Датчик густини газу на основі PSoC5

Бічна панель сторінки статті

Вимірювальна схема на основі програмовної системи на кристалі PSoC 5
PDF Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3 Fig. 4a Fig. 4b Fig. 4c Fig. 4d Fig. 5 Fig. 6
Опубліковано: Aug 29, 2022
DOI: https://doi.org/10.20535/2523-4455.mea.257473
Ключові слова:
МЕМС-сенсор, густина газу, система на кристалі, фазовий детектор

Основний зміст сторінки статті

Артур Олексійович Бойкиня
Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"
https://orcid.org/0000-0002-6788-9663
к.ф.-м.н. доц. Віктор Федорович Заворотний
Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"
https://orcid.org/0000-0002-2240-1724

Анотація

Об’єктом дослідження є МЕМС сенсори густини газу. Предметом дослідження є усунення недоліків вже існуючих схожих систем, збільшення точності вимірювання і діапазону вимірюваних тисків газу і безпечне функціонування системи в критичних умовах. Метою роботи є реалізація датчику вимірювання густини газу на основі одного кристала, з використанням допоміжних функціональних модулів, для контролю роботи системи і отримати довершений функціональний прилад, який буде легкий у використанні. В ході роботи аналізуються методи визначення теплофізичних параметрів середовища з використанням первинних перетворювачів по технології МЕМС, які виготовляються по структурі нагрівач, чутливий елемент і пасивні компоненти. Також описуються розрахунки для визначення, густини газу. Розглядається реалізація повного, функціонального датчика вимірювання параметрів газу на основі програмованої системи на кристалі на основі Cypress PSoC 5. У висновках роботи розглядаються як переваги так і недоліки запропонованого методу, які були обґрунтовані на основі порівняння з іншими вже відомими схожими методами.

Блок інформації про статтю

Як цитувати
[1]
А. О. Бойкиня і В. Ф. Заворотний, «Датчик густини газу на основі PSoC5», Мікросист., Електрон. та Акуст., т. 27, вип. 2, с. 257473–1, Сер 2022.
Номер
Том 27 № 2 (2022)
Розділ
Електронні системи та сигнали
Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).

Посилання

B. Badarlis, A. Pfau and A. Kalfas, "Measurement and Evaluation of the Gas Density and Viscosity of Pure Gases and Mixtures Using a Micro-Cantilever Beam," Sensors, vol. 15, no. 9, pp. 24318-24342, 22 09 2015. DOI: https://doi.org/10.3390/s150924318

Y. Zheng, H. Zhang, M. Zhao, H. Xin, C. A. T.H. Tee and L. Song, "A Multiposition Method of Viscous Measurement for Small-Volume Samples With High Viscous," IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 69, no. 7, pp. 4995 - 5001, 01 07 2020. DOI: https://doi.org/10.1109/TIM.2019.2955188

J. E. Sader, "Frequency response of cantilever beams immersed in viscous fluids with applications to the atomic force microscope," Journal of Applied Physics, vol. 84, no. 1, pp. 64-76, 01 07 1998. DOI: https://doi.org/10.1063/1.368002

V. F. Zavorotnyi, O. V. Borysov, B. I. Lupyna and S. M. Osinov, "Method for Determining Density of Gas". Ukraine, Kyiv Patent 18749, 15 11 2006. URL: https://base.uipv.org/searchINV/search.php?action=viewdetails&IdClaim=112724

S. Z. Al Ghafri, F. Jiao, T. J. Hughes, A. Arami-Niya, X. Yang, A. Siahvashi, A. Karimi and E. F. May, "Natural gas density measurements and the impact of accuracy on process design," Fuel, vol. 304, p. 121395, 01 11 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.121395

V. F. Zavorotnyi, "Method for Measurement of Flow of Gases and Liquids". Ukraine, Kyiv Patent 96834, 12 12 2011. URL: https://base.uipv.org/searchINV/search.php?action=viewdetails&IdClaim=166985

V. V. Krapukhin, I. A. Sokolov and G. D. Kuznetsov, Tekhnologiya materialov elektronnoy tekhniki. Teoriya protsessov poluprovodnikovoy tekhnologii [Technology of electronic materials. Theory of semiconductor technology processes.], Moskow: MISIS, 1995. ISBN: 5-87623-004-9.

L. A. Koledov, Tekhnologiya i konstruktsii mikroskhem, mikroprotsessorov i mikrosborok: Uchebnik dlya vuzov [Technology and design of microcircuits, microprocessors and microassemblies: Textbook for universities.], Moskow: Radio i svyaz, 1989. ISBN: 5-256-00142-6

Shelekhov I. YU., Shishelova T. I., Zhitov V. G. "Rezistivnyye ploskiye nagrevateli i elektrootopitel'nyye pribory na ikh osnove [Resistive flat heaters and electric heaters based on them]," Modern high technologies. no 4-2, 2016. pp. 285-289. URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=35819

E. D. Macklen, "NTC Thermistor Materials," in Concise Encyclopedia of Advanced Ceramic Materials, R. J. Brook, Ed., Elsevier Ltd, 1991, pp. 328-331. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-08-034720-2.50091-5

Cypress Semiconductor, "PSoC 5LP Architecture TRM (Technical Reference Manual)," 06 11 2019. [Online]. Available: https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-PSoC5LP_Architecture_TRM-AdditionalTechnicalInformation-v08_00-EN.pdf?fileId=8ac78c8c7d0d8da4017d0f905e3e7ce9&utm_source=cypress&utm_medium=referral&utm_campaign=202110_globe_en_all_integration-files.

E. H. Currie and D. Van Ess, PSoC3/5 Reference Book, San Jose, California: Cypress Semiconductor Corporation, 2010, p. 534. URL: http://web.mit.edu/6.115/www/document/psoc_book.pdf

H. Fatoorehchi, M. Alidadi, R. Rach and A. Shojaeian, "Theoretical and Experimental Investigation of Thermal Dynamics of Steinhart–Hart Negative Temperature Coefficient Thermistors," Journal of Heat Transfer, vol. 141, no. 7, 20 05 2019. DOI: https://doi.org/10.1115/1.4043676

J. S. Steinhart and S. R. Hart, "Calibration curves for thermistors," Deep Sea Research and Oceanographic Abstracts, vol. 15, no. 4, pp. 497-503, 01 08 1968. DOI: https://doi.org/10.1016/0011-7471(68)90057-0

L. E. Frenzel, "Electronic Circuits: Linear/Analog: The Building Blocks of Electronic Equipment," in Electronics Explained, Second ed., Elsevier, 2018, pp. 63-102. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-811641-8.00004-7

K. Park and D. Jeong, "Analysis of frequency detection capability of Alexander phase detector," Electronics Letters, vol. 56, no. 4, pp. 180-182, 01 02 2020. DOI: https://doi.org/10.1049/el.2019.3488

V. F. Zavorotnyi and O. V. Borisov, "The laboratory tester of solar cells with dynamic reconfigutration of measuring system," Microsystems, Electronics and Acoustics, vol. 23, no. 1, p. 23–29, 28 02 2018. DOI: https://doi.org/10.20535/2523-4455.2018.23.1.104069