BME VIK - Szenzorok működése és technológiái

vissza a tantárgylistához nyomtatható verzió

Szenzorok működése és technológiái

A tantárgy angol neve: Sensors: Principles and Technologies

Adatlap utolsó módosítása: 2019. január 8.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Villamosmérnöki Szak MSc képzés

Alkalmazott Szenzorika mellékspecializáció

Tantárgykód	Szemeszter	Követelmények	Kredit	Tantárgyfélév
VIETMA02	1	2/1/0/v	4

3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Harsányi Gábor,

4. A tantárgy előadója

Név:	Beosztás:	Tanszék, Int.:
Dr. Harsányi Gábor	egyetemi tanár	Elektronikai Technológia Tsz.
Dr. Sántha Hunor	egyetemi docens	Elektronikai Technológia Tsz.

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Elektronikai Technológia és Anyagtudomány, Fizika, Mikroelektronika és Technológia

6. Előtanulmányi rend

Ajánlott:
Nem különbözik a szakirányba kerülés feltételeitől.

7. A tantárgy célkitűzése A tantárgy célja megismertetni a hallgatókkal a villamos és optikai jeleket szolgáltató érzékelők, valamint a villamos jelekkel működtetett beavatkozók, kijelzők és megjelenítők főbb típusait, működésük alapelveit és alkalmazási lehetőségeit.

8. A tantárgy részletes tematikája

1. hét:

Érzékelőkkel kapcsolatos alapfogalmak: az érzékelők fogalma, felosztása, jellemzői, intelligens és integrált érzékelők, újszerű követelmények.

2. hét:

Előállítási technológiák 1: Speciális anyagtípusok és technológiák (a szilícium anizotróp maratása, a felületi mikromegmunkálás).

3. hét:

Előállítási technológiák 2: szervetlen és polimer rétegek leválasztása.

4. hét:

Eszközstruktúrák az érzékelőkben 1: Impedancia szerkezetek, félvezető eszközök.

5. hét:

Eszközstruktúrák az érzékelőkben 2: kalorimetrikus, rezonátor és száloptikai típusok.

6. hét:

Alapeffektusok 1: A hőmérséklet hatásai: termorezisztív és termoelektromos, piroelektromos effektus. Hőmérsékletérzékelők: termisztorok, ellenálláshőmérők, Si alapú hőmérséklet-érzékelők, termoelemek.

7. hét:

Alapeffektusok 2: A mechanikai feszültség és deformáció hatásai: piezoelektromos, piezorezisztív effektus, kapacitásváltozás, elektretek alkalmazása. Hagyományos mechanikai érzékelő típusok: elmozdulás, deformáció, erő-, nyomás- és gyorsulásérzékelők. Szilícium alapú erő-, nyomás- és gyorsulásérzékelők, a hőfokkompenzálás kérdései. Sugárzások hatásai: termikus és kvantum effektusok.

8. hét:

Alapeffektusok 3: Sugárzásérzékelők: termikus típusok és foton-detektorok. A mágneses tér hatásai: töltéseltérítés Hall-effektus, magnetorezisztív effektus, hatás a szupravezetésre.

9. hét:

Alapeffektusok 4: A kémiai jelátalakítás molekuláris kölcsönhatásai: adszorpció, abszorpció, ionkicserélődés, a kémiai optikai jelátalakítás lehetőségei, biokatalitikus folyamatok. Félvezető oxid alapú vékony- és vastagréteg gázérzékelők, a működés alapjai, jellemzők. Szilícium alapú kémiai érzékelő eszközök: gázérzékelő és ion-érzékelő FET-ek. A szelektív kémiai érzékelés problematikája, lehetséges megoldásai.

10. hét:

Érzékelők speciális alkalmazásokban 1: Érzékelők a gépjármű elektronikában, érzékelők orvosbiológiai alkalmazásai, a bioérzékelők működésének alapjai. Polimer rétegek alkalmazása az érzékelőkben.

11. hét:

Érzékelők speciális alkalmazásokban 2: Érzékelők alkalmazása az ipari folyamatszabályozásban, biztonság-technikában.

12. hét:

Beavatkozók 1: A beavatkozók (aktuátorok) felosztása, működésePiezoelektromos beavatkozók, mozgatók. Szervomotorok, léptetőmotorok. Magnetosztrikciós aktuátorok.

13. hét:

Beavatkozók 2: A mikromechanika alapjai elektrosztatikus mikromotorok, szilícium alapú mikroaktuátorok, szelepek, optikai eltérítők, összetett beavatkozó rendszerek. Mikro-elektromachanikai rendszerek (MEMS).

14. hét:

Fotometriai alapfogalmak, az emberi látás

Gyakorlatok tematikája:

Gyakorlat I – Ipari szenzorok: robotikai alkalmazások, folyamatszabályozás, membránkapcsolók.

Gyakorlat II – Autóelektronikai szenzorok: nyomásmérés, átfolyás mérés, gyorsulás mérők, lambda szonda

működése, ütést detektáló szenzorok.

Gyakorlat III – Környezeti alkalmazások: mérgező gázok detektálása szenzorokkal, víz fogyasztás mérése.

Gyakorlat IV – Orvosi alkalmazások: vérnyomásmérés, tonométer, radiológia, vércukorszint mérés, pulzoximetria.

Gyakorlat V – Szenzorok az épületgépészetben: levegő minőség mérése, szobavilágítás mérése szenzorok segítségével, hőmérsékletszabályozás, füst és tűz érzékelés.

Gyakorlat VI – Biztonságtechnikai szenzorok: gázszenzorok, mozgásérzékelők működése.

Gyakorlat VII – A beavatkozók (aktuátorok) felhasználása: piezoelektromos beavatkozók, mozgatók, szervomotorok és léptetőmotorok.

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

10. Követelmények

A szorgalmi időszakban: egy sikeres nagyzárthelyi megírása a 9. héten.

A vizsgaidőszakban: a tantárgy írásbeli vizsgával zárul.

11. Pótlási lehetőségek A ZH pótlását egy alkalommal biztosítjuk a szorgalmi időszakban. Pót-pót ZH főszabály szerint nincs.

12. Konzultációs lehetőségek Igény szerint, az előadókkal egyeztetett időpontban folyamatosan.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

A tantárgyhoz írott jegyzetek:

SensEdu internetes előadásanyag: http://www.ett.bme.hu/sensedu/

Hahn E., Harsányi G., Lepsényi I. és Mizsei J. (szerk: Harsányi, G.): Érzékelők és beavatkozók, BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar, 1999. (55048)

Bojta P., Harsányi G. és Králik D. (szerk: Harsányi G.): Kijelzők és képmegjelenítők, BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar, 1999. (55049)

Harsányi G., Bojta P., Gordon P., Lepsényi I., Ballun G.: SensEdu – an Internet-Based Short Course in Sensorics, http://www.ett.bme.hu/

További szakirodalom:

Harsányi G.: Érzékelők az orvosbiológiában, BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar, Orvosbiológiai Mérnökképzés, OBMK, 1998.

Harsányi, G.: Polymer Films in Sensor Applications, Technomic Publishing Co., Lancaster (USA), Basel, 1995.

Harsányi, G.: Sensors in Biomedical Applications, Technomic Publishing Co., Lancaster (USA) Basel, (Switzerland), 2000.

S. Middelhoek: Silicon sensors, Academic Press, 1989.

W. Göpel: Sensors, VCH,1993.

M. Prudenziati: Thick Film Sensors, Elsevier, 1994.

Szentiday K., Dávid L., Kovács A., Bársony I.: Mikroelektronikai Érzékelők, MK, 1993. Bp.

Kis-Halas Endre; Mészáros Sándor; Szentiday Klára: Optoelektronikai kijelzők és megjelenítők, Műszaki Könyvkiadó, 1984. Bp.

Králik Dénes: Elektronikus készülékek csatlakozó, kapcsoló és kijelző elemei, Mérnök Továbbképző Intézet, Jegyzet, 1983. Bp.

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

Kontaktóra	42
Készülés előadásokra	12
Készülés gyakorlatokra	10
Készülés laborra	0
Felkészülés zárthelyire	16
Házi feladat elkészítése	0
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása	0
Vizsgafelkészülés	40
Összesen	120

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Név:	Beosztás:	Tanszék, Int.:
Dr. Harsányi Gábor	egyetemi tanár	Elektronikai Technológia Tsz.
Dr. Sántha Hunor	egyetemi docens	Elektronikai Technológia Tsz.

Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

Szenzorok működése és technológiái