Laboratorium zaawansowanej elektroniki i automatyki 40

 Laboratorium zaawansowanej elektroniki i automatyki 40

 Twórcami  modelu gospodarczego i koncepcji „developmental state” czyli „państwa rozwoju” byli  Japończycy w drugiej połowie XX wieku. Błyskawicznie rozwijająca się Japonia osiągnęła wprost niewiarygodny sukces. Ten model  rozwoju z doskonałym skutkiem zastosowały też azjatyckie „Tygrysy” czyli Singapur, Tajwan, Hongkong, Korea Południowa a od 30 lat model zmodyfikowany do okoliczności stosują Chiny. Model ten oczywiście mobilizuje i koncentruje wszelki kapitał i dość optymalnie go alokuje.
Tradycyjnie rasistowska narracja Zachodu wyśmiewa kultury azjatyckie jako jedynie odtwórcze i niezdolne cokolwiek wnieść do światowego postępu. Jednak już wielka ofensywa eksportowa Japonii niszczyła najnowocześniejsze dziedziny zachodniego przemysłu aż USA postawiły środkami politycznymi powstrzymać gospodarczą agresje Japonii. Coraz bardziej modernizacja i postęp zaczynają się w Azji.
Rasistowska ideologia Niemiec w odsłonie III Rzeszy wpisywała się w ogólny zachodni rasizm. Niemcy argumentowali że w Rosji chcą mieć niewolników tak jak Wielka Brytania Hindusów w Indiach. Rzekomo pozbawionych zdolności kreatywnych ( innowacje są przejawem złożonego myślenia abstrakcyjnego wyłącznie ludzkiego ) Słowian określono podludźmi czyli na pół zwierzętami niewolnikami.
Skutki kolonializmu i neokolonializmu są likwidowane.
Rola systemu w jakim żyją ludzie jest ogromna. Zagłodzony a potem spalony przez Niemców Żyd w innych okolicznościach systemu mógł być wynalazcą czy innowatorem lub pożytecznym przedsiębiorcą.
Przeciętny Chińczyk ma wyższy iloraz inteligencji IQ od Europejczyka i Amerykanina.
Ponieważ Chińczycy w kluczowej technologi 5G odskoczyli USA o 2 lata do przodu to konieczne było zastosowanie przez hegemona metod bandyckich i kradzieży.
Zatrzymanie rozwoju Chin ( ale także wielu innych państw ) wydaje się możliwe tylko wojną wszczętą przez hegemona.
 
 Chiny są światowym liderem energetyki odnawialnej. W 2020 roku oddano tam do użytku 71 GW mocy zainstalowanej w energetyce wiatrowej czyli więcej niż we wszystkich innych krajach świata razem wziętych, gdzie oddano do użytku  60,4 GW w wiatrakach. Przyrost nowych mocy w 2020 roku w fotovoltaice wyniósł 48,2 GW. Przyrost nowych mocy w chińskiej hydroenergetyce wyniósł 12 GW. Zatem przyrost chińskich mocy w OZE w 2020 roku wyniósł około 131 GW.
Prezydent Xi Jinping zapowiedział rozpoczęcie prac nad ogromnym kompleksem „zielonej” energetyki na pustyni Gobi o mocy 100 GW. Będzie to pierwsza faza znacznie większego projektu polegającego na wykorzystaniu terenów pustynnych do generacji energii elektrycznej. Użycie terenu pustyni ma szereg zalet.
Zwiększone potrzeby wewnętrzne Chin spowodują wzrost cen światowych paneli PV jako że Chiny są dominującym producentem. Chińskie firmy kasują już zagraniczne zamówienia.
W Chinach pracuje 47,5 GW mocy zainstalowanych w energetyce jądrowej dając im trzecie miejsce w świecie. W budowie znajduje się około 17 GW mocy elektrowni atomowych. Średni czas budowy elektrowni jądrowej wynosi tam zaledwie 6 lat.

 Niemcy od półtorej dekady forsują „transformację energetyczną” Unii Europejskiej. Jest ona niezwykle kosztowna dla większości państw unijnych a w tym dla obywateli samych Niemiec.
Zwiększanie tempa zielonej „terapii szokowej” może przynieść Polsce tak samo opłakane rezultaty jak miniona  „terapia szokowa” czyli szok bez terapii w pasożytniczej „transformacji ustrojowej” o jawnych, oficjalnych  celach pozornych i ukrytych celach rzeczywistych.
Energia  z zielonej energetyki będzie droga a nawet bardzo droga. Nowoczesnym gospodarkom o małej energochłonności produkcji mocno to nie zaszkodzi ale proste i mocno przestarzałe gospodarki może to pogrążyć i prawie zabić. Efektywnie więc eliminując konkurencje pomoże nowoczesnym gospodarkom !
Niemcy uważali ze będą masowo sprzedawać produkowane  panele PV ale ich produkcja przy chińskim gigancie jest mała i niekonkurencyjna. Panele wymagają też drogiego inwertera. Także w produkcji wiatraków Chiny są liderem ale Polska musi je kupować od unijnych producentów.    

Produkcja potrzebnych gospodarce niskoemisyjnej  urządzeń i instalacji wymaga  gigantycznego (!) wzrostu zużycia metali podstawowych i rzadkich, a także innych deficytowych w przyrodzie minerałów. MFW uważa że powodzenie polityki ograniczenia emisji gazów cieplarnianych w skali globalnej wymagać  będzie z 6 x krotnie większego popytu na niektóre metale w perspektywie najbliższego dwudziestolecia. Oczywiście nikt nie potrafi przewidzieć jakie będą ceny potrzebnych surowców. Według MFW w 2040 roku ceny niklu będą  w granicach od 21 do 101 tysięcy dolarów za tonę. Kobalt będzie miał ceny od 15 do 158 tysięcy dolarów za tonę. Demokratyczna Republika Konga, ma aż 70 % rozpoznanych obecnie złóż rud kobaltu, gdzie w straszliwych warunkach do ich wydobycia używa się nawet dzieci.
N.B. Raz wprowadzone Aluminium do grubych przewodów przesyłowych i dystrybucyjnych już podlega dalszemu recyklingowi nie wymagającego wielkich ilości energii.

 Francja może osiągnąć neutralność węglową do 2050 roku, wynika z ogłoszonego 25.10.2021 raportu "Przyszłość Energetyczna 2050", opracowanego przez francuskiego operatora sieci energetycznej RTE. Przekształcenie francuskiego systemu energetycznego tak, by w całości opierał się na źródłach odnawialnych kosztowałoby od 77 do 80 mld Euro rocznie, a alternatywna rozbudowa energetyki jądrowej około 59 mld rocznie. Rozwój francuskiej energetyki będzie więc kosztowny, a oprócz budowy nowych wiatraków, pól paneli PV i reaktorów jądrowych konieczna jest też rozbudowa sieci elektroenergetycznej. Skumulowane przez 30 lat koszty są więc ogromne.

Według oficjalnej propagandy Polityka Klimatyczna ma ratować Ziemie przed szybko nadchodzącą Katastrofą. Jednak interesy wielkich są jak zawsze na pierwszym planie. NYT 21.10.2021 wysilił się na szczerość:
"Jak plan Bidena w temacie elektrycznych samochodów może pomóc Tesli i przycisnąć Toyotę"
Kryzys lat siedemdziesiątych pokazał że samochody amerykańskie są przestarzałe i przegrywają z  nowoczesnym importem z Europy i Japonii. Pierwszym dojrzałym, pełnowartościowym samochodem hybrydowym  była Toyota Prius, która konkurencje ośmieszyła.  

81 % Polaków uważa ( badanie BVA na zlecenie Europejski Bank Inwestycyjny z września 2021 ), że walka o klimat jest największym wyzwaniem XXI wieku. Polacy pesymistycznie postrzegają zdolność swojego kraju do szybkiego poddania się zielonej transformacji. 52 % ankietowanych uważa, że Polsce nie uda się radykalnie zmniejszyć emisji dwutlenku węgla do 2050 roku, zgodnie ze zobowiązaniem zawartym w porozumieniu paryskim.  11 % Polaków uważa, że globalne ocieplenie nie jest skutkiem działalności człowieka.

Pierwszy raport z 2021 roku dotyczący zmian klimatu przygotowany przez 18 amerykańskich agencji wywiadowczych  ostrzega przed głównym zagrożeniem, jakie stanowią dla bezpieczeństwa narodowego USA.
W ciągu najbliższej dekady coraz wyższe temperatury i rosnąca kwasowość oceanów będą wpływać negatywnie na rybołówstwo. Pogłębiające się susze będą niszczyć zbiory zbóż o podstawowym znaczeniu, a rosnący deficyt żywności oraz wody będzie prowadzić do narastania konfliktów. Zagrożenie głodem ma objąć zwłaszcza obszary Azji Południowej, Afryki i Ameryki Łacińskiej, gdzie może zaostrzyć ubóstwo oraz konflikty plemienne i etniczne. W analizie podkreślono, że kraje rozwijające się poniosą główny ciężar tych wyzwań. Za „kraje budzące niepokój” w największym stopniu uznano Afganistan, Indie, Pakistan, Birmę, Irak, Koreę Północną, Gwatemalę, Haiti, Honduras, Nikaraguę oraz Kolumbię. W raporcie podano, że kraje, które polegają na eksporcie paliw kopalnych w celu wspierania swoich gospodarek, „będą nadal opierać się szybkiemu przejściu na gospodarkę bezemisyjną, ponieważ obawiają się gospodarczych, politycznych i geopolitycznych kosztów”. Państwa arktyczne i niearktyczne „prawie na pewno zwiększą swoją konkurencyjność, gdy region stanie się bardziej dostępny z powodu ocieplenia temperatur i zmniejszonego lodu”. Bardzo nasili się w wielu regionach problem z dostępem do słodkiej wody.
Trwająca już  energetyczna transformacja gospodarki może być dla Polski fatalna. Polska gospodarka jest nadal oparta o tanią siłę robocza i niskie koszty  a otwarcie się na pracujących emigrantów ( na niepracujących jest katastrofalne ) sprawę jedynie pogarsza. Taniej jest zatrudnić kilku Polaków lub imigrantów niż inwestować w maszyny, badania i  rozwój nowych produktów i procesów. Polsce grozi powtórzenie się historii I RP, gdy szlachta korzystała z darmowej niewolniczej siły roboczej na archaicznym technicznie  folwarku w  nisko zaawansowanej produkcji nie podejmując  przemian instytucjonalnych i technicznych podjętych  wtedy na Zachodzie. Po latach  inwestycje na Zachodzie zaczęły zwiększać wydajność pracy a Polska nie potrafiła wyjść ze swojego zacofania, aż do czasów komunistycznych. Nowoczesna gospodarka  nie może wiecznie funkcjonować w pracochłonnym, nisko kosztowym modelu taniej siły roboczej.
Do Polski napływali z Ukrainy imigranci podejmujący proste, ciężkie prace których nie chcą wykonywać Polscy. Napływ tych imigrantów jest  czynnikiem anty - innowacyjnym, ponieważ firmy mając dostęp do zasobów bardzo taniej pracy, tracą motywację do szeroko rozumianej modernizacji.

W drugim półwieczu XX wieku i w XXI wieku dokonał się ogromny postęp w zrozumieniu  czym jest innowacja i jej roli w rozwoju cywilizacji. Innowacje pojawiają się tam gdzie ludzie mogą swobodnie myśleć i  eksperymentować i są tym systemowo zainteresowani.  Innowacje rzadko są skokowe i przełomowe. Jest to ewolucyjny proces ciągły.
 
Przesłaniem książki Dana Breznitza „Innovations in Real Places: Strategies for Prosperity in an Unforgiving World” jest, że jest to proces zróżnicowany i wieloaspektowy
Pierwszy etap innowacji to wynalezienie nowości.
Drugi etap rozwoju innowacji to projektowanie, budowa prototypów i inżynieria produkcji.
W kolejnej fazie rozwoju (innowacje produktów i komponentów) firmy skupiają się na ulepszaniu produktów i poszerzaniu zakresu ich stosowania ( czyli innowacje przyrostowe). To istotny i lekceważony aspekt innowacji.
Ostatni etap innowacji będących podstawą wzrostu to produkcja i montaż. Na wielkim i skomplikowanym polu doskonalenia procesu produkcji Chiny osiągnęły doskonałość nieznaną na Zachodzie. Taka gigantyczna skala nowoczesnej produkcji wysokiej jakości nigdy na Zachodzie nie wystąpiła i Zachód nie potrafi jej przeprowadzić.

Rosnące ceny energii mają skłonić mieszkańców Zachodu do jej poszanowania.
"Wysokie ceny energii są dobre i właściwe" - komentują niemieckie mediów publiczne. Gdy z powodu drożyzny ludzie będą musieli przesiąść się na rower, to też dobrze.
W stosunku do konwencjonalnych elektrowni wiatraki wymagają ( są różne oceny ponieważ są różne wiatraki i elektrownie ) do budowy ponad 15 razy więcej betonu,  90 razy więcej aluminium oraz 50 razy więcej stali i miedzi. Według obecnych planów budowa wiatraków do 2050 roku pożre co najmniej 3200 mln ton stali, 310 mln ton aluminium i 40 mln ton miedzi. Produkcja tak gigantycznej ilości surowców spowoduje emisje koszmarnych ilości CO2 !

Polska technologie kupuje pod klucz i nie wiadomo po co są choćby wyższe szkoły. Aktualny przykład z 27.10.2021 „Wykonawcą instalacji pogłębionego przerobu ropy w rafinerii w Możejkach, w formule EPC (Engineering, Procurement, Construction), będzie doświadczona, międzynarodowa firma Petrofac. „ Orlen przyznał kontrakt wart 3 mld złotych firmie Petrofac, która jest strategicznym partnerem Gazpromu i otrzymała kary finansowe za korupcję.
Od 1989 roku nie staliśmy się bardziej wydajni, innowacyjni, rozwinięci. Mamy za to od 2015 roku więcej wydrukowanych pieniędzy. To jak jednorazowy zastrzyk adrenaliny w serce nie pozostający bez wpływy na zdrowie pacjenta.  
W rzeczywistości niewielu państwom udało się osiągnąć sukces technologiczny, naukowy i ekonomiczny startując z niskiego poziomu względem światowej czołówki. Chyba tylko Tajwanowi i Korei Południowej a teraz Chinom. Koreańskie społeczeństwo przez całe lata w bardzo zdyscyplinowany i zorganizowany sposób pracowało na sukces za niewielkie pieniądze. Sukces Chin był możliwy także dzięki sile politycznej i przyswajaniu najnowszej technologii inwestorów na wielką skalę. Swoboda myślenia, konkurowanie ideami i pomysłami, wysoki poziom kształcenia od przedszkola...  To nie jest możliwe w etatystycznym, zideologizowanym państwie, które na dodatek dla zachowania i ugruntowania swej władzy posługuje się ludźmi, którzy powinni być izolowani od społeczeństwa w więzieniu.  Stan przemysłu obronnego Polski widać z Emaili ministra Michała Dworczyka.
MESKO ( jedyny polski producent w tym zakresie ) nie potrafi nawet wyprodukować prymitywnych pocisków do karabinu i pistoletu. I wszyscy o tym wiedzą.

Jest wiele prac które będzie bardzo trudno opłacalnie zautomatyzować a zarazem są tradycyjnie niskopłatne. W Niemczech do niskopłatnych prac fizycznych brakuje co najmniej 1.2 mln pracowników. Opiniotwórczy dziennik FAZ podaje że od 2015 roku przeniknęło do Niemiec conajmniej 2 miliony muzułmańskich migrantów. W lipcu 2021 dziennik podał że 65% migrantów z Syrii utrzymuje się wyłącznie ze świadczeń socjalnych. Socjal otrzymuje też nie wędrujące po krajach  44% migrantów z Afganistanu i 37% migrantów z Somalii. Prace podejmuje bardzo mało ( około 14% ) imigrantów z tamtych obszarów.     

Mieszkańcy ZSRR a w tym Rosji często nie dojadali a sowiecka Rosja aby uniknąć masowego głodu była uzależniona od importu pszenicy i innych zbóż, często z USA. To się zmieniło.
W 2020 roku Rosja odzyskała tytuł największego eksportera pszenicy ( około 38 mln ton rocznie ) na świecie. Duży eksport jest możliwy dzięki drugim pod względem wielkości zbiorom pszenicy w historii. Sukces eksporterów pszenicy z Rosji jest związany z nieustannym polepszaniem przez nich upraw, stosowaniem nawozów i nowoczesnego sprzętu.  
Rosja rozbudowuje swoją petrochemie i chce eksportować wyroby a nie ropę i gaz. Gdy na rynku światowym zboża będą drogie bez dotacji, lepiej jest z gazu gaz ziemnego ( i innych zasobów naturalnych ) wytworzyć nawozy sztuczne i użyć ich do znacznego podniesienia plonów i drogo je sprzedać. Gdy produkcja zbóż była subsydiowana lepiej było sprzedać ropę oraz gaz i nawozy sztuczne i zakupić zboża.

 Pierwszym komercyjnym i raczej nieudanym monolitycznym układem wzmacniacza operacyjnego BiCMOS był układ RCA CA3130 po którym wypuszczono udany układ BiMOS CA3140.
Innowacyjny koncern Intersil układy wzmacniaczy CMOS rodziny ICL762X wypuścił w 1979 roku zaledwie rok po ujawnionych opracowaniach naukowych. Mają one ( są nadal produkowane ) wyjście Rail to Rail ale nieszczęśliwie różnicową parę wejściową tranzystorów N a nie P. Tranzystory P MOS mają znacznie mniejsze szumy niż typ N w zakresie małych częstotliwości i napięcie wspólne obejmuje GND co z reguły jest wystarczające i wygodne do systemów zasilanym jednym, niewielkim napięciem. Zastosowany, prosty schemat jest stosowany przez innych producentów do dziś dnia z ale  z zamianą tranzystorów  typu N na P i odwrotnie jak w przytoczonym wcześniej układzie TLC2264.

W tym samym roku Intersil wypuścił układ podwójnie całkującego 12 bitowego ze znakiem ( czyli 13 bitowego) przetwornika A/D ICL7109 bardzo zbliżonego budową do układów kompletnych mierników ICL7106/7 oraz układy wzmacniaczy z autorównoważeniem ICL7600 i 7605.
Układy 7106/7 i 7109 są bardzo żywotne. Zaletą przetworników A/D z podwójnym całkowaniem jest, przy odpowiednim wyborze czasu cyklu całkowania sygnału wejściowego, silne tłumienie wszędobylskich zakłóceń od sieci energetycznej 50 Hz. Ich wadą jest długi czas pomiaru. Tam gdzie konieczne jest stłumienie zakłóceń czas ustalania filtru dolnoprzepustowego analogowego lub cyfrowego - programowego  jest podobny i wada może być tylko pozorna.
Postęp w mikroelektronice z jednej strony jest szybki ale z drugiej strony taki sobie. Dobre przetworniki DAC i ADC Sigma Delta wyprodukowane przez liderów w drugiej połowie lat osiemdziesiątych w co lepszych mikrokontrolerach pojawiły się po 2010 roku.

 Prąd upływu bramki małego scalonego tranzystora MOS jest grubo poniżej 1 fA ale upływ wnosi konieczny (!) układ ochrony wejścia wzmacniacza. W temperaturze pokojowej prąd polaryzacji wejścia wzmacniacza CMOS wynosi około ( z reguły mniej) niż 1 pA i jak zawsze we wzmacniaczach podwaja się co każde 10 C jego temperatury. Zatem wzmacniacz pracujący z małymi prądami absolutnie nie może się patologicznie samo nagrzewać !
W drugiej połowie lat osiemdziesiątych koncern Analog Devices opracował modyfikacje procesu BiFet z Back Gate schodząc z prądem upływu w ukłdzie AD549 do 0.075 pA czyli 75 fA ale podwaja się on co 10C. Bramki wejściowych Fetów nie mają w układzie ochrony ale wystarczy ochrona opornikiem na wejściu.
Wzmacniacz instrumentalny INA116 BiFet  ( Texas Instrument przejął firmę Burr-Brown ale zachował jest nazewnictwo ) ma w temperaturze pokojowej prąd polaryzacji 3 fA ale jest strasznie drogi.  Wzmacniacz operacyjny OPA129 ( zmodyfikowany proces DiFET – Diectrically Isolated FET ) ma prąd polaryzacji  30 fA ale też jest drogi. Oba układy zastosowano do pracy z sensorami w medycznym urządzeniu BGA – Blood Gas Analyser.  

https://matusiakj.blogspot.com/2019/02/archiwum-sensory-30.html
„Obszernie temat sensorów elektrometrycznych potraktowano w:
Norton , H.: Sensor and Analyser Handbook, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1982.
Fragment spisu treści:
„Conductivity sensor
pH sensor
ORP Redox sensor
Specific ion sensor
Coulometric sensor
Polarographs sensor
Electrometric gas analyser”
Elektrometryczne są wszystkie komory jonizacyjne i sensory neutronów.
Napięcie wyjściowe elektrometrycznych sensorów gazu jest proporcjonalne do zawartości mierzonego gazu. W podgrzewanym sensorze gazu elektroda pomiarowa jest zoptymalizowana do utleniania lub redukcji mierzonego gazu. Sygnał wyjściowy jest proporcjonalny do nasilenia reakcji Redox
Sensory elektrometryczne stosuje się w systemie „Blood Gas Analyser” do oznaczania niektórych parametrów krwi pacjenta
Chromatografia gazowa jest stosunkowo nową dziedziną wiedzy i praktyki...
Oprócz sensorów pH produkowanych jest ponad 20 rodzajów elektrod jonoczułych dla mierzenia aktywności jonów: Na+, K+, Ca++, Cu++, CN-, Hg++, Br-, Cl-,NH4+, SCN-, F-, I-. Wszystkie te sensory podobnie jak sensor pH ( budowa ich wszystkich jest podobna ale użyte są różne substancje ) dają sygnał o dużej lub bardzo dużej oporności wewnętrznej i sygnał ten zawsze jest mocno zależny od temperatury. Tak więc zawsze równolegle mierzona jest temperatura otoczenia lub mierzonego płynu.”
http://matusiakj.blogspot.com/2016/08/archiwum-sensory-14.html
„Stężenie jonów H3O+ w czystej wodzie w temperaturze 25C wynosi 10E−7 mol/l, a jej pH = – log(10E−7) = 7. W czystej wodzie stężenie jonów wodorowych i wodorotlenowych jest takie samo, woda ma odczyn obojętny, pH= 7.
Teoria sformułowana przez Nernsta, mówi ze napięcie ogniwa o identycznych elektrodach, lecz umieszczonych w roztworach o różnych stężeniach jonów hydroniowych, jest proporcjonalne do logarytmu stosunku tych stężeń.
Napięcie wytwarzane przez szklana dwuelektrodowa różnicowa sondę pH w roztworze o mierzonym "pH" podaje wzór Nersta
E= a - (2.303 * T * (pH - pHiso) ) / nF , gdzie:
E = napięcie sondy pH
a = ±30 mV, tolerancja punktu zerowego
T = temperatura roztworu w stopniach Kelwina
n = 1 w temperaturze 25C, walencja czyli liczb ladunkow na jeden jon
F = 96485 coulomb/mol, stała Faradaya
pHiso = 7, koncentracja odniesienia jonów w skali logarytmicznej
Skala pH była zdefiniowana dla rozcieńczonych roztworów kwasów. Jej zastosowanie do stężonych kwasów i zasad poza zakresem aktywności jonów od 0 do 14 prowadzi do paradoksów i nonsensów.
Według wzoru Nersta sonda w temperaturze 25C dla roztworów o pH -7..7 wytwarza napiecie -414..414 mV czyli -+59.14 mV/pH.
Czułość jest proporcjonalna do temperatury w skali Kelvina. Dla temperatury 80C czułość wynosi +-70mV/pH. ”
Stary tekst zachował aktualność ale oczywiście wtedy nie było jeszcze mikro i nanosensorów. Natomiast ewidentnie brakuje tam Amperometrii. To technika analityczna, bazująca na pomiarze  prądu zależnego od stężenia substancji elektroaktywnej przy stałym potencjale. Stosuje się układ elektrody pracującej i odniesienia zanurzonych w badanym roztworze składającym się z elektrolitu i badanej substancji. Prąd jaki płynie przez elektrodę jest większy niż w wielu sensorach elektrometrycznych ale nadal jest dość mały.
Na pokazanym schemacie ( to tylko jedna strona dostępnej w pdf dokumentacji ) urządzenia BGA sensory  PO2, Glucose, Lactat są amperometryczne natomiast sensory PCO2, Ph, Kalium, Natrium, Calcium, Chlorid i Lithium są „elektrometryczne”. BGA ma jeszcze optyczne sensory ( fotodiody BPW34 i SFH203 ) w sensorze  HB ze stabilizowanym  podświetleniem diodami LED oraz piezorezystancyjny sensor ciśnienia PS1220 i temperatury PT100. 

Frontowe wzmacniacze do sensorów amperometrycznych  IC1, IC12 i IC16 ( wszystkie są typu OPA129U, mają on nietypowy pin 8 „podłoża”, którego potencjał ma ekranować wejścia przed przeciekami prądu  ) pracują w układzie transkonduktancyjnym ale wejścia dodatnie ( i siłą rzeczy ujemne gdy wzmacniacz pracuje liniowo) nie są jak zwykle na poziomie AGND ale pod napięciem polaryzacji elektrod sensorów. I tak dla układu IC1 napięcie 0.700 V ze źródła odniesienia IC3 – 2.5V poprzez regulowany dzielnik rezystorowy R6, R7, POL zbuforowane wtórnikiem na wzmacniaczu IC4A podane jest także do wejścia wzmacniacza  instrumentalnego IC2 aby na wyjściu uzyskać sygnał proporcjonalny wyłącznie do prądu sensora bez napięcia polaryzacji elektrody sensora PO2. 
Sygnały ze wszystkich kondycjonerów sensorów podano multiplexerem CMOS do przetwornika A/D ICL7109 o zakresie pomiaru – 4096...4096 mV. Ponieważ sygnał z toru sensora PO2 byłby unipolarny celowo przesunięto mu zero napięciem z dzielnika R8, R9, Zero zbuforowanym wzmacniaczem IC4B podanym do wejścia napięcia referencyjnego układu IC2, aby skorzystać z większej części zakresu przetwornika A/D czyli uzyskać lepszą dokładność i rozdzielczość.
Układ ICL7109 w medycznych analizatorach był bardzo popularny. Niewielka szybkość pracy jest bez znaczenia a istotna jest pożądana filtracja sygnałów z zakłóceń, także sieciowych.
Starsze analizatory BGA miały łącze RS232 do komunikacji z komputerem PC a nowsze pracują już w sieci Ethernet z serwerem. W przypadku braku komunikacji z pacjentem użyteczny jest czytnik palca ale używane są też inne metody identyfikacji pacjenta. 

 Wyłączniki ( Circuit Breaker ) próżniowe zdominowały energetyczny obszar średnich napięć 12-24 KV. Powyżej napięcia 24 KV królują CB z sześciofluorkiem siarki SF6 ale i te do zabudowy na napięcia 40 KV są jeszcze „niewielkie” wymiarami. Prądy nominalne dochodzą do 4 KA ale już przy chłodzeniu wymuszonym.
Rura ceramiczna wyłącznika próżniowego  stanowi szczelną, próżniową obudowę. Styk nieruchomy  jest  laminowany magnetycznie. Poruszanie styku ruchomego  rozciąga mieszek  z osłoną. Pary metalu styków po wyłączeniu osiadają na miedzianej „rurce” wokół styków a nie na izolującej ceramice.
Ten próżniowy element aktywny dla każdej fazy UVW nazywany jest z racji wyglądu butelką. Jest dodatkowo obudowany ( na przykład epoksydowo ) z metalowymi złączami nożowymi pozwalającymi wyjąć CB z zabudowy lub stałymi do przykręcenia.
Przy rozłączeniu ( obrazki są cytatem ) między stykami zapala się mnóstwo łuków o małym spadku napięcia czyli małej mocy. Po zwiększeniu odległości do kilku mm przy spadającym ( w okresie) prądzie luki gasną. W odróżnieniu od innych wyłączników mocy łuk gaśnie tuż przed zmianą znaku prądu a nie po niej.

Bolcami trzech "butelek" ( CB są trójfazowe ) porusza mechanizm w którym energia zgromadzona jest w dwóch napinanych silnych sprężynach. Sprężyny napinane są dość wolno typowo silnikiem albo i ręcznie. W wyłącznikach CB ma małe napięcia sprężyny mogą być też momentalnie napięte potężnym elektromagnesem do którego przyłożone jest na moment wyprostowane trójfazowym mostkiem napięcie sieciowe o mocy rzędu 10 KW. Sprężynę wolno jednak napinać tylko co jakiś czas aby solenoidu nie przegrzać.
Trwałość mechaniczna i elektryczna próżniowego CB wynoszą  10 – 20 tysięcy wyłączeń przy prądzie nominalnym co w zupełności wystarcza na czas życia CB w obiekcie. Przy maksymalnym tolerowanym prądzie zwarcia trwałość wynosi tylko 50-100 wyłączeń, podobnie jak w innych wyłącznikach. Rozłączane zwarcia są więc kosztowne. Próżniowy CB dobrze znosi załączanie bardzo dużych impulsowych prądów kondensatorów.
Niskonapięciowy CB jest jednocześnie bezpiecznikiem termicznym i elektromagnetycznym. Mechanizmów tych NIE mają CB na SN, WN i NN. Określenie CB jest więc pojemne i kontekstowe ! Natomiast mogą mieć przekładniki prądowe i elektronikę która przy przeciążeniu ( o zaprogramowanych parametrach ) otworzy CB.
Mechanizm jest aktywowany ręcznie przyciskami lub miejscowo elektromagnesami lub zdalnie elektromagnesami - solenoidami. Mechanika CB jest stosunkowo skomplikowana. Energia sprężyn może lekkomyślną osobę naprawiającą CB zranić lub okaleczyć dłoń.    

Standardowo CB SN jest wyposażony w silnik napinający sprężyny Spring Charging Motor wraz z przełącznikiem „Closing Spring Signaling”, „Contact NO+NC” dającym informacje o uzbrojeniu ( analogia do karabinu ) mechanizmu.
Elektromagnesy „Shunt Opening Release” i   „Shunt Opening Release” służa do operowanie CB. Ma on typowo 10 styków pomocniczych „Breaker Auxiliary NO i NC” . Położenie CB w zabudowie monitorują „Position Contact”. CB ma też typowo mechaniczną blokadę nie pozwalająca wysunąć załączonego CB co byłoby przecież fatalne w skutkach. CB może też mieć dodatkowo blokadę elektryczną i bez podania zdalnego rozkazu nie można wyjmowalnego CB wyjąć z zabudowy. 

Wyłącznik CB operowany jest sygnałami ( trzeba odpowiedniego do budowanego systemu CB zamówić ) o  napięciu stałym 24, 48, 60, 110, 125, 220, 250 Vdc lub napięciu zmiennym 110, 120, 220, 230 Vac. Czas zamknięcia Closing wynosi 25-60 ms a otwarcia 40-60 ms.
Moc silnika napędu wynosi do 300 VA, moce elektromagnesów – solenoidów 50-150 VA i oczywiście są większe dla prądu zmiennego. Czasy operacji prądem zmiennym są oczywiście większe niż stałym i dodatkowo mniej określone z racji przypadkowej fazy ( mowa o czasie ) załączania.
Operowanie CB SN z SF6 jest identyczne ale większy jest silnik i elektromagnesy - solenoidy
Tak jak naciśnięcie cyngla nie przeładowanego karabinu nie daje wystrzału tak samo nie należy podawać sygnału załączenia gdy sprężyna nie jest naciągnięta bo zostanie on zlekceważony.
Tak więc poprawna sekwencja sterowania musi zawierać załączenie silnika aż do reakcji po czasie  przełącznika sygnalizującego napięcie sprężyn. Wydanie rozkazu załączenia winno spowodować po kilkudziesięciu ms potwierdzenie przełączeniami stykami pomocniczymi. Styki można skonfigurować do samo-uzbrajania się CB. Stan CB musi też znajdować oparcie w  mierzonych napięciach i prądach SN. Gdy płynie mierzony prąd SN a meldowany jest stan rozłączenia jest awaria. Gdy nie ma napięć i prądów a powinny być a meldowany jest stan załączenie także jest awaria. Jak powiedziano trwałość próżniowych CB jest tak duża jak żywotność obiektu i stąd program sterujący musi zapobiec anomaliom i je wykrywać aby wyeliminować szanse awarii.     
W Polsce linia WN 115 KV zasila transformator energetyczny w GPZ ( Główny Punkt Zasilania ) mocy 16-25-40-63 MVA o napięciu wtórnym 16.5 KV. Od GPZ odchodzą zasilane linie SN załączane poprzez CB. Każdy z nich musi być zdolny rozłączyć prąd zwarcia transformatora.  

W wielu urządzeniach nazwa elektroniki - komputerka „Wbudowane” nie budzi wątpliwości. Tak jest w złożonych urządzeniach elektromechanicznych z sensorami i aktuatorami.
Mikrofon i kamerę jako sensory i wykonawczy głośnik, wibrator i ekran ma  Smartfon ale to nie jest zastosowanie wbudowane ale w ogólności kamera i mikrofon mogą być traktowane jako sensor
Ale już mikrokontroler / mikrokomputer Respiratora jest raczej ( dlaczego ? ) wbudowany. 
 
Szybkość rozwoju technologicznego jest zmienna. Praktyki monopolistyczne mogą rozwój hamować. Gdy w światowej produkcji komputerów dekadami dominował IBM do swojej linii maszyn S360 opracował proste logiczne układy hybrydowe SLT ( Solid Level Technology wobec podjęcia produkcji układów monolitycznych były przestarzałe ) a następnie dalej tylko dla siebie produkował monolityczne układy scalone.
W drugiej połowie lat osiemdziesiątych okazało się że cywilny komputer PC AT jest szybszy i bardziej niezawodny od maszyny militarnej kosztującej 50 x więcej niż on. Od tego czasu kwitnie praktyka Commercial On The czyli Shelf, COTS czyli sprzęt cywilny z półki. Oczywiście produkowane są laptopy odporne na trudne warunki środowiska ale  ich cena nie jest wariacka.

 Oczywiście przeszłość ( Path dependancy )  decyduje o tym jakie aktualnie są optymalne działania i między innymi rozwojowe rozwiązania.
W rozbudowanych systemach automatyki zawsze mniejszym lub większym problemem są różne zakłócenia. To jest zatem problem praktyczny i zarazem sprawdzian czy gdzieś się faktycznie coś samodzielnie projektuje i robi. Wraz z pierwszym zastosowaniem komputerów w dużych fabrykach Zachodu ( także Japonii ) w latach sześćdziesiątych problem zakłóceń rozebrano na czynniki pierwsze i temat w pierwszej połowie lat siedemdziesiątych był wyczerpany. W Polsce ten temat był i jest praktycznie nieznany. Autor jako student po bezskutecznym przejrzeniu zasobów czytelni zapytał profesora, który się roześmiał i odparł że da mi ksero z fragmentów książki. „Handbook of Industrial Control Computers”, redaktor Harrison, Thomas.J  Wiley-Interscience 1972, 1056 stron. Harrison to pracownik IBM zajmujący się stosowaniem komputerów w przemyśle. Od tego czasu przykładowym tłumaczeniom że ekran kabla ma być połączony tak i tu a tu trzeba dać pierścień ferrytowy na kabel, zawsze towarzyszą pytania o wymienione zakłócenia symetryczne i asymetryczne.
Obecnie rozpowszechnienie radiokomunikacji skłoniło producentów mikroelektroniki do zadbania o odporność na promieniowanie elektromagnetyczne już samych układów scalonych. Przykładowy cytat: „Enhanced EMI Protection: - Electromagnetic Interference Rejection Ratio(EMIRR) at 1.8 GHz: 95 dB”    
 
 Silniki krokowe stosowane były od dawna ale była to mikro - produkcja niszowa i bardzo droga. Dopiero masowa automatyczna produkcja zoptymalizowanych jednostek do napędów dysków twardych i elastycznych bardzo je spopularyzowała. W ślad za tym podjęto produkcje scalonych driverów do lepszego sterowania.
Proste były tylko układy sterowania pełnokrokowego z silnikami z uzwojeniami unipolarnymi. Jeszcze względnie proste było pokazane sterowanie półkrokowe takim silnikiem na przykład w drukarkach i innych urządzeniach IT. W każdym z ośmiu okresów sterowanie półkrokowego załączony był jeden lub dwa klucze - tranzystory.

Oprócz gigantów na półprzewodnikowym rynku światowych działają też mniejsze firmy z dużą produkcją do konkretnej niszy rynkowej. Omawiany wcześniej sterownik do silnika krokowego A4988 produkowany jest przez allegromicro.com zatrudniający około 3.5 tysiąca pracowników, które sugeruje rozwiązanie do automatyzacji laboratoriów:
„Whether you're designing centrifuges, fully automated blood analyzers or portable instruments, Allegro offers a variety of robust, reliable solutions.
Our motor drivers and magnetic switches/latches power hospital beds and IV pumps. Our linear and angle position sensor solutions enable precision in robotic-assisted surgeries. You can trust us in your medical applications, too. ”

 W sprzęcie medycznym silników krokowych i silników BLDC było i  nadal jest sporo. W jednym z pierwszych cyfrowych panoramicznych ( po polsku takie zdjęcie to pantomogram ) aparatów dentystycznych z przetwornikiem CCD z 2000 roku zastosowano m.in. 5 silników krokowych. Napięcie lampy rentgenowskiej stosownie do potrzeb wynosi 50-80 kV a prąd maksymalnie 10 mA ( regulowane żarzenie lampy podane z małego invertera wynosi max 8V, 5A ) a napromieniowanie pacjenta jest znikome nawet przy zdjęciu panoramicznym.
Każdy z tych silników sterowany jest przez podwójny scalony mostek mocy L298 sterowany układem logicznym L297 sterowanym już przez mikrokontroler maszyny.  Pary tych układów w sprzęcie medycznym były bardzo długo popularne. Zaleta L298 ( na mniejszy prąd L293 i L293D z diodami ale na jeszcze mniejszy prąd ) był znaczny prąd wyjściowy ale wadą konieczność zastosowania aż 8 dyskretnych antyrównoległych diod do scalonych kluczy oraz znaczny spadek napięcia na kluczach i znaczny czas przełączania co owocowało dużymi stratami mocy. Straty mocy współczesnych układów do sterowania silników są dużo mniejsze jak choćby w omówionym A4988.  Mimo prymitywizmu algorytmu para układów L298 i L297 jest nadal produkowana i stosowana. Siłą rozpędu sprawdzone latami rozwiązania nadal są stosowane.
W silnikach krokowych po każdym kroku następuje rezonansowy stan nieustalony znacznie zmniejszający maksymalne obciążenie silnika bez gubienia kroków. Aby powiększyć moment w całym zakresie szybkości zastosowano prace mniejszymi krokami, półkrokową, ćwierćkrokową, 1/8 kroku..  a później mikrokrokową lub dokładniej Sin – Cos mikrokrokową. Tylko bez obciążenia (!) silnika mikrokrokowo najmniejszy pod-krok może wynosić 3-8% całego kroku i błędy te się nie akumulują  w kolejnych krokach. Tak więc sens zmniejszania kroku jest pojedynczy / podwójny i kontekstowy !
W mikrokrokowych Sin – Cos napędach pozycjonowania głowic HD popularna była para układów Ericssona PBL3772 ( podwójnego mostka mocy z regulatorami PWM prądów uzwojeń ) i PBM3960, podwójnego, dedykowanego przetwornika D/A.
Niestety para PBL-PBM miała dużo mniejszy maksymalny prąd wyjściowy niż prymitywna konkurencja układów L.   

 W bezwładności serwomechanizmu często dominuje sam silnik. Zastosowanie mniejszego silnika o mniejszej bezwładności wymaga mniejszej mocy do operacji i stąd pokusa stosowania forsowania silnika. Nadmierna temperatura skraca jednak żywotność izolacji uzwojenia silnik oraz zagraża jego magnesom stałym, o ile są stosowane. Temperaturę uzwojeń może sygnalizować wbudowany w nie  termistor NTC lub PTC lub można ją estymować obserwatorem. W części urządzeń praca jest dorywcza i forsowanie jest bezpieczne.  

„Fault Tolerant”: „Tym bardziej powinniśmy skracać dystans cywilizacyjny do Zachodu. Polacy skutkiem zaniedbań higieny mają uzębienie w marnym stanie. Mają próchnicę i choroby przyzębia. Problemy potęguje palenie papierosów. Nie wolno bagatelizować chorób zębów ponieważ mają one poważny wpływ na ogólny stan zdrowie człowieka. Zdrowy pracownik to potencjalnie wydajny pracownik. Mówi się że  oczy są zwierciadłem duszy. W rzeczywistości stan zębów obrazuje stan zdrowia osoby. Stan zębów jest elementem urody. Cieszy uśmiech prostymi, kompletnymi, białymi zębami. 
Conajmniej dwukrotne, codzienne staranne mycie zębów znacznie poprawia stan uzębienia. Na tle odnoszonych korzyści koszt dobrej szczoteczki do zębów i dobrej pasty do zębów jest znikomy. Polskę stać na produkcje dobrych past, szczoteczek do zębów oraz papieru toaletowego. Dzieci muszą być wdrażane do mycia zębów także w pierwszej klasie szkoły podstawowej. ”
Nie - rząd III RP uznał że Polacy, mimo iż płacą składkę zdrowotną, za dentystów mają płacić prywatnie i stan uzębienia populacji jest katastrofalny.

Polacy bez własnych firm farmaceutycznych i własnego przemysłu sprzętu medycznego o nowoczesnej diagnostyce i  leczeniu będą musieli zapomnieć.
Amerykańska firma  biofarmaceutyczna  Gilead Sciences, Inc.  lek Sovaldi na Wirusowe Zapalenie Wątroby typu  C w USA oferuje za 84 tysiące dolarów na kuracje czy tysiąc dolarów za tabletkę ale  w UE za 42 tysiące Euro ale  w Indiach za 4.29 dolara ! Produkcja leku jest tania i nieskomplikowana.  Okazało się że rzekomo rewelacyjny lek przeciwwirusowy Remdesivir tej firmy na Covid-19 w nie działa a są wątpliwości czy w ogóle działa na cokolwiek. W sierpniu 2020 WHO w przewodniku zakazuje stosowania tego „leku” w terapii na Covid-19. Proces rejestracji leków został w USA makabrycznie skorumpowany !
Zolgensma koncernu Novaratis jest najdroższym lekiem na świecie kosztującym 9 mln złotych na terapie! Terapia genowa dla małych dzieci chorych na rdzeniowy zanik mięśni (SMA) jest dostępna od maja 2019 roku w USA. Novartis nie chce podać europejskim regulatorom z czego wynika wariacka cena.

Drożejące leki i terapie jeszcze bardziej skorumpują polską ochronę zdrowia. Gdy nie ma jasnych reguł wydawania wielkich publicznych pieniędzy decyduje łapówka i dojścia a dla każdego jego życie i zdrowie jest najcenniejsze. 


Sprawdzenie.
1.Które twierdzenia są prawdziwe ?
-Mnożenie  macierzy ( mnożenie w powszechnym rozumieniu bo są też inne ) jest łączne
-Mnożenie macierzy jest obustronnie rozdzielne względem dodawania
-Macierz odwrotna do macierzy diagonalnej powstaje poprzez odwrócenie współczynników głównej przekątnej
-Mnożenie macierzy  jest przemienne
-Macierz odwrotna do macierzy ortogonalnej  jest równa jej transpozycji
2.Jaki prąd z sensora amperometrycznego PO2 odpowiada w omawianym urządzeniu BGA granicy nasycenia przetwornika A/D ?
3.W urządzeniu BGA w torach sensorów amperometryczych Glucose i Lactat za wyjściami wzmacniaczy wejściowych  IC12 i IC16 umieszczono proste jednobiegunowe filtry górnoprzepustowe C39+R27 i C46+R34.
-Jaki jest tego sens ?
4.W dokumencie jednego z koncernów energetycznych ogólnie podano jakie są wymagania na transformatory GZP mocy 16, 25 i 40 MVA na napięcie górne 115 KV i dolne 15.75 / 16.5 KV. Ale w ogólnym dokumencie podano nazwę jednej z firm producentów co nie powinno mieć miejsca i rodzi podejrzenia. Jest to analogia „szycia przetargu” pod konkretny wyrób. Jałowe straty mocy transformatorów określono w nim na maksymalnie  8.5/12/15 KW, które relatywnie maleją wraz z mocą jednostki.
-Biorąc za punkt odniesienia środkowy transformator w oparciu o prawa podobieństwa wylicz jakie mają być moce jałowe mniejszego i większego transformatora.
-W którą stronę mają wynikać rozbieżności między prostą teorią podobieństwa a praktyką przy uwzględnieniu minimalnego miejsca zajmowanego przez izolacje przy jednostkach na duże napięcie.  


Cwiczenie
1.W urządzeniach medycznych szeroko stosowano układy L293D i L298. Rozważane jest zastąpienie w urządzeniu medycznym ( schemat w pdf )  5 sterowników  silników krokowych na parach układów L298-L297 sterowanych sygnałem logicznym 0/5V z mikrokontrolera nowoczesnymi układami A4988
-Jaki jest maksymalny prąd dostarczany poszczególnym silnikom krokowym urządzenia. Czy wystarczający jest układ A4988 lub mocniejsze od niego na prąd maksymalny 2.8A
-Jakie mają być rezystory Rs1, Rs2 dla odpowiednich układów A4988 /mocniejszych tam gdzie zamiana jest możliwa
-Czy potrzebna jest dodatkowa logika
-Przy braku dodatkowej logiki, jakie jest przyporządkowanie istniejących sygnałów sterujących z mikrokontrolera do nowego A4988
-Jakie układy innych producentów ( przykładowo do rozważania popularny TI - DRV8825 tolerujący prąd 2.5A) mogą ( kryterium funkcjonalność  / cena ) być zastosowane ?

2.W ( stary ale nadal użyteczny) symulatorze wyłącznika CB zasilanym napięciem +24Vdc wyłączalny „tyrystor” załączający wykonawczy przekaźnik  ( lub kontaktor, ma on trzy pary przełącznych zestyków udając zespół styków w CB ) z szeregowym LED-em sygnalizacyjnym wykonano na tranzystorach Q5 NPN i Q6 PNP  z rezystorem B-E znacznie zmniejszającym prąd załączenia i podtrzymania. Sygnały operujące CB  odniesione są do GND i aktywne powyżej poziomu 16Vdc jak dla solenoidu ( to jest dla sygnałów ON  OFF iloczyn napięć Ube tranzystorów spadający z temperaturą co tu jest nieistotne ). Sygnał OFF poprzez dzielnik rezystorowy z filtrującym - opóźniającym kondensatorem załącza  bazę Q4 wyłączającego „tyrystor”. Podany sygnał Motor poprzez diodę ( tylko ładowanie) i regulowany opornik ( stała czasowa naciągnięcia sprężyny ) powoli ładuje kondensator połączony z bramką JFeta Q2 . Powyżej pewnego napięcia tego kondensatora zacznie przewodzić JFet z diodą Zenera w źródle ustalającą próg załączenia. Załączy on tranzystor Q1 PNP  emitujący sygnał Ready czyli napięcia sprężyn. Wówczas sygnał ON podany przez różniczkujący kondensator ( może być zwarty Jumperem) dzielnikiem impulsowo załącza tranzystor Q3 ( kondensator B-GND daje stała czasową  10 ms filtrująco - opóźniającą ) zasilany sygnałem Ready  i tyrystor a tyrystor diodą ( szeregowy dwójnik D+R) rozładuje kondensator. Tak więc z różniczkowaniem sygnału ON jest on lekceważony bez wcześniejszego napięcia sprężyny. Po załączeniu Jumpera J1  zwierającego różniczkujący kondensator obecny sygnał ON po „naciągnięciu” sprężyny spowoduje załączenie przekaźnika – CB.
Załączony Jumper J2 powoduje poprzez diodę  ładowanie ( ta sama stała czasowa ) kondensatora naciągnięcia sprężyny napięciem z „anody” tyrystora czyli po wyłączeniu CB powoduje automatyczne uzbrajanie CB. 
Sygnały ON, OFF i Motor pochodzą z astabilnych przełączników ( microswitch-y ) zasilanych z napięcia +24V. 
-Narysuj drabinki dla PLC aby działał tak samo jak ten symulator CB.
-Narysuj drabinki dla PLC aby wielokrotnie testował on poprawność działania (symulatora)  CB.
-Czy program na PLC może sensownie mierzyć czasy reakcji CB  i z jaką dokładnością ?