Ανάτπυξη μετρητικού συστήματος ανάγνωσης συστοιχίας αισθητήρων παραμόρφωσης - Καραδήμας, Παναγιώτης (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών, 2017)
Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας ειδίκευσης ήταν η ανάπτυξη, ο σχεδιασμός και η υλοποίηση ενός ολοκληρωμένου ηλεκτρονικού μετρητικού συστήματος με εφαρμογή σε αισθητήρες παραμόρφωσης νανοσωματιδίων με μεταβολή στην αντίσταση. Η διπλωματική χωρίζεται σε πέντε ενότητες. Το πρώτο κεφάλαιο καλύπτει το απαραίτητο θεωρητικό υπόβαθρο, ξεκινώντας από το γενικευμένο μοντέλο ενός σύγχρονου μετρητικού συστήματος και τα είδη των μετρητικών οργάνων μέχρι σήμερα, ενώ στη συνέχεια γίνεται μια σύντομη επεξήγηση για το ρόλο του ηλεκτρονικού θορύβου σε αναλογικά και ψηφιακά κυκλώματα. Κλείνοντας τη θεωρία αναφέρουμε τα χαρακτηριστικά ενός αισθητήρα. Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζουμε τη δομή του μετρητικού συστήματος, που αποτελείται από ένα αναλογικό κύκλωμα τεσσάρων τελεστικών ενισχυτών, και ένα ψηφιακό τμήμα. Το αναλογικό τμήμα μετατρέπει την μετρούμενη αντίσταση σε μια αντίστοιχη παλμική τάση στην έξοδό του, ενώ πραγματοποιήθηκε προσομοίωση στο NI Mulitisim για τον σαφή προσδιορισμό των παθητικών στοιχείων με γνώμονα το βέλτιστο σήμα εξόδου και την μέγιστη δυνατή ακρίβεια στη μέτρηση. Η περίοδος της παλμογραμμής μετράται από τον απαριθμητή του μικροελεγκτή και έπειτα μεταδίδεται ενσύρματα στο σύστημα καταγραφής του υπολογιστή μέσω του πρωτοκόλλου UART. Έπειτα αναλύουμε τον τρόπο καταγραφής και τις εντολές για τον προγραμματισμό του μικροελεγκτή. Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφουμε τα γεωμετρικά και ηλεκτρικά χαρακτηριστικά των αισθητήρων παραμόρφωσης που χρησιμοποιήσαμε και τους μηχανισμούς αγωγιμότητας και ανίχνευσης εξωτερικής παραμόρφωσης. Στη συνέχεια αναφέρουμε το σχεδιασμό και την υλοποίηση της προς μηχανικό χαρακτηρισμό επιφάνειας, μέσω μιας συστοιχίας αισθητήρων, με έμφαση τη μηχανική υποστήριξη και την ηλεκτρική διασύνδεση πολλαπλών αισθητήρων με το μετρητικό σύστημα. Στο τέταρτο κεφάλαιο ακολουθεί η περιγραφή της πειραματικής διάταξης για τον χαρακτηρισμό των αισθητήρων σε συνθήκες παραμόρφωσης (βαθμονόμηση) καθώς και η περιγραφή του προγράμματος καταγραφής και παρουσίασης των μετρητικών δεδομένων που υλοποιήθηκε μέσω της πλατφόρμας γραφικού κώδικα NI Labview. Στο τελευταίο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα πειραματικά αποτελέσματα, όπου γίνεται σύγκριση των αποτελεσμάτων μέτρησης μεταξύ της μετρητικής πλακέτας και του συστήματος του εργαστηρίου, όσον αφορά την μέτρηση της αντίστασης σε μεμονωμένους αισθητήρες, ενώ τέλος παραθέτουμε και αναλύουμε ποιοτικά τις μετρήσεις από το σύνολο οκτώ αισθητήρων για την εξωτερικά επιβαλλόμενη παραμόρφωση της επιφάνειας που κατασκευάσαμε, ως προς την ακρίβεια ανίχνευσης της πραγματικού ερεθίσματος.