Μαθήματα

Α Εξάμηνο

Προηγμένα Θέματα Επικοινωνιών

Περιγραφή Μαθήματος

Περίγραμμα Μαθήματος:
Τύπος Διδασκαλίας:  Διαλέξεις - E-learning
Εβδομαδιαίες Ώρες Διδασκαλίες:  6
Πιστωτικές Μονάδες:  9
Σελίδα Μαθήματος:
Σελίδα moodle:

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Με την επιτυχή ολοκλήρωση της διδασκαλίας του μαθήματος, οι φοιτητές είναι σε θέση να: 

•υπολογίζουν την ενέργεια, την ισχύ και το φάσμα ενός νομοτελειακού σήματος και τη μέση ισχύ και τη φασματική πυκνότητα ισχύος ενός τυχαίου σήματος,

•επιλέγουν την κατάλληλη ψηφιακή διαμόρφωση με δεδομένα τα βασικά χαρακτηριστικά του διαύλου μετάδοσης όπως το εύρος ζώνης και το είδος των αλλοιώσεων που προκαλεί στο μεταδιδόμενο σήμα,

•σχεδιάζουν το βέλτιστο δέκτη με δεδομένα το είδος της χρησιμοποιούμενης διαμόρφωσης και τα χαρακτηριστικά του διαύλου,

•συγκρίνουν μεθόδους διαμόρφωσης ως προς την αποτελεσματική χρήση του εύρους ζώνης μετάδοσης και τις απαιτήσεις ισχύος για συγκεκριμένη πιθανότητα σφάλματος, 

•σχεδιάζουν γραμμικούς μπλοκ κώδικες και συνελικτικούς κώδικες και να περιγράφουν τη διαδικασία ανίχνευσης και διόρθωσης σφαλμάτων,

•αναλύουν ειδικά θέματα επικοινωνιών που βασίζονται σε έννοιες όπως η διαμόρφωση πολλαπλών φερουσών και το OFDM, το διάχυτο φάσμα, ο δίαυλος πολλαπλών διαδρομών με διαλείψεις και τα συστήματα πολλαπλών κεραιών (MIMO).

Λέξεις κλειδιά: OFDM, MIMO, Κεραίες, διαμόρφωση, δίαυλος, φασματική πυκνότητα, διασπορά φάσματος, δίαυλος πολλαπλών διαδρομών με διαλείψεις, συνελικτικοί κώδικες, διόρθωση σφαλμάτων. 

 

Περιεχόμενο Μαθήματος

Το μάθημα χωρίζεται σε  πέντε (5) γνωστικές ενότητες:

1.Εισαγωγή – Σήματα και συστήματα επικοινωνιών

Στην εισαγωγή περιγράφονται οι βαθμίδες ενός ψηφιακού συστήματος επικοινωνιών. Αναλύονται σήματα και συστήματα που χρησιμοποιούνται στις ψηφιακές επικοινωνίες. Ορίζονται τα τυχαία σήματα ως τυχαίες διαδικασίες και παρουσιάζονται οι ιδιότητες τους. Παρουσιάζεται η γεωμετρική αναπαράσταση των σημάτων.

2.Ψηφιακές διαμορφώσεις

Στην 2η ενότητα αναλύονται οι ψηφιακές διαμορφώσεις με και χωρίς μνήμη για μετάδοση στη βασική ζώνη και στη ζώνη διέλευσης. Υπολογίζονται τα φάσματα των διαμορφωμένων σημάτων. Παρουσιάζεται η σχεδίαση σημάτων για τη ψηφιακή μετάδοση μέσω διαύλων περιορισμένου εύρους ζώνης και περιγράφονται μέθοδοι εξίσωσης διαύλου για τη διόρθωση των παραμορφώσεων.   

3.Ψηφιακή αποδιαμόρφωση

Στην 3η ενότητα παρουσιάζονται οι διαφορετικοί τύποι αποδιαμορφωτών, αναλύονται τα κριτήρια ανίχνευσης, υπολογίζονται οι πιθανότητες σφάλματος ανίχνευσης παρουσία προσθετικού λευκού Gaussian θορύβου των διαφόρων συστημάτων αποδιαμόρφωσης και  γίνεται συγκριτική ανάλυση επίδοσης. Επίσης παρουσιάζεται ο συγχρονισμός φέροντος και συμβόλου.

4.Χωρητικότητα και κωδικοποίηση διαύλου

Στην 4η ενότητα γίνεται εισαγωγή στη θεωρία των πληροφοριών, ορίζεται η χωρητικότητα διαύλου και  παρουσιάζεται η κωδικοποίηση για αξιόπιστη επικοινωνία με τη χρήση γραμμικών μπλοκ και συνελικτικών κωδίκων.

5.Ειδικά θέματα επικοινωνιών

Στην τελευταία ενότητα παρουσιάζονται η διαμόρφωση πολλαπλών φερουσών και το OFDM, τα συστήματα επικοινωνίας διάχυτου φάσματος, η ψηφιακή μετάδοση μέσω διαύλων πολλαπλών διαδρομών με διαλείψεις και τα συστήματα πολλαπλών κεραιών (MIMO).

 

Αξιολόγηση Φοιτητών

Μελέτη και αναφορά ή Ασκήσεις – 20%

Ενδιάμεση γραπτή εξέταση – 30%

Τελική γραπτή εξέταση – 50%

 

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

Βασικό βιβλίο

1)John Proakis, M. Salehi, “Communication Systems Engineering”, Prentice Hall, 2nd Edition, 2002. ISBN-10: 8120327500, ISBN-13: 978-8120327504.

 

Άλλα προτεινόμενα βιβλία

1)John Proakis, M. Salehi, “Digital Communications”, McGraw-Hill, 5th Edition, 2008. ISBN-10: 0071263780, ISBN-13: 9780071263788.

2)Simon Haykin, “Digital Communication Systems”, Wiley, 2014. ISBN-10: 0471647357, ISBN-13:9780471647355.

3)Bernand Sklar, “Digital Communications”, Prentice Hall, 2nd Edition, 2001. ISBN-10: 0130847887, ISBN-13:9780130847881.

4)Rodger Ziemer, Roger Peterson, ”Introduction to Digital Communication”, Prentice Hall, 2nd Edition, 2001. ISBN-10: 0138964815, ISBN-13: 978-0138964818.

5)Ian Glover, Peter Grant, “Digital Communications”, Prentice Hall, 3rd Edition, 2009. ISBN-10: 0273718304, ISBN-13: 978-0273718307.

6)Athanasios Papoulis, S. Unnikrishna Pillai, “Probability, Random Variables and Stochastic Processes”, McGraw-Hill, 4th Edition, 2002. ISBN10: 0071226613, ISBN-13: 9780071226615.

 

Υπολογιστικές και προγραμματιστικές τεχνικές

Περιγραφή Μαθήματος

Περίγραμμα Μαθήματος:
Τύπος Διδασκαλίας:  6
Εβδομαδιαίες Ώρες Διδασκαλίες:  Διαλέξεις - E-learning
Πιστωτικές Μονάδες:  
Σελίδα Μαθήματος:
Σελίδα moodle:

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής / τρια είναι σε θέση να:

  • Γνωρίζει, κατανοεί και εξηγεί λεκτικά και με διαγράμματα τις έννοιες του προγραμματισμού σε μία Αντικειμενοστραφή και Γεγονοστραφή γλώσσα προγραμματισμού.
  • Γνωρίζει και χρησιμοποιεί με άνεση εργαλεία λογισμικού οπτικού προγραμματισμού και συνθέτει προγράμματα (κώδικα) σε ένα αντικειμενοστραφές προγραμματιστικό περιβάλλον.
  • Αναλύει και αντιλαμβάνεται τις λειτουργίες κώδικα ο οποίος έχει γραφτεί σε μία αντικειμενοστραφή γλώσσα προγραμματισμού, και ειδικότερα σε γλώσσες όπως η C++ και η Java.
  • Αναλύει δεδομένα ρεαλιστικά προβλήματα και συνθέτει λύσεις, σχεδιάζει και γράφει τον κώδικά τους σε γλώσσα C++ ή Java, και ελέγχει την ορθότητα των αποτελεσμάτων.
  • Χρησιμοποιεί τη γλώσσα προγραμματισμού Java και συνθέτει πρωτότυπα προγράμματα εφαρμογών στη γλώσσα αυτή.
  • Εργάζεται αυτόνομα ή συνεργάζεται με συμφοιτητές ή με μηχανικούς σε θέματα ανάπτυξης εφαρμογών και υπηρεσιών με χρήση εργαλείων αντικειμενοστραφούς προγραμματισμού.

 

Λέξεις κλειδιά:  Java, C++, προγραμματισμός H/Y, εφαρμογές λογισμικού.

 

Περιεχόμενο Μαθήματος

Το συγκεκριμένο μάθημα ασχολείται με την παρουσίαση σύγχρονων προγραμματιστικών τεχνικών, με έμφαση στον 

•αντικειμενοστραφή (object oriented), 

•γεγονοστραφή (event driven) και 

•οπτικό (visual) προγραμματισμό. 

Μέσα από το μάθημα, παρουσιάζονται και θέματα δομημένου προγραμματισμού, με στόχο την ολοκληρωμένη προετοιμασία των συμμετεχόντων σε θέματα σχεδίασης, ανάπτυξης και ελέγχου εφαρμογών. Επίσης, λαμβάνοντας υπόψη τη

Για το σκοπό του μαθήματος, χρησιμοποιείται η αντικειμενοστραφής γλώσσα προγραμματισμού Java, της οποίας η χρήση διδάσκεται και εφαρμόζεται πάνω από διαφορετικές πλατφόρμες και περιβάλλοντα, ενώ αναφορά γίνεται και στη γλώσσα C, καθώς και στις αντικειμενοστραφείς εκδόσεις της, όπως η C++ και η C#.

Αξιολόγηση Φοιτητών

 Η αξιολόγηση των φοιτητών θα πραγματοποιείται στη βάση τριών τρόπων εξέτασης:

  • Γραπτές εξετάσεις στο σύνολο της ύλης, με χρήση ασκήσεων ή/και ερωτήσεων πολλαπλής επιλογής και με συμμετοχή 50% στην τελική βαθμολογία.
  • Βαθμολόγησης στα πλαίσια του εργαστηριακών ασκήσεων και αναφορών με συμμετοχή 30% στην τελική βαθμολογία.
  • Ανάθεση ατομικής εργασίας ή project και αναφοράς, με συμμετοχή 20% στην τελική βαθμολογία. 

 

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

1.Harvey Deitel, Paul Deitel, «Java Προγραμματισμός, 8η έκδοση», Γκιούρδας, 2010.

2.Γιώργος Λιακέας, «Εισαγωγή στη Java», Κλειδάριθμος, 2009.

3.Michael Kölling, «Introduction to Programming with Greenfoot. Object-Oriented Programming in Java with Games and Simulations», Pearson Education, August 2009 

4.Χρήστος Κυτάγιας, Κώστας Κυτάγιας, Γιώργος Πρεζεράκος, Δημήτρης Κυτάγιας, «Αντικειμενοστραφής Προγραμματισμός με Java», Σύγχρονη Εκδοτική, 2013.

5.Ι.Χ. Παναγιωτόπουλος, «Από τη Java στη C#», Πανεπιστήμιο Πειραιά, Microsoft (δωρεάν διάθεση σε ηλεκτρονική μορφή), 2003.

 

Ηλεκτρονική Σχεδίαση και Αρχιτεκτονικές Υλικού

Περιγραφή Μαθήματος

Περίγραμμα Μαθήματος:
Τύπος Διδασκαλίας:  Διαλέξεις - E-learning
Εβδομαδιαίες Ώρες Διδασκαλίες:  6
Πιστωτικές Μονάδες:  9
Σελίδα Μαθήματος:
Σελίδα moodle:

Μαθησιακά Αποτελέσματα

 Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές αναμένεται να διαθέτουν γνώσεις υψηλής εξειδίκευσης, δεξιότητες και ικανότητες, ώστε να:

  • αναλύουν και σχεδιάζουν ψηφιακά ηλεκτρονικά κυκλώματα,
  • αναλύουν και σχεδιάζουν αναλογικά ηλεκτρονικά κυκλώματα,
  • σχεδιάζουν ηλεκτρονικά συστήματα μικτού σήματος,
  • σχεδιάζουν ηλεκτρονικά συστήματα τόσο σε επίπεδο τυπωμένου κυκλώματος, όσο και σε επίπεδο ολοκληρωμένου κυκλώματος,
  • διακρίνουν και αξιολογούν συγκριτικά τις παραμέτρους και τα χαρακτηριστικά ηλεκτρονικών εξαρτημάτων/ ολοκληρωμένων κυκλωμάτων όπως αυτά δίνονται στα δελτία στοιχείων (datasheets) των κατασκευαστών,
  • επιλέγουν τα κατάλληλα ηλεκτρονικά εξαρτήματα/ ολοκληρωμένα κυκλώματα ανάλογα με την εφαρμογή που σχεδιάζουν,
  • αντιμετωπίζουν διάφορα πρακτικά ζητήματα που αφορούν τη σχεδίαση ενός ηλεκτρονικού συστήματος.

Λέξεις κλειδιά: Αναλογικά Ηλεκτρονικά, Ψηφιακά Ηλεκτρονικά, Ηλεκτρονικά Συστήματα Μικτού Σήματος

 

Περιεχόμενο Μαθήματος

 Το μάθημα ασχολείται με προηγμένα θέματα που σχετίζονται με το σχεδιασμό ηλεκτρονικών συστημάτων τόσο σε επίπεδο τυπωμένου κυκλώματος, χρησιμοποιώντας διακριτά ηλεκτρονικά εξαρτήματα, όσο και σε επίπεδο ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Χωρίζεται σε εννέα (9) γνωστικές ενότητες όπου η διδασκαλία των θεμάτων που αφορούν τα αναλογικά και τα ψηφιακά ηλεκτρονικά γίνεται παράλληλα:

12 x 2-ώρες διαλέξειςΕισαγωγή – Δομή Υλικού Πλήρους Ηλεκτρονικού Συστήματος 

Η εισαγωγή του μαθήματος αφορά τον προσδιορισμό των δομικών μονάδων ενός πλήρους ηλεκτρονικού συστήματος. Γίνεται ιδιαίτερη μνεία στις ιδιαιτερότητες των αντίστοιχων υποσυστημάτων, έτσι όπως αυτή προκύπτει από παράγοντες όπως ο βαθμός ολοκλήρωσης υλικού που ενσωματώνουν, η εμπορική διαθεσιμότητα έτοιμων υποσυστημάτων υλικού, οι συχνότητες λειτουργίας, η ευαισθησία στο θόρυβο και την παραμόρφωση του σήματος, η ισχύς λειτουργίας, και οι περιβαλλοντικές συνθήκες λειτουργίας. Τέλος παρουσιάζεται συνοπτικά η στοχοθεσία και το περιεχόμενο και η οργάνωση του μαθήματος σε ενότητες διδασκαλίας.

25 x 2-ώρες διαλέξεις Σχεδίαση Ψηφιακών Ηλεκτρονικών

Στη 2η ενότητα παρουσιάζονται αρχικά τα βασικά δομικά στοιχεία συνδυαστικών και ακολουθιακών κυκλωμάτων. Ακολουθεί η ανάλυση αριθμητικών μονάδων, όπως αθροιστές/αφαιρέτες και πολλαπλασιαστές και αναπτύσσεται η διαδικασία σχεδιασμού ενός πλήρους συστήματος επεξεργασίας δεδομένων (data path) το οποίο περιλαμβάνει και τις απαιτούμενες μονάδες ελέγχου και αποθήκευσης δεδομένων. Παράλληλα, εισάγεται η χρήση της VHDL για τη μοντελοποίηση, εξομοίωση και υλοποίηση των κυκλωμάτων σε προγραμματιζόμενες διατάξεις πυλών.

33 x 2-ώρες διαλέξειςΠυρήνες επεξεργαστών

Στην 3η ενότητα παρουσιάζεται η μεθοδολογία σχεδίασης ψηφιακών συστημάτων με χρήση πυρήνων επεξεργαστών (Core based design), τα οποία δίνουν τη δυνατότητα υλοποίησης πολύπλοκων συστημάτων με ένα μόνο ολοκληρωμένο κύκλωμα.  

42 x 2-ώρες διαλέξειςΠεριφερειακά

Στην 4η ενότητα μελετάται η χρήση περιφερειακών για αλληλεπίδραση με το περιβάλλον και τον χρήστη (π.χ. USB, Wi-Fi, Zigbee, Ο.Κ. μνήμης, ADC, Οθόνη, αισθητήρες, κλπ), και αναλύονται παραδείγματα εφαρμογών που περιλαμβάνουν περιφερειακές μονάδες.

52 x 2-ώρες διαλέξειςΥλοποίηση συστημάτων

Στην 5η ενότητα παρουσιάζονται οι εναλλακτικές μέθοδοι υλοποίησης ψηφιακών συστημάτων σε διατάξεις προγραμματιζόμενης λογικής (FPGAs ή CPLDs) και σε ολοκληρωμένα κυκλώματα ειδικού σκοπού (ASICs) με τεχνολογία VLSI καθώς και μικρο-οπτο-ηλεκτρο-μηχανικών συστημάτων (MOEMS) με υβριδικές τεχνικές και αναλύονται τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα κάθε περίπτωσης.

64 x 2-ώρες διαλέξειςΤοπολογίες Αναλογικών Ηλεκτρονικών

Στην 6η ενότητα παρουσιάζονται και αναλύεται η λειτουργία βασικών τοπολογιών αναλογικών βαθμίδων που χρησιμοποιούνται είτε στο επίπεδο υλοποίησης κυκλωμάτων με διακριτά ηλεκτρονικά εξαρτήματα, είτε στο επίπεδο ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Τελικά παρουσιάζεται η σύνθεση ενός πλήρους τελεστικού ενισχυτή και ενός πλήρους ενισχυτή ακουστικών συχνοτήτων με χρήση των δομικών βαθμίδων που αναλύθηκαν.

74 x 2-ώρες διαλέξειςΤελεστικοί Ενισχυτές

Η 7η ενότητα είναι αφιερωμένη στους τελεστικούς ενισχυτές (ΤΕ) και τις εφαρμογές τους. Αρχικά αναπτύσσεται η θεωρία λειτουργίας τόσο του ιδανικού όσο και του πραγματικού ΤΕ, παρουσιάζονται και συγκρίνονται οι διαφορετικές αρχιτεκτονικές ΤΕ, γίνεται γνωριμία με τις βασικές παραμέτρους/χαρακτηριστικά των ΤΕ με τη μορφή που δίνονται στα δελτία στοιχείων (datasheets) των κατασκευαστών. Στη συνέχεια, μελετώνται κυκλώματα και εφαρμογές ΤΕ, δίνοντας έμφαση τόσο στη θεωρία της λειτουργίας, όσο και σε πρακτικά ζητήματα σχεδίασης.

82 x 2-ώρες διαλέξειςΜετατροπή Αναλογικού Σήματος σε Ψηφιακό και Αντίστροφα (ADC-DAC) / 

Στην 8η ενότητα γίνεται μελέτη μετατροπέων αναλογικού σήματος σε ψηφιακό (ADC) και ψηφιακού σε αναλογικό (DAC). Παρουσιάζονται οι βασικές αρχιτεκτονικές ADC και DAC, συγκρίνονται οι επιδόσεις τους και συζητιέται η καταλληλότητα της κάθε μιας από αυτές ανάλογα με την εφαρμογή, ενώ γίνεται γνωριμία με τις βασικές παραμέτρους/χαρακτηριστικά των ADC/DAC με τη μορφή που δίνονται στα δελτία στοιχείων (datasheets) των κατασκευαστών. 

92 x 2-ώρες διαλέξειςΑρχές Σχεδίασης Ηλεκτρονικών Συστημάτων Μικτού Σήματος σε Επίπεδο PCB

Στην 9η ενότητα παρουσιάζονται οι αρχές σχεδίασης ενός ηλεκτρονικού συστήματος μικτού σήματος (αναλογικού και ψηφιακού) που περιλαμβάνει πολλές διαφορετικές βαθμίδες (ηλεκτρονικά ισχύος, αναλογικά ηλεκτρονικά ασθενών σημάτων, ψηφιακά ηλεκτρονικά υψηλών ταχυτήτων, ηλεκτρονικά RF) σε επίπεδο PCB.

Παράλληλα με το θεωρητικό μάθημα πραγματοποιούνται ασκήσεις πράξης ή/και εργαστηριακές ασκήσεις, τόσο αναλογικών όσο και ψηφιακών ηλεκτρονικών κυκλωμάτων, οι οποίες στοχεύουν στην καλύτερη κατανόηση και εμπέδωση της ύλης. Στα πλαίσια των ασκήσεων αυτών οι φοιτητές υποχρεούνται να παραδώσουν ατομικές ή ομαδικές εργασίες ή/και πρωτότυπα κυκλώματα. Επίσης, οργανώνεται επίσκεψη σε εργαστήριο ή βιομηχανία σχεδίασης ηλεκτρονικού υλικού.

 

Αξιολόγηση Φοιτητών

Ο τελικός βαθμός του μαθήματος προκύπτει ως εξής:

40% από το βαθμό των εργασιών ή project και τη συμμετοχή στην εκπαιδευτική διαδικασία. 

60% από την τελική γραπτή εξέταση. 

 

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

Προτεινόμενη Βιβλιογραφία :

Βασική Βιβλιογραφία

1.SEDRA, A.S. and K. C. SMITH, Microelectronic Circuits, 6th Edition, Oxford University Press, 2009, ISBN-13 978-0195323030

2.PAUL R. GRAY, PAUL J. HURST, S. H. LEWIS, ROBERT G. MEYER, Analysis and Design of Analog Integrated Circuits, 5th Edition, ISBN-13: 978-0470245996

3.CLAYTON G. and WINDER S., Operational Amplifiers, 5th Edition, ISBN-13: 978-0750659147

4.KESTER W. (Ed.), The Data Conversion Handbook, ISBN-13: 978-0750678414

5.Lecture Notes provided by the instructors, (in Greek)

6.MORRIS MANO, M., CILETTI, M., Digital Design, 5/E, 2013, Prentice Hall  

7.BROWN, ST., VRANESIC, Z., Fundamentals of Digital Logic with VHDL Design, 3rd EDITION, 2009, McGrawHill.

8.KLEITZ W., Digital Electronics: A Practical Approach with VHDL, 9/E, 2012, Prentice Hall

9.MORRIS MANO, M., and KIME, C.R., Logic and Computer Design Fundamentals, Pearson Education, 4/e, 2008

10.GAJSKI D.D., Principles of Digital Design, Prentice Hall; 1/e, 1996.

 

Επιπλέον Βιβλιογραφία

1.HOROWITZ P., HILL W., The Art of Electronics, Cambridge University Press, 2006

2.FRANCO S., Design with Operational Amplifiers and Analog Integrated Circuits, 4th Edition, McGraw-Hill Science/Engineering/Math, 2014, ISBN-13: 978-0078028168

3.FLEEMAN S., Electronic Devices: Discrete and Integrated, Prentice Hall, 1990, ISBN-13: 978-0133381207

 

-Συναφή επιστημονικά περιοδικά:

  • IEEE Transactions on Circuits and Systems I, II
  • IEEE Transactions on Consumer Electronics
  • IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems
  • IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems
  • IEEE Embedded Systems Letters

Ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα, Ασφάλεια και Ποιότητα

Περιγραφή Μαθήματος

Περίγραμμα Μαθήματος:
Τύπος Διδασκαλίας:  Διαλέξεις - E-learning
Εβδομαδιαίες Ώρες Διδασκαλίες:  2
Πιστωτικές Μονάδες:  3
Σελίδα Μαθήματος:
Σελίδα moodle:

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές αναμένεται να διαθέτουν γνώσεις υψηλής εξειδίκευσης, δεξιότητες και ικανότητες, ώστε να:

•επεξηγούν τα βασικά πρότυπα ΗΜΣ 

•αναγνωρίζουν, κατανοούν και εξηγούν το ρόλο της εφαρμογής των προτύπων της ΗΜΣ και της εργονομίας στην ασφάλεια και υγεία των χρηστών των παραγόμενων προϊόντων και γενικότερα την χρησιμότητά τους σε διάφορες εκφάνσεις της οικονομίας και της καθημερινής ζωής (πχ. Βιομηχανία, Μεταφορές, Ιατρική, Καταναλωτικά Ηλεκτρονικά κλπ.). 

•αναπτύσσουν μεθόδους επίλυσης προβλημάτων παρεμβολών και τήρησης των απαιτήσεων της ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας. 

•εφαρμόζουν τους κανονισμούς ΗΜΣ, 

•εκτελούν μετρήσεις πεδίων ακτινοβολίας σε πρακτικές εφαρμογές, 

•καθορίζουν την παραγωγή πεδίων για δοκιμές ΗΜΣ 

•σχεδιάζουν ηλεκτρομαγνητικά συμβατά κυκλώματα και συστήματα 

Λέξεις κλειδιά: ΗΜΣ, Ασφάλεια, Quality, Assurance, ISO, Standard, Testing, Compatibility, Ergonomics

 

Περιεχόμενο Μαθήματος

 Το Μάθημα χωρίζεται σε επτά (7) γνωστικές ενότητες:

11 x 2-ωρες διαλέξειςΕισαγωγή στην έννοια της Ποιότητας

Στην ενότητα αυτή παρουσιάζεται μια γενική επισκόπηση της έννοιας της ποιότητας και τα βασικά στάδια προγραμματισμού, γίνεται δε αναφορά στα υπάρχοντα  πρότυπα.

23 x 2-ωρες διαλέξειςΔιοίκηση Ολικής Ποιότητας 

Η 2η ενότητα αναφέρεται στη Διοίκηση Ολικής Ποιότητας. Η Διοίκηση Ολικής Ποιότητας εφαρμόζεται σε όλα τα επίπεδα μιας επιχείρησης, ενός οργανισμού, ενός εκπαιδευτικού Ιδρύματος και εκφράζει τις σχέσεις της με τους σπουδαστές, τους προμηθευτές, το ανθρώπινο δυναμικό και την διακίνηση της πληροφορίας εντός και εκτός του Ιδρύματος.

32 x 2-ωρες διαλέξειςΤο πρότυπο της Ηλεκτρομαγνητικής Συμβατότητας

Στην ενότητα αυτή παρουσιάζεται μια γενική επισκόπηση του προτύπου ΗΜΣ.

42 x 2-ωρες διαλέξειςΠεριγραφή των απαιτήσεων του προτύπου ΗΜΣ

Στην ενότητα αυτή γίνεται «Περιγραφή των απαιτήσεων του προτύπου». Αναλύεται το Σύστημα ΗΜΣ, εξηγείται η σημασία και οι απαιτήσεις του και αναφέρονται οι προϋποθέσεις για την ανάπτυξή του.

52 x 2-ωρες διαλέξειςΟδηγίες εφαρμογής

Η ενότητα 5 απαντά σε όλα τα ερωτήματα του προτύπου και γίνεται η ανάλυσή του έτσι ώστε να διασαφηνιστούν μερικά από τα πιο σημαντικά θέματα που σχετίζονται με την εφαρμογή της νέας Οδηγίας για την Ηλεκτρομαγνητική Συμβατότητα  στη χώρα μας.

62 x 2-ωρες διαλέξειςΕργονομία

Στην ενότητα αυτή γίνεται εισαγωγή στον όρο της εργονομίας και αναλύονται οι τομείς όπως φυσική εργονομία, Γνωστική εργονομία, Οργανωσιακή εργονομία κλπ.

71 x 2-ωρες διαλέξειςΣυμπεράσματα

Η τελευταία ενότητα περιλαμβάνει τα «Συμπεράσματα». Περιγράφει γιατί πρέπει μια επιχείρηση να εφαρμόσει Σύστημα ΗΜΣ, αναφέρεται στις κύριες δυσκολίες εφαρμογής αλλά και στα πλεονεκτήματα.

 

Αξιολόγηση Φοιτητών

Οι φοιτητές θα αξιολογούνται στο μάθημα ως εξής:

•Ενδιάμεση γραπτή εξέταση (35%)

•Τελική γραπτή εξέταση (35%) 

•Ατομικές ασκήσεις ή project (30%)

 

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

 Προτεινόμενη Βιβλιογραφία : 

1.Ηλεκτρομαγνητική Συμβατότητα (EMC), Καψάλης Χρήστος Ν., Τρακάδας Παναγιώτης Θ.

2.Ηλεκτρομαγνητική Συμβατότητα, CHATTERTON

3.“Σύγχρονη Εργονομία” Δρ. Λάμπρου Λάϊου – Δρ. Μαρίας Γιαννακοπούλου Σιουτάρη

4.Χρήσιμοι σύνδεσμοι/πληροφορίες σχετικά με την ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα

5.Ευρωπαϊκή Επιτροπή: http://ec.europa.eu/enterprise/electr_equipment/emc/index.htm

6.Εγχειρίδιο για την  ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα για την οδηγία 2004/108/ΕΚ: http://ec.europa.eu/enterprise/electr_equipment/emc/guides/emcguide_may2007.pd

7.Δημοσιευμένα εναρμονισμένα πρότυπα στον τομέα της ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας: http://ec.europa.eu/enterprise/newapproach/standardization/harmstds/reflist/emc.html

8.Κοινοποιημένοι οργανισμοί στον τομέα της ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας: http://ec.europa.eu/enterprise/newapproach/nando/index.cfm?fuseaction=directive.notifiedbody&dir_id=129141&type_dir=NO%20CPD&pro_id=99999&prc_id=99999&ann_id=99999&prc_anx=99999

9.Κατάλογος των σημείων επαφής για την ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα: http://ec.europa.eu/enterprise/electr_equipment/emc/contactpoints.htm

-Συναφή επιστημονικά περιοδικά:

1.IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility

Β Εξάμηνο

Τεχνολογία Συστημάτων Ήχου, Εικόνας και Εκπομπής

Περιγραφή Μαθήματος

Περίγραμμα Μαθήματος:
Τύπος Διδασκαλίας:  Διαλέξεις - E-learning
Εβδομαδιαίες Ώρες Διδασκαλίες:  6
Πιστωτικές Μονάδες:  9
Σελίδα Μαθήματος:
Σελίδα moodle:

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές αναμένεται να διαθέτουν γνώσεις υψηλής εξειδίκευσης, δεξιότητες και ικανότητες, ώστε να:

 

  • αναγνωρίζουν την έννοια του ηχητικού κύματος και των αρχών που διέπουν τη διάδοσή του σε ανοικτούς και κλειστούς χώρους.
  • διακρίνουν βασικά στοιχεία φυσιολογικής ακουστικής και ψυχοακουστικής και την αντίληψη του ήχου από τον άνθρωπο.
  • περιγράφουν και να εξηγούν το ρόλο των δομικών στοιχείων της ηλεκτρακουστικής αλυσίδας εγγραφής και αναπαραγωγής.
  • χρησιμοποιούν εργαστηριακά μικρόφωνα και κατάλληλα μετρητικά συστήματα για την εκτέλεση ακουστικών και ηλεκτρακουστικών μετρήσεων
  • επιλέγουν ηλεκτρακουστικούς ενεργοποιητές και αισθητήρες, ανάλογα με την εφαρμογή τους, καθώς και να σχεδιάζουν ηχεία.
  • σχεδιάζουν ηλεκτρακουστικές εγκαταστάσεις.
  • προσδιορίζουν βασικές έννοιες των σημάτων εικόνας και βίντεο και τα χαρακτηριστικά που αξιοποιούνται κατά την επεξεργασία τους.
  • διακρίνουν βασικά στοιχεία αντίληψης κινούμενης εικόνας
  • περιγράφουν και να εξηγούν το ρόλο και την επίδραση κάθε βαθμίδας ψηφιοποίησης στην πιστότητα του σήματος.
  • επεξεργάζονται ήχο, εικόνα και βίντεο χρησιμοποιώντας κατάλληλο λογισμικό.
  • σχεδιάζουν εγκαταστάσεις λήψης και διανομής εικόνας και ήχου.

Λέξεις κλειδιά: Ηλεκτρακουστική, Εφαρμοσμένη Ακουστική, Ήχος, Εικόνα, Βίντεο, Εκπομπή, Λήψη και Διανομή, ψηφιακό περιεχόμενο

 

Περιεχόμενο Μαθήματος

 

Το περιεχόμενο του μαθήματος εστιάζεται στην παρουσίαση προηγμένων θεμάτων που αφορούν την τεχνολογία και τις εφαρμογές του ήχου και της εικόνας στις τηλεπικοινωνίες, την ψυχαγωγία και την τέχνη. Χωρίζεται σε οκτώ (8) γνωστικές ενότητες

13 x 2ωρες διαλέξειςΕισαγωγή – Ήχος και Εικόνα

Στην ειαγωγική ενότητα γίνεται μια παρουσίαση του αντικειμένου του μαθήματος μέσα από τη σύνδεση του ήχου και της εικόνας με καθημερινές εφαρμογές που αφορούν στις τηλεπικοινωνίες, την ψυχαγωγία και την τέχνη. Ιδιαίτερα συζητιέται το υπόβαθρο που πρέπει να συγκεντρώνει ένας μηχανικός που ασχολείται με τον ήχο και την εικόνα προκειμένου να μπορεί να ανταποκριθεί στις σύγχρονες τεχνολογικές εφαρμογές του συγκεκριμένου τομέα των ηλεκτρονικών. Τέλος παρουσιάζεται συνοπτικά η στοχοθεσία, το περιεχόμενο και η οργάνωση του μαθήματος σε ενότητες διδασκαλίας.

23 x 2ωρες διαλέξειςΉχος: παραγωγή, διάδοση, μετρήσιμα μεγέθη.

Στη 2η ενότητα εισάγεται η έννοια του ήχου ως μηχανική χωροχρονική διαταραχή και γίνεται πρακτική επίλυση κυματικών εξισώσεων για χαρακτηριστικές περιπτώσεις ηχητικών κυμάτων. Επίσης, αναλύονται θέματα που αφορούν την παραγωγή του ήχου (ακουστικές πηγές, κατευθυντικότητα πηγών), τη διάδοση του σε ανοικτούς χώρους (με έμφαση στη διάδοση στην ατμόσφαιρα) και στα μετρήσιμα μεγέθη του ήχου. Τέλος παρουσιάζονται θέματα που αφορούν τη μελέτη, τη νομοθεσία (και τα αντίστοιχα διαθέσιμα λογισμικά) που αφορούν το θόρυβο σε ανοικτούς χώρους.

33 x 2ωρες διαλέξειςΑκουστική κλειστών χώρων και εισαγωγή στη φυσιολογική ακουστική και την ψυχοακουστική

Στην 3η ενότητα αναλύονται θέματα που αφορούν στη διάδοση του ήχου σε μικρούς και μεγάλους κλειστούς χώρους και παρουσιάζεται η κυματική, γεωμετρική και στατιστική μελέτη της ανάπτυξης του ηχητικού πεδίου. Ορίζονται χαρακτηριστικά μεγέθη που κρίνουν την ποιότητα της αναπαραγωγής της μουσικής και της ομιλίας μέσα σε έναν κλειστό χώρο σε άμεση σχέση με τον τρόπο που ο άνθρωπος αντιλαμβάνεται τον ήχο (φυσιολογική ακουστική/ ψυχοακουστική). Τέλος παρουσιάζονται λογισμικά προσομοίωσης της ανάπτυξης του ηχητικού πεδίου σε κλειστούς χώρους.

44 x 2ωρες διαλέξειςΗλεκτρακουστικά συστήματα

Η 4η ενότητα ασχολείται με την πλήρη αλυσίδα ηλεκτροακουστικής εγγραφής και αναπαραγωγής, την ανάλυση των δομικών μονάδων της, τις ηλεκτρακουστικές μετρήσεις και τη σχεδίαση ηλεκτρακουστικών εγκαταστάσεων. Πιο αναλυτικά, μετά την παρουσίαση των δομικών μονάδων της ηλεκτρακουστικής αλυσίδας, αναλύεται το θέμα της μοντελοποίησης τους και η δομή και λειτουργία των σχετικών ενεργοποιητών (μεγαφώνων) και αισθητήρων (μικροφώνων). Στη δίνεται έμφαση στα ηχεία, καθώς και τις ηλεκτρακουστικές μετρήσεις. Τέλος παρουσιάζονται τα ηλεκτρονικά δομικά στοιχεία της αλυσίδας αναπαραγωγής και δίνονται παραδείγματα σχεδίασης ηλεκτρακουστικών εγκαταστάσεων.

53 x 2ωρες διαλέξειςΕικόνα και βίντεο: βασικές έννοιες

Στην 5η ενότητα εισάγεται η έννοια του σήματος εικόνας ως τρισδιάστατης μεταβολής της φωτεινότητας και χρωματικού χώρου. Γίνεται σύντομη επισκόπηση της αναλογικής τηλεοπτικής τεχνολογίας με έμφαση στα χαρακτηριστικά συγχρονισμού, ανάλυσης, πεπλεγμένης εικόνας, προτύπων κωδικοποίησης χρώματος και προτύπων μετάδοσης τηλεοπτικού σήματος. Ακολουθεί η ανάλυση των χαρακτηριστικών του σήματος βίντεο όπως η συσχέτιση και το πληροφοριακό περιεχόμενο καθώς και αναφορά στις ιδιότητες της αντίληψης σήματος βίντεο, όπως η χωρική και χρονική συγκάλυψη. 

63 x 2ωρες διαλέξειςΨηφιοποίηση και Στοιχεία Ψηφιακής Επεξεργασίας Ήχου και Εικόνας

Η 6η ενότητα ξεκινά με τις ανάγκες που οδήγησαν στην χρήση ψηφιακής τεχνολογίας στο χώρο των οπτικοακουστικών συστημάτων. Μετά από σύντομη αναφορά σε θεμελιώδεις έννοιες ψηφιακών σημάτων, παρουσιάζονται τα κοινώς χρησιμοποιούμενα πρότυπα ψηφιοποίησης ήχου, εικόνας και βίντεο. Γίνεται εισαγωγή στην ψηφιακή επεξεργασία σημάτων ήχου και εικόνας στο πεδίο του χρόνου (π.χ. averaging, contrast, luminosity). Ακολουθεί παρουσίαση της ανάλυσης σημάτων στο πεδίο συχνότητας, ψηφιακών φίλτρων πεπερασμένης και άπειρης κρουστικής απόκρισης και η χρήση τους στην επεξεργασία ήχου και εικόνας. 

74 x 2ωρες διαλέξειςΣυμπίεση Ήχου και Βίντεο

Στην 7η ενότητα αναλύονται τεχνικές συμπίεσης των σημάτων ήχου και εικόνας. Η ενότητα ξεκινάει με την κωδικοποίηση πρόβλεψης, όπου γίνεται αναφορά στην κωδικοποίηση εντροπίας και στην αντιστάθμιση κίνησης, αναφέρεται σε μετασχηματισμούς στο πεδίο συχνότητας (Fourier, DCT), ενώ προχωρά με έμφαση στα ηχητικά σήματα στην αντιληπτική κωδικοποίηση (στοιχεία ψυχοακουστικής, φίλτρα υποζωνών, υλοποίηση φίλτρων διαμόρφωσης συνημιτόνου). Η ενότητα κλείνει με αναφορά στα πρότυπα MPEG1 και MPEG2 για σήματα ήχου και βίντεο, με σύντομη αναφορά στο πρότυπο MPEG4. 

83 x 2ωρες διαλέξειςΨηφιακή Μετάδοση Ήχου και Εικόνας

Η 8η ενότητα ξεκινάει με βασικά στοιχεία μετάδοσης, όπως χαρακτηριστικά καναλιού, διαμόρφωσης, ισοστάθμισης και κωδικοποίησης καναλιού, μοντέλου επίγειας διάδοσης . Παρουσιάζονται κατόπιν τo πρότυπο επίγειας ψηφιακής μετάδοσης DVB-T, με έμφαση στην διαμόρφωση, κωδικοποίηση και χωρητικότητα καναλιού. Δίνεται έμφαση στην τεχνολογία μονοσυχνοτικών επίγειων δικτύων (SFN), στην ανάθεση διαύλων / σχεδιασμού δικτύου και τη χρήση φάσματος. Η ενότητα κλείνει με αναφορές σε πρότυπα κινητών μεταδόσεων (DVB-H) και τη μετάδοση μέσω δικτύων IP. 

Παράλληλα με τις διαλέξεις μάθημα πραγματοποιούνται εργαστηριακές ασκήσεις ή/και ασκήσεις πράξεις σε κάθε ενότητα, είτε σε περιβάλλον προσομοίωσης, είτε χρησιμοποιώντας εργαλεία ανάλυσης σημάτων ήχου και βίντεο καθώς και μεταδιδόμενων σημάτων. Επίσης οργανώνεται επίσκεψη σε σύγχρονο ψηφιακό στούντιο με στόχο την ανάδειξη της χρήσης των ψηφιακών μέσων στην παραγωγή/επεξεργασία/αποθήκευση και μετάδοση οπτικοακουστικών σημάτων. 

 

Αξιολόγηση Φοιτητών

Ο τελικός βαθμός του μαθήματος προκύπτει ως εξής:

30% από το βαθμό των ασκήσεων ή project και αναφοράς, 

20% από τη συμμετοχή στη διδακτική διαδικασία,

50% από την τελική γραπτή εξέταση. 

 

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

 Βασική Βιβλιογραφία

1.SKARLATOS D., Applied Acoustics, Gotsis Publications ISBN-13: 978-9608771017 (in Greek).

2.BERANEK L. L., MELLOW T., Acoustics: Sound Fields and Transducers, Academic Press, 2012, ISBN-13: 978-0123914217.

3.KLEINER M., Electroacoustics, CRC Press, 2013, ISBN-13: 978-1439836187.

4.ALTON EVEREST F., POHLMANN K. C., Master Handbook of Acoustics, McGraw-Hill/TAB Electronics, 2009, ISBN-13: 978-0071603324

5.ROSSING T. D., DUNN F. (ed.): Springer Handbook of Acoustics, Springer; 2nd Edition 2014, ISBN-13: 978-1493907540.

6.COLLOMS M., High Performance Loudspeakers, 6th Ed., ISBN-13: 978-0470094303

7.BENOIT, H., Digital Television. Satellite, Cable, Terrestrial, IPTV, Mobile TV in the DVB Framework, Taylor & Francis Ltd 

8.Digital Television, Elsevier Science & Technology, ISBN: 978-024-051-695-0

9.Digital Video Broadcasting, Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co. KG, ISBN: 978-354-060-946-9

10.Lecture Notes provided by the instructors.

 

Επιπλέον Βιβλιογραφία

 

1.OLSON, H. F., MASSA, F., Applied Acoustics, Literary Licensing, LLC, 2013, ISBN-13: 978-1258824280.

2.BERANEK, L. L., Acoustics, Amer Inst of Physics; Rev Sub edition, 1986, ISBN-13: 978-0883184943.

3.BALLOU, G., Electroacoustic Devices: Microphones and Loudspeakers, Focal Press, 2009, ISBN-13: 978-0240812670.

4.ALTEN, S. R., Recording and Producing Audio for Media, Cengage Learning PTR, 2011, ISBN-13: 978-1435460652

5.FAHY, F. J., Foundations of Engineering Acoustics, Academic Press, 2000, ISBN-13: 978-0122476655.

6.DAVID EGAN, M., Architectural Acoustics, J. Ross Publishing Classics, 2007, ISBN-13: 978-1932159783.

7.DVB The Family of International Standards for Digital Video Broadcasting, Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co. KG, ISBN: 978-354-043-545-7

8.FISCHER, W., Digital Video and Audio Broadcasting Technology, Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co. KG, ISBN: 978-354-076-357-4

 

-Συναφή επιστημονικά περιοδικά:

 

1.Journal of the Audio Engineering Society

2.Applied Acoustics

3.Acta Acustica united with Acustica

4.Signal Processing

5.Digital Signal Processing

6.IEEE Transactions on Audio, Speech, and Language Processing

7.IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology

Ενσωματωμένα Συστήματα – Λογισμικό Πραγματικού Χρόνου

Περιγραφή Μαθήματος

Περίγραμμα Μαθήματος:
Τύπος Διδασκαλίας:  Διαλέξεις-E-learning
Εβδομαδιαίες Ώρες Διδασκαλίες:  6
Πιστωτικές Μονάδες:  9
Σελίδα Μαθήματος:
Σελίδα moodle:

Μαθησιακά Αποτελέσματα

 Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές αναμένεται να διαθέτουν γνώσεις υψηλής εξειδίκευσης, δεξιότητες και ικανότητες, ώστε να:

1.σχεδιάζουν και να αναπτύσσουν το υλικό και λογισμικό ενσωματωμένων συστημάτων,

2.επιλέγουν τις τεχνολογίες υλοποίησης των ενσωματωμένων συστημάτων με έμφαση στην χρήση μικροελεγκτών διαφόρων κατασκευαστών και τις τεχνικές προγραμματισμού με τα κατάλληλα ενοποιημένα περιβάλλοντα ανάπτυξης σε γλώσσες υψηλού επίπεδου όπως C,

3.συνθέτουν λύσεις ενσωματωμένων συστημάτων με την χρήση σύγχρονων τεχνικών συν-σχεδιασμού Υλικού-Λογισμικού για εφαρμογές Πραγματικού χρόνου και με λειτουργικά συστήματα πραγματικού χρόνου (Real-Time Operating Systems), 

4.διακρίνουν, περιγράφουν και εξηγούν την διεπιστημονική φύση των πεδίων εφαρμογής των Ενσωματωμένων συστημάτων, 

5.σχεδιάζουν και να υλοποιούν ένα ενσωματωμένο σύστημα της επιλογής τους υπό μορφή τελικού έργου-project.

 

Λέξεις κλειδιά: Ενσωματωμένα Συστήματα, Συν-σχεδιασμός Υλικού-Λογισμικού, Μικροελεγκτές, Ενοποιημένο Περιβάλλον Ανάπτυξης, Λειτουργικό Σύστημα Πραγματικού Χρόνου, Ασύρματα Δίκτυα Αισθητήρων

Περιεχόμενο Μαθήματος

Διαλέξεις

Ενότητα Ι: Εισαγωγή στα Ενσωματωμένα Συστήματα

Εισαγωγή στα Ενσωματωμένα Συστήματα και τις σημαντικές μετρικές σχεδίασης των συστατικών του Υλικού και Λογισμικού. Παραδείγματα σχεδιασμού τυπικών Ενσωματωμένων συστημάτων με έμφαση στα Ασύρματα Δίκτυα Αισθητήρων (Wireless Sensor Networks) και τις εφαρμογές ραδιοσυχνικής  ταυτοποίησης (RFID)

Ενότητα ΙΙ: Τεχνολογίες Υλοποίησης Ενσωματωμένων Συστημάτων

Παρουσίαση των σύγχρονων τεχνολογιών υλοποίησης Ενσωματωμένων συστημάτων, ανάλυση και συγκριτικά τους πλεονεκτήματα. Σύγχρονοι μικροελεγκτές με στις οικογένειες ARM και MSP430. Χρήση κατάλληλων μετρικών για την επιλογή των κατάλληλων Μικροελεγκτών ανάλογα με τις προδιαγραφές του Ενσωματωμένου Συστήματος.

Ενότητα ΙΙΙ: Τεχνικές προγραμματισμού Μικροελεγκτών για την ανάπτυξη Ενσωματωμένων συστημάτων

Βασικές τεχνικές προγραμματισμού Μικροελεγκτών βασισμένων στην γλώσσα C. Εισαγωγή στα ενσωματωμένα στους Μικροελεγκτές περιφερειακά και στο προγραμματισκό μοντέλο που συνήθως εφαρμόζεται στα Ενοποιημένα Περιβάλλοντα Ανάπτυξης (IDE). Προγραμματισμός Μικροελεγκτών στην πράξη για απλά ενσωματωμένα συστήματα.

Ενότητα IV: Λειτουργικά Συστήματα Πραγματικού χρόνου- RTOS Ανοικτού κώδικα 

Βασικές αρχές Λειτουργικών Συστημάτων Πραγματικού χρόνου και εφαρμογή τους σε ενσωματωμένα συστήματα. Παρουσίαση των μηχανισμών διακοπών και του τρόπου υλοποίησης των προγραμμάτων χειρισμού των διακοπών (interrupt handlers). Εισαγωγή στους τρόπους λειτουργίας χαμηλής κατανάλωσης ισχύος και συνδυασμός με τους μηχανισμούς διακοπών για την υλοποίηση αποδοτικών ενσωματωμένων συστημάτων.

Ενότητα V: Παράδειγμα 1 Ενσωματωμένου Συστήματος – Ασύρματα Δίκτυα Αισθητήρων για εφαρμογές φωτισμού

Ανάλυση ενός κόμβου Ασύρματου Δικτύου Αισθητήρων σαν ένα τυπικό παράδειγμα Ενσωματωμένου Συστήματος. Παρουσίαση των διαφόρων επιπέδων αφαίρεσης που συνήθως χρησιμοποιούνται για τα συστατικά του υλικού και του λογισμικού, καθώς και των πρωτοκόλλων επικοινωνίας από το φυσικό επίπεδο έως το επίπεδο εφαρμογής. Παραδείγματα ελέγχου φωτισμού με LED βασισμένων σε Ασύρματα Δίκτυα Αισθητήρων. 

Ενότητα VI: Παράδειγμα 2 Ενσωματωμένου Συστήματος – Υλοποίηση Αυτόνομα κινούμενου οχήματος 

Υλοποίηση ομαδικών έργων-project με στόχο την ανάπτυξη ενός μικρής κλίμακας αυτόνομα κινούμενου οχήματος (UGV) ή εναέριου οχήματος (UAV) βασισμένου στις γνώσεις που αποκτήθηκαν για τον σχεδιασμό και υλοποίηση ενσωματωμένων συστημάτων.

 

Αξιολόγηση Φοιτητών

Τελικός βαθμός μαθήματος = 

35% x Ασκήσεις εργαστηρίου + συμμετοχή στο μάθημα 

20% x Ενδιάμεση εξέταση

20% x Ομαδική άσκηση ή project και Αναφορά/Παρουσίαση 

25% x Τελικές γραπτές εξετάσεις

Αναμενόμενη συμμετοχή στις διαδικασίες μάθησης. Αναμένεται οι σπουδαστές να: 

1. συμμετέχει σε όλες τις διαλέξεις/εργαστήρια και τις επιπρόσθετες μαθησιακές δραστηριότητες που σχεδιάζονται στην διάρκεια του εξαμήνου (προσκλήσεις ομιλιών),

2. ολοκληρώσει σχετικό ομαδικό έργο για τον σχεδιασμό και ανάπτυξη ενσωματωμένου συστήματος που θα επιλεγεί σε συνεργασία με τον διδάσκοντα σε εφαρμογή των μαθησιακών ικανοτήτων που θα αποκτηθούν και να υποβάλλει την αντίστοιχη τεχνική έκθεση έως το τέλος του εξαμήνου,

3. συμμετέχει στην τελική γραπτή εξέταση η οποία καλύπτει όλο το υλικό που διδάχθηκε. Οι σπουδαστές πρέπει να αποδείξουν ότι κατέχουν το υλικό που διδάχθηκε και την χρήση των εργαλείων που χρησιμοποιήθηκαν.

 

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

Προτεινόμενη Βιβλιογραφία :

1.Wayne Wolf, Computers as Components: Principles of Embedded Computing System Design 

2.Steve Heath, Embedded Systems Design

3.John H. Davies, MSP430 Microcontroller Basics, NEWNES-ELSEVIER, ISBN: 978-0-7506-8276-3

4.D. V. Gadre, Programming and Customizing the AVR Microcontroller, Tziolas Publications (translated into Greek).

5.Jane Liu, Real-Time Systems

6.Bryant , O’ Hallaron, Computer Systems – A Programmer’s Perspective

7.Ben Ari, Principles of Concurrent and Distributed Programming

Συνιστώμενη Bιβλιογραφία:

1.Silberschatz, Galvin & Gagne, Operating Systems Concepts, Chapters 4 (Processes), 6 (Scheduling), 7 (Process Synchronization) and 8 (Deadlocks)

2.Andrew Tanenbaum, Modern Operating Systems, Chapters 2 and 3

3.MSP430 Datasheets 

4.ARM Datasheets

5.Datasheets for MSP430 and ARM development boards

6.Intel XScale development boards

Συναφή επιστημονικά περιοδικά:

1.Design Automation for Embedded Systems

2.Eurasip Journal of Embedded Systems

3.IEEE Embedded Systems Letters

4.International Journal of Embedded and Real-Time Communication Systems

5.International Journal of Embedded Systems

Κινητός - Διάχυτος Υπολογισμός και Eφαρμογές

Περιγραφή Μαθήματος

Περίγραμμα Μαθήματος:
Τύπος Διδασκαλίας:  Διαλέξεις - E-learning
Εβδομαδιαίες Ώρες Διδασκαλίες:  6
Πιστωτικές Μονάδες:  9
Σελίδα Μαθήματος:
Σελίδα moodle:

Μαθησιακά Αποτελέσματα

 

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές αναμένεται να διαθέτουν γνώσεις υψηλής εξειδίκευσης, δεξιότητες και ικανότητες, ώστε να:

 

•Γνωρίζουν τις διαφορετικές πλατφόρμες ανάπτυξης εφαρμογών σε κινητές και φορετές συσκευές, και τις ιδιαιτερότητες και δυνατότητες που παρέχονται προγραμματισμό βασισμένο σε επίγνωση κατάστασης.

•Κατανοούν τις ιδιαιτερότητες της ανάπτυξης εφαρμογών για κινητές συσκευές σε σχέση με περιορισμούς μνήμης, επεξεργαστή και μπαταρίας.

•Σχεδιάζουν εφαρμογές για κινητές συσκευές, λαμβάνοντας υπόψη τους το πλαίσιο λειτουργιών και τους περιορισμούς από τις συσκευές και το περιβάλλον λειτουργίας τους.

•Προγραμματίζουν εφαρμογές λογισμικού, με χρήση της εργαλείων όπως η πλατφόρμα App Inventor.

•Αναπτύσσουν βασικές εφαρμογές λογισμικού με χρήση του Android SDK και IOS SDK.

•Αξιολογούν τις νέες τεχνολογικές τάσεις στο χώρο της κινητής τηλεφωνίας.

•Χρησιμοποιούν με κριτικό και αναλυτικό τρόπο τις τεχνολογίες κινητού και διάχυτου υπολογισμού, καθώς και παγκόσμιου ιστού για την εξυπηρέτηση αναγκών εφαρμογών κινητών και φορετών συσκευών.

Λέξεις κλειδιά: κινητές συσκευές, φορετές συσκευές, έξυπνα τηλέφωνα, προγραμματισμός, εφαρμογές, Android, IOS

Περιεχόμενο Μαθήματος

1.Ανασκόπηση βασικών εννοιών προγραμματισμού 

2 X 2ωρες διαλέξεις

Σύντομη επισκόπηση και αναδρομή στις βασικές έννοιες αντικειμενοστραφούς προγραμματισμού, με έμφαση στη γλώσσα Java. Παρουσιάση θεμάτων κινητού και διάχυτου υπολογισμού, επίγνωσης κατάστασης, επικοινωνίας σε επίπεδο προσωπικού δικτύου, και πλατφόρμες ανάπτυξης εφαρμογών σε κινητές και φορετές συσκευές.

2.Εισαγωγή στην πλατφόρμα App Ιnventor και στη διαχείριση γεγονότων (to Event-Handling)

3 X 2ωρες διαλέξεις 

Εισαγωγή στην πλατφόρμα App Inventor, εγκατάστασή της, δημιουργία Portfolio, ανάπτυξη της πρώτης μας εφαρμογής, παρουσίαση των συνθηκών ελέγχου.

3.Χρήση παραμέτρων, έλεγχος γεγονότων, δημιουργία γραφικών, κινούμενης εικόνας και παιχνιδιών

3 X 2ωρες διαλέξεις 

Εισαγωγή στις έννοιες του χρονισμού και της δημιουργίας κινούμενης εικόνας και sprites, μέσω γνωριμίας και χρήσης του ελέγχου γεγονότων, χρήσης μεταβλητών και χρήση συνθηκών ελέγχου.

4.Χρήση δυνατοτήτων κινητών συσκευών για επίγνωση κατάστασης και ανταλλαγής μηνυμάτων

3 X 2ωρες διαλέξεις 

Εισαγωγή στις δυνατότητες χρήσης SMS, ανίχνευσης θέσης μέσω GPS, μετατροπής κειμένου σε φωνή κλπ., εισαγωγή στην πρόσβαση σε δικτυακές υπηρεσίες.

5.Διαχείριση δεδομένων και πληροφορίας για τη δημιουργία εφαρμογών πληροφόρησης

3 X 2ωρες διαλέξεις 

Εισαγωγή στις λίστες, δείκτες, στατικά, δυναμικά και διαμοιραζόμενα δεδομένα, Web APIs και ασύγχρονη επικοινωνία.

6.Διεργασίες

2 X 2ωρες διαλέξεις 

Διεργασίες, χρήση και επαναχρησιμοποίησή τους.

7.Παραγωγή και συλλογή δεδομένων από το χρήστη

2 X 2ωρες διαλέξεις 

Δημιουργία δεδομένων χρήστη, συλλογή τους και χρήση τους στο κινητό και στον παγκόσμιο ιστό.

8.Σχεδιασμός - αρχιτεκτονική εφαρμογών, και έλεγχος-αποσφαλμάτωση

2 X 2ωρες διαλέξεις 

Σχεδιασμός εφαρμογών κινητών συσκευών, διεργασίες και κλήσης τους, επαναχρησιμοποίηση κώδικα, έλεγχος και τεχνικές αποσφαλμάτωσης.

9.Παρουσίαση πλατφορμών κινητού υπολογισμού

2 X 2ωρες διαλέξεις

Παρουσίαση εμπορικών και ερευνητικών πλατφορμών κινητού υπολογισμού με δυνατότητα προγραμματισμού και εκτέλεσης εφαρμογών σε πραγματικό χρόνο, επίγνωση κατάστασης και ενοποιημένη πρόσβαση στο διαδίκτυο

10.Προγραμματισμός κινητών συσκευών

3 X 2ωρες διαλέξεις

Παρουσίαση των εργαλείων και των πλατφορμών (Eclipse, Android SDK, Android ADT, JDK, IOS SDK), πέρασμα από app Inventor σε Java-Eclipse.

11.Εκπαιδευτική επίσκεψη

1 X 2ωρη (παρουσίαση)

Εκπαιδευτική επίσκεψη σε εταιρία/οργανισμό που δραστηριοποιείται στο χώρο των εφαρμογών κινητών συσκευών.

 

Αξιολόγηση Φοιτητών

 Η αξιολόγηση περιλαμβάνει:

•Ενδιάμεσες αναφορές και τεχνικές εκθέσεις, καθώς και ατομικές εργασίες οι οποίες παραδίδονται από τους φοιτητές και οι οποίες συνεισφέρουν 50% στην τελική βαθμολογία

•Μία τελική εργασία (στην οποία μπορούν να συνεργαστούν έως δύο φοιτητές), η οποία παραδίδεται στο τέλος του εξαμήνου, και η οποία συνεισφέρει 50% στην τελική βαθμολογία

 

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

 Προτεινόμενη Βιβλιογραφία :

1.Paul Deitel, Harvey Deitel, Abbey Deitel, Android for Programmers: An App-Driven Approach, Prentice Hall, 2013

2.David Wolber, Hal Abelson, Ellen Spertus, Liz Looney, Αpp Inventor 2, O'Reilly Media, 2014

3.Kevin J McNeish, Greg Lee, Benjamin J Miller, Sharlene M McNeish, Diving In - iOS App Development for Non-Programmers Series: The Series on How to Create iPhone & iPad Apps, Oak Leaf Enterprises 2012

Ασύρματες και Οπτικές Επικοινωνίες

Περιγραφή Μαθήματος

Περίγραμμα Μαθήματος:
Τύπος Διδασκαλίας:  Διαλέξεις - E-learning
Εβδομαδιαίες Ώρες Διδασκαλίες:  6
Πιστωτικές Μονάδες:  9
Σελίδα Μαθήματος:
Σελίδα moodle:

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές αναμένεται να διαθέτουν γνώσεις υψηλής εξειδίκευσης, δεξιότητες και ικανότητες, ώστε να:

(αναφορικά με την ενότητα των Ασύρματων Επικοινωνιών):

  • Να περιγράφουν τους βασικούς μηχανισμούς ασύρματης διάδοσης και τα συναφή φαινόμενα εξασθένησης και παραμόρφωσης των σημάτων.
  • Να σχεδιάζουν και να μετρούν ειδικούς τύπους ραδιοζεύξεων αντιλαμβανόμενοι τα ιδιάιτερα φαινόμενα διάδοσης που προσιδιάζουν σε κάθε ένα τύπο ραδιοζέυξης.
  • Να γνωρίζουν τα βασικά χαρακτηριστικά των ψηφιακών διαμορφώσεων και των τεχνικών κωδικοποίησης για τη διόρθωση λαθών καθώς και να αναλύουν την επίπτωση που έχει στις επιδόσεις των ασύρματων δικτύων η χρήση των εν λόγω τεχνικών.
  • Να περιγράφουν τις βασικές αρχές λειτουργίας των τεχνικών μετάδοσης απλωμένου φάσματος, OFDM και ΜΙΜΟ καθώς και να αντιλαμβάνονται την επίπτωση της παραμετροποίησης των εν λόγω τεχνολογιών στην λειτουργία και τις επιδόσεις των ασύρματων δικτύων.
  • Να περιγράφουν τα χαρακτηριστικά των ασύρματων διεπαφών στις διάφορες εκδοχές των σύγχρονων ασύρματων δικτύων καθώς και να κατανοούν πτυχές της διαχείρισης των επιδόσεων τους των εν λόγω ασύρματων διεπαφών.

(Αναφορικά με την ενότητα των Οπτικών Επικοινωνιών):

  • Να γνωρίζουν, κατανοούν και εξηγούν τις βασικές αρχές και λειτουργία των στοιχείων που αποτελούν ένα οπτικό δίκτυο (οπτικές ίνες,  πηγές, δέκτες κλπ).
  • Να αναλύουν και σχεδιάζουν βασικές τοπολογίες δικτύων οπτικών ινών  (σημείου προς σημείο, δακτυλίου, αστέρα και αρτηριών).
  • Να αναλύουν τα χαρακτηριστικά και τον τρόπο λειτουργίας της τεχνολογίας πολυπλεξίας με διαίρεση μήκους κύματος WDM. 
  • Να σχεδιάζουν μια τοπολογία με χρήση τεχνολογίας WDM.
  • Να γνωρίζουν και να εξηγούν τις βασικές αρχές διαχείρισης και ελέγχου ενός οπτικού δικτύου.
  • Να γνωρίζουν τις τεχνολογίες παθητικών οπτικών δικτύων (PON) και να είναι σε θέση να σχεδιάσουν ένα δίκτυο πρόσβασης με συγκεκριμένα οπτικά μέσα/διατάξεις.

Λέξεις κλειδιά:  

Ασύρματες Επικοινωνίες: Ασύρματη διάδοση, Ραδιοζεύξεις, OFDM, MIMO, Ασύρματη διεπαφή 3G-4G δικτύων, Ασύρματη διεπαφή IEEE 802.11 τοπικών δικτύων, Ασύρματη διεπαφή ΙΕΕΕ 802.16 Μητροπολιτικών δικτύων, Ασύρματη διεπαφή ΙΕΕΕ 802.15 δικτύων.

Οπτικές Επικοινωνίες: Οπτικά δίκτυα, Πολυπλεξία μήκους κύματος (WDM), Έλεγχος και διαχείριση δικτύου, Παθητικά οπτικά δίκτυα (PONs)

Περιεχόμενο Μαθήματος

 

Η ενότητα των ασύρματων επικοινωνιών καλύπτει ζητήματα που αφορούν την ασύρματη διάδοση και τη μοντελοποίηση των ασύρματων καναλιών καθώς και τα συναρτώμενα ζητήματα των τεχνικών της μετάδοσης και της κωδικοποίησης της πληροφορίας που υιοθετούνται στα σύγχρονα ασύρματα δίκτυα. Στο πλαίσιο αυτό καλύπτονται οι ακόλουθες θεματικές ενότητες:

  • Βασικές ιδιότητες και μηχανισμοί διάδοσης ΗΜ κυμάτων: ελεύθερη διάδοση, ανάκλαση και μετάδοση, περίθλαση, σκέδαση.
  • Φαινόμενα ασύρματης διάδοσης:

-Ατμοσφαιρικά φαινόμενα διάδοσης: ομαλή ατμοσφαιρική διάθλαση, εξασθένηση βροχής και αερίων.

-Φαινόμενα Εδάφους: Σκίαση (shadowing) και είδη διαλείψεων λόγω πολυδιαδρομικής διάδοσης (multipath propagation).

  • Μοντελοποίηση και σχεδίαση ειδικών τύπων ραδιοζεύξεων: α) επίγειες σταθερές ραδιοζεύξεις οπτικής επαφής, β) δορυφορικές ραδιοζεύξεις, γ) ραδιοζεύξεις επίγειων κινητών επικοινωνιών με αρχιτεκτονική κάλυψης με κελιά, δ) ραδιοζεύξεις εσωτερικών χώρων.
  • Ψηφιακές διαμορφώσεις και τεχνικές κωδικοποίησης για τον εντοπισμό και τη διόρθωση λαθών (Forward Error Correction)
  • Τεχνικές μετάδοσης Απλωμένου Φάσματος (Spread Spectrum), OFDM και ΜΙΜΟ.
  • Σύγχρονα Δίκτυα Ασύρματης Πρόσβασης (RAN, Radio Access Networks):

-Κυψελωτά 3G-4G-5G RANs

-IEEE 802.16/WiMAX RANs

-IEEE 802.11/WiFi RANs

-IEEE 802.15/WPAN RANs

Η ενότητα των οπτικών επικοινωνιών καλύπτει ζητήματα που αφορούν την σχεδίαση και λειτουργία των δικτύων οπτικών ινών τόσο για τοπικά δίκτυα όσο και δίκτυα κορμού υψηλών ταχυτήτων. Στο πλαίσιο αυτό καλύπτονται οι ακόλουθες θεματικές ενότητες:

  • Οπτικές ίνες και  Δομικά Στοιχεία Οπτικών Δικτύων
  • Στοιχεία δικτύων με πολυπλεξία μήκους κύματος WDM
  • Σχεδίαση Δικτύων WDM
  • Έλεγχος και διαχείριση οπτικών δικτύων
  • Δίκτυα πρόσβασης  και παθητικά οπτικά δίκτυα

Αναλυτικά η ενότητα των ασύρματων επικοινωνιών χωρίζεται σε  πέντε (5) θεματικές ενότητες:

1. Μηχανισμοί και Φαινόμενα Ασύρματης Διάδοσης

Στην ενότητα αυτή γίνεται μια σύντομη αναφορά στους βασικούς μηχανισμούς ασύρματης διάδοσης καθώς και στα φαινόμενα εξασθένησης ή/και παραμόρφωσης του σήματος πληροφορίας κατά την ασύρματη διάδοση. Συγκεκριμένα γίνεται σύντομη αναφορά στους μηχανισμούς διάδοσης, όπως η ελεύθερη διάδοση, η ανάκλαση και η διάδοση στις διεπιφάνειες υλικών, η περίθλαση και η σκέδαση. Αναλυτικά εξετάζονται τα φαινόμενα ατμοσφαιρικής διάδοσης με αναφορά στην ομαλή ατμοσφαιρική διάθλαση και την επίπτωση αυτής στις συνθήκες οπτικής επαφής, στις απώλειες λόγω βροχόπτωσης και απορρόφησης από τα ατμοσφαιρικά αέρια. Επιπρόσθετα εξετάζονται τα φαινόμενα σκίασης (shadowing) και πολυδιαδρομικής διάδοσης στα κανάλια των κινητών επικοινωνιών καθώς και ο υπολογισμός των σχετικών απωλειών.

2. Μοντελοποίηση και Σχεδίαση Ραδιοζεύξεων

Στην 2η ενότητα μελετώνται ειδικοί τύποι ραδιοζεύξεων με την ανάλυση των φαινομένων ασύρματης διάδοσης που τις αφορούν και κυρίως με την επίπτωση που αυτά έχουν στην σχεδίαση τους (επιλογές εγκατάστασης, υπολογισμοί ενεργειακού ισοζυγίου, υπολογισμοί διαθεσιμότητας/κάλυψης). Στα πλαίσια αυτά εξέτάζονται οι ακόλουθοι τύποι ραδιοζεύξεων: α) επίγειες σταθερές ραδιοζεύξεις οπτικής επαφής, β) δορυφορικές ραδιοζεύξεις, γ) ραδιοζεύξεις επίγειων κινητών επικοινωνιών με αρχιτεκτονική κάλυψης με κελιά, δ) ραδιοζεύξεις εσωτερικών χώρων.

3. Ψηφιακές Διαμορφώσεις και Τεχνικές Κωδικοποίησης για τη Διόρθωση Λαθών

Στην παρούσα ενότητα εξετάζονται οι βασικές τεχνικές της baseband ψηφιακής κωδικοποίησης της πληροφορίας στις ασύρματες επικοινωνίες. Ειδικότερα πραγματοποιείται μία σύντομη αναφορά στις βασικές τεχνικές ψηφιακές διαμόρφωσης όπως οι FSK, PSK και οι QAM διαμορφώσεις. Επίπρόσθετα, αναλύονται οι βασικές αρχές λειτουργίας που διέπουν τις τεχνικές διόρθωσης λαθώς με την εξέταση των Block και των Convolutional τεχνικών κωδικοποίησης FEC.

4. Τεχνικές Μετάδοσης Απλωμένου Φάσματος, OFDM και ΜΙΜΟ

Η παρούσα ενότητα εξετάζει τις τεχνικέςμετάδοσης Απλωμένου Φάσματος (Spread Spectrum), OFDM και ΜΙΜΟ ως τεχνικές υλοποίησης της πολλαπλής πρόσβασης (Multiple Access) καθώς και σαν τεχνικές αύξησης των επιδόσεων και της χωρητικότητας των σύγχρονων ασύρματων δικτύων.

5. Σύγχρονα Δίκτυα Ασύρματης Πρόσβασης

Στην τελευταία ενότητα των ασύρματων επικοινωνιών παρουσιάζονται οι ειδικοί συνδυασμοί των προαναφερόμενων τεχνικών μετάδοσης που συγκροτούν την ασύρματη διεπαφή των πλέον σημαντικών σύγχρονων ασύρματων δικτύων πρόσβασης. Στο πλαίσιο αυτό εξετάζονται τα ασύρματα δίκτυα πρόσβασης (Radio Access Networks, RAN): α) Κυψελωτά 3G-4G-5G RANs, β) IEEE 802.16/WiMAX RANs, γ) IEEE 802.11/WiFi RANs και δ) IEEE 802.15/WPAN RANs.

 

Η ενότητα των Οπτικών Επικοινωνιών χωρίζεται σε  πέντε (5) γνωστικές ενότητες:

1. Οπτικές ίνες και  Δομικά Στοιχεία Οπτικών Δικτύων

Στην ενότητα αυτή γίνεται μια εκτεταμένη ανασκόπηση των στοιχείων τα οποία είναι απαραίτητα για την υλοποίηση των σύγχρονων οπτικών δικτύων. Συγκεκριμένα γίνεται ανασκόπηση των χαρακτηριστικών των τηλεπικοινωνιακών οπτικών ινών, των οπτικών πηγών laser, και των αντίστοιχων οπτικών δεκτών καθώς και των βασικών οπτικών στοιχείων όπως των οπτικών φίλτρων, των διαμορφωτών υψηλών ρυθμών διαμόρφωσης, των οπτικών ενισχυτών ίνας, των οπτικών πολυπλεκτών και αποπλεκτών κλπ.

2. Στοιχεία δικτύων με πολυπλεξία μήκους κύματος WDM

Στην 2η ενότητα εξετάζεται η τοπολογία, τα χαρακτηριστικά και ο τρόπος υλοποίησης  των συστημάτων πολυπλεξίας με διαίρεση μήκους κύματος. Εξετάζονται οι κατηγορίες πυκνής και αραιής πολυπλεξίας καθώς τα απαραίτητα στοιχεία για την πρόσβαση και λήψη δεδομένων από τα δίκτυα αυτά (OADM).

3. Σχεδίαση Δικτύων WDM

Σχεδίαση δικτύων δρομολόγησης μήκους κύματος. Διαστασιολόγηση και μελέτη διαφόρων τοπολογιών.

4. Έλεγχος και διαχείριση οπτικών δικτύων

Λειτουργίες και πλαίσιο διαχείρισης δικτύων. Υπηρεσίες οπτικού στρώματος και διαστρωματώσεις εντός του οπτικού στρώματος. Βιωσιμότητα  οπτικών δικτύων.

5. Δίκτυα πρόσβασης  και παθητικά οπτικά δίκτυα

Στην 5η ενότητα παρουσιάζονται οι βασικές αρχές των δικτύων πρόσβασης και αναπτύσσονται ιδιαίτερα τα παθητικά οπτικά δίκτυα (PONs) με έμφαση τις εφαρμογές των FTTx.

 

Αξιολόγηση Φοιτητών

 Η αξιολόγηση των φοιτητών περιλαμβάνει:

•Ενδιάμεση γραπτή εξέταση στο θεωρητικό μέρος,

•Τελική γραπτή εξέταση επί του θεωρητικού μέρους του μαθήματος,

•Συνδυασμό προφορικής επίδοσης, συμμετοχή στην τάξη, αναφορά εργασίας, και παρουσία στο εργαστήριο.

 

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

Προτεινόμενη Βιβλιογραφία :

Wireless Communication:

1.Molisch, A., Wireless Communications, 2nd Ed, Willey, 2010.

2.Rappaport, T.S., Wireless Communications: Principles & Practice, 2nd Ed. Prentice Hall, 2010.

3.Bertoni, H.L., Radio Propagation for Modern Wireless Systems, Prentice Hall, 2000.

4.Saunders, S. R., Antennas and Propagation for Wireless Communication Systems, John Wiley & Sons, 1999.

5.Tse D. and Viswanath P., Fundamentals of Wireless Communications, Cambridge University Press, 2005.

6.Prasad, R., OFDM for Wireless Communications Systems, Artech House, 2004.

Optical Communications:

1.Ramaswami, R. And Sivarajan, K., Optical Network, Elsevier 2002.

2.Green, P., Optical Fiber Networks, Papasotiriou 1994. 

3.Agrawal, G.P. Optical Fiber Communication Systems, Tziolas 1997.

4.Gowar, J., Optical communication systems, Prentice Hall 1993.

5.Palais, J.C., Fiber optics communications, Prentice Hall 2005.

Ηλεκτρονικά RF και Κεραίες

Περιγραφή Μαθήματος

Περίγραμμα Μαθήματος:
Τύπος Διδασκαλίας:  Διαλέξεις- E-learning
Εβδομαδιαίες Ώρες Διδασκαλίες: 6
Πιστωτικές Μονάδες: 9
Σελίδα Μαθήματος:
Σελίδα moodle:

Μαθησιακά Αποτελέσματα

 Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές αναμένεται να διαθέτουν γνώσεις υψηλής εξειδίκευσης, δεξιότητες και ικανότητες, ώστε να:

- Απαριθμούν τα βασικά υποσυστήματα μιας RF αλυσίδας πομπού ή δέκτη τηλεπικοινωνιακού συστήματος,

- Περιγράφουν την λειτουργικότητα και να σχεδιάζουν φίλτρα RF συχνοτήτων,

- Περιγράφουν την λειτουργικότητα των ενισχυτών χαμηλού θορύβου και των ενισχυτών ισχύος, καθώς και να σχεδιάζουν κυκλώματα προσαρμογής και πόλωσης για ενισχυτές χαμηλού θορύβου με τεχνολογία τυπωμένων κυκλωμάτων,

- Περιγράφουν την λειτουργικότητα των ταλαντωτών RF, των μεικτών και των άνω και κάτω μετατροπέων συχνότητας, καθώς και να σχεδιάζουν τα κυκλώματα προσαρμογής για κάτω μετατροπείς συχνότητας με τεχνολογία τυπωμένων κυκλωμάτων,

- Απαριθμούν τις βασικές αρχές λειτουργίας κεραιών και να προσαρμόζουν δοθείσες κεραίες στην RF αλυσίδα πομπού ή δέκτη,

- Κατασκευάζουν μια RF αλυσίδα πομπού ή δέκτη που θα περιλαμβάνει ένα φίλτρο τυπωμένου κυκλώματος, έναν ενισχυτή χαμηλού θορύβου και έναν κάτω μετατροπέα συχνότητας.

Λέξεις κλειδιά: RF αλυσίδα, Πομπός, Δέκτης, Ενισχυτές, Φίλτρα, Ταλαντωτές, Μείκτες, Κεραίες

 

Περιεχόμενο Μαθήματος

 Σκοπός του μαθήματος είναι η διδασκαλία της σύγχρονης στάθμης της τεχνικής (state-of-the-art) στην σχεδίαση και υλοποίηση ηλεκτρονικών συστημάτων RF και κεραιών μετάδοσης και λήψης. Για τον σκοπό αυτό μελετώνται τα βασικά υποσυστήματα της αλυσίδας RF πομποδεκτών, από τον άνω-μετατροπέα συχνότητας έως και την κεραία για πομπούς και από την κεραία έως τον κάτω-μετατροπέα συχνότητας για δέκτες. Ταυτόχρονα, βασιζόμενοι σε γνώσεις γραμμών μεταφοράς και μικροκυμάτων γίνεται μια εισαγωγή στις βασικές μεθόδους σχεδίασης ορισμένων εξ αυτών των εξαρτημάτων. Τέλος, πραγματοποιείται μια εισαγωγή στις βασικές αρχές ακτινοβολίας κεραιών εκπομπής και λήψης και η μελέτη τους από κυκλωματική σκοπιά. Το μάθημα χωρίζεται στις εξής ενότητες: 

- RF αλυσίδα πομπού και δέκτη

- Φίλτρα RF

- Ενισχυτές χαμηλού θορύβου και ενισχυτές ισχύος

- Ταλαντωτές RF

- Μείκτες, άνω και κάτω μετατροπείς συχνότητας

- Βασικές αρχές λειτουργίας κεραιών, η κεραία ως ισοδύναμο κυκλωματικό στοιχείο, κεραίες εκπομπής και λήψης.

 

Αξιολόγηση Φοιτητών

 Οι φοιτητές θα αξιολογούνται μέσω των εξής εργαλείων: 

  • Ενδιάμεση γραπτή πρόοδος (20 %)
  • Τελική γραπτή εξέταση (40 %)
  • Προφορική αξιολόγηση της επίδοσης στο εργαστήριο και στην ανάπτυξη των ασκήσεων (20 %)
  • Αξιολόγηση επίδοσης τελικού παραδοτέου έργου (project) και σύγκριση με προδιαγραφές (20 %) 

 

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

Προτεινόμενη Βιβλιογραφία :

1.Balanis, C. A., Antenna Theory: Analysis and Design, Wiley-Interscience, 2005. 

2.Balanis, C. A., Advanced Engineering Electromagnetics, Wiley, 2012. 

3.Maas, S. A., Microwave Mixers, Artech House, 1993. 

4.Razavi, B., RF Microelectronics, Prentice Hall, 2011. 

5.Reinhold, L., and Bogdanov, G., RF Circuit Design: Theory and Applications, Prentice Hall, 2008.

6.Sedra, A. S., and Smith, K. C., Microelectronic Circuits, Oxford University Press, 2009. 

7.Van de Roer, T. G., Microwave Electronic Devices, Chapman and Hall, London, UK, 1995.

-Συναφή επιστημονικά περιοδικά:

1.IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques / IEEE Microwaves Theory and Techniques Letters

2.IEEE Transactions on Antennas and Propagation / IEEE Antennas and Propagation Magazine / IEEE Antennas and Propagation Letters

3.Microwave and Optical Technology Letters

Αισθητήρες και Μικροδίκτυα (BAN, PAN, LAN)

Περιγραφή Μαθήματος

Περίγραμμα Μαθήματος:
Τύπος Διδασκαλίας:  Διαλέξεις - E-learning
Εβδομαδιαίες Ώρες Διδασκαλίες:  6
Πιστωτικές Μονάδες:  9
Σελίδα Μαθήματος:
Σελίδα moodle:

Μαθησιακά Αποτελέσματα

 Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές αναμένεται να διαθέτουν γνώσεις υψηλής εξειδίκευσης, δεξιότητες και ικανότητες, ώστε να:

  • Περιγράφουν και αξιολογούν το ρόλο των αισθητήρων στην επιστήμη της Ηλεκτρονικής, αλλά και γενικότερα την χρησιμότητά τους σε διάφορες εκφάνσεις της οικονομίας και της καθημερινής ζωής (πχ. Βιομηχανία, Μεταφορές, Ιατρική, Καταναλωτικά Ηλεκτρονικά κλπ.)
  • Περιγράφουν και διακρίνουν με σύγχρονα και πρωτοποριακά πεδία εφαρμογής των Αισθητήρων.
  • Αναγνωρίζουν, κατηγοριοποιούν, συγκρίνουν και αξιολογούν συγκριτικά σύγχρονες τεχνολογίες υλοποίησης συστημάτων αισθητήρων, όπως η Μικρομηχανική και οι σύγχρονες μέθοδοι υλοποίησης Ηλεκτρονικών διατάξεων.
  • Περιγράφουν με διαγράμματα, κατηγοριοποιούν και συγκρίνουν τεχνικά διάφορους τύπους σύγχρονων δικτύων μετάδοσης και ανταλλαγής δεδομένων.

Λέξεις κλειδιά: Αισθητήρες, ασύρματο δίκτυο, μικροδίκτυο, κυκλώματα ανάγνωσης δεδομένων, Μικρομηχανική, πρωτόκολλα επικοινωνίας, ΒΑΝ, PAN, LAN

 

Περιεχόμενο Μαθήματος

Το μάθημα χωρίζεται σε  έξι (6) γνωστικές ενότητες:

14 x 2-ώρες διαλέξειςΕισαγωγή – Είδη Αισθητήρων

Κατά την εισαγωγή αναλύονται τα δομικά στοιχεία ενός Αισθητήρα και γενικότερα ενός Συστήματος Αισθητήρων, παρουσιάζονται τα είδη των Αισθητήρων, ανάλογα την μετρούμενη φυσική ποσότητα, καθώς και οι γενικές αρχές λειτουργίας τους ανά είδος. Τέλος παρουσιάζονται «κλασικές» προσεγγίσεις υλοποίησης τους.

26 x 2-ώρες διαλέξειςΜικρομηχανική – Νέες τεχνικές Υλοποίησης

Στην 2η ενότητα παρουσιάζονται σύγχρονες μέθοδοι υλοποίησης Μικρομηχανικών διατάξεων – Αισθητηρίων, καθώς επίσης αναλύονται τα συγκριτικά πλεονεκτήματα αυτών των τεχνικών σε σχέση με κλασσικές τεχνικές υλοποίησης σε σχέση με την αξιοπιστία, το μέγεθος, το κόστος και την δυνατότητα εφαρμογής του σε καινούργια πρωτοποριακά πεδία.

34 x 2-ωρες διαλέξειςΗλεκτρονικά Κυκλώματα Βαθμονόμησης και Ανάγνωσης των Αισθητήρων

Στην 3η ενότητα αναλύονται βασικά κυκλώματα (αναλογικά) Ανάγνωσης – Βαθμονόμησης των Αισθητήρων καθώς και κυκλώματα ψηφιοποίησης των δεδομένων.

46 x 2-ώρες διαλέξειςΕνσύρματα Δίκτυα Αισθητήρων , ψηφιακή μεταφορά δεδομένων και λογισμικό συλλογής – επεξεργασίας των δεδομένων.

Στην 4η ενότητα αναλύονται α) τα βασικά πρωτόκολλα ψηφιακής μετάδοσης δεδομένων, όπως RS-232, SPI, I2C,ΙΕΕΕ-488  και η υλοποίηση τους σε επίπεδο υλισμικού και λογισμικού, β)  βιομηχανικά ενσύρματα δίκτυα αισθητήρων όπως RS-485, Ethernet, FieldBus και γ) λογισμικό συλλογής και ανάλυσης των δεδομένων όπως το LabView.

52 x 2-ώρες διαλέξειςΑσύρματα Δίκτυα Αισθητήρων

Στην 4η ενότητα παρουσιάζεται η έννοια της υλοποίησης του Ασύρματου Δικτύου Αισθητήρων και εξηγούνται το φυσικό επίπεδο υλοποίησης και τα πρωτόκολλα μεταφοράς των δεδομένων καθώς επίσης αναλύονται διάφορα προηγμένα θέματα όπως η διαχείριση της ενέργειας του δικτύου, η αναδρομολόγηση των δεδομένων, η δυναμική επανα-υλοποίηση του κ.α.

64 x 2-ώρες διαλέξειςΣύγχρονες Εφαρμογές Δικτύων Αισθητήρων

Στην τελευταία ενότητα εξηγούνται γενικά τα πεδία εφαρμογής και οι ορίζοντες που ανοίγονται με την υλοποίηση Ασύρματων Δικτύων Αισθητήρων και ειδικότερα παρουσιάζονται διάφορες συγκεκριμένες εφαρμογές (κυρίως μέσω ερευνητικών προγραμμάτων) υλοποίησης πρωτοποριακών εφαρμογών οι οποίες βασίζονται στα Δίκτυα Αισθητήρων.

 

Αξιολόγηση Φοιτητών

Οι φοιτητές αξιολογούνται στο μάθημα με βάση τον συνδυασμό 

•της τελικής γραπτής εξέτασης (50%) και

•του προφορικού βαθμού τους από τις ατομικές εργασίες που υποχρεούνται να εκπονήσουν καθώς και από τη συμμετοχή τους στο μάθημα (50%). 

 

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

 -Προτεινόμενη Βιβλιογραφία :

1.Sabrie Soloman, “Sensors Handbook”, McGraw-Hill, 1998. ISBN10: 0070596301, ISBN13: 9780070596306

2.Pavel Ripka, Alois Tipek, “Modern Sensors”, ISTE, 2007. ISBN10: 1905209665, ISBN13: 9781905209668

3.C.S. Raghavendra, Krishna M. Sivalingam, Taieb Znati, “Wireless Sensor Networks”, Springer-Verlag, 2004. ISBN10: 1402078838, ISBN13: 9781402078835

4.Imad Mahgoub, Mohammad Ilyas, “Sensor Network Protocols”, Taylor & Francis Inc, 2006. ISBN10: 0849370361, ISBN13: 9780849370366

5.Yueh-Min Ray Huang, “Sensors”, Springer-Verlag, 2008. ISBN10: 3540690301, ISBN13: 9783540690306

 

-Συναφή επιστημονικά περιοδικά:

1.IEEE Sensors Journal

2.Elsevier Sensors and Actuators A: Physical

3.Elsevier Sensors and Actuators B: Chemical

4.Elsevier Sensing and Bio-Sensing Research

5.IEEE Transactions on Wireless Communications

6.ACM Transactions on Sensor Networks

Τεχνολογία και Κοινωνία

Περιγραφή Μαθήματος

Περίγραμμα Μαθήματος:
Τύπος Διδασκαλίας: Διαλέξεις-E-learning
Εβδομαδιαίες Ώρες Διδασκαλίες:  2
Πιστωτικές Μονάδες:  3
Σελίδα Μαθήματος:
Σελίδα moodle:

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές αναμένεται να διαθέτουν γνώσεις υψηλής εξειδίκευσης, δεξιότητες και ικανότητες, ώστε να:

•Περιγράφουν και αναλύουν την ιστορική εξέλιξη της σχέσης τεχνολογίας και κοινωνίας.

•Αναλύουν τη δυναμική αλληλεπίδραση των δύο αυτών πόλων και προβλέπουν τις συνέπειες της στο μέλλον.

•Εκτιμούν τη διαμόρφωση της σχέσης μεταξύ τεχνολογίας και κοινωνίας υπό τις καταστάσεις και τις νέες συνθήκες που μπορεί να εμφανιστούν στο μέλλον.

•Καθορίζουν τη θέση και τις δράσεις τους ως μηχανικών  με στόχο την ολοκλήρωση και ενσωμάτωση των δραστηριοτήτων τους στην κοινωνία.

Λέξεις κλειδιά: Τεχνολογία και Κοινωνία, Τεχνολογική αφομοίωση, Πρόβλεψη, Συνέπειες

 

Περιεχόμενο Μαθήματος

 

Το μάθημα αναπτύσσεται σε 13 ενότητες διδασκαλίας:

 

1. Εισαγωγή

Οι φοιτητές εισάγονται στο περιεχόμενο τη δομή και τους στόχους του μαθήματος

2. Ορισμοί Δημιουργίας, Τεχνικής, Τεχνολογίας και Κοινωνίας, βασικά χαρακτηριστικά τους.

Πραγματοποιείται η θεμελίωση των παραπάνω βασικών εννοιών που παρουσιάζονται στο μάθημα, με τα βασικά τους χαρακτηριστικά.

3.Εξέταση των αμφίδρομων σχέσεων μεταξύ τους.

Πραγματοποιείται η εξέταση των αμφίδρομων σχέσεων μεταξύ των βασικών συνιστωσών των σχέσεων Τεχνολογίας και Κοινωνίας 

4.Ιστορικές αναδρομές.

Η ιστορική αναδρομή χρησιμοποιείται για να αντληθούν χαρακτηριστικά παραδείγματα αυτών των σχέσεων και της σημασίας τους.

5.Μηχανισμοί  τεχνολογικής  ανάπτυξης  και  αιτιοκρατισμός  της τεχνολογίας.

Εξετάζονται οι διαφορετικοί μηχανισμοί τεχνολογικής ανάπτυξης με τους διάφορους  παράγοντες  που  τους  επηρεάζουν  καθώς  και  θέματα αιτιοκρατισμού της τεχνολογίας.

6.Κοινωνικά εμπνευσμένη τεχνολογική ανάπτυξη.

Αναλύεται η επίδραση και η ώθηση της τεχνολογίας από κοινωνικούς παράγοντες και κατάλληλες συνθήκες με αποτέλεσμα την ανάπτυξη και την ενσωμάτωση των τεχνολογιών.

7.Τεχνολογικά υποστηριζόμενη κοινωνική ανάπτυξη.

Αναλύεται ο μηχανισμός της υποστήριξης της τεχνολογικής ανάπτυξης από την κοινωνία στη βάση του κοινωνικού και οικονομικού σχεδιασμού.

8.Εργασία και τεχνολογία: σχέσεις και επιπτώσεις.

Η ανάπτυξη της τεχνολογίας επιδρά άμεσα στα εργασιακά θέματα με τρόπο ιδιαίτερα πολύπλοκο και συχνά ανατρεπτικό. Η ανάλυση αυτή επιτρέπει την αποτίμηση των επιδράσεων της τεχνολογίας στην εργασία και αντίστροφα.

9.Οικονομία και πολιτική: αλληλεπιδράσεις με την τεχνολογία.

Η πολιτική και η οικονομία ως ισχυροί παράγοντες καθορισμού του σχεδιασμού αλλά και του αναπτυξιακού περιβάλλοντος αλληλεπιδρούν με την τεχνολογία και αλληλοκαθορίζουν την πορεία της κοινωνίας.

10.Παιδεία: προϋπόθεση και αποτέλεσμα τεχνολογικών και κοινωνικών εξελίξεων.

Αναλύεται ο ρόλος και η σημασία της παιδείας στην αμφίδρομη σχέση της με την τεχνολογία Οι ειδικές απαιτήσεις και τα χαρακτηριστικά αυτής της σχέσης αποτελούν σημαντικό παράγοντα ανάπτυξης.

11.Τεχνοφοβία και Τεχνοκρατία.

Οι ακραίες  εκφράσεις  της  ανάπτυξης  και  της  επιβολής  των χαρακτηριστικών της τεχνολογίας μπορεί να δημιουργήσουν παθολογικά φαινόμενα στη σχέση τεχνολογίας και  κοινωνίας, πράγμα που είναι το τρέχον αντικείμενο της διάλεξης.

12.Φύση και περιβάλλον: ανταγωνισμοί και συνέργειες με το τεχνολογικό και κοινωνικό πλαίσιο

Οι συμπληρωματικές αλλά και ανταγωνιστικές σχέσεις της φύσης και του περιβάλλοντος από τη μια αλλά και των τεχνολογικών και κοινωνικών πλαισίων από την άλλη είναι παράγοντες σημαντικοί για την βιώσιμη ανάπτυξη και την σταθερότητα.

13.Παγκοσμιοποίηση:  παράγοντας  επανακαθορισμού  των  σχέσεων Τεχνολογίας και Κοινωνίας

Οι  νέες  συνθήκες  παγκοσμιοποίησης  που  επικράτησαν  κατά  την τελευταία  ιστορική  περίοδο, επέδρασαν  καταλυτικά  στις  σχέσεις τεχνολογίας  και  κοινωνίας  δημιουργώντας  προβλήματα,  αλλά δίνοντας επίσης ευκαιρίες ανάπτυξης.

 

Αξιολόγηση Φοιτητών

Η αξιολόγηση έχει τρεις άξονες:

•Γραπτές εργασίες (50%) 

•Προφορική επίδοση και συμμετοχή (10%)

•Τελική εξέταση (40%)

Η γλώσσα αξιολόγησης είναι η ελληνική και η αγγλική.

Οι μέθοδοι και τα κριτήρια αξιολόγησης παρουσιάζονται  και αναλύονται στους φοιτητές κατά τη διάρκεια του πρώτου μαθήματος 

 

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

Προτεινόμενη Βιβλιογραφία :

Βιβλιογραφία στην Αγγλική:

1.Bridgstock, Burch, Forge, Laurent, Lowe, Science, Technology and Society, an Introduction, Cambridge University Press (March 28, 1998), Online ISBN: 9780511620034.

2.François Russo, Introduction à l' Histoire des Techniques, Revue d' histoire des sciences, Année 1988, Vol. 41, Nr. 1, pp. 87-92.

3.Cutcliffe T., Mitcham C., Visions of STS, Counterpoints in Science, technology and society studies, 2001, Albany, NY, USA, State University of New York Press.

 

Βιβλιογραφία στην Ελληνική:

1.Αγραφιώτης Δημοσθένης, Επιστήμη Τεχνολογία Κοινωνία, Σχήματα Ανάλυσης και Εφαρμογές, Εκδ. Ελληνικά Γράμματα, Αθήνα.

2.Καϊμάκη Βάλια, Τεχνολογία και Κοινωνία, Αυτοέκδοση, Ελεύθερη πρόσβαση στο URL: http://valiakaimaki.gr/ . 

Συναφή επιστημονικά περιοδικά:

1.http://www.journals.elsevier.com/technology-in-society/

2.http://sts.sagepub.com/

3.http://ieeessit.org/technology_and_society/

 

Γ Εξάμηνο

Φιλικά προς το Περιβάλλον και Ενεργειακά Αυτόνομα Ηλεκτρονικά Συστήματα

Περιγραφή Μαθήματος

Περίγραμμα Μαθήματος:
Τύπος Διδασκαλίας:  Διαλέξεις-E-learning
Εβδομαδιαίες Ώρες Διδασκαλίες:  4
Πιστωτικές Μονάδες:  6
Σελίδα Μαθήματος:
Σελίδα moodle:

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Σκοπός του μαθήματος είναι να αναπτύξει στους φοιτητές τη διαθεματική προσέγγιση στη σχεδίαση, κατασκευή και παραγωγή ηλεκτρονικών διατάξεων και συσκευών, με έμφαση στις επιπτώσεις κάθε βήματος αυτών των διαδικασιών στο περιβάλλον και στην κατανάλωση ενέργειας. Για το λόγο αυτό το αντικείμενο καλύπτεται από την πλευρά της ηλεκτρονικής τεχνολογίας, της ανάπτυξης πολιτικών και νομοθεσίας για το δημόσιο συμφέρον, και των οικολογικών επιπτώσεων της σχετικής βιομηχανικής παραγωγής. 

Στόχοι του μαθήματος είναι (α) να εξεταστούν συγκριτικά εναλλακτικές τεχνολογίες, διαδικασίες σχεδίασης και παραγωγής, υλικά και προϊόντα, (β) να ευαισθητοποιηθούν οι φοιτητές στην επιλογή εκείνων των υλικών και μεθόδων σχεδίασης και παραγωγής, που μειώνουν τη μόλυνση, τη χρήση τοξικών ουσιών και εν γένει το «περιβαλλοντικό αποτύπωμα» και (γ) να ενθαρρυνθούν είτε ως μηχανικοί είτε ως επιχειρηματίες στην πρόκριση και υιοθέτηση «πράσινων» λύσεων και περιβαλλοντικά - κοινωνικά υπεύθυνων πολιτικών. 

Για να επιτευχθούν οι στόχοι αυτοί, το μάθημα επικεντρώνει στη σύγχρονη ηλεκτρονική σχεδίαση και παραγωγή από την πλευρά των οικολογικών επιπτώσεων, αλλά ταυτόχρονα αγγίζει θέματα όπως η ανακύκλωση, η εξέταση του κύκλου ζωής υλικών και προϊόντων, η βελτιστοποίηση διαδικασιών, οι περιβαλλοντικοί κανονισμοί και τέλος η χημεία και η τοξικολογία. Ως κεντρική μελέτη περίπτωσης χρησιμοποιείται η συσκευή του κινητού τηλεφώνου.

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές αναμένεται να διαθέτουν γνώσεις υψηλής εξειδίκευσης, δεξιότητες και ικανότητες, ώστε να:

•γνωρίζουν, αντιλαμβάνονται και μπορούν να αναλύσουν τις διαδικασίες σχεδίασης, κατασκευής και συναρμολόγησης σύγχρονων ηλεκτρονικών διατάξεων και συσκευών, καθώς και τις αναπόφευκτες αντίρροπες σχέσεις των βασικών εμπλεκομένων μεγεθών,

•γνωρίζουν, αντιλαμβάνονται και μπορούν να αναλύσουν τον όλο κύκλο ζωής των υλικών και διατάξεων που χρησιμοποιεί η σύγχρονη ηλεκτρονική τεχνολογία, από τεχνική και από οικονομική σκοπιά,

•διακρίνουν και αξιολογούν συγκριτικά τους κρίσιμους παράγοντες και μεγέθη στον κύκλο ζωής και στην ανακύκλωση ηλεκτρονικών υλικών και προϊόντων,

•λαμβάνουν αποφάσεις σε υποθετικά αλλά ρεαλιστικά σενάρια σχεδίασης και παραγωγής σύγχρονων ηλεκτρονικών διατάξεων και προϊόντων, αξιολογώντας και αποτιμώντας παράλληλα τις επιπτώσεις των επιλογών τους στο περιβάλλον και στη δημόσια υγεία,

•αντιλαμβάνονται και αξιολογούν τις επιπτώσεις που (θα) έχουν οι ισχύουσες και οι διαμορφούμενες δημόσιες πολιτικές για τα υλικά και το περιβάλλον στην περαιτέρω εξέλιξη της τεχνολογίας αλλά και της παραγωγικής οικονομίας, 

•αντιλαμβάνονται την διαθεματική φύση της περιβαλλοντικά ευαίσθητης τεχνολογικής ανάπτυξης και να συνεργάζονται με επιστήμονες και τεχνικούς άλλων πεδίων για την ολοκληρωμένη αντιμετώπιση των προβλημάτων.

Λέξεις κλειδιά: Πράσινα Ηλεκτρονικά, Κύκλος ζωής προϊόντος, Ανακύκλωση, Σχεδίαση για εξοικονόμηση ενέργειας, Περιβαλλοντολογικό αποτύπωμα, Βιώσιμη (αειφόρος) ανάπτυξη

Περιεχόμενο Μαθήματος

Το Μάθημα χωρίζεται σε εννέα (9) γνωστικές ενότητες που καλύπτουν 13 εβδομάδες διδασκαλίας:

11 x 4-ωρες διαλέξειςΕισαγωγή – Φιλικά προς το περιβάλλον ηλεκτρονικά

Γενική εισαγωγή. Βιομηχανική οικολογία. Μηχανική παραγωγής. Επιλογή υλικών και υιοθέτηση διαδικασιών.

21 x 4-ωρες διαλέξειςΒιομηχανική παραγωγή ηλεκτρονικών προϊόντων και βιώσιμη ανάπτυξη

Τα βήματα σχεδιασμού και ανάπτυξης παραγωγικής μονάδας ηλεκτρονικών προϊόντων με έμφαση στη βιώσιμη ανάπτυξη.

31 x 4-ωρες διαλέξειςΜοντέλα σχεδίασης, κατασκευής και παραγωγής

Μοντέλα και πρότυπα διαδικασιών, σχεδίασης, κατασκευής και παραγωγής ηλεκτρονικών στοιχείων, διατάξεων και συσκευών / προϊόντων.

42 x 4-ωρες διαλέξειςΣχεδίαση για χαμηλή κατανάλωση ισχύος στη μικροκλίμακα

Εισαγωγή στη σχεδίαση ηλεκτρονικών χαμηλής ισχύος. Τεχνολογίες μείωσης της καταναλισκόμενης ισχύος στη σχεδίαση CMOS. Σχεδίαση low power ICs.

52 x 4-ωρες διαλέξειςΣχεδίαση για χαμηλή κατανάλωση ισχύος στην κλίμακα των διατάξεων

Σχεδίαση μικροεπεξεργαστών χαμηλής ισχύος. Σύγχρονες τεχνολογίες και διαφαινόμενες τάσεις.

62 x 4-ωρες διαλέξειςΣχεδίαση για χαμηλή κατανάλωση ισχύος στην κλίμακα των προϊόντων

Ενεργειακή αυτονομία. Ευφυή μετρητικά συστήματα, ευφυή συστήματα συναγερμού, βιοϊατρικές εφαρμογές με τεχνολογίες χαμηλής ισχύος.

71 x 4-ωρες διαλέξειςΕναλλακτικές μέθοδοι σχεδίασης, κατασκευής και παραγωγής και τοξικότητα

Τοξικότητα των εναλλακτικών μεθόδων παραγωγής και επιπτώσεις.

81 x 4-ωρες διαλέξειςΟ κύκλος ζωής υλικών και προϊόντων - Τέλος ζωής και ανακύκλωση

Εισαγωγή στην έννοια του κύκλου ζωής. Ανάλυση του κύκλου ζωής υλικών και προϊόντων. Διαδικασίες ανακύκλωσης και αποτίμηση κόστους / οφέλους.

92 x 4-ωρες διαλέξειςΠεριβαλλοντική νομοθεσία και διαδικασίες λήψης αποφάσεων  - Επιπτώσεις στη δημόσια υγεία

Επισκόπηση της περιβαλλοντικής νομοθεσίας σε εθνικό, ευρωπαϊκό και διεθνές επίπεδο. Παρουσίαση των κυριότερων μελετών που στοιχειοθετούν τις επιπτώσεις συγκεκριμένων επιλογών διαδικασιών και υλικών στη δημόσια υγεία.

Παράλληλα με τις διαλέξεις, πραγματοποιούνται ασκήσεις σε Low-power design μέσω Η/Υ, προσομοίωση ηλεκτρονικών στοιχείων και διατάξεων χαμηλής ισχύος, και σύγκριση εναλλακτικών λύσεων. Επίσης ανατίθενται ομαδικές εργασίες επισκόπησης του πεδίου των φιλικών προς το περιβάλλον ηλεκτρονικών. Τέλος διοργανώνεται επίσκεψη σε εργαστήριο ή βιομηχανία σχεδιασμού, κατασκευής ή συναρμολόγησης «πράσινων» ηλεκτρονικών συσκευών.

 

Αξιολόγηση Φοιτητών

Οι φοιτητές αξιολογούνται για την επίδοσή τους στο μάθημα με τους εξής τρόπους:

  • Συμμετοχή στις εκπαιδευτικές δραστηριότητες10%
  • Ομαδικές ή Ατομικές Εργασίες40%
  • Τελική Γραπτή εξέταση50% 

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

 -Προτεινόμενη Βιβλιογραφία :

1.Jan Rabaey, “Low Power Design Essentials,” Springer – Circuits and Systems, 2009, ISBN 978-0-387-71713-5,

2.Sammy G. Shina, “Green Electronics Design and Manufacturing,” McGraw-Hill, 2008, ISBN 0-07-164267-6 (e-book)

3.Lee H. Goldberg and Wendy Middleton, Eds., “Green Electronics / Green Bottom Line Environmentally responsible engineering,” SCIENCE DIRECT, ISBN: 978-0-7506-9993-8

4.John X. Wang, “Green Electronics Manufacturing,” CRC-Press, Francis & Taylor, 2013, ISBN 978-1-4398-2669-0 (e-book).

5.Greenpeace / Will Rose, “Green gadgets: designing the future. The path to greener electronics”, September 2014.

6.Directive 2012/19/EU of the European Parliament and of the Council of 4 July 2012 on waste electrical and electronic equipment (WEEE).

7.Green Electronics Council webpage http://greenelectronicscouncil.org/

8.EPEAT webpage http://www.epeat.net/about-epeat/

Συναφή επιστημονικά περιοδικά:

1.Elsevier, Sustainable Computing

2.Electronic Green Journal

3.Challengers – Special Issue on "Electronic Waste — Impact, Policy and Green Design" (2016)

4.Chemical Society Reviews – “Green Electronics” review article (2013)

5.Materials Research Society (MRS) Proceeding

6.IEEE Transactions on VLSI

7.IEEE Transactions on Circuits and Systems, I & ΙΙ

Διαχείριση Ηλεκτρικής Ισχύος και Έξυπνα Δίκτυα

Περιγραφή Μαθήματος

Περίγραμμα Μαθήματος:
Τύπος Διδασκαλίας:  Διαλέξεις - E-learning
Εβδομαδιαίες Ώρες Διδασκαλίες:  4
Πιστωτικές Μονάδες:  6
Σελίδα Μαθήματος:
Σελίδα moodle:

Μαθησιακά Αποτελέσματα

 Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές αναμένεται να διαθέτουν γνώσεις υψηλής εξειδίκευσης, δεξιότητες και ικανότητες, ώστε να:

1.Αναγνωρίζουν τους βασικούς όρους ενός Ηλεκτρικού Δικτύου,  εξηγούν τη σημασία και περιγράφουν τα διάφορα διεσπαρμένα συστήματα παραγωγής ενέργειας καθώς και τις διάφορες πολιτικές ενεργειακής διαχείρισης και να τις ιεραρχούν ανάλογα με τις κάθε προτεραιότητες,

2.Γνωρίζουν, περιγράφουν και κατηγοριοποιούν τις σύγχρονες και πρωτοποριακές εφαρμογές των μονάδων διεσπαρμένης παραγωγής ενέργειας,

3.Γνωρίζουν, περιγράφουν σε block diagrams καθώς και εξηγούν τη λειτουργία των βασικών μερών ενός Έξυπνου Δικτύου (Smart Grid ή Microgrid), και να μπορούν να ποσοτικοποιούν τα λειτουργικά, οικονομικά και περιβαλλοντικά πλεονεκτήματα του,

4.Αντιλαμβάνονται και εξηγούν την έννοια του ευφυούς δικτύου της τηλεπικοινωνιακής υποδομής που απαιτείται καθώς και την λειτουργία των έξυπνων μετρητών με όλα τα πλεονεκτήματα που αυτή διαθέτει,

5.Καταλαβαίνουν, εξηγούν και γνωρίζουν ειδικότερα θέματα σχετικά με τη διαχείριση συστημάτων Ισχύος στα πλαίσια των απελευθεροποιημένων ηλεκτρικών αγορών, διεξάγουν μια μελέτη εφαρμογής βασισμένη σε τεχνοοικονομικούς συντελεστές και  συζητούν τα θετικά και αρνητικά σημεία της βέλτιστης χρήσης του ηλεκτρικού δικτύου,

6.Συνεργάζονται ομαδικά για την επίτευξη των ανωτέρων.

Λέξεις κλειδιά:

Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας, Διεσπαρμένα συστήματα παραγωγής, Μικροδίκτυα, Ηλεκτρικά Δίκτυα, Ηλεκτρονικά Ισχύος, Διαχείριση Ενέργειας, ICT technologies.

 

Περιεχόμενο Μαθήματος

 

Το περιεχόμενο του μαθήματος είναι η παρουσίαση σύγχρονων ζητημάτων διαχείρισης ηλεκτρικής ενέργειας η οποία παράγεται από τις μονάδες διεσπαρμένης παραγωγής με προεξάρχουσες τις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας. Ο συντονισμένος έλεγχος των μονάδων διεσπαρμένης παραγωγής συνιστά ένα Μικροδίκτυο, αποτελεί το βασικό τμήμα ενός ευφυούς (έξυπνου) δικτύου και μελετάται διεξοδικά σε σχέση με τα λειτουργικά, οικονομικά και περιβαλλοντικά πλεονεκτήματα που προσφέρει. Τέλος, αναλύονται τα βασικά θέματα των ευφυών δικτύων με έμφαση στους έξυπνους μετρητές και τις τηλεπικοινωνιακές υποδομές που απαιτούνται για την υλοποίησή του. 

 

Το Μάθημα χωρίζεται σε  πέντε (5) γνωστικές ενότητες:

1η : ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ (ΣΗΕ)

  • Εισαγωγικές Έννοιες
  • Δομή-Δίκτυα-Λειτουργία-Αξιοπιστία και Έλεγχος ΣΗΕ
  • Παραγωγή – Μεταφορά – Διανομή – Φορτία στα ΣΗΕ
  • Αξιοπιστία - Ευστάθεια  - Προστασία στα ΣΗΕ
  • Η Λειτουργία Του Συστήματος Ενεργειακής Διαχείρισης
  • Εποπτικός Έλεγχος και Συλλογή Πληροφοριών (SCADA)
  • Οργάνωση ΣΗΕ στο Πλαίσιο της Απελευθερωμένης Αγοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας
  • Περιβαλλοντικές Πολιτικές και ΣΗΕ

 

2η : ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΜΟΝΑΔΩΝ ΔΙΕΣΠΑΡΜΕΝΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ

  • Βασικές Τεχνολογίες Διανεμημένης ή Διεσπαρμένης Παραγωγής (ΔΠ) Ηλεκτρικής Ενέργειας

-Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ)

-Μικρά Υδροηλεκτρικά

-Αιολικά (κλασσικά και offshore)

-Φωτοβολταϊκά

-Υβριδικά-Αντλησιοταμίευση, 

-Παραδείγματα χρήσης ηλεκτρονικών ισχύος για ενσωμάτωση ΑΠΕ στο ηλεκτρικό δίκτυο, κλπ

  • Συστήματα Συμπαραγωγής Ηλεκτρισμού-Θερμότητας Υψηλής Απόδοσης (ΣΗΘΥΑ)
  • Μικροτουρμπίνες
  • Κυψέλες Καυσίμου Υδρογόνου
  • Ηλεκτρικά Αυτοκίνητα
  • Τεχνολογίες Αποθήκευσης Ηλεκτρικής Ενέργειας

 

3η: Η ΕΝΣΩΜΑΤΩΣΗ ΤΩΝ ΜΟΝΑΔΩΝ ΔΠ ΣΤΑ ΣΗΕ

  • Διασύνδεση Μονάδων Διανεμημένης Παραγωγής στο Δίκτυο Διανομής
  • Σύγχρονα Ηλεκτρονικά Κυκλώματα Ισχύος για Εφαρμογές ΑΠΕ
  • Παραδείγματα ενσωμάτωσης εφαρμογών ΑΠΕ στο δίκτυο μέσω Ηλεκτρονικών Ισχύος
  • Τεχνικοί Περιορισμοί και Προϋποθέσεις
  • Υπάρχουσες Μεθοδολογίες Ανάλυσης
  • Νομικό, Τιμολογιακό και Χρηματοδοτικό Πλαίσιο για τις Μονάδες ΔΠ
  • Η Νέα Δομή των ΣΗΕ Παρουσία των Μονάδων ΔΠ – Ενεργά Δίκτυα Διανομής – Αυτόνομα Συστήματα – Μικροδίκτυα)

 

4η: ΤΑ ΜΙΚΡΟΔΙΚΤΥΑ (MICROGRIDS) ΩΣ ΒΑΣΙΚΟ ΤΜΗΜΑ ΤΩΝ ΕΥΦΥΩΝ ΔΙΚΤΥΩΝ

  • Εισαγωγή στα Μικροδίκτυα – Συντονισμένος Έλεγχος Παραγωγής Μονάδων ΔΠ
  • Δομή-Λειτουργία-Αρχιτεκτονική και Έλεγχος Μικροδικτύου
  • Αποκεντρωμένος και Κεντρικός Έλεγχος Μικροδικτύου
  • Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις από τη Λειτουργία του Μικροδικτύου
  • Επίδραση του Μικροδικτύου στην Ποιότητα και την Ευστάθεια του Δικτύου
  • Δείκτες Αξιολόγησης Απόδοσης Μικροδικτύου
  • Εφαρμογή Ενεργειακών και Τιμολογιακών Πολιτικών στα Μικροδίκτυα
  • Οικονομικά Λειτουργικά και Περιβαλλοντικά Πλεονεκτήματα Μικροδικτύου από την Αυξημένη Διείσδυση Μονάδων ΔΠ

5η: ΕΥΦΥΗ (ΕΞΥΠΝΑ) ΔΙΚΤΥΑ (SMART GRIDS)

Γενικά Χαρακτηριστικά Ευφυών Δικτύων

Παράγοντες Ανάπτυξης των Ευφυών Δικτύων

Η Παγκόσμια Πραγματικότητα των Ευφυών Δικτύων και η Μετάβαση στα Μελλοντικά Δίκτυα
Η Ανάγκη Χρήσης Έξυπνων Μετρητών

•Περιγραφή και Ορισμός Υποδομών Μέτρησης

•Μετρητικός Εξοπλισμός

•Επικοινωνία Μετρητικού Εξοπλισμού

•Πρωτόκολλα Επικοινωνίας

•Σύστημα Συλλογής Μετρητικών Δεδομένων (ΑΜR)

•Συστήματα Διαχείρισης Μετρητικών Δεδομένων (MDMS)

•Εφαρμογή Ευφυών Συστημάτων Μέτρησης στην Ευρώπη

  • Επέκταση Μοντελοποίησης σε Μεγαλύτερα και Πολυπλοκότερα Δίκτυα

Αξιολόγηση Φοιτητών

 Ο τελικός βαθμός προκύπτει = 

10% x συμμετοχή στην τάξη

40% x ομαδική/ατομική εργασία

50% x τελική γραπτή εξέταση

Αναμενόμενη συμμετοχή στις μαθησιακές δραστηριότητες

Οι σπουδαστές αναμένεται να:

1.συμμετέχουν σε όλες τις διαλέξεις και γνωσιακές προγραμματισμένες δραστηριότητες,

2.ολοκληρώνουν ένα project που δόθηκε από τον επιβλέποντα και σχετίζεται με το μάθημα, ατομικά ή ομαδικά με την παράδοση μιας τεχνικής έκθεσης με τα αποτελέσματα στο τέλος του εξαμήνου,

3.προετοιμάζονται ανελλιπώς για τις γραπτές εξετάσεις, οι οποίες γίνονται επί της διδακτέας ύλης. Οι σπουδαστές πρέπει να δείξουν επάρκεια σε όλες τις γνωσιακές απαιτήσεις του μαθήματος, χρησιμοποιώντας ευχερώς όλα τα απαραίτητα εφόδια για την επίλυση προβλημάτων ( πίνακες, σχέσεις, δεδομένα, αναλύσεις, συνδυαστικούς υπολογισμούς, κλπ).

 

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

 Προτεινόμενη Βιβλιογραφία και Συναφή επιστημονικά περιοδικά:

1.Jan Rabaey, “Low Power Design Essentials,” Springer – Circuits and Systems, 2009, ISBN 978-0-387-71713-5,

2.Sammy G. Shina, “Green Electronics Design and Manufacturing,” McGraw-Hill, 2008, ISBN 0-07-164267-6 (e-book)

3.Lee H. Goldberg and Wendy Middleton, Eds., “Green Electronics / Green Bottom Line Environmentally responsible engineering,” SCIENCE DIRECT, ISBN: 978-0-7506-9993-8

4.John X. Wang, “Green Electronics Manufacturing,” CRC-Press, Francis & Taylor, 2013, ISBN 978-1-4398-2669-0 (e-book).

5.Greenpeace / Will Rose, “Green gadgets: designing the future. The path to greener electronics”, September 2014.

6.Directive 2012/19/EU of the European Parliament and of the Council of 4 July 2012 on waste electrical and electronic equipment (WEEE).

7.N. Hatziargyriou, “Microgrids: Architectures and Control”, Wiley-IEEE Press, 1st Edition, 2014.