Celostatne kolo ZENIT v elektronike - zhodnotenie

Pondělí Březen 6 16:28:46 CET 2017

Zdravim osadenstvo,

trvalo mi skoro mesiac kým som sa z toho zotavil, ale uz znova dokážem vysloviť slovo ZENIT :-) Tohoročné celoštátne finále sa konalo 7.-9.2. na Strednej priemyselnej škole v Novom meste nas Váhom.

Pre úplnosť pripomeniem, že súťaží 32 najlepších stredoškolských študentov elektroniky. Sú rozdelení do kategórie A, žiaci 3. a 4. ročníka a kategórie B, žiaci 1. a 2. ročníka.

Zložitosť sa snažím voliť tak, aby sme boli schopní nájsť aj naozaj výnimočne dobrých študentov. Snažíme sa testovať komplexné vedomosti a zručnosti žiakov a ich schopnosť spájať a aplikovať získané poznatky na riešenie nových problémov s ktorými sa doteraz nestretli. Archív zadaní a fotografií z minulých rokov je na http://www.cern.ch/zenit

Súťaž trvá zhruba 16 hodín, rozdelená na 3 dni. Začína sa teoretickou časťou, pokračuje praktickou časťou a končí programovaním mikrokontrolérov.

V 33. ročníku sme prvý krát pripravili zadania tak, aby študenti v rámci všetkých disciplín súťaže pracovali na jednom kompletnom projekte. Súťažiaci konštruovali štvorkanálový, mikrokontrolérom riadený, laboratórny napájací zdroj 0-30V/3A s predregulátorom. Je to historicky najzložitejšia konštrukcia akú sme na ZENIT v elektronike robili. Obsahovala približne 9000 kusov, 50-tich rôznych druhov súčiastok, od najjemnejších SMD rezistorov, až po veľké výkonové tranzistory a chladiče.

Teoretická časť sa skladá z testu 30 otázok z oblasti elektroniky a tzv.
slovne zadaného problému. Zadania sa dajú vidieť na
http://dvaluch.web.cern.ch/dvaluch/zenit/pdf/ZENIT_2017_teoria_A.pdf
http://dvaluch.web.cern.ch/dvaluch/zenit/pdf/ZENIT_2017_teoria_B.pdf

Priemerná úspešnosť teoretickej časti bola 60%, najlepší výsledok 92% a všetky bonusové otázky. Podobné výsledky dosahujú súťažiaci konzistentne každý rok. Súčasná forma aj zložitosť teoretickej časti umožňuje spoľahlivo identifikovať najlepších študentov.

Wekovi sa veľmi páčila otázka č. 27, ktorá nie je úplne o elektronike. Správne ju zodpovedalo 72% (A) a 61% (B) súťažiacich. Je výborné, že si už v tomto veku uvedomujú, že si treba na seba zarobiť :-)

Paradoxne najhoršie dopadli tie najjednoduchšie otázky. To znamená, že všetci poznajú naspamäť vzorce, ale netušia načo sú dobré a ako ich použiť. Ďalší problém je, že nedokážu dosadiť veličiny v správnych jednotkách. V kat. A sú najhoršie nasledujúce otázky:

otázka č. 3, úspešnosť 27%
Vyhrievacie teleso má štítkové údaje 400V/4kW. Akým výkonom bude vyhrievať ak ho namiesto trojuholníka pripojíme do hviezdy na fázové napätie 230 V?

otázka č. 6, úspešnosť 33%
Ako sa zmení kapacita vzduchového doskového kondenzátora s kapacitou C = 100 pF ak ho ponoríme do destilovanej vody (ervoda = 80)?

otázka č. 11, úspešnosť 27%
Vypočítajte odpor medeného vodiča s priemerom d=1mm, dĺžky 10m (rezistivita ρ=1,75.10e-8 (Ω.m))

Domnievam sa, že to svedčí o prioritách stredoškolského vzdelávacieho systému. Hlavne nerozmýšľať, dôležité naučiť sa vzorce na písomku.

V rámci riešenia slovne zadaného problému súťažiaci počítali niektoré dôležité parametre a hodnoty kľúčových komponentov zdroja.

Po večeri prvý súťažný deň pokračoval dobrovoľným "seminárom" na tému osadzovanie SMD súčiastok. Žiaci si pripravovali a osadzovali hlavnú riadiacu dosku zdroja http://dvaluch.web.cern.ch/dvaluch/zenit/pdf/ZENIT_2017_riadiaci_modul.pdf a meracie plug-in moduly s mikrokontrolérmi http://dvaluch.web.cern.ch/dvaluch/zenit/pdf/ZENIT_2017_uvod_do_praktickej_casti.pdf

Veľmi ma potešil zápal a záujem súťažiacich. Aj keď išlo o dobrovoľnú aktivitu, súťažiaci si ju užívali, zaujímali sa, pracovali až do neskorého večera. Aktivitu ukončila až návšteva zástupkyne, ktorá nás večer vyhodila. Argumentácia začala tým, že žiaci musia ísť na internát oddychovať. Keď jej povedali, že by tam aj tak chlastali tak to prešlo na argumenty, že tam za tieto peniaze tak dlho do noci nebude (bolo 10 hodín a už sme aj tak končili).

Druhý deň nasledovala praktická časť. Úlohou súťažiacich bolo navrhnúť, vyrobiť, osadiť a oživiť dosku plošného spoja pre výkonovú časť napájacieho zdroja
http://dvaluch.web.cern.ch/dvaluch/zenit/pdf/ZENIT_2017_Zadanie_praktickej_casti.pdf

Vzhľadom na to, že zdroj okrem lineárnej časti obsahuje aj spínaný predregulátor boli kladené vysoké požiadavky na kvalitu návrhu plošného spoja. Študenti sa s problémom popasovali veľmi dobre. Prvý návrh bol hotový už okolo obeda po ca. 3,5 hodine práce.

Plne funkčný výrobok (na prvé zapnutie) odovzdalo približne 60% súťažiacich, čiastočne funkčný 25% (vyžadoval po odovzdaní malú opravu). V obidvoch kategóriách súťažiaci odovzdali niekoľko vysoko kvalitných návrhov plošného spoja, niektoré naozaj na profesionálnej úrovni. Súťažiacim sa konštrukcia veľmi páčia a mnohí si hneď po návrate domov z dodaných súčiastok postavili ďalšie kanály zdroja, niektorí dokonca navrhli nový, ešte lepší plošný spoj.

Fotky zrealizovaných výrobkov sú na spomenutých stránkach, najlepšie v sekcii zdroj
http://dvaluch.web.cern.ch/dvaluch/zenit/2017_zdroj/zdroj.html
a ďalšie
http://dvaluch.web.cern.ch/dvaluch/zenit/

V rámci dobrej tradície praktickú časť ukončil pán riaditeľ, ktorý okolo pol desiatej prišiel a začal na nás hulákať, že keď do troch minút nevypadneme, vypadne elektrika. Nám síce nevypadla, ale kolegovia z web dizajnu vraveli, že oni sa neubránili a im naozaj vypadla.

Tretí deň je už tradične venovaný programovaniu mikrokontrolérov (kat.
A) a úvodu do praktickej časti (kat. B).

V disciplíne programovanie súťažiaci na základe funkčnej špecifikácie tvorili program do hlavného riadiaceho mikrokontroléra zdroja. Mikrokontrolér obsluhuje užívateľský interface (tlačidlá, displej, nastavovacie prvky) a zároveň komunikuje s podriadenými meracími modulmi na každej doske zdroja http://dvaluch.web.cern.ch/dvaluch/zenit/2017_zdroj/specifikacia_programu.pdf

V rámci úvodu do praktickej časti mali súťažiaci seminár o profesionálnych postupoch spájkovania SMD súčiastok. Táto zručnosť je kriticky dôležitá, bohužiaľ na väčšine škôl sa zatiaľ nevyučuje. Následne súťažiaci osadili dve dosky meracieho plug-in modulu pre zdroj. Doska obsahovala pasívne súčiastky veľkosti 1206 aj 32 pinový mikrokontrolér s rozpätím vývodov 0,8mm. Hodnotila sa celková kvalita práce.

Vedeli dopredu, že budeme osadzovať SMD-čka, takže si priniesli vybavenie. Ja som priniesol indukčné spájkopvačky a mikroskop, urobili sme to naozaj formou seminára
http://dvaluch.web.cern.ch/dvaluch/zenit/2017_fotky/7_seminar2.html

Niektorí priniesli aj teplovzduch. To ešte nevedeli ako pomôžu tým pár mantákom, čo zapájkovali procesor otočený o n-násobky 90 stupňov, pričom n sa nerovnalo 0. Takže si vyskúšali aj rework :-)

Kým sme hodnotili vačšina súťažiacich išla na exkurziu do firmy Bel power solutions v Dubnici nad Váhom.

Za odbornú hodnotiacu komisiu by som zhodnotil 33. ročník ZENIT v elektronike ako veľmi úspešný, čo potvrdzuje aj množstvo pozitívnej spätnej väzby od súťažiacich. Veľmi ocenili zaujímavé zadania a prácu na jednom kompletnom projekte v rámci všetkých disciplín, možnosť naučiť sa nové veci. Väčšine súťažiacich sa na súťaži najviac páčilo, že nebola jednoduchá. To je veľmi dobré znamenie, na školách máme stále kvalitných a zanietených študentov.

Na záver by som rád poďakoval našim partnerom, je medzi nimi aj niekoľko ľudí tu z konferencie. Veľmi si Vašu podporu vážime. Vďaka podpore partnerov môžeme na súťaži pracovať s profesionálnym vybavením a zaujímavým materiálom. Pred piatimi rokmi bol rozpočet na súťažiaceho približne 3 eurá. S tým sa nič sofistikované robiť nedá. Teraz môžeme konštruovať aj takto zložité zariadenie. Každý súťažiaci dostane svoju sadu chémie na výrobu plošných spojov, používame profesionálnu verziu návrhového systému plošných spojov.

Traja víťazi staršej kategórie aj traja víťazi mladšej kategórie už tretí krát po sebe vyhrali meracie prístroje do svojho domáceho laboratória. Za tri roky sme im rozdali 12 digitálnych oscilockopov (4 kanály, 100MHz) a 6 iných prístrojov (generátory priebehov do 60MHz, stolové multimetre).

Začali sme investovať aj do trvalého vybavenia, ktoré si nosíme so sebou aby sme neboli závislí od vybavenia na škole, kde sa súťaž koná. Väčšinou sú to odborné školy strojárskeho zamerania, takže potrebujeme vlastné nádobíčko
http://dvaluch.web.cern.ch/dvaluch/zenit/2017_fotky/2_vybavenie2.html
http://dvaluch.web.cern.ch/dvaluch/zenit/2017_fotky/6_odovzdavanie1.html

Podpora partnerov je pre úspech súťaže veľmi dôležitá. Veľké IT firmy, ktoré nám pomohli súťaž rozbehnúť vo forme v akej je teraz nám ukázali cestu, teraz sa už ale musíme starať sami o seba. Rád by som (znova a znova) oslovil kolegov z elektronického biznisu a ponúkol možnosť spolupráce. Investícia nie je vysoká, ak napríklad 10 firiem prispeje priemerne po 500 Eur máme zabezpečený rozpočet aj s cenami. Už tradične nám pomáhajú aj súkromné osoby. Každý rok potrebujeme najrôznejší spotrebný materiál, USB kľúče, leptadlá, fólie, laserovku s tonerom a pod. Planétu to síce nezachráni, ale človek má dobrý pocit.

Ďakujem za pozornosť a čas strávený čítaním takto dlhého mailu :-)

b.