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

2 w Laboratorium ELEKTRONIKIHarmonogram 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

3 ELEKTRONIKA bez wielkich problemówLITERATURA 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

4 ELEKTRONIKA TELEKOMUNIKACJA ELEKTRONIKA PRZEMYSŁOWA ENERGOELEKTRONIKAPOMIARY, AUTOMATYKA, ROBOTYKA

5

6 Czujniki temperatury

7 Rezystancyjne czujniki temperaturymetalowe półprzewodnikowe RTD SPRT termistory monokryst. KTY PTC NTC

8 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

9 Właściwości termometrów metalowychMateriał : 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

10 Termometry rezystancyjne metalowe

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

12 Termometry KTY  - rezystywność,  =ok. 7  cmStyki 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

13 Czujnik diodowy U ID ID ΔU ID1 ID2

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

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

16 Właściwości termometrów termoelektrycznychMateriał: 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

17 Wykonania termometrów termoelektrycznych

18 Wykonania termometrów termoelektrycznych

19 Wykonania termometrów termoelektrycznych

20 Czujniki ciśnienia

21 Elementy odkształcalne rurkoweJednorodna Z wewnętrznym trzpieniem Asymetryczna Bourdona

22 Elementy odkształcalne mieszkowe

23 Indukcyjnościoweczujniki ciśnień

24 Tensometryczny czujnik ciśnienia - z mechanicznym elementem przeniesienia siły

25 Tensometryczny czujnik ciśnień rurowyp

26 WYTWORZENIE MEMBRANY KRZEMOWEJ I etap UTLENIANIE SiO 2 Si

27 Si SiO WYTWORZENIE MEMBRANY KRZEMOWEJ II etap DOMIESZKOWANIE BOREM BOR2

28 Si SiO Fotoresist Maska WYTWORZENIE MEMBRANY KRZEMOWEJIII etap FOTOLITOGRAFIA SiO 2 Maska Fotoresist Si

29 WYTWORZENIE MEMBRANY KRZEMOWEJ IV etap TRAWIENIE KRZEMU Si

30 SiO Si WYTWORZENIE MEMBRANY KRZEMOWEJV etap TRAWIENIE SiO I UTLENIANIE 2 SiO 2 Si

31 WYTWORZENIE STRUKTURYCZUJNIKA FOSFOR warstwa p + Si SiO 2

32 WYTWORZENIE STRUKTURYCZUJNIKA SiO 2 warstwa p + PIEZOREZYSTOR Si

33 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.

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

35 UKŁAD MOSTKOWY REZYSTORÓWSTRUKTURA CZUJNIKA UKŁAD MOSTKOWY REZYSTORÓW PIEZOREZYSTORY 1 mm

36 UKŁAD MOSTKOWY REZYSTORÓW1 R 3 U Z R 4 R 2

37 CIŚNIENIE NIŻSZE Si CIŚNIENIE WYŻSZE Si PODŁOŻE SZKLANE

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

39 POJEMNOŚCIOWY CZUJNIKCIŚNIENIA MEMBRANA Si PODŁOŻE SZKLANE ELEKTRODY

40 CZUJNIK POJEMNOŚCIOWY A A MEMBRANA ELEKTRODY Si PODŁOŻE SZKLANE

41

42 Piezorezystancyjnye czujniki ciśnień f-my Kleberabsolutny względny

43 Piezorezystancyjnye czujniki ciśnień f-my KleberRóżnicowy, medium doprowadzone dwustronnie Względny, medium doprowadzone jednostronnie

44 Przetwornik ciśnienia 3051Przyciski 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

45 Czujniki wilgotności

46 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

47 Wilgotnościomierz punktu rosy

48

49 Czujniki punktu rosy

50                                                                               Wilgotność

51 Wilgotność Czujniki pojemnościowe Czujniki rezystancyjnegrzebień pokryty polimerem higroskopijnym zmniejsza rezystancję wraz ze zwiększeniem wilgotności

52 Wilgotność Czujniki termiczne do pomiaru wilgotności bezwzględnej