X38SSD Senzory a systémy pro sběr dat

Atributy předmětu
Kód předmětu: 
X38SSD
Název: 
Senzory a systémy pro sběr dat
Garant: 
Platil A.
Vyučující: 
Platil A.
Kredity: 
4
Rozsah: 
2+2
Semestr: 
Z
Zakončení: 
KZ
Typ: 
X
Etapa: 
B
Role: 
-

Látka probíraná v tomto předmětu je blízká náplni předmětu Senzory a převodníky (X38SZP), povinného pro obor Kybernetika a měření.Proto tento předmět nedoporučujeme studentům KM. Oproti předmětu Senzory a převodníky je tematika rozšířena zejména o sběr dat a měřící systémy.

Poznámky:

  • do prvního krátkého testu budou zahrnuta témata úvodních přednášek (podle aktuálně odpřednášené látky):

Úvod , Popis synchronní detekce , Digitalizace signálu, Laboratorní a průmyslové systémy

  • do druhého krátkého testu budou zahrnuta témata následujících přednášek (podle aktuálně odpřednášené látky):

Senzory geometrických veličin (kontaktní, optické, magnetické, kapacitní a ultrazvukové).
Senzory pro měření vibrací, rychlosti a zrychlení. Senzory pro měření mechanického napětí, sil a krouticího momentu.
Zpracování signálu stejnosměrně a střídavě napájených tenzorových můstků. Senzory tlaku

Přednášky - tematický obsah:

1. Úvod: Aplikace, typy a parametry senzorů. Technologie výroby senzorů. Měřicí řetězec. Inteligentní senzory a senzorové sběrnice. Datalogger a měřicí systém.

2. Fyzikální principy senzorů. Napájení a komunikace.

3. Analogové obvody pro zpracování signálu ze senzorů. Často používaná zapojení s operačními zesilovači. Nevyvážené odporové můstky. Korekce chyb, kalibrace a diagnostika senzorů.

4. Připojení k mikroprocesoru. Měřicí moduly se standardním rozhraním. Laboratorní a průmyslové systémy. Centralizované a distribuované systémy. ISO/OSI model.

5. Základy senzorových sběrnic (HART, CAN, Fieldbus, ASI, LonWorks, Interbus S). Software pro měření. Software pro dohledování průmyslové technologie.

6. Senzory geometrických veličin (kontaktní, optické, magnetické, kapacitní a ultrazvukové).

7. Senzory a převodníky pro měření vibrací, rychlosti a zrychlení. Obecný model mechanické kmitavé soustavy. Senzory pro navigaci. Inerční navigace.

8. Senzory pro měření mechanického napětí, sil a krouticího momentu. Zpracování signálu stejnosměrně a střídavě napájených tenzorových můstků.

9. Senzory tlaku, průtoku a hladiny. Turbínkové, lopatkové, anemometrické, vírové a Coriolisovy průtokoměry. Venturiho a Pitotovy trubice. Ultrazvukové a radarové hladinoměry.

10. Kontaktní senzory teploty. Odporové metalické, polovodičové a integrované teploměry. Termočlánky.

11. Bezdotykové měření teploty (pyrometrie, termografie). Planckův zákon. Model absolutně černého tělesa a vliv emisivity reálného tělesa. Prostupnost atmosféry na různých vlnových délkách. Odporové, termočlánkové a kvantové senzory IR záření. Senzory pro měření ionizujícího záření.

12. Chemické senzory a biosenzory. Měření Ph a kyslíku. Lambda senzor. Chromatografie pro analýzu látek. Metody monitorování životního prostředí.

13. Aplikace senzorů v dopravě a vojenské technice, bezpečné systémy pro kritické mise.

14. Inteligentní budovy. Senzory ve výrobních systémech. Bezdrátové a jednodrátové měřicí systémy.

Podmínky zápočtu

Studenti během semestru absolvují 12 úloh.
V případě absence si úlohu nahradí v nejbližšm možném termínu (případně po dohodě se cvičícím).

POZOR: v polovině semestru dochází ke zbourání části úloh, takže tyto je nutno nahradit včas.

Jedná se zejména o úlohy:

7. Měřenímechanického napětí("Dynamickénapětí")
8. Tlakoměry
10. Senzory k měření polohy

Bodování

Studenti zpracují po každém měření referát a na dalším cvičení ho prezentují cvičícímu. Cvičící (je-li spokojen) přidělí za každý zpracovaný referát max. 1.5 bodu, nebo uloží referát přepracovat do příště. (Referáty nejsou povinnou, ale velmi doporučenou součástí studentovy práce během semestru.)
Za zpracované referáty je tedy možno získat 12 x 1.5 = 18 bodů

Během semestru (zhruba v 5. a 10. týdnu) studenti napíší 2 krátké (10 min.) testy po 11 bodech. Celkem tedy mohou získat 2 x 11 = 22 bodů.

Na konci semestru studenti napíší rozsáhlejší test z odpřednášené a odcvičené problematiky za max. 60 bodů.

Shrnutí:
18 bodů za referáty
22 bodů za krátké testy
60 bodů za závěrečný test
==================
100 bodů celkem.

Známky podle nové směrnice:

Klasifikační stupeň ECTS

A

B

C

D

E

F

Bodové hodnocení

100-90

89-80

79-70

69-60

59-50

< 50

Slovně

výborně

velmi dobře

dobře

uspokojivě

dostatečně

nedostatečně

Návody k laboratorním úlohám

1. Polovodičové senzory teploty
2. Odporové teploměry
3. Bezdotykové měření teploty
4. Korelační měření rychlosti pohybu
5. Termoelektrické články
6. Tenzometrické měření síly a kroutícího momentu
7.Měření mechanického napětí ("Dynamické napětí")
8. Tlakoměry
9. Rychlostní průtokoměry kapalin
10. Senzory k měření polohy
11.Chemické senzory
(Měření vlhkosti vzduchu a měření koncentrace těkavých par)
12.Měření konduktivity kapalin - Necvičí se
13. Měřiče radioaktivního záření
14. Akcelerometry

Přednášky o senzorech

Úvod
Popis synchronní detekce
Digitalizace signálu
Laboratorní a průmyslové systémy
Software pro sběr dat
Poloha 1
Poloha 2
Zrychlení a Rychlost
Mechanicke napětí
Síla + Moment
Tlak
Průtok
Kontaktní metody měření teploty
Bezkontaktní metody měření teploty
Senzory ionizujícího záření
Chemické senzory 1
Chemické senzory 2
Senzory sběrnice

Literatura:

[1] Ripka, P., Ďaďo, S., Kreidl, M., Novák, J. Senzory a převodníky. Skripta ČVUT, Praha 2005

[2] Platil, A., Ripka, P.: Senzory a převodníky. Laboratorní cvičení. Skripta ČVUT, Praha 2004