Τσάμης Χρήστος (ΕΚΕΦΕ «ΔΗΜΟΚΡΙΤΟΣ», Ινστιτούτο Νανοεπιστήμης και Νανοτεχνολογίας)

Transcript

1 1) Εισηγητές: Τσάμης Χρήστος (ΕΚΕΦΕ «ΔΗΜΟΚΡΙΤΟΣ», Ινστιτούτο Νανοεπιστήμης και Νανοτεχνολογίας) Ανάπτυξη και χαρακτηρισμός εύκαμπτων νανογεννητριών για τη συλλογή της μηχανικής ενέργειας του περιβάλλοντος Η συγκεκριμένη διπλωματική εργασία θα πραγματοποιηθεί σε συνεργασία με το Ινστιτούτο Νανοεπιστήμης και Νανοτεχνολογίας του ΕΚΕΦΕ «Δ» Περιγραφή:Στο πλαίσιο της εργασίας θα γίνει κατασκευή και χαρακτηρισμός μικρομηχανικών γεννητριών για την συλλογή της μηχανικής ενέργειας του περιβάλλοντος. Η ενέργεια αυτή μπορεί να δημιουργείται σαν αποτέλεσμα της ανθρώπινης δραστηριότητας (πχ βάδισμα, κίνηση του χεριού, κτλ), μηχανικών κατασκευών (πχ δονήσεις μηχανών) ή/και φυσικών διεργασιών (κίνηση αέρα, κυματισμός θάλασσας, κτλ). Η λειτουργία των μικρογεννητριών βασίζεται στην μετατροπή της μηχανικής ενέργειας σε ηλεκτρική μέσω του πιεζοηλεκτρικού φαινομένου. Σαν πιεζοηλεκτρικά υλικά χρησιμοποιούνται νανοδομημένα υμένια Οξειδίου του Ψευδαργύρου (ZnO) ή συστοιχίες νανοδομών ZnO (νανοραβδία, νανοζώνες, κτλ) τα οποία εμφανίζουν πολύ καλές πιεζοηλεκτρικές ιδιότητες, είναι βιοσυμβατά και μπορούν να παρασκευαστούν με υδροθερμικές τεχνικές σε χαμηλές θερμοκρασίες. Στο πλαίσιο της εργασίας θα κατασκευαστούν νανογεννήτριες σε εύκαμπτα υποστρώμματα (Kapton, χαρτί, ύφασματα κτλ), θα αξιολογηθεί η λειτουργία τους σε διάφορες συνθήκες μηχανικών δονήσεων και θα βελτιστοποιηθεί η απόδοσή τους. Επίσης θα μελετηθεί η ανάπτυξη μεταλλικών επαφών στις νανογεννήτριες με στόχο τη μεγιστοποίηση της αποδιδόμενης ισχύος. Οι μικρογεννήτριες θα χρησιμοποιηθούν για την τροφοδοσία ενός απλού κυκλώματος (πχ ενός κυκλώματος με LED) χωρίς μπαταρίες με στόχο την πλήρη αυτονόμηση του. 2) Εισηγητές: Τσάμης Χρήστος (ΕΚΕΦΕ «ΔΗΜΟΚΡΙΤΟΣ», Ινστιτούτο Νανοεπιστήμης και Νανοτεχνολογίας) Κατασκευή και χαρακτηρισμός αισθητήρων ανίχνευσης αερίων Η συγκεκριμένη διπλωματική εργασία θα πραγματοποιηθεί σε συνεργασία με το Ινστιτούτο Νανοεπιστήμης και Νανοτεχνολογίας του ΕΚΕΦΕ «Δ»

2 Περιγραφή:Στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας θα κατασκευαστούν και θα χαρακτηριστούν αισθητήρες ανίχνευσης αερίων. Σε αυτού του τύπου τους αισθητήρες η ανίχνευση του αερίου γίνεται με τη μέτρηση της αγωγιμότητας ενός ημιαγώγιμου υλικού, η οποία μεταβάλλεται όταν εισάγεται το προς ανίχνευση αέριο. Σαν ημιαγώγιμο υλικό θα χρησιμοποιηθούν νανοδομημένα υμένια ZnO ή συστοιχίες νανοδομών ZnO (νανοραβδία, νανοζώνες, κτλ) τα οποία εμφανίζουν πολύ καλές πιεζοηλεκτρικές ιδιότητες, είναι βιοσυμβατά και μπορούν να παρασκευαστούν με υδροθερμικές τεχνικές σε χαμηλές θερμοκρασίες. Οι αισθητήρες θα κατασκευαστούν σε υπόστρωμμα πυριτίου ή/και σε εύκαμπτα υποστρώμματα για την ελαχιστοποίηση της καταναλισκώμενης ισχύος και για λειτουργία σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, ακόμα και σε θερμοκρασία περιβάλλοντος. Θα μελετηθεί η συμπεριφορά των αισθητήρων σε διάφορα συνθήκες (αέρια, συνθήκες υγρασίας, κτλ). 3) Εισηγητές: Τσάμης Χρήστος (ΕΚΕΦΕ «ΔΗΜΟΚΡΙΤΟΣ», Ινστιτούτο Νανοεπιστήμης και Νανοτεχνολογίας) Αυτοματοποίηση πειραματικών μετρήσεων μικρομηχανικών διατάξεων Η συγκεκριμένη διπλωματική εργασία θα πραγματοποιηθεί σε συνεργασία με το Ινστιτούτο Νανοεπιστήμης και Νανοτεχνολογίας του ΕΚΕΦΕ «Δ» Περιγραφή:Στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας θα αναπτυχθούν τεχνικές με την χρήση του εξιδεικευμένου προγράμματος Labview για την αυτοματοποίηση των μετρήσεων μικρομηχανικών διατάξεων. Το πρόγραμμα Labview δίνει τη δυνατότητα ελέγχου μέσω υπολογιστή μία σειράς μετρητικών οργάνων (παλμογράφοι, γεννήτριες, πηγές τάσεις και ρεύματος, κτλ) και κατα συνέπεια τον προγραμματισμό της διαιδικασία μετρήσεων και καταγραφής των αποτελεσμάτων ηλεκτρονικών διατάξεων. Τα προγράμματα που θα αναπτυχθούν θα χρησιμοποιηθούν αξιοποιηθούν για τον χαρακτηρισμό και την βελτιστοποίηση σε μία από τις παρακάτω κατηγορίες διατάξεων: 1. Μικρομηχανικές νανογεννήτριες συλλογής ενέργειας από το περιβάλλον 2. Μικρομηχανικοί αισθητήρες ανίχνευσης αερίων. 4) Εισηγητής: Χαρακτηρισμός εύκαμπτων αισθητήρων αμμωνίας (ΝΗ3)

3 Περιγραφή:Στη συγκεκριμένη εργασία θα πραγματοποιηθεί χαρακτηρισμός εύκαμπτων τυπωμένων αισθητήρων αμμωνίας. Οι συγκεκριμένοι αισθητήρες έχουν αναπτυχθεί με ειδική τεχνολογία εκτύπωσης (screen printing) χρησιμοποιώντας εξειδικευμένου τύπου μελάνια. Στα πλαίσια της εργασίας θα αναλυθούν οι αποκρίσεις των διατάξεων και θα εξαχθούν οι καμπύλες απόκρισης για διάφορες συγκεντρώσεις αερίου. Θα εξεταστεί ακόμη η σταθερότητα των αισθητήρων στο χρόνο καθώς και η αλληλεπίδραση με άλλα αέρια. Επιπρόσθετα θα κατασκευαστεί ηλεκτρονικό κύκλωμα τροφοδοσίας και ανάγνωσης των διατάξεων. 5) Εισηγητής: Ανάπτυξη τυπωμένων κυκλωμάτων με τεχνολογία screen printing Περιγραφή:Στη συγκεκριμένη εργασία θα πραγματοποιηθεί ανάπτυξη ηλεκτρονικών διατάξεων μέσω τεχνολογίας screen printing. Τα κυκλώματα που θα αναπτυχθούν με αυτή την τεχνολογία θα εκτυπώνονται σε διάφορα εύκαμπτα υποστρώματα (kapton, χαρτί κτλ). Θα χρησιμοποιηθούν διάφορα μελάνια (αγώγιμα, ημιαγώγιμα κτλ) ώστε να δημιουργηθούν πιο σύνθετες διατάξεις. Για την κατασκευή θα χρησιμοποιηθεί ειδική αυτόματη διάταξη screen printing (S-200HF). 6) Εισηγητές: Αλεξανδρίδης Αλέξανδρος Αν. Καθηγητής, Ιωάννης Φαμέλης Αν. Καθηγητής Επίλυση των εξισώσεων τάξης και κατασκευή ζευγών Runge-Kutta 5(4) με χρήση της μεθόδου βελτιστοποίησης σμήνους σωματιδίων. Περιγραφή: Από τις πλέον δημοφιλείς μεθόδους επίλυσης προβλημάτων αρχικών τιμών (ΠΑΤ) είναι οι μέθοδοι Runge-Kutta. Για την κατασκευή τέτοιων μεθόδων, είναι απαραίτητη η επίλυση ενός συνόλου μη γραμμικών εξισώσεων τάξης ως προς τους συντελεστές της μεθόδου. Το μη γραμμικό αυτό σύστημα λύνεται δύσκολα με τις κλασσικές μαθηματικές μεθόδους. Μία εναλλακτική προσέγγιση, είναι η θεώρησή του ως πρόβλημα βελτιστοποίησης με συνθήκες και η επίλυσή του με μεθόδους βελτιστοποίησης που βασίζονται στην υπολογιστική νοημοσύνη, όπως η μέθοδος βελτιστοποίησης σμήνους σωματιδίων (particle swarm optimization, PSO). Σκοπός της εργασίας είναι η

4 διερεύνηση για την κατάλληλη επιλογή των παραμέτρων της μεθόδου PSO έτσι ώστε να κατασκευασθούν ζεύγη μεθόδων Runge-Kutta5(4). Προϋποθέσεις: Ευχέρεια ανάπτυξης κώδικα σε περιβάλλοντα Matlab ή Fortran και δυνατότητα κατανόησης βασικών Μαθηματικών εννοιών και μεθοδολογιών. Αριθμός Φοιτητών: 1 7) Εισηγητής: Ιωάννης Φαμέλης Αν. Καθηγητής Τίτλος : Συμπίεση εικόνας και Singular Value Decomposition. Περιγραφή: Αντικείμενο της Πτυχιακής Εργασίας είναι η σχεδίαση και ανάπτυξη λογισμικού σε Matlab (ή και Simulink) το οποίο θα λαμβάνει εικόνα από την κάμερα του υπολογιστή και με τη χρήση της μεθόδου Singular Value Decomposition θα επιστρέφει τη συμπιεσμένη εικόνα και τα χαρακτηριστικά της. Η εργασία θα πρέπει να παρουσιάζει και το σχετικό μαθηματικό υπόβαθρο. Προϋποθέσεις: (1) Δυνατότητα ανάπτυξης κώδικα σε περιβάλλοντα Matlab, Simulink. (2) Ικανό Μαθηματικό υπόβαθρο για την κατανόηση των σχετικών Μαθηματικών εννοιών της Γραμμικής Άλγεβρας. Αριθμός Φοιτητών: 1 8) Μοντελοποίηση και Προσομοίωση της Δυναμικής Συμπεριφοράς Βαθμίδων Αυτοματοποιημένου Ελέγχου Λειτουργιών Οχημάτων Περιγραφή: Αντικείμενο της Πτυχιακής Εργασίας είναι η ανάπτυξη μοντέλων και η προσομοίωση μέσω υπολογιστή, βαθμίδων που ελέγχουν αυτοματοποιημένα λειτουργίες όπως είναι η πέδηση ή η πρόσφυση οχημάτων. Προϋποθέσεις: (1) Καλή γνώση προγραμματισμού σε περιβάλλον Matlab/ Simulink (2) Βασική Γνώση Μηχανολογίας.

5 9) Τίτλος : Προγραμματιζόμενος Έλεγχος Ρομποτικών Οχημάτων Περιγραφή: Αντικείμενο της Πτυχιακής Εργασίας είναι η μελέτη της λειτουργίας ρομποτικών οχημάτων Arrick και η ανάπτυξη κώδικα για τον προγραμματιζόμενο έλεγχό της. Προϋποθέσεις: (1) Δυνατότητα ανάπτυξης κώδικα ελέγχου μικροελεγκτών (2) Βασική γνώση ρομποτικής. 10) Ανάπτυξη και Προγραμματιζόμενος Έλεγχος Χώρου Στάθμευσης Οχημάτων Περιγραφή: Αντικείμενο της Πτυχιακής Εργασίας είναι η υλοποίηση μιας διάταξης εξομοίωσης και αυτοματοποιημένου ελέγχου της λειτουργίας ενός χώρου στάθμευσης οχημάτων. Προϋποθέσεις: (1) Καλή γνώση προγραμματισμού μικροελεγκτών. (2) Καλή γνώση υλοποίησης ηλεκτρομηχανικών διατάξεων. 11) Τίτλος : Σχεδίαση και Ανάπτυξη Συστήματος Αυτοματοποιημένου Ελέγχου Οικιακών Λειτουργιών Περιγραφή: Αντικείμενο της Πτυχιακής Εργασίας είναι η υλοποίηση ενός συστήματος που θα επιτρέπει την αυτοματοποιημένη ρύθμιση λειτουργιών ενός οικιακού χώρου μέσω προγραμματιζόμενου λογικού ελεγκτή. Για την επίτευξη του συγκεκριμένου αντικειμένου απαιτείται η σχεδίαση και κατασκευή μιας πειραματικής διάταξης και η διασύνδεσή της με βαθμίδα προγραμματιζόμενου λογικού ελεγκτή που έχει κατάλληλα προγραμματιστεί.

6 Προϋποθέσεις: 1) Καλή γνώση προγραμματισμού προγραμματιζόμενων λογικών ελεγκτών 2) Δυνατότητα κατασκευής ηλεκτρονικών και ηλεκτρομηχανικών διατάξεων 12) Εισηγητής: Εφαρμογών Διονύσης Κανδρής, Επ. Καθηγητής, Ηλίας Ζώης Καθ. Τίτλος : Μελέτη και ανάπτυξη εφαρμογής σχεδίασης εικόνων μέσω ρομποτικού συστήματος. Περιγραφή: Αντικείμενο της Πτυχιακής Εργασίας είναι ο συνδυασμός των Θεωρητικών Πεδίων της Επεξεργασίας Σήματος και Εικόνας και του Αυτομάτου Ελέγχου για την ανάπτυξη εφαρμογής που αφορά την σχεδίαση εικόνων με χρήση της Ρομποτικής Εκπαιδευτικής Πλατφόρμας LEGO Mindstorms ΝΧΤ. Προϋποθέσεις: (1) Δυνατότητα προγραμματισμού σε περιβάλλον Matlab / Simulink (2) Βασική γνώση Ρομποτικής. (3) Βασική γνώση Ψηφιακής Επεξεργασίας Εικόνας. 13) Σχεδίαση και Ανάπτυξη Αυτοματοποιημένου Συστήματος Μηχανικής Κατεργασίας CNC Περιγραφή: Αντικείμενο της Πτυχιακής Εργασίας είναι η σχεδίαση και υλοποίηση ενός συστήματος CNC (Computer Numerical Control) ικανού να εκτελεί τη μηχανική κατεργασία εργοτεμαχίων μέσω προγραμματιζόμενου ελέγχου. Για την επίτευξη του συγκεκριμένου αντικειμένου απαιτείται η σχεδίαση και κατασκευή μιας πειραματικής διάταξης και η διασύνδεσή της με βαθμίδα ελεγκτή που έχει κατάλληλα προγραμματιστεί. Προϋποθέσεις: 1) Καλή γνώση προγραμματισμού μικροελεγκτών 2) Δυνατότητα κατασκευής ηλεκτρονικών και ηλεκτρομηχανικών διατάξεων

7 14) Προγραμματιζόμενος Έλεγχος Πτητικής Μηχανής Περιγραφή: Αντικείμενο της Πτυχιακής Εργασίας είναι η μελέτη της λειτουργίας μικρού αεροσκάφους και η ανάπτυξη κώδικα για τον προγραμματιζόμενο έλεγχό του μέσω μικροελεγκτή. Προϋποθέσεις: 1) Καλή γνώση προγραμματισμού μικροελεγκτών 2) Δυνατότητα κατασκευής ηλεκτρονικών και ηλεκτρομηχανικών διατάξεων. 15) Εισηγητής: Κουλούρας Γρηγόριος, Καθηγητής Εφαρμογών Ανάπτυξη ολοκληρωμένου διαδικτυακού συστήματος εκμάθησης ποικίλων γλωσσών προγραμματισμού για τριτοβάθμια εκπαιδευτικά ιδρύματα. (Ανατέθηκε) Περιγραφή: Η πτυχιακή αυτή έχει σαν σκοπό να σχεδιαστεί και να υλοποιηθεί ένα ολοκληρωμένο διαδικτυακό σύστημα εκμάθησης ποικίλων γλωσσών προγραμματισμού. Το νέο σύστημα στοχεύει στην απομακρυσμένη και αδιάλειπτη υποβοήθηση φοιτητών για την εκμάθηση ποικίλων γλωσσών προγραμματισμού και επιπροσθέτως μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την γρήγορη βαθμολόγηση αντίστοιχων εξετάσεων. Οι διδάσκοντες θα μπορούν να ορίζουν ομάδες εργασίας και επί μέρους μαθήματα, ανοικτής ή περιορισμένης πρόσβασης, στα οποία θα είναι σε θέση να εισάγουν νέες ασκήσεις προγραμματισμού προς επίλυση. Οι φοιτητές θα μπορούν να λύνουν τις ασκήσεις αυτές μέσα από έναν φυλλομετρητή (web browser), χωρίς να χρειάζεται να εγκαταστήσουν οποιαδήποτε εφαρμογή και ανεξαρτήτως λειτουργικού συστήματος. Θα γίνει χρήση ενός διαδραστικού κειμενογράφου, ο οποίος υποστηρίζει μεγάλη ποικιλία γλωσσών προγραμματισμού. Η μέθοδος υποβολής αρχείων κώδικα, θα πραγματοποιηθεί με τον γνωστό online επεξεργαστή κώδικα CodeMirror ( ο οποίος είναι υλοποιημένος σε JavaScript και εκτελείται αυτοτελώς στον υπολογιστή του χρήστη. Με αυτό τον τρόπο δεν

8 χρειάζεται ο φοιτητής να εγκαταστήσει οποιοδήποτε μεταγλωττιστή στον υπολογιστή του. Μέσα από το νέο σύστημα θα μπορεί να γράψει κώδικα, σε ειδικά διαμορφωμένο και οπτικά υποβοηθούμενο κειμενογράφο που θα προσαρμόζεται ανάλογα με τη γλώσσα προγραμματισμού του εκάστοτε μαθήματος (προς το παρόν θα υποστηρίζονται οι γλώσσες Assembly, C και C++ αλλά θα υπάρχει η δυνατότητα να προστεθούν και νέες). Επιπλέον, ο φοιτητής θα είναι σε θέση να δει τα αποτελέσματα της εκτέλεσης του κώδικά του σε κάθε περίπτωση, καθώς επίσης και τα μηνύματα για πιθανά σφάλματα ή προειδοποιήσεις, όπως ακριβώς όταν θα μεταγλώττιζε και εκτελούσε το πρόγραμμα τοπικά στον υπολογιστή του. Προαπαιτούμενες γνώσεις: Προγραμματισμός, Τεχνολογίες WEB, php, MySQL, PostgreSQL, JavaScript, CSS, JQuery Αριθμός Φοιτητών: 1 16) Εισηγητές: Κουλούρας Γρηγόριος, Καθηγητής Εφαρμογών, Αλεξανδρίδης Αλέξανδρος Αν. Καθηγητής Ανάπτυξη μεθοδολογίας αυτόματης κατάταξης φοιτητών σε εργαστηριακές ομάδες με χρήση τεχνικών εξελικτικού υπολογισμού. Περιγραφή: Οι τεχνικές εξελικτικού υπολογισμού χρησιμοποιούνται για την επίλυση περίπλοκων προβλημάτων βελτιστοποίησης που είναι δύσκολο να επιλυθούν με συμβατικές μεθοδολογίες. Στη συγκεκριμένη πτυχιακή στόχος είναι η χρησιμοποίηση μεθόδων εξελικτικού υπολογισμού για την βέλτιστη κατανομή των φοιτητών σε εργαστηριακές ομάδες. Προαπαιτούμενες γνώσεις: Προγραμματισμός, Τεχνολογίες WEB, php, MCV framework CodeIgniter, PostgreSQL, JavaScript, CSS, JQuery, Matlab Αριθμός Φοιτητών: 1

9 Εισηγητής: Κουλούρας Γρηγόριος, Καθηγητής Εφαρμογών 3. (Διόρθωση τίτλου και περιγραφής πτυχικής εργασίας του Ε) Στρέψη θόλου αστεροσκοπείου με χρήση Arduino. (Ανατέθηκε) Περιγραφή: Η πτυχιακή εργασία πραγματεύεται, όπως φανερώνει ο τίτλος της, την κατασκευή του μηχανισμού στρέψης θόλου αστεροσκοπείου, μηχανισμού απαραίτητου για τη σωστή φωτογράφιση και παρατήρηση διαστημικών δομών, από πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος μέχρι γαλαξίες και νεφελώματα χιλιάδες έτη φωτός μακριά από εμάς. Αφού αρχικά αναλυθεί η τεχνική με την οποία γίνονται οι αστροφωτογραφίσεις, θα γίνει συνοπτική αναφορά στους ήδη υπάρχοντες μηχανισμούς στρέψης, περιγράφοντας τον τρόπο λειτουργίας τους, καθώς και άλλα χαρακτηριστικά, όπως το κόστος τους στην αγορά. Έπειτα, θα γίνει εκτενής αναφορά στην πλατφόρμα Arduino, περιγράφοντας τι είναι, για ποιό σκοπό δημιουργήθηκε και πώς είναι δυνατό να χρησιμοποιηθεί από άτομα με μικρή εμπειρία στα ηλεκτρονικά και τον προγραμματισμό. Στη συνέχεια θα ακολουθήσει διεξοδική ανάλυση για κάθε βήμα της διαδικασίας κατασκευής του δικού μας μηχανισμού, τόσο στο μηχανικό, όσο και στο προγραμματιστικό κομμάτι. Στο τελευταίο μέρος της εργασίας, μετά την περάτωση της κατασκευής, αλλά και της πρακτικής εφαρμογής του μηχανισμού, θα γίνει σύγκριση με αντίστοιχους του εμπορίου, καθώς επίσης και όποιες άλλες γενικές παρατηρήσεις κριθούν απαραίτητες. Προαπαιτούμενες γνώσεις: Προγραμματισμός, Μικροελεγκτές, Αναλογικά Ηλεκτρονικά, Ψηφιακά Ηλεκτρονικά Αριθμός Φοιτητών: 1