Intelligens Rendszerek Elmélete
A tipikus mérőátalakító „transducer”
dr. Kutor László
Technikai érzékelők http://mobil.nik.bmf.hu/tantargyak/ire.html Login: ire 2008. ősz
jelszó: IRE07 BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/1
Mitől okos (intelligens?) egy technika? 1. Érzékelés (érzékszervek) 2. Információ feldolgozás (processzor, feldolgozási módszer) 3. Tudás (emlékezet, tapasztalat) 4. Tanulás 2. Kommunikáció (jelzésrendszer, kommunikációs nyelv,..)
2008. ősz
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/4
A mérőátalakítókban leggyakrabban alkalmazott érzékelő elvek Potenciometrikus (ellenállás változásos) Nyúlásmérő Piezorezisztív Termoelektromos Kapacitív Elektromágneses (induktív) Piezoelektromos Fotokonduktív (rezisztív) Fotoelektromos Szelektív érzékenység!!!!
2008. ősz
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/2
A technikai érzékelők csoportosítása a beépített „intelligencia” alapján 0. Alap érzékelő 1. Az érzékelő elem erősítő, jelformáló áramkört is tartalmaz. (mérőátalakító) 2. Kompenzáló elemeket (pl.:érzékenység állító, határérték túllépés elleni védelmet) tartalmazó érintkezők. 3. Kommunikációs képességgel (A/D átalakítóval, címazonosítóval) rendelkező érzékelők. 4. Öndiagnosztizáló érzékelők (A helyes működést vagy a meghibásodást jelezni képesek) 5. Önálló elemző és döntési képességekkel rendelkező érzékelők. 2008. ősz
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/3
2008. ősz
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/5
Az érzékelők legfontosabb jellemzői 1.
z frekvencia átvitel (átviteli karakterisztika) z működési tartomány (működési, maximális) z érzékenység =
mért jelváltozás mérendő jelváltozás
z felbontás =
mért jeltartomány átalakított bitek száma
2008. ősz
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/6
Az érzékelők legfontosabb jellemzői 2.
Az ellenállások hőmérséklet függése
z statikus hiba = mért érték – tényleges érték z dinamikus hiba mért érték
z linearitás mért érték
mért mennyiség
z hiszterézis z reprodukálhatóság
mért mennyiség
a platina ellenállás, b NTK, d PTK c félvezető, 2008. ősz
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/7
2008. ősz
Legegyszerűbb érzékelők Kapcsolók
BMF NIK,
IRE 3/10
dr. Kutor László
Ikerfém „bimetál” érzékelő
Mechanikus kapcsolók:
„Reed” kapcsoló
2008. ősz
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/8
2008. ősz
Ellenállásos érzékelők
BMF NIK,
IRE 3/11
dr. Kutor László
Nyúlásmérő bélyeg R = ξ * l/ A Alkalmazások: Egyszerű felépítésű csapcella Hajlított-csavart mérőtest kialakítása kis erők mérésére. Előnye: stabil Hátránya: A hőmérsékletváltozás befolyásolja a működést.
2008. ősz
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/9
2008. ősz
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/12
Nyúlásmérő bélyegek
Nyomásérzékelő cella légnyomás érzékelés
2008. ősz
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/13
2008. ősz
Hőkompenzálás Wheatstone hiddal
folyadéknyomás érzékelés
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/16
A piezorezisztív érzékelés elve A természetben előforduló néhány kristályos szerkezetű anyag (kvarc, turmalin) lapjain meghatározott irányú mechanikai terhelés hatására töltések halmozódnak fel, tehát feszültség keletkezik. (Nyomás hatására változtatja az ellenállás értékét.)
R5, R6 = kiegyenlítő R7, R8 = cellatényező beállításához R8 - R10 = hőmérséklet kompenzáló R11 = bemeneti ellenállás beálításához 2008. ősz
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/14
2008. ősz
Mechanikus légnyomás érzékelés
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/17
A termoelem működése Seebeck hatás Két különböző fémet összeérintve, az érintkezési pontot melegítve, a két szabad végpont között feszültség mérhető
Hagyományos barométer
Peltier hatás A két érintkező fém csatlakozási pontján áramot átbocsátva a pont két oldalán hőmérséklet különbség mérhető
Termoelem kalibrálás
mV 2008. ősz
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/15
2008. ősz
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/18
Termoelem
Hangérzékelők 1. Szénmikrofon:
2008. ősz
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/19
2008. ősz
Termoelem alkalmazás
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/22
Hangérzékelők 3. Dinamikus mikrofon
2008. ősz
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/20
2008. ősz
Árammérés
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/23
Hangérzékelők 3. Kapacitív „electret” mikrofon
Willem Einthoven 1901-1907 „húros galvanométer” (1924 orvosi Nobel díj)
„Deprez” műszer
2008. ősz
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/21
2008. ősz
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/24
Hangérzékelők 5.
Fényérzékelők
Piezzo mikrofon Fotoellenállás
Piezzo hangszóró
2008. ősz
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/25
2008. ősz
Hangérzékelő 5
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/28
Fotodióda
Szalag mikrofon
2008. ősz
BMF NIK,
Fotocella
2008. ősz
dr. Kutor László
IRE 3/26
2008. ősz
(Lénárd Fülöp, Albert Einstein)
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/27
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/29
Fototranzisztor
2008. ősz
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/30
Optikai (szöghelyzet) érzékelők
FotoFET
„jeladók” Típusai: Inkrementális Abszolút
fényforrás fényérzékelő
2008. ősz
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/31
2008. ősz
Fényérzékelő jellemzők
2008. ősz
BMF NIK,
dr. Kutor László
BMF NIK,
dr. Kutor László
dr. Kutor László
IRE 3/34
Hall hatás
IRE 3/32
2008. ősz
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/35
Foton sokszorozó
Fényérzékelők jellemzői
2008. ősz
BMF NIK,
IRE 3/33
2008. ősz
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/36
Rádioaktív sugárzás érzékelő
Digitális fényképezőgép
„Geiger – Müller” – féle számlálócső α és β részecskék detektálására
A mérés elvi sémája Számláló GM csövek a gyakorlatban
2008. ősz
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/37
2008. ősz
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/40
Digitális dideo kamera Kép érzékelő 1.
2008. ősz
BMF NIK,
Kép érzékelő 2. (CCD kamera)
dr. Kutor László
IRE 3/38
2008. ősz
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/41
Képfelvétel és feldolgozás Mozgás érzékelő
Cellular Neural Network Chua - Roska
2008. ősz
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/39
2008. ősz
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/42
Műholdas helymeghatározás
Helyzet érzékelés
Navstar = GPS (USA), Glonast (RU), GALILEO (EU) 2005.12.28
Galileo program fázisok Tervezés 2002-2005 Megvalósítás (teszt)2006-2008 Csoportos telepítés 2008-2010 Szolgáltatások 2010-től Miben különbözik: Polgári célú Növelt pontosság (~m) A működési garancia Jobb lefedettség http://www.eu.int/comm/dgs/energy_transport/galileo/programme/index_en.htm
2008. ősz
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/43
2008. ősz
Gyorsulás érzékelés
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/46
GPS mondat felépítése $GPGGA,101234,4731.9738,N,1902.3433,E,1,06,0.9,102.2,M,46.9,M,,*7E
Giroszkóp, (gyroscope) Pörgettyű
2008. ősz
BMF NIK,
dr. Kutor László
$ GP GGA
IRE 3/44
10123 4731.9738 N 1902.3433 E 1 06 0.9 102.2 M 46.9 közötti M 7E 2008. ősz
Kerekesszék giroszkópokkal
yitó karakter PS adat azonosító mondat neve: Globális Helymeghatározó rendszer Rögzített Adatokkal” műhold rendszer ideje: 10:12:34 Szélességi koordináta A szélesség típusa: N vagy S Hosszúsági koordináta Hosszúság típusa: E vagy W Jel minősége: 0=érvénytelen, 1= GPS, 2=DGPS Műholdak száma (a jel előállításához) „Vízszintes pozíció tágítás” Tengerszint feletti magasság A tengerszint feletti magasság mértékegysége (Méter) A WGS 84-es földi ellipszis és a tengerszint magassága különbség (Geodial Separation) A GS mértékegysége (Méter) Ellenőrző karakterek IRE 3/47 BMF NIK, dr. Kutor László
GPS alkalmazások Főbb kategóriák: ♦Szállítás, ♦Közlekedés (légi-, közúti-, vasúti-, tömeg-), ♦Tengerészet, ♦Halászat ♦Energia ipar, ♦Építőipar , ♦Távközlés, ♦Személyvédelem, ♦Pénzügy, ♦Biztosítás, ♦Biztonság technika, ♦Idő referencia, ♦Tudomány, ♦Mezőgazdaság, ♦Környezetvédelem, ♦Szórakoztató ipar ♦Fogyatékkal élők támogatása (AAL) Az életvitelt segítő potenciális alkalmazások: Személyi tájékozódás támogatás látáskorlátozottaknak Altzheimer betegek téri tájékozódása Út tervezés kerekesszékeseknek Egészségügyi távfelügyeleti és sürgősségi szolgáltatások kibővítése valósidejű helymeghatározással Valós idejű hangbemondás közlekedési járműveken
2008. ősz
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/45
http://www.eu.int/comm/dgs/energy_transport/galileo/applications/index_en.htm
2008. ősz
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/48
Szenzorok
2008. ősz
BMF NIK,
dr. Kutor László
IRE 3/49
