Senzory v elektronice a elektrotechnice

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra mikroelektroniky

Anotace:

Předmět popisuje základní fyzikální jevy a principy používané u senzorů, mikrosenzorů a mikroaktuátorů, seznamuje s energetickými doménami okolního prostředí, statickými a dynamickými parametry, metodami zlepšování parametrů, zpracováním senzorových signálů, principy návrhu a činnosti inteligentních senzorů, základními principy činnosti a aplikacemi MEMS a mikrosystémů, principy využití senzorů v senzorových sítích, seznamuje se základními technologiemi jejich realizace, základy senzorů optoelektronických a fotonických. Teoretické základy jsou doprovázené aplikacemi využití základních principů v senzorech teploty, tlaku, mechanického namáhání a dalších mechanických veličin, průtoku, hladiny, magnetických veličin, záření, chemické analýzy, bezpečnostních systémech, senzory pro Internet of thinks, uplatnění senzorů v nositelné (wearable) elektronice.

Požadavky:

http://moodle.fel.cvut.cz/

Osnova přednášek:

1. Proč senzory - energetické domény, senzor, mikrosenzor, mikroaktuátor, mikrosystém, integrace, miniaturizace.

2. Parametry senzorů a mikrosenzorů, metody zlepšování parametrů

3. Piezoodporový jev - tenzometry, tlakové senzory piezoodporové

4. Kapacita - Kapacitní mikrosenzory, tlakové mikrosenzory, akcelerometry, gyroskopy.

5. Piezoelektrický jev - senzory a aktuátory, tlakové senzory

6. Induktanční, indukčnostní, magnetický princip - senzory s magnetickými obvody (indukčnostmi)

7. Hallův jev, magnetorezistivní jev - senzory a mikrosenzory magnetických veličin

8. Senzory teploty - pn přechod, odporové polovodičové a kovové, termoelektrický jev, teplotní závislost v MOS struktuře, mikrosenzory pro kryogenní teploty, integrace.

9. Akcelerometr, gyroskop

10. Senzory a mikrosenzory průtoku, hladiny

11. Senzory a mikrosenzory chemických a biochemických veličin

12. Senzory záření (UV, IR, viditelné a jaderné), optické vláknové senzory

13. Inteligentní mikrosenzory, návrh, principy, sdílení informací, komunikace, sběrnice, vazby na cloud computing,

14. Senzory využívané pro Internet of thinks, nositelnou elektroniku, senzorové sítě, koncepce smart dust

Osnova cvičení:

1. Návrh senzorového systému, výběr senzorů

2. Měření parametrů vybraných typů senzorů

3. Přesný teploměr s integrovaným klopným obvodem

4. Realizace teploměru s pn teplotním senzorem

5. Realizace termostatu s integrovaným teplotním senzorem

6. Měření vlastností realizovaných konstrukcí

7. Realizace infračervené závory

8. Senzorový systém s infrapasivním senzorem

9. Realizace indikátoru hořlavých plynů

10. Realizace anemometru s termistorem

11. Kapacitní senzor

12. Mikroprůtokoměr s neinvazivním měřením

13. Senzorový systém pro měření rychlosti a směru proudění vzduchu

14. Bezkontaktní přenos dat se senzorů

Cíle studia:

Studijní materiály:

1 Husák,M.: Mikrosenzory a mikroaktuátory. Academia 2008

2 Fraden,J.: Handbook of modern sensors. American institut of physics, Woodbury 1997

3 Ďaďo,S., Bejček,L., Platil,A.: Měření průtoku a výšky hladiny. Ben, 2005

4 Kreidl,M.: Měření teploty. Ben, 2005

Poznámka:

Další informace:

http://moodle.fel.cvut.cz/

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Elektrotechnika, elektronika a komunikační technika (povinně volitelný předmět)
• Elektrotechnika, elektronika a komunikační technika (povinně volitelný předmět)