przewodnik po przedmiocie - Wydział Podstawowych Problemów

Zał. nr 4 do ZW 33/2012
WYDZIAŁ PODSTAWOWYCH PROBLEMÓW TECHNIKI
KARTA PRZEDMIOTU
Nazwa w języku polskim:
ZASTOSOWANIE MIKROPROCESORÓW
DO KONSTRUKCJI INTELIGENTNYCH
PRZETWORNIKÓW BIOMEDYCZNYCH.
Nazwa w języku angielskim:
MICROPROCESSORS IN BIOMEDICAL SMART
SENSORS DESIGN
Kierunek studiów (jeśli dotyczy): INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA
Specjalność (jeśli dotyczy):
ELEKTRONIKA MEDYCZNA
Stopień studiów i forma:
I / II stopień*, stacjonarna / niestacjonarna*
Rodzaj przedmiotu:
obowiązkowy / wybieralny / ogólnouczelniany *
Kod przedmiotu
ETP002021W, ETP002051P
Grupa kursów
TAK / NIE*
Wykład
Liczba godzin zajęć
zorganizowanych w Uczelni
(ZZU)
Liczba godzin całkowitego
nakładu pracy studenta (CNPS)
Forma zaliczenia
Dla grupy kursów zaznaczyć
kurs końcowy (X)
Liczba punktów ECTS
w tym liczba punktów
odpowiadająca zajęciom
o charakterze praktycznym (P)
w tym liczba punktów ECTS
odpowiadająca zajęciom
wymagającym bezpośredniego
kontaktu (BK)
Ćwiczenia
Laboratorium Projekt
15
30
30
60
Egzamin /
zaliczenie
na ocenę*
2
Egzamin /
zaliczenie
na ocenę*
Egzamin /
zaliczenie na
ocenę*
Egzamin /
zaliczenie
na ocenę*
Seminarium
Egzamin /
zaliczenie
na ocenę*
2
2
1
1,5
*niepotrzebne skreślić
WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I INNYCH
KOMPETENCJI
1. Zaliczony kurs: Podstawy elektrotechniki i elektroniki 2 (wykład, ćwiczenia, laboratorium)
2. Zaliczony kurs: Czujniki i pomiary wielkości nieelektrycznych (wykład – kod kursu)
\
CELE PRZEDMIOTU
C1 Przedstawienie różnic między czujnikami/przetwornikami klasycznymi i inteligentnymi.
Określenie specyficznych cech takich przetworników i sposobów realizacji specyficznych
wymagań.
C2 Zaprezentowanie sposobów projektowania biomedycznych przetworników inteligentnych,
z uwzględnieniem wiedzy nabytej na innych przedmiotach.
1
PRZEDMIOTOWE EFEKTY KSZTAŁCENIA
Z zakresu wiedzy:
PEK_W01 Ma szczegółową wiedzę w zakresie analizy prostych zadań inżynierskich o charakterze
praktycznym, wie jak poprawić parametry czujnika w zastosowaniach z dziedziny
inżynierii biomedycznej.
PEK_W02 Ma szczegółową wiedzę w zakresie integracji wyników analizy, symulacji i eksperymentu
w rozwiązywaniu zadania inżynierskiego o charakterze praktycznym,
charakterystycznego dla inżynierii biomedycznej.
Z zakresu umiejętności:
PEK_U01 Potrafi dobrać i zastosować metody analityczne i eksperymentalne do formułowania
i rozwiązywania projektowych zadań inżynierskich, charakterystycznych dla inżynierii
biomedycznej.
PEK_U02 Potrafi dobrać i zastosować właściwe czujniki oraz zoptymalizować tor przetwarzania
sygnałów odpowiednio do potrzeb zadań inżynierskich, charakterystycznych dla inżynierii
biomedycznej.
PEK_U03 Potrafi wykorzystać metody symulacyjne, analityczne i eksperymentalne oraz zintegrować
uzyskane wyniki w celu rozwiązania zadania inżynierskiego, potrafi wykonać
podstawową dokumentację techniczną.
Z zakresu kompetencji społecznych:
PEK_K01 Zna ograniczenia własnej wiedzy i rozumie potrzebę dalszego kształcenia.
PEK_K02 Stara się myśleć innowacyjnie i rozwiązywać problem w niekonwencjonalny sposób
TREŚCI PROGRAMOWE
Forma zajęć - wykład
Wy1
Wy2
Wy3
Wy4
Wy5
Wy6
Wy7
Dziedziny zastosowania czujników inteligentnych. Charakterystyka sygnałów
biomedycznych – opis formalny. Wymagania techniczne stawiane czujnikom
biomedycznym.
Mikroczujniki w zastosowaniach biomedycznych – przykłady rozwiązań
technicznych. Metody dopasowania, przekształcania i filtracji sygnałów.
Konstrukcja przetwornika inteligentnego. Kondycjonowanie sygnałów z czujnika.
Zagadnienia zakłóceń i offsetu. Sygnał wspólny. Izolacja galwaniczna. Analiza
dokładności. Linearyzacja charakterystyki przetwarzania w przetworniku
inteligentnym.
Mikroprocesor jako element przetwornika inteligentnego. Podstawowe algorytmy
inteligencji przetworników, rozdział zadań do ich realizacji między sprzęt i
oprogramowanie mikroprocesora.
Zasady sprzęgania przetworników z mikroprocesorami, interfejsy szeregowe i
równoległe. Zasady projektowania inteligentnych przetworników do pracy w
sieciach.
Narzędzia do budowy i uruchamiania mikroprocesorowych przetworników
inteligentnych. Zastosowania procesorów DSP do realizacji przetworników.
Kolokwium zaliczeniowe.
Suma godzin
Forma zajęć - projekt
Pr1
Omówienie indywidualnych zadań projektowych. Przedstawienie wymagań
Liczba
godzin
2
3
2
2
2
2
2
15
Liczba
godzin
2
2
ogólnych dotyczących realizowanego zadania.
Pr2
Pr3
Pr4
Pr5
Pr6
Pr7
Pr8
Pr9
Pr10
Pr11
Pr12
Pr13
Pr14
Pr15
Zdefiniowanie modelu zjawiska do indywidualnego zadania w kategoriach
technicznych, rozeznanie w literaturze przedmiotu, opracowanie założeń.
Charakterystyka sygnału biomedycznego, celowość jego identyfikacji.
Opracowanie na podstawie literatury – korzystanie z baz danych bibliograficznych.
Omówienie stanu techniki w dziedzinie związanej z przyjętym zadaniem
projektowym. Omówieni zalet i wad rozwiązania przedstawionego
w literaturze/katalogu
Opracowanie schematu blokowego projektowanego urządzenia z czujnikiem
inteligentnym – części elektronicznej, podział na moduły. Wstępna postać
algorytmu działania.
Dobór czujnika do identyfikacji wskazanego sygnału biomedycznego. Interpretacja
informacji katalogowej. Charakterystyka parametrów metrologicznych.
Projekt układu kondycjonującego do współpracy z czujnikiem o wskazanych
parametrach metrologicznych: projekt wzmacniacza, filtrów aktywnych.
Dobór przetwornika AC i odpowiednich układów z nim współpracujących.
Analiza dokładności pomiaru dla poszczególnych bloków.
Wykazanie celowości wykorzystania mikroprocesora do poprawy cech
projektowanego przetwornika wielkości biomedycznej. Określenie zakresu obsługi
sprzętu przez mikrokontroler
Opracowanie układów zasilania.
Opracowanie algorytmów pracy mikroprocesora.
Opracowanie zadań dla procesora, które poprawią parametry metrologiczne układu
przetwornika inteligentnego w stosunku do czujnika bazowego.
Przygotowanie dokumentacji technicznej projektu.
Prezentacja zrealizowanego zadania; prezentacja multimedialna.
Suma godzin
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
30
STOSOWANE NARZĘDZIA DYDAKTYCZNE
N1. Wykład tradycyjny i multimedialny.
N2. Internet do przeszukiwania baz danych bibliograficznych oraz baz danych katalogowych
producentów podzespołów elektronicznych.
N3. Komputer i oprogramowanie do wspomagania prac projektowych – symulacja układów
elektronicznych, środowisko do programowania mikrokontrolerów.
N4. Raport integrujący wyniki prac nad projektem.
N5. Konsultacje.
OCENA OSIĄGNIĘCIA PRZEDMIOTOWYCH EFEKTÓW KSZTAŁCENIA
Oceny F – formująca
(w trakcie semestru), P –
podsumowująca (na
koniec semestru)
F1
F2
Numer efektu
kształcenia
PEK_W01
PEK_W02
PEK_U01
PEK_U02
PEK_U03
PEK_K01
Sposób oceny osiągnięcia efektu kształcenia
1. Ocena wiedzy – kolokwium sprawdzające
z materiału wykładowego.
1. Ocena zadań cząstkowych realizowanych na
zajęciach projektowych.
2. Ocena raportu z projektu.
3
PEK_K02
P = F1 – wykład – ocena z kolokwium.
P = F2 – projekt – ocena wynikowa ze sprawozdania z wykonanego zadania projektowego, z ocen
cząstkowych.
LITERATURA PODSTAWOWA I UZUPEŁNIAJĄCA
LITERATURA PODSTAWOWA:
[1] Fraden J., Handbook of modern sensors: physics, designs, and applications, Springer-Verlag, New
York 2001.
[2] Gardner J. W., Varadan V. K., Awadelkarim O.O., Microsensors, MEMS and smart devices. John
Wiley & Sons, Chichester 2001.
[3] Ruan D., Zeng X., Intelligent sensory evaluation, methodologies and applications. Springer Verlag,
Berlin 2004.
[4] Rumsey F., Watkinson F., Digital interface handbook, Elsevier, Oxford 2004.
[5] Webster J.G. (ed.), Measurement, instrumentation and sensors. Handbook, CRC Press, Boca Raton
2000.
[6] www.sensorsportal.com
[7] Yamasaki H., Intelligent sensors. Elsevier, Amsterdam 1996.
LITERATURA UZUPEŁNIAJĄCA:
[1] Brignell J., White N., Intelligent sensor systems. Institute of Physics Publ., Bristol 1996.
[2] Kwaśniewski J., Wprowadzenie do inteligentnych przetworników pomiarowych, WNT, Warszawa
1993.
[3] Strony internetowe producentów elementów elektronicznych, np. Analogic, Analog Devices, Burr
Brown, Linear Technology, Maxim, Motorola, National Semiconductor, PMI, Texas Instruments,
Siemens.
[4] Zakrzewski J., Czujniki i przetworniki pomiarowe: podręcznik problemowy. Wyd. Pol. Śl., Gliwice
2004.
OPIEKUN PRZEDMIOTU (IMIĘ, NAZWISKO, ADRES E-MAIL)
Dr inż. Barbara Juroszek
[email protected]
4
MACIERZ POWIĄZANIA EFEKTÓW KSZTAŁCENIA DLA PRZEDMIOTU
Zastosowanie mikroprocesorów do konstrukcji inteligentnych przetworników biomedycznych
Z EFEKTAMI KSZTAŁCENIA NA KIERUNKU Inżynieria Biomedyczna
I SPECJALNOŚCI Elektronika Medyczna
Przedmiotowy Odniesienie przedmiotowego efektu do
Cele
Treści
Numer narzędzia
efekt
efektów kształcenia zdefiniowanych
przedmiotu*** programowe*** dydaktycznego***
kształcenia
dla kierunku studiów i specjalności
(o ile dotyczy)**
PEK_W01
K1IBM_W09_S2EME
C1
Wy1-Wy7
N1
(wiedza)
PEK_W02
K1IBM_W11_S2EME
C2
W1-Wy7
N1
K1IBM_U09
PEK_U01
C1, C2
Pr1-Pr15
N2-N5
(umiejętności)
PEK_U02
K1IBM_U14_S2EME
C1, C2
Pr1-Pr15
N2-N5
PEK_U03
K1IBM_U16_S2EME
C1, C2
Pr1-Pr15
N2-N5
Wy1-Wy7
PEK_K01
K1IBM_K01
C1, C2
N1-N5
(kompetencje)
Pr1-Pr15
PEK_K02
K1IBM_K06
C1, C2
Pr1-Pr15
N2-N5
** - wpisać symbole kierunkowych/specjalnościowych efektów kształcenia
*** - z tabeli powyżej
5