RFID-tutkimuksen alueelta

Transkriptio

1 Tampereen teknillinen yliopisto 1/8 RFID-tutkimuksen alueelta Metallisten kohteiden tunnistukseen soveltuvat UHF-taajuiset RFID-tunnisteet Työssä olisi tarkoitus selvittää, minkälaisia tunnisteita on tällä hetkellä saatavana kaupallisesti ja mikä on tämänhetkinen aiheen tutkimuksen tilanne. Tietoa löytyy internetistä (firmat) ja IEEE Explorerista (tieteelliset julkaisut). Työssä olisi tarkoitus esitellä erilaisia tunnisteita. Tarkastaja: Leena Ukkonen Langattomat sisätilapaikannustekniikat ja sovellukset (vertailu/kartoitus) RF, IR ja ultraääni sisätilapaikannuksessa Erilaiset metodit paikannukseen (ToA, TDoA, RSS, vaihe jne.) Paikannusalgoritmit Tekniikoiden vertailu (tarkkuus, järjestelmän kompleksisuus, hinta jne.) Olemassa olevia sovelluksia Kirjallisuusselvitys tekstiä esim s. Tarkastaja: Mikael Soini Langattomat sensoriverkkojen erilaiset toimintaperiaatteet ja sovellukset (vertailu/kartoitus) erilaiset verkkotopologiat Sensoriverkon toimintaperiaatteet Protokollat/standardit Olemassa olevia sovelluksia Kirjallisuusselvitys tekstiä esim s. Tarkastaja: Mikael Soini RFID -lukijan integrointi sähkölukkoon (rakentelutyö) käytännön rakentelutyö Tarkastaja: Mikael Soini Painettavan elektroniikan alueelta Tarkastajat: Jani Valkama, Matti Mäntysalo tai Kimmo Kaija Nanolitografia (Nanoimprint lithography) Tee kirjallisuusselvitys menetelmästä ja sen hyödyntämismahdollisuuksista elektroniikan valmistuksessa. Passiivikomponentit painettavassa elektroniikassa Selvitä millaisia materiaaleja komponenttien valmistuksessa tarvitaan ja millaisia ominaisuuksia materiaaleilta vaaditaan. Tee selvitys markkinoilla olevista ja kehitteillä olevista materiaaleista Painettavan elektroniikan puolijohdemateriaalit Selvitä millaisia ominaisuuksia materiaaleilta vaaditaan ja mitkä ovat materiaalien kehitysnäkymät.

2 Tampereen teknillinen yliopisto 2/8 Tee selvitys markkinoilla olevista materiaaleista. Painettavan elektroniikan substraattimateriaalit Selvitä millaisia ominaisuuksia alustamateriaaleilta vaaditaan. Selvitä millaisia alustamateriaaleja on käytössä ja millaisia voidaan ottaa käyttöön painettavan elektroniikan tekniikoiden kehittyessä. Hiilinanoputket ja niiden hyödyntäminen Tee selvitys hiilinanoputkien käyttötavoista elektroniikassa. Tarkastele hiilinanoputkien ominaisuuksia elektroniikan kannalta. Pintakäsittely painettavassa elektroniikassa Selvitä miksi alustamateriaalin pintakäsittelyä tarvitaan ja mihin sitä voidaan hyödyntää. Tee selvitys erilaisista pintakäsittelytekniikoista. Painetut aktiivikomponentit Tee kirjallisuusselvitys painettujen aktiivikomponenttien valmistamisesta ja sovelluksista. Ympäristönmyötäinen elektroniikka Tarkastaja: Jani Valkama Miksi ympäristömyötäinen tuotesuunnittelu ei toteudu elektroniikkateollisuudessa Käytännön ongelmia (Kirjallisuusselvitys) Ympäristömyötäisessä tuotesuunnittelussa apuna käytettäviä työkaluja Käytännön ongelmat niiden käytössä Mahdollisia ratkaisuja Elektroniikkateollisuuden kielletyt aineet Lainsäädäntö maailmalla (Kirjallisuusselvitys) RoHS, REACH (ja WEEE-direktiivi); Materiaalikiellot ja -rajoitukset Vastaavanlaiset säännökset maailmalla ja niiden eroavaisuudet keskenään (esim. China- RoHS) Merkitys tuottajalle joka tavoittelee globaaleja markkinoita (Työssä tulisi käyttää niin uutta tietoa kuin mahdollista, koska muutoksia tapahtuu jatkuvasti) Elektroniikkatuotteen ympäristömyötäinen tuotekehitys käytännössä (Kirjallisuusselvitys/pohdinta) Valitse useita caseja, joissa tuotetta on parannettu ympäristömyötäisellä tuotekehityksellä Casejen tavoitteet, toteutus ja tulokset Pohdi eroja ja yhtäläisyyksiä, miten tuloksia voitaisiin hyödyntää muissa tuotteissa Ympäristö- ja talousnäkökulmat käsi kädessä Esimerkkejä elektroniikkateollisuudesta (Kirjallisuusselvitys) Miten nämä kaksi asiaa yhdistyvät? Ympäristöasioiden parantamisen vaikutus kustannuksiin Esimerkkejä Ympäristöasioiden parantamisen vaikutus kilpailukykyyn Esimerkkejä?

3 Tampereen teknillinen yliopisto 3/8 RF-tekniikan alueelta Tarkastaja: Olli-Pekka Lundén Sekoitusdemonstraattori TARVE: Laitteella voidaan havainnollistaa analogista signaalien sekoitusta tai näytteenottoa mm. opetustarkoituksessa. Sekoittimia käytetään mm. RF-tekniikassa signaalin taajuuden muuttamiseen. KUVAUS: Laitteisto koostuu pyörivästä kiekosta (halkaisija noin cm), jossa on säteittäinen kuviointi (esim. yksi musta sektori) ja strobovalosta, joka on toteutettu esim. suhteellisen kirkkaalla diodilla, ja diodin jolloin sen virtaa ohjataan funktiogeneraattorilla sopivalla taajuudella. Kun nopeasti välkkyvällä strobovalolla valaistaan kiekkoa tietyllä taajuudella, kiekon musta sektori tulee esille ja näyttää pysähtyvän paikoilleen. Musta sektori vastaa sekoitettavan signaalin osoitinesitystä. Strobovalo on näytteenottaja. VAATIMUKSET: Toimiva demonstroitu laitteisto, suunnitteludokumentaatio ja käyttöohje. Järjestelmämäärittely lyhyen kantaman VHF radiolinkille Selvitetään mahdolliset kantoaallon taajuudet (ja valitaan yksi), noudatettavat standardit ja muut yleisesti halutut ominaisuudet Määritellään lähettimen ja vastaanottimen sekä nämä muodostavien erillisten lohkojen suorituskyky Pyritään mahdollisimman yksinkertaiseen ratkaisuun Koaksiaali/mikroliuskasiirtymän mallinnus. KUVAUS: Koaksiaali/mikroliuskasiirtymä on suhteellisen yksinkertainen elektromekaaninen liitinkomponentti, jolla voidaan mahdollistaa signaalin kuljettaminen koaksiaalijohdon ja piirilevylle tehdyn mikroliuskan välillä. Parhaimmillaan komponentti ei tuo signaaliin muuta kuin korkeintaan pienen vaihesiirtymän, mutta käytännössä sen epäideaalisuudet tulevat esiin viimeistään mikroaaltoalueella. Käyttäjän kannalta olisi hyvä tietää, koska epäideaalisuudet alkavat olla merkittäviä ja kuinka ne voisi ottaa huomioon suunnittelussa. Komponentin kuva: TAVOITE: Rakennetaan testirakenteita, jotka mitataan mallinnusta varten. Kehitetään simuloinnin avulla malli, joka on pätevä vähintään 3 GHz taajuuteen asti. Mallin tulisi olla yksinkertainen mutta kuitenkin riittävän tarkka käytännön työssä. Mallina käytetään ekvivalenttipiiriä, joka voi koostua ideaalisista kondensaattoreista, keloista ja vastuksista ja mahdollisesti siirtojohdosta. Kuristin 1,5 GHz:lle. KUVAUS: Kuristin on yleiskäyttöinen piirialkio elektroniikassa ja myös suurtaajuuselektroniikassa. Kuristin voidaan toteuttaa pintaliitoskomponentina, mutta tällöin sen hinta on suhteellisen korkea. Halvempi ratkaisu saadaan mikroliuskalla joka toteutetaan suoraan piirilevylle. TAVOITE: Laskennallisesti, kokeillen ja mittauksilla etsitään sopivimmat mitat 1,5 GHz:n mikroliuskakuristimelle.

4 Tampereen teknillinen yliopisto 4/8 Kytkentäkondensaattori 1,5 GHz:lle. KUVAUS: Kytkentäkondensaattori päästää signaalin läpi lähes ideaalisesti mutta katkaisee tasavirran kulun. Se on hyvin yleinen elektroniikassa. Suurilla taajuuksilla operoitaessa pyritään yleensä valitsemaan kondensaattori, jonka impedanssi on mahdollisimman pieni. Tällöin kondensaattorin hajainduktanssi tulee merkittävään rooliin. Isoilla kondensaattoreilla on suuri parasiittinen sarjainduktanssi ja näin ollen niiden reaktanssi on suuri, kun taas liian pienillä kondensaattoreilla reaktanssi on pienen kapasitanssin takia korkea. TAVOITE: Laskennallisesti, kokeillen ja mittauksilla etsitään sopivin tyyppi - lähinnä fyysinen koko ja nimellinen kapasitanssi - 1,5 GHz:n kytkentäkondensaattorina toimivalle pintaliitoskomponentille. Personal electronics -alueelta Tarkastaja: Jaana Hännikäinen Peltier-elementtien käyttö elektroniikassa (kirjallisuusselvitys) Mitä Peltier-elementit ovat ja mihin niiden toiminta perustuu Peltier-elementtien ominaisuuksien vertailu Käyttökohteet elektroniikassa Keholliset käyttöliittymät (kirjallisuusselvitys) Mitä ovat keholliset käyttöliittymät Kehollisten käyttöliittymien toteutuksia Millaisiin sovelluksiin kehollisia käyttöliittymiä käytetään Puettava teknologia (kirjallisuusselvitys) Mitä puettavalla teknologialla tarkoitetaan Kehityshistoria Millaista on puettava teknologia nyt (toteutus) Älykkäiden ympäristöjen ohjaus (kirjallisuusselvitys) Mitä ovat älykkäät ympäristöt Mihin ohjaustoimintoja tarvitaan (kaikki mahdolliset ohjauskohteet) Millaisia menetelmiä on olemassa ja mihin nämä menetelmät soveltuvat Tilannetietoinen elektroniikka (kirjallisuusselvitys) Mitä on tilannetietoinen elektroniikka ja mihin sitä tarvitaan Tilannetietoisen elektroniikan toteutusvaihtoehtoja Ihmisen paikannus sisätiloissa (kirjallisuusselvitys) Nykytila ihmisen paikantamiseen sisätiloissa: millaisia menetelmiä on käytössä Menetelmien vertailu, jossa huomiota kiinnitetään esimerkiksi luotettavuuteen Menetelmien toimintaperiaate, edut ja haasteet Kapasitiiviset käyttöliittymät (kirjallisuusselvitys)

5 Tampereen teknillinen yliopisto 5/8 Millaisia käyttöliittymiä on tällä hetkellä toteutettu käyttäen kapasitiivista mittausta hyödyntäen Eri käyttöliittymien toteutus, toimintaperiaate, edut ja haasteet Ihmisen tunnistaminen kävelytyylin perusteella (kirjallisuusselvitys) Nykytila kuinka ihminen voidaan tunnistaa kävelytyylin perusteella sisätiloissa Menetelmistä kuvataan toimintaperiaate, edut ja haasteet Menetelmiä vertaillaan keskenään Lyhyen kantaman tiedonsiirto (kirjallisuusselvitys) Lyhyen kantaman, < 5 m, langaton tiedonsiirto nykytila Menetelmien toimintaperiaate, edut ja haasteet Menetelmiä vertaillaan keskenään ja huomiota kiinnitetään mm. pieneen tehonkulutukseen Lyhyen kantaman radiotaajuinen tiedonsiirto (kirjallisuuselvitys) Selvitys pienitehonkulutuksisista radiopiireistä (tehonkulutus milliwattien luokkaa, radiopiirien kantama ~kymmeniä metrejä ) Eri toteutukset ja radiopiirien vertailu keskenään Adaptiiviset käyttöliittymät (kirjallisuusselvitys) Mitä adaptiivisilla käyttöliittymillä tarkoitetaan ja miten käyttöliittymästä saadaan adaptiivinen Millaisia adaptiivisia käyttöliittymiä on olemassa Adaptiivisten käyttöliittymien ominaisuudet, käyttökohteet ja tulevaisuuden näkymät Langattomat sensoriverkot (kirjallisuusselvitys) Mitä ovat langattomat sensoriverkot Selvitys kaupallisista toteutuksista Langattomien sensoriverkkojen tehonkulutukseen vaikuttavat parametrit Menetelmät tehonkulutuksen pienentämiseksi Työssä näkökulmana tehonkulutuksen minimointi Puettavan elektroniikan näyttötekniikat (kirjallisuusselvitys) Millaisia näyttölaitteita, menetelmiä ja näyttöelementtejä käytetään puettavassa elektroniikassa Menetelmien/tekniikoiden toimintaperiaatteet, edut ja haasteet Menetelmien tulevaisuuden haasteet Valokuitujen ja LEDien käyttö puettavassa elektroniikassa Millaisissa sovelluksissa LEDejä tai valokuituja on käytetty tai käytetään tällä hetkellä Millaiselta näyttää tulevaisuus Hakkuriteholähteiden kondensaattorit (työ) ESL/ESR mittaukset ja vertailu valmistajan ilmoittamiin arvoihin. Tavoitteena on selvittää miten hyvin valmistajan antamat arvot pitävät paikkaansa, millä periaatteilla valmistajat ovat arvonsa ilmoittaneet sekä mitkä yleisesti saatavilla olevat kondensaattorityypit soveltuvat hakkurikäyttöön mittausten perusteella parhaiten. Kaapelien ja elektroniikkakomponenttien mikrofonisuus ja piezosähköisyys (työ)

6 Tampereen teknillinen yliopisto 6/8 Mikrofonisuuden ja piezosähköisyyden mittaaminen erityyppisistä kaapelirakenteista ja materiaaleista. Ilmiön suuruusluokka ja mahdolliset vaikutusmekanismit audiossa ja instrumentoinnissa. Kirjallisuusselvitys myös muista mahdollisesti vaikuttavista parametreista kuten esimerkiksi dielektrinen absorptio, heijastuminen, triboelektrisyys, kapasitanssin epälineaarisuus, vuotovirrat, RF häiriönvaimennus jne Seuraavien töiden aiheet liittyvät väitöskirjatutkimukseen, jossa tutkitaan tekstiilielektroniikan ominaisuuksia ja tekstiilin tuomaa lisäarvoa kuluttajaelektroniikan tuotteissa. Kaupallisia tekstiilielektroniikan sovelluksia ovat mm. Sykettä mittaava Adidas Fusion Shirt, Polar Electron Wear Link ja Suunnon Comfort Belt tekstiiliset sykkeen mittauspannat. Ala on uusi, kehittyvä ja kasvava, joten uusia sovelluksia tulee kokoajan markkinoille. Kandidaattitöiden aiheet ovat elektroniikan kirjallisuustutkimuksia, ja informaatiota on tarkoitus löytää mahdollisimman laaja-alaisesti ja siksi esim. lähdeviitteiden määrä on merkityksellistä. Elektroniikkatuotteiden ominaisuuksien mittaaminen Työn tarkoituksena on selvittää valittujen ominaisuuksien mittaus- ja tutkimusmenetelmät ja siihen liittyvät standardit. Lisäksi selvitetään soveltuvimmat tutkimusmenetelmät valituille tuotesovelluksille. Selvitykseen tulevat tuoteominaisuudet ja -sovellukset määritellään työn alkaessa. Lisätietoja aiheesta antaa Prof. Jukka Vanhala, p Elektroniikkalaitteen kuoren vaatimukset Työn tarkoituksena on tutkia kuluttajaelektroniikkalaitteen kuorelta vaadittavia ominaisuuksia. Työssä selvitetään kuoren yleisiä vaatimuksia elektroniikan suojaamiseen, mutta myös selvitetään kuoren vaatimukset tietyille sovelluksille. Sovellukset määritellään työn alkaessa. Lisätietoja aiheesta antaa Prof. Jukka Vanhala, p Paristot ja akut elektroniikassa (kirjallisuusselvitys) Eri tyypit, niiden rakenne ja toimintaperiaate Ominaisuuksien vertailu Minkälaisiin käyttökohteisiin parhaiten soveltuvat Pakkaustekniikan alueelta Tarkastaja: Pekka Heino ja Laura Frisk Iskukoetestaus elektroniikassa (kirjallisuusselvitys) Tarkoitus on selvittää, minkälaisia toteutustapoja voitaisiin hyödyntää standardiin perustuvien iskukoetestien suorittamiseen teettämällä laitteisto ilman kaupallista laitetoimittajaa.

7 Tampereen teknillinen yliopisto 7/8 Selvitetään, miten rasitustaso voidaan määrittää ja mitata, sekä miten varmistetaan kokeen toistettavuus. Työn tuloksena ehdotus/ehdotuksia siitä, miten koelaitteisto voitaisiin toteuttaa käytännössä. Elektroniikan liitosalustat (kirjallisuusselvitys) Eri tyyppiset liitosalustat, sekä jäykät että taipuisat Ominaisuuksien vertailu Elektroniikan suojaaminen pinnoittamalla (Kirjallisuusselvitystyö, 2 kpl painotuseroilla) Pinnoitteiden vaikutus Yleiset pinnoitemateriaalit ja ominaisuudet Valmistusmenetelmät Kiihdytetyt luotettavuustestit elektroniikkatuotteissa (Kirjallisuusselvitystyö, 3 kpl painotuseroilla) Elektroniikkatuotannossa käytetyt testit Vikaantumismekanismit Elinaikavastaavuus normaaliin käyttöön Elektroniikan 3D -pakkaaminen (Kirjallisuusselvitystyö) Pakkauksien kehittymisen historiaa Multi Chip Moduulien 3D toteustustekniikat: (PoP, PiP, SiP, Pinoaminen, Taivutus, Thru- Si) Johtavat liimat elektroniikan valmistuksessa (Kirjallisuusselvitystyö) Toimintaperiaatteet ICA/ACA Valmistusprosessi (kalvot/pastat, lämpötilat, paineet) Elektroniikan valmistus- ja pakkaustekniikoiden opetuksen sisällöllinen kehittäminen (Haastattelututkielma) Yrityskartoitus tulevista opetustarpeista Haastattelukysymysten valmistelu Kontaktilistan saa ohjaajalta, kun haastattelukysymykset on hyväksytty. Sähköpostihaastattelu ja Tulosten raportointi Luotettavuuden ennustaminen (Kirjallisuusselvitystyö Ennustavat ilmiöt Sovelluskohteet Huollon suunnittelu Yleisiä aiheita Tarkastaja: Jarmo Tanskanen Elektroniikan tyristorikomponentit ja niiden käyttö (kirjallisuusselvitys) Eri tyristorikomponentit, niiden rakenne ja toiminta Tyristorikomponenttien käyttö elektroniikassa Teholähteet elektroniikassa (kirjallisuusselvitys)

8 Tampereen teknillinen yliopisto 8/8 Lineaariset teholähteet ja niiden toiminta Hakkuriteholähteet ja niiden toiminta Teholähteiden käyttökohteet EMC elektroniikassa (kirjallisuusselvitys) EMC standardit ja CE hyväksyntä EMC näkökohtien huomioiminen elektroniikkasuunnittelussa mm. kotelointi, maadoitus, ESD