Laboratorium zaawansowanej elektroniki i automatyki 12

 Laboratorium zaawansowanej elektroniki i automatyki 12

Słowo automatyka ma wiele znaczeń. Proste mechanizmy sterujące  konstruowano już w czasach antycznych.
Automatyka przemysłowa jest od dekad najszybciej rozwijającym się działem inżynierii elektrycznej.
Granice automatyki, elektroniki i informatyki są płynne a dziedziny te są wymieszane.
Nauka jest wiedzą wynikającą z obserwacji, doświadczeń i badań. Muszą być one rzetelne, powtarzalne i przeprowadzone w warunkach minimalizujących ryzyko błędu mogącego pochodzić z wielu źródeł.
Zastosowaniem wiedzy naukowej jest technologia rozwijająca się równolegle z nauką.
Naukę rozwija się w celu rozwiązywania problemów. „Potrzeba jest matką wynalazków”
W krajach słabych gdzie nie ma żadnej nauki ani technologii pod hasłem nauki i uczelni uprawia się pasożytniczą paranaukę i pseudonaukę.

 Zastosowań elektrycznych serwomechanizmów jest bardzo dużo i liczba zastosowań nadal rośnie.
Wyników rozpoznawania i analizy obrazów skojarzonych z wiedzą z baz danych i umiejętnością uczenia się można używać do sterowania wykonawczych serwomechanizmów. Można namierzać osoby i szybko do nich precyzyjnie strzelać. Melodią przyszłości jest automat - chirurg. Lekarz chirurg wiedzę i doświadczenie zdobywa latami. Trudne zabiegi wymagają od chirurga także wysokiej sprawności manualnej. Skomplikowana część mechaniczna automatu będzie wymagała bardzo dobrych silniczków.
W każdej maszynie elektrycznej moment napędowy jest iloczynem wektorów namagnesowania rotora i prądu statora. Im wyższa jest użyta w maszynie synchronicznej energia magnesów stałych ( jeśli są użyte ) i indukcja nasycenia „żelaza” oraz dopuszczalna temperatura uzwojeń tym wyższa jest „moc” maszyny z jednostki wagi. Wkład do doskonałości ma także optymalny projekt maszyny. Minimalizacja ciężaru obudowy silnika i łożysk także wymaga użycia wysokiej jakości ( czyli nie tanich ) materiałów. Normą jest dynamiczne forsowanie serwonapędów.
Mankamentem napędu elektrycznego w zastosowaniach mobilnych jest okropnie mała gęstość energii w najlepszych pod tym względem akumulatorach litowo – jonowych na tle paliw płynnych.  
Toteż prototyp militarnego psa / osła niosącego bagaż wspomagającego żołnierzy ma hałaśliwy silnik spalinowy i napędy pneumatyczne.   

Silnik do serwomechnizmu ma zintegrowany sensor kąta i hamulec. Nierzadko oferowana jest dodatkowa przekładnia mechaniczna. Kable łączące silniki z inwerterem muszą być ekranowane podobne jak dobrze ekranowany jest kabel sygnałowy do sensora kąta i sensora temperatury. Stwarza to problemy i podraża rozwiązanie. Siemens oferował do mniejszych jednostek dodatkowo zintegrowany z „silnikiem” inwerter. Zespołowi takiemu podano tylko wspólne zasilanie napięciem stałym nieekranowanym kablem i interfejs komunikacyjny. W roli komunikacyjnej najlepszy wydaje się światłowód. Do pomyślenia jest też komunikacja radiowa... 5G. Po utracie łączności servo dla bezpieczeństwa samo gładko hamuje i odblokowuje hamulec.  
Tranzystory w technologii SiC i GaN prawdopodobnie umożliwią budowę miniaturowych inwerterów do zespolenia z silnikami.
 
Niektóre idee muszą poczekać na swój czas czyli na dojrzałość taniejącej technologii i zainteresowanie „dużego” rynku. Koncern Sony usiłując eksploatować magiczne słowo Digital ( niedługo miał wejść na rynek odtwarzacz CD ) wzmacniacz PWM TA-N88 w 1978 roku wypuścił dwie dekady za wcześnie. Masową, ekonomiczną  produkcje scalonych inverterów CMOS do wzmacniaczy mocy Audio podjęto dopiero na początku XXI wieku mimo iż technicznie możliwe to było 20 lat wcześniej.
Na zdjęciu pokazano płytę wzmacniaczy Audio oraz jej schemat w której użyto 4 układów wzmacniaczy w klasie D czyli PWM typu TDA8920. Każdy układ dostarcza maksymalnie moc 2 x 100 W lub mostkowo 200 W. Późniejsze układy TDA8954 mają moc do 2 x 210 W.
Schemat wprowadza w błąd bowiem dwa dławiki filtrów na wyjściu każdego scalonego wzmacniacza pokazano jako jeden. Nawet na zdjęciu widać ze są dwa prostopadłościenne stykające się ze sobą ale osobne. Pewnie element taki zdefiniowano dla wygody narysowania schematu i PCB. Uruchomiono masową produkcje liniowych dławików na rdzeniach ferrytowych i  z proszków żelaza oraz odpowiednich kondensatorów w obudowach SMD.  Produkcja masowa rządzi się swoimi prawami kosztów. System zbudowano na taniej jednowarstwowej płycie drukowanej PCB z dużą ilością zworek. W jaki sposób na płycie jednowarstwowej spełniono wymogi zakłóceniowe trudno jest powiedzieć. Wydajne serwomechanizmy maszyn do automatycznego montażu elementów elektronicznych sprawiają że maszyna pracuje szybko i montaż jest tani. Od spodu PCB jest sporo elementów SMD. Radiator chłodzony jest w miarę potrzeb cichym wentylatorkiem.

Mankamentem technologii MOS „mocy” w inwerterach dyskwalifikującym ją powyżej mocy 1 kW jest nieprzekraczalne napięcie 100-120V czyli zdecydowanie za małe dla mocy typowych serwomechanizmów robotów i maszyn CNC.
Powyżej tego napięcia antyrównoległa pasożytnicza dioda ( jest to co gorsza tranzystor bipolarny ze zwartymi B-E ! ) tranzystora Mosfet robi się strasznie wolna i niebezpieczna.
Niemniej ceny inverterów spadają.

Nauka i technologia rozwija się ewolucyjnie ale z momentami nieciągłości spowodowanymi ważnymi wynalazkami. Potrzeba jest matką wynalazków. Potężny duet Philips – Sony pracując nad odtwarzaczem CD mimo zastosowania rewelacyjnych innowacyjnych rozwiązań nie mógł sobie dać rady z bardzo dokładnymi przetwornikami A/D i D/A a jednocześnie tanimi. Zastosowano więc w masowo produkowanych układach DSP cyfrowe filtry Sigma Delta. Narzucono światu standard CD  niejako zmuszając producentów winylowych płyt do wydawania płyt CD. Co ciekawe oba potężne koncerny porzucając bardzo ambitne i kosztowne prace poszukiwacze stały się z czasem cieniem swojej dawnej wielkości.

Do inwertera serwonapędu wystarczający był wydajny mikrokontroler 16 bitowy. Intel szybko zauważył że rozbudowane peryferia 8 bitowego mikrokontrolera zabierają więcej miejsca niż sam procesor ( bez ROM i RAM ) i stosowanie jądra- procesora 8 bitowego jest nieracjonalne. Już w 1983 roku oferował 16 bitowy mikrokontroler 8096 wraz z całą infrastrukturą z przykładami zastosowań i programów włącznie. 8096 powstał jako model rynkowy z opracowanego mikrokontrolera do samochodu gdy zleceniodawca Intela się wycofał. Ale wtedy trwało szaleństwo na punkcie 8051 z wariackimi cenami i terminami realizacji zamówień.
W samochodowych ECU modele z rodziny 8096 zastosowano dopiero w latach dziewięćdziesiątych.

Potężny Bosch kupił struktury a potem z Siemensem licencje na mikrokontrolery. Mikrokontrolery Intela dla Boscha produkował Siemens z cudacznymi oznaczeniami cyfrowymi dla kamuflażu. Siemens ( obecnie wydzielony z niego Infineon ) produkował dla Boscha wyspecjalizowane układy peryferyjne bardzo upraszczające konstrukcje systemu ECU i innej elektroniki samochodowej. Trudno powiedzieć czy były to samodzielne opracowania czy też kupione. W mikroelektronice Europa była i jest słaba. Obecnie gro nowoczesnych układów do produkcji kupowane jest na Dalekim Wschodzie – Korea, Tajwan, Japonia a w kolejce producentów ustawiają się Chiny. Także udział USA w globalnej produkcji mikroczipów zmalał z 37% w roku 1997 do 12% obecnie. W opublikowanym liście do prezydenta USA przedstawiciele słabnących ale liderujących  firm  Qualcomm, Intel, Micron Technology i Advanced Micro Devices wyciągnęli ręce po pieniądze podatników i zaapelowali o przeznaczenie „znaczących funduszy na rozwój produkcji układów scalonych”
Chiny idą dokładnie ścieżką rozwojową wytyczoną wcześniej przez Japonię, potem Koreę i  Tajwan. O ile Japonia, Korea i Tajwan zlikwidowały w zachodnim świecie konkurencyjną produkcje m.in. w mikroelektronice to uderzenie Chin może być znacznie mocniejsze.

W przypadku elektroniki / inteligencji  wbudowanej jak silnikowy ECU wysokie są bariery wejścia.    Trzeba dysponować odpowiednim zespołem inżynierów i naukowców. Prace trwają całymi dekadami.

Firmy i władze publiczne w USA  inwestuje w sztuczną inteligencję ( wiele rzeczy mieści się w tym szerokim pojęciu ) ponad 15 mld euro rocznie. Gospodarność tych inwestycji jest dyskusyjna. Azja inwestuje w AI około 10 mld euro zaś cała Europa około 2,5  mld euro rocznie. Według ostrożnych szacunków kraje które zastosują AI przyśpieszą swój rozwój wzrost gospodarczy o 0.5 - 1.5% rocznie.
Chiny jako pierwsze w świecie już w lipcu 2017 roku ogłosiły swoją strategię rozwoju AI. Istotnym elementem ich planu były i są  inwestycje w rodzime start-upy skupiające się na rozwiązaniach z zakresu opieki zdrowotnej, która trzeba mocno pchnąć do przodu po latach zaniedbań.  AI jest więc zdaniem Chińczyków ważna również w wydajnym automatycznym tworzeniu usług dla obywateli.
Użyteczny jest w medycynie dość skomplikowany Blood Gas Analyser wykonujący w czasie poniżej 100 sekund kilkanaście analiz. W konstrukcji tych urządzeń stosunkowo niewiele się zmienia. Ma ono sporą ilość zaworów, pompek i sensorów. Średnio skomplikowane urządzenie BGA ma 15 zaworów, 4 pompki i 15 sensorów. Bardziej skomplikowane ma  wbudowany miniaturowy komputer PC z drukarką  pracujący w szpitalnej sieci komunikacji Ethernet. Krew automatycznie pobiera z przystawionego palca pacjenta mikropipetą. Ma też czytnik kodu paskowego oraz czytnik linii papilarnych palca aby na przykład szybko identyfikować nieprzytomnego pacjenta. 

Temat automatyzacji wojny podjęto w USA już pod koniec lat pięćdziesiątych. Obszaru tego nie rozumiano i nie doceniano w ZSRR powtarzając koszmarne błędy z okresu przedwojennego gdy zaniedbano łączność radiową i telefoniczną w dodatku mordując tych wysokich oficerów którzy mieli przekazywane siecią łączności informacje przetwarzać na rozkazy dla wojska. Gdy w połowie lat osiemdziesiątych dostrzeżono w ZSRR jak daleko zaszła Ameryka pozostało się jedynie uznać za przegranego w Zimnej Wojnie.

Spotyka się przewidywania że w niedalekiej przyszłości skutkiem automatyzacji Ziemianie en masse w ogóle nie będą musieli pracować. Unia Europejska pracuje nad extra regulacjami podatkowymi dla robotów.
W greckim mieście-państwie Sparta na jednego Spartanina przypadało w pewnym okresie 7 Helotów czyli niewolników. Spartanie nie pracowali wcale. Uciekając przed bezczynnością i nudą  zajmowali  się wojaczką i urzędowaniem.
Tak samo było w Cesarstwie Rzymskim. Wolni obywatele Rzymu nie musieli pracować i trudnili się z wyboru wojaczką lub administrowaniem.
Pamiętać należy że fabryki zawsze mają właścicieli i automatyzacja może jeszcze bardziej zwiększyć nierówności dochodowe i majątkowe tworząc rzeszę ludzi kompletnie zbędnych.

W działalności człowieka w każdej dziedzinie obowiązuje zasada złożoności. Im temat jest trudniejszy w opracowaniu i produkcji tym wyższe są zgarniane przez innowacyjne firmy marże. Duże systemy podlegają regulacjom państwowo - politycznym i one muszą być adekwatnie dostosowywane do postępów technologii. Zasada ta jest rozumiana i stosowana w krajach cywilizowanych. Gorzej jest w krajach dzikich. Przykład.
Im wyższa jest prędkość pociągów i większy ruch tym bardziej funkcjonalne muszą być systemy zabezpieczeń i automatycznego sterowania.
Czas jazdy pociągów linią między Warszawą a Trójmiastem po jej modernizacji miał skrócić się o 15 minut skutkiem podniesienia prędkości pociągów. Zamiast tego pociągi są opóźnione. Modernizując linię kolejową wybrano różnych wykonawców urządzeń sterowania ruchem kolejowym dla poszczególnych lokalnych centrów sterowania (LCS) długości 40-50 km których jest siedem. Zamontowane na odcinkach urządzenia nie w pełni współpracują ze sobą a czasem w ogóle nie współpracują. Dlatego w obszarach styku poszczególnych LCS często dochodzi do wymuszonego hamowania pociągów albo sytuacji, w których system jednego podmiotu zezwala na jazdę z prędkością inną niż system drugiego producenta.
 
W rozbudowanej instalacji chemicznej równolegle funkcjonuje wiele linii produkcyjnych współpracujących przepływami ze sobą. Sprawne uruchomienie kompleksu wymaga śledzenia opracowanej i przetestowanej  trajektorii tak aby w czasie skoordynowanego rozruchu powstawało jak najmniej substancji bezużytecznych które trzeba utylizować na przykład doprowadzając je do spalenia w tak zwanej świeczce gdzie dodatkowo podawany jest nietani gaz ziemny lub inny aby spalanie było kompletne i do atmosfery nie dostawały się toksyny. 
Razem z trajektorią występuje też sekwencja.

Fault Tolerant: "Sekwencja startowa prostej rakiety na paliwo stałe jest z reguły nieodwracalna i niesterowalna. W locie następuje odrzucanie kolejnych stopni rakiety małymi ładunkami wybuchowymi celowo uszkadzającymi połączenia wyczerpanych stopni. Niedobrze gdy po długim czasie lotu śmiercionośnej rakiety okaże się że jest ona niesprawna. Toteż można na początku lotu zaprogramować krótkie intensywne testy - manewry aby przetestować sprawność wszystkich lub najważniejszych systemów. Tracimy co prawda bezcenny czas i paliwo czyli graniczny zasięg celu ale gdy rakieta okaże się wadliwa można natychmiast wystrzelić kolejną która wykona mordercze zadanie niesprawnej rakiety.   
Odliczanie do startu amerykańskiego wahadłowca kosmicznego trwa aż 43 godziny. Sekwencja startowa ma liczne przerwy pozwalające ewentualnie usuwać dostrzeżone usterki oraz dostosować się do pogody. Przykładowo tankowanie paliwa do zbiorników kriogenicznych rozpoczyna się 6 godzin przed startem. Łącznie sprawdzanych jest kilkaset parametrów i dokonywanych jest kolejno kilkadziesiąt uruchomień różnych urządzeń. Nawet po sekwencyjnym zapłonie trzech silników głównych SSME można jeszcze przerwać start wahadłowca co zresztą wielokrotnie miało miejsce"

Stopień komplikacji systemu automatyki „przemysłowej” mierzy się m.in.  ilością zastosowanych sensorów analogowych i binarnych ( sensor wirtualny to kombinacja sygnałów z kilku sensorów lub sygnał odtworzony obserwatorem ) oraz aktuatorów analogowych i binarnych. Na złożonym statku sensorów może być ponad  >1000. Skomplikowany i drogi jest potężny, luksusowy  statek wycieczkowy. Ale specjalistyczny statek do kładzenia rurociągów podmorskich też nie jest tani.
Warto takie jednostki budować. 

Sensory Binarne są znacznie tańsze od Analogowych, które mogą mieć sieciowy interfejs szeregowy. Przykładowo drogie są sensory poziomu cieczy w zbiornikach stosujące radar dopplerowski. Ciecze mogą być z tymi sensorami bardzo gęste, maziste i agresywne. Wejście binarne w PLC czy innym urządzeniu kosztuje ułamek tego co wejście analogowe szczególnie gdy obsługuje ono sensor ( PT100, termopara...) nie wytwarzający standardowego sygnału. 
 
W Polsce gospodarstwa domowe średnio 72% całości energii konsumują w postaci ciepła.
Sprawność elektrociepłowni równolegle do energii elektrycznej wytwarzającej ciepło do ogrzewania miasta jest wysoka. Jednak sterowanie generacją ciepła nie jest proste z uwagi na znaczne czasy transportu gorącej wody długimi rurociągami do węzłów cieplnych.
Jakość predykcyjnego sterowania zależy od trafności prognozy pogody czyli temperatury, siły wiatru i nasłonecznienia. Praca regulatorów w węzłach cieplnych powinna być skoordynowana. Przy szybkim załamaniu pogody  pierwsze na trasie rurociągu węzły cieplne „egoistycznie” odbierałyby za dużo energii dla pełnego komfortu skutkiem czego użytkownicy na końcach rurociągów byliby za często niedogrzani. Sprawę łagodzi duża stała czasowa ogrzewanych budynków. 

W dużej ilości stosowane są proste regulatory lokalne nie pracujące w sieci. Regulator do szafy - pieca gdzie po otwarciu drzwi wpycha się stojak na kółkach z kilkuset  kilogramami wyrobów do opieczenia dba tylko o nastawioną temperaturę lub czasowy program temperatur. Gdy zawiedzie napęd obracający stojak lub wentylator przemieszczający gorące powietrze lub za długo otwarte są drzwi podnoszony jest alarm.
Energia elektryczna do grzejników pieców jest droga. Tańszy jako źródło energii cieplnej jest gaz ziemny ale pewne w działaniu musi być zapalenie płomienia na całym palniku lub wielu palnikach. Płomień trzeba cały czas nadzorować i gdy zgaśnie odciąć dopływ gazu aby zapobiec możliwemu wybuchowi podnosząc alarm. Pożądany jest też czujnik gazu. Długi wielostrefowy piec tunelowy do przemysłu spożywczego ale też do nagrzewania przedmiotów metalowych lub szklanych do hartowania czy odpuszczania powinien już mieć regulator z interfejsem sieciowym.      
Ustawiona temperatura lub profil temperatur jest optymalny dla procesu technologicznego. Jest wynikiem połączenia wiedzy oraz długotrwałych obserwacji i eksperymentów.

W piecu łukowym szybki serwomechanizm hydrauliczny ( efektywny czas przestawienia elektrod wynosi 30-40 ms ) reguluje położenie trzech elektrod zasilanych potężnym prądem trójfazowym. Rzadziej używany jest prąd stały. Regulator w fazie roztapiania wsadu wpierw zajarza dotykiem elektrod łuk i chwile potem zapobiega powstawaniu zwarć a później realizuje wymogi procesu przetapiania i rafinacji. Regulacja transformatorem sieciowym zapewnia odpowiedni poziom prądu. Sterowana kompensacja mocy biernej i filtry harmonicznych mają zmniejszyć uciążliwość tego odbiornika dla sieci energetycznej i karne koszty. Harmonogram działań może brać pod uwagę mocno zmienną cenę energii elektrycznej w czasie doby. Dwa piece łukowe pracujące ze swojej natury wsadowo pracując z przeplotem mogą zasilać linie do Ciągłego Odlewania Stali. Ponieważ jednostkowe zużycie energii maleje wraz z pojemnością pieca ich moc zasilania jest znaczna. Mini huta może mieć własną linie zasilającą 110 kV aby zmianami napięcia nie zaburzać innych odbiorców energii elektrycznej.  
Sir Henry Bessemer sławny z konwertera do produkcji stali otrzymał w  1857 roku patent na odlewanie metalu pomiędzy dwoma walcami obracającymi się w przeciwnych kierunkach. Idea ciągłego odlewania metalu jest więc stara ale jej implementacja jest dość trudna ale próby podjęto już w XIX wieku. 
Linie ciągłego odlewania stali ( COS, odlewa się też aluminium i miedź ) budowane przez liderów technologii od lat sześćdziesiątych są elementem zautomatyzowanej technologii hutniczej.
Stal znakomicie nadaje się do recyklingu. Mini - huta ma piece łukowe do przetapiania złomu i linie COS. Najbardziej rozwinięte gospodarki mają już dużo zakumulowanej stali i sporo jej importują w wyrobach. Wielkie piece w technologi zintegrowanej do produkcji stali z rudy muszą siłą rzeczy stosować wielcy eksporterzy jak Chiny, Japonia, Niemcy i Korea.
Historyczny "Fault Tolerant": „Stosowane są obecnie w instalacji COS  liczne sensory i silne serwomechanizmy. Współczesny system kontrolny CO(S) bazuje na sterownikach PLC i komputerze. COS to podstawowa technologia automatyzacji stalowego procesu hutniczo - stalowego !
Do krystalizatora systemu COS płynny metal ( stal circa 1560 C ) podawany jest z kadzi pośredniej do której metal jest dostarczany kadziami z pieców łukowych. Kadź pośrednia jest konieczna dla zachowania ciągłości odlewania przy zmianie kadzi transportowych  i dla  precyzyjnej kontroli szybkości odlewania. Sterowany i skoordynowany musi być cały system łącznie z załadunkiem pieców łukowych i kontrolą procesów w nich oraz synchronizacją walcowni, cięcia produktu i przesyłania do magazynu wyrobów gotowych. Żarzący się ciągły odlew z krystalizatora ( stal circa 1000 C ) bezpośrednio dostaje się na linię walcownicza i dalej jest cięty na fragmenty.
W mocno chłodzonym krystalizatorze przez który przesuwa się ciągły odlew zestaleniu ulegają warstwy zewnętrzne a wnętrze jest nadal płynne. Temperatura metalu i szybkość przesuwu odlewu w krystalizatorze  muszą być ściśle kontrolowane aby zestalone warstwy odlewu nie uległy przerwaniu co spowoduje wyciek płynnego metalu. Ściany krystalizatora są poruszane aby odlew nie przyległ do nich. 
Odlewany metal musi być jednorodny i dobrze przygotowany bowiem wydzielające się z niego przy zastyganiu gazy pogarszają własności odlewu.
Trudne jest rozpoczęcie procesu. Do krystalizatora wkłada się pas startowy odlewu i uruchamia wlew metalu. Początek odlewu jest później odrzucany lub sprzedawany jako produkt podgatunkowy. Z tego względu proces prowadzi się jak tylko najdłużej można !
System COS dominuje na systemem tradycyjnym jakością, uzyskiem i ceną. Systemy Ciągłego Odlewania dynamicznie się rozwijają. Znanych jest sporo odmian tego procesu.
W każdym razie huta czy kraj który systemu COS nie opanował odpada ze „stalowej gry”.
Współcześnie mając informacje o konstrukcji systemów COS i symulacyjny program komputerowy wykonanie COS wydaje się niezbyt trudne.
Do napędu walcarek stosuje się od dawna potężne, regulowane napędy tyrystorowe.
Ze zdjęć trudno jest ocenić od kiedy w systemach AEG stosowane są komputery ale najpóźniej od połowy / końca lat siedemdziesiątych. Na pokazanych zdjęciach współczesny przemysł ciężki jest nowoczesny !  Z niemieckich podmiotów którym AEG dostarczył obiekty wymieniono: firmy Krupp-a, Thyssen, Mannesmann. 
W gospodarce w której jest już zakumulowane dużo stali stopniowo zbędne stają się kosztowne Huty Zintegrowane produkujące nową stal z rudy żelaza. Wystarczają  piece łukowe z liniami Ciągłego Odlewanie Stali czyli Mini Huty. Złom przetapiany jest na nową wstęgę stali.  
Koncern AEG istnieje od 1887 roku. Prowadził produkcje na podstawie patentów Thomasa Alva Edisona. AEG w Niemczech osiągnął pozycje prawie monopolistyczną współpracując z koncernem General Electric współzałożonym przez Edisona. Od zakończenia I Wojny AEG stopniowo  traci pozycje na rzecz Siemensa. W Czasie II Wojny koncern produkował głównie na potrzeby militarne dla armii, lotnictwa i floty. Uczestniczył de facto w zbrodniach wojennych. W latach II Wojny szczytowo na potrzeby militarne kierowano około 60% produkcji. Z tego względu gigantyczny AEG według postanowień konferencji poczdamskiej miał ulec podziałowi i  likwidacji. Alianci nie wykonali jednak tego postanowienia ponieważ Niemcy były najważniejszym sojusznikiem USA w Zimnej Wojnie w której liczono się z agresją ZSRR przeciw Europie. W NRD zakłady koncernu AEG upaństwowiono.  Koncern AEG miał ogromny repertuar produkcyjny. Od połowy lat sześćdziesiątych AEG współpracował coraz mocniej z Siemensem. W 1986 roku AEG został sprzedany koncernowi Daimler-Benz AG. Wydaje się że Niemcy chcą mieć jeden narodowy koncern elektrotechniczny Siemens i za niecelowe uważali istnienie konkurencyjnych w wielu segmentach firm. Niecelowe było bezproduktywne rozpraszanie energii w sytuacji gdy trzeba konkurować ze światem a nie z samym sobą. Zakłady AEG istnieją i się rozwijają ale zmieniany jest układ właścicielski czyli szyld.
Przed wojną koncerny i banki USA jednocześnie budowały przemysłową potęgę Niemiec i ZSRR !"

Lapidarny opis pomija liczne szczegóły jak choćby komplikacje kadzi pośredniej czy stosowanie w krystalizatorze posypki która się roztapia i stanowi zmniejszający tarcie „smar” między gorącym odlewem a ściankami krystalizatora jednocześnie absorbując zanieczyszczenia. 
Dodać należy że w żadnym kraju dawnego bloku wschodniego nie opanowano technologi COS i drogą technologie dopiero w nowych czasach ( Polska 1996 ) zaimportowano. Dlaczego tak się stało ? Przecież automatyzacje warto stosować przede wszystkim tam gdzie przynosi duże efekty ekonomiczne jak właśnie  COS. W Polsce szybko doceniono zalety tej technologi i już w 1965 roku wydano dobrą książkę o COS czyli informacje pozyskiwano. Obecnie metodą COS produkuje się w świecie ponad 90% wyrobów stalowych. 

Na rynku światowych jest dostępnych kilkanaście grup przyrządów pomiarowych.
Najbardziej uniwersalnym przyrządem jest oscyloskop zwłaszcza gdy dane można przetwarzać komputerem. Ma on niestety ograniczenia, nierzadko uciążliwe.
Sygnały na wejścia oscyloskopu podane są kablami współosiowymi. Chcąc zapobiec zniekształceniu szybkiego sygnału w lepszych oscyloskopach można wybrać bezodbiciowe zakończenie rezystorem falowym czyli 50 / 75 Ohm przy bardzo małej pojemności wejściowej toru wejściowego. Zatem końcówka kabla na wejściu ma rezystancje falową kabla ale rzadko można wprost dołączyć się rezystancją 50/75 Ohm do badanego układu bez zakłócenia jego pracy. Toteż światowi liderzy Tektronix ( „Oscilloscope probe circuit” Wydanie 1 , 1969 rok) i HP już na przełomie lat sześćdziesiątych i siedemdziesiątych po wyrafinowanych sondach biernych ( na przykład T-coil type termination ) oferowali aktywne szerokopasmowe sondy z przełączanymi dzielnikami.
Dołączając zwykły kabel z końcówką do wtórnika emiterowego dyskretnego czy na wyjściu układu scalonego skutkiem impedancji kabla obciążonego pojemnością wejściową oscyloskopu ca 20-30 pF spowodujemy zniekształcenie sygnału lub nawet wzbudzenie układu. Stosując sondę widać że wszystko jest jednak w najlepszym porządku.
Bardzo użyteczna jest aktywna sonda prądowa.  Wyrafinowana konstrukcja izolującego transformatorka zapobiega ekranowaniem i kompensacją  przeciekowi sygnału napięciowego z obwodu mierzonego prądu. Jeśli pasmo ma pokryć prąd stały DC konieczne jest dodatkowe użycie sensora Halla. W wersji miniaturowej sondą obserwuje się prąd płynący na przykład ścieżką płyty drukowanej PCB.
Dla obserwacji małego sygnału różnicowego na tle większego sygnału wspólnego służy sonda z wejściem różnicowym.
GND oscyloskopu jest połączone z uziemiającym przewodem ochronnym PE sieci ! Usuwa tą wadę droga  sonda z izolacją galwaniczną. Ma osobne zasilanie bateryjką.
Stosując w układzie badawczym kilka przyrządów dla minimalizacji zakłóceń zawsze należy je zasilić z jednej listwy z gniazdkami z solidnym połączeniem na PE.
Czy oscyloskop można przyłączyć bez dołączenia PE wtyczką do gniazda sieciowego bez kołka uziemiającego ? W żadnym razie nie należy tego robić jeśli to nie jest absolutnie konieczne. Prąd upływu 50 Hz i prąd zakłóceń common od SMPS popłynie wtedy ekranem przewodu sygnałowego oscyloskopu do badanego układu. Mając jeden oscyloskop z połączeniem z PE a drugi bez można obserwować pierwszym różnice napiec GND drugiego do pierwszego. Prąd zakłócenia od przetwornicy ( zakres częstotliwości 50-100 KHz ) zasilającej oscyloskop może być całkiem spory przy obserwowanych delikatnych sygnałach. 
Co zrobić jeśli chcemy obserwować napięcie w zakłócanej sieci zasilającej gdy „zakłócacza” nie można dołączyć przez transformator 1:1 z uwagi na jego indukcyjność rozproszenia i nie mamy rzadkiej sondy z izolacją ? Oscyloskop zasilamy z sieci bez dołączenia do PE czyli z gniazdka bez kołka uziemiającego. GND oscyloskopu musi być dołączone do N sieci a żadnym wypadku do L ! Może to ostrzegawczo pokazywać żarówka dołączona między GND oscyloskopu a PE sieci.
Zawsze należy się upewnić jakie zakłócenia wnosi prąd płynący ekranem przewodu sygnałowego zwierając wejście końcówki pomiarowej. Jeśli zakłócenia są za duże należy oscyloskop zasilić przez dławik common i transformator 1:1.  
    
Impedancje normalnie obciążonej urządzeniami sieci zasilającej zaczęto badać  dopiero w latach siedemdziesiątych przy próbie stosowania modemów przesyłających sygnał w zakresie „długofalowym” siecią zasilają. Jest ona dość mocno zmienna w funkcji częstotliwości i zmienia znak reaktancji. Znakomicie utrudnia to modelowanie sieci.

Na oscylogramach pokazano napięcie sieciowe L-N z zakłóceniem wnoszonym przez jedno tyrystorowy sterownik fazowy z obciążeniem czajnikiem o mocy 2 kW pracujący z kątem wysterowani około 100 deg. Zakłócenie przy tym kącie jest niewiele mniejsze niż przy kącie 90 deg a wydzielana w obciążeniu moc jest mniejsza. Pierwsze dwa oscylogramy ( skala pionowa wynosi 20 x 5 V = 100 V na działkę ) są z „symetrycznym” kondensatorem L-N 2.2 uF X. Napięcie sieciowe jest typowo zniekształcone prostownikami co widać w spłaszczeniu sinusoidy . Załączenie tyrystora na dodatniej półfali ( tylko na niej ) powoduje opadający ząbek na napięciu sieciowym. Po rozciągnięciu czasu widać że czas opadania napięcia ząbka wynosi około 7 us a następcza oscylacja napięcia sieci  jest niewielka i dość mocno tłumiona. Zasilony z sieci radioodbiornik na fali długiej i średniej nie wykazuje zakłóceń.
Bez kondensatora X ząbek na sinusoidzie opada w czasie ca 0.3 us a następcza oscylacja napięcia w sieci jest większa i o większej częstotliwości. Szpilka mocno powiększa się jeśli blisko z sieci nie są zasilane urządzenia mające w filtrze sieciowym kondensatory X ! Radioodbiornik zasilany z sieci na falach długich i średnich warczy i słabo odbiera. 

Załączanie triaków lub antyrównoległej pary tyrystorów na duży prąd,  w zerze napięcia sieciowego i naturalne  wyłączanie po zaniku prądu obciążenia  praktycznie nie generuje zakłóceń radiowych. Nazywane jest sterowaniem grupowym lub impulsowym.
Motorola w połowie lat osiemdziesiątych wypuściła pierwsze optotriaki serii MOC30xx do sterowania fazowego ( random phase ) i załączane w zerze. Napięcia stopniowo podniesiono w kolejnych wyrobach. Z racji niewielkiej obciążalności prądowej prawie zawsze sterują one triaki, także na wyjściach sterowników PLC. Z racji użyteczności i względnie niskiej ceny zyskały one dużą popularność mając też drugich producentów. Układy załączane w „zerze” napięcia załączają do napięcia 5-20V zaś typowo do około 10V. Przy tak małych napięciach triaki załączają wolno i generacja zakłóceń radiowych jest wręcz znikoma. Specyficzny sposób dołączenia  optotriaka za C dwójnika RC gasika, sterującego triakiem musi być zachowany aby wydłużyć czas w którym możliwe jest załączanie i zmniejszyć szkodliwą komutacyjną stromość napięcia du/dt!
Widmo prądu obciążenia przy sterowaniu grupowym / impulsowym zawiera tylko podharmoniczne częstotliwości sieciowej oraz „harmoniczne” ułamkowe niskich rzędów. Powodując spadki napięcia w sieci są szkodliwe dla silników asynchronicznych ale dodatkowe straty są bardzo małe.

Aby nie wyważać otwartych drzwi można się posłużyć aparatem analizy filtrów Sigma Delta w przetwarzaniu A/D i D/A ( półsinusoidy zamiast jednobitowych prostokątów ) lub skwantowaną do półfal ( lub całych fal ) modulacją PWM. I tak przy okresie pseudo modulacji PWM 1 Hz i częstotliwości sieciowej 50Hz mamy sto jeden poziomów 0/100, 1/100... 50/100,  99/100 i 100/100. Zaś z algorytmem Sigma Delta wysterowanie 50% to sekwencja 1/0/1/0... ale wysterowanie 99% jest takie samo jak z PWM sekwencją 99/100 czyli przy wysterowaniu niższym od 50% wydłużają się co raz bardziej sekwencje 00, 000.. zaś przy wysterowaniu powyżej 50% sekwencje jedynek. Są to sprawy znane z teorii modulacji Sigma Delta.
Przy sterowaniu grzejników im częste przełączania tym mniejsze wahania temperatur samej grzałki, które za duże mogą zmniejszyć jej trwałość. Przy grupowym sterowaniu czajnika do wody o mocy 2KW widać  już mruganie światła żarówek. Ogrzewany obiekt oczywiście filtruje szybkie zmiany mocy i stosowanie za dużej częstotliwości „modulacji” PWM nie podnosi jakości modulacji.
Gdy potrzebna jest wysoka jakość regulacji mierzy się napięcie sieciowe i stosuje kompensacje zakłóceń  lub całkuje sprzętowo – programowo moc w obciążeniu stosując zasadę regulacji kaskadowej 

Sprawdzenie.
Podstawy metod optymalizacji Interior Point stworzono już w latach sześćdziesiątych w ZSRR i obecnie wyparły one niektóre starsze metody.
Na wydruku programu z ponumerowanymi liniami jest  popularna kiedyś zrewidowana metoda simplex.
Niech tu wektorem będzie wektor, ale też wiersz lub kolumna macierzy lub ich fragment.
Jawnymi wektorowymi operacjami są:
A.Podstawienie wektora wektorem
B.Suma elementów wektora
C.Zerowanie wektora lub podstawienie dowolnej liczby
D.Iloczyn skalarny wektorów
E.Pomnożenie wektora przez liczbę
F.Dodanie do wektora drugiego wektora
G.Dodanie do wektora drugiego wektora pomnożonego przez skalar
Podaj numery wierszy wraz z możliwą (litera ) wektoryzacją.

Ćwiczenie
1.Posługując się dokumentacją, schematem, plikami oraz zdjęciami wnętrza Blood Gas Analyser:
-Wskaż mikrokontrolery sterujące drivery silników. Jakie to są silniki i do czego służą ?
-Jak sprawdzana jest elektryczna sprawność elektrozaworów ?
-Jakich sensorów użyto ? Jakich środków użyto aby dokładnie zebrać bardzo delikatne sygnały ? 
-Dlaczego mimo używania przetworników A/D mikrokontrolerów zastosowano extra przetwornik A/D z podwójnym całkowaniem ? Jakie sygnały on przetwarza ?
-Dlaczego wbudowany komputerek PC pracuje pod systemem operacyjnym Linux a nie Windows ?
-Jakie zalety ma użycie światłowodu do komunikacji z serwerami szpitala ?

2.Elektryczna trwałość obciążonych styków przekaźnika jest z reguły circa 100 x krotnie mniejsza niż trwałość mechaniczna. Z kolei znaczna strata mocy w triaku zmusza do stosowania radiatora. Choć mikrokontroler w pralce operuje conajmniej 5 triakami to grzałkę załącza jednak przekaźnik mocy.
Można równolegle połączyć triaka i styki przekaźnika. Gdy w zerze napięcia sieciowego podamy sygnał bramce triakowi i przekaźnikowi to triak bezzakłóceniowo się załączy a przekaźnik załączy po pewnym czasie przejmując prąd od triaka. Jeśli po zerze wyłączymy przekaźnik i przy znacznym napięciu zwrotnym na cewce on szybko odpuści to prąd przejmie wysterowany bramką triak i po zdjęciu sterowania bramką wyłączy się bezzakłóceniowo po przejściu prądu obciążenia przez zero.
Można też zastosować tyrystor a nie triak ale sprawa jest bardziej skomplikowana. Podaj warunki poprawnego funkcjonowania takiej kombinacji oraz sekwencje i sprawdź je w układzie demonstracyjnym.      

3.W przekaźnikach, kontaktorach i CB chłodzony łuk gaśnie dopiero po przejściu prądu przez zero. Przekaźnik o stykach 10A – 250Vac może przy napięciu stałym rozłączyć tylko prąd 100 mA.
W układzie styki dwóch przekaźników połączone są szeregowo a równolegle do jednych styków dołączono termistor PTC. Przy załączeniu obwodu mocy wpierw musi zadziałać przekaźnik z PTC aby przez PTC nie popłynął nagrzewający go prąd.
Przy rozłączaniu wpierw wyłącza się przekaźnik z zimnym PTC o małej rezystancji. Ponieważ rezystancja zimnego PTC jest mała prąd płynący przez równoległe do niego styki zostanie przerwany jako że napięcie na stykach nie będzie duże. PTC do którego przyłożono prąd obciążenia momentalnie się nagrzeje mocno zmniejszając płynący prąd. Wtedy wyłączamy drugi przekaźnik zdolny do rozłączenia się przy małym prądzie. Obwód jest rozłączony. System można bezpiecznie powtórnie załączyć dopiero po wystygnięciu PTC bowiem z gorącym PTC rozłączenie jest niemożliwe a próba jest katastrofalna. Informacja o rozłączeniu i konieczności odczekania na ostygnięcie PTC musi być w pamięci nieulotnej lub w pamięci „fizycznej” czyli w układzie w kondensatorze,którego stanu nie można zakłócić nawet wyłączeniem zasilania.
W ten sposób można się teoretycznie odłączyć od sieci HVDC stosując konwencjonalne wyłączniki dla prądu zmiennego AC i ogromny PTC.
Układ służy tylko do pokazu.   

4.Przy wysterowaniu 50% zmieniając częstotliwość modulacji „PWM” sterowania grupowego / impulsowego sporządź orientacyjny wykres uciążliwości modulacji powodującej mruganie żarówek przy sterowanym obciążeniu o mocy 2 KW. Która cześć oko reaguje najszybciej i odbiera delikatne mruganie?
Jaka częstotliwość modulacji „PWM” do sterowania grupowego nie powoduje pogorszenia jakości regulacji PID temperatury 97C wody w otwartym czajniku ?