Laboratorium zaawansowanej elektroniki i automatyki 104

 Laboratorium zaawansowanej elektroniki i automatyki 104

 Powojenne ćwierćwiecze szybkiego wzrostu gospodarczego Zachodu zakończone w 1973 roku kryzysem paliwowym nazwano Złotą Era Kapitalizmu. Nic podobnego nie miało miejsca ani wcześniej ani później. Od tego czasu maleje tempo wzrostu gospodarczego Zachodu i rosną szkodliwe nierówności społeczne.

 Według szacunków Międzynarodowego Funduszu Walutowego, Polska w 2022 roku zajmowała 88 miejsce w świecie pod względem tempa wzrostu PKB. To nic wyjątkowego.

Obecne potęgi gospodarcze:
1.Generalnie bazują na systemie rynkowym który nagradza mądry wysiłek
2.Dbają o swoje koncerny światowe bowiem one organizują cały system gospodarczy i zdolne są do nowoczesnego eksportu, który przecież jest forma wojny gospodarczej. Tylko one prowadzą kosztowne badania i rozwój oraz modernizują całą gospodarkę
3.Mają silne państwa.   

Polska nie ma koncernów światowych  i silnego państwa. Jest para – państwem.

 Po 1989 roku kraje peryferyjne a w tym Polska były beneficjentami:
-Renty globalizacyjnej czyli przenoszenia produkcji z drogiego ( droga praca ) Zachodu na tanie peryferia. W okresie 1990 - 2008 relacja wartości globalnej wymiany handlowej do wartości globalnego PKB wzrosła z 15,4% do  25,3% ale potem trochę spadła z powodu  kryzysu finansowego.
-Renty pokojowej z redukcji wydatków zbrojeniowych co pozwalało duże środki kierować na użyteczne inwestycje co podnosiło tempo wzrostu. Według  Banku Światowego globalne wydatki na zbrojenia pomiędzy rokiem 1985 a 2022 spadły z 4,2% do 2,3% światowego PKB.
-Renty tanich surowców a szczególnie energii. Maszyna przemysłowa Niemiec (Polska jest od nich silnie uzależniona ) zasilana była strumieniem surowców z Rosji (a w tym gazu ziemnego ) co pozwalało na wielki konkurencyjny eksport. W roku 2019 średnia roczna cena hurtowa energii elektrycznej w Niemczech wynosiła 46 EUR/MWh ( w Polsce wtedy  57 EUR/MWh). Aktualnie ( koniec 2023 roku ) analogiczne ceny wynoszą 123 EUR/MWh w Niemczech i 139 EUR/MWh w Polsce i  już nie spadają.

Dodatkowo Polska, Korea, Chiny... czerpały korzyści z wielkiej Jednorazowej Dywidendy Demograficznej. Teraz  przyszedł czas zapłaty za straszny rachunek.
Zachodnie koncerny zatrudniające w Polsce pracowników zupełnie nie są zainteresowane osobami po pięćdziesiątce a co dopiero starszymi. Starzenie się społeczeństwa zmusi koncerny do porzucenia Polski.
Gdy wojna na Ukrainie będzie dalej trwała inwestorzy będą coraz mniej zainteresowani przyfrontową Polską. Upadła, niestabilna  Ukraina ( być może o to chodzi Rosji ) wystraszy inwestorów. Polska jest jednym z krajów UE z najniższym poziomem oszczędności, co zmusza do pozyskiwania środków na inwestycje z zagranicy, zaś atrakcyjność frontowej Polski spadnie.  Gdy wojna się skończy Ukraina będzie konkurować z Polską w wielu obszarach co już doprowadziło do przygranicznych blokad przez polskie firmy transportowe.   
Dygresja do renty pokojowej. Darowane przez Polskę Ukrainie czołgi PT-91 Twardy to sowieckie czołgi T-72 po polskiej modernizacji. Rosyjska Federalna Służba Wojsk Gwardii Narodowej (Rosgwardia) przygotowała poradnik pokazujący najsłabsze punkty polskiego czołgu PT-91 Twardy i instruujący jak go zniszczyć. Rosjanie swój czołg doskonale znają i instrukcja jest jak najbardziej prawdziwa.
Głęboką modernizacje ma też sowiecki czołg T-72BM, któremu w Rosji nadano nazwę... T-90.
Czołg stał się obecnie bronią III Światową.   

Dygresja co do technologii. Polacy przeżywają dysonans poznawczy. Z jednej strony media mówią o rozwoju technologii a z drugiej strony latami nie udało się państwu polskiemu nawet uruchomić produkcji maseczek ( Covid-19) za 258 mln złotych chociaż chińskie firmy bardzo szybko powiększyły produkcje instalując kolejne linie produkcyjne.
Chojnie finansowane „Strategiczne programy badań naukowych i prac rozwojowych wynikające z polityki naukowej i innowacyjnej państwa” pochłonęły już ponad 100 mld (zwaloryzowanych ) złotych, NIC nie dając. Okazało się że środki z NCBR przechwytywała mafia !
„Programy i projekty - obronność i bezpieczeństwo”.
Wpierw niezwyciężona polska armia pochopnie podała że rosyjska ( a dlaczego nie ukraińska ?) rakieta 3 minuty leciała w polskiej przestrzeni i ją opuściła a potem skierowano 500 funkcjonariuszy do poszukiwania jej resztek.  Nawet zabawny jest ten kabaret.
Dlaczego jej nie zestrzelono skoro mogła przenosić broń jądrową ?
Jednocześnie rzekomo Rosja zakłócała działanie systemu GPS. Faktem jest że GPS nie działał ale gdzie są dowody i zwłoki tego kto śmiał podnieść rękę z mieczem na Imperium ?
 
 Węgiel kamienny był podstawowym paliwem Rewolucji Przemysłowej. Ale po II Wojnie Światowej znacznie ważniejsza stała się ropa naftowa i gaz ziemny.  Jego wydobycie w Polsce w 2023 roku praktycznie wróciło do poziomu z 1910 roku !

 Wydajna mechanizacja a czasem i niskie płace pozwalają w Rosji, Chinach, USA, Kolumbii, Australii, RPA... wydobywać węgiel o wiele taniej niż w Europie. Gdy lokalne wydobycie stawało się 2-3 krotnie droższe od importu od 1976 roku całkowicie likwidowano w krajach Europy wydobycie węgla ale jego wydobycie ograniczono już po wojnie I i II. 
Nierentowny eksport węgla w PRL dosłownie niszczył gospodarkę i społeczeństwo.

Wydajność pracy polskiego skansenowego górnika węglowego jest tragicznie niska.
W 2014 roku stanowiła ona 0.29/4.21 = 6.9 % wydajności wydobycia w kopalniach głębinowych w USA.
W 2014 roku stanowiła ona 0.29/18.6 = 1.5 % wydajności wydobycia w kopalniach odkrywkowych w USA   ale bywały lata gdzie była jeszcze mniejsza !

 Płace w polskim górnictwie osiągnęły szalony poziom ! Są to w istocie kopalnie pieniędzy podatnika i niesłychanych w świecie przywilejów. Polscy politycy, którzy dla uzyskania mafijnego poparcia coś takiego tolerują i konserwują są groźnymi przestępcami. 

 Najważniejszym i najdroższym „towarem” jest mieszkanie ale tylko w dużym mieście.   Postęp technologiczny powinien zwiększać siłę nabywczą osób. Ale praktycznie w całej Europie siła nabywcza wynagrodzenia liczona w metrach kwadratowych mieszkania spada od lat ! Tanie kredyty i odliczenia podatkowe na mieszkania spowodowały jedynie wzrost cen mieszkań  i dały ogromne zyski deweloperem oraz spekulantom.
Wszędzie jest ten sam problem - Wszyscy chcą tanie mieszkania ale nikt nie chce tanio sprzedawać ziemi i tanio budować. 

 Narracje o ciągłym intensywnym postępie technologicznym brutalnie zderzają się z rzeczywistością.
Niemieckie ( tak samo czynili producenci z  USA ) samochodowe silniki Diesla truły na potęgę a program kontrolera silnika oszukiwał w badaniach. Od ponad 100 lat Niemcy słynęły z doskonałych silników Diesla. Napędzają m.in. okręty podwodne i czołgi. Samochód z silnikiem spalinowym był najważniejszym wyrobem przemysłu Niemiec, Francji i Włoch. Bez samochodu z silnikiem spalinowym sytuacja gospodarczo – społeczna robi się w Europie dramatycznie poważna.
 Daihatsu, japoński producent samochodów należący do Toyoty, wstrzymał produkcję samochodów po tym, jak przyznał, że od ponad 30 lat masowo fałszował wyniki testów bezpieczeństwa swoich pojazdów oraz tych sprzedawanych także pod marką Toyoty. Zmanipulowano testy bezpieczeństwa w przypadku aż 64 modeli samochodów, w tym tych sprzedawanych pod marką Toyoty. Na postojowe pójdzie około 9 tysięcy pracowników. Wstrzymane zostają także wszystkie krajowe i międzynarodowe dostawy samochodów.
Pfizer jeszcze przed Covid-19 płacił gigantyczne kary w tym za korumpowanie lekarzy. 

 Narracje o ciągle o rosnącym PKB są przeznaczone dla naiwnych. Celowo nie bada się Dochodu Narodowego PC i tego kto konsumuje wytworzony PKB. Podsumowując badania w tym zakresie Filip Novokmet, Thomas Piketty oraz Gabriel Zucman stwierdzili: państwa Europy środkowo wschodniej są w posiadaniu zagranicy, ich właściciele zdają się pochodzić z UE (...) duża część bogactw i zysków wędruje z tych krajów do zagranicznych właścicieli. W Polsce za 2/3 całego eksportu odpowiadają firmy o kapitale zagranicznym. Państwa Europy Środkowo - Wschodniej to kolonie Zachodu. Jest już za późno aby odzyskały kontrolę.
Rankingi Global Financial Integrity (GFI) analizujące wysokość aktywów drenowanych z państw za granicę zaliczają Polskę do 20 najbardziej wyzyskiwanych finansowo krajów świata.
Prof. Kieżun twierdzi że wyzyskiwane skutkiem systemowego drenażu kapitału państwa tracą suwerenność gospodarczą, a duża część/większość wykazywanych w ich statystykach dochodów krajowych (PKB), to faktycznie drenowane za granicę dochody obcych podmiotów korporacyjnych. Autorzy wielu opracowań podkreślają, że silna pozycja kapitałowa korporacji
zagranicznych w omawianych krajach, oraz wysokie zadłużenie tych państw, wobec globalnych korporacji finansowych odbiera im również suwerenność polityczną - podważając prawa narodów do samostanowienia.
 
 Struktura gospodarski i charakter jej udziału w światowych łańcuchach produkcyjnych decyduje o  wymaganej automatyzacji produkcji.
 Stal dziewiczą z rudy żelaza i koksu wytapia się w zintegrowanym procesie hutniczym. Musi być ona produkowana u wielkich eksporterów a więc – Chiny, Niemcy, Korea, Japonia. Nową stal otrzymuje się też się z przetopienia - recyklingu złomowanej stali. Dane na temat tego recyklingu w krajach świata są niepełne. W każdym razie im gospodarka jest już bardziej „napełniona” stalą tym mniej potrzeba nowej stali dziewiczej.
W części krajów produkcja stali jest droga  na tle importu i nierentowa a bez rządowych subsydiów jest likwidowana.
W zautomatyzowanej  Mini Mill złom stalowy przetapia się w piecu łukowym na nową stal i podaje do zautomatyzowanego systemu Ciągłego Odlewania Stali.  
British Steel planuje zamknąć swoje wielkie piece zlokalizowane w Scunthorpe. Z wyliczeń wynika, że pracę może stracić nawet 2000 osób.
Przedsiębiorstwo należące do chińskiej grupy Jingye Group zamknięte piece chce zastąpić dwoma elektrycznymi piecami łukowymi – jednym w Scunthorpe i jednym w Teesside. Ich budowa ma trwać od 2 do trzech lat.
British Steel chce przekształcenia firmy w „zieloną i zrównoważoną".
Związki zawodowe szacują, że decyzja może ostatecznie doprowadzić do zlikwidowania od 1500 do 2000 miejsc pracy.
To kolejne zamknięcie wielkich piecy w Wielkiej Brytanii w 2023 roku. Na początku roku firma Tata Steel ogłosiła, że zamknie dwa wielkie piece w Port Talbot i zastąpi je elektrycznymi piecami łukowymi, co spowoduje utratę nawet 3000 miejsc pracy.
Zatem Wielka Brytania nastawia się na wielki  import towarów z udziałem stali a w szczególności samochodów elektrycznych EV.

 Wolfram jest używany do produkcji wysokiej jakości, drogich stali stopowych. W produkcji zbrojeniowej jest konieczny i niezastąpiony.
Mimo wojny rurociągami przez teren Ukrainy płynie do Europy rosyjski gaz ziemny a Ukraina inkasuje wysokie opłaty tranzytowe. Mimo deklaracji uniezależniania się od Chin Wolfram (i wiele innych surowców ) jest od nich kupowany w coraz większej ilości i transportowany przez teren wrogiej Rosji ! Sankcje Zachodu wymierzone w rosyjską gospodarkę są bardzo wybiórcze i transportu dotykają słabo.
Zachodnia produkcja Wolframu jest znikoma a Chiny produkują coraz więcej szlachetnych i drogich stali stopowych i pewnie eksport Wolframu zostanie ograniczonym lub zatrzymany i dotychczasowi importerzy będą importować bardzo drogą stal stopową. 

 W słonecznej Kalifornii panele PV produkują rocznie stosunkowo dużo energii. Należy jednak pamiętać że podwyższona temperatura znacznie obniża sprawność generacji paneli PV. 
Gorzej jest tam z wiatrakami i konieczna będzie budowa ich na morzu.
W ciągu dnia okres generacji energii przez PV dobrze skorelowany jest z potrzebami przemysłowo – usługowymi ale ludność potrzebuje energii także gdy Słońce już słabiej świeci lub zaszło.
Do 2050 roku pojemność akumulatorów w magazynach energii Kalifornii ma tam sięgnąć 200 GWh a moc magazynów 50 GW jako że akumulatory mają typowo magazynować energie do 4 godzinnej pracy z pełną mocą. Kalifornia ma circa 40 mln ludności czyli trochę więcej niż Polska. Zatem pojemność magazynów energii per capita ma wynieść 5 KWh a moc 1.25 KW. Ponieważ dzień w dzień akumulator jest ładowany i rozładowywany to co rok trzeba będzie wymieniać około 60-80 GWh ich pojemności.
Optymalna lokalizacja magazynów energii może znacznie ograniczyć konieczną rozbudowę systemu przesyłowo – dystrybucyjnego energii elektrycznej. 
Akumulatory litowo – jonowe z katodą z tlenku kobaltu (deficytowy i drogi)  mają znacznie większą masową gęstość energii niż akumulatory z katodą z fosforanu żelaza i stąd są w samochodach elektrycznych EV popularniejsze ale też i droższe. Jeszcze gorsza gęstość mocy mają akumulatory sodowo – jonowe ale są jeszcze tańsze !
W magazynach energii waga akumulatora jest bez dużego znaczenia i mogą być użyte te tańsze akumulatory. Prace nad akumulatorami cały czas trwają i nie powiedziano jeszcze ostatniego słowa.    
W 2022 roku całkowita produkcja akumulatorów ( głównie do samochodów ) przekroczyła 1100 GWh, ale w ciągu 5 lat ma wzrosnąć nawet ośmiokrotnie, do blisko 9000 GWh. Trwają wielkie inwestycje w wielu krajach świata. Prym będą wiodły Chiny, USA i Niemcy.
Relatywnie „Wielka”obecnie fabryka akumulatorów LG w Polsce (patrz drenaż kapitału ) stanie się średniej wielkości fabryką.
    
 Zależna od pogody generacja wiatraków jest niestabilna. Wiatraki na morzu pracują z dużo większą mocą średnią w stosunku do swojej mocy szczytowej i są systemowo o wiele korzystniejsze niż wiatraki na lądzie. Jednak ich posadowienie na morzu jest drogie. Pędzące drobinki słonej wody uszkadzają krawędzie łopat turbin a koszt napraw są bardzo wysokie.
Wiatrakowy biznes Siemensa  ma (2023) ponad 4 mld euro strat i firma jako całość ma 2.8 mld euro straty.  Są potężne problemy z jakością wiatraków a koszty napraw gwarancyjnych są ogromne. Cała skala problemu jest rzekomo potężna i kłopoty będą jeszcze większe. Wstrzymano też instalacji platformy X.5.
PKB Niemiec stagnuje od 2017 roku a wysokie ceny energii są jednym z powodów ( „wiatrakoza” jako jedna z chorób niemieckiego systemu ) kłopotów gospodarczych
"Norweski koncern Equinor uruchomił największą na świecie morską farmę wiatrową, leżącą na ławicy Dogger Bank w brytyjskiej strefie Morza Północnego. Moc całej farmy to niebotyczne 3,6 GW.
Turbiny farmy to Haliade-X firmy GE Vernova, każda o mocy 14 MW, z łopatami o długości 107 metrów. Jak obrazowo podaje Equinor, jeden obrót rotora wytwarza tyle energii, ile przeciętne gospodarstwo domowe zużywa przez 2 dni.
Farma Dogger Bank nie tylko jest największa, ale według Equinora jako pierwsza do przesyłu prądu na ląd wykorzystuje technologię prądu stałego HVDC”  

 Rosnąca flota EV wymaga dla optymalizacji zapanowania nad całym systemem.
 Open Charge Point Protocol (OCPP) to standardowy protokół komunikacyjny używany do zarządzania stacjami ładowania pojazdów elektrycznych (EV). Umożliwia on stacjom ładowania komunikację z centralnym systemem, takim jak serwer backend, w celach diagnostycznych, rozliczeniowych oraz zarządzania. OCPP definiuje zestaw wiadomości i formatów danych, które ułatwiają wymianę informacji między centralnym systemem zarządzania (CSMS), a poszczególnymi stacjami ładowania. Te wiadomości obejmują różne funkcje, takie jak rozpoczynanie i zatrzymywanie sesji ładowania, monitorowanie statusu ładowania, pobieranie historii ładowania, obsługę informacji dotyczących rozliczeń i innych.
Podstawowe funkcji OCPP.
•    Autoryzacja użytkownika: OCPP umożliwia identyfikację użytkownika poprzez różne metody, takie jak karty dostępu RFID, aplikacje mobilne, czy identyfikatory transakcji. To pozwala na kontrolę dostępu do stacji ładowania oraz gromadzenie danych dotyczących korzystania z usług przez poszczególnych użytkowników.
•    Rozpoczęcie i zakończenie ładowania: dzięki OCPP operator ma zdalną kontrolę nad procesem ładowania pojazdu elektrycznego. Może monitorować, rozpoczynać i zatrzymywać ładowanie z dowolnego miejsca, co przyczynia się do elastyczności i efektywności obsługi.
•    Monitorowanie procesu ładowania: protokół OCPP umożliwia monitorowanie kluczowych parametrów procesu ładowania, takich jak napięcie, prąd, moc, czas ładowania, ilość dostarczonej energii itp.. Te dane są istotne zarówno dla operatorów stacji ładowania, jak i dla użytkowników pojazdów elektrycznych, umożliwiając przejrzystość i raportowanie  
•    Zdalna modyfikacja konfiguracji/ustawień stacji ładowania: dzięki zdalnej modyfikacji konfiguracji, operatorzy stacji ładowania zyskują możliwość elastycznego dostosowania parametrów ładowania w zależności od potrzeb.
•    Alarmy i powiadomienia: OCPP umożliwia przesyłanie powiadomień i alarmów związanych z awariami, błędami lub innymi sytuacjami wymagającymi uwagi operatora. To pozwala na szybką reakcję operatora na potencjalne problemy.
•    Zdalne diagnozowanie i resetowanie: Protokół OCPP ułatwia zdalne diagnozowanie problemów związanych z ładowarkami, co przekłada się na efektywne utrzymanie sprzętu i minimalizację przestojów.
•    Zdalne aktualizacje oprogramowania stacji ładowania: OCPP umożliwia operatorom zdalne aktualizacje oprogramowania stacji ładowania, co pozwala na dodawanie nowych funkcji lub naprawę błędów bez konieczności fizycznego dostępu do urządzeń.

 W inverterach serwomechanizmów zasilających silniki prądu zmiennego konieczny jest pomiar prądów fazowych. W falownikach z reguły nie ma drogich sensorów prądów fazowych i stąd ich cena jest niższa.
Istnieje wiele metod pomiaru prądów fazowych w inverterach. Będą one kolejno dalej omawiane.

 W 1971 roku znane były teoretycznie wszystkie przyrządy półprzewodnikowe poza przeoczonym wtedy tranzystorem IGBT. Opracowany w Japonii IGBT pierwszy na rynku w 1985 roku umieścił potężny wówczas koncern GE. Były one jednak wolne. Jednak już 1989 roku oferowane przez koncerny IGBT miały przyzwoite parametry. W minionych 35 latach IGBT stały się koniem roboczym energoelektroniki.
Pojawieniu się  pod koniec lat osiemdziesiątych długo oczekiwanych dobrych kluczy mocy energoelektroniki nie spowodowało jednak wystrzału produkcji serwomechanizmów  do maszyn CNC i robotów bowiem o wiele taniej można było w procesie produkcji  użyć taniego … Chińczyka.
Masowe energoelektroniczne zastosowania kluczy IGBT ( EV, ładowarki, wiatraki, PV, nowoczesne klimatyzatory, pralki, lodówki...  ) spowodowały dynamiczny wzrost produkcji mierzony sumą mocy tych kluczy. 
 
 Zjawisko Halla odkrył Edwin Hall w 1879 roku. Obecnie produkowanych jest w świecie przez kilkadziesiąt firm kilkaset milionów sztuk sensorów Halla rocznie.  Głównie produkowane są w postaci układów scalonych. Stosowane są jako sensory zbliżeniowe (masowo użyte m.in. w klawiaturach komputerów) , sensory pozycji – kąta i do pomiaru prądów. Szczególnie dużo sensorów Halla jest w nowoczesnym samochodzie. Od połowy lat osiemdziesiątych silniki BLDC mają zintegrowane trzy sensory Halla wskazujące inverterowi kąt położenia wirnika silnika.
W XXI wieku uruchomiono produkcje miniaturowych hybrydowo – monolitycznych sensorów prądu z efektem Halla. Po 15 latach osiągnęły one dobre parametry. Na rysunku pokazano budowę najnowszego sensora rodziny TMCS1126 oraz jego małą (10.3 x 10.3 mm ) obudowę SOIC do montażu powierzchniowego.

Przy hurtowej cenie 1.7 dolara sensor ma dobre parametry ale dokładność do części zastosowań jest jednak za mała:
• High continuous current capability: 82 ARMS
• Robust reinforced isolation
– Withstand isolation voltage: 5000 VRMS
– Reinforced working voltage: 1100 VDC
• High accuracy
– Sensitivity error: ±0.1%
– Sensitivity drift: ±20 ppm/°C
– Offset error: ±0.2 mV
– Offset drift: ±2 μV/°C
– Non-linearity: ±0.1%
• Low lifetime drift: ±0.5% (maximum)
• High immunity to external magnetic fields
• Precision zero-current reference output
• Signal bandwidth: 500 kHz
• Low propagation delay: 95 ns
• Fast overcurrent detection response: 100 ns
• Operating supply range: 3 V to 5.5 V
• Bidirectional and unidirectional current sensing
• Multiple sensitivity options:
– TMCS1126x6x: 15 mV/A
– TMCS1126x1x: 25 mV/A
– TMCS1126x7x: 30 mV/A
– TMCS1126x9x: 33 mV/A
– TMCS1126x8x: 40 mV/A
– TMCS1126x2x: 50 mV/A
– TMCS1126x3x: 75 mV/A
– TMCS1126x4x: 100 mV/A
– TMCS1126x5x: 150 mV/A
• Safety related certifications (planned)
– UL 1577 Component Recognition Program
– IEC/CB 62368-1

 Czułość sensorów Halla wcześniej nie była duża i do pomiaru małych pól magnetycznych się nie nadawały. Na początku lat osiemdziesiątych sensor Halla scalono z zasilającymi opornikami,  wzmacniaczem i ewentualnie przerzutnikiem Schmidta. Później dodano przetwornik ADC z interface szeregowym, na przykład I2C. Następnie dodano mikrokontroler nawet z rozkazami DSP.
W zastosowaniu do pomiaru prądów pożądane stosunkowo silne pole magnetyczne uzyskiwano w w szczelinie ( jak najmniejszej ) rdzenia toroidalnego gdzie umieszczony jest sensor Halla o niewielkiej grubości. Przez otwór w rdzeniu przechodzi przewód prądowy.
Sensor Halla jest trochę nieliniowy a jego stabilność temperaturowa czułości nie jest wysoka. Stąd w lepszych sensorach prądu pracowały ( i nadal pracują ) one jako organ zerowy w systemie z nadążnym sprzężeniem zwrotnym  gdzie pole wytworzone przez zasilone uzwojenie kasuje pole wytwarzana przez mierzony prąd płynący jednym zwojem – przewodem,  identycznie jak w sensorze  Flux Gate.
Optymalizacja takiego sensora nie jest trywialna
Na fotografii pokazano wnętrze całkiem współczesnego sensora na prąd 200 A. Rdzeń quasi toroidalny wycięty jest z blachy elektrotechnicznej grubości 0.35 mm. W pakiecie jest zaledwie 10 blaszek. W szczelinie rdzenia u góry jest widoczny sensor Halla a z tyłu płytka drukowana elektroniki. Przekrój rdzenia ledwie obejmuje obudowę sensora. Połączone szeregowo Cewki na dwóch karkasach mają po 1000 zwoi  czyli razem 2000 zwoi i taka też jest przekładnia tego sensora.

Różnicowe wyjście sensora Halla ( wyjście „gołego” sensora Halla zawsze jest różnicowe ) zasilonego prądem z rezystorów podano do wzmacniacza operacyjnego. Zadaniem diod Zenera VD1, VD2 jest zmniejszenie napięcia zasilania OPA aby nie przesterował on dalszego układu. Zastosowano ponadczasowy układ OPA  LM201.  W systemie jest wiele sprzężeń zwrotnych. Wyjściem pierwszej pętli jest napięcie na emiterach  komplementarnego wtórnika emiterowego z tranzystorami VT3, VT4 sterowanego przez OPA podane do wejścia OPA przez szeregowy dwójnik R8, C4 dający odpowiedz proporcjonalno całkującą PI.  Tranzystory te kolektorami ( prąd kolektora jest tylko troszkę mniejszy od prądu emitera ) sterują prądowo wyjściowe komplementarne tranzystory (połączone równolegle po dwa ) które sterują prądowo cewki. Sterowanie prądowe cewki pozwala połowicznie skasować biegun pochodzący od znacznej indukcyjności cewek. Dwójnikiem R9, C1 podano drugie sprzężenie zwrotne. Trzecie najwolniejsze sprzężenie zwrotne pochodzi od pętli z cewkami i sensorem Halla. Prąd cewek przepływa też przez zewnętrzny rezystor pomiarowy. Statyczne wzmocnienie wynika zatem tylko z ilości zwoi cewek !
Kwadraciki na schemacie ponumerowane  1-8 to punkty na PCB do automatycznej kontroli poprodukcyjnej.  


Sprawdzenie
1.Na rysunku pokazano dwa proste układy regulacji do systemów krystalizacji. W najprostszym ( po lewej stronie ) stabilizowany ( FT + FRC ) strumień pary ogrzewa cyrkulujący roztwór - magmę. W gruncie rzeczy przy ustalonej koncentracji rozpuszczalnika w podawanym roztworze określa ilość odparowanego rozpuszczalnika i uzyskiwanego Produktu. FSL stanowi zabezpieczenie wymuszające minimalną ilość podawanego do odparowania – zagęszczenia roztworu.
Stabilizowane (PT+PRC) wpuszczaniem powietrza podciśnienie w gruncie rzeczy określa temperaturę parowania !
Gęstość (sensor PDT) jest tylko rejestrowana przez DR. Ilość podawanego pół-świeżego roztworu ustala LT + LIC. Poziom w zbiorniku podawczym stabilizuje LT+LIC na dole lewej części rysunku po prawej stronie.
W udoskonalonym układzie po prawej stronie zastosowano regulacje kaskadową z sensorem gęstości PDT i dodanym regulatorem DIC zadającym wewnętrznej pętli strumień pary.

 Znacznie lepsze parametry ma bardziej skomplikowany system regulacji dla krystalizacji.

-Omów działanie tego systemu.

2.Stwórz algorytm sprawdzający czy punkt P leży wewnątrz trójkąta ABC.

3.Wyrażenie arytmetyczne (a+b)/(c*d-(e*f^-g)/(h-i)) dla rozkładu na procesor jednoadresowy wykonanego od lewej wygląda tak:
01 AC:=a
02 AC:=AC+b
03 h1:=AC
04 AC:=c
05 AC:=AC*d
06 h2:=AC
07 AC:=g
08 AC:=-AC lub jeden rozkaz gdy jest  AC:=-g
09 h3:=AC
10 AC:=f
11 AC:=AC^h3
12 h3:=AC
13 AC:=e
14 AC:=AC*h3
15 h3:=AC
16 AC:=h
17 AC:=AC-i
18 h4:=AC
19 AC:=h3
20 AC:=AC/h4
21 h3:=AC
22 AC:=h2
23 AC:=AC-h3
24 h2:=AC
25 AC:=h1
26 AC:=AC/h2
27 h1:=AC
Czyli ma on 27 ( lub 26 gdy jest rozkaz AC:=-g ) rozkazów i 4 użyte zmienne pomocnicze
-Ile rozkazów i zmiennych pomocniczych ma rozkład wyrażenia od strony prawej ?
-Ile rozkazów i zmiennych pomocniczych ma rozkład wyrażenia minimalizujący ilość zapamiętanych wyników częściowych ? Czy jest to pod względem ilości rozkazów jednocześnie rozkład optymalny ?