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

A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

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.

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

Heti 2 óra előadás.

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

Az előadóval történt egyeztetést követően folyamatos.

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