Projekt i Wykonanie Pojemnościowego Tomografu Procesowego Elementy kluczowe układu pomiarowego; Schematy blokowe; Czasy trwania procesów - pipline; Promotor: dr inż. Krzysztof Strzecha

Krótkie przypomnienie Metoda pomiaru pojemności. Układ różniczkujący. I i U a pojemność R2 – wartość stała. C1 – mierzona pojemność.

Krótkie przypomnienie Wymuszenie i odpowiedz układu pomiarowego

Krótkie przypomnienie Wymuszenie i odpowiedz układu pomiarowego

Kluczowy element toru pomiarowego Wzmacniacz operacyjny - idealny Zerowy prąd wejść. Nieskończony prąd wyjścia. Pełna symetryczność wejść. Nieskończenie duże wzmocnienie.

Kluczowy element toru pomiarowego Wzmacniacz operacyjny - rzeczywisty Niezerowy wejściowy prąd polaryzacji Ib. Skończony prąd wyjścia. Napięcie niezrównoważenia VOS. Prąd niezrównoważenia IbOS. Bandwidth. Slew Rate.

Poszukiwanie ideału Bandwidth:

Poszukiwanie ideału Parametry krytyczne: Prąd polaryzacji – 1 pA. (fA). Napięcie niezrównoważenia (10 uV). Bandwidth ok. 50- 80 MHz. Slew Rate 30 – 80 V/us.

Poszukiwanie ideału AD 8034: Prąd polaryzacji – 1.5 pA. (11pA). Napięcie niezrównoważenia – 1 mV. Bandwidth - 80 MHz. Slew Rate - 80 V/us.

Prędkość pomiarów Rewizja założeń: - 1 K obraz/s - 32 elektrody w wersji podstawowej Nowe wartości parametrów ETC: - 528 pomiarów/obraz - czas pojedynczego pomiaru - 1.7 us

Pojedynczy pomiar Pomiar jest procesem złożonym, wymagającym kilku operacji.

Pojedynczy pomiar Czas który poszczególne komponenty potrzebują na wykonanie swojego zadania.

Schemat blokowy ETC

Przetwornik A/C - Determinuje prędkość pomiarów (MSPS). - Precyzja (16 bitów). - Koszty (65 $).

Przetwornik A/C Maxim MAX 1200 : 1 MSPS 16 bitów równoległy POTRAFIE OBSŁUŻYĆ  równoległy Przełączana pojemność

Rozłożenie procesu przetwarzania na kilka taktów zegarowych Przetwornik A/C Rozłożenie procesu przetwarzania na kilka taktów zegarowych

Zależności czasowe w trakcie przetwarzania Przetwornik A/C Zależności czasowe w trakcie przetwarzania

Przetwornik A/C Obwody wejściowe MAX1200

Przetwornik A/C Obwody wejściowe MAX1200

Przetwornik C/A Maxim MAX 7538 : 100 ns 14 bitów R-2R Wyjście prądowe

Przetwornik C/A R-2R

FPGA Wysokie prędkości przetwarzania. Precyzja (16 bitów). Synchronizacja wielu modułów. - Przetwarzanie sekwencyjne - Przetwarzanie asynchroniczne

FPGA Zapomniane cegiełki

FPGA Odbiór danych z przetworników A/C Zapis danych do przetworników C/A Zapis danych pomiarowych do DRAM

ARM 7 - Sekwencyjne sterowanie modułami. - Komunikacja z otoczeniem. - Konfigurowanie matrycy FPGA. - Przetwarzanie nie rekonstrukcyjne.

Literatura Analogowe Układy Scalone – M.Nadachowski, Z. Kulka ( WKŁ Warszawa 1987). 2. Wzmacniacze Operacyjne – Piotr Górecki (BTC Warszawa 2002). 3. Tomografia Impedancyjna – Stefan Franciszek Filipowicz, Tomasz Rymarczyk (BEL – Studjo 2000). 4. Algorytmy Numeryczne w Tomografi Impedancyjnej – Jan Sikora (Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej 1998). 5. Evaluation of Integrated Electrodes for Electrical Capacitance Tomography – Phill Williams, Trevor York (1st World Congress on Industrial Process Tomography, Buxton, Greater Manchester, April 14-17 1999). 6. Digital Signal Processing – Steven W. Smith (California Technical Publishing, San Diego, California 1999) 7. Low Level Mesurments – Joseph F. Keithley ,John Yeager, Mary Anne Hrusch – Tupta (Keithley 2005) 8. Projektowanie układów analogowych – Robert A. Pease (BTC Warszawa 2005). 9. Podstawowe układy elektroniczne / Układy Impulsowe – Wojciech Nowakowski ( WKŁ Warszawa 1982 ).

Dziękuję za uwagę