Syllabus SIS

Universitatea Babes-Bolyai Cluj-Napoca

Facultatea de fizica

Catedra de Fizica Materialelor si a Tehnologiilor Avansate

Semestrul 6

SISTEME SI INSRUMENTATIE CU SENZORI

I. Informatii generale despre curs, seminar si lucrari de laborator

Titlul disciplinei	SISTEME SI INSTRUMENTATIE CU SENZORI
Codul	FTR0042
Nr. credite	5
Nr. ore saptamanal	2 curs + 1 laborator + 1 seminar
Locul de desfasurare	conform orarului
Programarea in orar	conform orarului

II. Informatii despre titularul de curs

Nume	SORIN DAN ANGHEL
Gradul didactic	profesor
Titlul stiintific	doctor
E-mail	anghels [at] phys [dot] ubbcluj [dot] ro
Telefon	405300 int.5169
Ore de audienta	2 ore pe saptamana

III. Descrierea disciplinei

OBIECTIVELE CURSULUI: prezentarea principalelor metode de conversie a semnalelor neelectrice in semnale electrice, aplicarea cunostintelor generale de electronica analogica si digitala (dobandite in semestrul 3) la intelegerea si aprofundarea metodelor de masurare si prelucrare a semnalelor electrice; initierea in sistemele digitale si utilizarea acestora in aparatura electronica folosita in laboratoare.

ABILITATI DOBÂNDITE: Abilitati teoretice: alegerea celor mai potrivite metode de masurare a unor marimi fizice; proiectarea si simularea unor circuite simple de conversie a semnalelor neelectrice si de prelucrarea si afisare a semnalelor electrice. Abilitati si deprinderi practice: realizarea unor circuite simple de conversie a semnalelor neelectrice in semnale electrice si de prelucrarea si afisare a acestora; testarea si depanarea sistemului construit.

IV. Bibliografie obligatorie

1. S. D. Anghel, Masuratori electronice si traductoare, Universitatea „Babes-Bolyai”, Cluj-Napoca 1996.

2. P.Elgar – Sensors for Measurement and control, TecQuipement Ltd, www.tecquip.co.uk

3. S. D. Anghel, Instrumentatie cu circuite digitale, Universitatea „Babes-Bolyai”, Cluj-Napoca 2001.

4. J. F. Wakerly, Circuite digitale, Ed. Teora, Bucuresti 2002.

5. B. Wilkinson, Electronica digitala, Ed. Teora, Bucuresti 2002.

6. http://phys.ubbcluj.ro/studenti

7. http://www-ccrma.stanford.edu/~jos/filters/

V. Materiale folosite in cadrul procesului educational specific disciplinei:

a) la curs: calculator pentru prelegerea combinata (Power Point, program de simulare + tabla).

b) la laborator: Sistem pentru Instrumentatie cu Senzori (SIS - achizitionat prin competitie interna, 2004), componente electronice, placa de montaj, surse de alimentare, generatoare de semnal, instrumente digitale de masura, osciloscoape digitale (toate achizitionate in anul 2001); soft specializat pentru simularea functionarii circuitelor electronice

VI. Planificarea activităților

Curs

1. Parametrii caracteristici ai senzorilor: acurateţe, zona oarbă, drift, histerezis, întârziere în răspuns, fiabilitate, precizie, domeniu de masură, reproductibilitate, rezoluţie, sensibilitate, stbilitate, erori statice, toleranţă.

2. Senzori pentru mărimi mecanice: potenţiometrul liniar şi cu rotaţie, transformator diferenţial liniar variabil, marca tensometrică, senzori capacitivi, senzori piezoelectrici, encoder optic cu rotaţie, generator tahometric, microîntrerupătorul, senzor cu reluctanţă variabilă, senzor cu efect Hall, senzor optic, întrerupător cu lamele magnetice, accelerometru seismic inerţial, accelerometru piezoelectric.

3. Senzori de temperatură: termostatul şi termometrul bimetalic, termocuplul, senzori cu semiconductori, senzori rezistivi, termistorul, pirometrul.

4. Senzori optici: dispozitive cu cuplaj prin sarcină (CCD), dispozitive de afişare cu plasmă.

5. Interfaţarea senzor-sistem de măsură: adaptarea puterii (transferul maxim de putere), adaptarea semnalului (transferul maxim de tensiune), transformatorul ca reţea de adaptare divizorul de tensiune, puntea rezistivă, metode de liniarizare a răspunsului punţilor.

6. Zgomote: zgomotul în prosesul de măsurare şi metode de îmbunătăţire a raportului semnal/zgomot (filtre pasive, filtre active, modularea semnalelor, detecţia sensibilă la fază, filtrarea digitală).

7. Amplificatorul operaţional (AO) în dispozitivele de măsură: probleme speciale ale utilizării amplificatoarelor operaţionale în aparatura electronică de măsură (tensiune de off-set, curenti de intrare, rezistente de intrare; conversia curent-tensiune, tensiune-curent, tensiune-frecvenţă, frecvenţă-tensiune

8. Amplificatoare speciale: amplificatoare de instrumentaţie (AI); amplificatorul Norton.

9. Măsurarea mărimilor electrice cu ajutorul AO şi AI: voltmetre analogice de curent continuu şi de curent alternativ, voltmetre digitale, măsurarea curenţilor,amplificator de sarcină, osciloscopul digital.

10. Numărătoare şi registre: numărătoare MOD-n,numărătoare programabile, numărătorul Johnson, numărătorul în inel.

11. Prelucrarea digitală a semnalelor: conversia analog-digitală şi digital analogică, măsurarea frecvenţei, conversia tensiunii în frecvenţă.

12. Circuite digitale integrate: codificatoare, decodificatoare, multiplexarea, demultiplexarea, afişarea informaţiei.

Seminar

Liniarizarea răspunsului senzorilor. Calculul elementelor de circuit necesare pentru liniarizarea răspunsului unui termistor.

Filtre active cu 1 şi 2 poli proiectarea unor filtre cu unul şi doi poli.

Transformata “Z” şi filtrarea digital. Utilizarea transformatei „Z” la proiectarea filtrelor digitale.

Influenţa liniilor de transmisie asupra semnalelor digitale reflexia la capetele liniilor de tranmisie a semnalelor; condiţia de adaptare.

Aplicaţii ale CI 555 studiul arhitecturii interne a CI 555; generarea diverselor forme de undă.

Convertorul A/D cu aproximaţii succesive. Analiza schemei de funcţionare a unui convertor A/D pe patru biţi.

Circuite PLD Arhitectura circuitelor PLA şi PAL.

Laborator

L1.1 Marci tensometrice

L1.2 Conversia tensiune-frecvenţă

L1.3 Senzori de temperatura

L1.4 Senzori ultrasonici şi fotoelectrici

L2.1 Transformatorul diferential liniar variabil

L2.2 Conversia frecvenţă-tensiune

L2.3 Conversia analog-digitală

L2.4 Senzori magnetici cu efect Hal

VII. Modul de evaluare

Nota finala reprezinta media ponderata a notelor (de la 1 la 10) la urmatoarele activitati: laborator, seminar, testele de evaluare pe parcursul semestrului si examenul din sesiune.
Ponderile sunt cele stabilite de Consiliul Profesoral al facultatii.
Pentru obtinerea unei note finale de promovare, este obligatorie obtinerea notei minime 5(cinci) la fiecare din activitati.

VIII. Detalii organizatorice, gestionarea situatiilor exceptionale

Prezenta la cursuri este optionala. Efectuarea lucrarilor de laborator este obligatorie in proportie de 90% iar prezenta la seminarii este obligatorie in proportie de 75%. Aceste procente conditioneaza posibilitatea de prezentare la probele de evaluare finala.

Recuperarea lucrarilor de laborator se va putea face cu respectarea hotararilor Consiliului Profesoral al facultatii.

Eventualele situatii de frauda la examen vor fi sanctionate conform prevederilor Regulamentului de Credite Transferabile al universitatii si hotararilor Consiliului Profesoral al facultatii.

IX. Bibliografie optionala

1. R.A. Dunlop - Experimental Physics. Modern Methods, Oxford University Press, 1988.

2. E.Nicolau si M.Belis - Masurari electrice si electronice, Ed.Did.Pedag. Buc.1984.

4. R.J.Tocci - Digital systems: principles and applications, Prentice/Hall Intern. Inc. 1985.

5. M.Bodea, I.Mihut, L.Turic si V.Tiponut - Aparate electronice pentru masurare si control, Ed.Did.Pedag. Buc.1985.

6. H. Taub and D. Schilling -Digital Integrated electronics, McGraw Hill Book Comp. 1977.