Měřicí systémy

Přednášky:
1. Úvod do problematiky návrhu a realizace měřicích systémů. Základní popis získávání a přenosu informace v měřicích informačních systémech.
2. Zpracování stochastických signálů.
3. Charakteristiky a kritéria jakosti měřicího informačního systému ve frekvenční a časové oblasti.
4. Kritéria jakosti měřicích systémů podle teorie informace.
5. Návrh struktury měřicího systému.
6. Charakteristiky jednotlivých komponent měřicího systému.
7. HW realizace měřicího systému.
8. Syntéza měřicích systémů v souvislosti s vývojem v oblasti Průmyslu 4.0.
9. Návrh měřicích systémů a jejich implementace do oblasti IoT.
10. HW prostředky pro měřicí systémy na bázi IoT.
11. Vliv rušení na přesnost měření a jeho eliminace.
12. Zpracování a vizualizace dat.
13. EMC a její vliv na měřicí systémy.

Laboratoře:
1. Úvodní cvičení, seznámení se s vybavením laboratoře z hlediska návrhu a realizace měřicích systémů, školení bezpečnosti práce, seznámení se s laboratorními úlohami, seznámení se s koncepcí semestrálního projektu.
2. Seznámení se danými HW platformami pro tvorbu měřicích a monitorovacích systémů (Raspberry Pi, Arduino, IQRF aj.), ukázka základních zapojení, návrh a realizace zapojení pro měření teploty pomocí DS18B20, realizace vizualizace pomocí vybrané SW platformy, vyhodnocení naměřených dat, práce na semestrálním projektu.
3. Statické a dynamické vlastnosti měřicích systémů. Základní koncepce měřicího systému, dynamické vlastnosti v časové a frekvenční oblasti se zaměřením na senzorickou část, měření časových charakteristik teplotních čidel (PT 100, TČ), vyhodnocení měření, práce na semestrálním projektu.
4. Měření deformací. Seznámení se se senzory pro měření deformací, inklinoměry, tenzometry, ukázka zapojení a výsledných signálů v závislosti na deformaci, návrh a realizace zapojení vybraného senzoru na dané HW platformě s využitím analogových vstupních portů (AI), vyhodnocení naměřených dat, práce na semestrálním projektu.
5. Měření vzdálenosti. Demonstrace vybraných druhů senzorů pro měření vzdálenosti, ultrazvukové snímače, optické snímače, návrh a realizace měřicího systému na dané platformě s využitím digitální sběrnice I2C, vyhodnocení naměřených dat, práce na semestrálním projektu.
6. Měření posunu. Demonstrace vybraných druhů snímačů pro měření posunu, LVDT snímače, lineární potenciometr, kapacitní snímače, návrh a realizace měřicího systému na dané platformě, demonstrace rušivých vlivů na měřicí řetězec (superponované rušení), návrh korekce rušení vyhodnocení naměřených dat, práce na semestrálním projektu.
7. Komerční monitorovací systémy. Ukázky vybraných komerčních monitorovacích systémů, demonstrace jejich použití, možnosti připojení snímačů, přenosu, zpracování a vizualizace dat, měření na systému DIXELL, Fiedler-Magr, demonstrace převodníků AD4ETH, vyhodnocení a vizualizace naměřených dat, práce na semestrálním projektu.
8. Technologie IQRF. Základní demonstrace, sestavení MESH sítě, demonstrace vyčítání dat ze senzorů, přenos dat na cloud, práce na semestrálním projektu.
9. Tvorba měřicího systému s využitím modulů IQRF, demonstrace použití různých typů bran pro přenos dat (GSM, ETH), práce na semestrálním projektu.
10. Demonstrace použití systémů LoRa, SigFox, NB-IoT pro měření a přenos dat, práce na semestrálním projektu.
11. Vizualizace naměřených dat. Možností vizualizace – dynamické www stránky, SW systémy Grafana, NodeRed, IBM Bluemix – ukázky použití, práce na semestrálním projektu.
12. Elektromagnetická kompatibilita a její vliv na MS. Demonstrace vlivu EMC na kvalitu MS, měření rušení po vedení a vyzařováním, měření pomocí sond pro blízká pole, ukázka měření v GTEM komoře, analýza naměřených dat, finalizace semestrálních projektů.
13. Konzultační cvičení, možnost náhradního měření, finalizace semestrálních projektů, diskuse nad protokoly o měření, prezentace semestrálních, projektů, zápočet.

Semestrální projekt:
* Každý student dostane na začátku semestru jeden rozsáhlý projekt, který zpracuje s využitím měřicí a výpočetní techniky a v souladu s informacemi získanými na přednáškách. Časová náročnost řešení zadaného projektu je cca 20 hodin. Název projektu: Návrh a realizace měřicího systému pro měření zadané veličiny, vyšetření jeho dynamických vlastností a optimalizace přenosu dat.