют теоретическими знаниями и практическими умениями по основам электроники.

Форма обучения – очная.

Формы организации образовательного процесса. Основной формой организации образовательного процесса является занятие, на котором предусмотрены как групповые, так и индивидуальные формы работы. Основными их них являются: учебные лекции с элементами беседы, практические самостоятельные работы, проектно-исследовательская и проектная деятельность, творческие отчеты.

Общий объем часов, предусмотренный на реализацию программы, составляет — 144 часа на учебный год, занятия организуются по два двухчасовых занятия в неделю (72 занятия на учебный год).

Цель и задачи программы

Основной целью программы является формирование у учащихся первичных знаний и умений по практической радиоэлектронике, и подготовка их к самостоятельной творческой конструкторской работе в области радиоэлектроники.

Для достижения данной цели необходимо решать следующие задачи:

Личностные — формирование навыков здорового образа жизни, культуры общения и поведения в коллективе единомышленников, формирование творческой, целеустремленной, социально активной личности, способной проявлять самостоятельность и ответственность в принятии и воплощении технических решений.

Метапредметные – формирование общеучебных, универсальных умений и навыков, развитие мотивации к конструированию в области радиоэлектроники, потребности в саморазвитии, формирование представлений о техническом дизайне.

Образовательные (предметные) – развитие познавательного интереса к радиоэлектронике, включение в познавательную деятельность по самостоятельному приобретению и углублению теоретических знаний в области радиоэлектроники и совершенствованию практических умений в конструировании радиоэлектронных устройств.

Планируемые результаты

Личностные результаты.

К концу периода обучения у учащихся должны быть сформированы:

  • Потребность в самореализации при выполнении проектно-исследовательских работ от этапа выбора конструкции до способа ее реализации и представлении итогов работы.

  • Потребность в саморазвитии и самосовершенствовании в области теоретической и практической радиоэлектроники.

  • Мотивация на достижение запланированного результата.

  • Эмоционально-волевые качества (адекватный уровень притязаний,

критическая самооценка личных достижений (чему я научился хорошо, что у меня еще не получается), рациональное отношение к своим достижениям, стремление проявлять волевые усилия для достижения запланированного результата).

Метапредметные результаты.

К концу периода обучения у учащихся должны быть сформированы:

  • Исследовательские навыки технической направленности по выявлению

физических свойств электронных устройств и элементов цепей.

  • Самооценочные навыки, то есть умения объективно оценивать

полученные результаты.

  • Рефлексивные навыки. При выполнении проектно-исследовательской

работы обучающийся должен уметь показать свое отношение к отдельным этапам работы (что ему нравится делать, а что нет) и по возможности определять возможные оптимальные пути для достижения запланированного результата с учетом его индивидуальных возможностей и предпочтений.

  • Мотивации к конструированию в области радиоэлектроники и потребности в саморазвитии.

  • Представления о техническом дизайне (эстетике и гармонии в технических устройствах).

Предметные результаты.

К концу периода обучения учащиеся должны знать:

  • Правила электробезопасности и безопасные приемы работы с ручными инструментами при пайке и электромонтаже, при проведении измерений и использовании специального технологического оборудования.

  • Элементы электрической цепи постоянного и переменного электрического тока. Понятие тока, напряжения, сопротивления, мощности, единицы их измерения. Способы соединения потребителей электрического тока и источников тока.

  • Основные радиоэлементы (их характеристики), используемые в простейших электронных устройствах: резисторы, конденсаторы, диоды и транзисторы. Классификацию и маркировку отечественных транзисторов.

  • Условные обозначения на принципиальных электрических схемах. Требования стандартов к вычерчиванию условных обозначений и схем.

  • Основные виды монтажа при изготовлении радиоэлектронных устройств. Требования к монтажу. Особенности монтажа полупроводниковых приборов.

  • Назначение и краткую характеристику приборов для контроля параметров и налаживания электронных устройств. Авометры и мультиметры. Правила эксплуатации и методику проведения измерений.

  • Простые схемы ряда электронных устройств.

К концу периода обучения учащиеся должны уметь:

  • Правильно организовать рабочее место. Пользоваться инструментами и приспособлениями для пайки, уметь подготавливать паяльник к работе.

  • Пользоваться ручными инструментами и механическими станками для обработки различных материалов, и безопасно их использовать.

  • Проводить монтаж и демонтаж радиодеталей, проводников и полупроводниковых приборов.

  • Различать типы резисторов и конденсаторов, основные типы полупроводниковых приборов, определять их параметры и применять в своих проектах.

  • Определять номиналы резисторов и конденсаторов по цифро-буквенным и цветовым маркировкам.

  • Пользоваться измерительными приборами. Проводить измерение электрических параметров, определять номиналы радиоэлементов. Осуществлять простейшую проверку исправности полупроводниковых приборов.

  • Определять с помощью справочников характеристики и технические данные радиоэлементов, полупроводниковых приборов и т.п.

  • Читать и собирать простые электрические схемы.

  • Различать структурные и принципиальные схемы радиоприемников.

  • Определять характеристики источников питания и применять их в электронной радиоаппаратуре и приборах. Проектировать собственные источники питания и испытывать их.

  • Конструировать и разрабатывать собственные проекты (в том числе и на основе блочно-модульного подхода в конструировании). Исследовать работу электронных устройств для получения необходимых характеристик и уметь устранять неисправности.

  • Пользоваться радиолюбительской и справочной литературой, источниками сети INTERNET.

  • Разрабатывать технологическую и техническую документацию на созданные устройства.

Учебный план

Название раздела, темы

Количество часов

Формы аттестации/

контроля

Всего

Теория

Практика

Введение в образовательную программу

Азбука практической электроники

Практическая работа.

Элементарная электроника

Индивидуальная проектно-исследовательская работа.

Радиовещание

Проектная работа

Вторичные источники питания

Индивидуальная проектно-исследовательская работа

Подведение итогов работы объединения

  1. Конкурс-эстафета «Радиоэрудит».

  2. Итоговая выставка творческих проектов.

Итого

Содержание учебного плана

Раздел 1. Введение в образовательную программу

Теория: Радиоэлектроника. Краткая история развития, состояние и перспективы. Знакомство с содержанием работы объединения, правилами техники безопасности, оборудованием и техническим оснащением лаборатории, правилами поведения на занятиях.

Практика: Знакомство с работами кружковцев прошлых лет. Анкетирование обучающихся. Знакомство с рабочим местом и комплектом индивидуального оборудования.

Раздел 2. Азбука практической электроники

Теория: Общее представление об электрическом токе. Виды электрического тока и его проявления (тепловое, световое, магнитное). Техника безопасности при работе с электрическими приборами. Источники электрического тока. Характеристики электрического тока (сила тока, напряжение, сопротивление). Проводники, полупроводники и диэлектрики.

Основные понятия электротехники (электрическая цепь, элементы электрической цепи). Простейшие электрические цепи с различным включением потребителей электрического тока (схема электрического фонарика, последовательное, параллельное и смешанное соединение нескольких лампочек). Различные схемы соединения гальванических элементов.

Электрические измерения и электроизмерительные приборы (амперметр, вольтметр, омметр, универсальный прибор — мультиметр (авометр)).

Электромонтажные работы и инструменты. Паяльники и их разновидности. Паяльные станции. Припой и флюсы, их назначение и виды.

Практика: Сборка простейших электрических цепей. Измерение напряжения, силы тока и сопротивления в электрических цепях с помощью мультиметра, с использованием электронного компьютерного конструктора «Начала электроники».

Правила работы с паяльником, подготовка паяльника к работе.

Правила и рациональные методы работы с электромонтажными инструментами (бокорезы, пинцет и др.). Методы пайки (и распайки) проводов и элементов электрических цепей. Монтаж простейших электрических схем с использованием паяльника.

Раздел 3. Элементарная электроника

Представление об элементной базе радиоэлектроники. Знакомство с различными видами резисторов, конденсаторов и диодов (назначение, условное графическое изображение на принципиальных схемах, способы включения в схему). Изучение номиналов резисторов и конденсаторов, обозначение их номинала на электрических схемах, допуски на параметры. Цветная маркировка современных отечественных и импортных резисторов и конденсаторов.

Транзисторы, их назначение и классификация. Условные графические обозначения транзисторов на принципиальных схемах.

Схемы простейших электронных устройств на биполярных транзисторах. Чтение радиосхем. Изучение схемы симметричного мультивибратора.

Практика: Определение номиналов резисторов и конденсаторов по их буквенно-цифровому обозначению и цветной маркировке. Измерение (уточнение) сопротивления резисторов, проверка работоспособности конденсаторов и диодов с помощью мультиметра.

Изучение цоколевки и характеристик транзисторов, используемых в практических работах, работа со справочниками и компьютерной программой по определению параметров и выводов транзисторов.

Изучение приемов и видов монтажа, пайки (распайки) радиоэлементов (на платах с навесным монтажом и на печатных платах).

Подбор деталей для конкретной схемы мультивибратора и проверка их работоспособности. Монтаж схемы мультивибратора на монтажной плате (первая проектно-исследовательская работа).

Исследование влияния элементов схемы на выходные характеристики и параметры мультивибратора.

Выбор схемы устройства на основе мультивибратора для индивидуальной проектной работы. Подбор радиодеталей и проверка их работоспособности. Разработка монтажной платы. Сборка устройства на монтажной плате, устранение неполадок и исследование его работы для получения необходимых характеристик.

Разработка конструкции устройства (изготовление дополнительных конструктивных элементов, подбор или изготовление корпуса, оформление (дизайн) внешнего вида конструкции).

Подготовка и оформление отчета по выполненной проектной (проектно-исследовательской) работе (в виде реферата, компьютерной презентации, инструкции по работе с устройством и т.п.) для его публичной защиты и представления на итоговую выставку технического творчества.

Раздел 4. Радиовещание

Радиовещание и радиосвязь. Изобретение радио А.С. Поповым. Элементарные сведения о принципах радиосвязи. Диапазоны радиоволн и особенности их распространения. Различные схемы радиоприемников и их основные характеристики. Приемник прямого усиления на биполярных транзисторах. Блок-схема радиоприемника, назначение его структурных элементов (каскадов): колебательный контур, УВЧ, детекторный каскад, УНЧ, громкоговоритель.

Практика: Изучение различных схем простейших радиоприёмников. Выбор схемы радиоприемника (или отдельных его блоков) для индивидуальной (или групповой работы).

Подбор радиодеталей, изготовление необходимых конструктивных элементов, магнитной антенны, элементов крепления и т. п. Разработка монтажной платы для навесного монтажа (или знакомство с подготовленной печатной платой). Монтаж устройства, настройка и исследование его работоспособности. Оформление отчета по второй выполненной проектной работе или разработка паспорта на выполненную конструкцию.

Раздел 5. Вторичные источники питания

Теория: Питание радиоаппаратуры от сети переменного тока. Трансформаторы. Выпрямители, виды выпрямителей переменного тока. Фильтры, их назначение и виды. Стабилизация напряжения в сетевом блоке питания, стабилитрон и его назначение. Индикаторы напряжения (индикаторные приборы): неоновая лампочка, светодиоды и др. Схемы стабилизаторов.

Техника безопасности при работе с напряжением электрической сети переменного тока.

Схема сетевого блока питания со стабилизатором напряжения.

Практика: Самостоятельный поиск информации в справочной и радиолюбительской литературе (источники сети INTERNET) о различных блоках питания. Выбор схемы и подбор деталей для сетевого блока питания со стабилизатором напряжения. Разработка конструкции блока питания и последовательности сборки. Методика проверки и настройки блока питания, возможные неисправности и их устранение. Исследование характеристик блока питания.

Возможные пути усовершенствования стабилизированного блока питания (защита от перегрузок и короткого замыкания, регулирование выходного напряжения и др.). Разработка инструкции по работе с блоком питания или подготовка отчета о выполненной проектно-исследовательской работе.

Раздел 5. Подведение итогов работы объединения

Практика: Итоговое занятие — оценка уровня теоретических знаний и практических умений, проводится в игровой форме – конкурс-эстафета «Радиоэрудит» и состоит из двух этапов: теоретического и практического.

Подготовка и проведение итоговой выставки работ учащихся. Публична защита творческих проектов. Выбор экспонатов на муниципальные и областные выставки и смотры творческих работ учащихся.

Условия реализации программы

Условием успешной реализации программы является наличие специально оборудованной лаборатории радиоэлектроники (в соответствии с требованиями Санитарно-эпидемиологических правил и нормативами

СанПиН 2.4.4.3172-14), оснащенной необходимым оборудованием и приборами общего назначения, оборудованными рабочими местами для учащихся и местами хранения инструмента, деталей и приборов).

В лаборатории должно быть:

  1. Оборудование и оснащение общего назначения

  1. Силовой щит, обеспечивающий подачу рабочего напряжения на рабочие места учащихся в 36 В, достаточной мощности (не менее 0,5 КВт) для питания паяльников.

  2. Источники местного освещения на каждое рабочее место ученика и для освещения оборудования общего назначения (сверлинка, точильный станок, слесарный верстак и др.).

  3. Компьютер (лазерный принтер, сканер и др.), подключенный к сети INTERNET с необходимым программным обеспечением общего назначения (пакет офисных программ) и специализированным программным обеспечением («Начала электроники», компьютерные справочники и т.п.).

  4. Компьютерный проектор и маркерная доска.

  5. Аптечка и первичные средства пожаротушения.

  1. Инструменты общего назначения

  1. Ручные тиски (средних размеров) — 1 шт.

  2. Сверлильный станок (школьный) с комплектом сверл диаметром 1-10 мм. Кроме того, необходимо иметь достаточное число сверл малого диаметра (от 0,6 до 1,5 мм), используемых при изготовлении печатных плат.

  3. Точильный станок (школьный).

  4. Шуруповерт.

  5. Электролобзик.

  6. Паяльник на напряжение 220 В мощность 40-100 Вт – 3 шт.

  7. Ножовка по металлу с набором полотен.

  8. Зубило 2 шт. (маленькое и средних размеров), кернер, чертилка по металлу.

  9. Слесарный молоток (2-х размеров).

  10. Напильники и надфили разной формы и номеров насечки.

  11. Пассатижи, плоскогубцы, кусачки (бокорезы), утконосы.

  12. Ножницы по металлу.

  13. Металлическая линейка, (2 шт. разных размеров), рулетка.

  14. Металлический угольник, штангенциркуль, микрометр.

  15. Резак для пластмасс и листового металла.

  16. Гаечные ключи (№4-16).

  17. Набор отверток (различных типов).

  18. Набор метчиков и плашек диаметром 1-10 мм.

  19. Ножовка по дереву (небольшая с маленькими зубьями), лобзик с комплектом пилочек, набор перок, киянка, струбцины, набор кисточек (маленьких).

  1. Контрольно-измерительные приборы.

  1. Универсальный цифровой тестер высокого класса точности.

  2. Осциллограф 2-3 шт., включая один двухлучевой.

  3. Универсальный источник питания.

  4. Прибор для измерения параметров транзисторов.

  5. Генератор низкочастотный.

  6. Генератор высокочастотный.

  7. Генератор прямоугольных импульсов.

  8. Измеритель параметров индуктивностей и емкостей.

  9. Частотомер

  10. Цифровой вольтметр.

  11. Источник питания типа ВС-ЗО.

  12. Автотрансформатор типа ЛАТР, РНО.

  1. Комплект оборудования на каждое рабочее место учащегося

  1. Пинцеты (прямые и с загнутым концом), маленькие бокорезы, плоскогубцы, утконосы, нож.

  2. Паяльник мощностью 25-40 Вт (или паяльная станция начального уровня), на рабочее напряжение 36 В., канифоль, припой для пайки, мелкая шкурка (в наборе).

  3. Универсальный лабораторный источник питания с защитой от перегрузок и короткого замыкания.

  4. Мультиметр.

  1. Расходуемые материалы и радиодетали

В лаборатории желательно иметь в достаточном количестве:

— стеклотекстолит, текстолит, гетинакс листовой толщиной 0,5-2,5 мм;

— стеклотекстолит, (гетинакс) фольгированный толщиной 1-2,5 мм;

  • полистирол листовой разных цветов толщиной 0,5-3 мм;

  • органическое стекло листовое толщиной 4 мм;

  • прессшпан толщиной 1-2 мм;

  • пластилин твердый для макетных работ;

  • алюминий листовой толщиной 1-2 мм;

  • дюралюминий листовой толщиной 1,5-2,5мм;

  • дюралюминиевый профиль (уголок, тавр, двутавр);

  • эбонит, полистирол, текстолит, алюминий, дюралюминий, латунь, медь в прутках и болванках диаметром до 60 мм;

  • припой ПОС-60 в прутках и проволоке;

  • канифоль светлая, спирто-канифольный флюс;

  • клеи разные (ПВА, БФ-2, «Уникум», «Момент», «Феникс» и др.);

  • лакоткань, трубки ПВХ и ПЭ разных размеров;

  • лента изоляционная хлопчатобумажная и ПВХ;

  • провода монтажные и обмоточные;

  • нитрошпатлевка, нитрокраски, растворители разные, метизы;

  • сердечники для силовых трансформаторов мощностью 5-50 Вт или готовые понижающие трансформаторы от старой аппаратуры (в асортименте),

  • кассы резисторов мощностью 0,125-1 Вт, ряд Е-24; (желательно марки МЛТ отечественного производства для первого года обучения);

  • кассы низкочастотных и высокочастотных конденсаторов, ряд Е-24 (разных типов в ассортименте, можно отечественного производства);

  • электролитические конденсаторы в ассортименте на различные рабочие напряжения емкостью 1-4000 мкФ;

  • низкочастотные согласующие и выходные трансформаторы типа ТОТ или аналогичные;

  • элементы индикации (лампы накаливания, светоизлучающие диоды, цифровые и знаковые индикаторы т. п. в ассортименте);

  • полупроводниковые диоды, стабилитроны, тиристоры; различных типов в ассортименте;

  • триоды (транзисторы) в ассортименте (для первого года обучения желательно отечественные старых типов германиевые и кремниевые на различные мощности и частоты: МП 39-42, МП 36-38, П 421, КТ 315, КТ 316, КТ601, КТ602, КТ 808, КТ 903, П 213-217 и подобные.).

  • интегральные микросхемы (аналоговые и цифровые, желательно отечественного производства.

  • электродинамические головки прямого излучения; ушные или головные телефоны, капсюли, (ТМ-2, ТМ-4, ВТМ, ТОН и т.д.);

  • электромагнитные реле с рабочим напряжением до 48 В в ассортименте;

  • коммутационные изделия;

  • круглые и плоские стержни из феррита марок 100 НН — 600 НН;

  • кольца из феррита марок 600НН – 2000 НН;

  • держатели предохранителей с плавкими вставками;

  • электротехническая арматура и т.д.

Источником деталей и части расходных материалов может быть списанная аппаратура отечественного производства бытового и промышленного назначения).

Для учащихся 6,7 классов первого года обучения допустимо использовать готовые наборы радиодеталей – радиоконструкторы.

Электронные компоненты, требующиеся в незначительном количестве для индивидуальных проектов, и источники питания (гальванические элементы, батареи и т.п.) приобретаются по мере необходимости

Формы аттестации

Формы отслеживания и фиксации образовательных результатов:

  • Результаты выполнения практических работ.

  • Результаты выполнения проектно-исследовательских и проектных работ (3 работы за период обучения).

  • Оформленный отчет по выполненной проектно-исследовательской работе

(в виде реферата, компьютерной презентации, инструкции по работе с устройством и т.п.).

  • Индивидуальный творческий проект.

Формы предъявления и демонстрации образовательных результатов:

  • Представление и защита проектно-исследовательских работ.

  • Итоговое занятие — оценка уровня теоретических знаний и практических

умений (игровая эстафета «Радиоэрудит», два этапа: теоретический и практический).

  • Итоговая выставка творческих проектов (проектно-исследовательских)

работ учащихся.

  • Участие в смотрах и конкурсах муниципального, областного и иного уровней.

Методическое обеспечение общеразвивающей

программы

Литература для педагога

  1. Головин П.Л. Школьный физико-технический кружок. М.:Просвещение,1991.

  2. Каранин С.В. Образовательная программа «Электроника: шаг за шагом». – М.: ГОУ ЦРСДОД, 2003.

  3. Новиков Е.Т. Образовательная программа по радиоэлектронике, микропроцессорной технике и спортивной радиопеленгации. – М.: ГОУ ЦРСДОД, 2003.

  4. Пронин А.А. Изучение радиоэлектроники в образовательной области «Технология». Образовательная область «Технология»: проблемы содержания и опыт изучения: материалы 2-й областной научно-практической конференции.- Шуя: ШГПУ. 1999 г. с.21-27

  5. Пронин А.А. Использование метода проектов в изучении радиоэлектроники. Образовательная область «Технология»: метод проектов. Шуя: ШГПУ. 2001г. с.24-28.

  6. Шиховцев В.Г. Образовательная программа дополнительного образования детей «Радиотехника». – М.: ГОУ ЦРСДОД, 2007.

Литература для учащихся

  1. Дригалкин В. Самоучитель по радиоэлектронике. (электронная версия). – Киев: LENIN INC, 2004.

  2. Журналы «Моделист конструктор», «Радио», «Радиолюбитель», брошюры из серии «В помощь радиолюбителю» др.

  3. Компьютерная программа «Начала электроники», радиолюбительские сайты сети INTERNET.

Поляков Владимир Тимофеевич

«Посвящение в радиоэлектронику»

Массовая радиобиблиотека

Вып.1123

Oт автора

Когда-то был каменный век, потом — бронзовый, прошлое столетие называют веком пара и электричества, а как же назвать наше время? Одним-двумя словами не обойдешься: век атома, космический век, век связи и управления… На рубеже прошлого и нынешнего столетий изобретено радио. Теперь мы не мыслим жизни без радио и телевидения. На основе быстро развивающейся радиотехники и использования достижений многих наук возникла радиоэлектроника и очень скоро стала незаменимой практически во всех сферах человеческой деятельности.

Термин «радиоэлектроника» появился в 50-х годах нашего столетия. Он объединяет обширный комплекс областей науки и техники, связанных с проблемами передачи, приема и преобразования информации с помощью электрических колебаний и электромагнитных волн. Радиоэлектроника включает радиотехнику, электронику и ряд новых областей: квантовую электронику, оптоэлектронику, полупроводниковую и микроэлектронику, акустоэлектронику и др.

Интерес к радиоэлектронике огромен. Люди хотят больше знать о радиоэлектронике и шире использовать ее достижения. Как это сделать? Круглосуточное прослушивание электронной музыки и многочасовое сидение перед телевизором нисколько не пополнят ваши знания по радиоэлектронике (исключением могут служить научно-популярные передачи). Штудировать учебники? Неплохой способ, но читать совершенно незнакомый и достаточно сложный учебник занятие трудное. В редкие часы досуга возникает вполне понятное желание почитать что-нибудь легкое, способное вызвать живой интерес и в меру развлекательное.

Перед вами книга о радиоэлектронике, не учебник, не монография и не систематическое изложение «основ». Она написана для тех, кто еще мало знает о радиоэлектронике, но хотел бы узнать о ней больше. В то же время люди заинтересованные, специалисты и радиолюбители, найдут в книге немало полезного и интересного.

Книга не даст вам систематических знаний по радиоэлектронике, но послужит как бы введением в эту область науки и техники. И кто знает, может быть, вы впоследствии с таким же интересом будете читать серьезные учебники, монографии и справочники! Очень хотелось бы именно в такой мере заинтересовать вас радиоэлектроникой. Но если даже, открыв эту книгу, вы не отложите ее, а дочитаете до конца, автор будет считать свою задачу выполненной.

Разумеется, текст лучше читать с самого начала. По при желании можно начать чтение с конца или середины. По оглавлению легко найти раздел, который вас больше всего интересует. В популярной книге очень трудно, если не сказать, совсем невозможно дать полные сведения по всем затронутым вопросам. Остается лишь адресовать читателя к другой, более солидной литературе. Сначала предполагалось дать в конце книги ее список. Я его уже начал составлять, но он все рос и рос, ведь литературы по радиоэлектронике чрезвычайно много-от популярных брошюр, понятных школьнику, до сложных монографий, разобраться в которых нелегко даже специалисту. Поэтому от списка литературы пришлось отказаться. В несуществующий список литературы хотелось включить еще и учебники физики за 6-10-й классы, но, вероятно, напоминаниями о необходимости знакомства с ними вам уже надоели в школе. Тем не менее в книге не хотелось повторять изложенный в них материал. Ну а если у вас возникнут некоторые сложности при осмысливании текста, обратиться еще раз к этим учебникам никогда не будет поздно.

В работе над книгой автору немало помогли лекции, которые он читал студентам нерадиотехнических специальностей. Большинство их имело весьма смутное представление о радиоэлектронике, а лишь опираясь на ее основы, можно было говорить о предмете курса.

Приходилось как можно короче и популярнее рассказывать о радиоэлектронике, на что тем не менее уходила львиная доля времени, отведенного для занятий. Но что поделаешь! Без знания основ радиоэлектроники часто нельзя изучить предметы, казалось бы, и не имеющие к ней прямого отношения.

От редакции

Автор предлагаемой книги — Владимир Тимофеевич Поляков, кандидат технических наук, доцент, в 1963 году окончил Московский физико-технический институт (МФТИ) по специальности «Радиотехника», работал в промышленности, в 1968 году окончил аспирантуру МФТИ по специальности «Радиофизика» и защитил кандидатскую диссертацию. Более десяти лет преподает курсы физики и основ дистанционного зондирования в Московском институте инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии. Он автор более 100 опубликованных работ и 10 изобретений, среди которых четыре популярные брошюры и много статей для радиолюбителей. Со школьных лет он является радиолюбителем.

Разработанные им конструкции пользуются популярностью среди радиолюбителей. С его работами связывают широкое распространение приемников прямого преобразования (гетеродинных приемников) для любительской радиосвязи.

1. ВСЮДУ РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

В этой главе автор уподобляется тому нудному собеседнику, который на вопрос: «Как дела?» — подробно рассказывает о них. В ней автор напомнит читателю о мире, в котором мы с вами живем, и постарается показать, что он все больше становится миром электроники.

Как популярно рассказать об электронике?

Задал этот вопрос и задумался: с чего начать? Посмотрел на часы. Они показывали 21:18. Мерно мигали секундные точки. Выключился левый нижний сегмент у восьмерки и стало 21:19. В свете настольной лампы цифры на жидкокристаллическом индикаторе часов видны очень контрастно, а проводники, идущие к сегментам цифр, разглядеть трудно. Каким же тонким должен быть слой металла, напыленный на стекло, чтобы быть прозрачным! Пока разглядывал часы, снова включился левый нижний сегмент последней цифры и выключился средний. Получился нуль. Предпоследняя цифра из единицы превратилась в двойку — 21:20. Как же это все происходит? Об этом я и расскажу в одной из следующих глав.

А что сказать сейчас? Потянулся к стоящему на столе маленькому транзисторному приемнику. На средних волнах уже началось дальнее прохождение (днем его не бывает). Ленинград передавал классическую музыку, Киев-последние известия на украинском языке. Бухарест — рок-концерт, Анкара — лирические турецкие мелодии. В эфире жизнь била ключом!

Снова взялся за ручку. Написал несколько слов опять разбежались мысли. Может быть попробовать сначала диктовать текст в микрофон магнитофона? Достал магнитофон, благо, что они теперь маленькие, портативные. Поставил кассету. Пока размышлял над тем, что сказать, часы уже показывали 21:36. Кончилась программа «Время», передаваемая Всесоюзным телевидением, и начался художественный фильм. Домашние, которым совсем неведомы мои творческие муки, зовут смотреть телевизор. Все! Завтра звоню в редакцию, для этого достаточно нажать всего одну кнопку — телефон редакции давно записан в электронной памяти телефонного аппарата, и отказываюсь от книги.

Читателю, видимо, уже ясен вывод из написанного. Многое из того, что нас окружает, — электронные приборы или имеющие какое-то отношение к электронике. Но есть исключения (например, авторучка).

Много лет назад мне довелось прочесть научно-фантастический рассказ, в котором главный герой, пытаясь усовершенствовать авторучку, сначала снабдил ее запасом чернил на двести лет, затем перешел к диктофонам и, наконец, к аппарату, записывающему непосредственно мысли. И что же записал этот аппарат? Мысли автора, не имеющие никакого отношения к сочиняемому рассказу: как бы не село напряжение в сети, что и как надо усовершенствовать в конструкции аппарата и тому подобное. Значит, авторучка все-таки важна. Она служит как бы фильтром, пропускающим на бумагу не весь сумбур мыслей автора, а только то, что нужно именно для сочиняемого рассказа. Пожалуй, фильтрует все-таки не ручка, а сам автор, но ручка в немалой степени способствует этому процессу, благодаря своей ограниченной «пропускной способности», ведь она порой не поспевает за мыслью автора.

1 2 3 45 6 7 …122

Обратимся к железнодорожному транспорту. Вам никогда не приходилось стоять вечером на пешеходном мостике, перекинутом через большую железнодорожную станцию? Множество путей, прожекторов, море огней разноцветных светофоров, стрелки, пересечения, слияния, разветвления рельсов, кое-где стоят составы, движутся маневровые локомотивы, на большой скорости проносятся транзитные и скорые поезда. Как же во всем этом разобраться? Кажется, ошибись где-то на мгновенье — и строгий четкий порядок превратится в хаос. А ошибаться нельзя: ошибки на железнодорожном транспорте приводят к крушениям.

Всем хозяйством железнодорожной станции управляют маневровый диспетчер и дежурный по станции. Слышны переговоры диспетчерской связи с машинистами поездов. Горит разноцветными лампочками и линиями большой пульт-схема станции. Диспетчер на пульте «набирает» маршрут — определяет путь следования поезда по всему многообразию путей. В соответствии с его командами переводятся стрелки, переключаются огни светофоров, автоматически проверяется занятость путей, и так на всей огромной территории станции. Ошибок быть не должно, и их практически не бывает.

А если и ошибется диспетчер, его поправит автоматика. Она не позволит принять, например, приходящий поезд на занятый путь, не даст включить зеленый сигнал светофора сразу после того, как прошел поезд. Надо дать ему время уйти на безопасное расстояние.

Сведения об ушедшем поезде дежурный по станции передает своему коллеге на соседней станции, а движение поезда по перегону контролируют поездные диспетчеры, и так на всем многотысячекилометровом пути следования поезда.

Пока на действующих железных дорогах применяется электромеханическая релейная автоматика. Но уже полным ходом идут работы по замене громоздких и ненадежных реле маленькими и удивительно четко срабатывающими интегральными микросхемами. Думаю, что недалек тот день, когда вся железнодорожная автоматика превратится в электронную. Итак, если необходимо куда-нибудь ехать, мы идем за железнодорожным билетом на нужный скорый поезд.

Подходим к окошку кассы. Теперь в любой железнодорожной кассе Москвы можно купить билет на любой поезд. Поездов сотни, билетов сотни тысяч, но на каждое место в каждом поезде продают только по одному билету! Так кто же помнит, какие билеты проданы, а какие нет? Человеческого мозга для этого явно недостаточно. Все помнит электронный мозг ЭВМ. специально предназначенной для централизованной продажи билетов (системы «Стрела» и «Экспресс»). Вспомните, как поступил кассир, когда вы изложили ему свое скромное желание. Он куда-то (теперь мы знаем, что в ЭВМ) отправил эти сведения и стал ждать. В это время ЭВМ проанализировала запрос, установила наличие свободных мост и выдала ответ на терминал — аппарат, стоящий перед кассиром. Ответ вас устроил, вы сообщили об этом кассиру, он нажал кнопку, и печатающее устройство терминала затрещало, выдавая билет. Сведения о проданном билете отправились обратно в ЭВМ. Электронно-вычислительная машина одна, а кассовых терминалов у нее много, вот поэтому-то и можно купить билет ка любой поезд в любой кассе. Роль кассира свелась к тому, чтобы быть посредником между пассажиром и ЭВМ. Вот вам и нет электроники на железнодорожном транспорте!

Поехали. К сожалению, нельзя сходить на экскурсию в кабину машиниста, откуда открывается замечательный вид! Навстречу поезду бегут поля, перелески, деревеньки, полустанки, колоса грохочут по мостам и в туннелях. Электроники и в кабине машиниста предостаточно. На скоростных электропоездах ЭР200 силовые цепи тяговых электромоторов переключаются тиристорами. Тиристор — это полупроводниковый выключатель, способный либо пропускать, либо не пропускать ток, причем очень большой силы. Тиристоры появились сравнительно недавно благодаря успехам полупроводниковой электроники. Для управления тиристорами используются интегральные микросхемы. Электропоезд, оснащенный самой современной электронной техникой, пробегает путь от Москвы до Ленинграда за 4 часа 59 минут. Грузовые поезда водит электровоз ВЛ10у. Он имеет систему автоматического управления рекуперативным торможением. При рекуперативном торможении в контактную сеть возвращается часть электроэнергии, израсходованной на разгон поезда. В этом случае тяговые электродвигатели работают в режиме генераторов, вырабатывая электроэнергию и создавая необходимый тормозящий момент. Нет ли у вас знакомого, хвастающегося своими знаниями в области электротехники? Покажите ему полную принципиальную электрическую схему современного электровоза. Если он не окончил Институт инженеров железнодорожного транспорта, вряд ли он в ней разберется уж очень она сложна. Честно признаюсь, что я с первого взгляда в ней ничего не понял.

Ну хорошо, и на железных дорогах много электроники. А автомобильный транспорт? На полуторке 30-х годов действительно электроники было немного. Аккумулятор, генератор, фары, прерыватель-распределитель (трамблер) — все это относится к обычной электротехнике. Но заметьте, уже есть реле-регулятор, а это — элемент электронной автоматики. Обратимся к современным автомобилям. Электронная система зажигания, содержащая десяток транзисторов и полупроводниковых диодов, электронный регулятор напряжения, электронные указатели поворотов, электронные системы сигнализации. Электронная автоматика все шире используется на автомобиле. А недавно японцы и весь приборный щиток заменили одним жидкокристаллическим индикатором — дисплеем, подобным тому, что в электронных часах, только гораздо сложнее.

Зажиганием и другими системами автомобиля управляет микропроцессор. Он автоматически устанавливает угол опережения зажигания, подачу бензина и другие параметры в соответствии с дорожными условиями и нагрузкой автомобиля. Он одновременно считает и показывает на дисплее число оборотов двигателя, путь, пройденный автомобилем с момента выпуска и с сегодняшнего утра, скорость, расход бензина. Он сосчитает, сколько вам осталось проехать до следующей заправки, и многое другое. И вообще, если вы неэкономично поведете такую машину, дисплей на это укажет. Специалисты установили, что стоимость микропроцессора и сопутствующей электроники очень быстро окупается хотя бы за счет сэкономленного бензина. А уменьшение токсичности выхлопных газов — это уже прямая выгода, не менее важная.

Пусть вы никогда не были и не будете шофером, а к железнодорожному транспорту, кораблям и самолетам, буквально заполненным разнообразнейшей радиоэлектронной техникой, имеете отношение только как пассажир. Допустим, вы занимаетесь обработкой металлов. Вы слесарь, токарь или только собираетесь приобрести подобную специальность. Пока имеется еще немало чисто механических металлообрабатывающих станков, но пройдет немного времени, и первое, с чем вы столкнетесь на производстве, будет станок с числовым программным управлением. Что это такое? Станок как станок, только движение суппорта, подача резца и тому подобные операции на нем полностью автоматизированы. На станке или рядом с ним закреплен небольшой блок с микропроцессором. Контур изготавливаемой детали записан в память блока. Для получения максимальной точности сделано это в цифровой форме.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *