Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Informatyki - Informatyka (S1)

Sylabus przedmiotu Systemy sensorowe i mechatronika:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Informatyka
Forma studiów studia stacjonarne Poziom pierwszego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta inżynier
Obszary studiów nauki techniczne, studia inżynierskie
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Systemy sensorowe i mechatronika
Specjalność Inżynieria komputerowa
Jednostka prowadząca Katedra Architektury Komputerów i Telekomunikacji
Nauczyciel odpowiedzialny Marek Jaskuła <Marek.Jaskula@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele Sławomir Jaszczak <Slawomir.Jaszczak@zut.edu.pl>, Remigiusz Olejnik <Remigiusz.Olejnik@zut.edu.pl>
ECTS (planowane) 4,0 ECTS (formy) 4,0
Forma zaliczenia zaliczenie Język polski
Blok obieralny 5 Grupa obieralna 3

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
wykładyW6 30 2,00,50zaliczenie
laboratoriaL6 30 2,00,50zaliczenie

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Programowanie 1
W-2Technika mikroprocesorowa
W-3Systemy wbudowane

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Celem przedmiotu jest uświadomienie interdyscyplinarnego zagadnienia jakim jest pomiar rzeczywistych wielkości mierzonych z wykorzystaniem sensorów oraz ich integracja w system sensorowy lokalny i rozproszony a także nabycie praktycznej wiedzy i umiejętności budowania takich systemów.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
laboratoria
T-L-1Budowa podstawowej platformy pomiarowej z lokalnym i zdalnym odczytem wartości mierzonych2
T-L-2Wybrane protokoły komunikacyjne czujników. Przetworniki a/c2
T-L-3Pomiary wielkości elektrycznych z lokalną wizualizacją pomiarów2
T-L-4System sensorowy ze zdalnym pomiarem temperatury, ciśnienia i wilgotności (komunikacja wifi)4
T-L-5System multisensorowy - scalony pomiar położenia i dynamiki ruchu2
T-L-6Pomiar wielkości magnetycznych - sensory indukcyjne i Halla2
T-L-7System sensorowy - wykorzystanie aktuatorów (silnik DC i silnik krokowy, serwomechanizm)2
T-L-8Synteza układu sterowania prędkością kątową i/lub pozycją kątową silnika prądu stałego4
T-L-9Synteza układu sterowania pozycją kątową silnika krokowego4
T-L-10Synteza układu sterowania prędkością kątową i/lub pozycją kątową silnika prądu zmiennego4
T-L-11Zaliczenie końcowe2
30
wykłady
T-W-1Wprowadzenie do systemow sensorowych - pomiary wielkości elektrycznych i nieelektrycznych; przykłady elementów toru pomiarowego; podstawowe definicje, parametry, błędy.2
T-W-2Protokoły komunikacyjne czujników (I2C, SPI, 1-wire, inne), przetworniki A/C i C/A2
T-W-3Pomiary i sensory wielkości elektrycznych (napięcie, natężenie, rezystancja, pojemność, indukcyjność) - sensory, aplikacje.2
T-W-4Pomiary i sensory wielkości nieelektrycznych (wielkości mechaniczne - położenie, przesunięcie, odkształcenie, kąt obrotu, dynamika ruchu, drgania, ciśnienie)4
T-W-5Pomiary i sensory wielkości nieelektrycznych (wielkości magnetyczne; wielkości chemiczne - skład powietrza, wilgotność; wielkości cieplne - temperatura, pirometria, termowizja; inne)3
T-W-6Wstęp do aktuatorów2
T-W-7Struktury układów sterowania w systemach mechatronicznych2
T-W-8Podstawowe elementy wykonawcze w mechatronice : elektryczne, pneumatyczne i hydrauliczne2
T-W-9Sterowanie ruchem silników prądu stałego, silników krokowych i silników prądu zmiennego4
T-W-10Elementy pomiarowe przesunięć i prędkości liniowych oraz kątowych2
T-W-11Sterowanie siłownikami pneumatycznymi tłokowymi i membranowymi2
T-W-12Podstawowe algorytmy sterowania cyfrowego w mechatronice3
30

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1uczestnictwo w zajęciach30
A-L-2Samodzielne studiowanie i przygotowanie do zajęć laboratoryjnych18
A-L-3Udział w konsultacjach2
50
wykłady
A-W-1uczestnictwo w zajęciach30
A-W-2Samodzielne studiowanie i przygotowanie do zaliczenia18
A-W-3Udział w konsultacjach2
50

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1wykład informacyjny
M-2ćwiczenia laboratoryjne

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena formująca: ocena wiedzy przeprowadzana przez prowadzącego na początku wybranych zajęć i/lub w trakcie ich trwania
S-2Ocena podsumowująca: ustne lub pisemne sprawdzenie nabytej wiedzy (wykład) a także pisemne lub praktyczne sprawdzenie nabytych umiejetności praktycznych (laboratorium)

Zamierzone efekty kształcenia - wiedza

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
I_1A_D01.07.3_W01
Student poznaje sposoby przechwytywania, przetwarzania, przesyłania i analizy danych różnego rodzaju sygnałów pomiarowych oraz doborem i konfiguracją systemu pomiarowego
I_1A_W03C-1T-W-8, T-W-6, T-W-12, T-W-11, T-W-7, T-W-9, T-W-5, T-W-10, T-W-3, T-W-4, T-W-2, T-W-1M-1S-2

Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
I_1A_D01.07.3_U01
Potrafi dobrać odpowiednie sensory i zbudować system pomiarowy do przechwytywania, przetwarzania, przesyłania i analizy danych różnego rodzaju sygnałów rzeczywistych wraz z ich interpretacją.
I_1A_U03C-1T-L-3, T-L-1, T-L-2, T-L-8, T-L-11, T-L-6, T-L-5, T-L-10, T-L-4, T-L-7, T-L-9M-2S-2

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
I_1A_D01.07.3_W01
Student poznaje sposoby przechwytywania, przetwarzania, przesyłania i analizy danych różnego rodzaju sygnałów pomiarowych oraz doborem i konfiguracją systemu pomiarowego
2,0
3,0Student zna podstawowe czujniki pomiarowe, potrafi zaplanować eksperyment pomiarowy, dobrać architekturę systemu i ocenić jego wady i zalety
3,5jak na ocenę 3,0 oraz zna budowę podstawowych aktuatorów
4,0jak na ocenę 3,5 oraz potrafi dobrać i uzasadnić wybór architektury systemu pomiarowego
4,5jak na ocene 4,0 oraz potrafi dobrać i krytycznie ocenić zastosowane protokoły komunikacji przewodowej i bezprzewodowej
5,0jak na ocenę 4,5 oraz zna i potrafi krytycznie ocenić nowoczesne trendy technologiczne w tematyce przedmiotu

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
I_1A_D01.07.3_U01
Potrafi dobrać odpowiednie sensory i zbudować system pomiarowy do przechwytywania, przetwarzania, przesyłania i analizy danych różnego rodzaju sygnałów rzeczywistych wraz z ich interpretacją.
2,0
3,0Student zna podstawowe czujniki pomiarowe, potrafi zrealizować pomiar i ocenić jego wynik
3,5jak na ocenę 3,0 oraz potrafi sterować wybranym aktuatorem
4,0jak na ocenę 3,5 oraz potrafi wykonać pomiary na różnych platformach sprzętowych
4,5jak na ocenę 4,0 oraz potrafi wykonać system pomiarowy z wykorzystaniem wskazanego protokołu przewodowego lub bezprzewodowego
5,0jak na ocenę 4,5 oraz potrafi zaplanować, wykonać stanowisko i pomiar z wykorzystaniem wskazanych sensorów, aktuatorów lub protokołów komunikacji.

Literatura podstawowa

  1. Kester W, Analog-Digital Conversion, Analog Devices Inc, 2011
  2. Kester W, Practical Design Techniques for Sensor Signal Conditioning, Analog Devices, 1999
  3. Kelvin R. Erickson, Programmable logic controllers : An emphasis on design and application, Dogwood Valley Press, 2016

Literatura dodatkowa

  1. Bryan L.A., Bryan E.A., Programmable Controllers Theory and implementation, Industrial Text Company, Marietta, 1997

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Budowa podstawowej platformy pomiarowej z lokalnym i zdalnym odczytem wartości mierzonych2
T-L-2Wybrane protokoły komunikacyjne czujników. Przetworniki a/c2
T-L-3Pomiary wielkości elektrycznych z lokalną wizualizacją pomiarów2
T-L-4System sensorowy ze zdalnym pomiarem temperatury, ciśnienia i wilgotności (komunikacja wifi)4
T-L-5System multisensorowy - scalony pomiar położenia i dynamiki ruchu2
T-L-6Pomiar wielkości magnetycznych - sensory indukcyjne i Halla2
T-L-7System sensorowy - wykorzystanie aktuatorów (silnik DC i silnik krokowy, serwomechanizm)2
T-L-8Synteza układu sterowania prędkością kątową i/lub pozycją kątową silnika prądu stałego4
T-L-9Synteza układu sterowania pozycją kątową silnika krokowego4
T-L-10Synteza układu sterowania prędkością kątową i/lub pozycją kątową silnika prądu zmiennego4
T-L-11Zaliczenie końcowe2
30

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Wprowadzenie do systemow sensorowych - pomiary wielkości elektrycznych i nieelektrycznych; przykłady elementów toru pomiarowego; podstawowe definicje, parametry, błędy.2
T-W-2Protokoły komunikacyjne czujników (I2C, SPI, 1-wire, inne), przetworniki A/C i C/A2
T-W-3Pomiary i sensory wielkości elektrycznych (napięcie, natężenie, rezystancja, pojemność, indukcyjność) - sensory, aplikacje.2
T-W-4Pomiary i sensory wielkości nieelektrycznych (wielkości mechaniczne - położenie, przesunięcie, odkształcenie, kąt obrotu, dynamika ruchu, drgania, ciśnienie)4
T-W-5Pomiary i sensory wielkości nieelektrycznych (wielkości magnetyczne; wielkości chemiczne - skład powietrza, wilgotność; wielkości cieplne - temperatura, pirometria, termowizja; inne)3
T-W-6Wstęp do aktuatorów2
T-W-7Struktury układów sterowania w systemach mechatronicznych2
T-W-8Podstawowe elementy wykonawcze w mechatronice : elektryczne, pneumatyczne i hydrauliczne2
T-W-9Sterowanie ruchem silników prądu stałego, silników krokowych i silników prądu zmiennego4
T-W-10Elementy pomiarowe przesunięć i prędkości liniowych oraz kątowych2
T-W-11Sterowanie siłownikami pneumatycznymi tłokowymi i membranowymi2
T-W-12Podstawowe algorytmy sterowania cyfrowego w mechatronice3
30

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1uczestnictwo w zajęciach30
A-L-2Samodzielne studiowanie i przygotowanie do zajęć laboratoryjnych18
A-L-3Udział w konsultacjach2
50
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1uczestnictwo w zajęciach30
A-W-2Samodzielne studiowanie i przygotowanie do zaliczenia18
A-W-3Udział w konsultacjach2
50
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaI_1A_D01.07.3_W01Student poznaje sposoby przechwytywania, przetwarzania, przesyłania i analizy danych różnego rodzaju sygnałów pomiarowych oraz doborem i konfiguracją systemu pomiarowego
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówI_1A_W03Posiada poszerzoną wiedzę w zakresie metod przechowywania, przetwarzania, przesyłania i analizy danych oraz modelowania systemów umożliwiającą rozwiązywanie rzeczywistych problemów obliczeniowych.
Cel przedmiotuC-1Celem przedmiotu jest uświadomienie interdyscyplinarnego zagadnienia jakim jest pomiar rzeczywistych wielkości mierzonych z wykorzystaniem sensorów oraz ich integracja w system sensorowy lokalny i rozproszony a także nabycie praktycznej wiedzy i umiejętności budowania takich systemów.
Treści programoweT-W-8Podstawowe elementy wykonawcze w mechatronice : elektryczne, pneumatyczne i hydrauliczne
T-W-6Wstęp do aktuatorów
T-W-12Podstawowe algorytmy sterowania cyfrowego w mechatronice
T-W-11Sterowanie siłownikami pneumatycznymi tłokowymi i membranowymi
T-W-7Struktury układów sterowania w systemach mechatronicznych
T-W-9Sterowanie ruchem silników prądu stałego, silników krokowych i silników prądu zmiennego
T-W-5Pomiary i sensory wielkości nieelektrycznych (wielkości magnetyczne; wielkości chemiczne - skład powietrza, wilgotność; wielkości cieplne - temperatura, pirometria, termowizja; inne)
T-W-10Elementy pomiarowe przesunięć i prędkości liniowych oraz kątowych
T-W-3Pomiary i sensory wielkości elektrycznych (napięcie, natężenie, rezystancja, pojemność, indukcyjność) - sensory, aplikacje.
T-W-4Pomiary i sensory wielkości nieelektrycznych (wielkości mechaniczne - położenie, przesunięcie, odkształcenie, kąt obrotu, dynamika ruchu, drgania, ciśnienie)
T-W-2Protokoły komunikacyjne czujników (I2C, SPI, 1-wire, inne), przetworniki A/C i C/A
T-W-1Wprowadzenie do systemow sensorowych - pomiary wielkości elektrycznych i nieelektrycznych; przykłady elementów toru pomiarowego; podstawowe definicje, parametry, błędy.
Metody nauczaniaM-1wykład informacyjny
Sposób ocenyS-2Ocena podsumowująca: ustne lub pisemne sprawdzenie nabytej wiedzy (wykład) a także pisemne lub praktyczne sprawdzenie nabytych umiejetności praktycznych (laboratorium)
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student zna podstawowe czujniki pomiarowe, potrafi zaplanować eksperyment pomiarowy, dobrać architekturę systemu i ocenić jego wady i zalety
3,5jak na ocenę 3,0 oraz zna budowę podstawowych aktuatorów
4,0jak na ocenę 3,5 oraz potrafi dobrać i uzasadnić wybór architektury systemu pomiarowego
4,5jak na ocene 4,0 oraz potrafi dobrać i krytycznie ocenić zastosowane protokoły komunikacji przewodowej i bezprzewodowej
5,0jak na ocenę 4,5 oraz zna i potrafi krytycznie ocenić nowoczesne trendy technologiczne w tematyce przedmiotu
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaI_1A_D01.07.3_U01Potrafi dobrać odpowiednie sensory i zbudować system pomiarowy do przechwytywania, przetwarzania, przesyłania i analizy danych różnego rodzaju sygnałów rzeczywistych wraz z ich interpretacją.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówI_1A_U03Potrafi pozyskiwać, przesyłać, przetwarzać dane, podsumowywać wyniki eksperymentów empirycznych, dokonywać interpretacji uzyskanych wyników i formułować wynikające z nich wnioski.
Cel przedmiotuC-1Celem przedmiotu jest uświadomienie interdyscyplinarnego zagadnienia jakim jest pomiar rzeczywistych wielkości mierzonych z wykorzystaniem sensorów oraz ich integracja w system sensorowy lokalny i rozproszony a także nabycie praktycznej wiedzy i umiejętności budowania takich systemów.
Treści programoweT-L-3Pomiary wielkości elektrycznych z lokalną wizualizacją pomiarów
T-L-1Budowa podstawowej platformy pomiarowej z lokalnym i zdalnym odczytem wartości mierzonych
T-L-2Wybrane protokoły komunikacyjne czujników. Przetworniki a/c
T-L-8Synteza układu sterowania prędkością kątową i/lub pozycją kątową silnika prądu stałego
T-L-11Zaliczenie końcowe
T-L-6Pomiar wielkości magnetycznych - sensory indukcyjne i Halla
T-L-5System multisensorowy - scalony pomiar położenia i dynamiki ruchu
T-L-10Synteza układu sterowania prędkością kątową i/lub pozycją kątową silnika prądu zmiennego
T-L-4System sensorowy ze zdalnym pomiarem temperatury, ciśnienia i wilgotności (komunikacja wifi)
T-L-7System sensorowy - wykorzystanie aktuatorów (silnik DC i silnik krokowy, serwomechanizm)
T-L-9Synteza układu sterowania pozycją kątową silnika krokowego
Metody nauczaniaM-2ćwiczenia laboratoryjne
Sposób ocenyS-2Ocena podsumowująca: ustne lub pisemne sprawdzenie nabytej wiedzy (wykład) a także pisemne lub praktyczne sprawdzenie nabytych umiejetności praktycznych (laboratorium)
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student zna podstawowe czujniki pomiarowe, potrafi zrealizować pomiar i ocenić jego wynik
3,5jak na ocenę 3,0 oraz potrafi sterować wybranym aktuatorem
4,0jak na ocenę 3,5 oraz potrafi wykonać pomiary na różnych platformach sprzętowych
4,5jak na ocenę 4,0 oraz potrafi wykonać system pomiarowy z wykorzystaniem wskazanego protokołu przewodowego lub bezprzewodowego
5,0jak na ocenę 4,5 oraz potrafi zaplanować, wykonać stanowisko i pomiar z wykorzystaniem wskazanych sensorów, aktuatorów lub protokołów komunikacji.