Usługi inżynierskie dla projektów czujnikowych

Na początek

Konsultacja wstępna

Rozmowa (do 1 godziny, zdalnie lub we Wrocławiu), w której ustalamy, co trzeba zmierzyć, w jakich warunkach i z jaką dokładnością. Po rozmowie dostajesz propozycję zakresu prac.

Elektronika i PCB

Elektronika pomiarowa i analog front-end

• tory do pomiaru małych prądów i dużych impedancji, wzmacniacze transimpedancyjne
• wzbudzenie i demodulacja synchroniczna I/Q, aktywne ekranowanie i ścieżki ochronne
• układy niskiej mocy zasilane bateryjnie, budżet energii
• dobór przetworników, filtrów i referencji napięcia

Precyzyjny tor analogowy to podstawa każdego czujnika: decyduje o tym, czy słaby sygnał z obiektu nie zginie w szumie i w pasożytniczych pojemnościach.

Elektronika i PCB

Projektowanie PCB

• schemat, dobór elementów, layout i pliki produkcyjne (Gerber, BOM, pick&place)
• płytki mixed-signal, wielowarstwowe, z kontrolą impedancji ścieżek
• obwody elastyczne i sztywno-giętkie (flex, rigid-flex)
• przegląd projektu pod kątem DFM, DFT i EMC

Na płytce czujnika o jakości pomiaru decydują szczegóły: prowadzenie masy, upływność, ścieżki ochronne wokół wejść o dużej impedancji i rozmieszczenie źródeł ciepła.

Elektronika i PCB

Zasilacze i układy wysokiego napięcia

• miniaturowe zasilacze HV do zastosowań laboratoryjnych i naukowych
• układy sterowania źródłami elektronów i lampami rentgenowskimi
• dobór materiałów izolacyjnych, odstępy izolacyjne, bezpieczeństwo
• systemy BMS i ładowarki, przygotowanie do badań EMC

Doświadczenie w projektowaniu elektroniki dla wysokich napięć i wysokiej próżni zdobywaliśmy w projektach B+R grupy i w przemyśle.

Oprogramowanie i dane

Firmware, IoT i bramki danych

• oprogramowanie mikrokontrolerów, akwizycja i buforowanie danych
• łączność radiowa niskiej mocy (np. BLE, LoRa), bramki z modemem komórkowym
• tryby uśpienia, zarządzanie energią, aktualizacje zdalne
• integracja ze stacjami pogodowymi i systemami chmurowymi

Czujnik w terenie musi działać miesiącami bez obsługi. Oprogramowanie decyduje o czasie pracy na baterii i o tym, czy dane dotrą w komplecie.

Oprogramowanie i dane

Przetwarzanie sygnałów, algorytmy i ML

• filtracja, kompensacja temperaturowa, wykrywanie zdarzeń i dryfu
• modele klasyfikacji stanu obiektu na podstawie wielu wielkości
• uczenie maszynowe na danych pomiarowych, ocena wiarygodności modelu
• automatyzacja akwizycji i analizy danych (Python)

Surowy sygnał rzadko odpowiada wprost na pytanie użytkownika. Algorytm musi oddzielić to, co mierzymy, od wpływu otoczenia, i robić to przewidywalnie.

Pomiary i badania

Spektroskopia impedancyjna

• koncepcja metody i układu elektrod (dwu-, trój- i czteroelektrodowe, z pierścieniem ochronnym)
• modele zastępcze (Cole-Cole, CPE) i ocena identyfikowalności parametrów
• analiza widm materiałów, powłok, cieczy i tkanek biologicznych
• projekt specjalizowanego analizatora, gdy gotowe układy scalone nie wystarczają

Pomiar impedancji w szerokim paśmie częstotliwości pozwala zajrzeć do wnętrza materiału lub tkanki bez ich niszczenia. To jeden z głównych obszarów naszych prac rozwojowych.

Pomiary i badania

Badania metrologiczne czujników

• plan eksperymentu, wzorce i fantomy, procedury pomiarowe
• powtarzalność, odtwarzalność, stabilność długoterminowa, dryf
• wpływ temperatury, wilgotności i montażu, kompensacja
• budżet niepewności i raport z badań

Rzetelna weryfikacja czujnika na wzorcach jest tańsza niż wycofanie urządzenia z rynku. Pokazuje też, które parametry warto obiecywać klientom.

Pomiary i badania

Pre-compliance EMC i termowizja

• skanowanie płytek sondami bliskiego pola, lokalizacja źródeł zaburzeń
• rekomendacje zmian w layoucie i filtracji przed badaniem akredytowanym
• diagnostyka termowizyjna: przegrzewające się elementy, rozkład temperatury

Wczesne sprawdzenie emisji i rozkładu temperatury oszczędza kolejnych rewizji płytki i powtórnych wizyt w laboratorium akredytowanym.

Mechanika i prototypy

Prototypy i montaż krótkich serii

• montaż SMD i THT prototypów, lutowanie rozpływowe
• uruchomienie, testy funkcjonalne, poprawki
• zamawianie płytek i komponentów u sprawdzonych dostawców

Szybka pętla „projekt – montaż – pomiar” na miejscu skraca czas od pomysłu do działającego urządzenia.

Mechanika i prototypy

Konstrukcja mechaniczna, obudowy i stanowiska

• modelowanie 3D z uwzględnieniem wymagań druku 3D, analiza tolerancji
• obudowy, uchwyty, elementy dociskowe i mocowania czujników
• stanowiska badawcze: komory, kontrolowane zwilżanie, wagi, termostatowanie
• wzorce fizyczne (fantomy) do powtarzalnych testów

Mechanika potrafi zepsuć dobry pomiar, na przykład przez zmienny docisk, przegrzewanie obudowy w słońcu albo naprężenia przenoszone na czujnik.

Doradztwo

Czujniki w rolnictwie i ogrodnictwie

• dobór czujników i ich rozmieszczenie w sadzie, winnicy lub szklarni
• planowanie doświadczeń polowych i pomiarów na żywych roślinach
• interpretacja danych w kontekście fizjologii roślin i ochrony upraw

Łączymy kompetencje inżynierskie z wiedzą agronomiczną i winogrodniczą, dzięki czemu dane z czujników da się przełożyć na decyzje w uprawie.

Doradztwo

Mikro- i nanotechnologie, czujniki światłowodowe

• konsultacje w zakresie struktur MEMS i NEMS oraz ich charakteryzacji
• czujniki światłowodowe: koncepcja, dobór metody odczytu
• mikroobróbka (zogniskowana wiązka jonów, ablacja laserowa) realizowana u partnerów z grupy

To kompetencje, które członkowie naszego zespołu rozwijali w pracy naukowej i w projektach B+R grupy Nanores.

Doradztwo

Analizy, studia wykonalności i warsztaty

• przegląd stanu techniki i literatury (bez opinii patentowej)
• studium wykonalności czujnika: metoda, ryzyka, koszt prototypu
• warsztaty techniczne dla zespołów badawczo-rozwojowych
• planowanie projektu B+R: kamienie milowe, kryteria, zarządzanie ryzykiem

Dobrze postawione pytanie badawcze i mierzalne kryteria sukcesu to najtańszy sposób na ograniczenie ryzyka projektu.