Electronică Aplicată (ELA)

Programul de studii Electronica Aplicată – ELA pregătește ingineri specializați atât în domeniile clasice ale electronicii, cât și în direcțiile moderne ale acesteia.

O caracteristică esențială a formării viitorului inginer ELA este capacitatea de a se adapta cu ușurință la diverse provocări aplicative, având un numitor comun – „blocurile funcționale de bază” și „instrumentele aferente de asamblare”.

Electronica Aplicată modernă se concentrează pe electronica sistemelor dedicate – „embedded systems”, termen care se referă la o mare varietate de produse electronice, cu comportamente și funcționalitate extrem de diverse. Acestea sunt parte componentă, integrată, a unor sisteme mai complexe. În prezent, peste 99% dintre procesoare operează mai degrabă în sistemele electronice dedicate decât în calculatoarele clasice. Această abordare structurală și conceptuală nouă stă la baza competitivității crescânde în multe sectoare de activitate: industrie, telecomunicații, medicină, tehnică militară, bunuri de larg consum, energie etc.

Competențele asigurate prin programul de studii ELA:

• Utilizarea elementelor fundamentale referitoare la dispozitivele, circuitele și instrumentația electronică;
• Aplicarea metodelor de bază de prelucrare a semnalelor electrice și neelectrice în situații tipice și implementarea unor proceduri de complexitate medie pe procesoarele de semnal;
• Înțelegerea și utilizarea conceptelor fundamentale din domeniul comunicațiilor și transmisiunii informației;
• Aplicarea cunoștințelor, conceptelor și metodelor elementare în arhitectura sistemelor de calcul, microcontrolere, limbaje și tehnici de programare;
• Rezolvarea problemelor de tehnologie electronică din procesele de producție și întreținerea (reglare, testare, depanare) aparaturii și instalațiilor din domeniile electronicii de putere, electronicii medicale, sistemelor automate și roboților, precum și elaborarea de proiecte de complexitate medie;
• Gestionarea energiei electrice în aparatele și instalațiile electronice utilizate în industrie, transporturi și medicină;
• Capacitatea de a comunica și colabora cu specialiști din alte domenii, diferite de electronică, asigurând o interfață eficientă între problemele tehnice întâlnite de aceștia și soluțiile propuse;
• Analiza metodică a problemelor întâlnite în activitate, identificând elementele pentru care există soluții consacrate, asigurând astfel îndeplinirea sarcinilor profesionale;
• Adaptarea flexibilă la noile sisteme și tehnologii din domeniu, în cadrul unor echipe de lucru cu sarcini bine definite.

Planul de învățământ în limba română / Planul de învățământ în limba engleză

În anul 1953, când a fost fondată Facultatea de Electronică în cadrul Institutului Politehnic din București, una dintre direcțiile de specializare era reprezentată de Electronică Industrială. Dezvoltarea ulterioară a acesteia este materializată în subdomeniul programului ELA prin Electronica și Informatica Industrială. Importanța nemijlocită a acestuia și, în special, a componentei de Electronică de putere rezidă din multiplele aplicații privind industria, transportul, sistemele utilitare, aeronautica, echipamentele militare, telecomunicațiile, aparatura medicală, bunurile electrocasnice etc. Obiectul electronicii de putere – prelucrarea eficientă a puterii electrice, inclusiv comanda și controlul acesteia, are în vedere utilizarea unor metode optimale de prelucrare a energiei cu ajutorul convertoarelor electronice și pe baza informației de proces. Sistemele dedicate și tehnologiile de programare constituie elemente inseparabile ale domeniului. Transformarea și prelucrarea eficientă a puterii electrice de la un nivel la altul și dintr-o formă în alta nu este posibilă fără o serie de elemente adiacente, de măsurare, achiziție de date, prelucrare analogică/digitală a vectorilor de comandă și control.

Era modernă a electronicii (industriale) de prelucrare a puterii electrice se regăsește practic la începutul anilor 1960 când sunt puse bazele dispozitivelor semiconductoare de putere, circuitelor de conversie și control. În prezent electronica de putere este electronica sistemelor dedicate – la nivel modular, atât în ceea ce privește componenta de putere, cât și cea de prelucrare de semnal – procesoarele de putere incluzând și conversia inteligentă a energiei electrice cu sisteme clasice sau neuro-fuzzy. Domeniul privind electronica conversiei de putere electrică este reprezentat de cursurile de Electronică și Informatică Industrială și Procesoare Electronice de Putere, ca discipline obligatorii și de Electronică de Putere (Surse în Comutație), Analiza Asistată de Calculator a Circuitelor Electronice de Putere (Modelarea Convertoarelor Electronice), în regim de cursuri opționale, la alegere. Acest ansamblu de discipline de specialitate oferă cunoștințele teoretice și practice fundamentale privind prelucrarea puterii electrice cu ajutorul tehnologiilor informaționale. În prezent, practic, nu există echipament electronic fără componente de electronică de putere.

În cadrul mai larg al Electronicii și Informaticii Industriale sunt incluse și disciplinele de Testare Automată a Echipamentelor și Proceselor precum și Automatizări în Electronică și Telecomunicații. Testarea echipamentelor electronice și de proces, standardele de comunicații pentru instrumentație programabilă, diagnoza proceselor, precum și analiza și modelarea sistemelor și echipamentelor automate de tip analogic/digital în domeniile timp și frecvență fac obiectul aprofundării pregătirii de specialitate ELA, vizând și subdomeniul Electronică și Informatică Industrială.

Progresele teoretice și tehnologice ale electronicii și informaticii au un rol semnificativ în pregătirea specialiștilor ELA conform celor mai noi realizări în acest domeniu profund multidisciplinar. Ritmul alert, continuu de dezvoltare în ingineria biomedicală a condus la apariția unui subdomeniu ELA de importanță majoră, Electronica și Informatica Medicală. Școala românească de electronică și informatică medicală își are începutul în anul 1968, când primele cursuri și aplicații sunt introduse în planul de învățământ al Facultății de Electronică și Telecomunicații. Pregătirea studenților privind lărgirea ansamblului de cunoștințe în domeniul electronicii aplicate a determinat amplificarea nivelului de cunoștințe inclusiv în proiectarea și utilizarea echipamentelor electronice în medicină în scopul îmbunătățirii actului medical prin impulsionarea soluțiilor de factura tehnologică și informațională în toate domeniile medicale. Astăzi electronica este o componentă inseparabilă a actului medical, necesarul de specialiști fiind in continuă creștere.

În planul de învățământ al programului de studii Electronică Aplicată, domeniul electronicii și informaticii medicale este susținut de discipline precum Electronică și Informatică Medicală, Imagistică Medicală și de Rețele Neurale și Sisteme Fuzzy. Disciplina Electronică și Informatică Medicală prezintă principalele aplicații ale domeniului, fiind evidențiate aspectele legate de fenomenele electromagnetice în organismul uman, metodele de analiză, măsurare și prelucrare ale acestora. Disciplina Imagistică Medicală este inseparabilă de domeniul electronicii medicale, cursul punând în evidență principiile fizice și tehnice privind analiza, prelucrarea și reconstrucția imaginilor medicale în scopul stabilirii unui diagnostic, respectiv tratament, eficient. În ultimii ani imagistica medicală s-a lansat și s-a dezvoltat ca o abordare neinvazivă a diagnosticului, ca urmare a evoluției diverselor metode și tehnologii de obținere a imaginilor: raze X, ultrasunete, tomografie computerizată, rezonanță magnetică nucleară și altele.

Disciplina Rețele Neurale și Sisteme Fuzzy are ca obiectiv extinderea cunoștințelor privind metodele moderne de prelucrare și analiză a semnalelor în domeniul mai larg al electronicii aplicate și, în particular, în subdomeniul ELA Electronică Medicală.

O atenție deosebită este acordată în cadrul specializării Electronică Aplicată inteligenței computaționale. Un sistem bazat pe Inteligența Computațională este definit ca un sistem inteligent capabil „să învețe, să se autoinstruiască și să se autoadapteze”, atribute care nu ar putea exista fără simbioza electronică – tehnică de calcul. Cursurile de Arhitectura Sistemelor de Calcul, Sisteme Electronice Programabile sau Sisteme Reconfigurabile de Calcul completează cunoștințele fundamentale privind sistemele dedicate, oferind în același timp cunoștințele hardware și software necesare pentru integrarea domeniilor clasice ale electronicii în structuri moderne și eficiente. Printre competențele specifice pe care aceste discipline le formează în cadrul programului de studii ELA se numără crearea abilităților de a aplica cunoștințele generale privind atributele de arhitectură ale sistemelor de calcul, conceptele de proiectare și utilizare a sistemelor microelectronice programabile cu microprocesoare de uz general și microcontrolere în sistemele de prelucrare digitală a semnalelor, robotică, sistemele de comandă și reglare, furnizarea noțiunilor de bază în domeniul structurilor hardware reconfigurabile, a instrumentelor de dezvoltare și proiectare specifice și metodelor practice de implementare a unui produs finit într-o tehnologie reconfigurabilă.

Sunt dobândite capacități de folosire a programelor de testare și simulare, deopotrivă pentru analiza și proiectarea unor sisteme complexe cât și pentru validarea determinărilor făcute pe modelele teoretice folosind metode analitice. În plus, se dezvoltă capacitatea de selecție și utilizare a unei structurii de sistem, adaptate aplicațiilor concrete din domeniul electronicii și informaticii industriale, al electronicii și informaticii medicale, precum și al tehnicii computaționale și al inteligenței artificiale. Creșterea complexității și diversității sistemelor electronice a declanșat un proces de apropiere a preocupărilor de proiectare a circuitelor electronice din domeniile mai sus menționate de cele legate de tehnica de calcul, sistemele electronice programabile sau reconfigurabile.

Un domeniu de perspectivă ancorat în sfera de preocupări a programului de studiu ELA este cel definit de disciplina de Robotică, care încorporează elemente de inteligență artificială, automatizări, prelucrări de date și de imagini.

Completarea domeniului electronică aplicată în sfera electronicii industriale, electronicii medicale sau roboticii este realizată și de cursul de Grafica 3D  prin care se dezvoltă abilitățile de utilizare a tehnicilor și metodelor de modelare, generare, vizualizare a obiectelor și scenelor tridimensionale.

Actualul plan de învățământ a suferit o mutație conceptuală modernă fiind realizată o largă deschidere către disciplinele ce deservesc domeniul tehnologii informaționale: Ingineria Software, Sisteme de Operare, Baze de Date, Tehnologii de Programare în Internet, acestea fiind incluse în categoria cursurilor opționale.

Pe de altă parte, fiind cunoscute noțiunile de bază în domeniul electronicii aplicate, se impune formarea studentului în sensul dezvoltării aptitudinilor și capacităților de a integra aceste cunoștințe într-o aplicație (produs finit), cu satisfacerea unor cerințe impuse. Cu alte cuvinte, pe lângă cursurile de electronică de specialitate sunt necesare și „instrumente” de integrare comercială care permit punerea în valoare a unor aplicații într-o lume dominată tot mai mult de calitate, competiție și globalizare, furnizate de  cursurile de  Calitate și Fiabilitate, Bazele Științei Informației, Management și Marketing.