Analóg és digitális rendszertervezés kiberfizikai platformokon

A tantárgy angol neve: Analog and Digital System Design on Cyber Physical System Platforms

Adatlap utolsó módosítása: 2017. november 29.

Tantárgy lejárati dátuma: 2019. június 30.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar
Villamosmérnöki Szak
Szabadon választható tárgy
Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIEEAV10   2/0/0/f 2  
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Ress Sándor László,
4. A tantárgy előadója

Név:

Beosztás:

Tanszék, Int.:

Takács Gábor

Egyetemi tanársegéd

Elektronikus Eszközök Tsz.

Hantos Gusztáv

Egyetemi tanársegéd

Elektronikus Eszközök Tsz.

Dr. Ress Sándor

Egyetemi docens

Elektronikus Eszközök Tsz.

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

Alapszintű elektronikai ismeretek, digitális technika és programozás (C).

6. Előtanulmányi rend
Kötelező:
NEM ( TárgyEredmény( "BMEVIEEM371" , "jegy" , _ ) >= 2
VAGY
TárgyEredmény("BMEVIEEM371", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0)

A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

Ajánlott:

Digitális technika 1 (VIIIAA01), A programozás alapjai 1 (VIHIAA01), Elektronika 1 (VIHIAB02)

7. A tantárgy célkitűzése

A tantárgy célkitűzése a kiberfizikai rendszerek (CPS) ismertetése és tervezési kérdéseinek bemutatása. A hallgatók eszközszinten megismerhetik a mai modern (főleg európai gyártók) CPS platformjait. Esettanulmányokon keresztül elsajátíthatják a tervezés főbb lépéseit, melyekkel különböző érzékelési és beavatkozási feladatokat láthatnak el. Kitérünk az érzékelők főbb jellemzőire, a jeldigitalizálás problémáira, valamint jelfeldolgozási és tápellátási kérdésekre. Különböző problémamegoldó technikák kerülnek bemutatásra, hogy a hallgatók magabiztosan alkalmazhassák a CPS tervezési folyamat fő lépéseit.

8. A tantárgy részletes tematikája

A tantárgy keretén belül megismertetjük a hallgatókat a kiberfizikai rendszerekkel, ahol az érzékelési és beavatkozási feladatok kiegészülnek kommunikációs kérdésekkel. A félév elején rendszertervezési módszerekkel foglalkozunk. Ezt követően az alkatrész- és modulválasztás módszereit ismertetjük. Foglalkozunk a rendszerek energiaellátásával, valamint az egyes – analóg és digitális – jelek csatolási kérdéseivel.

A második nagy témacsoport az érzékelési kérdések köré épül: különböző passzív és aktív szenzorok jellemzőit és alkalmazhatóságát vizsgáljuk adott célfeladatra. A passzív érzékelők kiolvasó áramköreinek egy egész előadást szentelünk: itt tervezési és méretezési feladatokat oldunk meg, valamint a jelkondicionálás, jeltovábbítás problémáiról is szó esik. A mikro-elektro-mechanikus (MEMS) érzékelőt tartalmazó rendszerek ismertetése és felhasználásának módja szintén szerves részét képezi a modern kiberfizikai rendszereknek, így a tantárgy tematikában is kiemelt helyet kap.

Az analóg és digitális világ közötti kapcsolat megteremtésének módjait a félév második felében ismertetjük, nagy hangsúlyt kap a rendszerbe integrálhatóság szempontjából fontos tulajdonságok (sebesség, felbontás, kommunikációs protokoll, áramfelvétel) bemutatása.

A félév négy esettanulmány zárja: különböző követelményeknek megfelelő CPS rendszerek megvalósítása a célnak leginkább megfelelő platformok felhasználásával. Itt a nagy számításigényű tisztán digitális rendszertől kezdve a sok analóg jelet kezelő eszközökig széles palettáját ismerheti meg a hallgató a kiberfizikai rendszereknek.

Heti bontásban:

1.      hét: Kiberfizikai rendszerek definiálása, egy példa ismertetése

2.      hét: Kiberfizikai rendszerek tervezésének kérdései

3.      hét: Kiberfizikai rendszerek tervezésének főbb lépései

4.      hét: Alkatrészválasztás: aktív és passzív komponensek, modulok

5.      hét: A tápfeszültség-ellátás problémái és tervezési kérdései kiberfizikai rendszerekben

6.      hét: Érzékelők, intelligens szenzorok

7.      hét: Érzékelők kiolvasó áramkörei

8.      hét: Érzékelők jelének kondicionálása, erősítése, továbbítása

9.      hét: Mikro elektro-mechanikus (MEMS) érzékelőt tartalmazó intelligens szenzorok

10.  hét: Analóg jelek digitalizálása, A/D átalakító-családok, típusok és használatuk

11.  hét: Esettanulmány: alacsony fogyasztású rendszer tervezése 32 bites mikrokontrollert tartalmazó platform felhasználásával

12.  hét: Esettanulmány: nagy számítási igényű rendszerek megvalósítása többmagos processzorral ellátott platform segítségével

13.  hét: Esettanulmány: power management kiberfizikai rendszerekkel

14.  hét: Esettanulmány: egyedi kiberfizikai rendszerek megvalósítása alkalmazás-specifikus integrált áramkörök felhasználásával

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

Heti 2 óra előadás.

10. Követelmények
a. Egy nagy házi feladat megoldása, amelyet a 4. héten adunk ki, és a szorgalmi időszak végéig adható be.
b. Egy zárthelyi írása az utolsó héten.
c. A tárgy sikeres teljesítésének feltételei: nagy házi feladat és a zárthelyi legalább elégséges megoldása.
d. A félévközi jegy a házi feladatra kapott és a zárthelyin elért pontszám alapján adódik, mindkettő 50%-ban határozza meg a jegyet.
11. Pótlási lehetőségek

A tárgyból 1 pót ZH-t iratunk a pótlási időszakban. Pót-pót ZH főszabály szerint nincs. A házi feladat a pótlási hét végéig pótolható.

12. Konzultációs lehetőségek

Az előadóval történt egyeztetést követően folyamatos.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

Elektronikusan elérhető előadás fóliák, oktató által készített segédanyagok, kijelölt szakirodalom.

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

Kontakt óra

28

Készülés előadásokra

7

Készülés gyakorlatokra

0

Készülés laborra

0

Készülés zárthelyire

8

Házi feladat elkészítése

17

Önálló tananyag-feldolgozás

0

Vizsgafelkészülés

0

Összesen

60

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Név:

Beosztás:

Tanszék, Int.:

Takács Gábor

Tanársegéd

Elektronikus Eszközök Tsz.

Hantos Gusztáv

Doktorandusz

Elektronikus Eszközök Tsz.

Dr. Ress Sándor

Egyetemi docens

Elektronikus Eszközök Tsz.