Předmět Elektrické převodníky fyz. veličin (MTI / EPV)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu MTI / EPV - Elektrické převodníky fyz. veličin, Fakulta mechatroniky a MIS, Technická univerzita v Liberci (TUL).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Obsah

Přednášky1.-2.př. Mechatronická soustava jako inteligentní regulovaná soustava. Senzory a akční členy soustavy. Dělení akčních členů podle vstupní veličiny, principu přeměny energie a podle chakteru výstupu.3.př. Akční členy využívající vlastností materiálů pevné fáze. Inteligentní materiály a jejich využití pro senzorické a aktuační funkce. Materiálové charakteristiky piezoelektrických látek. Lineární stavové rovnice. Využití.4.-5.př. Piezoelektrické senzory a jejich využití pro měření vybraných fyzikálních veličin, zvláště v mechanice tuhých a poddajných těles (měření síly, tlaku, zrychlení, vibrací a rázů).Konstrukční uspořádání. Zpracování výstupního signálu (OZ).6.př. Piezoelektrický rezonátor. Základní módy kmitů piezoelektrické tyčinky, spektrum kmitů. Tloušťkově-střižné kmity plankonvexního rezonátoru. Simulace kmitů. Elektrický náhradní obvod piezoelektrického rezonátoru. Impedance rezonátoru a definice rezonančních kmitočtů. Měření rezonančního kmitočtu.7.př. Vlivy působící na rezonanční kmitočet. Nelineární jevy. Piezoelektrický rezonátor jako senzor fyzikálních, chemických a biologických veličin. Ultrazvukový měnič pro lékařské zobrazovače.8.př. Piezorezistivní jev v krystalu (polovodiči). Piezorezistivní senzory vybraných mechanických veličin (měření síly, tlaku, deformace, momentu, zrychlení, vibrací). Konstrukční uspořádání. Zpracování výstupního signálu.9.př. Měření deformačních účinků mechanických napětí pomocí tenzometrů. Přenos informace z pohyblivých částí.10.př. Inteligentní polovodičové senzory. Hlavní části, konstrukční uspořádání, využití.11.př. Mikroelektromechanické systémy (MEMS). MEMS jako multifunkční systém. Struktura mikrosystému na Si čipu. Příklady využití.12.př. Měření malých mechanických posunutí. LVDT senzor, kapacitní senzor, laserová interferometrie.13.-14.př. Piezoelektrické tenké vrstvy na Si substrátu a vyšetřování jejich elektromechanických vlastností pomocí laserové interferometrie.Laboratorní cvičení1. Teoretické cvičení (příklady)Přímý piezoelektrický jev a jeho využití. Statické mechanické namáhání, stavové rovnice, tenzory, zesilovače výstupního signálu. Nepřímý piezoelektrický jev a metody měření deformace. Kapacitní snímač, LVDT sonda, interferometrie.2. Měření statických mechanických namáhání, stanovení piezoelektrického modulu g.3. Elektrický náhradní obvod rezonátoru, pasivní metoda měření rezonančních kmitočtů. Ultrazvukový měnič.4. Experimentální určení lineárních prvků elektrického náhradního obvodu rezonátoru. Rezonátor jako chemosenzor, případně biosenzor.5. Stanovení vybraných materiálových parametrů piezoelektrické keramiky z rezonančních měření na spektrálním analyzátoru. Modální analýza.6. Teplotní závislost rezonančního kmitočtu. Měření teploty.7. Magnetické snímače (měření na Hallových sondách, integrované bezkontaktní snímače, jazýčková relé, indukční snímače).8. Optoelektronické prvky (vlastnosti optronů, fotoodporů, fotodiod a světelných diod).9. Optoelektronické systémy (měření na světelných závorách, optoelektronické snímání polohy, přenos informací využitím infračerveného vysílače a přijímače).10. Měření otáček a úhlu natočení (inkrementální čidla, snímače UBM, stroboskopy, potenciometrické snímače).11. Měření malých mechanických posunutí (LVDT sonda).12. Měření malých mechanických posunutí (laserový interferometr).13. Software pro sběr a zpracování naměřených dat na PC. Simulace neelektrických systémů na PC (různé druhy modelů v počítačových simulátorech).14. Zápočet (případné ověření znalostí formou individuální realizace zapojení).

Získané způsobilosti

V předmětu získají studenti teoretické poznatky a praktické dovednosti v oblasti elektrických převodníků fyzikálních veličin, akčních členů a měřicích systémů. Důraz je kladen na převodníky využívající elektromagnetických sil a vlastností materiálů pevné fáze.

Literatura

Uchino, K. Ferroelectric Devices. Marcel Dekker, Inc., New York, 2000. ISBN 0-8247-8133-3.Maixner, L. a kol. Mechatronika (Nosek, J., kap.4 - Akční členy mechatronických soustav). Computer Press, Brno, 2006. ISBN 8025112993.Ďaďo, S., Kreidl, M. Měřicí převodníky fyzikálních veličin. ČVUT FEL, Praha, 1999. Setter, N. Piezoelectric Materials in Devices. EPFL, 2002. ISBN 2-9700346-0-3.Zelenka, J. Piezoelektrické rezonátory a jejich použití. Academia, Praha, 1986.

Požadavky

Podmínkou zápočtu je aktivní účast na laboratorních cvičeních. Zkouška je písemná a ústní.

Garant

prof. Ing. Jaroslav Nosek, CSc.

Vyučující

prof. Ing. Jaroslav Nosek, CSc.doc. Ing. Pavel Mokrý, Ph.D.prof. Ing. Jaroslav Nosek, CSc.