Analóg és digitális rendszertervezés kiberfizikai platformokon

Analog and Digital System Design on Cyber Physical System Platforms

A tantárgyleírás hatályossága

Hatályosság kezdete:

—

Hatályosság vége:

—

Tantárgy neve (magyarul, angolul)

Analóg és digitális rendszertervezés kiberfizikai platformokon

Analog and Digital System Design on Cyber Physical System Platforms

Tantárgykód

BMEVIEEAV10

Tantárgyjelleg

—

Képzési szint

—

Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves)

Kurzustípus	elmélet	gyakorlat	laboratóriumi gyakorlat
óraszám (heti)	2	0	0
jelleg (kapcsolt/önálló)	—	—	—

Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa

félévközi érdemjegy

Tantárgy kreditértéke

Tantárgyfelelős

DR. Ress Sándor László

beosztás: egyetemi docens

elérhetőség: ress.sandor@vik.bme.hu

Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység

—

Kar

Tantárgy weboldala

—

Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege

—

Közvetlen előkövetelmények – Erős előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Gyenge előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Párhuzamos előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Mérföldkő előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Kizáró feltétel

nincs

Célkitűzés

Tantárgyprogram

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

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.

Tanulmányi eredmények

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

Tudás

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Képességek

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Attitűd

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Autonómia és felelősség

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Oktatási módszertan

Heti 2 óra előadás.

Tanulástámogató anyagok

Online források

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

A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek

Tudás típusú kompetenciák

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

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

Képesség típusú kompetenciák

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

nincs

Ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák

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

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

Általános szabályok

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. 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.

Teljesítményértékelési módszerek

Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya

Nincs megadva részarány.

Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Vizsgarészek részaránya

Nincs megadva részarány.

Érdemjegy megállapítása

Nincs megadva érdemjegy határ.

Jelenléti és részvételi követelmények

Nincs megadva jelenléti követelmény.

Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai

Nincs megadva.

Rövid leírás

Nincs megadva.

Részletes leírás

Nincs megadva.

Ajánlott tantárgyak

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

A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka

Nincs megadva munkaidő bontás.

Tantárgykövetelmények hatályossága

Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete:

—

Tantárgykövetelmények hatályosságának vége:

—

Tantervi elhelyezés

Nincsenek rögzített tantervi elhelyezések ehhez a tárgyverzióhoz.