MEMS inteligentné senzory a aktuátory: Rozdiel medzi revíziami

Verzia zo dňa a času 10:46, 19. február 2017

Odkaz na AIS:

38173_3B - MEMSISA: MEMS - inteligentné senzory a aktuátory

Obsah

1 Prednášky
- 1.1 Prednášky LS 2017
- 1.2 Prednášky LS 2016
2 Cvičenia
3 Hodnotenie
4 Literatúra
5 Čítanie na doma
6 Semestrálne zadanie
- 6.1 Praktický projekt
- 6.2 Prezentácie 2017
7 ToDo List

Prednášky

Prednášky budú vždy v pondelok od 8:00 do 9:40 v miestnosti C-802.

Prednášajúci: Ing. Richard Balogh, PhD.

Prednášky LS 2017

Slajdy z prednášok

1: 13. 2. 2017 Úvod. Vlastnosti senzorov (charakteristiky).

2: 20. 2. 2017 Senzorický aparát človeka.
- Referát 1: Jozef Bernát: ľudské oko versus kamery
- Referát 2: David Abrhan: ľudské ucho versus mikrofóny
- Program BBC Human Senses
- Jessica Morrison: Human Nose Can Detect 1 Trillion Odors
- Séria prednášok TEDx o zmysloch

3: 27. 2. 2017 Gabriel Vanko (EÚ SAV): MEMS technológie
- Vanko, Gabriel, et al.: Bulk micromachining of SiC substrate for MEMS sensor applications.
- Vanko, Gabriel, et al.: MEMS pressure sensor fabricated by advanced bulk micromachining techniques.
- J. Zehetner, G. Vanko, P. Choleva, J. Dzuba, I. Ryger, T. Lalinsky: Using of laser ablation technique in the processing technology of GaN/SiC based MEMS for extreme conditions.

Prednášky LS 2016

1: 15. 2. 2016 Úvod (definície pojmov, senzorický aparát človeka)
- Program BBC Human Senses
- Jessica Morrison: Human Nose Can Detect 1 Trillion Odors
- Séria prednášok TEDx o zmysloch

2: 22. 2. 2016 Vlastnosti senzorov (charakteristiky).

3: 29. 2. 2016 Optické princípy. Optická cesta.
- Optoelektronika -- prednášky a cvičenia z predmetu OEaLT (stuba.sk)
- Obrázky
- Applet zobrazovanie šošovkou a zrkadlom
- Applet na lom svetla hranolom

4: 7. 3. 2016 Proximitné optické snímače.
5: 14. 3. 2016 Senzory farieb
- Beau Lotto: Optical illusions show how we see. Video on TED.com
- Edward H. Adelson: Lightness Perception and Lightness Illusions + demonstrations (mit.edu)
- Randall P. Munroe: Color Survey. (xkcd.com)

6: 21. 3. 2016 CCD a CMOS snímače. / Čiarové a QR kódy / Zbernica i2c
- http://legacy.jyi.org/volumes/volume3/issue1/features/peterson.html
- https://de.wikipedia.org/wiki/CCD-Sensor
- Raymond Sirí: CCD Animation Sequence (vimeo.com)
- http://www.specinst.com/What_Is_A_CCD.html
- Raymond Sirí: CMOS Animation Sequence (vimeo.com)
-- 28. 3. 2016 Veľkonočný pondelok
7: 4. 4. 2016 9:00 Gabriel Vanko (EÚ SAV): MEMS technológie
- Vanko, Gabriel, et al.: Bulk micromachining of SiC substrate for MEMS sensor applications.
- Vanko, Gabriel, et al.: MEMS pressure sensor fabricated by advanced bulk micromachining techniques.
- J. Zehetner, G. Vanko, P. Choleva, J. Dzuba, I. Ryger, T. Lalinsky: Using of laser ablation technique in the processing technology of GaN/SiC based MEMS for extreme conditions.
8: 11. 4. 2016 7:15 Exkurzia v ME-Inspection
Uvidíte priemyselné meracie systémy z portfólia firmy.
Stretneme sa o 7:00 na električkovej zastávke Botanická záhrada alebo o 7:15 pred sídlom firmy na Drobného 25 A (Dúbravka). Exkurzia potrvá do 9:00 a je povinná.
Môžete si vziať vlastný predmet hr. max. 50 mm na zmeranie v profilometri. So sebou pero, zošit a USB kľúč na namerané data.
- Namerané data - tieto dáta treba spracovať a nakresliť nameraný profil. Obrázok odovzdáte na najbližšom cvičení.

8+:12. 4. 2016 o 11:00 Prednáška IQRF o bezdrôtových moduloch
9: 18. 4. 2016 Snímače polohy
10: 25. 4. 2016 Snímače polohy II.
11: 2. 5. 2016 Odporové snímače. Analýza tenzometrického mostíka / MEMS snímače tlaku
12: 9. 5. 2016 Snímače mechanických veličín. MEMS inerciálne snímače

Prednášky LS 2015 - archív: Slajdy z prednášok

Cvičenia

Cvičenia sú v pondelok od 10:00 a 12:00 hod v T-004.

Cvičiaci: Ing. Richard Balogh, PhD.

13. 2. Cvičenie 1: Úvod (BOZP) a vyhodnotenie merania podľa normy.

20. 2. Cvičenie 2: Linearizácia odporového snímača polohy.

Archív 2016:

18. 2. cvičenie odpadlo
25. 2. Cvičenie 1: Úvod (BOZP) a odporový snímač polohy.
29. 2. Cvičenie 2: Linearizácia odporového snímača polohy.
7. 3. Cvičenie 3: Lokálne zobrazenie meranej veličiny (LED a LCD).
14. 3. Cvičenie 4: Senzory farby: TCS230 a ColorPAL + rozpoznávanie farieb.
21. 3. Cvičenie 5: Riadkový CCS snímač TSL1401 Line Sensor.
4. 4. Cvičenie 6: Zbernica i2c.
11. 4. Cvičenie 7: Rozdelenie snímačov na semestrálny projekt.
18. 4. Cvičenie 8: Samostatná práca na projekte
25. 4. Cvičenie 9: samostatná práca na projekte
2. 5. Cvičenie 10: exkurzia SAV
9. 5. Cvičenie 11: samostatná práca na projekte
16. 5. Cvičenie 12: prezentácia výsledkov a obhajoba projektu.

ToDo: Ardugraph alebo IoT

Hodnotenie

10 b. Prezentácia na prednáške
20 b. Za prácu na cvičeniach (aktivita, referáty)
20 b. Semestrálny projekt
50 b. Skúška (písomná)

Literatúra

Jacob Fraden: Handbook of Modern Sensors. 4th ed. Springer, New York, 2010. Dostupné on-line: <ftp://ftp.itb.ac.id/>, prípadne <folk.ntnu.no>
Sabrie Soloman: Sensors and Control Systems in Manufacturing. 2nd ed. McGraw Hill, New York, 2010.
H. R. Everett: Sensors for Mobile Robots. Theory and Application. A K Peters, Natick, 1995.
Ján Šturcel: Prvky riadiacich systémov, časť Meranie neelektrických veličín. STU Bratislava 2004, ISBN 80-227-2120-4
Ján Šturcel: Snímače a prevodníky. STU Bratislava, 2002, ISBN 80-227-1712-6
Miroslav Toman: Senzory v automatizácii. STU Bratislava 1999. 127s
František Duchoň: Snímače v mobilnej robotike. STU Bratislava, 2012. 97s.

Slajdy z prednášok
Rozpracované skriptá Toman: Senzory v CIM

Čítanie na doma

Jacob Fraden: Handbook of Modern Sensors. 4th ed., Springer, 2010:
- Hallov jav (d.ú. str. 103)
- Siebeckov jav (d.ú. str. 106)
- Peltierov jav (d.ú. str. 111)

Opakovanie:

Jacob Fraden: Handbook of Modern Sensors. 4th ed., Springer, 2010:
- Snímače tlaku (d.ú. str. 375 - 397)
  - Piezorezistívny jav (d.ú. str. 381)
- Snímače prietoku (d.ú. str. 399 - 429)
- Snímače teploty (d.ú. str. 519 - 567)

Z čítania na doma bude otázka na skúške!

Semestrálne zadanie

Praktický projekt

V rámci cvičení budete pracovať individuálne s vybranými senzormi, ktoré pripojíte k mikropočítaču, navrhnete ukážkový program a všetko zdokumentujete. Podrobnejšie viď MEMS projekty.

Prezentácie 2017

Druhé zadanie je prezentačné: Vybranú tému treba spracovať písomne v rozsahu min. 4 strán a odprezentovať v rámci prednášok cca 10 minút. Témy si vyberajte priebežne, aby sme si stihli vypočuť každého a aby témy nadväzovali na prednášanú látku. Témy budú postupne pribúdať. Ak si vyberiete, oznámte to prednášajúcemu, aby nevznikli kolízie.

Zadania pre LS 2017

20. 2. 2017 Jozef Bernát: ľudské oko versus kamery
20. 2. 2017 David Abrhan: ľudské ucho versus mikrofóny

Voľné témy:

Biometrické snímače - prehľad
- Jain, Anil K., Arun Ross, and Salil Prabhakar. An introduction to biometric recognition. IEEE Transactions on circuits and systems for video technology 14.1 (2004): 4-20.
- Uludag, Umut, et al. Biometric cryptosystems: issues and challenges. Proceedings of the IEEE 92.6 (2004): 948-960.

Biometrické snímače - odtlačky prstov
- Van der Putte, Ton, and Jeroen Keuning: Biometrical fingerprint recognition: don’t get your fingers burned. Smart Card Research and Advanced Applications. Springer US, 2000. 289-303.
- Uludag, Umut, and Anil K. Jain. Attacks on biometric systems: a case study in fingerprints. Proceedings of SPIE. Vol. 5306. 2004.

Umelá koža - artificial skin
- Ravinder S. Dahiya, Giorgio Metta, Maurizio Valle and Giulio Sandini: Tactile Sensing—From Humans to Humanoids. IEEE Transactions on Robotics, vol. 26, no. 1, 2010.
- Maiolino, P.; Maggiali, M.; Cannata, G.; Metta, G. & Natale, L. (2013): A flexible and robust large scale capacitive tactile system for robots, Sensors Journal, IEEE 13(10), 3910--3917.
- Matěj Hoffmann: Jak si humanoidní robot iCub s umělou kůží osahává svět: od inspirace v biologii k adaptivním a bezpečným strojům. (video z prednášky)

[???]
Time of Flight kamery (Kinect)
[???]
Biometrické snímače - snímač tepovej frekvencie

Archív zadaní z predošlých rokov

LS 2016

18. 4. 2016 [Romana Čápková]
Rags Gardner: Eye to Eye: Cameras and Vision
18. 4. 2016 [Eva Bartalová]
K. Hema: Mems Pressure Sensor in Automotive Industry
25. 4. 2016 [Michal Stromko]
Jun Ohta, Takashi Tokuda, Kiyotaka Sasagawa and Toshihiko Noda: Implantable CMOS Biomedical Devices. Sensors 2009, 9, 9073-9093; doi:10.3390/s91109073.
25. 4. 2016 [Marek Petráš]
http://www.sciencealert.com/new-material-with-electrons-that-move-at-300-km-s-displays-huge-magnetoresistance - dohladajte čo je to magnetorezistancia, na čo je dobrá v senzorovej technike a čo nového prináša tento objav
[Tomáš Kováč]
Steigerwald, Daniel A., et al. Illumination With Solid State Lighting Technology (Biele LED)
2. 5. [Vladimír Šimčák]
CCD versus CMOS - ktorý je lepší?
- Bradley S. Carlson: Comparison of modern CCD and CMOS image sensor technologies and systems for low resolution imaging. Sensors, 2002. Proceedings of IEEE. Vol. 1. IEEE, 2002.
2. 5. [Tomáš Timoranský]
Nava Whiteford: Esoteric Actuators
2. 5. Valášek: Termokamery
[Ivan Beliansky]
MEMS aktuátory: Switchable windows with MEMS shutters

1. http://www.google.com/patents/US8724202
2. https://www.youtube.com/watch?v=RqwL2egaqYY

[Matúš Rus]
Image stabilization:
- Innovations Embedded: Optical Image Stabilization (OIS) White paper, ROHM Semiconductor.
- Fabrizio La Rosa, Maria Celvisia Virzì, Filippo Bonaccorso, Marco Branciforte: Optical Image Stabilization (OIS). STMicroelectronics.
[Matej Cehula] Gyroskopy:
- Saukoski, Mikko: System and circuit design for a capacitive MEMS gyroscope. PhD Thesis, 2008, p. 9-48
- Oliver J. Woodman: An introduction to inertial navigation. Technical Report Number 696, University of Cambridge, UK, 2007

Zmyslové orgány: hmat
Zmyslové orgány: čuch a chuť
Supravodivosť a magnetizmus, vysokoteplotná sv.
Biele LED - technológie, parametre, princípy
Povrchová akustická vlna -- princíp, využitie, komerčné aplikácie. Vybrať nejaký senzor.
Snímanie priestoru IR žiarením. Zdroje, snímače, typy zariadení. Aktívne a pasívne systémy. Registrujúce (poplašné) zariadenia. Snímanie objektov, pohybu objektov.
Snímanie priestoru IR žiarením 2. Infračervené kamery. Konštrukcie, typy citlivých elementov, pracovné vlnové dĺžky, optika. Teplotný profil, termovízia. Priradenie pseudofarieb.
Analýza prostredia, zisťovanie zloženia plynov. Možnosti zisťovania známych zložiek plynov v zmesi. Možnosti zistenia celkového zloženia plynnej vzorky. Prehľad metód, ich vhodnosť, výhody, nevýhody, obmedzenia, poruchové vplyvy, presnosť, spoľahlivosť, odôvodnenosť a ekonomika nasadenia.
Snímače farby. Princíp činnosti, poruchové veličiny, využitie.
CCD senzory. Najnovšie technológie -- parametre, dosiahnuté výsledky (počet pixlov, citlivosť,...)
CMOS senzory. Najnovšie technológie -- parametre, dosiahnuté výsledky (počet pixlov, citlivosť,...)
Infrasenzory. Princíp, využitie - termokamery. Najnovšie technológie -- parametre, dosiahnuté výsledky (počet pixlov, citlivosť,...)
Stabilizácia obrazu.
Technológia sheet-of-light
PIR senzory
Gyroskopické senzory
MEMS Senzory iné ako akcelerometre
Lambda sonda
Elektronická ochrana tovarov
Kinect
...

Vítané sú aj vlastné námety súvisiace s témou.

Hodnotí sa zvlášť prezentácia (vystupovanie, koncepcia, slajdy, ukážky - 10b) a zvlášť písomné spracovanie (úplnosť informácie, použité zdroje a ich citovanie, úprava -- 15b).

ToDo List

NETLabTK: Tools for Tangible Design http://www.netlabtoolkit.org/category/news/
ArduGraph is open-source easy to use serial graph monitor for Arduino. http://www.open-electronics.org/guest_projects/ardugraph/?utm_content=buffer51656&utm_medium=social&utm_source=facebook.com&utm_campaign=buffer

Návrat na zoznam cvičení...

@@ Riadok 228: / Riadok 228: @@
 '''Voľné témy:'''
-* Biometrické snímače - odtlačky prstov
+* '''Biometrické snímače''' - prehľad
-* Biometrické snímače - snímač tepovej frekvencie
+** Jain, Anil K., Arun Ross, and Salil Prabhakar. ''[http://www.cse.msu.edu/~rossarun/BiometricsTextBook/Papers/Introduction/JainRossPrabhakar_BiometricIntro_CSVT04.pdf An introduction to biometric recognition.]'' IEEE Transactions on circuits and systems for video technology 14.1 (2004): 4-20.
-* Umelá koža - artificial skin
+** Uludag, Umut, et al. ''[https://www.researchgate.net/profile/Umut_Uludag/publication/2986306_Biometric_cryptosystems_Issues_and_challenges/links/0deec529821d7612fd000000.pdf Biometric cryptosystems: issues and challenges.]'' Proceedings of the IEEE 92.6 (2004): 948-960.
+* Biometrické snímače - '''odtlačky prstov'''
+** Van der Putte, Ton, and Jeroen Keuning: ''[http://link.springer.com/chapter/10.1007/978-0-387-35528-3_17 Biometrical fingerprint recognition: don’t get your fingers burned.]'' Smart Card Research and Advanced Applications. Springer US, 2000. 289-303.
+** Uludag, Umut, and Anil K. Jain. ''[http://ai2-s2-pdfs.s3.amazonaws.com/8fb8/4fca5b5537442bd369b0fc3369ceb5c5049a.pdf  Attacks on biometric systems: a case study in fingerprints.]'' Proceedings of SPIE. Vol. 5306. 2004.
+* '''Umelá koža''' - artificial skin
 ** Ravinder S. Dahiya, Giorgio Metta, Maurizio Valle and Giulio Sandini: ''[http://www.robotcub.org/misc/papers/10_Dahiya_etal.pdf Tactile Sensing—From Humans to Humanoids].'' IEEE Transactions on Robotics, vol. 26, no. 1, 2010.
-** Maiolino, P.; Maggiali, M.; Cannata, G.; Metta, G. & Natale, L. (2013): ''[https://pdfs.semanticscholar.org/48a4/ca88bca5a83af20c0c36e14d6ab9112d40b0.pdf A flexible and
+** Maiolino, P.; Maggiali, M.; Cannata, G.; Metta, G. & Natale, L. (2013): ''[https://pdfs.semanticscholar.org/48a4/ca88bca5a83af20c0c36e14d6ab9112d40b0.pdf A flexible and robust large scale capacitive tactile system for robots]'', Sensors Journal, IEEE 13(10), 3910--3917.
-robust large scale capacitive tactile system for robots]'', Sensors Journal, IEEE 13(10), 3910--3917.
 ** Matěj Hoffmann: ''[http://www.robotika.sk/seminar/2016/robotikask1.pdf Jak si humanoidní robot iCub s umělou kůží osahává svět: od inspirace v biologii k adaptivním a bezpečným strojům]. ([https://youtu.be/zmUIQes50fA video z prednášky])
-'''Zadania pre LS 2016'''
+* [???] <BR>Time of Flight kamery (Kinect)
+* [???] <BR>Biometrické snímače - snímač '''tepovej frekvencie'''
+'''Archív zadaní z predošlých rokov'''
+'''LS 2016'''
 * 18. 4. 2016 [Romana Čápková] <br> Rags Gardner: ''[http://www.rags-int-inc.com/PhotoTechStuff/CameraEye/  Eye to Eye: Cameras and Vision]''
@@ Riadok 250: / Riadok 263: @@
 ## http://www.google.com/patents/US8724202
 ## https://www.youtube.com/watch?v=RqwL2egaqYY
-* [???] <BR>Time of Flight kamery (Kinect)
 * [Matúš Rus] <BR>Image stabilization:
 ** Innovations Embedded: ''[http://www.rohm.com/documents/11303/41217/OIS-white-paper.pdf Optical Image Stabilization (OIS)]'' White paper, ROHM Semiconductor.
@@ Riadok 260: / Riadok 272: @@
-'''Archív zadaní z predošlých rokov'''
 # Zmyslové orgány: hmat