dr. kutor lászló …fft.szie.hu/fizika/meroerz/06_07/erzekelok_attekintes.pdf · 2011-01-06 ·...
TRANSCRIPT
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