22433 Rapid prototyping af simple sensorsystemer

2022/2023

Kurset er af typen "Ingeniørarbejde" og forbeholdt studerende indskrevet på Medicin og Teknologi.
Kursusinformation
Rapid Prototyping of Simple Sensor Systems
Dansk
10
Bachelor
Kurset udbydes som enkeltfag
E5 (ons 8-17) og E1B (tors 13-17)
Lab-øvelser om onsdagen i enten formiddagshold eller eftermiddagshold.
Campus Lyngby
Forelæsninger, regneopgaver, kredsløbsimulering, lab-øvelser, lab-projekter, self-assessment quizzer, obligatoriske quizzer.
13-uger
E5A, F4A, Reeksamen i modul F4A
Skriftlig eksamen og bedømmelse af opgave(r)
To ud af tre obligatoriske quizzer skal godkendes for at deltage i eksamen. Quizzernes resultat indgår ikke i den endelige karakter. Deltagelse i reeksamen kræver godkendt deltagelse i den ordinære eksamen.
Skriftlig eksamen: 4 timer
Alle hjælpemidler er tilladt
7-trins skala , intern bedømmelse
22432 og 31502
3150222432310013100362422627326277062771
Minimum 10
Kaj-Åge Henneberg , Lyngby Campus, Bygning 349, Tlf. (+45) 4525 3905 , khen@dtu.dk
René Gadkjær , Tlf. (+45) 4525 3684
22 Institut for Sundhedsteknologi
I studieplanlæggeren
Overordnede kursusmål
Kurset introducerer den studerende til analoge og digitale elektriske kredsløb med det formål at opbygge prototyper af simple målesystemer. Elektrisk kredsløbsteori bruges til at designe forstærkere der kan forstærke svage sensorsignaler. Mikrocontroller teori bruges til at digitalisere forstærkede sensorsignaler, til at registrere bruger input og til at styre motorer, displays og andre enheder.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
  • Forklare og anvende Ohm's lov og Kirchhoff's love til at opstille ligninger for spændinger og strømme i et elektrisk kredsløb.
  • Anvende knudepunktsanalyse, maskeanalyse og superpositionsmetoden til at opstille ligninger for spændinger og strømme i et kredsløb.
  • Anvende begreber som spændingsdelere og strømdelere til at effektivisere kredsløbsanalyser.
  • Kombinere lineære ligningssæt og beregne knudepunktspændinger og grenstrømme i passive resistive netværk og i resistive netværk med operationsforstærkere.
  • Anvende begreberne for den ideelle operationsforstærker til at udlede systemligninger for inverterende, ikke-inverterende og summerende forstærkerkredsløb.
  • Forklare principperne for termistor-, tryk- og lyssensorer og inkludere disse sensorer i et sensorkredsløb.
  • Beregne spændingsintervallet på udgangssignalet fra et sensorkredsløb.
  • Beregne komponentværdier for et forstærkerkredsløb således at sensors spændingsinterval afbildes til et spændingsinterval, der er optimalt for digitalisering.
  • Redegøre for arkitekturen og delsystemerne i ATmega 328P mikrokontrolleren.
  • Skrive programmer med brug af Arduino C og plain C, og få mikrokontrolleren til at reagere på trykknapper, styre LED og kommunikere serielt med I2C protokollen.
  • Skrive C programmer til en Arduino Uno R3 så denne kan digitalisere meget lavfrekvente sensorsignaler, styre motorer, og vise information på et LCD display.
  • Betjene multimetre og oscilloskop, bruge Multisim og VeeCAD til kredsløbssimulering og komponentplacering på breadboard og veroboard, og bruge Maple til løsning af lineære ligningssystemer.
Kursusindhold
Sensorteknologier: Termistorer, tryksensorer og lysfølsomme modstande.
Analoge elektriske kredsløb: Kirchhoffs love for elektriske kredsløb, komponenter i serie og parallel, den ideelle operationsforstærker, spændingsfølgere, inverterende og ikke-inverterende forstærkerkredsløb. DC-kredsløb.
Værktøjer til kredsløbsdesign: Fumlebræt, veroboard, multimeter, funktionsgenerator, oscilloskop. Multisim til simulering af elektriske kredsløb og VeeCAD til design af komponentplacering på fumlebræt og veroboard.
Digitale systemer: Arduino Uno R3 system, ATmega 328P mikrokontroller, trykknapper LCD display, LED, RGB LED, DC motorer, digitalisering af lavfrekvente signaler.
Programmering i C: Typedeklarering, matematiske operationer, brugerdefinerede funktioner, for og while løkker, if blokke, bit manipulation med Arduino C og med plain C. Læsning fra og skrivning til mikrokontrollerens registre.
Projekter: Design, simulering, prototyping, test og validering på fumlebræt og veroboard af forskellige sensorsystemer indeholdende analog sensorer, operationsforstærker og mikrocontroller system med LCD display.
Bemærkninger
Kurset er det obligatoriske introduktionskursus for bacheloruddannelsen Medicin og Teknologi. Kurset er kun åbent for studerende i dette program. Studerende skal medbringe og anvende deres eget Arduino udviklingskit til kursets øvelser og projekter. Kursets obligatoriske quizzer skal være godkendt for at kunne deltage i eksamen og reeksamen.
Sidst opdateret
02. maj, 2022