Laboratorium zaawansowanej elektroniki i automatyki 142

  Laboratorium zaawansowanej elektroniki i automatyki 142
 Poziom wynagrodzeń w całej gospodarce wyznacza sektor dóbr handlowalnych międzynarodowo.
Tylko mające własną naukę i technologie kraje I Świata były w stanie zaprojektować i masowo wyprodukować nowoczesne wyroby cywilne i militarne poszukiwane na całym świecie. Cała reszta systemu społeczno - gospodarczego to tylko dekoracja do tego. Sprzedając drogie, poszukiwane wyroby z wysoką marzą ustanawiano silny i poszukiwany w świecie  pieniądz.
Japonia w latach siedemdziesiątych i osiemdziesiątych przypuściła eksportowy szturm na rynki zachodu kasując najnowocześniejsze tamtejsze firmy. Dopiero rozwścieczone USA powstrzymały gospodarczą wojnę Japonii ale dopiero gdy po zakończeniu Zimnej Wojny z sowietami Japonia już nie była potrzebna USA. Japonia została trwale usadzona i chyba pogodziła się z tym gdzie jest jej miejsce.
Obecnie sytuacja z Chinami jest dla Zachodu o wiele gorsza. Widzi to nowy / stary prezydent Trump chcąc za wszelką cenę powrotu nowoczesnego przemysłu do USA.
W Europie przywódcy trzeźwieją widząc śmiertelne niebezpieczeństwo !
Premier Francji ostrzegł że jeśli w obliczu polityki przemysłowej, handlowej  i poprzez "przechwycenie" badań i inwestycji światowych przez Chiny a teraz i Stany Zjednoczone: "... nic nie zrobimy, to zostaniemy zdominowani, zmiażdżeni, zmarginalizowani" - apelował 20.01.2025 Bayrou.

 „Zieloność” wymaga zmniejszenia realnej produkcji i konsumpcji. Duża część PKB z usług ma charakter fikcyjny i społeczeństwa można mamić oraz oszukiwać „rosnącym” PKB czyli kryminalną kreatywną księgowością. Ale ludzi nie są ślepi i zadają pytanie - Jak żyć panie premierze ?
 Sytuacja europejskiej gospodarki jest bardzo trudna. Od 2021 roku spadki produkcji zanotowano w 17 krajach EU. Możliwe że są one znacznie głębsze niż pokazano na rysunku.

  Rodzimy się, rozwijamy, osiągamy szczyt możliwości, starzejemy, degenerujemy i umieramy. Tak jest ze wszystkim na  świecie. Powstają i umierają państwa i cywilizacje.
 Jak wynika z opublikowanego 20.01.25 cyklicznego sondażu "Co martwi świat" ośrodka Ipsos, w dziesięcioletniej historii sondażu nastroje w Niemczech jeszcze nigdy nie były aż tak złe.
Dla 35 % ankietowanych Niemców imigracja jest największym osobistym zmartwieniem. Na drugim miejscu znajduje się kwestia ubóstwa i nierówności społecznych (33 %), a następnie inflacja (31 %) i obawy związane z konfliktami zbrojnymi (26%).
Tylko 27 % badanych określa sytuację gospodarczą jako dobrą.
 Przemysł narodził się w Anglii  w drugiej połowie XVIII wieku. Wielka Brytania wypadła z pierwszej 10 państw o największej produkcji przemysłowej w świecie. Ma najwyższą cenę energii elektrycznej dla przemysłu wśród uprzemysłowionych państw.
Brytania jest według PKB nadal jest 6 gospodarką świata dlatego że dużo pożycza i konsumuje na kredyt i ma rozwinięty sektor usług. To nie może długo trwać. UK ma od 2008 roku (17 lat) stagnacje w produktywności i wynagrodzeniach realnych. Powodem jest  niski poziom inwestycji i słabe zmiany strukturalne. W londyńskim sektorze finansów wynagrodzenia sięgają 250% przeciętnych. Poza Londynem płace są znacznie niższe niż w Londynie.
 
 W Polsce PKB rośnie bo jest konsumpcja na kredyt. W dłuższej perspektywie jest to zabójcze.  Sytuacja gdy dług odniesiony do PKB rośnie mocniej niż wzrasta PKB to droga do systemowego multi - kryzysu.

 O ile wskaźnik zapłonów samochodów elektrycznych jest podobny jak spalinowych to pożar energetycznego magazynu energii bez szybkiego autonomicznego systemu bezpieczeństwa, gdzie akumulatorów litowych jest mnóstwo, jest niemożliwy do ugaszenia.
W Moss Landing w Kalifornii, 16.01.2025  o godzinie 15.00 wybuchł pożar magazynu energii o pojemności 3 GWh. To pojemność 50 tysięcy akumulatorów EV. Ewakuowano tysiące osób. Ogień nie słabł aż do  rana następnego dnia. Pożar ugaszono trzeciego dnia
Magazyn ten palił się już dwukrotnie w 2021 i 2022 roku. W powietrzu pojawiły się związki toksyczne. Mają być zagrożone m.in. pola uprawne i sady  w rejonie pożaru.
Prezentowanym już zdaniem autora wadliwe zespoły baterii magazynu lub nawet ich całe kontenery muszą być po rozpoczęciu incydentu szybko zatapiane w wodzie aby pożar się nie rozszerzał. Może to podnieść koszt magazynu o maksymalnie 10%. Proces niestabilności w akumulatorze  rozwija się stopniowo i system diagnostyczny pracujący on-line winien taki akumulator wcześnie zdiagnozować i natychmiast wycofać z użycia aby w ogóle nie doszło do incydentu.
Skłonność do niestabilności narasta ze zużyciem akumulatora co czyni użycie akumulatorów ze „starych” samochodów w magazynie energii  mało sensownym.

 W Niemczech pojemność zainstalowanych magazynów energii wynosi obecnie 1.9 GWh. Pozwolenia na dołączenie do sieci otrzymuje się na nonsensownej zasadzie ”kto pierwszy ten lepszy”. Stąd zgłoszono do przyłączenie ponad 200 GWh nowych projektów. Oczywiście chodzi o spekulacje. Podmiot który wyłudzi pozwolenie chce drogo sprzedać realnemu inwestorowi projekt z pozwoleniem. To dziwne bo Niemcy były narodem racjonalnym i dobrze zorganizowanym.  Wystarczy przecież zobaczyć jak to robią w USA. Ale ta racjonalność chyba się skończyła z zielonością, uchodźcowaniem i 56 płciami.  

 Mało środowisko naturalne obciąża energetyką jądrowa i jałowo mówi się o jej renesansie.
Ale z 52 reaktorów jądrowych, które zaczęto budować w ciągu ostatnich 5 lat, 25 są chińskie a 23  rosyjskie. To 92% rynku. Kolejnym liczącym się graczem jest Korea.
W Europie koszty budowy bloków są coraz większe i większe a czas budowy coraz dłuższy i dłuższy. Francuski Cour de comptes (Trybunał Obrachunkowy) ustalił że  uruchomiony niedawno blok jądrowy Flamanville 3 z reaktorem EPR, nie spłaci się nigdy i to mimo założonych wzrostów cen energii elektrycznej !
Nierentowne inwestycje to droga do bankructwa i biedy.
Wszystko to jest bardzo niepokojące w sytuacji gdy w latach siedemdziesiątych i osiemdziesiątych Francja bez problemu wybudowała całą swoją potężną energetykę jądrową.  Czy w efekcie dezindustralizacji nastąpiła też trwała utrata kompetencji i zidiocenie ?


 Co do fikcji PKB. Skoda Kodiaq w Chinach ma obecnie cenę 16 200 dolarów czyli  jakieś 66 000 zł. W Polsce kosztuje 170 000 zł i tyle wlicza się do „naszego” PKB.
Dodajmy do tego że Chiny odnotowały w zeszłym 2024 roku - rekordowe 992 miliardów dolarów monstrualnej  nadwyżki (!) w handlu zagranicznym.

 Zachodnie społeczeństwa przeżywają regres. Ostatnie lata to większe poczucie smutku, większe uczucie bólu fizycznego, mniej uśmiechu, częstsze poczucie samotności, stagnacja w poprawie satysfakcji życiowej, pogarszające się relacje osobiste, mniejsze zaufanie do rządu i do innych ludzi czy drastyczny spadek umiejętności uczniów w zakresie matematyki, czytania i nauk ścisłych. Można byłoby tak wymieniać dalej... Część z tych zjawisk może minąć ale część jest już  trwała.

Wojna to zniszczenia,śmierć i nędza dla prawie wszystkich. W 1944 roku wydatki militarne stanowiły niewyobrażalne 76% PKB Niemiec i tak samo 76% PKB ZSRR. III Rzesza grabiła Europę co zapobiegło nędzy Niemców ale sowieci popadli w straszną nędze. A przecież sowiecki PKB w czasie wojny mimo apokaliptycznych zniszczeń rejonów zachodnich spadł tylko o 22%.
W 1944 roku wydatki militarne stanowiły niewyobrażalne 35.5% amerykańskiego PKB.
Uzbrojenie się supermocarstw w broń termojądrową stopniowo zmniejszyło wydatki militarne. Powiększanie arsenału straciło bowiem sens.
Ekipa prezydenta Reagana podniosła wydatki na zbrojenia ale niewiele. W narracji o zazbrojeniu ZSRR na śmierć jest tylko trochę prawdy.
Oczywiście technologia Gwiezdnych Wojen była blefem ale sowieckie kierownictwo okazało się podatne na wojnę propagandową.  Znacznie mocniej zaszkodziły sowietom niskie ceny ropy naftowej
Tak czy owak ZSRR uznał się za pokonanego w Zimnej Wojnie.

Najtrudniejszą częścią nowoczesnej produkcji rakiet i pocisków nie jest  elektronika, którą można kupić, ale obróbka wytrzymałych metali, a w szczególności obróbka skrawaniem. Pod  warunkiem dostępności mikroelektroniki.

Pod koniec lat 80 Związek Radziecki prawdopodobnie był największym producentem komputerowo sterowanych maszyn CNC na świecie ! W latach 90 wielkiej smuty degenerata Jelcyna upadek Związku Radzieckiego totalnie zniszczył ten przemysł i rozproszył jego siłę roboczą.

Gdy prezydent Putin w 2000 roku chciał reaktywować produkcje maszyn okazało się to niemożliwe ! Maszyny kupowano więc na Zachodzie.
N.B Identycznie polskie firmy straciły kompetencje i nie potrafią obecnie wyprodukować tego co robiły 40 lat temu ! Kompetencje produkcyjne tracą też firmy Zachodu.  
Obecnie Rosja kupuje nowoczesne i mniej nowoczesne maszyny CNC przez pośredników lekceważących zakazy zachodu.

Archiwum EnergoPatent. Integracja klucza i drivera
 Mikroelektronika wytwarza przyrządy półprzewodnikowe a w tym klucze mocy na okrągłych płytkach krzemowych  czyli Waflach których średnice ciągle rosną. Rośnie także rozdzielczość procesu fotolitografii czyli spada też rozmiar najmniejszych tranzystorów na chipie. Biorąc pod uwagę powierzchniową gęstość wad na jednostkę powierzchni wafla i oczekiwaną cenę przyrządu oraz cenę obudowy można wyliczyć optymalny ekonomicznie rozmiar chipa tranzystora i układu scalonego.

 Zawsze istotny jest iloraz parametrów klucza mocy do jego ceny.
Koszt cm2 powierzchni chipa klucza rośnie wraz z  jego komplikacją technologiczną i dodatkowo towarzyszącym temu spadkiem uzysku sprawnych chipów.
 Najtańsza jest jednostka powierzchni diody a dalej tyrystora, szybkiego tyrystora asymetrycznego ASCR, tranzystora bipolarnego, GTO, tranzystora MOS, IGBT.
Najwyższą powierzchniową gęstość prądu ma dioda, tyrystor, szybki tyrystor ASCR,  a dalej GTO a równe tranzystor bipolarny i IGBT a najmniejszą tranzystor MOS.       
Cóż z tego że moc szybkiego tyrystora jako jądra klucza PWM  jest względnie tania skoro mocno podraża go cała reszta wokół niego a cały systemowy klucz ma słabe parametry.
Nic zatem dziwnego że tyrystorowe invertery PWM do sterowania silników AC nie zyskały popularności i raczej stagnują niż podbijają  rynek.    
 Na energoelektroniczny klucz składają się tworzące go wszystkie elementy aktywne. Ale kompletny systemowo klucz ma jeszcze snubbery dV/dt i di/dt oraz radiator lub może fragment całego rozbudowanego systemu chłodzenia kluczy jak w systemie HVDC i driver. W przypadku półsterowanych tyrystorów dochodzi ewentualnie cały system ich wymuszonej komutacji. Wszystkie wymienione elementy mają swoją cenę a zamontowanie ich (moduły hybrydowe, PCB, obudowa, praca ludzi i maszyn ) w systemie generuje kolejne koszty.

 Tranzystorowy komputer IBM 7090 z 1959 roku był logicznie i programowo w 100% zgodny z niewiele wcześniejszym lampowym komputerem  IBM709 ale był 4 razy od niego szybszy. Udany IBM709 ( około 6 tysięcy lamp, głównie podwójne triody, 20 tysięcy diod ) miał już spore możliwości i był jak najbardziej użyteczny.
Komputery lampowe produkowano w małych seriach a tranzystorowe w większych seriach ale nadal aptekarskich. Potwornie złożone urządzenia ( setki różnych modułów ) były w stanie wyprodukować tylko koncerny. Pod koniec lat pięćdziesiątych IBM zautomatyzował „szycie” wieloma przewodami back plate używając swoich komputerów do sterowania maszyny szyjącej!
W maszynach S360 stosowano układy hybrydowe SLT (Solid Level Technology) jako że IBM nie miał zaufania do układów monolitycznych SSI a w automatyzacji produkcji (układów hybrydowych) był liderem. SLT szybko stały się przestarzałe co koncernowi wcale nie zaszkodziło bo jednak poszedł w stronę integracji monolitycznej
 Procesor 16 bitowego minikomputera wymagał do budowy 100-250 IC. Mógł zmieścić się na jednej największej wykonywalnej płycie drukowanej. Za produkcje minikomputerów wzięły się także mniejsze firmy. Produkowane były one w coraz dłuższych seriach i były coraz tańsze ale przełomem było dopiero użycie monolitycznych procesorów i pamięci. Mikrokomputery TRS, Atari, Apple, Spectrum... są tanie ale prawdziwy mikro-komputer ogólnego zastosowania musi mieć wygodną pamięć masowa czyli twardy dysk i odpowiedni system operacyjny. Komputer „składak” zgodny z IBM PC AT ma wydajność taką jak średni  VAX 11 ale kosztuje 1000 dolarów a nie 30 tysięcy dolarów !   
W zastosowaniach quasi DSP procesor Intel 80286 jest na tle procesorów DSP  strasznie niewydajny ale można uznać za pewnik że kolejne procesory linii '86 będą o wiele szybsze.
Wadą komputerów zgodnych z IBM PC AT jest to że wraz z systemem operacyjnym NIE jest to maszyna czasu rzeczywistego ale tą wadę miały też maszyny VAX.  

 Klucze mocy z driverami stanowią element inwertera. Analogowa lub cyfrowa część sygnałowa steruje inwerterem zasilającym silnik serwomechanizmu. Zastosowań serwomechanizmów różnej mocy jest cała masa.   
Pamięć masową mikrokomputerów stanowią dyski twarde i miękkie. Użyto w nich serwomechanizmów z silnikami krokowymi BLDC i BLDC. Obecnie ich drivery są już scalane.
Mikrokomputer może pracować w systemie automatyzacji fabryki jako część składowa.
 
 Gdy komplikacja elektroniki maszyn sterowanych numerycznie NC przekroczyła 3 tysiące elementów elektronicznych zdecydowano do sterowania zatrudnić dedykowany minikomputer otrzymując CNC.    
 Obecnie elektronika robota przemysłowego jest jeszcze paranoicznie skomplikowana ale integracja monolityczna to zmienia.
 Japonia jest jedynym krajem świata gdzie roboty przemysłowe są stosowane rutynowo. I okazuje się że w znakomicie zorganizowanym kraju najwyższej technologii  zastosowanie robota w istniejącej lub nowej linii produkcyjnej wcale nie jest łatwiejsze od jego wyprodukowania!  Roboty przemysłowe są jeszcze bardzo drogie i to ceną tłumaczone jest wąskie ich stosowanie. W cenach nominalnych (wszędzie jest inflacja) płace pracowników rosną a roboty tanieją i trzeba będzie stworzyć inne wytłumaczenie niż zaporowa cena robota. Za pewnik można uznać ze kraj który robota nie umie wyprodukować jeszcze bardziej nie będzie umiał go (importowanego ) zastosować na linii produkcyjnej!
Polska nie musi używać robotów przemysłowych i maszyn CNC bo ma tanią siłę roboczą ale wiadomo że wykorzystanie nowoczesnych technologii w przemyśle ogólnie znacznie przyspiesza  wzrost produktywności.
 Oferowany przez  potężny koncern Mitsubishi robocik edukacyjny jest programowany tak jak normalny robot. Robocik jest „drogi” (przy robocie przemysłowym jest  tani !) i chętnie kupowany ale dla krajów RWPG jest objęty embargiem. Stworzenie czegoś takiego (kopia) lub podobnego nie jest przesadnie trudne.
Per analogia do robotów w automatyzacji państwa. Okazuje się że użycie tanich i wydajnych mikrokomputerów w „państwie” okazuje się zaskakująco trudne. Dawniej tłumaczono brak automatyzacji państwa wysokimi cenami komputerów...  

 Japoński koncern FANUC jest największym producentem sterowań CNC w świecie.
Japońskie koncerny produkują modułowe mostki trójfazowe do inverterów z wysokonapięciowym HV „tranzystorami” Darlingtona. W istocie wiele chipów  tranzystorów może  być połączonych równolegle w mocnym module. Dodane są też szybkie diody antyrównoległe. Ten moduł to układ hybrydowy.
Czynniki ekonomiczne i technologiczne wyznaczają maksymalny rozmiar chipa procesora, pamięci i tranzystora – klucza. Dla tranzystora HV Ic nie przekracza 15A i wolno rośnie. Tranzystor o Ic=30A ma w obudowie dwa chipy połączone równolegle.

 Produkowane są monolityczne drivery silniczków krokowych i BLDC. Niestety diody antyrównoległe do ich kluczy „mocy” muszą być zewnętrzne. Można wykonać monolityczne diody Schottky ale bardzo komplikuje się proces produkcji. Schemat układu monolitycznego komplikują słabe parametry tranzystora PNP w prostej, taniej i rozpowszechnionej  technologi. Technologia z komplementarnymi tranzystorami PNP i NPN jest jeszcze drogą nowością i jej sens użycia tutaj jest wątpliwy.
Autor używając elementów dyskretnych sprawdził własności stworzonych driverów do wykonania monolitycznego ( także lub osobno z kluczami „mocy”) używając jako wolnych tranzystorów PNP, stopowych krzemowych tranzystorów ZSRR. Uzyskane szybkości tworzonego monolitycznego klucza mocy z driverami będą znacznie lepsze niż potrzeba.

Obecnie drivery kluczy - Darlingtonów są wykonywane z elementów dyskretnych. Koncern Hewlett Packard, a za nim naśladowczo inne, produkuje szybkie transoptory (dobra kopia w ZSRR) z ekranami tolerujące bardzo duże zakłócenie dV/dt. Ten transoptor winien być elementem monolitycznego drivera klucza.
Informacje do driverów górnych kluczy można  też przesłać transformatorkiem lub w układzie bez izolacji galwanicznej tranzystorkiem wysokiego napięcia. Uceo tranzystorków w obudowie TO92 lub pochodnej nie przekracza 450 V i stąd napięcie zasilania nie może przekroczyć 320-350Vdc.
Do driverów przyszłościowa wydaje się jednak technologia DMOS a nie bipolarna.

 Intel i Motorola pioniersko wprowadzając na rynek mikroprocesory oferowały do nich narzędzia programowe i sprzętowe umożliwiające ich zastosowanie mając świadomość że bardzo kosztowna konieczność stworzenia tych narzędzi zniechęci większość potencjalnych nabywców. Badania pokazują że prawie wszyscy programiści rozpoczynają od przerabiania przykładowych programów !   Toteż im więcej jest dostępnych informacji tym łatwiej jest wykonać prototyp urządzenia z mikrokontrolerem lub mikrokomputerem.
Okazało się że prosty mikrokomputer może wykonać 10 osobowy zespół !     

Autor zetknął się z powodzeniem z rozmaitymi systemami elektroniki. Energoelektroniczne klucze z tranzystorami HV i systemy z nimi skalą trudności biją wszystko na głowę.
Japońskie koncerny generalnie nastawione są na eksport nowoczesnych masowych towarów a nie podzespołów. Ze świata potrzebują głównie surowców i trochę najnowszej technologii.
Potężny koncern Mitsubishi produkuje trójfazowe moduły mostków Darlingtonów HV ale też robociki edukacyjne. Przynajmniej do jednego z tych modułów mostków Darlingtonów HV  jest … system uruchomieniowy ! Akceptuje on sygnały logiczne ( wejścia Schmidta z histerezą dla odporności na zakłócenia ) dla kluczy mocy i bezpiecznie blokuje się przy nadmiernym prądzie lub nadmiernym napięciu zasilania HV gdzie jest 20 mm dyskowy ochronny warystor.  LEDy sygnalizują powód blokady jednocześnie z piszczeniem buzzera natychmiast zwracającego uwagę badacza – konstruktora. Sygnał logiczny można podać zewnętrznemu systemowi odcinającemu na przykład zasilanie sieciowe. Porządnie zabezpieczone są nawet wejścia logiczne i system jest prawie idioto-odporny.
Próg wejścia w temat został radykalnie obniżony ! W tym kontekście sukcesy Japonii z CNC i robotami zupełnie przestają dziwić. Po prostu firmy od badaczy i konstruktorów nie żądają rzeczy niemożliwych. Dostają oni dobre miejsce do pracy !

 Japoński Fanuc (Fujutsu Automatic NUmerical Control) jest największym w świecie producentem sterowań CNC i do robotów. Wyspecjalizowany mikrokomputer sterujący wykonany jest prawie na standardowych układach wokół licencyjnej linii  procesora Intel 8086. Ale są już użyte układy programowalne. W układach są zaszyte State Machine i już odgadniecie ich zawartości jest niemałą przeszkodą ale do pokonania. Płyta drukowana jest wielka ale poza tym nie ma trudnych przeszkód przed skopiowaniem tego. Nieporozumieniem była karta rozszerzenia pamięci z pamięcią magnetyczną – bombelkową w cenie samochodu osobowego. Pamięci te nie zagościły na rynku.
Ale z sensorami przesunięcia resolwerem ( po polsku selsyn) i induktosynem (to liniowy resolwer) współpracuje niekomercyjny układ w obudowie DIL42 (prawdopodobnie Mix Signal CMOS ) produkowany przez Fujitsu wyłącznie dla Fanuc.
Drivery Darlingtonów (FA8115. Każdy steruje jeden tranzystor ) są niekomercyjnymi układami hybrydowymi podobnie jak sterujący je modulator PWM FA8117 – wejściowy sygnał analogowy steruje dwa drivery półmostka. To tak na wypadek gdy ktoś chciał system skopiować.
1C,1B,1E to wyprowadzenia tranzystora 1 trójfazowego mostka inwertera.    

N.B. W trwającej Zimnej Wojnie Wschód – Zachód, w Polsce  mylnie odbieramy Zachód jako monolit gdy tymczasem państwa tradycyjnie dbają o swoje interesy a Japonia ze swoja ofensywą eksportową niszczy przemysł Zachodu.
 
 Wspomniany system uruchomieniowy ma „wadę”. Użyto części niekomercyjnych IC !  
Idea systemu uruchomieniowego może być zastosowania do mikroprocesora (plus program), mikrokontrolera (plus program), bardzo skomplikowanego układu peryferyjnego (plus program), invertera trójfazowego... ale też do każdego bardzo złożonego elementu. Ponieważ takich złożonych półprzewodników będzie coraz więcej to i prawdopodobnie systemów pokazowo - uruchomieniowych będzie coraz więcej   

 Formaty plików schematów nie mają jeszcze międzynarodowego standardu. Przy użyciu standardu  projekt systemu uruchomieniowego po zmianach można by użyć w tworzonym projekcie.  

 Integracja monolityczna przyniosła ogromną popularyzacje mikrokomputerów i ich urządzeń peryferyjnych  ale także m.in. odbiorników telewizji kolorowej TVC.
Zatem integracja  kluczy (hybrydowa tranzystorów mocy i diod w moduł trójfazowy ) i monolityczna driverów spowoduje popularyzacji energoelektroniki.
 Zbudowany z elementów dyskretnych prosty Driver Darlingtona - klucza nie jest skomplikowany ( ale jest to konstrukcja krytyczna i bardzo trudna !) ale jest ich conajmniej 7 (7 Ograniczenie rezystorem mocy napięcia Vb DC przy hamowaniu  ) na napęd.
Thomson CSF i inne koncerny produkują monolityczne drivery kluczy ale na razie są one marne i nie mają koniecznego systemu izolacji transmisji informacji dla górnych kluczy mostka. „Nie od razu Kraków zbudowano !”
Układ UAA4002 zapobiega nasyceniu Darlingtona i może nim szybko operować. Dioda BA159 w układzie antynasyceniowym jednocześnie obsługuje  tu desaturacyjny ( zdecydowanie zbyt duże Uce załączonego klucza) układ bezpieczeństwa. Jeśli po pewnym czasie od załączenia klucza napięcie na tranzystorze nie spadnie wystarczająco  lub nadmiernie wzrośnie w czasie załączenia klucza to sterowanie jest zdjęte z Bazy klucza. Przy dużych prądach Ic wzmocnienie Darlingtonów bardzo spada i zabezpieczenie to jest skuteczne ! Nie jest konieczne umieszczanie w Emiterze Darlingtona rezystora mocy do kontrolowania prądu klucza!
Tak samo można zabezpieczyć Mosfeta i  IGBT.
Mankamentem UAA4002 jest duże dodatnie napięcie zasilania  i duże związane z tym straty mocy czyli niewielki dodatni prąd wyjściowy. Zaleta jest zabezpieczenie klucza. Wymagane zasilanie wynosi aż +10 V i -5 V gdy typowe drivery z elementów dyskretnych pracują z napięciem +-6V.
Układ miałby większy sens ze scaleniem odpowiedniego transoptora. Nie jest też możliwa transmisja sygnału do górnego klucza tranzystorkiem HV ani transformatorkiem.  

Kluczem w pełni kontrolowanym o największej mocy ( > 1000 A / 2500 V) jest GTO. Dynamiczne straty mocy w tyrystorach GTO są bardzo duże z powodu zjawiska przeciągania prądu w czasie wyłączania  a dopuszczalna szybkość  narastania napięcia po wymuszonym bramką wyłączeniu jest niewielka. Straty mocy w snubberach są bardzo duże i produkowane są specjalne rezystory do tego celu. Układy z tyrystorami GTO pracują w zakresie częstotliwości 100-1000 Hz. Bardzo trudna jest konstrukcja Drivera bramki GTO mającego zapewnić potężny prąd wyłączenia bramki.  Integracja drivera GTO z autonomiczną ochroną znacznie uprościła by jego zastosowanie w tworzonym systemie. Wysoka trudność zastosowania zniechęca projektantów.  

 „Komputerowa” mikroelektronika tanieje i procentowy udział części komputerowej w koszcie całego „sterowania” CNC i robota maleje.
 Zauważmy ze mechaniczna moc dostarczana przez inteligentnie sterowane szybie serwomechanizmy jest  droga ale z drugiej strony w ciągu 8 godzin pracy alternatywny robotnik pracuje ze średnią mocą poniżej 50-70 Watt ale jego moc szczytowa jest większa.
 
Patent 82    Ochrona układów CMOS i innych.
Wszędzie tam gdzie przesyłane są przewodami sygnały powstaje problem ochrony wszelkiej delikatnej mikroelektroniki przed zakłóceniami. W momencie włożenia wtyku niebezpieczne są różnice potencjałów łączonych urządzeń. Niebezpieczna jest też elektryczność statyczna.
Problem z przepięciami jest także nasilony w „układach uruchomieniowych”, szczególnie mocy z dużymi napięciami, gdzie wskutek pomyłki może łatwo dojść do zniszczenia drogiego systemu.
 Wejścia układów CMOS zabezpieczone są monolitycznymi diodami dołączonymi do GND i Vcc chipa. Wielkość impulsu jaki wytrzymuję te diody rośnie w miarę skracania impulsu i dla impulsów trwających poniżej 100 ns w nowych układach 74HC i 74HCT dochodzi do 800 mA. Ale już przy znacznie mniejszym prądzie wejścia lub wyjścia  aktywują  się pasożytnicze struktury czterowarstwowe czyli tyrystory zwierające napięcie zasilania układu. Gdy prąd zasilania nie jest ograniczony dochodzi do zniszczenia układu. W sprawdzonych układach starej rodziny 4000 ten zatrzaskujący prąd wynosi powyżej 25-30 mA i zależy od producenta IC.  
Układy rodziny CMOS 4000 są powolne ale pracują w zakresie napięć zasilania 3-18V.
Przy napięciu zasilania systemu analogowego z OPA, komparatorami... napięciami  +-7.5V jednoczesne zasilenie tymi napięciami układów 4000 (sumaryczne napięcie ich zasilania wynosi 15V ) czyni zbędnymi jakiekolwiek układy dopasowujące (w obu kierunkach) system analogowy i cyfrowy co mocno uprasza układ.
Układy 74HCT zgodne z układami TTL powinny być zasilane napięciem 5V +-5%. Natomiast układy rodziny 74HC mogą być zasilane napięciem 2-6 V. Przy zasilaniu 5V w ogromnej większości sytuacji normalnie współpracują one z układami TTL.
W nowatorskich prostych układach zabezpieczeń użyto tylko tanich rezystorów, diod, diod Zenera, tranzystorów, warystorów i kondensatorów. Transmisja może być również bardzo szybka...


Sprawdzenie.
Uruchamiając obiekt z system regulacji trzeba wstępnie ustawić m.in. regulatory. Duże firmy a szczególnie koncerny mają dekadami zgromadzoną ogromną wiedzę o obiektach  i mogą się takiego zadania podjąć ale bardzo drogo sobie liczą za pracę. Komputerowe  systemy optymalizacji z działającym obiektem mogą zoptymalizować  nastawy ale od czegoś trzeba zacząć.
Na rysunku pokazano system regulacji kotła energetycznego zasilanego olejem lub gazem ziemnym ale bez systemu optymalizacji. Linie ciągłe oznaczają rzeczy fizyczne a przerywane sygnały – informacje.  
Przykładowo regulator przepływu paliwa FIC103 (I-Indykator, dalej pomijany w nazwie regulatora) typu PI pracujący z sensorem przepływu FT103 otrzymuje rozkaz SP i manipuluje zaworem.
W systemie regulacji kaskadowej temperatury przegrzanej pary regulator PID Master TIC111 (z sensorem TT111 ) podaje rozkaz regulatorowi PD Slave TIC112 pracującego z sensorem TT112 operującemu zaworem wody wtryskiwanej do pary celem jej schłodzenia. Regulator Slave zwrotnie podaje Master informacje FBI
W tabeli wiersze rozpoczynają  się od numeru regulatora – pętli. Kolejno w kolumnach należy wpisać typ regulatora P/PI/PID/PD jeśli nie jest podany na schemacie. Następnie zakres parametrów regulatora: Wzmocnienie, Ti, Td.  Dalej Standardowy czas całkowitego przestawiania przez regulator krokowy  elektroaktuatora jeśli można go użyć. Jeśli nie można użyć regulatora krokowego to należy kolejno podać czas pełnej akcji aktuatora.