Ta praca dyplomowa obejmuje swoim zakresem przygotowanie projektu stanowiska do pomiarów właściwości elektrycznych półprzewodników typu AIIIBV. We wstępie zostały przybliżone podstawy teoretyczne wykorzystanych zjawisk fizycznych oraz metod pomiarowych. Opisano również przykładowe rozwiązania podobnych stanowisk komercyjnych. Wystosowano szereg głównych założeń, które przyświecały pracom nad tym projektem. Należą do nich: automatyzacja pomiarów, uśrednianie wyników, sprawna wymiana danych oraz modułowość konstrukcji. Sam projekt podzielono na 6 zasadniczych elementów – modułów budowanego systemu. Są to: badana struktura, podstawka do montażu próbki, magnetowód, sterownik, mikrokontroler oraz aplikacja komputerowa. Każdy z nich został szczegółowo opracowany z przeglądem dostępnych rozwiązań oraz argumentacją ich wyboru; dla niektórych elementów wykonano prototypy. Na koniec dokonano syntezy zebranych informacji i oceny tak przygotowanego projektu systemu pod kątem realizacji założonych parametrów i funkcji. Z racji niewyczerpania wszystkich możliwości, jakie daje wybrana metoda pomiarowa, w pracy zawarto również nakreślenie dalszego kierunku rozwoju tego projektu.
O projekcie
Na przedostanim semestrze zwróciłem się do mojego kolegi z akademika który był doktorantem mojego wydziału o pomoc w wyborze promotora pracy inżynierskiej. Dziś już doktor Gabriel Ceballos zaproponował mi zrealizowanie praktyczne jego pracy inżynierskiej i zbudowania urządzenia do pomiaru efektu Halla. Urządzenie było potrzebne do pracy na Wydziale Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki. Ochoczo więc zabrałem się do realizacji.
Elektronika
Urządzenie było podzielone na dwie częsci część mechaniczną oraz elektronikę wraz z oprogramowaniem. Do realizacji części mechanicznej w ramach pracy dyplomowej nie zgłosił się żaden student więc zajął się nią Gabriel. Za część elektroniki oraz oprogramowania odpowiadałem ja. Projekt płytki PCB był jednym z pierwszych projektów a jednocześnie najbardziej skomplikowanych jakie do tej pory wykonałem. Wykonanie wielu scieżek na dwóch warstwach laminatu było bardzo skomplikowane i czasochłonne. Zaprojektowanie płytki nie udałoby się gdyby nie nieoceniona pomoc pracowników OpenLab mojego wydziału. Pana Grzegorza Klubińskiego oraz Pana Janusza. Po zaprojektowaniu urządzenia wytrawiłem oraz polutowałem całą płytkę co było też sporą dawką praktyki.
Oprogramowanie
Do projektu został wybrany mikrokontroler STM32F446RE. Było to moje pierwsze spotkanie z tym mikrokontrolerem i było skokiem do przodu względem Arduino na którym bazowałem dotychczas. Pierwszy kontakt z STM32CubeIDE był dla mnie szokiem. Dopiero zacząłem sie uczyć jak naprawdę działa mikrokontroler i jak wiele rzeczy dzieje się pod powłoką którą dawało Arduino. Fascynowało mnie to i zarazem przeraziło. Pomimo wielu ułatwień jakie dawało korzystanie z Cube i HAL zdcydowałem się napisać wszystko w bare metal korzystając tylko z stdperiph. Pójście tą drogą dziś oceniam bardzo dobrze bo pozwoliło mi to na naukę od podszewki zasad na jakich działa mikrokontroler. Sam program nie był skomplikowany sprowadzał się do obsługi odbieranych komend z UART do przełączania przekaźników w odpowiedni sposób, sterowania silkinikiem krokowym przez PWM oraz odczytu położenia magnesu.
Podsumowanie
Realizacja tego projektu skokowo rozwineła moje umiejtności z całego spektrum mechatroniki którą studiowałem. Był okazją do przejścia całego cyklu pracy badawczo rozwojowej od projektowania, przygotowania, złożenia i zaprogramowania. Bardzo dobrze wspominam ten czas pomoc i atmosferę towarzyszącą realizacji tego projektu. Poniżej znajduje się link do pobrania pracy inżynierskiej dla zainteresowanych zapoznaniem się ze szczegółami technicznymi.