Σχεδίαση Σύνθετου Συστήματος Μετρήσεων Και Ελέγχου A) Οπτικός Αισθητήρας Co2, Θερμοκρασίας, Υγρασίας B) Μέτρηση Μετατόπισης Με Ακρίβεια Νανομέτρων

Abstract

Ο σκοπός της παρούσας διπλωματικής είναι η σχεδίαση του αναλογικού κυκλώματος που αποτελεί μέρος ενός σύνθετου συστήματος μέτρησης για βιοϊατρικές εφαρμογές. Το σύστημα αυτό αποτελείται από δύο κύρια μέρη. Το πρώτο είναι το κύκλωμα ενός αισθητήρα διοξειδίου του άνθρακα, θερμοκρασίας και υγρασίας, ενώ το δεύτερο ενός αισθητήρα μετατόπισης με ακρίβεια νανομέτρων.Συγκεκριμένα, γίνεται ανάλυση των φυσικών φαινομένων που χρησιμοποιούνται από τους παραπάνω αισθητήρες για τη λήψη μετρήσεων,όπως το πυροηλεκτρικό φαινόμενο και η λειτουργία γέφυρας, καθώς και η επιλογή των υλικών. Με βάση αυτά, ακολουθεί η σχεδίαση των απαραίτητων συνοδευτικών αναλογικών κυκλωμάτων για την ομαλή λειτουργία τους. Στα πλαίσια αυτά γίνονται προσθήκες φίλτρων, ενισχυτών και λοιπών στοιχείων με σκοπό τη λήψη χρήσιμων σημάτων από τους αισθητήρες. Στη συνέχεια, χρησιμοποιείται κατάλληλο εργαλείο spice για την προσομοίωση και επαλήθευση της ορθότητας της σχεδίασης του κυκλώματος.Πέρα από το αναλογικό κύκλωμα, σχεδιάζεται και ψηφιακό φίλτρο FIR για εφαρμογή στα σήματα του αισθητήρα του διοξειδίου του άνθρακα. Η λειτουργία του προσομοιώνεται με τη βοήθεια του εργαλείου MATLAB. Έτσι, τίθενται βάσεις για την ψηφιακή επεξεργασία των λαμβανόμενων σημάτων από τους αισθητήρες. Εν κατακλείδι, πραγματοποιείται η σχεδίαση ενός οργάνου μέτρησης, με δυνατότητες προσαρμογών και επεκτάσεων στο κύκλωμά του, ώστε να εξυπηρετήσουν παρούσες, αλλά και μελλοντικές, ανάγκες του ΕργαστηρίουΒιοϊατρικής Οπτικής και Εφαρμοσμένης Βιοφυσικής.