Obieg informacji w

mikrosystemie i jego

środowisku pracy

Łukasz Gaweł

Mikrosystem może być rozpatrywany jako

system kontrolny. Mikrosensory wykrywają
zmiany parametrów, które mają być
kontrolowane; układ elektroniczny na
podstawie danych z sensorów steruje
aktuatorami, tak by utrzymać parametry w
zadanych granicach.

Mikrosystem można podzielić

na:

-

część mikromechaniczną,

- część analogową,
- część cyfrową.

W mikrosystemie podzespoły

mikromechaniczne oraz analogowe

i cyfrowe układy elektroniczne

współpracują ze sobą, między nimi

zaś występują sprzężenia

funkcjonalne i kontrolne.

Podzespoły mikromechaniczne

wykonują pracę/ruch; w tej części

mikrosystemu powstaje pierwszy

krok przetwarzania, czyli bodziec

– wielkość fizyczna lub chemiczna,

która zostaje przetworzona na

sygnał elektryczny (wielkość

mierzoną).

Mechaniczne (ciśnienie,
przyspieszenie, wibracje)

Elektryczne (napięcie
elektryczne, prąd)

Optyczne (długość fali,
intensywność promieniowania)

Chemiczne (skład mieszanin)

Odkształcenia mechaniczne
(membrany, belki); zmiana
wielkości elektrycznej
(rezystancja, pojemność)

Zmiana wielkości elektrycznych

Zmiana właściwości optycznych
(fotodioda)

Zmiana właściwości
chemicznych

Bodźce:

Przetwarzanie:

Układy mikroelektroniczne

wzmacniają i przetwarzają sygnały

elektryczne, sterują i kontrolują

podzespoły mikromechaniczne.

Sygnał pomiędzy sensorem a

układem analogowym ma postać

najczęściej napięcia elektrycznego,

prądu lub częstotliwości.

Układ analogowy ma za zadanie wstępną obróbkę sygnału:

wzmocnienie, filtrację szumów. Tak przygotowany sygnał musi być
przekazany do układu cyfrowego.
Pierwszym etapem w tym bloku jest przetwarzanie A/C. Sygnał w
tej postaci może być przetwarzany w zintegrowanym procesorze

lub

transmitowany do dalszej obróbki w otoczeniu informatycznym
W jednym i drugim przypadku sygnał może zostać poddany filtracji,
przekształcony przez transformatę Fouriera, możliwe są wstępne
obliczenia i korekcja cyfrowa, zapis do pamięci i transmisja danych.
Transmisja danych może odbywać się przy użyciu takich protokołów
jak: RS-232, LAN, X-10, EIB i innych.

Układ cyfrowy (procesor zintegrowany lub zewnętrzny)

steruje dostępnymi elementami ruchomymi, czyli aktuatorami.
Sygnał (rozkaz) o wykonaniu pracy (działania), zostaje
przetworzony na postać analogową w przetworniku C/A i
wzmocniony w układach analogowych. Konieczne jest
zapewnienie odpowiedniego zasilania do wykonywania pracy.
Może to być zasilanie elektryczne, pneumatyczne lub

hydrauliczne.

Aktuacja następuje przez np.. Otwarcie zaworu lub wzbudzenie
drgań. Powstałe w wyniku działania (pracy) zmiany są
rejestrowane przez sensory, przechodzą przez cały układ
przetwarzania i ponownie układ cyfrowy (najczęściej) decyduje
o ich zakończeniu.

Reasumując:

„Mikrosystem przypomina swą

budową żywy organizm. Czujniki są
odpowiednikami zmysłów, aktuatory

to organy ruchu, układy
mikroelektroniczne i

oprogramowanie odpowiadają
układowi nerwowemu.”

J.Dziuban