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

    Belépés
    címtáras azonosítással

    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Szenzorok működése és technológiái

    A tantárgy angol neve: Sensors: Principles and Technologies

    Adatlap utolsó módosítása: 2014. október 2.

    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, Elektronikai Technológia Tanszék
    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 főbb típusait, működésük alapelveit és alkalmazási lehetőségeit.
    8. A tantárgy részletes tematikája

    Érzékelőkkel kapcsolatos alapfogalmak (1 hét)

    Az érzékelők fogalma, felosztása, jellemzői, intelligens és integrált érzékelők, újszerű követelmények.

    Előállítási technológiák (2 hét)

    Speciális anyagtípusok és technológiák (a szilícium anizotróp maratása, a felületi mikromegmunkálás, szervetlen és polimer rétegek leválasztása).

    Eszközstruktúrák az érzékelőkben (2 hét)

    Impedancia szerkezetek, félvezető eszközök, elektrokémiai cellák, kalorimetrikus, rezonátor és száloptikai típusok.

    Az érzékelők működésének alapját adó fizikai és kémiai effektusok (4 hét)

    A hőmérséklet hatásai: termorezisztív és termoelektromos, piroelektromos effektus. Hőmérsékletérzékelők: termisztorok, ellenálláshőmérők, Si alapú hőmérsékletérzékelők, termoelemek. 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. Sugárzásérzékelők: termikus típusok és foton-detektorok. A mágneses tér hatásai: töltéseltérítés Hall-effektus, magnetorezisztív effektus, hatás a szupravezetésre. 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.

    Érzékelők speciális alkalmazásokban (2 hét)

    Érzékelők a gépjármű elektronikában, érzékelők orvosbiológiai alkalmazásai, a bioérzékelők működésének alapjai. Polimer rétegek alkalmazása az érzékelőkben. Érzékelők alkalmazása az ipari folyamatszabályozásban, biztonság-technikában.

    Beavatkozók (2 hét)

    A beavatkozók (aktuátorok) felosztása, működésePiezoelektromos beavatkozók, mozgatók. Szervomotorok, léptetőmotorok. Magnetosztrikciós aktuátorok, A mikromechanika alapjai elektrosztatikus mikromotorok, szilícium alapú mikroaktuátorok, szelepek, optikai eltérítők, összetett beavatkozó rendszerek. Mikro-elektromachanikai rendszerek (MEMS).

    Fotometriai alapfogalmak, az emberi látás (1 hét) 

     

    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 vizsgaidőszakban: A tantárgy írásbeli vizsgával zárul

    11. Pótlási lehetőségek A szorgalmi időszakban és a pótlási héten lehetőséget adunk a nagyzárthelyi pótlására. További irányadó a mindenkori TVSZ intézkedése.
    12. Konzultációs lehetőségek

    Igény szerint, egyeztetett időpontban.

    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
    Kontakt óra42
    Félévközi készülés órákra-
    Felkészülés zárthelyire34
    Házi feladat elkészítése-
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása-
    Vizsgafelkészülés44
    Összesen120
    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