Wat is Elektrotechniek?
Welke ingenieursproblemen vragen een elektrotechnisch profiel? Typische elektrotechnische voorbeelden: Cochleair implantaat (Cochlear) Chemische industrie (BASF) Elektronische wagen (Melexis) De autonome wagen (Toyota)
Voorbeeld 1: Cochleair implantaat Intra-cochleaire elektrode
Elektrische stimulatie voor hogere toon Elektrische stimulatie voor lagere toon
Cochleair implantaat Audio processor en batterij Draadloze link
Implantaat onder de huid
Algoritmes en signaalverwerking Filtering en A/D-D/A omzetting
Audio processor en batterij Draadloze link
Digitale filterbank Digitale meermicrofoonruisonderdrukking Digitale dynamische compressie
Implantaat onder de huid
Probleem: chips Audio processor en batterij
Batterij = 675mAh, 1V
Draadloze link
Audio processor = rekenkracht van een Pentium Pentium processor = 10W Levensduur = 5 minuten Low-power chip: 50mW en 16uur
Excitatie van de zenuwen
Excitatie gehoorzenuw
Electrode: 100nC lading source/sink gedurende 20μS Piekstroom ≈ 10mA Weefsel ≈ 2kΩ
Piek spanning ≈ 20V ! Excitatie van de zenuwen
Vermogen en energie 1V DC AC 4V inductieve link
Inductieve link: 4V 20V voor zenuwexcitatie 1V nodig voor processor en chips AC DC DC DC 20V
Telecommunicatie
‘Binauraal’ Cochleair Implantaat • Draadloze communicatie tussen L en R voor betere akoestische ervaring
Voorbeeld 2: De chemische sector BASF te Antwerpen… even groot als Leuven
Elektrotechniek in de chemische sector
BASF Antwerpen 60 installaties
op mekaar afgestemd Communicatie Signaalverwerking Automatisatie
Draadloze sensoren Ook in de chemische industrie! Autonome en batterijloze sensoren
Draadloze druksensoren
Draadloze pH sensor
Netwerken
Telecom en straling ISM-Banden 433,05 MHz
...
433MHz
434,79 MHz
868 MHz
868MHz
Automatisatietechniek Kraanbesturing
870 MHz
2400 MHz
IT WLAN 802.11b/g Bluetooth
Automatisatietechniek Sensor netwerken ZigBee Eigen
2,4GHz
2500 MHz
5725 MHz
5GHz
Automatisatietechniek Sensor netwerken ZigBee W-HART ISA SP100 WLAN 802,11b/g Bluetooth
Automatisatietechniek WLAN 802.11a
EMC/EMI problemen? Interferentie? Radiosystemen?
5875 MHz
...
Hackers en virussen Belang van beveiliging van industriële installaties Stuxnet virus Verspreid via USB-sticks Infectie door beveiligingsgaten in Windows en in Siemens software
Voorbeeld 3: De elektronische wagen revolutie in de auto-industrie Een zoektocht naar … prestatie, gebruiksgemak, veiligheid, comfort
Verband met de opleiding Elektronica in een auto
Remote car keys
Pedestrian detection
… de weg naar een autonoom voertuig!
De autonome wagen
Veelheid aan sensoren (o.a. laser, beeld, geluid) Communicatie Complexe real-time verwerking
Voetgangersdetectie Systeem is mooi... maar platform is beperking! > 80px nodig voor ‘goede’ herkenning < 20m afstand 55km/u : 1,5s remafstand Hoe verbeteren? betere camera’s snellere FPGA/processor snellere algoritmes
Bedrijven waar onze afgestudeerden werken embedded systems
sensor & meettechnologie
algemene elektronica management
multimediatechnologie
webtoepassingen
IC-ontwerp
biomedische sector
lucht & ruimtevaart
energiesector banksector
netwerkinfrastuctuur
consultant IT, ICT, HRM, … telecombedrijven
procescontrole navigatiesystemen
beveiliging
HF- & microgolftechnologie chemische industrie
radio & TV onderwijs & onderzoek
De
basisconcepten van deze master en de gemeenschappelijke opleiding Twee opties om te specialiseren Een gepersonaliseerde opleiding via de keuzevakken Studeren in het buitenland
Elektronische systemen Basiscomponenten van een elektronisch systeem
Specifieke software
Platform
Hardware
Elektronische systemen Elektrotechniek: implementatie van de componenten Toepassingen, signaalverwerking, netwerken, beveiliging, …
Elektronisch platform
Analoge, digitale & RF schakelingen
Master Elektrotechniek Twee opties Toepassingen, signaalverwerking, netwerken, beveiliging, …
Ingebedde systemen en multimedia Elektronisch platform
Elektronica en geïntegreerde Analoge, digitale schakelingen & RF schakelingen
Toegang hoofdrichting of nevenrichting Elektrotechniek
Master Elektrotechniek Twee opties Toepassingen, signaalverwerking, Ingebedde systemen en multimedia
netwerken, beveiliging, … Ontwerp van toepassingen voor verwerking, beveiliging en transport van digitale signalen (met extra aandacht voor multimedia) Implementatie in multichip-systemen, inclusief ingebedde systemen
Elektronisch platform Elektronica en geïntegreerde schakelingen Ontwerp van chips en schakelingen voor telecomtoepassingen biomedische en sensorsystemen vermogenelektronica Analoge, digitale consumentenelektronica & RF schakelingen
Toegang hoofdrichting of nevenrichting Elektrotechniek
Master Elektrotechniek Waaruit bestaat de opleiding?
Kernvakken
Sem 1
Sem 2
24
3
Optievakken Ontwerp/masterproef
18 3
6
Sem 3
Sem 4
Totaal
3
30
15
33 24
33
Keuzevakken
6
18
24
Totaal
60
60
120
Keuze van de optie na het eerste semester
De ontwerpseminaries Ontwerp van digitale platformen • HW/SW co-design • eerst op kleine micro-controller • tijdskritische stukken in hardware
P&O optie Elektronica en geïntegreerde schakelingen
P&O optie Ingebedde systemen en multimedia
• Ontwerp van een analoge/digitale chip voor ontvangst en decodering van DCF77 signalen
• Ontwerp van een flexibele, real-time en beveiligde spraaktransmissie, met implementatie op DSP
DCF77 time receiver chip
External active antenna
Analog amplifier, filter, AD conversion
Digital demodulation and I/O
P&O Ingebedde systemen en multimedia Beveiligde real-time spraaktransmissie Van algoritme tot product
Beveiliging: privacy & integriteit van gegevens Minimale bandbreedte (kostprijs) Real-time verwerking Flexibiliteit qua algoritme & parameters zender
ontvanger
Encryptie Compressie Extra hardware: DSP (geen ASIC)
Master Elektrotechniek Worden de lessen in het Engels gegeven? Vakken in het Engels hebben voor- en nadelen: + goede voorbereiding op de realiteit van een loopbaan + interactie met anderstaligen (master Electrical Engineering) − hogere drempel voor het begrijpen/studeren − moeilijker om leerstof over te brengen voor sommige docenten Daarom gekozen (samen met studenten) voor een gezonde mix 48 pt vakken in het Nederlands 15 pt optievakken in het Engels (1/8 van opleiding, gespreid over fases) 9 pt labozittingen met een gemengd publiek (ontwerpen) 48 pt (keuzevakken & masterproef) kies je zelf
Een gepersonaliseerde opleiding Hoe keuzevakken (24 pt) kiezen? AVO (6 – 12 pt) Minstens 9 pt ingenieursvakken te kiezen uit plichtvakken van de andere optie vakken uit gesuggereerde keuzetopics (zie volgende dia) “Computergesteund probleemoplossen” andere ingenieursvakken Resterende studiepunten Gemakkelijk om accenten te leggen: “Ik wil ook de basiskennis van de andere Industriële stage optie of een aanverwant domein.” “Ik wil een brede ingenieursopleiding.” Athens cursus vakken uit andere universitaire opleidingen (mits goedkeuring)
Een gepersonaliseerde opleiding Suggesties voor topics die aansluiten bij de opleiding Vakken van de andere optie (tot 18 pt, typisch uit sem. 2) Keuzevakken specifiek voor deze master (12 pt / topic) Telecommunicatie
Informatiebeveiliging
Vakken van aanverwante masters (12 pt / topic) Biomedische informatietechnologie
Automatisering & Regeltechniek
Halfgeleiderfysica en -technologie
Data mining
Vermogenelektronica en toepassingen
Modellering & Optimalisatie
Verruim jouw horizon Studeer een tijdje buiten Vlaanderen ERASMUS-uitwisseling 1 – 2 semesters of masterproef Industriële stage (6 sp) Duaal diploma UCL Taiwan – Hsinchu City: NCTU National Chiao Tung University China – Beijing: Tsinghua University Institute of Microelectronics Overeenkomsten met andere universiteiten Euroscholars (Amerika), …
Er is nog leven naast de studie De studenten elektrotechniek naar Dublin Intel
Analog Devices
Universiteit Dublin
Beautifeye Digifeye
Movidius
IBM
Details over
het programma en de vakken Opties: verschillen, afzetgebieden, … Suggesties voor keuzevakken Studeren in het buitenland …
Waar vind ik meer info? Op het ESAT-web www.esat.kuleuven.be/master/elektrotechniek
Persoonlijk (straks of later) programmadirecteur: Prof. Luc Van Eycken optiecoördinatoren:
Prof. Patrick Reynaert (Elektronica en geïntegreerde schakelingen)
Prof. Tinne Tuytelaars (Ingebedde systemen en multimedia)
Bedankt voor jullie aandacht ! Vragen?
