Intelligens Rendszerek Elmélete 8 Óbudai Egyetem, NIK Dr. Kutor László IRE 8/53/1
Technikai érzékelők jellemzői és alkalmazási lehetőségei http://uni-obuda.hu/users/kutor/ IRE 8/53/2
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,..) Óbudai Egyetem, NIK Dr. Kutor László IRE 8/53/3
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 érzékelők. 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. IRE 8/53/4
A tipikus mérőátalakító transducer IRE 8/53/5
A mérőátalakítókban leggyakrabban alkalmazott érzékelő elvek w Potenciometrikus (ellenállás változásos) w Nyúlásmérő w Piezorezisztív w Termoelektromos w Kapacitív w Elektromágneses (induktív) w Piezoelektromos w Fotokonduktív (rezisztív) w Fotoelektromos Szelektív érzékenység!!!! IRE 8/53/6
Az érzékelők legfontosabb jellemzői 1. l frekvencia átvitel (átviteli karakterisztika) l működési tartomány (működési, maximális) l érzékenység = mért jelváltozás mérendő jelváltozás l felbontás = mért jeltartomány átalakított bitek száma IRE 8/53/7
Az érzékelők legfontosabb jellemzői 2. l statikus hiba = mért érték tényleges érték l dinamikus hiba mért érték l linearitás mért érték mért mennyiség l hiszterézis l reprodukálhatóság mért mennyiség IRE 8/53/8
Legegyszerűbb érzékelők Kapcsolók Mechanikus kapcsolók: Reed kapcsoló IRE 8/53/9
Ellenállásos érzékelők IRE 8/53/10
Az ellenállások hőmérséklet függése a platina ellenállás, b NTK, d PTK c félvezető, IRE 8/53/11
Ikerfém bimetál érzékelő IRE 8/53/12
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. IRE 8/53/13
Nyúlásmérő bélyegek IRE 8/53/14
Hőkompenzálás Wheatstone hiddal R5, R6 = kiegyenlítő R7, R8 = cellatényező beállításához R8 - R10 = hőmérséklet kompenzáló R11 = bemeneti ellenállás beálításához IRE 8/53/15
Mechanikus légnyomás érzékelés Hagyományos barométer IRE 8/53/16
Nyomásérzékelő cella légnyomás érzékelés folyadéknyomás érzékelés IRE 8/53/17
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.) IRE 8/53/18
Seebeck hatás A termoelem működése Két különböző fémet összeérintve, az érintkezési pontot melegítve, a két szabad végpont között feszültség mérhető Peltier hatás A két érintkező fém csatlakozási pontján áramot átbocsátva a pont két oldalán hőmérséklet különbség mérhető Termoelem kalibrálás mv IRE 8/53/19
Termoelem IRE 8/53/20
Termoelem alkalmazás IRE 8/53/21
Árammérés Willem Einthoven 1901-1907 húros galvanométer (1924 orvosi Nobel díj) Deprez műszer IRE 8/53/22
Szénmikrofon: Hangérzékelők 1. IRE 8/53/23
Hangérzékelők 2. Dinamikus mikrofon IRE 8/53/24
Hangérzékelők 3. Kapacitív electret mikrofon IRE 8/53/25
Hangérzékelők 4. Piezzo mikrofon Piezzo hangszóró IRE 8/53/26
Hangérzékelő 5 Szalag mikrofon IRE 8/53/27
Fotocella (Lénárd Fülöp, Albert Einstein) Óbudai Egyetem, NIK Dr. Kutor László IRE 8/53/28
Fényérzékelők Fotoellenállás IRE 8/53/29
Fotodióda IRE 8/53/30
Fototranzisztor IRE 8/53/31
FotoFET IRE 8/53/32
Fényérzékelő jellemzők IRE 8/53/33
Fényérzékelők jellemzői IRE 8/53/34
Típusai: Optikai (szöghelyzet) érzékelők jeladók Inkrementális Abszolút fényforrás fényérzékelő IRE 8/53/35
Hall hatás A magnetométer alap érzékelője. A mágnesesség mértékegysége Tesla=10 000 Gauss IRE 8/53/36
Foton sokszorozó IRE 8/53/37
Rádioaktív sugárzás érzékelő Geiger Müller féle számlálócső α és β részecskék detektálására A mérés elvi sémája Számláló GM csövek a gyakorlatban IRE 8/53/38
Kép érzékelő 1. IRE 8/53/39
Kép érzékelő 2. (CCD kamera) Mozgás érzékelő IRE 8/53/40
Digitális fényképezőgép IRE 8/53/41
Digitális dideo kamera IRE 8/53/42
Képfelvétel és feldolgozás Cellular Neural Network Chua - Roska IRE 8/53/43
Helyzet érzékelés IRE 8/53/44
Giroszkóp, (gyroscope) pörgettyű Gyorsulás érzékelés IRE 8/53/45
Gyorsulás érzékelő Micro Electronic-Mechanical Systems (MEMS) http://www.ibtimes.com/how-does-accelerometer-work-smartphone-bill-hammack-engineer-guy-explains-full-text-699762 IRE 8/53/46
Óbudai Egyetem, NIK Dr. Kutor László IRE 8/53/47
Kerekesszék giroszkópokkal Óbudai Egyetem, NIK Dr. Kutor László IRE 8/53/48
Műholdas helymeghatározás Navstar = GPS (USA), Glonast (RU), GALILEO (EU) 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 2005.12.28 http://www.eu.int/comm/dgs/energy_transport/galileo/programme/index_en.htm IRE 8/53/49
GPS mondat felépítése $GPGGA,101234,4731.9738,N,1902.3433,E,1,06,0.9,102.2,M,46.9,M,,*7E $ yitó karakter GP PS adat azonosító GGA mondat neve: Globális Helymeghatározó rendszer Rögzített Adatokkal 10123 műhold rendszer ideje: 10:12:34 4731.9738 Szélességi koordináta N A szélesség típusa: N vagy S 1902.3433 Hosszúsági koordináta E Hosszúság típusa: E vagy W 1 Jel minősége: 0=érvénytelen, 1= GPS, 2=DGPS 06 Műholdak száma (a jel előállításához) 0.9 Vízszintes pozíció tágítás 102.2 Tengerszint feletti magasság M A tengerszint feletti magasság mértékegysége (Méter) 46.9 A WGS 84-es földi ellipszis és a tengerszint magassága közötti különbség (Geodial Separation) M A GS mértékegysége (Méter) 7E Ellenőrző karakterek IRE 8/53/50
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: w Személyi tájékozódás támogatás látáskorlátozottaknak w Altzheimer betegek téri tájékozódása w Út tervezés kerekesszékeseknek w Egészségügyi távfelügyeleti és sürgősségi szolgáltatások kibővítése valósidejű helymeghatározással w Valós idejű hangbemondás közlekedési járműveken http://www.eu.int/comm/dgs/energy_transport/galileo/applications/index_en.htm IRE 8/53/51
Szenzorok IRE 8/53/52
Kérdések 1. Milyen képességekkel kell felruházni egy technikai rendszert, ha un. intelligenssé akarjuk tenni? 2. Milyen tényezők indokolják a technikai érzékelők egyre szélesebb körű alkalmazását? 3. Milyen tényezők korlátozzák a technikai érzékelők alkalmazását a biológiai rendszerekben (például az emberben)? IRE 8/53/53