Laboratorium Fizyczne i Elektroniki Cyfrowej

Laboratorium Fizyczne i Elektroniki Cyfrowej stanowi nowoczesną przestrzeń dydaktyczną przeznaczoną dla studentów wszystkich kierunków prowadzonych na Wydziale Fizyki i Astronomii. Jego celem jest rozwijanie praktycznych umiejętności w zakresie pomiarów fizycznych, technik detekcji sygnałów, elektroniki cyfrowej oraz metod przetwarzania danych. Wyposażenie laboratorium umożliwia realizację zajęć od podstawowych eksperymentów fizycznych po zaawansowane badania z wykorzystaniem aparatury stosowanej w nauce i przemyśle.

· Oscyloskopy, analizatory widma, generatory sygnałów i zasilacze laboratoryjne – pozwalają na badanie sygnałów analogowych i cyfrowych, analizę protokołów komunikacyjnych (UART, SPI, I2C) oraz testowanie i weryfikację działania zaprojektowanych układów elektronicznych stosowanych w systemach IoT.

· Stanowiska do projektowania i montażu układów drukowanych (PCB), w tym SMD – wyposażone w odsysacze oparów, specjalistyczne oświetlenie, stacje lutownicze i pełen zestaw narzędzi montażowych. Studenci uczą się tworzenia fizycznych prototypów urządzeń IoT od projektu do uruchomienia.

· Zaawansowany sprzęt do programowania i debugowania układów wbudowanych – umożliwia tworzenie firmware’u dla mikrokontrolerów stosowanych w systemach inteligentnych, sensorach i automatyce przemysłowej.

· Symulacja i konfiguracja układów FPGA – studenci poznają architekturę programowalnych układów logicznych oraz ich zastosowanie w wysokowydajnych systemach przetwarzania danych i sterowania.

· Stanowiska do nauki projektowania i programowania systemów automatyki przemysłowej PLC oraz nowoczesnych rozwiązań domotycznych opartych na technologiach Siemensa i innych producentów – pozwalają studentom tworzyć aplikacje sterujące procesami przemysłowymi, inteligentnymi budynkami oraz integrującymi systemy IoT w środowiskach przemysłowych.

· Przemysłowa wtryskarka – wykorzystywana do prezentacji automatyki procesowej oraz systemów sterowania w praktycznych zastosowaniach.

Technologie mechaniczne i prototypowanie urządzeń IoT

Zaawansowana aparatura do badań fizycznych i detekcji sygnałów z sensorów

• Imager XRD – stosowany do nauki technik detekcji promieniowania jonizującego i analizy danych obrazowych, co znajduje zastosowanie w projektowaniu sensorów i systemów monitorowania środowiska.

• Stanowiska ze spektrometrami EPR i NMR – umożliwiają naukę detekcji słabych sygnałów, stosowania technik lock-in oraz technik wysokoczęstotliwościowych (mikrofale, RF). To kluczowe w rozwoju nowoczesnych sensorów i urządzeń IoT wykorzystujących transmisję bezprzewodową.

• Spektrometry optyczne (UV-VIS), polarymetry, interferometry – służą do precyzyjnych pomiarów i nauki metod detekcji w różnych zakresach widma, istotnych w projektowaniu optoelektronicznych elementów IoT.

• Stanowiska do badań optyki geometrycznej i falowej – umożliwiają eksperymenty związane z transmisją i modulacją sygnałów świetlnych w systemach fizycznych i komunikacyjnych.

• Ciemnia fotograficzna i mokry lab chemiczny – wyposażone w sprzęt do pracy z materiałami światłoczułymi i roztworami chemicznymi, umożliwiają naukę klasycznych i nowoczesnych technik obrazowania oraz przetwarzania materiałów stosowanych w sensorach optycznych i fotonicznych.

• Tomograf EPRI (Electron Paramagnetic Resonance Imaging) – pozwala na obrazowanie przestrzennego rozkładu centrów paramagnetycznych i badanie procesów transportu ładunku w materiałach. Jest nieoceniony w analizie struktur funkcjonalnych wykorzystywanych w badaniach podstawowych oraz sensorach i elektronice organicznej.

• Stanowiska do badań izotopowych – umożliwiają prowadzenie eksperymentów z zastosowaniem znaczników izotopowych do śledzenia procesów fizykochemicznych, transportu masy i energii, co znajduje zastosowanie m.in. w badaniach środowiskowych, biologicznych i materiałowych.

• Wtryskarka do przetwórstwa polimerów – pozwala na wytwarzanie elementów z tworzyw sztucznych, w tym obudów sensorów i komponentów konstrukcyjnych urządzeń pomiarowych, umożliwiając praktyczną naukę technologii materiałowej i inżynierii tworzyw.

• Stanowisko z potencjostatem – służy do prowadzenia pomiarów elektrochemicznych, charakterystyki materiałów elektrodowych oraz testowania czujników elektrochemicznych, co ma kluczowe znaczenie w rozwoju sensorów chemicznych i biosensorów.

Pracownie przygotowania próbek i badań materiałowych

Infrastruktura do nauki sztucznej inteligencji i robotyki

· Sześć mobilnych platform kołowych z komputerami NVIDIA Jetson i kamerami (dwie wyposażone dodatkowo w lidary) – umożliwiają praktyczną naukę algorytmów sztucznej inteligencji, przetwarzania obrazu, systemów wizyjnych i lokalizacji w robotyce IoT.

· Dwie stacje robocze do uczenia maszynowego, z czego jedna wyposażona w kartę RTX 5090 – wspierają realizację projektów z zakresu analizy danych sensorycznych, rozpoznawania obrazów, przetwarzania sygnałów i wdrażania algorytmów AI w systemach IoT.

· Manipulatory 3D (myszki 3D) – stosowane do zaawansowanego projektowania przestrzennego i obsługi systemów CAD/CAM.

Multimedialne zaplecze dydaktyczne

· Wszystkie sale nalezące do LFiEC są wyposażone w nowoczesny sprzęt multimedialny: projektory, tablice interaktywne i systemy do prowadzenia zajęć hybrydowych, co umożliwia łączenie nauki stacjonarnej z elementami e-learningu.

Wyposażenie LFiEC pozwala studentom przeprowadzać pełny cykl życia projektu IoT:

Tak rozbudowane zaplecze sprzętowe i programowe sprawia, że studenci nie tylko poznają teoretyczne podstawy Internetu Rzeczy, ale przede wszystkim realizują praktyczne projekty i innowacyjne rozwiązania łączące elektronikę, informatykę, mechanikę oraz sztuczną inteligencję.

Studenci mają do dyspozycji także : Gogle XR wykorzystywane do demonstracji w wydarzeniach popularyzatorskich czy na zajęciach, udostępniane również studentom do realizacji projektów studenckich.

Dedykowana stacja robocza z narzędziami AI/XR udostępniona przez Laboratorium Fizyczne i Elektroniki Cyfrowej. Stacja robocza jest wykorzystywana do przygotowania podczas zajęć do demonstracji i realizacji projektów studenckich i w ramach projektów międzynarodowych.

Aspekt naukowy i badawczy

W wymiarze naukowym laboratorium umożliwia:

· prowadzenie badań nad nowymi technologiami detekcji i przetwarzania sygnałów,

· projektowanie i testowanie innowacyjnych materiałów oraz układów sensorowych,

· rozwój systemów pomiarowych opartych na rozwiązaniach IoT i AI,

· tworzenie modeli fizycznych i numerycznych procesów w układach rzeczywistych,

· realizację projektów interdyscyplinarnych, łączących fizykę, elektronikę, informatykę, biologię, chemię i inżynierię materiałową.