Přehled studia |
Přehled oborů |
Všechny skupiny předmětů |
Všechny předměty |
Seznam rolí |
Vysvětlivky
Návod
Anotace:
Předmět seznamuje se základními fyzikálními principy činnosti senzorů, mikrosenzorů a vybraných typů akčních členů, seznamuje se signálovými doménami okolního prostředí, statickými a dynamickými parametry, metodami zlepšování parametrů a snižování chyb, zpracováním senzorových signálů. Jsou zde představeny i řešení mikro a nano prvků založených na základních fyzikálních a biochemických jevech s využitím aktuálních poznatků o materiálech, technologiích i inteligentních řešeních. Fyzikální základy elektronických prvků a principů činnosti jsou demonstrovány aplikacemi využití v senzorech teploty, tlaku, mechanického namáhání, průtoku, hladiny, magnetických veličin, chemické analýzy a dalších. Principy senzorů jsou určeny pro široké aplikace, od mobilních telefonů, přes IoT, biochemické analyzátory včetně aplikací v mikro/nanomanipulaci, mikro/nanorobotech.
Cíle studia:
Poznatky o principech činnosti součástek a systémů pro neelektrické veličiny (senzory, aktuátory), zpracování signálů a aplikace využitelné v elektronice, kybernetice a robotice.
Osnovy přednášek:
| 1. | | Proč senzory - energetické domény, senzor, mikrosenzor, mikroaktuátor, mikrosystém, integrace, miniaturizace, základní fyzikální jevy využívané pro činnost senzorů a aktuátorů. |
| 2. | | Parametry senzorů a mikrosenzorů, metody zlepšování parametrů |
| 3. | | Senzorové sítě a Internet věcí (IoT) |
| 4. | | Kapacita - Kapacitní mikrosenzory, tlakové mikrosenzory |
| 5. | | Piezoodporový jev - princip činnosti, senzory mechanických změn (tenzometry), tlakové senzory |
| 6. | | Piezoelektrický jev - princip činnosti, senzory mechanických změn, ultrazvukové, SAW, senzory a aktuátory, tlakové senzory |
| 7. | | Akcelerometry – fyzikální principy činnosti, konstrukce, aplikace |
| 8. | | Indukčnost – Senzory Induktanční, indukčnostní, magnetoelastické |
| 9. | | Senzory magnetických veličin - Hallův jev, magnetorezistivní jev, magnetodioda, magnetotranzistor, SQUID |
| 10. | | Senzory teplotních veličin - odpor polovodiče a kovu, termoelektrický jev, pn přechod, integrované senzory s bipolární a unipolární strukturou, senzory pro nízké teploty |
| 11. | | Senzory průtoku |
| 12. | | Senzory hladiny |
| 13. | | Senzory chemických a biochemických veličin (Základní principy pro činnost biochemických senzorů a systémů, lab-on-chip, umělý nos apod.) |
Osnovy cvičení:
Cvičení se tematicky shodují s obsahem přednášek.
| 1. | | Úvodní cvičení - bezpečnost, organizace cvičení |
| 2. | | Měření úlohy č. 1: Měření spekter |
| 3. | | Měření úlohy č. 2: Senzory magnetického pole |
| 4. | | Měření úlohy č. 3: Piezorezistivní (piezoodporové) senzory síly |
| 5. | | Měření úlohy č. 4: Detektory kovů |
| 6. | | Měření úlohy č. 5: MEMS akcelerometry |
| 7. | | Měření úlohy č. 6: Optický senzor, optická závora, optický kodér ¨ |
| 8. | | Měření úlohy č. 7: Senzory teploty |
| 9. | | Měření úlohy č. 8: Indukční senzory |
| 10. | | Měření úlohy č. 9: Peltiérův článek a termočlánek |
| 11. | | Měření úlohy č. 10: Kapacitní senzory vzdálenosti |
| 12. | | Náhradní měření, zápočtový test |
Literatura:
Povinná:
| 1. | | Fraden Jacob, Handbook of Modern Sensors, Springer 2016, ISBN 978-3-319-19302-1 |
| 2. | | Ekbert Hering, Gert Schönfelder, Sensor Systems, Springer 2022, ISBN 978-3-658-34919-6 |
| 3. | | Hospodka J.: Elektronické obvody, interaktivní výukový materiál, https://hippo.feld.cvut.cz/vyuka/soubory/ElektronickeObvody.pdf |
| 4. | | kopie přednášek (v pdf) + doplňkové informace, elektronické záznamy přednášek |
| 5. | | Pro předmět je zpracována studijní opora. |
Doporučená:
| 1. | | Husák,M.: Mikrosenzory a mikroaktuátory. Academia 2008 (in Czech) |
| 2. | | Jacob Fraden, Handbook of Modern Sensors (Physics, Designs, and Applications), Springer 2016 |
| 32. | | Sha Xia, Stoyan Nihtianov , Smart Sensors and Mems (Intelligent Devices and Microsystems for Industrial Applications), Woodhead publishing 2018 |
Požadavky:
Klíčová slova:
senzor, mikrosenzor, nanosenzor, nanotechnologie, signál, fyzikální princip, neelektrický signál
Předmět je zahrnut do těchto studijních plánů:
| Stránka vytvořena 16.6.2026 17:51:32, semestry: L/2029-30, L/2027-8, Z/2028-9, L/2025-6, Z/2027-8, L/2028-9, Z,L/2026-7, připomínky k informační náplni zasílejte správci studijních plánů |
Návrh a realizace: I. Halaška (K336), J. Novák (K336) |