Elektronika z technikami pomiarowymi Studia niestacjonarne ZiIP sem VI 2008 Wydział Elektryczny Instytut Metrologii, Elektroniki i Automatyki Prof. Jan Zakrzewski Akademicka 10 p.23

w Laboratorium ELEKTRONIKI Harmonogram ćwiczeń w Laboratorium ELEKTRONIKI rok akad. 2007/2008 Studia zaoczne, ZIiP, Terminy zajęć: grupa: ZIiP niedziela 1000 – 1200 sekcja 1 2 3 4 5 6 lp. data zajęć numer ćwiczenia 02-03 30-03 7 8 9 10 11 12 27-04 08-06 test 13   Tematy ćwiczeń: 1.         WST - Właściwości statyczne termometrów sala 113 2.         PC - Badanie przetworników ciśnienia sala 113 3.         PV - Badanie przetworników prędkości obrotowej sala 113 4.         PQ - Badanie przepływomierzy sala 15 5.         WDT - Właściwości dynamiczne termometrów sala 15 6.         CW - Badanie czujników wilgotności sala 15 7.         OP - Badanie wzmacniacza operacyjnego sala 113 8.         FDP - Badanie filtrów uniwersalnych sala 113 9.         KOM - Badanie komparatora napięcia sala 113 10.     LOG - Badanie podstawowych funktorów logicznych sala 113 11.     IMP - Badanie układów impulsowych sala 113 12.     AC - Badanie przetworników A/C sala 113 13.     SYS - Systemy pomiarowe sala 113 Materiały pomocnicze: - 2 dyskietki i pendrive na wyniki pomiarowe

ELEKTRONIKA bez wielkich problemów LITERATURA Otto Liman, Horst Pelka ELEKTRONIKA bez wielkich problemów WZMACNIACZE OPERACYJNE TECHNIKA CYFROWA AUTOMATYKA Zakrzewski J.: Podstawy Miernictwa dla Kierunku Mechanicznego. Wyd. Pol. Śląskiej, Gliwice, 2004 Kaźmiekowski M., Wójciak A.: UKŁADY STEROWANIA I POMIARÓW W ELEKTRONICE PRZEMYSŁOWEJ Horowitz P. ,Hill W. : Sztuka elektroniki. T. 1 i 2

ELEKTRONIKA TELEKOMUNIKACJA ELEKTRONIKA PRZEMYSŁOWA ENERGOELEKTRONIKA POMIARY, AUTOMATYKA, ROBOTYKA

Czujniki temperatury

Rezystancyjne czujniki temperatury metalowe półprzewodnikowe RTD SPRT termistory monokryst. KTY PTC NTC

Współczynnik temperaturowy rezystancji  Względny przyrost rezystancji przy zmianie temperatury o 1K (lub o 1 C) w zakresie 0 C do 100 C Europa  =0,385 USA =0,392 Np. Dla platyny

Właściwości termometrów metalowych Materiał : platyna (Pt100) (Pt 1000) (Pt 500) Ni, (Cu) Zakres pomiarowy: platyna: (- 220 do 850)C nikiel : ( - 50 do 150) C Niepewność czujnika związana z jego klasą wg IEC 751 PN-EN-60751

Termometry rezystancyjne metalowe

Współczynnik temperaturowy rezystancji termistorów  25 NTC   = - B/T2 B - Stała materiałowa, 2000 do 4000 K

Termometry KTY  - rezystywność,  =ok. 7  cm Styki poli -Si o średnicy ok. 20 m Izolacja SiO2 Obszary domieszkowane typu n Krzem Metalizacja strony spodniej ok. 0.5 mm  - rezystywność,  =ok. 7  cm D - średnica styku

Czujnik diodowy U ID ID ΔU ID1 ID2

Czujniki termoelektryczne Zasada działania: Powstawanie siły termoelektrycznej przy istnieniu gradientu temperatury wzdłuż przewodnika Mat A Mat B złącze ciepłe złącze zimne Ute =  T

Termopary „szlachetne“ Termopara wysokotemperaturowa Właściwości termometrów termoelektrycznych Termopary „szlachetne“ S: PtRh10 - Pt R: PtRh13 - Pt B: PtRh30 - Pt Typ i materiał: S i R -50 C - 1600 C dorywczo 1760 C STE -0,23 - 21 mV, B +100 C - 1600 C dorywczo 1800 C STE do 13,8 mV Zakresy pomiarowe: Termopara wysokotemperaturowa Materiał WRe5- WRe26 Zakres pomiarowy: 0-2400 (2700) C, STE 40,7 mV

Właściwości termometrów termoelektrycznych Materiał: T: + miedź (Cu) — konstantan (Cu+Ni), J: + żelazo (Fe) — konstantan (Cu+Ni), K: + chromel (Ni+Cr) —alumel (Ni+Al) N: + (Ni + Cr + Si) — (Ni+ Si) Zakresy pomiarowe: T: (-270 do 400) C, J: (-210 do 12O0) C, K: (-270 do 1250) C, N: (-270 do 1300) C STE: (-6 do 20) mV, STE: (-8,1 do 69,5) mV, STE: (-6,5 do 50,6) mV, STE: (-4,3 do 47,5) mV Wykonanie czujniki zanurzeniowe czujniki temperatury powierzchni Średnica drutu:  (0,4 do 4) mm

Wykonania termometrów termoelektrycznych

Wykonania termometrów termoelektrycznych

Wykonania termometrów termoelektrycznych

Czujniki ciśnienia

Elementy odkształcalne rurkowe Jednorodna Z wewnętrznym trzpieniem Asymetryczna Bourdona

Elementy odkształcalne mieszkowe

Indukcyjnościoweczujniki ciśnień

Tensometryczny czujnik ciśnienia - z mechanicznym elementem przeniesienia siły

Tensometryczny czujnik ciśnień rurowy p

WYTWORZENIE MEMBRANY KRZEMOWEJ I etap UTLENIANIE SiO 2 Si

Si SiO WYTWORZENIE MEMBRANY KRZEMOWEJ II etap DOMIESZKOWANIE BOREM BOR 2

Si SiO Fotoresist Maska WYTWORZENIE MEMBRANY KRZEMOWEJ III etap FOTOLITOGRAFIA SiO 2 Maska Fotoresist Si

WYTWORZENIE MEMBRANY KRZEMOWEJ IV etap TRAWIENIE KRZEMU Si

SiO Si WYTWORZENIE MEMBRANY KRZEMOWEJ V etap TRAWIENIE SiO I UTLENIANIE 2 SiO 2 Si

WYTWORZENIE STRUKTURY CZUJNIKA FOSFOR warstwa p + Si SiO 2

WYTWORZENIE STRUKTURY CZUJNIKA SiO 2 warstwa p + PIEZOREZYSTOR Si

Czujniki piezorezystywne ciśnienia oparte są na pomiarze naprężeń proporcjonalnych do różnicy ciśnień występujących po obu stronach membrany. Naprężenia mierzone są przy pomocy piezorezystorów (rezystorów dyfuzyjnych wykonanych w membranie). Efekt piezorezystywny jest silnie anizotropowy i mocno zależy od orientacji krystalograficznej.

ANIZOTROPIA CZUŁOŚCI PIEZOREZYSTORÓW x z y (100) x z y (110) x z y (111) c) <111> <001> <010> <011> <110> Płaszczyzna <100>

UKŁAD MOSTKOWY REZYSTORÓW STRUKTURA CZUJNIKA UKŁAD MOSTKOWY REZYSTORÓW PIEZOREZYSTORY 1 mm

UKŁAD MOSTKOWY REZYSTORÓW 1 R 3 U Z R 4 R 2

CIŚNIENIE NIŻSZE Si CIŚNIENIE WYŻSZE Si PODŁOŻE SZKLANE

STRUKTURA TRANZYSTORA ZINTEGROWANY CZUJNIK CIŚNIENIA STRUKTURA TRANZYSTORA BIPOLARNEGO STRUKTURA CZUJNIKA K E B Si PODŁOŻE SZKLANE

POJEMNOŚCIOWY CZUJNIK CIŚNIENIA MEMBRANA Si PODŁOŻE SZKLANE ELEKTRODY

CZUJNIK POJEMNOŚCIOWY A A MEMBRANA ELEKTRODY Si PODŁOŻE SZKLANE

Piezorezystancyjnye czujniki ciśnień f-my Kleber absolutny względny

Piezorezystancyjnye czujniki ciśnień f-my Kleber Różnicowy, medium doprowadzone dwustronnie Względny, medium doprowadzone jednostronnie

Przetwornik ciśnienia 3051 Przyciski do nastawienia zera i zakresu Bardzo prosta obsługa Płytka z elektroniką Ma obudowaną konstrukcję typu plug-in i ulepszone zamocowanie Obudowa elektroniki Kompatybilna ze standardem Fieldbus, pozostawia dużo miejsca na przewody Nowe możliwości softwerowe Wyświetlacze typu LCD, sygnały ostrzegawecze kompatybilne ze standardem NAMUR i możliwość nastawienia granic przekroczenia zakresu. Listwa zaciskowa Zawiera trzy zaciski w zwartej konstrukcji typu plug-in Moduł z czujnikiem Spawana metalowa obudowa Przyłącze procesowe Przetwornik ciśnienia 3051

Czujniki wilgotności

Psychrometr Assmanna: 1 - termometr suchy, 2 - termometr wilgotny, 3 - tkanina zwilżająca, 4 - kanał przepływu powietrza, 5 - wentylator promieniowy, 6 - urządzenie napędowe wentylatora (sprężyna lub silniczek elektryczny

Wilgotnościomierz punktu rosy

Czujniki punktu rosy

                                                                              Wilgotność

Wilgotność Czujniki pojemnościowe Czujniki rezystancyjne grzebień pokryty polimerem higroskopijnym zmniejsza rezystancję wraz ze zwiększeniem wilgotności

Wilgotność Czujniki termiczne do pomiaru wilgotności bezwzględnej