Digitální elektronika v praxi: Inovativní studentské projekty pod vedením Tomáše Frýzy

Předměty Digitální elektronika 1 a 2, určené především pro studenty druhého a třetího ročníku studijního programu Elektronika a komunikační technologie (EKT), nabízí jedinečné spojení teorie a praktických zkušeností. Zatímco jsou tyto předměty povinné pro studenty EKT, mohou si je zapsat i studenti z jiných programů včetně zahraničních studentů programu Erasmus+.

Praktická výuka je rozdělena do dvou částí - první část trvající 7 týdnů je klasická s pevně daným zadáním a postupem, zatímco druhá část v délce 5 týdnů je zaměřena na praktickou realizaci projektů v týmech. Toto rozdělení, ke kterému Tomáš Frýza z Ústavu radioelektroniky (FEKT) dospěl na základě zkušeností, umožňuje studentům vytvářet propracovanější projekty a aplikovat znalosti z první části semestru.

Zadání projektů je záměrně velmi stručné - obsahuje pouze název a krátký popis problematiky. Studenti tak musí prokázat svou iniciativu při vyhledávání doplňujících informací, při samostatném návrhu řešení a při spolupráci uvnitř týmu. K dispozici mají v laboratoři potřebný materiál včetně procesorů, které musí naprogramovat, senzorů, komunikačních modulů a základních elektronických součástek.

Jedním z pozoruhodných projektů v předmětu vedeném Tomášem Frýzou byl Climate Chamber Control System. Tým Jindřicha Zobače, studenta 3. ročníku, představil na konci zimního semestru v prosinci 2024 inovativní řešení pro pěstování rostlin bez přímého slunečního světla.

Climate Chamber Control System | Autor: studenti FEKT

Tým se při vývoji zařízení zabýval zajímavou otázkou života v prostředí bez přirozeného slunečního záření. Vytvořili systém schopný měřit klíčové parametry prostředí - teplotu a vlhkost vzduchu, intenzitu osvětlení a vlhkost půdy. Uživatelé mohou díky nim nejen sledovat, ale také upravovat tyto podmínky a vizualizovat naměřené údaje.

“Tohle téma spojuje přírodu s vesměs sterilním prostředím elektrotechniky, a to mi přišlo hrozně hezký. Skvělá byla týmová spolupráce. Bylo to něco, co jsme chtěli udělat opravdu dobře a myslím, že je to vidět, “ dodává Jindřich Zobač.

Další zajímavý projekt studentů třetího ročníku nazvaný Tropical plants 🌴🌵 reaguje na globální výzvy. Tým se zaměřil na problematiku rostoucí světové populace a potřeby zvýšit produkci potravin. Jejich řešení využívá moderní skleníky, které dokáží vytvořit ideální prostředí pro růst rostlin nezávisle na ročním období.

Projekt Tropical plants - náhled na zařízení s řídícím osobním počítačem v pozadí. | Autor: studenti FEKT

Vytvořený systém umožňuje nastavit a kontrolovat teplotu, osvětlení i vlhkost vzduchu pomocí počítače, přičemž všechny údaje jsou průběžně zaznamenávány pro další analýzu. Pro realizaci projektu studenti vyvinuli dva programy - jeden pro mikrokontroler v jazyce C a druhý pro osobní počítač v Pythonu.

“Téma jsme si vybrali především pro komplexitu problému a jeho snadnou implementaci do reálných podmínek. Asi nejzajímavější částí projektu je komunikace s osobním počítačem prostřednictvím sériového portu, která zajišťuje jak řízení, tak i předání dat, která jsou posléze zobrazována a uložena k dalšímu zpracování, “ popisuje projekt Antonín Putala.

Hudební rozměr do předmětu vnesla skupina studentů projektem Electronically controlled xylophone. Ačkoli základním zadáním bylo vytvoření elektronicky ovládaného xylofonu, tým posunul projekt na vyšší úroveň. “Vzhledem k tomu, že se však trochu vyznám v hudbě, jsem chtěl vyzkoušet něco jiného a trošku složitějšího, tak jsem zbytku týmu navrhl implementovat přehrávání reálných souborů zapsaných v MIDI formátu. A aspoň to bylo zábavnější (a náročnější) na programování,” popisuje týmový projekt Martin Garncarz. Výsledek jejich práce lze shlédnout na videu.

Electronically controlled xylophone | Autor: studenti FEKT

Předmět Digitální elektronika 2 si pochvalují i studentky vyšších ročníků Petra Slotová a Natália Pločeková. Petra vyzdvihuje skutečnost, že předmět propojuje teorii s praxí, a dodává: "Cvičení byla zajímavá, zábavná a hlavně jsme získali všechny potřebné znalosti k zhotovení samostatného projektu na závěr. V mém případě se jednalo o Morseovku. Navzdory tomu, že se nejednalo o lehký předmět, díky dané formě výuky a pojetí látky pak nebyl žádný problém se na zkoušku pořádně připravit a zvládnout ji s přehledem." Natália chválí přístup vyučujícího Tomáše Frýzy za trpělivé konzultace a pomoc při přípravě projektu.

Tomáš Frýza, Ústav radioelektroniky FEKT VUT. | Autor: Jakub Rozboud

Různorodost a kvalita studentských projektů spolu s pozitivními ohlasy posluchačů potvrzuje, že prakticky orientovaná výuka pod vedením Tomáše Frýzy připravuje studenty na reálné výzvy v oblasti digitální elektroniky a motivuje je k inovativním řešením.

Autor: Zdeňka Koubová