«№ Название курса Стр. п/п История 1 3 Иностранный язык 2 18 Философия 3 33 Экономика и организация производства 4 44 Культурология 5 52 Правоведение 6 63 Политология 7 70 Социология 8 86 Мировые цивилизации, философии и ...»

Основные понятия и определения теории цвета. Цветовая система RGB 1931 года.

Цветовые расчёты.

Преобразование систем. Цветовая система XYZ. Система «яркость – доминирующая длина волны – чистота цвета». Цветовые расчёты.

Стандартные равноконтрастные диаграммы цветности и цветовые системы.

Равноконтрастная система профессора Матвеева.

7.Системы воспроизведения и оценки качества цвета.

Аддитивное и субтрактивное воспроизведение цвета. Оценка качества воспроизведения цвета. Практика применения цвета – цвет в телевидении.

4.2.2. Практические занятия №1. Оптическая система глаза, расчёт освещённости сетчатки.

№2. Основные этапы преобразования цветовой информации.

№3. Практическая колориметрическая система RGB.

№4. Стандартная международная цветовая система XYZ. Цветовые расчёты.

№5. Основная физиологическая система КЗС.

№6. Стандартные равноконтрастные цветовые диаграммы и системы.

№7. Равноконтрастная система профессора Матвеева, цветовые расчёты в ней.

4.3 Лабораторные работы Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены.

4.4. Расчетные задания Часть 1. Расчёт координат цветности и яркости по спектральному составу современных излучателей (компактных люминесцентных ламп, светодиодов, натриевых Часть 2. Расчёт координат цвета в равноконтрастных системах (стандартных и системе, разработанной профессором Матвеевым).

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в основном в традиционной форме, а также в форме лекций-визуализаций с использованием презентаций и обзорных лекций.

конкретных примеров и задач, деловых игр и т.п.

Самостоятельная работа включает подготовку к тестам и контрольным работам, оформление реферата и подготовку его презентации к защите, а также подготовку к зачету.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ,

ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, устный опрос, презентация расчётного задания.

Аттестация по дисциплине – зачёт.

Оценка за освоение дисциплины, которая выносится в приложение к диплому, определяется по итогам зачёта. Эта оценка является среднеарифметическим баллов за контрольные работы и расчётное задание.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Справочная книга по светотехнике./ Под ред. Ю.Б. Айзенберга. – М.: ЗНАК, 2007.

2. Мешков В.В., Матвеев А.Б. Основы светотехники. Ч.2. – М.: Энергоатомиздат, 1989.

3. Джадд Д., Вышецки Г. Цвет в науке и технике. – М.: Мир, 1978.

4. Григорьев А.А. Статистическая теория восприятия изображения в светотехнике.

(Опознавание объектов наблюдателем). – М.: МЭИ,2010.

5. Луизов А.В. Глаз и цвет. – Л. Энергоиздат, 1983.

б) дополнительная литература:

1. Методические указания к типовому расчету по курсу основы светотехники «Фотометрические расчеты». Елисеев Н.П., Снетков В.Ю. / под ред. А.Б.Матвеева. М.: МЭИ, 1987. 36 с.

2. Лабораторные работы по курсу «Фотометрия», Световые измерения, МЭИ, 2007.

3. Лабораторные работы по курсу «Фотометрия», Колориметрия, МЭИ, 1995.

4. Ишанин Г.Г, Козлов М.Г., Томский К.А. Основы светотехники. С-П.: ООО «БЕРЕСТА», 2004.

7.2. Электронные образовательные ресурсы: а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

www.ncscolour/ru/creation/; www.mironovacolor.org; www.svetotekhnika.com.

б) другие:

наборы слайдов по строению сетчатки, механизму светового и цветового зрения, стандартным цветовым и равноконтрастным системам.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций или, в случае использования кафедрального компьютерного класса, разбиения группы для лекций на две части.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 210100 «Электроника и наноэлектроника» и профилю «Светотехника и источники света».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Светотехники

- 382 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ)

Направление подготовки: 210100 Электроника и наноэлектроника Профиль подготовки: Светотехника и источники света Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«Приёмники излучения и фотоприёмные устройства»

№ дисциплины по учебному плану:

Часов (всего) по учебному плану:

Трудоемкость в зачетных единицах:

Лабораторные работы Расчетные задания, рефераты 36 часов самостоят. работы 6 семестр Объем самостоятельной работы по учебному плану Курсовые проекты (работы) - 383 Москва -

- 384 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является получение знаний в следующих областях:

Пороговые характеристики фотоприемников, шумы одноэлементных фотоприемников и ФПУ. Способы согласования фотоэлектрических приемников с электронным трактом. Техника охлаждения фотоприемников.

В процессе освоения данной дисциплины студент должен обладать:

способностью владеть культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК-1);

способностью стремиться к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства (ОК-6);

способностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

способностью представлять адекватную современному уровню знаний научную картину мира на основе знания основных положений, законов и методов естественных наук (прежде всего физики, оптики) и математики (ПК-1);

способностью выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлекать для их решения соответствующий физико-математический аппарат (ПК-2);

способностью владеть основными приёмами обработки и представления экспериментальных данных (ПК-5);

способностью собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научнотехническую информацию по тематике фотоприемных устройств, использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии (ПК-6);

способностью собирать, анализировать и систематизировать отечественную и зарубежную научно-техническую информацию по тематике исследования в области электроники и наноэлектроники (ПК-18);.

Задачами дисциплины являются:

развитие научных представлений взаимодействии излучения с веществом;

научить рассчитывать и измерять статистические характеристики шумов фотоприемников и фотоприемных устройств;

изучить способы оптимизации электронных схем с целью минимизации влияния шума на выходные характеристики фотоприемных устройств.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к вариативной части (дисциплина по выбору студентов) Профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю «Светотехника и источники света» направления 210100 Электроника и наноэлектроника.

«Теоретические основы электротехники», «Физические основы электроники», «Основы светотехники» и «Фотометрия».

Обучающиеся должны знать основные законы взаимодействия излучения с веществом, уравнения математической физики, атомную теорию строения вещества и ее основные законы,.

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и при изучении большинства профессиональных дисциплин. Имеются в виду, прежде всего «Фотометрия», «Осветительные установки», «Источники оптического излучения» программы подготовки бакалавров, а также дисциплины программы магистерской подготовки «Теоретическая и прикладная светотехника ».

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

фундаментальные законы природы и основные физические законы в области механики, термодинамики, электричества и магнетизма, оптики и атомной физики использовать основные законы естественнонаучных дисциплин, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

способностью работать с информацией в глобальных компьютерных сетях (ОК-13);

готовностью учитывать современные тенденции развития электроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности (ПК-3);

некоторые приёмы обработки и представления экспериментальных данных (ПКспособностью налаживать, испытывать, проверять работоспособность измерительного, диагностического, технологического оборудования, используемого для решения различных научно-технических, технологических и производственных задач в области электроники и наноэлектроники (ПК-27);

основные законы преобразования оптического излучения;

законы взаимодействия излучения с веществом.

собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научно-техническую информацию по светотехнике, использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии (ПК-6);

информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК-1);

основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, иметь навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-12);

основными приёмами обработки и представления экспериментальных данных (ПКумением выделять естественно-научную сущность проблем, возникающих в ходе расчетов фотоприемных устройств, привлекать для их решения соответствующий физико-математический аппарат (ПК-2);

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы, 72 часа.

п/п Флуктуационные явления в элементах фотоприемных устройств.

Характеристики случайных величин и случайных процессов.

Корреляционная функция и ее свойства.

Спектральная плотность мощности случайного 2 Измерение характеристик случайных процессов.

экспериментальные спектральной плотности процесса.

3 Физические источники фотоприемных устройств.

Спектральная плотность характеристики Спектральная плотность характеристики температурного шума.

Спектральная плотность характеристики Спектральная плотность характеристики излучения.

4 Пороговые характеристики фотоприемных устройств. Фактор шума усилителей фотоприемных биполярных транзисторах. Фактор шума усилителей на полевых транзисторах.

Способы уменьшения влияния шумов на предельные характеристики фотоприемных устройств. Способы охлаждения приемников излучения и фотоприемных устройств.

4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции Лекционные занятия учебным планом не предусмотрены.

4.2.2. Практические занятия №1. Флуктуационные явления в элементах фотоприемных устройств. Характеристики случайных величин и случайных процессов.

№2. Корреляционная функция и ее свойства. Спектральная плотность мощности случайного процесса.

№3. Измерение характеристик случайных процессов.

№4. Основные экспериментальные способы измерения спектральной плотности мощности случайного процесса.

№5. Физические источники шумов элементов фотоприемных устройств.

№6. Спектральная плотность мощности и характеристики теплового шума.

№7. Спектральная плотность мощности и характеристики температурного шума.

№8. Спектральная плотность мощности и характеристики дробового шума.

№9. Спектральная плотность мощности и характеристики квантового шума излучения.

№10. Пороговые характеристики фотоприемных устройств.

№11. Фактор шума усилителей фотоприемных устройств.

№12. Фактор шума усилителей на биполярных транзисторах.

№13. Фактор шума усилителей на полевых транзисторах.

№14. Способы уменьшения влияния шумов на предельные характеристики фотоприемных устройств.

№15. Способы охлаждения приемников излучения и фотоприемных устройств.

4.3 Лабораторные работы Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены.

4.4. Расчетные задания №1. Расчет электронной схемы предусилителя на биполярном транзисторе, согласованного с приемником излучения по сигналу и по шумам.

№2. Расчет электронной схемы предусилителя на полевом транзисторе, согласованного с приемником излучения по сигналу и по шумам.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия учебным планом не предусмотрены.

конкретных примеров и задач, деловых игр и т.п..

Самостоятельная работа включает подготовку к тестам и контрольным работам, оформление типового расчета и подготовку его презентации к защите, а также подготовку к зачету и экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ,

ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, устный опрос, презентация расчётного задания. Оценка за зачет выставляется как среднеарифметическая оценка по всем видам контроля, с весовым множителем оценки за типовой расчет равным 2.

Аттестация по дисциплине – зачёт по типовому расчету, экзамен по курсу.

Оценка за освоение дисциплины, которая выносится в приложение к диплому, определяется по итогам экзамена.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Приборы с зарядовой связью./ Под ред. М.Хоуза и Д.Моргана: пер. с англ. - М.:

Энергоатомиздат, 1981. - 376 с.

2. Ю.Р. Носов и В.А. Шилин. Основы физики приборов с зарядовой связью. - М.: Наука, Гл.ред.физ.-мат.лит.,1998. - 320 с.

3. П.А. Богомолов, В.И. Сидоров, И.Ф. Усольцев. Приемные устройства ИК-систем./ Под общей ред. д.ф.-м.н. В.И. Сидорова. - М.: Радио и связь, 1987. - 208 с.

4. Полупроводниковые формирователи сигналов изображения./ Под ред. П.Йесперса, Ф. Ван де Виле и М.Уайта: Пер. с онгла. под ред. д.ф.-м.н. Р.А.Суриса –М.:”Мир”, 1979. -573 с.

б) дополнительная литература:

1. Григорьев А.А. Шестопалова И.П. Методические указания к курсовому проекту по курсу физические основы оптико-электронных приборов. Исследование эксплуатационных характеристик фотоприемников. - М.: МЭИ, 1989. - 32 с.

2. Григорьев А.А., Шестопалова И.П. Лабораторные работы по курсу физические основы оптико-электронных приборов. Исследование эксплуатационных характеристик фотоприемников. – М: МЭИ, 1990. – 28 с.

3. Справочник по инфракрасной технике. Под редакцией У. Вольф, Г.Цисис. М.: Мир, 1995. с.

4 Аксененко М.Д., Бараночников М.Л. Справочник по приемникам оптического излучения М.: Радио и связь. 1987. 296 с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы: а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

http://www.svet-mpei.org/; http://bse.sci-lib.com/article092719.html;

http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_physics/; http://femto.com.ua/articles/part_2/3082.html;

http://www.ucheba.ru/referats/19193.html; http://detectufo.narod.ru/pribor/detect_ir/priemnik_ir_01.html; http://www.tlsgroup.ru/sks/vols/help/lights/lights.html; http://www.diclib.com/cgi-bin/;

б) другие:

Наборы слайдов по спектральным характеристикам фотоприемников, примерами конструкций, и схемами фотоприемных устройств.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций (или показа учебных фильмов.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 210100 «Электроника и наноэлектроника» и профилю «Светотехника и источники света».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Светотехники

- 391 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Направление подготовки: 210100 Электроника и микроэлектроника Профиль подготовки: Светотехника и источники света Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА В СВЕТОТЕХНИКЕ"

Часть цикла:

№ дисциплины по учебному плану:

Часов (всего) по учебному плану:

Трудоемкость в зачетных единицах:

Расчетные задания, рефераты Объем самостоятельной работы по учебному плану - 392 Москва -

- 393 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение теории расчета, моделирования и визуализации осветительных установок.

В процессе освоения данной дисциплины студент способен и готов:

самостоятельно работать, принимать решения в рамках своей профессиональной компетенции (ОК-7);

способностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

способностью представлять адекватную современному уровню знаний научную картину мира на основе знания основных положений, законов и методов естественных наук (прежде всего математики, информатики, оптики и физиологии зрения) и математики (ПК-1);

способностью выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлекать для их решения соответствующий физико-математический аппарат (ПК-2);

способностью владеть основными приёмами обработки и представления экспериментальных данных (ПК-5);

способностью собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научнотехническую информацию по тематике исследований (прежде всего по проектированию осветительных установок), использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии (ПК-6).

Задачами дисциплины являются:

познакомить обучающихся с математическими основами моделирования осветительных установок на компьютере;

дать информацию о современных программах, применяемых для моделирования и визуализации осветительных установок;

научить принимать и обосновывать конкретные технические решения при проектировании осветительных установок.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю " Светотехника и источники света " направления 210100 Электроника и микроэлектроника.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: "Математика", "Информатика", "Физика", и "Основы светотехники".

Обучающиеся должны знать основные приемы работы на компьютере, методы расчета светового поля, основные методы аналитической геометрии, линейной алгебры.

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и изучении дисциплин "Осветительные установки" и "Приборы и установки наружного освещения".

- 394 РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

основные источники научно-технической информации по компьютерной графике, глобальному освещению, программам моделирования осветительных устанвок (ОК-1, основные методы расчета переноса излучения в трехмерных сценах с учетом многократных переотражений;

интерфейс и область применимости основных программ моделирования и визуализации на компьютере осветительных установок.

использовать основные законы естественнонаучных дисциплин, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

использовать основные приёмы обработки и представления экспериментальных собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научно-техническую отечественной и зарубежной науки, техники и технологии (ПК-6);

применять на практике теоретические положения теории глобального освещения.

уметь моделировать и визуализировать осветительные установки внутреннего и наружного освещения в основных компьютерных программах.

Владеть:

культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК-1);

основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, иметь навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-12);

математическими методами расчётов световых полей в условиях многократных

- 395 СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы, 144 часов.

п/ Раздел дисциплины Структура изображения на Растровая и векторная Создание и редактирование трехмерных сцен Кривые и поверхности в пространстве 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции Архитектура современного компьютера. Представление информации. Бит, байт, слово.

Представление чисел. Текст. Оперативная память, адрес. Процессор, прерывания, слово состояние процессора.

Представление изображения на экране ЭВМ и функциональная схема видеоадаптера:

пиксель, видеоконтроллер видеопамять, видеорежимы. Интерфейс ROM BIOS. Организация видеопамяти. Координаты пикселя в графическом режиме. Внутреннее представление и цвет пикселя на экране, -кривая. Глубина цвета и разрешающая способность изображения.

Требования физиологической оптики к реалистическому изображению.

Печатные устройства. Полутоновые изображения. Цифровое растрирование, муар.

Воспроизведение цвета при печати Основные цветовые системы: RGB, HSB, CMYK.

Векторное и растровое представление изображений. Преобразование цифровых изображений. Моделирование трехмерных объектов: трехмерные сцены, виртуальное пространство, вершина, ребро, грань. Сеточные объекты. Визуализация изображений трехмерных сцен. Анимация и мультимедиа.

Применение цифровых компьютерных изображений. Требования к аппаратному обеспечению персонального компьютера. Ввод графических изображений: сканер, право. Калибровка графической системы.

Фотореалистическое изображение. Визуализация изображения трехмерной сцены – воссоздание на компьютере пространственно-углового распределения яркости. Локальное и глобальное освещение. Идеальная оптическая система. Фотометрические свойства поверхности. Теория глобального освещения (ГО). Интегральное уравнение ГО. Решение уравнения ГО методом коллокации и методом Галеркина. Метод излучательности.

Итерационные методы и рекурсивный метод излучательности. Форм-фактор, методы его расчета. Общая схема алгоритма визуализации трехмерных сцен. Трассировка лучей.

Метод конечных элементов. Итерационное решение системы линейных уравнений. Ошибка решения. Общая схема реализации метода излучательности. Адаптивные сети. Формула Фока. Освещенность от плоского элемента. Полукуб. Полусфера.

Представление решения уравнения ГО в виде ряда Неймана. Кратности переотражений.

Прямой и обратный ход луча. Краткая история развития метода. Векторная запись уравнения луча в свободном пространстве. Пересечения луча с поверхностью. Примеры определения точки пересечения. Пересечение луча с ограниченной плоской областью. Преломление луча на поверхности раздела. Стохастическая рекурсия лучей. Метод Монте-Карло: определение метода, статистическая гипотеза, генераторы случайных чисел, конструктивность алгоритма.

Расчет интегралов. Цепь Маркова. Решение интегральных уравнений. Построение хода луча.

Розыгрыш луча в источнике. Моделирование отражения и преломления. Формулы Федера.

Локальные оценки. Статистические веса.

Отображаемое пространство, видимый кадр. Проецирование трехмерных сцен на плоскость.

Виды проекций. Аффинные преобразования в пространстве. Однородные координаты Матрицы преобразований: перенос, поворот, масштабирование, отражение. Обратные преобразования. Произведение преобразований. Проецирование на плоскость. Параллельная проекция. Косоугольная проекция. Перспективная проекция. Проекция точки на произвольную плоскость.

Алгоритмы удаления скрытых поверхностей. Алгоритмы упорядочивания. Алгоритм плавающего горизонта (Hi-Lo). Отбрасывание нелицевых граней. Поиск нормалей к поверхности. Сортировка по глубине. Локальное освещение объектов и тени. Модель отражения света поверхность сцены. Диффузное отражение. Направленное отражение.

Аппроксимация индикатрис направленно-диффузного отражения. Общее освещение. Тени.

Цвет. Сглаженное закрашивание по алгоритмам Гуро и Фонга. Текстуры отражения, рельефа и излучения.

Моделирование трехмерных кривых и поверхностей на ЭВМ. Сплайн функции одной переменной. Сплайновые кривые. Кривые Эрмита, Безье. В-сплайн. Сплайновые поверхности. Параметрические поверхности - бикубические сплайны и полиномы Безье.

Преобразование поверхностей. Задание поверхностей описанием некоторого преобразования: лофтинг, вращение.

4.2.2. Консультации по курсовой работе Создание геометрии объекта. Обмен данными между программами. Форматы данных.

Фотометрические характеристики материалов. Задание неровных поверхностей.

Использование библиотек объектов, материалов, светильников. Форматы данных.

Расположение светильников в сцене.

Расчет сцены методом радиосити.

Визуализация. Видовые точки.

Подготовка презентации.

4.3 Лабораторные работы №1. Редактирование растровых изображений.

№2. Визуализация и анимация простейшей трехмерной сцены в программе 3D Studio №3. Основы геометрического моделирования в программе 3D Studio MAX.

№4. Основы композиции сцены в программе 3D Studio MAX.

№5. Работа с материалами в программе 3D Studio MAX.

№6. Реалистическое освещение трехмерных сцен в программе 3D Studio MAX №7. Основы работы в программе Lightscape №8. Задание фотометрических характеристик 3М сцены в LightScape №9. Дополнительные приемы работы в Lightscape №10. Наружное и ландшафтное освещение в Lightscape.

№11. Расчет и визуализация 3М сцен в 3D Studio MAX методом излучательности.

№12. Проектирование ОУ внутреннего и наружного освещения в программе DIALux.

№13. Проектирование ОУ внутреннего и наружного освещения в программе Relux.

4.4. Практические занятия Практические занятия учебным планом не предусмотрены.

4.5. Курсовые работы №1. Расчет и визуализация на ЭВМ внутреннего освещения: жилая комната, кухня, прихожая, кабинет, аудитория, спортзал, актовый зал, вестибюль станции метро, ресторан, клуб, цех, дисплейный класс, музей.

№2. Расчет и визуализация на ЭВМ наружного освещения: городское здание, загородный дом, историческая достопримечательность, высотное здание, спортивная площадка, футбольное поле, теннисный корт, плавательный бассейн, вестибюль открытой станции метро, парк, городская улица, шоссе.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в форме лекций-визуализаций с использованием презентаций с анимацией. Демонстрация действующих моделей осветительных установок в соответствующих программах.

Консультации проводятся по курсовой работе с визуализацией процессов подготовки и выполнения моделей.

Каждая задача оценивается некоторым количеством очков, которые формируют рейтинг студента. В соответствии с набранным рейтингом студент получает зачет.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ,

ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для дифференциации и стимулирования студентов в рамках преподавания дисциплины действует следующая система: каждое задание (лабораторная, курсовая работа) имеет базовый вариант (0 очков) и варианты повышенной сложности нескольких уровней по 10, и 40 очков. После каждой лекции студенты получают задание из некоторого количества задач, каждая из которых так же оценивается некоторым количеством очков (5, 10, 20).

Полученные после выполнения каждого задания очки суммируются, образуя рейтинг студента по данной дисциплине. Каждое обязательное задание: защита лабораторной работы, выполнение и защита курсовых работ, зачет имеют свою цену в очках, образуя в начале семестра отрицательный баланс очков. Зачет естественно получает студент, имеющий неотрицательный баланс по всем обязательным видам занятий. Защита курсовых работ обязательно осуществляется в виде публичного доклада перед всеми студентами, которые участвуют в дискуссии (оценивается в очках) и оценке каждой работы. По результатам защищающиеся распределяются по местам: первое место дополнительно получает 100 очков, последнее 0 очков. Оценка за зачет определяется количеством набранных очков после расчета по всем заданиям. Студент, у которого после получения зачета остались очки, в зависимости от суммы которых он может быть освобожден от одного, двух вопросов билета или может быть засчитан экзамен с оценкой отлично. Соответственно существует некоторая сумма очков, после набора которой студент досрочно сдает экзамен.

Представляется, что указанная система индивидуальной работы со студентами не только стимулирует интерес к выполнению заданий, но и более равномерно распределяет нагрузку по семестру, позволяя избежать не нужной перегрузки в конце семестра.

Аттестация по дисциплине – оценка на экзамене.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

Будак В.П. Основы компьютерной графики. – М.: Издательство МЭИ, 2000. – 132 с.

Будак В.П., Макаров Д.Н. Моделирование осветительных установок на компьютере:

Учебн. пособие. - М.: Издательский дом МЭИ, 2008. – 64 С.

3. Мэрдок К.Л. 3ds Max 9. Библия пользователя. – Диалектика: Киев, Вильямс, 2007. – 4. Левковец Л. Уроки компьютерной графики. Photoshop CS. – СПб.: Питер, 2005. – 370С.

5. Блинова Т.А., Порев В.Н. Компьютерная графика. – Киев: Юниор; СПб.: КОРОНА принт; Киев: ВЕК+, 2006. – 513 с.

б) дополнительная литература:

1. Справочная книга по светотехнике/ Под ред. Ю.Б. Айзенберга. – М.: Знак. – 972С. Раздел 8: Светотехнические расчеты осветительных установок 2. Шикин Е.В., Боресков А.В. Компьютерная графика. Полигональные модели. – М.:

Диалог-МИФИ, 2005. – 464С.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

http://graphics.stanford.edu; http://www.graphics.cornell.edu;

б) другие:

Набор действующих примеров моделей осветительных установок различного назначения.

Примеры успешных визуализаций в курсовых проектах прошлых лет.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и показа учебных фильмов.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 210100 «Электроника и микроэлектроника»

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав.кафедрой Светотехники

- 400 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Направление подготовки: 210100 Электроника и микроэлектроника Профиль подготовки: Светотехника и источники света Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

" Математическое моделирование осветительных установок " № дисциплины по учебному плану:

Часов (всего) по учебному плану:

Трудоемкость в зачетных единицах:

Практические занятия Расчетные задания, рефераты Объем самостоятельной работы по учебному плану - 401 Москва -

- 402 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение теории расчета, моделирования и визуализации осветительных установок.

В процессе освоения данной дисциплины студент способен и готов:

способностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

способностью понимать сущность и значение информации в развитии современного информационного общества, сознавать опасности и угрозы, возникающие в этом процессе, соблюдать основные требования информационной безопасности, в том числе защиты государственной тайны (ОК-11);

способностью владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, иметь навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-12);

способностью представлять адекватную современному уровню знаний научную картину мира на основе знания основных положений, законов и методов естественных наук (прежде всего математики, информатики, оптики и физиологии зрения) и математики (ПК-1);

способностью выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлекать для их решения соответствующий физико-математический аппарат (ПК-2);

способностью собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научнотехническую информацию по тематике исследований (прежде всего по проектированию осветительных установок), использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии (ПК-6).

готовностью учитывать современные тенденции развития электроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности (ПК-3);

способностью строить простейшие физические и математические модели приборов, схем, устройств и установок электроники и наноэлектроники различного функционального назначения, а также использовать стандартные программные средства их компьютерного моделирования (ПК-19);

Задачами дисциплины являются:

познакомить обучающихся с математическими основами моделирования осветительных установок на компьютере;

дать информацию о современных программах, применяемых для моделирования и визуализации осветительных установок;

научить принимать и обосновывать конкретные технические решения при выборе методов проектировании осветительных установок.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

образовательной программы подготовки бакалавров по профилю " Светотехника и источники света " направления 210100 Электроника и микроэлектроника.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: "Математика", "Информатика", "Физика", и "Основы светотехники".

Обучающиеся должны знать основные приемы работы на компьютере, методы расчета светового поля, основные методы аналитической геометрии, линейной алгебры.

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и изучении дисциплин "Осветительные установки" и "Приборы и установки наружного освещения".

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

основные источники научно-технической информации по компьютерной графике, глобальному освещению, программам моделирования осветительных устанвок (ОК-1, основные методы расчета переноса излучения в трехмерных сценах с учетом многократных переотражений;

методы программной реализации методов расчета осветительных установок.

использовать основные законы естественнонаучных дисциплин, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

способностью строить простейшие физические и математические модели приборов, функционального назначения, а также использовать стандартные программные средства их компьютерного моделирования (ПК-19);

собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научно-техническую отечественной и зарубежной науки, техники и технологии (ПК-6);

применять на практике теоретические положения теории глобального освещения.

уметь моделировать и визуализировать осветительные установки внутреннего и наружного освещения в основных компьютерных программах.

Владеть:

культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК-1);

информации, иметь навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-12);

математическими методами расчётов световых полей в условиях многократных

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы, 144 часов.

п/ Раздел дисциплины Графические средства системы Matlab Форматы графических трехмерного пространства Преобразование цветных изображений 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции Архитектура современного компьютера. Представление информации. Бит, байт, слово.

Представление чисел. Текст. Оперативная память, адрес. Процессор, прерывания, слово состояние процессора.

Строки, столбцы, матрицы. Определение матриц и их просмотр в Variable Editor. Матричные операции. Индексы, подматрицы. Суммирование, транспонирование и диагонализация.

Операторы и функции.

Обработка особых ситуаций. Типы переменных. Видимость переменных. Виды функций.

Дескрипторы функций. Векторизация циклов и предварительное размещение массивов.

Объектно-ориентированное программирование (ООП). ООП в компьютерной графике.

Объектная системы Matlab. Описатели объектов. Графическое окно – Figure, его основные свойства. Основные графические объекты. Создание и уничтожение объектов. Конструкторы графических объектов. Объект Rectangle и его основные свой-ства. Объект Axes и его основные свойства.

Цифровое изображение. Шаг дискретизации, теорема Whittaker-Shannon-Котельникова.

Квантование по уровню, шумы дискретизации и квантования. Представление растра в виде двумерного массива в памяти компьютера. Типы представления изображений в системе Matlab: бинарное, индексное, яркостное, полноцветное. Типы данных в системе Matlab и их использование при кодировании растра. Преобразование типов изображений.

Алгоритмы вычерчивания отрезков. Алгоритмы заполнения областей с затравкой.

Поточечная обработка пик-селей: регулировка яркости, контраста и цвета. Обработка областей растра: вычитание и наложение фрагментов изображения. Полутоновая аппроксимация изображений.

Пространственная фильтрация: размытие и резкость изображения. Геометрические преобразования растра.

Объект Surface – поверхность, заданная на прямоугольной области. Функция meshgrid.

Структура поверхности: сетка из продольных и поперечных линий, затенение невидимых линий, закрашивание граней. Функции plot3, mesh, surf, surfl. Основные свойства объекта поверхность. Вид проекции, функция view. Объект камера, его основные свойства. Объект light. Задание параметров закрашивания поверхности. Параметры материала. Функции и свойства объектов, определяющие выполнение закрашивания.

Объект сетка – patch. Вершины, ребра, грани. Порядок соединения вершин. Нормали к поверхности. Два спо-соба задания сетки: координаты вершин и вершины – порядок их соединения. Представления сетки в системе Matlab. Функции неявного создания объекта сетка.

BMP – стандартный формат растровой графики в Windows. Избыточность информации в представлении растра двумерным массивом. Сжатие файлов: групповое кодирование, LZW, Huffman. Сжатие с потерей информации: JPEG, фракталы. Аппаратное и программное сжатие. Формат GIF, JPEG. Форматы звука: WAVE, MIDI, MOD. Форматы видеоданных:

AVI, MPEG.

Файл векторной графики AutoCAD DXF. Двоичные форматы DXF. Файл трехмерной графики 3D Studio Autodesk. Порция chunk. Структура порций 3ds-файла. Представление сетки, вершин, граней.

Возможности представления массивов разнородных объектов. Структуры в Matlab. Объект cell. Операции чтения и записи файлов в Matlab. Операции открытия и закрытия файлов.

Построчная запись информации в файл. Бинарные файлы. Позиционирование при операциях чтения/записи.

5. Отображение и преобразования трехмерного про-странства (VRML). Virtual Reality Toolbox – прикладной пакет программ для работы с трехмерными мирами в Matlab. Вспомогательные утилиты: VRML viewer и VRML editor. Команды виртуального мира: открытие/закрытие, отображения, преобразования, уничтожение.

Фотореалистическое изображение. Визуализация изображения трехмерной сцены – воссоздание на компьютере пространственно-углового распределения яркости. Локальное и глобальное освещение. Идеальная оптическая система. Фотометрические свойства поверхности. Теория глобального освещения (ГО). Интегральное уравнение ГО. Решение уравнения ГО методом коллокации и методом Галеркина. Метод излучательности.

Итерационные методы и рекурсивный метод излучательности. Форм-фактор, методы его расчета. Общая схема алгоритма визуализации трехмерных сцен. Трассировка лучей.

Метод конечных элементов. Итерационное решение системы линейных уравнений. Ошибка решения. Общая схема реализации метода излучательности. Адаптивные сети. Формула Фока. Освещенность от плоского элемента. Полукуб. Полусфера.

Представление решения уравнения ГО в виде ряда Неймана. Кратности переотражений.

Прямой и обратный ход луча. Краткая история развития метода. Векторная запись уравнения луча в свободном пространстве. Пересечения луча с поверхностью. Примеры определения точки пересечения. Пересечение луча с ограниченной плоской областью. Преломление луча на поверхности раздела. Стохастическая рекурсия лучей. Метод Монте-Карло: определение метода, статистическая гипотеза, генераторы случайных чисел, конструктивность алгоритма.

Расчет интегралов. Цепь Маркова. Решение интегральных уравнений. Построение хода луча.

Розыгрыш луча в источнике. Моделирование отражения и преломления. Формулы Федера.

Локальные оценки. Статистические веса.

Цветовые системы RGB, XYZ. Цветовая система дисплея – sRGB. Равноконтрастные системы Luv и Lab. Средства Matlab для преобразований представления цвета и цветовых расчетов. Определение цветового профиля цветного устройства компьютера на основе файлов ICC. Структура файла ICC и средства Matlab для его чтения. Общая схема управления цветом в Matlab. Цветовые преобразования в цифровой обработке изображений и визуализации.

4.2.2. Консультации по курсовой работе Графические средства системы Matlab.

Объектно-ориентированное программирование в системе Matlab.

Преобразование растра.

Поверхности. Сеточные объекты (patch).

Чтение файлов растровой графики. Чтение и представление 3ds-файлов.

Трассировка лучей.

Стохастическая трассировка лучей.

Расчет форм-фактора. Переотражения. Метод излучательности.

4.3 Лабораторные работы №1. Графические средства системы Matlab.

№2. Объектно-ориентированное программирование в системе Matlab.

№3. Преобразование растра.

№4. Поверхности.

№5. Сеточные объекты (patch).

№6. Чтение файлов растровой графики.

№7. Чтение и представление 3ds-файлов.

№8. Трассировка лучей.

№9. Расчет интегралов методом Монте-Карло.

№10. Стохастическая трассировка лучей.

№11. Расчет форм-фактора.

№12. Переотражения.

№13. Метод излучательности.

4.4. Практические занятия Практические занятия учебным планом не предусмотрены.

4.5. Курсовые работы №1. Сравнение результатов моделирования внутреннего освещения различными программами: LightScape, DIALux, ReLux.

№2. Разработка программы преобразование форматов файлов светотехнических характеристик светильников.

№3. Разработка программы расчета форм-фактора методом полукуба.

№4. Разработка программы визуализации трехмерной сцены методом излучательности.

№5. Разработка программы визуализации трехмерной сцены методом Монте-Карло в прямом ходе лучей.

№6. Разработка программы визуализации трехмерной сцены методом Монте-Карло в обратном ходе лучей.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в форме лекций-визуализаций с использованием презентаций с анимацией. Демонстрация действующих моделей осветительных установок в соответствующих программах.

Практические занятия Практические занятия учебным планом не предусмотрены.

Самостоятельная работа включает подготовку решений задач по предыдущей лекции.

Каждая задача оценивается некоторым количеством очков, которые формируют рейтинг студента. В соответствии с набранным рейтингом студент получает зачет.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ,

ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для дифференциации и стимулирования студентов в рамках преподавания дисциплины действует следующая система: каждое задание (лабораторное, курсовая работа) имеет базовый вариант (0 очков) и варианты повышенной сложности нескольких уровней по 10, и 40 очков. После каждой лекции студенты получают задание из некоторого количества задач, каждая из которых так же оценивается некоторым количеством очков (5, 10, 20).

студента по данной дисциплине. Каждое обязательное задание: защита лабораторной работы, выполнение и защита расчетных заданий и курсовых работ, зачет имеют свою цену в очках, образуя в начале семестра отрицательный баланс очков. Зачет естественно получает студент, имеющий неотрицательный баланс по всем обязательным видам занятий. Защита курсовых работ обязательно осуществляется в виде публичного доклада перед всеми студентами, которые участвуют в дискуссии (оценивается в очках) и оценке каждой работы. По результатам защищающиеся распределяются по местам: первое место дополнительно получает 100 очков, последнее 0 очков. Оценка за зачет определяется количеством набранных очков после расчета по всем заданиям. Студент, у которого после получения зачета остались очки, в зависимости от суммы которых он может быть освобожден от одного, двух вопросов билета или может быть засчитан экзамен с оценкой отлично.

Соответственно существует некоторая сумма очков, после набора которой студент досрочно сдает экзамен.

Представляется, что указанная система индивидуальной работы со студентами не только стимулирует интерес к выполнению заданий, но и более равномерно распределяет нагрузку по семестру, позволяя избежать не нужной перегрузки в конце семестра.

Аттестация по дисциплине – оценка на экзамене.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

Будак В.П. Основы компьютерной графики. – М.: Издательство МЭИ, 2000. – 132 с.

Мартынов Н.Н. Matlab 7. Элементарное введение. – М.: Кудиц-образ, 2005. – 416С.

Гонсалес Р., Вудс Р., Эддинс С. Цифровая обработка изображений в среде MATLAB. – М.: Техносфера, 2006. – 616С.

9. Блинова Т.А., Порев В.Н. Компьютерная графика. – Киев: Юниор; СПб.: КОРОНА принт; Киев: ВЕК+, 2006. – 513 с.

10. Шикин Е.В., Боресков А.В. Компьютерная графика. Полигональные модели. – М.:

Диалог-МИФИ, 2005. – 464С.

б) дополнительная литература:

3. Справочная книга по светотехнике/ Под ред. Ю.Б. Айзенберга. – М.: Знак. – 972С. Раздел 8: Светотехнические расчеты осветительных установок 4. Будак В.П., Макаров Д.Н. Моделирование осветительных установок на компьютере:

Учебн. пособие. - М.: Издательский дом МЭИ, 2008. – 64 С.

5. Блинова Т.А., Порев В.Н. Компьютерная графика. – Киев: Юниор; СПб.: КОРОНА принт; Киев: ВЕК+, 2006. – 513 с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

http://www.mathworks.com/; http://www.cgsociety.org; http://graphics.stanford.edu;

http://www.graphics.cornell.edu;

б) другие:

Набор действующих примеров моделей осветительных установок различного назначения.

Примеры успешных визуализаций в курсовых проектах прошлых лет.

- 409 МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и показа учебных фильмов.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 210100 «Электроника и микроэлектроника»

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав.кафедрой СВЕТОТЕХНИКИ

- 410 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ)

Направление подготовки: 210100 Электроника и наноэлектроника Профиль подготовки: Светотехника и источники света Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"ОСВЕТИТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ"

№ дисциплины по учебному плану:

Часов (всего) по учебному плану:

Практические занятия 33 часа Расчетные задания, 14 часов ( самостоят. работы) 7 семестр Объем самостоятельной работы по учебному плану Курсовые проекты (работы) 1,5 зач. ед. (54 час.) 8 семестр - 411 Москва -

- 412 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение основных методов нормирования осветительных установок, Российских норм освещения, количественных и качественных характеристик освещения, основных законов и методов расчета освещенности и светового потока, расчета сети на минимум проводникового материала, расчета сети по току нагрева и по допустимому току нагрева, выбора электрических щитков, автоматических выключателей, УЗО, последовательности проектирования и расчета осветительной установки.

В процессе освоения данной дисциплины студент должен обладать:

владеть культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК-1);

способностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

способностью понимать и анализировать мировоззренческие, социально и личностно значимые философские проблемы (ОК-19);

способностью представлять адекватную современному уровню знаний научную картину мира на основе знания основных положений, законов и методов естественных наук (прежде всего физики и светотехники) и математики (ПК-1);

способностью выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлекать для их решения соответствующий физико-математический аппарат (ПК-2);

способностью владеть основными приёмами обработки и представления экспериментальных данных (ПК-5);

способностью собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научнотехническую информацию по тематике исследований (прежде всего по светотехнике и осветительным установкам в области количества и качества освещения), использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии Задачами дисциплины являются:

познакомить обучающихся с методами нормирования осветительных установок;

ознакомить с количественными и качественными характеристиками освещения, с Российскими нормами освещения.

дать информацию о методах расчета освещенности и светового потока осветительной установки;

дать информацию о выборе схем питания и напряжения питания, о выборе щитков и трассы питающей сети;

научить осуществлять расчет электрической сети и проверку электрической сети на механическую прочность и по току нагрева.

научить проектировать светотехническую и электрическую части осветительных

- 413 МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю "Светотехника и источники света» направления 210100 Электроника и наноэлектроника.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: "Физика", "Математика", «Основы светотехники» ч.1, «Основы светотехники» ч.2., «Источники оптического излучения», «Световые приборы».

Обучающиеся должны знать количественные и качественные характеристики освещения, нормируемые величины для расчета осветительных установок, методы расчета осветительных установок, порядок выбора параметров для проектировании осветительных установок, выбор схемы питания и напряжение питания, последовательность расчета сети и проверку сети на механическую прочность и по току нагрева.

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и изучения большинства профессиональных дисциплин. Имеются в виду, прежде всего «Фотометрия», «Источники оптического излучения», «Световые приборы», «Эстетика освещения», «Цветовая среда установок совмещённого освещения» программы подготовки бакалавров, а также дисциплины программы магистерской подготовки «Теоретическая и прикладная светотехника».

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Изучение курса базируется на материале, изложенном на лекциях и изученном в часы самостоятельной работы. Закрепление и углубление знаний осуществляется на расчетных занятиях при решении светотехнических задач, при выполнении лабораторных работ по курсу и курсовом проекте.

После изучения курса студент должен:

основные источники научно-технической информации по нормированию, расчету и проектированию осветительных установок; Российский нормы освещения, основные положения общеевропейских норм (ОК-5);

количественные и качественные характеристики освещения;

основные законы и методы расчета освещенности и светового потока от различных световых элементов;

последовательность проектирования и расчета светотехнической и электрической части осветительной установки (ПК-10);

использовать основные законы естественнонаучных дисциплин, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

использовать основные приёмы обработки и представления экспериментальных данных (ОК-12);

информацию по осветительным установкам, использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии (ОК-12);

применять на практике теоретические положения нормирования, расчета и проектирования осветительных установок.

использовать основные законы естественнонаучных дисциплин, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

работать с нормативной и технической информацией применять светотехнические законы для расчета осветительной установки на соответствие количественных и качественных характеристик освещения;

выбирать нормируемые величины, системы и виды освещения, источники света и осветительные приборы в соответствии с требованиями, предъявляемыми к осветительной установке (ПК-11);

оценивать рассчитанную осветительную установку с точки зрения нормируемых количественных, качественных параметров и с точки зрения электросбережения;

выбирать схемы питания и напряжение питания электрической сети;

осуществлять выбор групповых щитков и трассы питающей сети;

выбирать провода и способы прокладки сети;

осуществлять расчет электрической сети и проверку сети на механическую осуществлять выбор автоматических выключателей и УЗО.

культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК-1);

инженерными и компьютерными методами расчета и проектирования осветительных установок (ОК-12).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 8 зачетных единицы, 288 часов.

п/п осветительных установок (ОУ).

Прямое и косвенное нормирование ОУ. Методы нормирования ОУ.

Нормирование ОУ по Поляризационный метод измерения видимости.

Достоинства и недостатки нормирования по относительной видимости.

Нормирование по зрительной работоспособности Качественные характеристики освещения. Тенеобразующие свойства излучения. Моделирующий эффект. Исследования Холлэдея неравномерности распределения яркости в поле зрения. Показатель дискомфордискомфортные та. Исследования МЭИ дискомфортных условий освещения. Исследование слепящей яркости для стадии дискомфорта. Показатель ослепленности.

Эквивалентная схема Холлэдея для оценки изменения пороговой разности яркости. Коэффициент ослепленности. Значение показателя ослепленности,.

Соотношение яркости в поле освещенность. От чего она спектральному составу. Эффект Крюитгофа. Цветопередача.

Оценка цветопередачи.

Светотехнический расчет осветительных установок.

элементов. Коэффициент использования прямого эквивалентности Маргулиса.

Метод зональных множителей Джонса и Нейдхарта.

Расчет распределения светового потока от светящей линии. Сила света с единицы длины.

Расчет распределения светового потока от равнояркой светящей светового потока светящего равномерного прямоугольника на параллельный и равный ему прямоугольник.

светового потока. Световой поток, установившийся на какой либо поверхности интерьера.

Метод МЭИ расчета светового потока с учетом многократных отражений. Световые потоки, установившиеся на фиктивной использования осветительной яркости поверхностей.

точечных светящих элементов.

Закон квадратов расстояния.

точечных светящих элементов в вертикальной плоскости.

Правило перпендикуляров.

Расчет освещенности от точечных светящих элементов в наклонной плоскости, расположенной произвольным образом. Расчет освещенности от линейных светящих элементов.

Расчет освещенности в горизонтальной плоскости от линейного светящего элемента в точке, расположенного под функции f () для различного значения m. Расчет освещенности в двух вертикальных плоскостях от точке расположенной под концом линии.

Определения показателя m при аппроксимации формы КСС косинусной зависимости.

Расчет освещенности от светильников расположенных в линию с разрывами. При каком условии линии с разрывами можно считать за непрерывную освещенности от равнояркого прямоугольника, плоскость которого перпендикулярна освещенности от равнояркого прямоугольника, плоскость которого параллельна расчетной плоскости.

Этапы проектирования ОУ.

Объем и содержание проектных запаса. Выбор качественных нормируемых характеристик.

Выбор источников света по характеристикам. Лампы накаливания и область их лампы, безэлектродные лампы, светодиоды и область их применения.

Выбор системы освещения, выбор видов освещения. Выбор 11.

типа осветительного прибора.

Основные показатели ОП.

прибора по светотехническим 12. характеристикам. Выбор типа осветительного прибора по эксплуатационным Выбор типа осветительного прибора по характеристикам блесткости. Инженерный метод 13.

ослепленности, показателя дискомфорта. Инженерный метод расчета цилиндрической освещенности.

Размещение осветительных приборов. Выбор высоты 14.

Методы расчета осветительных установок.

Электрическая сеть.

сети. Требования к 15.

электрической части осветительной установки.

Выбор схемы питания.

Классификация по степени 16.

Электробезопасность.

Требования к монтажу 17.

элекроосвещения, к экономичности, эстетичности и экологичности осветительных Выполнение электрической сети. Выбор кабеля и проводов.

Способы прокладки электрической сети.

Магистральные и групповые 18.

щитки. Основные схемы сети. Способы упрощенных электрических сетей. Способы управления. Выбор аппаратов защиты.

22. Пути экономии электрической энергии в быту. Компенсация осветительных установках.

4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции 7 семестр 1. Цели и задачи нормирования осветительных установок (ОУ).

Прямое и косвенное нормирование ОУ. Методы нормирования ОУ. Нормирование ОУ по относительной видимости. Эквивалентные параметры объекта наблюдения.

Поляризационный метод измерения видимости. Достоинства и недостатки нормирования по относительной видимости.

2. Качественные характеристики освещения.

Тенеобразующие свойства излучения. Моделирующий эффект. Исследования Холлэдея неравномерности распределения яркости в поле зрения. Показатель дискомфорта.

Исследования МЭИ дискомфортных условий освещения. Где нормируется показатель дискомфорта. Исследование слепящей яркости для стадии дискомфорта. Показатель ослепленности. Эквивалентная схема Холлэдея для оценки изменения пороговой разности яркости. Коэффициент ослепленности. Значение показателя ослепленности,.

Соотношение яркости в поле зрения. Пульсация освещенности. Коэффициент пульсаций.

Меры ограничения пульсации освещения. Цилиндрическая освещенность. От чего она зависит, где нормируется Цилиндрическая освещенность. Качество освещения по спектральному составу. Эффект Крюитгофа. Цветопередача. Оценка цветопередачи.

Специальный индекс цветопередачи, общий индекс цветопередачи.

3. Нормирование освещения.

Российские нормы освещения СНиП 23-05-95*.Структура норм. Нормирование освещения производственных помещений. Нормирование освещения общественных зданий. Рабочее и аварийное освещения. Особенность общеевропейских норм освещения.

4. Светотехнический расчет осветительных установок.

Классификация светящих элементов. Метод сетки расчета светового потока, упавшего от точечного светящего элемента на плоскость произвольной формы. Коэффициент использования прямого светового потока. Принцип эквивалентности Маргулиса. Метод зональных множителей Джонса и Нейдхарда.

5. Расчет распределения светового потока от светящей линии.

светящей плоскости. Теорема взаимности световых потоков Муна. Расчет светового потока светящего равномерного прямоугольника на параллельный и равный ему прямоугольник.

6. Расчет ОУ с учетом многократных отражений светового потока.

Световой поток, установившийся на какой либо поверхности интерьера. Метод МЭИ расчета светового потока с учетом многократных отражений. Световые потоки, установившиеся на фиктивной плоскости, стенах и расчетной плоскости. Коэффициент использования осветительной установки. Расчет средней яркости поверхностей.

7. Расчет освещенности от точечных светящих элементов.

Закон квадратов расстояния. Расчет освещенности от точечных светящих элементов в вертикальной плоскости. Правило перпендикуляров. Расчет освещенности от точечных светящих элементов в наклонной плоскости, расположенной произвольным образом.

8. Расчет освещенности от линейных светящих элементов.

Расчет освещенности в горизонтальной плоскости от линейного светящего элемента в точке, расположенного под концом линии. Значение функции f () для различного значения m.

Расчет освещенности в двух вертикальных плоскостях от линейного светящего элемента в точке расположенной под концом линии. Определения показателя m при аппроксимации формы КСС косинусной зависимости.

9. Расчет освещенности от светильников расположенных в линию с разрывами. При каком условии линии с разрывами можно считать за непрерывную линию Расчет освещенности от равноярких светящих поверхностей. Коэффициент освещенности. Расчет освещенности от равнояркого прямоугольника, плоскость которого перпендикулярна расчетной плоскости.

Расчет освещенности от равнояркого прямоугольника, плоскость которого параллельна расчетной плоскости.

1. Этапы проектирования ОУ. Объем и содержание проектных материалов. Нормативные документы и стандарты по проектированию. Последова-тельность проектирования светотехнической части ОУ. Выбор уровней нормируемой освещенности и коэффициентов запаса. Выбор качественных нормируемых характеристик.

2. Выбор источников света. Лампы накаливания и область их применения.

Люминесцентные лампы и область их применения. КЛЛ, ДРЛ, МГЛ, натриевые лампы, безэлектродные лампы, светодиоды и область их применения.

3. Выбор системы освещения. Выбор видов освещения. Выбор типа осветительного прибора. Основные показатели ОП.

4. Выбор типа осветительного прибора по светотехническим характеристикам. Выбор тира осветительного прибора по эксплуатационным характеристикам.

5. Выбор тира осветительного прибора по характеристикам блесткости. Инженерный метод расчета показателя ослепленности, показателя дискомфорта. Инженерный метод расчета цилиндрической освещенности.

6. Выбор светового прибора по энергетической эффективности. Энергетическая и светотехническая эффективность.

7. Размещение осветительных приборов. Выбор высоты установки светильников.

Обслуживание ОУ. Энергосбережение в ОУ. Методы расчета осветительных установок.

8. – Эл часть 4.2.2. Практические занятия 7 семестр №1. Расчет освещенности от точечного светящего элемента инженерным методом..

№2. Расчёт освещённости от точечного светящего элемента в программе DIALUX.

№3. Расчет освещенности от линейного светящего элемента.

№4. Расчет освещенности от равнояркой светящей поверхности.

№6. Расчет потоков, установившегося на расчетной плоскости, на стенах и на фиктивной плоскости по методу МЭИ.

№7. Расчет отраженной освещенности, расчет полной освещенности на рабочей плоскости.

№8. Расчет средней яркости потолка, стен и пола.

№ 9.Расчет качественных показателей осветительных установок.

8 семестр № 1. Выбор уровней нормируемой освещенности, выбор качественных характеристик освещения. Выбор коэффициентов запаса.

№ 2. Выбор источников света.

№ 3. Выбор системы освещения, выбор видов освещения.

№ 4 Выбор световых приборов.

№ 5.Расчет показателя дискомфорта, показателя освещенности, показателя ослепленности.

№ 6.Расчет цилиндрической освещенности, оценка коэффициента пульсаций.

№ 7.Размещение светильников. Методы расчета осветительных установок.

4.3 Лабораторные работы 7 семестр №1. Исследование видимости.

№2. Исследование зрительной работоспособности.

№3. Исследование осветительной установки помещения. Исследование коэффициента использования осветительной установки.

№4. Исследование осветительной установки с помощью компьютерной программы DIAlux.

4.4. Расчетные задания 7 семестр №1. Расчет освещенности от точечного светящего элемента инжененым методом..

№2. Расчёт освещённости от точечного светящего элемента в программе DIALUX.

№3. Расчет освещенности от линейного светящего элемента..

№4. Расчёт прямого светового потока от точечного светящего элемента. Определения коэффициента использования прямого светового потока.

№5. Расчет освещенности с учетом многократных отражений методом коэффициента использования осветительной установки.

№6. Расчет средней яркости потолка, стен и пола.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Проект освещения общественных зданий:

загородного дома;

торгового центра;

предприятия общественного питания;

Лекционные занятия проводятся в основном в традиционной форме, а также в форме обзорных лекций.

Практические занятия включают активные и интерактивные формы с разбором конкретных примеров и задач.

Самостоятельная работа включает подготовку к тестам и контрольным работам, устным опросам.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ,

ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, устный опрос, презентация расчётного задания.

Аттестация по дисциплине – зачет, экзамен.

Оценка за освоение дисциплины, которая выносится в приложение к диплому, определяется по итогам защиты курсового проекта в 8 семестре.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Справочная книга по светотехнике под редакцией Ю.Б. Айзенберга. Москва, Энергоатомиздат. 1995 г. 475 с.

2. Энергосбережение в освещении / ред. Ю.Б.Айзенберг. М.: «Знак», 1999, 264 с.

3. Справочная книга для проектирования электрического освещения. Г.М. Кнорринг, И.М.

Фадин, В.Н. Сидоров. Санкт-Петербург, Энергоатомиздат. 1992 г., 448 с.

4. Справочная книга по светотехнике. М.: ЗНАК, 2006. 951 с.

5. МГСН 2.06-99. Естественное, искусственное и совмещенное освещение. Москва, 1999 г.

6. СНиП 23-05-95* Естественное и искусственное освещение. (2003г).

7 Европейские нормы освещения. Light and lighting – Lighting of work places. EN 12464-1.

8. Правила устройства электроустановок. Седьмое издание. Москва, Энергосервис, г.,276 с.

б) дополнительная литература:

1. Петров В.И. Новые европейские нормы освещения. М.: 1998.

2.Справочная книга для проектирования электрического освещения. Под редакцией Г.М.

Кнорринга. Ленинград. Энергия, 1976г, 382 с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

Программа: 1. AutoCAD; 2. DIAlux (www.DIALux..com) для проектирование ОУ.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций (или показа учебных фильмов), или, в случае использования кафедрального компьютерного класса, разбиения аудитории лекций на две части, учебные лаборатории.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 210100 «Электроника и наноэлектроника» и профилю «Светотехника и источники света».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав.кафедрой Светотехники

- 424 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ)

Направление подготовки: 210100 Электроника и наноэлектроника Профиль подготовки: Светотехника и источники света Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

“ПУСКОРЕГУЛИРУЮЩИЕ АППАРАТЫ И

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ОСВЕЩЕНИЕМ”

№ дисциплины по учебному плану:

Часов (всего) по учебному плану:

Трудоемкость в зачетных единицах:

Практические занятия Расчетные задания, рефераты Объем самостоятельной работы по учебному плану

- 426 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является получение глубоких знаний принципов работы, методов расчета, исследований пускорегулирующих аппаратов (ПРА) для источников оптического излучения (ИОИ), а также принципов построения систем управления освещением (СУО), алгоритмов их функционирования.

В процессе освоения данной дисциплины студент способен и готов:

владеть культурой мышления, воспринимать, анализировать и обобщать информацию; к постановке цели и выбору путей ее достижения в своей профессиональной компетенции (ОК-1);

стремиться к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства (ОК-6);

самостоятельно работать, принимать решения в рамках своей профессиональной компетенции (ОК-7);

использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и материального исследования (ОК-10);

владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения и переработки информации, иметь навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-12);

выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлекать для их решения соответствующий физикоматематический аппарат (ПК-2);

учитывать современные тенденции развития электроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности (ПК-3);

владеть основными приёмами обработки и представления экспериментальных данных (ПК-5);

собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научно-техническую информацию по тематике исследования, использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии (ПК-6);

принимать и обосновывать конкретные технические решения при создании пускорегулирующих аппаратов для различных источников света (ПК-10);

строить простейшие физические и математические модели различных ПРА и СУ, а также использовать стандартные программные средства их компьютерного моделирования (ПК-19);

аргументировано выбирать и реализовывать на практике эффективную методику экспериментального исследования параметров и характеристик ПРА и элементов СУО (ПКанализировать и систематизировать результаты исследований (ПК-21).

Задачами дисциплины являются:

познакомить с физическими принципами, используемыми при создании ПРА для различных источников света, с принципами построения СУО;

выработать навыки анализа процессов, происходящих в контуре ”ИОИ - ПРА” и влияния на них как схемотехнических решений, так и соотношений параметров ПРА;

дать информацию о методах исследований параметров и характеристик комплекта “ИОИ - ПРА” научить принимать и обосновывать конкретные технические решения при выборе наиболее целесообразных схем включения источников излучения, а также систем управления освещением.

- 427 МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю «Светотехника и источники света» направления 210100 “Электроника и наноэлектроника”.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: "Физика", "Математика", “Теоретические основы электротехники”, “Метрология, стандартизация и технические измерения”, “Схемотехника”, “Источники оптического излучения”.

Обучающиеся должны знать выполняемые ПРА функции для различных источников света и принципы их построения, методы электротехнического расчета элементов ПРА, основные положения физики, математики и светотехники.

Знания, полученные по усвоению дисциплины, необходимы при выполнении квалификационной работы по программе бакалавра, при изучении профессиональных дисциплин и выполнении курсовых проектов по ним, прежде всего по курсу “Осветительные установки”, а также и ряда дисциплин программы магистерской подготовки «Теоретическая и прикладная светотехника ».

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения дисциплины, обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

основные источники научно-технической информации по ПРА и методам их электротехнического расчета, по системам управления освещением (ОК-1, ПК-6);

основные и дополнительные функции, выполняемые ПРА, функции и принципы построения СУО;

методы проведения экспериментальных исследований параметров и характеристик комплекта “источник излучения – ПРА, методы обработки и представления экспериментальных данных (ПК-5).

Уметь:

использовать основные законы естественнонаучных дисциплин, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

проводить анализ условий работы источников света и комплекта “лампа - ПРА“ в целом в различных схемах включения и с учетом этого осуществлять их выбор (ПК-6; ПК-14);

использовать основные приёмы обработки и представления экспериментальных данных (ПК-5).

Владеть:

культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК-1);

основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, иметь навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-12);

приёмами обработки и представления экспериментальных данных (ПК-5).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины п/п пускорегулирующих понятия и определения 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции 1. Общие сведения о пускорегулирующих аппаратах. Термины, понятия и определения источниками света. Взаимосвязь параметров и характеристик лампы и ПРА. Оптимизация параметров ПРА по экономическим показателям. Комплекты “лампа - ПРА” в осветительных и облучательных установках.

Определение ПРА для разрядных ламп. Основные и дополнительные функции ПРА.

Блок-схема комплекта “лампа - ПРА”. Классификация схем включения разрядных ламп.

Пусковые, рабочие и эксплуатационные параметры, характеризующие ПРА. Измерение параметров ПРА, дроссели образцовые измерительные. Условные обозначения типов ПРА.

2. Источник света как элемент электрического контура Статические и динамические вольт-амперные характеристики ГРЛ и их зависимость от различных факторов. Статистическое, дифференциальное статическое и динамическое сопротивление ГРЛ. Аппроксимация статических и динамических вольт-амперных характеристик ГРЛ. Принципы электротехнического расчета контуров с ГРЛ, использующие различные способы аппроксимации.

Дифференциальная аппроксимация. Математические модели ГРЛ и способы их использования при расчетах схем на ЭВМ. Принцип Штрауха, различные формы аппроксимации и способы математического описания вольт-секундных характеристик ГРЛ.

Условия устойчивой работы ГРЛ в контуре. Преимущества и недостатки различных типов балластов. Влияние элементов, включенных параллельно ГРЛ, на ее характеристики.

Схема зажигания ламп с холодными электродами напряжением холостого хода, не имеющим импульсной формы - схемы мгновенного зажигания. Основные группы ПРА по конструктивным признакам. Простейшие схемы. Схемы с использованием резонансных явлений для увеличения напряжения холостого хода. Схемы с автотрансформаторами и трансформаторами с большим внутренним сопротивлением. Комбинированные схемы.

Схемы зажигания разрядных ламп с предварительным подогревом электродов напряжением холостого хода, не имеющим импульсной формы - схемы быстрого зажигания.

Схемы зажигания ламп импульсом напряжения. Стартерные схемы включения. Схемы импульсных зажигающих устройств для натриевых, металлогалогенных и ксеноновых ламп.

Схемы, обеспечивающие работу ламп в импульсном режиме. Схемы включения ламп на постоянном токе, переменном токе повышенной частоты.

Принцип выбора типа схем для различных ГРЛ. Тенденции совершенствования ПРА.

Полупроводниковые балласты для ГРЛ. Схемы с групповыми балластами. Трехфазные схемы включения ГРЛ. Способы регулирования светового потока ламп и схемы для их реализации. Драйверы для светоизлучающих диодов.

Назначение систем управления осветительными установками. Функции систем управления. Принципы их построения. Алгоритмы работы систем управления. Совместная работа систем управления освещением с системами управления микроклиматом, вентиляцией, отоплением, охранной и пожарной сигнализацией. Обзор существующих комплектов для построения систем управления, их достоинства и недостатки.

Методы электротехнического расчета ПРА., их преимущества, недостатки, области применения.

Основные соотношения для контура “разрядная лампа - индуктивный балласт”.

Влияние потерь в балласте на характеристики лампы и контура.

балласт”. Влияние соотношений емкостной и индуктивной составляющих сопротивления балласта на характеристики лампы и контура в целом.

Принципы электротехнического расчета многоэлементных схем.

6. Конструктивный расчет индуктивных элементов ПРА Конструктивный расчет дросселей для ПРА. Характеристики материалов, применяемых для изготовления дросселей. Конструкции магнитопроводов дросселей.

Инженерный метод конструктивного расчета дросселей на стандартный магнитопровод.

Принципы конструктивного расчета дросселей на оптимальные параметры с использованием ЭВМ.

4.2.2. Практические занятия Практические занятия учебным планом не предусмотрены.

4.3 Лабораторные работы:

1. Исследования работы люминесцентных ламп в стартерных схемах включения с различными типами балластов.

2. Исследования электронных пускорегулирующих аппаратов для компактных люминесцентных ламп.

3. Исследования электронных пускорегулирующих аппаратов для люминесцентных ламп.

4. Исследования традиционных схем включения ламп ДРЛ и ДНаС.

5. Исследования схем включения МГЛ с электромагнитными аппаратами.

6. Исследования схем включения натриевых ламп высокого давления с электромагнитными аппаратами.

7. Исследования электронных пускорегулирующих аппаратов для разрядных ламп высокого давления.

8. Исследование схем включения светоизлучающих диодов и модулей.

4.4. Расчетные задания Расчетное задание учебным планом не предусмотрено.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в основном в традиционной форме, а также в форме лекций-визуализаций с использованием презентаций и обзорных лекций.

Лабораторные занятия проводятся в основном в традиционной форме, включают активные и интерактивные формы с обсуждением особенностей условий работы источника света и комплекта “лампа - ПРА” в целом и влияния на них параметров контура.

Самостоятельная работа включает подготовку к лабораторным работам и их защитам, подготовку к тестам.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ,

ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ СЦИПЛИНЫ

вопрос в процессе лекции. Проводится контроль готовности к выполнению лабораторных работ.

Аттестация по дисциплине – экзамен.

Оценка за освоение дисциплины, которая выносится в приложение к диплому, определяется по итогам экзамена.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Справочная книга по светотехнике./ Под ред. Ю.Б. Айзенберга. – М.: ЗНАК, 2007.

2. Краснопольский А.Е., Соколов В.Б., Троицкий А.М. Пускорегулирующие аппараты для разрядных ламп. - М.: Энергоатомиздат, 1988, 208 с.: ил.

3. Поляков В.Д. Источники питания разрядных ламп.: Учеб. пос. – М.: издательство МЭИ.2002.- 56 с.

4. Розанов Ю. К. Основы силовой электроники. - М.: Энергоатомиздат, 1992.- 296 с.: ил.\ 5. Новости светотехники. Выпуск 2. Системы автоматизированного управления освещением общественных зданий, Фомин А. Г.. М.: Дом света, 1998.

6 Новости светотехники. Выпуск 8. Электронные ПРА для разрядных ламп высокого давления, Березин М. Ю., Троицкий А. М.. М.: Дом света, 1998.

7 Новости светотехники. Выпуск 13. ЭПРА для люминесцентных ламп, Варфоломеев Л. П..

М.: Дом света, 1999.

8 Новости светотехники. Выпуск 36. Электронные ПРА и системы управления освещением, Варфоломеев Л. П.. М.: Дом света, 2002.

б) дополнительная литература:

1. Афанасьева Е. И., Скобелев В. М. Источники света и ПРА.М.: Энергоатомиздат, 1986. – 272 с.: ил.

2 Кауфман М., Сидман А. Г. Практическое руководство по расчетам схем в электронике:

Справочник. В 2-х т. Пер. с англ. / Под ред. Ф. М. Покровского.- М.: Энергоатомиздат, 1992Фугенфиров М.И. Электрические схемы с газоразрядными лампами. - М.: Энергия, 1974, 368 с.

4 Розанов Ю. К. Основы силовой электроники. - М.: Энергоатомиздат, 1992.- 296 с.: ил.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

Microsoft Office и Visual Basic for Application, MatLab 10, Electronic work bench.

www.GELighting.com; www.OSRAM.com; www.PHILIPS.com; www.sylvania-lamps.com www.TRIDONIC.com.

б) другие:

наборы слайдов со структурными и принципиальными схемами включения различных источников излучения, презентации ПРА и СУО различных фирм.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций, а также учебной источников света в различных схемах включения.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 210100 «Электроника и наноэлектроника» и профилю «Светотехника и источники света».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Светотехники

- 433 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ)