Electronics and Industrial Instrumentation

Elektronika és méréstechnika

A tantárgyleírás hatályossága

Hatályosság kezdete:

2026. March 21.

Hatályosság vége:

—

Subject name (Hungarian, English)

Elektronika és méréstechnika

Electronics and Industrial Instrumentation

Subject code

BMEVEFAA702

Subject type

—

Training Level

—

Course types and hours (weekly/semester)

Course type	lecture	tutorial	laboratory
hours (weekly)	2	0	0
type (linked/independent)	—	—	—

Assessment type

félévközi érdemjegy

Credits

Subject coordinator

DR. Varga Zoltán

position: egyetemi docens

contact: varga.zoltan@vbk.bme.hu

Responsible department

Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék

Faculty

Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar

Subject website

—

Primary curriculum type

—

Direct prerequisites – Strong prerequisite

none

Direct prerequisites – Weak prerequisite

none

Direct prerequisites – Parallel prerequisite

none

Direct prerequisites – Milestone prerequisite

none

Direct prerequisites – Exclusion

none

Objectives

Programme

LECTURES

1. The measurement, as a part of the modeling, and as comparison. Simple and complex measurement. Classification of the instruments. Active and passive measurement methods. Types of the signs. Characterisation of stochastic signs in time and frequency domains. (2 hours)

2. Static characteristics of instruments. Their dynamic behaviour in time and frequency domain. The transfer function. (2 hours)

3. Basic electronic relations and devices in DC and AC circuits (Kirchoff’s, Thevenin’s and Norton’s laws, resistance, capacity, impedance). Basic semiconductor devices and their operation: diodes (rectification, voltage stabilization,light emission, light intensity measurement) and transistors (amplification, switching). Power supplies. (2 hours)

4. The characteristics and Bsic circuits of operational amplifiers (inverting and non inverting amplifier; summing, logaritmic, exponential, multiplicating, integrating, differentiating circuits; high-pass, low-pass and band filters). (2 hours)

5. Applications of operational amplifiers in instruments: current/voltage and voltage/current converters, instrumental amplifiers, bridge circuits, voltage and current generators. (2 hours)

6. Important circuits in instrumentation (logical circuits, oscillators, multivibrators, counters). DA and AD conversion, converters and their auxiliary circuits. Basic concepts os digitalization. Accuracy of the converters. (2 hours)

7. Voltage measurement (analog and digital, DC and AC). Error sources (big source impedance, thermo-electricity and the effect of noise). Signal to noise ratio improvement by analog (shielding, elimination of grounding loops, averaging) and digital (accumulation, integration, operations in frequency domain) means. (2 hours)

8. Fundamentals of the computer oriented instrumentation. Instrumental PC cards and their use. Connecting instruments (buses and interfaces, serial, USB, parallel, GPIB). Data sampling and control of instruments in laboratory and industry. Transmitters. (2 hours)

9. Measurement of temperature. The international temperature scale. Resistance thermometers made of metals and semiconductors. Thermo-couples and their operation. (2 hours)

10. Measurement of force, deformation and pressure. Piezoresistive pressure sensors. Level measurement (capacitive and ultrasonic gauges and switches). Measurement of flow velocity (turbine, thermowire, inductive, eddy and ultrasound instruments). (2 hours)

11. Gas sensors. Nondispersive (NDIR) and filter equipped infra-red gas analysers. Catalytic burner gas sensors. Paramagnet and thermo magnet oxygen analysers. Electrochemical gas sensor cells. Moistness measurement. (2 hours)

12. Microelectronic sensors. Biooptical sensors. Inflammation-proof and explosion-proof solutions ( separation by optocoupler or insulated amplifier). (2 hours)

This subject, belonging to the specialized ones and being about the end of the sample curriculum, is one of the direct promoters of the operating engineering practice. According to this fact, the objective is that a student, after having had the subject, be aware of basic operational principles and possible problems of instruments used in the industry; know the professional terminology; and be capable of operating and developing the instrumentation of a given firm in the most effective way. Two facts should be taken into account: a) the great majority of the instruments is electronic, consequently studying electronics is inescapable; b) both the most modern instruments and the ones made decades ago may be found at industrial companies, and an engineer must be capable to work with what is given, so the education of the older measurement technology is not negligible totally. According to the above, the objective of this subject is fundamentally the instrumentation used in process control, operating continuously and having electric output. The most important electronic circuits used in instruments and the elements of the computer oriented instrumentation are treated, too.

Learning outcomes

Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:

Knowledge

A tárgy egy egész előadást szentel az áramlásos citofluorimetria, illetve annak biokémiai használata (fluoreszcens immunocitokémia, sejtek osztályozása és szétválasztása) ismertetésére. Nyilvánvaló, hogy méréstechnika nélkül nincs irányítás és szabályozás. Jelen tárgy egyik alapfeladata éppen a méréstechnikai ismeretek megtanítása. A tárgy elektronikai részében érintésvédelmi, elsősegélynyújtási és elektromos eredetű tűzvédelmi, a méréstechnikai részében pedig a gyulladás- és robbanásbiztos megoldások ismereteket is oktatunk.

Skills

Elektronikai és főképpen méréstechnikai ismeretei jól megalapozzák ilyen irányú képességeit. Elektronikai, méréstechnikai és az ezekhez kapcsolódóan oktatott munkavédelmi ismeretei jól megalapozzák ilyen irányú képességeit. Az e tárgy részét képező elektromos hálózatok analízise minden más hálózattípusnál előnyösen alkalmazható képességeket fejleszt a hallgatóban. Az e tárgy részét képező elektromos hálózatok analízise minden más hálózattípusnál előnyösen alkalmazható képességeket fejleszt a hallgatóban. Egy elektronikai kapcsolás elkészítése ma általában nem több a megfelelő integrált áramkör kiválasztásánál, s ahhoz egy-két külső alkatrész illesztésénél. Erre már e tárgy megtanulása után is képessé válik a hallgató. A tárgy elektronikai részének egyik fő célkitűzése, hogy a hallgató megismerje a villamosmérnöki fogalmakat és gondolkodásmódot, így képessé váljon a velük való együttműködésre.

Attitudes

A tárgy tananyagának egy része nem kerül előadásra; azt a hallgatóságnak önálló munkával a tankönyvekből és az internetről magának kell elsajátítania. Ezzel igyekszünk elmélyíteni önképzés iránti attitűdjét. A nem a képzés fő irányába eső, határterületi tárgyak oktatásának éppen az érdeklődési kör szélesítése az egyik fontos feladata, hiszen a fejlődés mindig a határterületeken megy végbe.

Autonomy and responsibility

A tárgy számonkérésénél a követelmények nem irreálisan magasak, de azokból fél pontot sem engedünk, ezzel igyekezvén elmélyíteni a felelősségvállalási hajlandóságot. Minden elektronika előadáson - nem kötelező jelleggel - kis zárthelyit íratunk az előző előadás anyagából, melynek eredménye beszámít az összefoglaló zárthelyibe. Így igyekszünk kialakítani és elmélyíteni az ez irányú igényességet.

Oktatási módszertan

lecture

Tanulástámogató anyagok

Online források

Sztraka, L.: Vegyipari műszerezés (Műegyetemi Kiadó, 1990). It may be found at http://oktatas.ch.bme.hu/oktatas/konyvek/fizkem/elektron/, too, with a reminder of lectures, both for electronics and instrumentations.; Szittya, O.: Bevezetés az elektronikába (LSI Oktatóközpont, 1997.); ; For electronics, one can find useful parts in the following books (as a whole, they contain consideraby more than this subject needs):; Hainzmann J., Varga S., Zoltai J.: Electronikus áramkörök (Tankönyvkiadó, 2000, 2010),; Uray, V., Szabó, Sz.: Elektrotechnika (Nemzeti Tankönyvkiadó, 1998); Tietze, U., Schenk , Ch.: Analóg és digitális áramkörök (Műszaki, 1993)

Recommended preliminary knowledge for completing the subject

Knowledge type competencies

(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)

nincs

Skill type competencies

(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)

nincs

Recommended (non-compulsory) preliminary competencies

(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)

Mathematics, physics, physics laboratory.

General rules

Requirements: The subject can be accomplished either on ground (A) or on elevated level. Two tests are to be written, one from electronics, the other from instrumentation. The ones who write the test on ground level should answer the questions of A and A+E types. On elevated level, the A+E and E type questions should be answered. If the test was written on elevated level, but the anwers to E type questions are not acceptable, it will be evaluated as a ground level test. E type questions focus on the depth of understanding and the ability to applicate. For example: A type: Describe the frequency domain methods of signal to noise ratio improvement! E-type: Nonlinear signals are usually not Fourier transformed. Why? The maximum number of points one may get to a test is 50, however, at least 17 must be reached to pass the subject. Onto the end of the semester at most P=50+50=100 points can be achieved. The grade: failed (1), if P < 40 or points of any test < 17; pass (2), if 40 ≤ P < 55; satisfactory (3), if 55 ≤ P < 70; good (4), if 70 ≤ P < 85; excellent (5), if 85 ≤ P. Re-takes: On the end of the semester the tests, according to the 14.§ of TVSz (Rules of Studying and Examinations), may be written again. Consultations: Before test writing or at any other time acceptible both for the lecturer and the student(s).

Assessment methods

In-term assessments

No detailed assessments provided.

Weight of in-term assessments

No weights provided.

Exam-period assessments

No detailed assessments provided.

Weight of exam elements

No weights provided.

Grade calculation

No grade thresholds provided.

Attendance requirements

No attendance requirements provided.

Rules for retake and resubmission

Not provided.

Short description

Not provided.

Detailed description

Name Position Department Dr. Lajos Sztraka r. senior research fellow Dept. of Phys. Chem. Dr. János Bódiss research fellow Dept. of Phys. Chem.

Recommended courses

Attending lectures needs 2 hours weekly. Preparation for a test writing needs 8-10 hours.

Workload to complete the subject

No workload breakdown provided.

Validity of subject requirements

Requirements valid from:

—

Requirements valid until:

—

Curriculum placement

Faculty	Program	Curriculum	Curriculum type	Primary
Default Faculty	biomérnöki	Biomérnöki alapképzési szak tanterve	kötelező	nem
Default Faculty	biomérnöki	Biomérnöki alapképzési szak tanterve	kötelező	nem
Default Faculty	Default Program	Default Curriculum	—	nem