Szenzorok rendszertechnikája

A hallgató a tárgy folyamán megismerkedik a szenzorokkal kapcsolatos alapfogalmak rendszerével. Az előállítási technológiák mellett az eszközstruktúrák is bemutatásra kerülnek. A technológiai megoldások példáján keresztül bemutatásra kerülnek az alapeffektusok a hőmérséklet, mechanika, sugárzás és kémiai eseteken keresztül. A beavatkozók áttekintésével egészül ki a technológiai megoldások elemzése. A hallgatók a tárgyat a rendszertechnikai alapok megismerésével folytatják. Ezek után bemutatásra kerülnek az orvosi, autóipari, gyártósori és kommerciális alkalmazási lehetőségek. A tárgy esettanulmányok és konkrét megoldások bemutatásával is szemlélteti az alkalmazás módszertanát, valamint a szenzorokban rejlő rendszerszintű lehetőségeket.

Előadások:
1.    Érzékelőkkel kapcsolatos alapfogalmak: az érzékelők fogalma, felosztása, jellemzői, intelligens és integrált érzékelők, újszerű követelmények.
2.    Előállítási technológiák. Speciális anyagtípusok és technológiák (a szilícium anizotróp maratása, a felületi mikromegmunkálás). Szervetlen és polimer rétegek leválasztása.
3.    Eszközstruktúrák az érzékelőkben: Impedancia szerkezetek, félvezető eszközök, kalorimetrikus, rezonátor és száloptikai típusok.
4.    Alapeffektusok: A hőmérséklet hatásai: termorezisztív és termoelektromos, piroelektromos effektus. 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.
5.    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.
6.    A beavatkozók (aktuátorok) felosztása, működése. Piezoelektromos beavatkozók, mozgatók. Szervomotorok, léptetőmotorok. Magnetosztrikciós aktuátorok.
7.    A mikromechanika alapjai elektrosztatikus mikromotorok, szilícium alapú mikroaktuátorok, szelepek, optikai eltérítők, összetett beavatkozó rendszerek. Mikro-elektromachanikai rendszerek (MEMS).
8.    Fotometriai alapozás, látás szenzorok segítségével. A technológiai anyagrész átfogó áttekintése.
9.    Rendszertechnikai alapok. Analóg szenzorok illesztése. Digitális szenzorok illesztése és kódolási módszerek. Speciális jelátviteli módszerek (fény, rádiófrekvencia). Távadók - analóg/digitális.
10.    Rendszertechnikai alapok, szenzorok vezetékes és vezeték nélküli kommunikációja.
11.    Környezetvédelem és biztonság autóelektronikai érzékelőkkel megvalósítva; ABS, ASR, ESP; Gépjárművek káros anyag kibocsátásának szabályozása, előírások, lambda szondás szabályozási kör; Részecskeszűrők. Esett
12.    Termikus érzékelők és alkalmazásaik; Kontakt és kontaktmentes hőmérők; Különböző gyártók termékeinek bemutatása. Ismerkedés a mérőeszközökkel.; Hőmérő elemek az elektronikai gyártástechnológiában;
13.    Nyomásmérők és alkalmazásaik, aktuátorok és nyomásmérők fúziója;

Gyakorlatok:
1.    Szenzorok az épületgépészetben: levegő minőség mérése, szobavilágítás mérése szenzorok segítségével, hőmérsékletszabályozás, füst és tűz érzékelés.
2.    Szenzorok és aktuátorok az autóelektronikában - történeti áttekintés; Trendek és jövőkép: az intelligens autó; Autóelektronika: Autóelektronikai típuspéldák, és alkalmazásaik. A példák elhelyezkedése egy autó rendszerében (pl. gyorsulásérzékelők, kopogásérzékelők, szögsebesség-érzékelők, OBD fedélzeti diagnosztika, a motor érzékelői és aktuátorai: gyújtás és légmennyiség érzékelés).
3.    eCall a gépjárművekben - vonatkozó szenzortechnika és alkalmazástechnika. Esettanulmányok, újszerű megoldások az automotive érzkelés területén.
4.    Szenzorok a háztartásban és a szórakoztatóiparban. Szenzorfúzió. Okostelefon szenzorrendszere. A szenzorok és a videojáték kapcsolódási pontja.
5.    Ipari szenzorok esettanulmányai – munkavédelmi megoldások.
6.    Ipari szenzorok esettanulmányai – tézisértékű kutatási eredményeink gyártási környezetből.