ELFT2500 Innebygde systemer og instrumentering Emneplan

Økt bruk av høyytelses mikrokontrollere og mikroprosessorer i produksjon av automatiseringskontrollsystemer, roboter, husholdningsapparater, elektroverktøy, kontorutstyr, implanterbart medisinsk utstyr, fjernkontroller og leker har fått elektronikksegmentet for innebygde systemer til å utvide seg i løpet av de siste tiårene. dominerer databehandlingen. Spesielt har innebygde systemer i sanntid, drevet av forbedringer av prosessoreffektivitet og fremskritt innen instrumentering som sensorer og aktuatorer, opprettholdt sterk vekst globalt innen industriell automasjon, energiinfrastruktur, transport, telekommunikasjon og helsetjenester.

Kurset dekker det grunnleggende om mikrokontrollers maskinvare-/programvarearkitektur, vanlige typer instrumentering som brukes til å samhandle med den fysiske automatiseringsverdenen, og ulike typer innebygde systemgrensesnitt som lar partnerskapet mellom prosessorer og instrumentering være effektivt i automasjonssystemer. Sensorer, måleteknikker og viktige elementer innen industriell automasjon studeres, inkludert eksempler på svært pålitelig robust PLS-systemmaskinvare og programmering. Klassediskusjoner om designavveininger knyttet til innebygde systemer og instrumentering fremhever evaluering av primære beregninger for automasjonssystemer som pålitelighet og ytelse, samt andre hensyn som strømforbruk og batterilevetid. Teorien forsterkes med laboratorieøvelser, der enkle til komplekse innebygde systemer gradvis utformes, verifiseres, implementeres og testes i laboratoriet ved hjelp av Computer-Aided-Design (CAD)-verktøy. Laboratorieeksempler presenterer konsepter og grensesnitt knyttet til automatiseringsteknikk.

Studentene lærer teorien som ligger til grunn for analyse og design av maskinkonstruksjoner. Studentene lærer å bruke et beregningsverktøy for analyse og design av 1D, 2D og 3D mekaniske systemer.

Ingen, ut over opptakskrav.

Etter å ha gjennomført dette emnet har studenten følgende læringsutbytte, definert som kunnskap, ferdigheter og generell kompetanse:

Kunnskap

Studenten har kunnskap om

• Prosessorarkitektur og organisering for å støtte innebygd systemdesign;
• montering og høynivåprogrammering av enkel til middels kompleksitet ved bruk av modulære tilnærminger for å utføre typiske innebygde systemoppgaver,
• maskinvare/programvare-grensesnitt, innebygde systemdesignteknikker og Computer-Aided Design (CAD)-verktøy,
• fysiske prinsipper for forskjellige instrumenter som vanligvis brukes i automasjon, og utstyr som brukes til validering og testing av innebygde systemer,
• maskinvare og programmeringsmetoder for vanlige innebygde undersystemer som minneteknologi, digital/analog I/O, parallelle/serielle busser, tidtakere, bølgeformgeneratorer og avbrudd,
• prinsipper for datainnsamlingssystemer (data/signalbehandling, klassifisering av instrumenteringsfeil, forskjellige kalibreringsteknikker),
• automatisering og IT-lag på et industrianlegg (felt, kontroll, tilsyn, planlegging og ledelse),
• PLS-systemer: Komponenter og inngangs-/utgangsenheter til en PLS og forskjeller i programmering fra en mikrokontroller, industriell Internet of Things (IoT).

Ferdigheter

Studenten kan

• sette opp en enkel automatiseringsplan
• tolke instrumenteringsdatablad,
• å tilby en innebygd systemløsning på et automatiseringsproblem for måling av forskjellige variabler og kontroll av forskjellige parametere,
• gi forslag for å minimere feil
• foreslå en mikrokontroller og/eller PLS-basert system med nødvendig I/O-støtte,
• programmering av en mikrokontroller både i montering og på høyt nivå for et innebygd systemdesign med enkel til middels kompleksitet med multi-oppgave automatiseringsmuligheter,
• bruke CAD-verktøy og laboratorieutstyr for å utføre en designflyt som inkluderer programmering, maskinvarekonfigurasjon, simuleringsbasert verifisering og fysisk testing.

Generell kompetanse

Studenten kan

• sette opp en generell automatiseringsplan ved å velge passende instrumenter, mikrokontrollere og/eller PLS-er;
• designe, simulere, implementere og teste et grunnleggende innebygd automasjonssystem, inkludert utvikling av multioppgavemontering eller høynivåprogrammer.
• utvikle enkle PLS-programmer

Forelesninger og laboratorieoppgaver står sentralt. Laboratorieundervisningen er bygget opp for å understøtter klasseromsundervisningen og gir hands on-kontakt med en rekke produkter og løsninger som benyttes i industrien.

Undervisningen består av forelesninger kombinert med øvinger, laboratorieoppgaver og et lite prosjekt

Følgende arbeidskrav er obligatorisk og må være godkjent for å fremstille seg til eksamen:

• En bestått aggregert lab-score samlet fra 5 lab-eksperimenter, inkludert terminprosjektet (30-40 sider totalt, totalt ca. 50 timer inkludert utførelse og dokumentasjon).
• 5 innlevering (4-5 sider and 4 timer for hver innlevering). 

Individuell skriftlig eksamen på 3 timer.

Eksamensresultat kan påklages.

Ved eventuell ny og utsatt eksamen kan muntlig eksamen bli benyttet. Dersom muntlig eksamen benyttes kan eksamensresultatet ikke påklages.

Studentene vil få en introduksjon til prinsippene innen molekylær- og cellebiologi. Emnet gir en oversikt over genstruktur og -funksjon hos eukaryoter, genetikk, og epigenetikk. Det dekker også sentrale cellulære prosesser, inkludert intracellulær transport, cellesignalering, cellesyklus, celledød og autofagi. I tillegg vil studentene bli introdusert for bioinformatisk analyse.

Etter å ha gjennomført dette emnet har studenten følgende læringsutbytte, definert som kunnskap, ferdigheter og generell kompetanse:

Kunnskap

Studenten:

• har kunnskap om de grunnleggende prinsippene for genstruktur og funksjon hos eukaryoter, samt hvilke metoder som kan benyttes for å studere genfunksjon
• kan forstå metodene knyttet til genomannotasjon
• har kjennskap til databaser som brukes i bioinformatikk-analyse
• kan forklare hvordan epigenetiske modifikasjoner påvirker genuttrykk
• kan forklare de molekylære mekanismene som fører til kreftutvikling
• har god forståelse for klassisk genetikk, inkludert Mendels lover og unntak fra disse
• har kunnskap om sentrale cellulære prosesser: intracellulær transport, cellesignalering, cellesyklus, celledød og autofagi
• kjenner til struktur og funksjon av cellens cytoskjelettet og ulike typer mikroskopi som anvendes innen cellebiologi

Ferdigheter

Studenten:

• kan presentere og svare på oppgaver både muntlig og skriftlig innenfor kunnskapsområdet som blir presentert i emnet
• kan forstå og presentere en forskningsartikkel hvor molekylær- og cellebiologiske metoder brukes
• kan sammenligne sekvenser av nukleotider
• kan utføre en enkel bioinformatikk analyse vha programmering

Generell kompetanse

Studenten:

• kan tilegne seg kunnskap innen molekylær- og cellebiologi
• kan finne fagfellevurderte artikler og forholde seg kritisk til kilder
• kan utforme konstruktiv tilbakemelding til medstudenter
• kan reflektere over egen prestasjon og ta i bruk tilbakemelding fra medstudenter

Undervisningen består av forelesninger, gruppearbeid og muntlige presentasjoner