dr. Kutor László …fft.szie.hu/fizika/meroerz/06_07/erzekelok_attekintes.pdf · 2011-01-06 ·...

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/1

Intelligens Rendszerek Elmélete

dr. Kutor László

http://mobil.nik.bmf.hu/tantargyak/ire.html

felhasználónév: ire jelszó: IRE06

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/2

A technikai érzékelők csoportosítása a beépített „intelligencia” alapján

0. Alap érzékelő1. Az érzékelő elem erősítő, jelformáló áramkört

is tartalmaz. (mérőátalakító)2. Kompenzáló elemeket (pl.:érzékenység állító,

határérték túllépés elleni védelmet) tartalmazóérintkezők.

3. Kommunikációs képességgel (A/D átalakítóval, címazonosítóval) rendelkező érzékelők.

4. Öndiagnosztizáló érzékelők (A helyes működéstvagy a meghibásodást jelezni képesek)

5. Önálló elemző és döntési képességekkelrendelkező érzékelők.

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/3

A tipikus mérőátalakító „transducer”

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/4

A mérőátalakítókban leggyakrabban alkalmazott érzékelő elvek

Potenciometrikus (ellenállás változásos)NyúlásmérőPiezorezisztívTermoelektromosKapacitívElektromágneses (induktív)PiezoelektromosFotokonduktív (rezisztív)Fotoelektromos

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/5

Az érzékelők legfontosabb jellemzői 1.

frekvencia átvitel (átviteli karakterisztika)működési tartomány (működési, maximális)

érzékenység =

felbontás =

mérendő jelváltozásmért jelváltozás

mért jeltartományátalakított bitek száma

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/6

Az érzékelők legfontosabb jellemzői 2.

statikus hiba = mért érték – tényleges értékdinamikus hiba

linearitás

hiszterézisreprodukálhatóság

mért érték

mért érték mért mennyiség

mért mennyiség

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/7

Legegyszerűbb érzékelőkKapcsolók

Mechanikus kapcsolók:

„Reed” kapcsoló

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/8

Ellenállásos érzékelők

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/9

Az ellenállások hőmérséklet függése

a platina ellenállás, b NTK, d PTK c félvezető,

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/10

Ikerfém „bimetál” érzékelő

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/11

Nyúlásmérő bélyegR = ξ * l/ AAlkalmazások:

Egyszerű felépítésűcsapcellaHajlított-csavartmérőtest kialakítása kiserők mérésére.

Előnye: stabil

Hátránya:A hőmérsékletváltozásbefolyásolja a működést.

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/12

Nyúlásmérő bélyegek

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/13

Hőkompenzálás Wheatstone hiddal

R5, R6 = kiegyenlítő

R7, R8 = cellatényező beállításához

R8 - R10 = hőmérsékletkompenzáló

R11 = bemeneti ellenállásbeálításához

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/14

Mechanikus légnyomás érzékelés

Hagyományos barométer

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/15

Nyomásérzékelő cellalégnyomás érzékelés folyadéknyomás érzékelés

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/16

A pezorezisztív érzékelés elve

A természetben előforduló néhány kristályos szerkezetű anyag(kvarc, turmalin) lapjain meghatározott irányú mechanikaiterhelés hatására töltések halmozódnak fel, tehát feszültségkeletkezik. (Nyomás hatására változtatja az ellenállás értékét.)

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/17

A termoelem működéseSeebeck hatás

Peltier hatásA két érintkező fém csatlakozási pontján áramot átbocsátvaa pont két oldalán hőmérséklet különbség mérhető

mV

Termolem kalibrálás

Két különböző fémet összeérintve, az érintkezési pontot melegítve, a két szabad végpont között feszültség mérhető

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/18

Termoelem

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/19

Termoelem alkalmazás

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/20

ÁrammérésWillem Einthoven 1901-1907 „húros galvanométer” (1924 orvosi Nobel díj)

„Deprez” műszer

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/21

Hang érzékelők 1.

Szénmikrofon:

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/22

Hang érzékelők 3.

Dinamikus mikrofon

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/23

Hang érzékelők 3.Kapacitív „electret” mikrofon

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/24

Hang érzékelők 5.Piezzo mikrofon

Piezzo hangszóró

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/25

Hang érzékelő 5

Szalag mikrofon

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/26

Fotocella

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/27

Fényérzékelők

Fotoellenállás

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/28

Fotodióda

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/29

Fototranzisztor

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/30

FotoFET

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/31

Fényérzékelő jellemzők

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/32

Fényérzékelők jellemzői

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/33

Optikai (szöghelyzet) érzékelők„jeladók”

Típusai:InkrementálisAbszolút

fényforrás fényérzékelő

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/34

Hall hatás

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/35

Foton sokszorozó

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/36

Rádioaktív sugárzás érzékelő

GM csövek a gyakorlatban

Számláló

„Geiger – Müller” – féleszámlálócső α és β részecskék detektálására

A mérés elvi sémája

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/37

Kép érzékelő 1.

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/38

Kép érzékelő 2.(CCD kamera)

Mozgás érzékelő

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/39

Digitális fényképezőgép

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/40

Digitális dideo kamera

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/41

Képfelvétel és feldolgozás

Cellular

Neural

Network

Chua - Roska

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/42

Helyzet érzékelés

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/43

Gyorsulás érzékelés

Pörgettyű (giroszkóp, (gyroscope))

Elektronikus giroszkópok

http://www.boeing.com/defense-space/space/bss/factsheets/gyro/gyro.html

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/44

Kerekesszék giroszkópokkal

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/45

Műholdas helymeghatározás

http://www.eu.int/comm/dgs/energy_transport/galileo/programme/index_en.htm

Galileo program fázisokTervezés 2002-2005Megvalósítás (teszt)2006-2008Csoportos telepítés 2008-2010Szolgáltatások 2010-tőlMiben különbözik:

Polgári célúNövelt pontosság (~m)A működési garanciaJobb lefedettség

2005.12.28Navstar = GPS (USA), Glonast (RU), GALILEO (EU)

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz 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

$ Nyitó karakterGP PS adat azonosítóGGA mondat neve: Globális Helymeghatározó rendszer

Rögzített Adatokkal”10123 műhold rendszer ideje: 10:12:344731.9738 Szélességi koordinátaN A szélesség típusa: N vagy S1902.3433 Hosszúsági koordinátaE Hosszúság típusa: E vagy W1 Jel minősége: 0=érvénytelen, 1= GPS, 2=DGPS06 Műholdak száma (a jel előállításához)0.9 „Vízszintes pozíció tágítás”102.2 Tengerszint feletti magasságM A tengerszint feletti magasság mértékegysége (Méter)46.9 A WGS 84-es földi ellipszis és a tengerszint magasságaközötti különbség (Geodial Separation)M A GS mértékegysége (Méter)7E Ellenőrző karakterek

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/47

GPS alkalmazásokFőbb 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)

Személyi tájékozódás támogatás látáskorlátozottaknakAltzheimer betegek téri tájékozódásaÚt tervezés kerekesszékeseknekEgészségügyi távfelügyeleti és sürgősségi szolgáltatásokkibővítése valósidejű helymeghatározássalValós idejű hangbemondás közlekedési járműveken

http://www.eu.int/comm/dgs/energy_transport/galileo/applications/index_en.htm

BMF NIK, dr. Kutor László2006. ősz IRE 3/48

Szenzorok