- Nazwa przedmiotu:
- Miniaturowe systemy orientacji w przestrzeni
- Koordynator przedmiotu:
- Dr hab. inż. Sergiusz Łuczak, prof. uczelni
- Status przedmiotu:
- Fakultatywny dowolnego wyboru
- Poziom kształcenia:
- Studia II stopnia
- Program:
- Mechatronika
- Grupa przedmiotów:
- Wariantowe
- Kod przedmiotu:
- MSOP
- Semestr nominalny:
- 2 / rok ak. 2020/2021
- Liczba punktów ECTS:
- 3
- Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
- 1) Liczba godzin bezpośrednich 50, w tym:
a) wykład - 30 h;
b) ćwiczenia - 0 h;
c) laboratorium - 15 h;
d) projekt - 0 h;
e) konsultacje - 5 h;
2) Praca własna studenta 31, w tym:
a) przygotowanie do kolokwiów zaliczeniowych - 10 h;
b) przygotowanie do laboratoriów - 5 h;
c) opracowanie sprawozdań laboratoryjnych - 10 h;
d) studia literaturowe - 6 h;
Suma: 81 h (3 ECTS)
- Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- 2 punkty ECTS - liczba godzin bezpośrednich: 50, w tym:
a) wykład - 30 h;
b) ćwiczenia - 0 h;
c) laboratorium - 15 h;
d) projekt - 0 h;
e) konsultacje - 5 h;
- Język prowadzenia zajęć:
- polski
- Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
- 1) Liczba godzin bezpośrednich 50, w tym:
a) wykład - 30 h;
b) ćwiczenia - 0 h;
c) laboratorium - 15 h;
d) projekt - 0 h;
e) konsultacje - 5 h;
2) Praca własna studenta 31, w tym:
a) przygotowanie do kolokwiów zaliczeniowych - 10 h;
b) przygotowanie do laboratoriów - 5 h;
c) opracowanie sprawozdań laboratoryjnych - 10 h;
d) studia literaturowe - 6 h;
Suma: 81 h (3 ECTS)
- Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
-
- Wykład30h
- Ćwiczenia0h
- Laboratorium15h
- Projekt0h
- Lekcje komputerowe0h
- Wymagania wstępne:
- Znajomość podstaw analizy matematycznej, metrologii ogólnej, metrologii technicznej, mechaniki ogólnej, podstaw fizyki
- Limit liczby studentów:
- 36
- Cel przedmiotu:
- Zaznajomienie z problematyką określania orientacji w przestrzeni, ze szczególnym uwzględnieniem wyznaczania odchylenia od pionu oraz budową i zasadą działania wykorzystywanych w tym celu sensorów MEMS; poznanie metodyki prowadzenia tematycznych prac eksperymentalnych, poznanie metod pomiaru czasu.
- Treści kształcenia:
- Wykład:
Podział systemów orientacji i nawigacji, typowe ich zastosowania; Czujniki odchylenia od pionu (podział, typowe rodzaje oraz realizacje techniczne); Czujniki z akcelerometrami (zależności pomiędzy składowymi przyspieszenia ziemskiego a kątami odchylenia od pionu, niepewność wyznaczenia odchylenia od pionu, algorytmy obliczeniowe); Doświadczalne techniki badawcze (zagadnienia dotyczące justowania, wzorcowania oraz określania dokładności czujników odchylenia od pionu); Akcelerometry, żyroskopy, magnetometry i czujniki ciśnienia typu MEMS (podstawowe rozwiązania budowy inercjalnych sensorów MEMS, najważniejsze parametry użytkowe oraz możliwości ich poprawy); Zintegrowane bezwładnościowe systemy pomiarowe (IMU) (analiza komercyjnych rozwiązań o miniaturowych wymiarach oraz inteligentnych sensorów inercjalnych MEMS); Podstawowe informacje o pomiarach czasu oraz urządzeniach zegarowych
Laboratorium:
Metody wzorcowania i justowania akcelerometrów MEMS; wyznaczanie błędów określania odchylenia od pionu za pomocą akcelerometrów MEMS; wyznaczanie typowych błędów akcelerometrów MEMS
- Metody oceny:
- Dwa kolokwia z treści wykładowych (60%), ocena z zajęć laboratoryjnych na podstawie opracowanych sprawozdań (40%)
- Egzamin:
- nie
- Literatura:
- Gosiewski Z., Ortyl A.: Algorytmy bezkardanowego systemu orientacji i położenia obiektu o ruchu przestrzennym, BNIL, 1999; Beeby S., Ensell G., Kraft M., White N.: MEMS Mechanical Sensors, Artech House, Inc., 2004; Kaajakari V.: Practical MEMS, Small Gear Publishing, USA 2009; Wilson J.: Sensor Technology Handbook, Newnes, 2004; Aggarwal P., Syed Z., Noureldin A., El-Sheimy N.: MEMS-Based Integrated Navigation, Artech House Publishers, 2010; Dobosz M.: Wspomagana komputerowo statystyczna analiza wyników badań. AOW EXIT, Warszawa, 2001; Wyrażanie niepewności pomiaru. Przewodnik. Główny Urząd Miar, Warszawa, 1999
- Witryna www przedmiotu:
- Uwagi:
-
Efekty uczenia się
Profil ogólnoakademicki - wiedza
- Charakterystyka MSOP_2st_W01
- Posiada pogłębioną wiedzę w zakresie statystycznej obróbki wyników prac doświadczalnych dotyczących pomiarów odchylenia od pionu oraz ich dokumentowania i analizowania
Weryfikacja: Zaliczenie dwóch kolokwiów z materiału omawianego na wykładzie, zatwierdzenie opracowanych sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W07
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_W, I.P7S_WG.o
- Charakterystyka MSOP_2st_W02
- Zna budowę oraz zasadę działania wybranych sensorów typu MEMS oraz MOEMS
Weryfikacja: Zaliczenie dwóch kolokwiów z materiału omawianego na wykładzie
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W08
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_W, I.P7S_WG.o, III.P7S_WG
- Charakterystyka MSOP_2st_W03
- Zna trendy rozwoju i najnowsze osiągnięcia w zakresie inercjalnych sensorów MEMS oraz bezwładnościowych modułów pomiarowych, ze szczególnym uwzględnieniem akcelerometrów, a także w zakresie metod pomiaru czasu, zdaje sobie sprawę z nowych możliwości, jakie przynosi rozwój inercjalnych sensorów MEMS oraz bezwładnościowych modułów pomiarowych.
Weryfikacja: Zaliczenie dwóch kolokwiów z materiału omawianego na wykładzie
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W10
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_W, I.P7S_WG.o
- Charakterystyka MSOP_2st_W04
- Posiada podstawową wiedzę w zakresie mikrosystemów, ze szczególnym uwzględnieniem sensorów inercjalnych (akcelerometry, żyroskopy, czujniki ciśnienia)
Weryfikacja: Zaliczenie dwóch kolokwiów z materiału omawianego na wykładzie
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W14
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_W, I.P7S_WG.o
Profil ogólnoakademicki - umiejętności
- Charakterystyka MSOP_2st_U01
- Potrafi zaplanować i przeprowadzić badania doświadczalne oraz zinterpretować ich wyniki w odniesieniu do sensorów umożliwiających wyznaczanie odchylenia od pionu
Weryfikacja: Zaliczenie dwóch kolokwiów z materiału omawianego na wykładzie, zatwierdzenie opracowanych sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U08
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_U, I.P7S_UW.o, III.P7S_UW.o
- Charakterystyka MSOP_2st_U02
- Potrafi przeanalizować wyniki prac eksperymentalnych dotyczących pomiarów odchylenia od pionu i przedstawić ich wyniki w formie liczbowej i graficznej, wyciągając właściwe wnioski
Weryfikacja: Zatwierdzenie opracowanych sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U13
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_U, I.P7S_UW.o, III.P7S_UW.o
- Charakterystyka MSOP_2st_U03
- Umie zastosować technikę optoelektroniczną przy projektowaniu różnych typów czujników odchylenia od pionu, w tym inkrementalnych, oraz podczas prowadzenia ich badań przy wykorzystaniu odpowiednich
Weryfikacja: Zaliczenie dwóch kolokwiów z materiału omawianego na wykładzie
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U14
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_U, I.P7S_UW.o, III.P7S_UW.o
- Charakterystyka MSOP_2st_U04
- Potrafi zaprojektować układ pomiarowy do wyznaczania odchylenia od pionu przy zastosowaniu akcelerometrów MEMS
Weryfikacja: Zaliczenie dwóch kolokwiów z materiału omawianego na wykładzie, zatwierdzenie opracowanych sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U15
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_U, I.P7S_UW.o, III.P7S_UW.o
- Charakterystyka MSOP_2st_U05
- Potrafi zaprojektować, zestawić i uruchomić stanowisko badawcze do badań wybranych właściwości statycznych czujników odchylenia od pionu oraz akcelerometrów MEMS
Weryfikacja: Zatwierdzenie opracowanych sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U17
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_U, I.P7S_UW.o, III.P7S_UW.o
Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne
- Charakterystyka MSOP_2st_K01
- Potrafi zorganizować pracę własną oraz pracę małego zespołu badawczego, przyjmując różne role
Weryfikacja: Zaliczenie zespołowych ćwiczeń laboratoryjnych
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_K04
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_K, I.P7S_KO, I.P7S_KR