Praca Inżynierska z Elektroniki i Telekomunikacji
Układy cyfrowe i analogowe, PCB, systemy embedded, telekomunikacja – od schematu przez prototyp po dokumentację
Spis treści
Praca inżynierska z elektroniki i telekomunikacji – kompletny przewodnik
Kliknij w dowolną sekcję, aby przejść bezpośrednio do niej
Specyfika pracy inżynierskiej z elektroniki
Praca inżynierska z elektroniki i telekomunikacji to projekt praktyczny, który musi zawierać schemat układu, projekt PCB, działający prototyp oraz dokumentację techniczną. W przeciwieństwie do prac czysto teoretycznych, tutaj liczy się przede wszystkim funkcjonalność i weryfikacja praktyczna.
Co musi zawierać praca z elektroniki:
- Schemat elektryczny – Kompletny schemat ideowy w standardzie profesjonalnym
- Projekt PCB – Layout płytki drukowanej (single/double/multilayer)
- Działający prototyp – Fizyczny układ lub symulacja w Proteus/LTSpice
- Pomiary i testy – Charakterystyki, oscylogramy, analiza sygnałów
- Firmware/kod sterownika – W przypadku systemów embedded (C/C++, Python)
- Dokumentacja techniczna – BOM, instrukcja montażu
Różnica: Elektronika vs. inne kierunki
Informatyka: Kod + testy + dokumentacja
Mechanika: Model 3D + analiza MES
Elektronika: Schemat + PCB + prototyp + pomiary + firmware
Struktura pracy inżynierskiej:
• 30% - Projekt układu (schemat, PCB design)
• 25% - Implementacja i prototyp
• 20% - Część teoretyczna (przegląd literatury, analiza)
• 15% - Pomiary i testy
• 10% - Dokumentacja techniczna i wnioski
Rodzaje projektów elektronicznych
Układy zasilania
Zasilacze impulsowe, przetwornice DC-DC, ładowarki, stabilizatory napięcia, zarządzanie energią.
Przykład: Zasilacz laboratoryjny 0-30V/5A z programowalnym ustawianiem parametrów
Systemy embedded
Mikrokontrolery STM32/AVR/ESP32, systemy czasu rzeczywistego, sterowniki urządzeń.
Przykład: Regulator PID temperatury z ekranem dotykowym i komunikacją ModBUS
Układy cyfrowe i FPGA
Projektowanie w VHDL/Verilog, implementacja algorytmów, przetwarzanie sygnałów.
Przykład: Procesor sygnałowy do filtracji FIR w czasie rzeczywistym
Telekomunikacja i RF
Nadajniki, odbiorniki, anteny, modulacja sygnałów, systemy bezprzewodowe.
Przykład: System telemetrii LoRa na 868MHz z zasięgiem 5km
Przetwarzanie sygnałów
Filtry analogowe i cyfrowe, wzmacniacze, przetworniki ADC/DAC, DSP.
Przykład: Analizator spektrum audio z wizualizacją FFT
IoT i sensory
Systemy monitoringu, sieci sensoryczne, smart home, Industry 4.0.
Przykład: Bezprzewodowa stacja pogodowa z transmisją WiFi i aplikacją mobilną
Narzędzia i oprogramowanie
Projektowanie schematów i PCB
| Oprogramowanie | Kiedy wybrać | Trudność |
|---|---|---|
| Eagle (Autodesk) | Biblioteki komponentów, integracja z Fusion 360 | Średnia |
| KiCAD | Open-source, profesjonalne możliwości, darmowy | Średnia |
| Altium Designer | Projekty profesjonalne, PCB wielowarstwowe | Wysoka |
| EasyEDA | Online, szybkie prototypy, integracja z JLCPCB | Łatwa |
Symulacje i analiza
| Narzędzie | Zastosowanie | Trudność |
|---|---|---|
| LTSpice | Symulacje SPICE, układy analogowe, analiza AC/DC | Średnia |
| Proteus | Symulacja mikrokontrolerów + układów, Arduino, AVR | Średnia |
| MATLAB/Simulink | DSP, regulatory, analiza matematyczna, modelowanie | Wysoka |
| Multisim | Symulacje edukacyjne, oscyloskop wirtualny | Łatwa |
Programowanie mikrokontrolerów
- STM32CubeIDE – Środowisko dla STM32, HAL, FreeRTOS
- Arduino IDE – Szybkie prototypy, ogromna społeczność
- Keil µVision – ARM Cortex, profesjonalne debugowanie
- PlatformIO – Universal IDE, VSCode integration, multi-platform
- MPLAB X – Microchip PIC, XC compilers
Projektowanie FPGA
- Xilinx Vivado – FPGA Xilinx, VHDL/Verilog, wysokowydajne
- Intel Quartus – FPGA Altera/Intel, kompletne środowisko
- Lattice Diamond – Low-power FPGA, IoT applications
Etapy realizacji projektu elektronicznego
MIESIĄC 1: Analiza + Projekt koncepcyjny
• Tydzień 1-2: Przegląd literatury, specyfikacja wymagań
• Tydzień 3-4: Projekt blokowy, wybór komponentów, symulacje wstępne
MIESIĄC 2: Projekt szczegółowy
• Tydzień 5-6: Schemat elektryczny, symulacje SPICE
• Tydzień 7-8: Projekt PCB, routing, weryfikacja DRC
MIESIĄC 3: Implementacja + Testy
• Tydzień 9-10: Przygotowanie płytki PCB, zakup komponentów, montaż
• Tydzień 11-12: Uruchomienie, debugowanie, pomiary
MIESIĄC 4: Dokumentacja + Finalizacja
• Tydzień 13-14: Dokumentacja techniczna, BOM, instrukcje
• Tydzień 15-16: Prezentacja, przygotowanie do obrony
Faza 1: Analiza i projektowanie koncepcyjne (Miesiąc 1)
- Specyfikacja wymagań
- Parametry funkcjonalne (napięcie, prąd, moc, częstotliwość)
- Ograniczenia (koszt, rozmiar, temperatura pracy)
- Normy i standardy (CE, FCC, wymogi bezpieczeństwa)
- Analiza rozwiązań istniejących
- Przegląd literatury technicznej
- Analiza dokumentacji producentów
- Porównanie topologii układów
- Projekt blokowy
- Diagram blokowy systemu
- Podział na moduły funkcjonalne
- Interfejsy między blokami
- Wybór komponentów
- Dobór układów scalonych (IC selection)
- Komponenty dyskretne (R, C, L, diody, tranzystory)
- Sprawdzenie dostępności i cen (Mouser, DigiKey, TME)
Faza 2: Projekt szczegółowy (Miesiąc 2)
Co powinieneś mieć gotowe po tym etapie:
- ✅ Kompletny schemat elektryczny (w Eagle/KiCAD/Altium)
- ✅ Symulacje funkcjonalne (LTSpice/Proteus)
- ✅ Obliczenia projektowe (rezystory, kondensatory, indukcyjności)
- ✅ Projekt PCB (layout, routing, copper pours)
- ✅ Weryfikacja DRC/ERC (Design Rule Check)
- ✅ Pliki Gerber gotowe do produkcji
Faza 3: Implementacja i testy (Miesiąc 3)
Produkcja PCB i montaż:
- Zamówienie PCB – JLCPCB, PCBWay (7-14 dni dostawy) / lub wytrawienie płytki samemu ( dla najcierpliwszych )
- Zakup komponentów – Mouser, DigiKey, TME
- Montaż SMD – Pasta lutownicza + hot air station lub reflow oven
- Montaż THT – Lutownica, odsysacz cyny
- Kontrola jakości – Lupa, multimetr
Uruchomienie i debugowanie:
- Testy zasilania – Sprawdzenie napięć, prądów spoczynkowych
- Testy funkcjonalne – Weryfikacja każdego modułu osobno
- Pomiary oscyloskopem – Przebiegi czasowe, ripple, EMI
- Analiza spektrum – FFT, harmoniczne, noise
- Testy obciążenia – Charakterystyki przy różnych obciążeniach
- Testy termiczne – Kamera termowizyjna, temperatura komponentów
Najczęstsze problemy i rozwiązania:
| Problem | Możliwa przyczyna | Rozwiązanie |
|---|---|---|
| Układ się nie włącza | Zwarcie, błąd w zasilaniu | Sprawdź multimetrem ciągłość |
| Niestabilne napięcie | Za mały kondensator, oscylacje | Dodaj kondensatory ceramiczne 100nF blisko IC |
| Przegrzewanie się | Za duży prąd, złe chłodzenie | Radiator, sprawdź wartości rezystorów |
| EMI / zakłócenia | Złe routowanie, brak GND | Dodaj filtry, popraw layout PCB |
Faza 4: Dokumentacja (Miesiąc 4)
Dokumentacja techniczna musi zawierać:
- Schemat elektryczny – PDF, wiele arkuszy jeśli trzeba
- Layout PCB – Top/Bottom layers, rysunek montażowy
- BOM (Bill of Materials) – Excel/CSV z cenami
- Gerber files – Pliki produkcyjne PCB
- Datasheet komponentów – Kluczowe IC w załącznikach
- Wyniki pomiarów – Oscylogramy, charakterystyki, wykresy
- Kod źródłowy – Firmware dla mikrokontrolera (jeśli dotyczy)
- Instrukcja użytkownika – Jak obsługiwać urządzenie
Dokumentacja techniczna – co musi być
1. Schemat elektryczny
Profesjonalny schemat z opisami, wartościami komponentów, oznaczeniami pinów.
Zasady dobrego schematu:
- Sygnały płyną od lewej do prawej (wejście → wyjście)
- Zasilanie na górze (+), masa na dole (GND)
- Wszystkie komponenty ponumerowane (R1, C1, U1...)
- Wartości przy komponentach (10kΩ, 100nF, 1N4148)
- Opisy bloków funkcjonalnych
- Numery pinów IC wyraźnie zaznaczone
2. Projekt PCB
Layout powinien pokazywać rozmieszczenie komponentów, ścieżki, warstwy.
Najważniejsze zasady PCB design:
- Wypełnienie miedzią Copper pour: Warstwa masy (GND plane) na dolnej warstwie (zawsze!)
- Szerokość ścieżek Trace width: Minimum 0,25 mm dla ścieżek sygnałowych, szerzej dla ścieżek prądowych
- Odstępy Clearance: Minimum 0,2 mm między ścieżkami
- Rozmiar przelotki (Via size):Otwór 0,6 mm, plątewka 1,0 mm (typowe wartości)
- Kondensatory odsprzęgające:100 nF blisko KAŻDEGO układu scalonego
- Ścieżki wysokoprądowe:Oblicz szerokość (kalkulator ścieżek PCB)
- Routing RF: Impedancja kontrolowana 50Ω, trzymaj z dala od sygnałów cyfrowych
3. BOM (Bill of Materials)
Lista wszystkich komponentów z cenami, numerami katalogowymi, linkami.
| Oznaczenie | Wartość | Obudowa | Producent | P/N | Cena [PLN] |
|---|---|---|---|---|---|
| U1 | LM2596S-5.0 | TO-263 | TI | LM2596S-5.0/NOPB | 8.50 |
| L1 | 47µH | 7x7mm | Wurth | 744 043 047 | 3.20 |
| C1, C2 | 100µF 25V | 8x10mm | Panasonic | EEE-FK1E101P | 1.80 (x2) |
| D1 | 1N5822 | DO-201AD | Vishay | 1N5822-E3/54 | 1.50 |
| SUMA: | 16.80 | ||||
4. Wyniki pomiarów
Dokumentacja musi zawierać rzeczywiste pomiary z oscyloskopu, multimetru.
Co mierzyć i jak dokumentować:
- Napięcia i prądy: poziomy stałe, tętnienia napięcia, sprawność
- Przebiegi czasowe: zrzuty ekranu z oscyloskopu (z opisami!)
- Charakterystyki: Vout wobec Iload, sprawność wobec obciążenia
- Spektrum: FFT, harmoniczne, EMI/EMC
- Termografia: zdjęcia z kamery termowizyjnej
- Tabele pomiarów: Excel z wieloma punktami pomiarowymi
Przykład: Tabela pomiarów wydajności zasilacza
| Iload [A] | Vout [V] | Vin [V] | Pin [W] | Pout [W] | η [%] |
|---|---|---|---|---|---|
| 0.1 | 4.98 | 12.0 | 0.72 | 0.50 | 69.4 |
| 0.5 | 4.99 | 12.0 | 2.88 | 2.50 | 86.8 |
| 1.0 | 5.00 | 12.0 | 5.62 | 5.00 | 89.0 |
| 2.0 | 4.97 | 12.0 | 11.52 | 9.94 | 86.3 |
Przykładowe projekty
Prace inżynierskie z elektroniki
Zasilacz laboratoryjny 0-30V/5A
Ocena: 5.0
Buck-boost topology, programowalny przez UART, wyświetlacz LCD, pomiar V/I/P z dokładnością 0.1%, zabezpieczenia OVP/OCP.
System monitoringu środowiska IoT
Ocena: 4.5
Bezprzewodowa sieć sensorów (temp, wilgotność, CO2, PM2.5) z transmisją LoRa, gateway ESP32, dashboard webowy z wykresami real-time.
Regulator PID temperatury z ekranem dotykowym
Ocena: 4.5
PID controller dla pieca oporowego, STM32F407, TFT 4.3" rezystancyjny, PT100 sensor, SSR output, auto-tuning Ziegler-Nichols.
5 najczęstszych błędów (i jak ich uniknąć)
❌ Błąd #1: Brak symulacji przed budową
Dlaczego to szkodzi: Błędy projektowe wykryte po montażu = strata czasu i pieniędzy na nową płytkę.
✅ Rozwiązanie: Zawsze symuluj w LTSpice/Proteus. Weryfikuj punkt pracy DC, odpowiedź AC, przebiegi przejściowe.
❌ Błąd #2: "Trasowanie PCB zrobię szybko, byle działało"
Dlaczego to problem: Złe trasowanie = zakłócenia EMI, przesłuchy, niestabilność, przegrzewanie.
✅ Rozwiązanie: Warstwa masy GND, krótkie ścieżki szybkich sygnałów, szerokie ścieżki zasilania, kondensatory odsprzęgające blisko układów scalonych.
❌ Błąd #3: Zamawianie komponentów bez sprawdzenia dostępności
Co jest złe: Projekt gotowy, a komponent wycofany z produkcji lub czas dostawy 26 tygodni.
✅ Rozwiązanie: Sprawdzaj dostępność PRZED projektem. Octopart.com, Mouser, DigiKey. Wybieraj popularne układy scalone.
❌ Błąd #4: Brak zarządzania ciepłem
Efekt: Komponenty się przegrzewają, układ pracuje niestabilnie lub się spala.
✅ Rozwiązanie: Oblicz rozpraszaną moc. Radiatory, przelotki termiczne, wypełnienie miedzią. Kamera termowizyjna do testów.
❌ Błąd #5: Brak dokumentacji w trakcie projektu
Co się dzieje: Na koniec nie pamiętasz dlaczego coś zrobiłeś, brak notatek z pomiarów.
✅ Rozwiązanie: Prowadź dziennik laboratoryjny. Zapisuj WSZYSTKIE pomiary, modyfikacje, problemy. Zrzuty ekranu z oscyloskopu.
FAQ – Pytania o prace z elektroniki
Zależy od uczelni, ale w 90% przypadków potrzebny jest fizyczny prototyp.
Kiedy wystarczy symulacja:
- Układy bardzo wysokiej częstotliwości (>1GHz) bez dostępu do sprzętu
- Układy mocy >10kW (bezpieczeństwo)
- Specjalne warunki (przestrzeń kosmiczna, radiacja)
- Promotor wyraźnie zgodził się na samą symulację
W pozostałych przypadkach: Komisja chce zobaczyć działający układ.
Pro tip: Jeśli budżet ograniczony, zrób hybrydowe podejście - symulacja + prototyp kluczowego modułu.
Typowe koszty (2025):
| Element | Koszt |
|---|---|
| PCB (5 szt, 2-layer, 10x10cm) | 10-20 PLN |
| Komponenty (BOM prosty projekt) | 50-150 PLN |
| Komponenty (projekt zaawansowany) | 200-500 PLN |
| Narzędzia (lutownica, multimetr) | 100-300 PLN (jednorazowo) |
| Obudowa, złącza, akcesoria | 30-100 PLN |
SUMA: 200-1000 PLN w zależności od złożoności projektu.
Sposoby na obniżenie kosztów:
- Użyj modułów gotowych (Arduino, ESP32)
- Zamów PCB w grupie z kolegami (rozdziel koszty)
- Pożycz oscyloskop/zasilacz z laboratorium uczelni
- Użyj SMD tylko gdzie konieczne (THT łatwiejsze w montażu)
TAK, ale z ograniczeniami.
Co jest OK:
- Arduino/ESP32 jako mikrokontroler (ale napisz własny firmware!)
- Gotowe moduły sensorów (BME280, MPU6050) - OK
- Moduły komunikacyjne (LoRa, WiFi, Bluetooth) - OK
- Wyświetlacze LCD/OLED - OK
Co NIE jest OK:
- ❌ Użycie gotowego shield'a Arduino który robi wszystko
- ❌ Kopiowanie przykładowego kodu bez modyfikacji
- ❌ Projekt "składanka modułów" bez własnego wkładu
Złota zasada: Min. 60% projektu musi być Twoje (schemat, PCB, kod, algorytm).
Najlepsze podejście: Użyj modułów jak klocków lego, ale zaprojektuj własną płytkę główną integrującą wszystko.
Typowe czasy dostaw (2025):
| Producent | Produkcja | Wysyłka | RAZEM |
|---|---|---|---|
| JLCPCB (China) | 24-48h | 7-10 dni (DHL) | 8-12 dni |
| PCBWay (China) | 24-48h | 7-12 dni | 8-14 dni |
| Eurocircuits (EU) | 3-5 dni | 2-3 dni | 5-8 dni |
| Beta Layout (DE) | 2-4 dni | 1-2 dni | 3-6 dni |
WAŻNE: Dodaj 2-3 dni na potencjalne problemy (błędy w projekcie).
Rekomendacja: Zamów PCB min. 3 tygodnie przed deadlinem na oddanie projektu. Jeśli będzie błąd, masz czas na drugą iterację.
Plan B jest OBOWIĄZKOWY!
Przygotuj:
- ✅ Demonstracja wideo – Nagraj działający prototyp (2-3 minuty)
- ✅ Zrzuty ekranów pomiarów – Oscylogramy, multimetr, charakterystyki
- ✅ Backup PCB – Druga płytka na wypadek awarii
Jeśli mimo to coś się zepsuje:
- Zachowaj spokój – to się zdarza nawet profesjonalistom
- Pokaż wideo/zrzuty ekranów jako alternatywę
- Wyjaśnij co poszło nie tak i jak byś to naprawił
- Skup się na pokazaniu schematu, PCB, dokumentacji
Pro tip: Przetestuj prototyp w warunkach zbliżonych do obrony 2-3 dni wcześniej!
NIE! Większość projektów można zrealizować z podstawowym sprzętem.
Minimum (350-500 PLN):
- Multimetr cyfrowy – 50-100 PLN (UNI-T UT61E, Brymen BM257s)
- Zasilacz laboratoryjny – 150-250 PLN (30V/5A wystarczy)
- Lutownica – 150-200 PLN (Yihua 936, KSGER T12)
Opcjonalnie (można pożyczyć z uczelni):
- Oscyloskop – Rigol DS1054Z (~1500 PLN) lub pożycz z lab
Pro tip: Większość uczelni ma laboratoria gdzie można pożyczyć sprzęt. Zapytaj promotora!
Realistyczny harmonogram (4 miesiące):
- Miesiąc 1: 1-2 godziny dziennie (research, symulacje, projekt)
- Miesiąc 2: 2-3 godziny dziennie (PCB design, zamawianie)
- Miesiąc 3: 3-4 godziny dziennie (montaż, testy, debugging)
- Miesiąc 4: 2-3 godziny dziennie (pomiary, dokumentacja)
- Ostatnie 2 tygodnie: 1 godzina dziennie (finalne poprawki, prezentacja)
ŁĄCZNIE: ~220-280 godzin pracy (55-70 godzin/miesiąc)
⚠️ Projekty elektroniczne mają "dead time" (oczekiwanie na PCB, komponenty) - planuj z wyprzedzeniem!
Potrzebujesz pomocy z projektem elektronicznym lub pisaniem pracy?
Nie musisz przechodzić przez to sam. Nasz zespół jest po to żeby Ci pomóc.
Skontaktuj się z nami
Odpowiemy najszybciej jak to możliwe i dopytamy o szczegóły
Wolisz napisać bezpośrednio?
Email: iza@dyplombezstresu.pl