Přístupnostní navigace
E-application
Search Search Close
Master's Thesis
Author of thesis: Bc. Ján Vírostko
Acad. year: 2025/2026
Supervisor: Ing. Jan Brodský, Ph.D.
Reviewer: Ludovico Migliaccio, Ph.D.
This master's thesis presents the design and development of a pressure sensor system for microfluidic applications based on piezoresistive strain gauges. The system integrates fabricated BF350 strain gauges housed in custom biocompatible resin 3D-printed casings, a custom two-layer PCB incorporating a 24-bit ADS131M04 delta-sigma ADC with four simultaneous Wheatstone bridge channels and a BSS138-based level shifter for commercial sensor interfacing, firmware for the Raspberry Pi Pico 2 microcontroller, and a Python desktop monitoring application with live visualisation, data recording, CSV export, and threshold alerting. Initial evaluation of in-house fabricated NiCr thin-film piezoresistors is also presented. The system was characterised across sensitivity, linearity, hysteresis, and repeatability using Boyle's law pressure references. Among fabricated sensors, the BF350-2AA assembly achieved non-linearity of 2.155\%FS, surpassing the commercial Honeywell ABP-015PG at 3.257\%FS, and hysteresis of 2.866\%FS. The results demonstrate that the developed system represents a viable low-cost alternative to commercial solutions for microfluidic pressure monitoring.
pressure sensor, piezoresistive effect, microfluidics, strain gauge, Wheatstone bridge, PCB design, signal processing
Date of defence
10.06.2026
Result of the defence
Defended (thesis was successfully defended)
Grading
A
Process of defence
Student seznámil státní zkušební komisi s řešením své diplomové práce a zodpověděl otázky a připomínky oponenta. Dále odpověděl na otázky komise: Proč selhal původní plán vlastní výroby tenkých piezorezistivních vrstev? Technologické možnosti se prvně zdály dostatečné, ale v průběhu práce se ukázalo, že to nejsou. Jaké požadavky byly kladené na senzor, anebo šlo jen o to "pokusit se udělat co nejlepší senzor"? Šlo o to vyrobit levný senzor, který je snadný na použití a výrobu. Jsou parametry senzoru dostatečná? Senzor slouží jen na orientační měření a ověření funkčnosti mikrofluidických aparatur. Pro replikovatelné měření tlaku slouží drahé komerční senzory.
Language of thesis
English
Faculty
Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Department
Department of Microelectronics
Study programme
Microelectronics (MPC-MEL)
Composition of Committee
prof. Ing. Radimír Vrba, CSc. (předseda) doc. Ing. František Urban, CSc. (místopředseda) prof. Ing. Vladislav Musil, CSc. (člen) RNDr. Ladislav Mareček, CSc. (člen) doc. Ing. et Ing. Pavel Šteffan, Ph.D. (člen) Ing. Josef Skácel, Ph.D. (člen)
Supervisor’s reportIng. Jan Brodský, Ph.D.
Grade proposed by supervisor: A
Reviewer’s reportLudovico Migliaccio, Ph.D.
Grade proposed by reviewer: A
Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová