Elektronika z technikami pomiarowymi

Prezentacja na temat: "Elektronika z technikami pomiarowymi"— Zapis prezentacji:

1 Elektronika z technikami pomiarowymi
Wydział Elektryczny Instytut Metrologii i Automatyki Elektrotechnicznej Prof. Jan Zakrzewski Akademicka 10 p.23

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

3 ELEKTRONIKA TELEKOMUNIKACJA ELEKTRONIKA PRZEMYSŁOWA ENERGOELEKTRONIKA
POMIARY, AUTOMATYKA, ROBOTYKA

4 TRANZYSTOR p-n-p IC IB =20 µA IB =15 µA IB =10 µA IB =5 µA UCE 5mA 10mA BAZA KOLEKTOR EMITER + -

5 Przetworniki analogowo-cyfrowe
UKŁADY CYFROWE UKŁADY ANALGOWE Generatory Bramki logiczne Wzmacniacze Liczniki Filtry Procesory Przetworniki analogowo-cyfrowe Cyfrowe przetwarzanie informacji jest dogodniejsze, gdyż jest mniej podatne na zakłócenia, prostsze, tańsze i szybsze.

6 Procedura pomiarowa X M M* N Z V Rozdzielczość Mezurand M Selektywność
METODA POMIARU NARZĘDZIE POMIAROWE ODTWARZANIE MEZURANDU X M M* N Z V Rozdzielczość Mezurand M Selektywność Zakres pomiarowy Mmin Mmax Xmin Xmax Czułość S = N/X Stała (przyrządu) Powtarzalność

7

8 Elementy odkształcalne rurkowe
Jednorodna Z wewnętrznym trzpieniem Asymetryczna Bourdona

9 Elementy odkształcalne mieszkowe

10 Indukcyjnościoweczujniki ciśnień

11 Tensometryczny czujnik ciśnienia - z mechanicznym elementem przeniesienia siły

12 Tensometryczny czujnik ciśnień rurowy
p

13 WYTWORZENIE MEMBRANY KRZEMOWEJ I etap UTLENIANIE SiO 2 Si

14 Si SiO WYTWORZENIE MEMBRANY KRZEMOWEJ II etap DOMIESZKOWANIE BOREM BOR
2

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

16 WYTWORZENIE MEMBRANY KRZEMOWEJ IV etap TRAWIENIE KRZEMU Si

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

18 WYTWORZENIE STRUKTURY
CZUJNIKA FOSFOR warstwa p + Si SiO 2

19 WYTWORZENIE STRUKTURY
CZUJNIKA SiO 2 warstwa p + PIEZOREZYSTOR Si

20 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.

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

22 UKŁAD MOSTKOWY REZYSTORÓW
STRUKTURA CZUJNIKA UKŁAD MOSTKOWY REZYSTORÓW PIEZOREZYSTORY 1 mm

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

24 CIŚNIENIE NIŻSZE Si CIŚNIENIE WYŻSZE Si PODŁOŻE SZKLANE

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

26 POJEMNOŚCIOWY CZUJNIK
CIŚNIENIA MEMBRANA Si PODŁOŻE SZKLANE ELEKTRODY

27 CZUJNIK POJEMNOŚCIOWY A A MEMBRANA ELEKTRODY Si PODŁOŻE SZKLANE

28

29 Piezorezystancyjnye czujniki ciśnień f-my Kleber
absolutny względny

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

31 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

32 Półprzewodnikowe czujniki przyśpieszenia

33 Mechaniczny czujnik przyśpieszenia typu ball in tube

34

35

36 Elektryczny czujnik przyśpieszenia typu ADXL produkcji Analog Devices w technologii MEMS
Zawieszenie zginane Zawieszenie rozciągane Miejsca zamocowania

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48 Budowa wewnętrzna sterownika systemu SRS
1 – czujnik przyspieszeń 2 – włącznik bezpieczeństwa 3 – układ podtrzymania napięcia zasilającego (awaryjnego) 4 – układ ASIC 5 - mikrokontroler

49 Koncepcja nowoczesnego systemu poduszek powietrznych firmy Bosch

50 Detekcja dachowania- Bosch

51 Charakterystyki napełniania poduszki o ładunku dwustopniowym - a, i dwóch ładunkach – b

52 Pojemnościowy czujnik przyspieszenia wykonany technologią wytrawiania objętościowego i łączenia poszczególnych warstw (bondowania) Masa sejsmiczna

53 Cztery elementy łączone (bondowane) w celu otrzymania struktury czujnika

54 Układ ASIC tranzystorów. Układ z siłowym sprzężeniem zwrotnym Przetwornik 24 bitowy Filtr piątego rzędu

55