Aplikace Time-to-Digital převodníků

Abstract

Cílem práce bylo vytvoření demonstračního senzoru vzdálenosti typu Time of Flight za pomoci čipu ISL29501 od společnosti Renesas a~vývoj včetně výroby zařízení pro měření Larmorovy frekvence precesního signálu z~protonového magnetometru za pomoci čipu TDC7201 od společnosti Texas Instruments. V~první části práce jsou objasněny {\nobreak teoretické} principy Time-to-Digital převodníků s~metodami měření času doplněné o~popis možností měření vzdálenosti pomocí světla. Pro další praktické možnosti využití je zde i~popis a~teoretické vysvětlení funkce protonového magnetometru a~možnosti měření frekvence precesního signálu. Ve druhé části jsou již tyto teoretické poznatky využity pro návrh a~stavbu senzoru vzdálenosti. Stavba senzoru vzdálenosti obsahuje kompletní proces od volby a~popisu součástek, návrhu schématu i~s~deskou plošných spojů, návrhu a~výroby krytu na 3D tiskárně až po zprovoznění počítačové aplikace a~zpracování výsledků pokusného měření. Třetí část je opět kompletním průvodcem výroby zařízení pro měření Larmorovy frekvence precesního signálu od volby součástek, schématu zapojení, technické realizace desek plošných spojů a~výroby krytu až po počítačovou aplikaci. Na konci třetí části je seznámení s~výsledky realizovaných praktických měření.

The main goals of this work are the development of a~demonstrative application of distance sensor of type Time of Flight with a~chip ISL29501 from the company Renesas and creating a~device for measuring the Larmor frequency of precession signal using chip TDC7201 from the company Texas Instruments. In the first part are clarified the theoretical principles of Time-to-Digital Converters (TDC) with methods of time measuring accompanied by a~description of possibilities of the distance measurement using light. There is also a~theoretical explanation of the principle of proton magnetometer with possibilities of frequency measuring of precession signal for additional practical use of TDC. In the second part is the theoretical knowledge used for the design and construction of the distance sensor. The sensor construction contains the complete procedure from choosing parts, design of schematics, mounting of the circuit board, design and 3D printing of a~cover to the creation of desktop application and measurement results. The third part contains also a~complete guide of construction device for measuring the Larmor frequency of precession signal from proton magnetometer, from component selection, schematics design, physical mounting and creation of a~case to commissioning of the desktop application with the result from the measurement.