Стенд должен осуществлять измерение вольт-амперной характеристики наноструктуры (нескольких наноструктур) в автоматическом (запуск построения ВАХ одной кнопкой) или ручном (ручное переключение значений напряжения) режиме. Стенд должен осуществлять построение ВАХ при комнатной температуре и при повышенной температуре. Для измерения при температуре выше комнатной в стенде должен иметься нагреватель (например, проволока, через которую проходит ток) и датчик температуры (например, полупроводниковый терморезистор).
Управление должно осуществляться с компьютера через плату Arduino, передача данных со стенда на компьютер - через нее же. Интерфейс управления на компьютере нужно создать, используя программу LabView.
Состав стенда
- Персональный компьютер
- Плата Arduino: Arduino UNO ATMEGA328P-PU USB Board,
- Цифро-аналоговый преобразователь: ШИМ Arduino, микросхемы ЦАП отечественные, микросхемы ЦАП зарубежные
- Наноэлектронный прибор (или несколько наноструктур)
- Датчик тока, каталог ЧипиДип
- Нагреватель: керамическая трубка с намотанной нихромовой проволокой, отдельный блок питания, схема для управления питанием сигналом с Arduino (например, гальваническая развязка, транзисторный ключ, реле)
- Датчик температуры: используется датчик температуры DS18B20, также можно использовать полупроводниковый терморезистор, аналоговый датчик температуры LM335
Принципы работы
Построение вольт-амперной характеристики
Установка напряжения: для подачи напряжения на диод можно использовать ЦАП Arduino (если он есть) или к цифровым выходам Arduino подключить ЦАП, например, состоящий из системы резисторов. Напряжение на образец подается с ЦАП и зависит от комбинации на цифровых выходах. Также можно использовать ШИМ или микросхемы-ЦАП
Измерение тока (статья по теме): Arduino может мерить напряжение, но не ток. Первый вариант измерения тока - измерение падения напряжения на токоизмерительном резисторе (шунте) известного сопротивления, включенного последовательно с нагрузкой. Чтобы сопротивление шунта оказывало минимальное воздействие на режим работы нагрузки, оно выбирается минимально возможной величины.
Второй вариант - использование датчиков тока на основе эффекта Холла
Третий вариант - использование измеряющих ток микросхем
Установка и измерение температуры:
Установка температуры: к цифровому выходу Arduino подключен транзисторный ключ с гальванической развязкой, управляющий подключением к нагревателю тока от внешнего источника питания. Нужная температура указывается в компьютерном интерфейсе и подается команда нагрева. Когда датчик температуры сообщит о достижении нужной температуры, нагрев прекращается и в дальнейшем температура поддерживается на заданном уровне.
Измерение температуры: датчик, подключаемый к аналоговому входу Arduino: терморезистор или аналоговый датчик температуры LM335
Информация по стенду
Схемотехника
Экономическая часть
 |
