dr. Kutor László …fft.szie.hu/fizika/meroerz/06_07/erzekelok_attekintes.pdf · 2011-01-06 · 2006. ősz BMF NIK, dr. Kutor László IRE 3/2 A technikai érzékelők csoportosítása

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


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.


A tipikus mérőátalakító „transducer”


A mérőátalakítókban leggyakrabban alkalmazott érzékelő elvek

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


Az érzékelők legfontosabb jellemzői 1.

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

érzékenység =

felbontás =

mérendő jelváltozásmért jelváltozás

mért jeltartományátalakított bitek száma


Az érzékelők legfontosabb jellemzői 2.

statikus hiba = mért érték – tényleges értékdinamikus hiba

linearitás

hiszterézisreprodukálhatóság

mért érték

mért érték mért mennyiség

mért mennyiség


Legegyszerűbb érzékelőkKapcsolók

Mechanikus kapcsolók:

„Reed” kapcsoló


Ellenállásos érzékelők


Az ellenállások hőmérséklet függése

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


Ikerfém „bimetál” érzékelő


Nyúlásmérő bélyegR = ξ * l/ AAlkalmazások:

Egyszerű felépítésűcsapcellaHajlított-csavartmérőtest kialakítása kiserők mérésére.

Előnye: stabil

Hátránya:A hőmérsékletváltozásbefolyásolja a működést.


Nyúlásmérő bélyegek


Hőkompenzálás Wheatstone hiddal

R5, R6 = kiegyenlítő

R7, R8 = cellatényező beállításához

R8 - R10 = hőmérsékletkompenzáló

R11 = bemeneti ellenállásbeálításához


Mechanikus légnyomás érzékelés

Hagyományos barométer


Nyomásérzékelő cellalégnyomás érzékelés folyadéknyomás érzékelés


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.)


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


Termoelem


Termoelem alkalmazás


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

„Deprez” műszer


Hang érzékelők 1.

Szénmikrofon:


Hang érzékelők 3.

Dinamikus mikrofon


Hang érzékelők 3.Kapacitív „electret” mikrofon


Hang érzékelők 5.Piezzo mikrofon

Piezzo hangszóró


Hang érzékelő 5

Szalag mikrofon


Fotocella


Fényérzékelők

Fotoellenállás


Fotodióda


Fototranzisztor


FotoFET


Fényérzékelő jellemzők


Fényérzékelők jellemzői


Optikai (szöghelyzet) érzékelők„jeladók”

Típusai:InkrementálisAbszolút

fényforrás fényérzékelő


Hall hatás


Foton sokszorozó


Rádioaktív sugárzás érzékelő

GM csövek a gyakorlatban

Számláló

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

A mérés elvi sémája


Kép érzékelő 1.


Kép érzékelő 2.(CCD kamera)

Mozgás érzékelő


Digitális fényképezőgép


Digitális dideo kamera


Képfelvétel és feldolgozás

Cellular

Neural

Network

Chua - Roska


Helyzet érzékelés


Gyorsulás érzékelés

Pörgettyű (giroszkóp, (gyroscope))

Elektronikus giroszkópok

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


Kerekesszék giroszkópokkal


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)


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


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


Szenzorok

Documents

dr. Kutor László …fft.szie.hu/fizika/meroerz/06_07/erzekelok_attekintes.pdf · 2011-01-06 · 2006. ősz BMF NIK, dr. Kutor László IRE 3/2 A technikai érzékelők csoportosítása