Projekt i Wykonanie Pojemnościowego Tomografu Procesowego

Prezentacja na temat: "Projekt i Wykonanie Pojemnościowego Tomografu Procesowego"— Zapis prezentacji:

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

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

3 Krótkie przypomnienie
Wymuszenie i odpowiedz układu pomiarowego

4 Krótkie przypomnienie
Wymuszenie i odpowiedz układu pomiarowego

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

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

7 Poszukiwanie ideału Bandwidth:

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

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

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

11 Pojedynczy pomiar Pomiar jest procesem złożonym, wymagającym kilku operacji.

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

13 Schemat blokowy ETC

14

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

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

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

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

19 Przetwornik A/C Obwody wejściowe MAX1200

20 Przetwornik A/C Obwody wejściowe MAX1200

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

22 Przetwornik C/A R-2R

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

24 FPGA Zapomniane cegiełki

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

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

27 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 ). 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 ).

28 Dziękuję za uwagę