ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΑΙΣΘΗΤΗΡΑ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΥΓΡΑΣΙΑΣ

Abstract

Στα πλαίσια αυτής της διπλωματικής εργασίας παρουσιάστηκε ένας αισθητήρας μέτρησης υγρασίας με σκοπό τη σύνδεση της υγρασίας με τα διηλεκτρικά υλικά. Η παρούσα διπλωματική εργασία εμπεριέχει δύο μεγάλα μέρη: ένα καθαρά θεωρητικό κομμάτι όπου γίνεται μία βιβλιογραφική ανασκόπηση όλων των βασικών μαθηματικών-τεχνικών γνώσεων που χρειάζονται για την προσομοίωση του αισθητήρα και ένα πειραματικό κομμάτι που διεξάγεται στο περιβάλλον COMSOL. Αρχικά, παρουσιάζονται οι αισθητήρες όπως μελετήθηκαν σε αντίστοιχα μαθήματα του προγράμματος σπουδών της σχολής. Έτσι, έχουμε τις κατηγορίες των αισθητήρων, τα χαρακτηριστικά τους και δίνεται έμφαση στον αισθητήρα ωμικής αντίστασης-χωρητικότητας. Παράλληλα, γίνεται εκτενής αναφορά στο φαινόμενο της υγρασίας για να είναι εφικτή η κατανόηση των αισθητήρων υγρασίας. Στη συνέχεια γίνεται εισαγωγή στο λογισμικό COMSOL, το οποίο χρησιμοποιήθηκε ως το κύριο εργαλείο προσομοίωσης. Πέρα από τα βασικά χαρακτηριστικά και τα πλεονεκτήματα του λογισμικού, δίνεται ιδιαίτερη προσοχή στη χρήση του για την προσομοίωση φαινομένων υγρασίας και στην ικανότητά του να προσομοιώσει έναν αισθητήρα υγρασίας. Επίσης, παρουσιάζονται οι εξισώσεις που διέπουν το μοντέλο του COMSOL, με έμφαση στους νόμους της Ηλεκτροστατικής που σχετίζονται με τα διηλεκτρικά υλικά. Δεδομένου ότι οι μέθοδοι επίλυσης στο COMSOL είναι αριθμητικές, γίνεται αναφορά στη διαδικασία διακριτοποίησης και ιδιαίτερα στη δημιουργία πλέγματος (mesh), το οποίο είναι απαραίτητο για την επίλυση προβλημάτων υγρασίας. Τέλος, αναφέρονται οι λόγοι που χρησιμοποιήθηκαν τα συγκεκριμένα υλικά στη δημιουργία του αισθητήρα και παρουσιάζεται η προσομοίωση που έλαβε χώρο στο COMSOL για τη μοντελοποίηση του αισθητήρα. Αναλύονται οι μετρήσεις και τα αποτελέσματα καθώς και παρατίθεται μία σειρά από συμπεράσματα της μελέτης.