Laboratorium zaawansowanej elektroniki i automatyki 48
Elektronika narodziła się wraz z odkryciem i zastosowaniem triody. Gwałtownego przyśpieszenia jej rozwój doznał wraz z powstaniem układów scalonych
Natomiast automatyka narodziła się jeszcze przed regulatorem Watta do maszyny parowej.
Przykłady bardzo, bardzo wczesnej automatyzacji mechanicznej podano w „Fault Tolerant”
https://drive.google.com/open?id=1N9hLzAi-rKcQqZdIhjijErmFIGJGnknE
Milowym krokiem w mechanizacji i automatyce była maszyna do masowego zwijania papierosów a następnie maszyna produkująca butelki.
Ponad dekadę po odkryciu wybieraka telefonicznego pojawiły się na przełomie XIX i XX wieku automatyczne centrale telefoniczne ( tylko lokalne !) i przemysłowa automatyka przekaźnikowa. Chociaż wbudowane dedykowane regulatory ciągle ( governor ) pracowały już od ponad stulecia to ogólnego zastosowania pneumatyczne regulatory PI/PID pojawiły się po 1933 roku.
Chociaż komputerowe programy symulacyjne z dziedziny chemii, automatyki i elektroniki pojawiły się już w latach siedemdziesiątych to dopiero wraz z rozpowszechnieniem komputerów PC stały się masowo dostępne
Bela G. Liptak był edytorem trzech wydań obszernych ( III wydanie 1552 stron ) „Process Control” z 1969, 1985 i 1995. Tytuł czwartej edycji z 2005 roku zmieniono na „Process Control and Optimization” a objętość wzrosła do 2464 stron. Można na tym przypadku obserwować ewolucyjny rozwój sprzętu i idei automatyzacji.
„CONTRIBUTERS, INTRODUCTION, LIST OF ABBREVIATIONS
1 - Control Theory
1.1 - Control Basics
1.2 - Control Modes—PID Controllers
1.3 - Control Modes—PID Variations
1.4 - Control Modes—Closed-Loop Response
1.5 - Control Systems—Cascade Loops
1.6 - Expert Systems—Artificial Intelligence
1.7 - Expert Systems—Neural Networks
1.8 - Feedback and Feedforward Control
1.9 - Interaction and Decoupling
1.10 - Model-Based Control
1.11 - Modeling and Simulation of Processes
1.12 - Nonlinear and Adaptive Control
1.13 - Optimizing Control
1.14 - Process Gains, Time Lags, Reaction Curves
1.15 - Ratio Control
1.16 - Relative Gain Calculations
1.17 - Selective, Override, and Limit Controls
1.18 - Self-Tuning Controllers
1.19 - Stability Analysis, Transfer Functions
1.20 - Statistical Process Control
1.21 - Tuning PID Controllers
1.22 - Tuning by Computer
2 - Controllers, Transmitters, Converters, and Relays
2.1 - Analog versus Digital Instruments
2.2 - Electronic versus Pneumatic Instruments
2.3 - Controllers—Electronic Analog and Digital
2.4 - Controllers—Pneumatic
2.5 - Converters
2.6 - Function Generators, Computing Relays
2.7 - Telemetering Systems
2.8 - Thermostats and Humidostats
2.9 - Transmitters—Electronic and Intelligent
2.10 - Transmitters—Fiber-Optic Transmission
2.11 - Transmitters—Pneumatic
3 - Control Centers, Panels, and Displays
3.1 - Annunciators and Alarms
3.2 - Control Centers and Panels
3.3 - Digital Readouts
3.4 - Human Engineering
3.5 - Indicators, Analog Displays
3.6 - Lights
3.7 - Recorders, Oscillographs, Loggers, Tape Recorders
3.8 - Speech Synthesis and Voice Recognition
3.9 - Switches, Pushbuttons, Keyboards
3.10 - Uninterruptible Power Supplies (UPS) and Uninterruptible Voltage Supplies (UVS)
4 - Control Valves, On-Off and Throttling
4.1 - Actuators: Digital, Electric, Hydraulic, Solenoid
4.2 - Actuators: Pneumatic
4.3 - Accessories and Positioners
4.4 - Ball Valves
4.5 - Butterfly Valves
4.6 - Digital Valves
4.7 - Globe Valves
4.8 - Pinch Valves
4.9 - Plug Valves
4.10 - Saunders Diaphragm Valves
4.11 - Sliding Gate Valves
4.12 - Special Valve Designs
4.13 - Valves: Application and Selection
4.14 - Valves: Capacity Testing
4.15 - Valves: Characteristics and Rangeability
4.16 - Valves: Noise Calculation and Reduction
4.17 - Valve Sizing
5 - Regulators and Other Throttling Devices
5.1 - Dampers
5.2 - Electric Energy Modulation
5.3 - Pumps As Control Elements
5.4 - Regulators—Flow
5.5 - Regulators—Level
5.6 - Regulators—Pressure
5.7 - Regulators—Temperature
5.8 - Variable-Speed Drives
6 - PLCs and Other Logic Devices
6.1 - Binary Logic Diagrams for Process Operations
6.2 - Fuzzy Logic Control
6.3 - Ladder Diagrams
6.4 - Optimization of Logic Circuits
6.5 - PLC—Programmable Logic Controllers
6.6 - PLC—Software Advances
6.7 - Relays
6.8 - Solid-State Logic Elements
6.9 - Time Delay Relays
6.10 - Timers and Programming Timers
7 - DCS and Computer-Based Systems
7.1 - Computers—Algorithms, Languages, Programs
7.2 - Computers—Analog, Hybrid, Simulation
7.3 - Computers—Hierarchical Control
7.4 - Computers—Memory
7.5 - Computers—Optimization of Empirical Processes
7.6 - Computers—PCs in Process Control
7.7 - DCS—Basic Packages
7.8 - DCS—Cost Estimating
7.9 - DCS—Data Highways, Fieldbuses, Multiplexers, and Remote Terminal Units
7.10 - DCS—CRT Displays
7.11 - DCS—Flowsheet Symbols
7.12 - DCS—I/O Hardware and Setpoint Stations
7.13 - DCS—Supervisory Computer Tasks and Configurations
7.14 - DCS—System Integration with PLCs and Computers
7.15 - Fiber-optic Local Area Networks; MAP and TOP
7.16 - Fieldbuses, MAP/TOP, and Network Protocols
7.17 - Printers, Operator Interfaces, Workstations
7.18 - Wiring Practices and Signal Conditioning
8 - Process Control Systems
8.1 - Airhandler and Building Conditioning Controls
8.2 - Batch Control Description and Terminology
8.3 - Batch Processes and Their Automation
8.4 - Blending and Ratio Controls
8.5 - Boiler Control and Optimization
8.6 - Centrifuge Controls
8.7 - Chiller Control and Optimization
8.8 - Clean-Room Controls and Optimization
8.9 - Compressor Controls and Optimization
8.10 - Cooling Tower Control and Optimization
8.11 - Crystallizer Controls
8.12 - Distillation: Basic Controls
8.13 - Distillation: Advanced Controls
8.14 - Distillation: Relative Gain Calculations
8.15 - Dryer Controls
8.16 - Evaporator Controls
8.17 - Extruder Controls
8.18 - Fan Controls
8.19 - Furnace and Reformer Controls
8.20 - Heat Exchanger, Condenser and Evaporator Controls
8.21 - ORP Controls
8.22 - pH Control
8.23 - Pump Controls and Optimization
8.24 - Reactors: Control and Optimization
8.25 - Reactors: Recipe Charging and Batch Automation
8.26 - Reactors: Simulation and Modeling
8.27 - Rolling Mill Controls
8.28 - Steam Turbine Controls
8.29 - Water Treatment Controls
Appendix
A.1 - International System of Units
A.2 - Engineering Conversion Factors
A.3 - Chemical Resistance of Materials
A.4 - Composition of Metallic and Other Materials
A.5 - Steam and Water Tables
A.6 - Friction Loss in Pipes
A.7 - Tank Volumes
A.8 - Partial List of Suppliers
INDEX 1528-1551”
Unikalna jest formuła książki. Na początku każdego rozdziału o konkretnej grupie urządzeń podano ich ogólną specyfikacje, zakres cen i listę światowych dostawców. Poniżej strona otwierająca rozdział 2.9 „Transmitters—Electronic and Intelligent” czyli sensorów z wyjściem elektrycznym. Listę dostawców skrócono.
Rozdział 5 traktuje głownie o regulatorach bezpośredniego działania.
Najbardziej interesujący wydaje się rozdział 8 - Process Control Systems. Poniżej strona 1351 z „8.22 - pH Control”.
Taki zbiór standardowych rozwiązań jest punktem wyjścia do projektu automatyki prostego obiektu. Nade wszystko zwalnia nas z wyważania otwartych drzwi. Praktycznie zawsze jest konieczna jakaś modyfikacja. Kolejnym krokiem projektanta jest oczywiście komputerowa symulacja zachowania się konstruowanego systemu.
Mimo iż wzrost gospodarczy Polski w okresie od 1990 roku był znakomity to Nasz dystans do Niemiec jest ogromny i bez automatyzacji go nie skrócimy. Produktywność pracy w polskim przemyśle stanowi zaledwie 35% niemieckiej produktywności. Lepiej jest w usługach.
Wielka spekulacja i wielkie oszustwa oraz nieracjonalne inwestycje prowadzą w końcu do kryzysu a jednym z pierwszych jego zdarzeń jest run na banki. Rząd i Bank Centralny może i powinien temu zapobiec korzystając z nowoczesnych, automatycznych narzędzi. Kosztem będzie jednak wzrost zadłużenia publicznego oraz podniesiona inflacja. Jednak katastrofalnej dezorganizacji i zapaści systemów można uniknąć.
W Chinach klienci jednego z banków organizowali protest na portalu społecznościowym po (czasowym) zamrożeniu ich depozytów. Nikt z nich nie dotarł nawet na miejsce ponieważ władze ponad 200 z nich zmieniły w systemie status ich kodów QR (health codes Covid 19) z zielonych na czerwone i nie mogli skorzystać z żadnej formy transportu.
https://www.reuters.com/world/china/china-bank-protest-stopped-by-health-codes-turning-red-depositors-say-2022-06-14/
Niektóre rządy współpracujące z Chinami proszą je o programy pozwalające w porę wykryć organizowane krwawe spiski - zamachy - zamieszki. Gdy uzbrojeni zamachowcy udają się na miejsce awantury spotykają się z masowym ogniem rządowych karabinów maszynowych lub bandytów się wcześniej aresztuje.
Można przyjąć że wynalazców i innowatorów cechowała wysoka inteligencja i nade wszystko ciekawość oraz zdolność skupienie się nad tematem. Potrzebują też środków do działania.
Wynalazcy i innowatorzy są jednak tylko potrzebni w prawidłowo funkcjonujących systemach społeczno – gospodarczych.
Polskie szkoły wyższe nie zatrudniają naukowców ale miernych i występnych biurokratów.
Na wykresie pokazano korelacje między innowacyjnością a zdolnościami matematycznymi i statusem materialnym.
Korupcja zabija innowacje. Większość Europejczyków jest przekonana że funkcjonariusze publiczni a w szczególności urzędnicy, zwykle pozostają bezkarni za korupcje. Tak wynika z badania Transparenty International „Globalny Barometr Korupcji 2021”. Obywatele krajów unijnych są przy tym przekonani, że rządy ich państw zupełnie nie radzą sobie z korupcją, a nawet same są skorumpowane. Bardzo dużo Europejczyków sygnalizuje, że było zmuszonych skorzystać z osobistych koneksji, by uzyskać dostęp do jakiejś usługi publicznej (np. opieki zdrowotnej czy edukacji). W całej UE w latach 2019-20 aż 106 milionów ludzi używało jakiejś formy protekcji. Polska nie jest na tym tle wyjątkiem. Co trzeci Polak w tym okresie uciekał się do jakiejś formy kumoterstwa, nepotyzmu czy właśnie płatnej protekcji.
Polacy uważają, że władza nie radzi sobie z korupcją. W jaki sposób władze mogą sobie radzić sobie z korupcją skoro do najbardziej skorumpowanych instytucji publicznych Polacy zaliczają – administrację rządową, urząd premiera i parlament.
Aż 78 % respondentów pytanych przez Transparenty International deklaruje przy tym brak zaufania do rządu. Tak mocno nie ufamy też sądom, które powinny być ostoją prawości, gdzie pokrzywdzony przez urzędników przedsiębiorca czy inny obywatel znajdzie sprawiedliwość.
W przeżartej korupcją gospodarce nie ma miejsca na wolny rynek. Nie ma więc trwałych podstaw rozwoju. Polska przypomina bantustan pełen mniejszych lub większych „geszeftów”, niż cywilizowany kraj z równymi prawami startu i rozwoju dla wszystkich.
W Polsce 2022 roku udział inwestycji w PKB jest najmniejszy od 30 lat ! Ale firmy rzekomo inwestują w... „roboty cyfrowe”. Polskie „innowacje” to Szumoski Corp, szemrany handlarz bronią od respiratorów i dalej mafia VAT.
W związku z budową szybkiego internetu w Lubelskiem NIK (2022) stwierdziła nieprawidłowe rozdysponowanie kwoty ponad 1 mld zł. Duże bezzwrotne wsparcie dostały 2 niewielkie firmy, które powstały (kapitał 5 tysięcy zł) w trakcie konkursu i nie zrealizowały wcześniej żadnej inwestycji. Niewiele zrobiły.
A Ty nieudaczniku dlaczego nie założyłeś firm krzaków i nie wyciągnąłeś miliarda dofinansowania na budowę Internetu? Co masz na swoje usprawiedliwienie? Tłumacz się ! Boisz się dać łapówkę czy nie pochodzisz z ubeckiej rodziny z wpływami w PiS. Jesteś nie – innowacyjny w bantustanie !
Zmiany technologiczne wpływają na to jak widziana jest atrakcyjność różnych prac i zawodów.
Poniżej wynik jednego z amerykańskich sondaży o najlepszych i najgorszych pracach. Pod koniec na 197 pozycji jest Marynarz , który to w PRL był synonimem bogactwa i dostatku.
The Best
1. Mathematician
2. Actuary
3. Statistician
4. Biologist
5. Software Engineer
6. Computer Systems Analyst
7. Historian
8. Sociologist
9. Industrial Designer
10. Accountant
11. Economist
12. Philosopher
13. Physicist
14. Parole Officer
15. Meteorologist
16. Medical Laboratory Technician
17. Paralegal Assistant
18. Computer Programmer
19. Motion Picture Editor
20. Astronomer
The Worst
200. Lumberjack
199. Dairy Farmer
198. Taxi Driver
197. Seaman
196. EMT
195. Garbage Collector
194. Welder
193. Roustabout
192. Ironworker
191. Construction Worker
190. Mail Carrier
189. Sheet Metal Worker
188. Auto Mechanic
187. Butcher
186. Nuclear Decontamination Tech
185. Nurse (LN)
184. Painter
183. Child Care Worker
182. Firefighter
181. Brick Layer
Główną korzyścią konkurencyjną półperyferii jest efektywność gospodarcza oparta na drogo importowanych ( sami jeszcze nie tworzą technologii na wymianę !) technologiach.
Główną korzyścią konkurencyjną peryferii jest tania siła robocza. W UE półperyferiami są Hiszpania, Portugalia, południowe Włochy, Grecja, Słowenia, Czechy i Estonia. Na peryferiach są Bułgaria, Rumunia, Węgry, Słowacja, Litwa, Łotwa no i Polska. Przedwojenna Polska i PRL były półperyferyjne i nastąpiło znaczne pogorszenie sytuacji Polski i to mimo dużego wzrostu. Decyzje o peryferyzacji Polski podjęły USA.
Wypracowany przez polskiego pracownika w pocie czoła zysk jest w dużej części transferowany za granicę do właścicieli kapitału produkcyjnego. Zasada prywatyzacji zysków i uspołecznienia kosztów w III RP doskonale działa w przypadku kapitału zagranicznego.
Po sankcyjnym wycofanie się zachodnich koncernów motoryzacyjnych z Rosji w związku z jej agresją na Ukrainę, sprzedaż aut osobowych i dostawczych (light commercial vehicles LCV) spadła tam w czerwcu 2022 roku o 84 % r/r. Renault z powrotem nazywa się Ładą. Sprymitywizowane auta nie mają praktycznie żadnej elektroniki ani nawet wspomagania kierownicy. Jednak ogromnym wysiłkiem udało się utrzymać małą, zmodyfikowaną produkcją co jednak jest sukcesem.
Narody wschodniej Europy nie potrafią samodzielnie wyprodukować samochodu.
Stalinowski ZSRR kupił od Forda kompleks fabryk samochodowych w Gorki. PRL kupił stamtąd (od ZSRR ) licencje na Warszawę M20. Przez lata nie potrafiono nawet jej do końca uruchomić. Potem PRL kupił licencje na Fiata 125 i 126 oraz zlecił zaprojektowanie Poloneza. Od dekad Polska nie produkuje swojego samochodu. Przed II Wojna firmy motoryzacyjne Czech należały do światowej czołówki i nie dziwi utrzymanie się Skody obecnie władanej przez Volkswagena. Natomiast fabryki Trabanta i Wartburga z NRD szybko upadły po zjednoczeniu Niemiec.
III Rzesza przed II Wojną miała najlepszych fizyków i konstruktorów świata. Od czasów Bismarcka Niemcy robili wszystko aby być krajem wynalazców i przedsiębiorców. Tych wynalazców i przedsiębiorców mieli o trzy klasy lepszych niż polityków.
Amerykanie byli zdumieni wysokim poziomem zdobytej niemieckiej broni.
Produkcja jednej sztuki udanego niemieckiego karabinu maszynowego Stg 44 w 1944 roku zajmowała skumulowane około 17 roboczogodzin i kosztowała 85 marek. W bloku wschodnim produkcja podobnego właściwościami (konstrukcja jest inna ) karabinu Kałasznikowa wymagała więcej pracy do końca jego upadku i więcej wymaga nawet obecna produkcja karabinu !
Na Stg 44 można był zamontować celownik dla strzelca wyborowego lub „noktowizor” , który jednak z oświetlaczem quasi IR i akumulatorem w plecaku był bardzo ciężki.
Światowy porządek decyduje o tym co się w krajach bada, projektuje i produkuje. Zgodnie z umową ZSRR – USA Polska i inne kraje miały być strefą buforowa i dostawcą Taniej Siły Roboczej dla zachodu. To wszystko wyjaśnia. Polskie firmy nie produkują niczego nowoczesnego a są tylko poddostawca dla firm Zachodu. Z założenia więc w Polsce żadnych innowacji nie ma a wszystkie transfery publicznych środków pod tym hasłem są wulgarnym oszustwem.
Obecnie porządek światowy jest podważany m.in. przez Chiny i Rosję. Doktryna prezydenta Monroe z 1823 roku uznaje Amerykę Południową i Środkową za wyłączną strefę wpływu USA. Chiny jej nie uznają a kierownictwa państw Ameryk jawnie okazują niezadowolenie i niesubordynacje. Ta doktryna służyła do eksploatacji Ameryki Południowej przez USA i świadomość tego jest teraz powszechna. Amerykańska hegemonia nad światem jest już dziś kwestionowana prawie wszędzie. Tylko Polska propaganda tego nie dostrzega. Polska będzie sojusznikiem USA nawet po upadku USA. Jednostronna dozgonna miłość.
Nowy układ sił na świecie dopiero się kształtuje. Przed Polską otwiera się okno nowych możliwości ale też stoją wielkie zagrożenia.
Są na świecie punkty zapalne gdzie może dojść do znacznie większej wojny niż na Ukrainie. Izrael setkami samolotów bojowych ćwiczy masywny atak na Iran.
Blitzkrieg zastosowany z dobrym skutkiem w początkach II Wojny wymagał znacznej przewagi informacyjnej agresora. Atak III Rzeszy na znacznie silniejszy (!) materialnie Związek Radziecki powiódł się dlatego że Niemcy mieli dobrą łączność a sowieci tragiczną. Niemcy mieli dobre rozpoznanie i wywiad a sowieci fatalny. Niemcy mieli sprawnych, doświadczonych oficerów a Stalin kadry wymordował. Gdy tylko USA wspomógł sowietów krytycznymi dostawami ( radiostacje, telefony, przewody , lampy elektronowe i inne elementy) skończyły się sukcesy Niemców
Zdjęcia o wysokiej rozdzielczości z komercyjnych satelitów wpływają obecnie na przebieg wojny na Ukrainie co radykalnie zmieniają krajobraz informacyjny. Sytuacja wywiadowcza jest zupełnie inna niż była w przeszłości.
Materiały rodzaju „open source” są dostępne dla badaczy, dziennikarzy i think-tanków.
W kwietniu 2022 roku w państwach Unii Europejskiej zarejestrowano jedynie 684 tysięcy nowych aut czyli o ponad 20 % mniej niż przed rokiem, wynika z danych stowarzyszenia ACEA.
Możliwe że jest teraz ostatnia generacja masowej motoryzacji. Na terenie UE od 2025 roku nie wolno będzie produkować i sprzedawać samochodów spalinowych. Bogatsi będą mieli samochody EV ( teraz mają nawet prywatne odrzutowce ) a reszta będzie korzystać z komunikacji masowej lub roweru lub z własnych nóg.
Fiat od 2027 roku będzie produkował tylko samochody elektryczne EV.
Skoro auta elektryczne są tak dobre, to dlaczego potrzebują wielu wysokich dotacji, ulg podatkowych, różnych korzyści i zakazu aut spalinowych ?
Typowy akumulator małego osobowego samochodu elektrycznego o pojemności 60 KWh waży 460 kg. Zawiera on 11 kg litu, 27 kg niklu, 20 kg manganu, 14 kg kobaltu, 90 kg miedzi i 180 kg aluminium, stali i plastiku. Wewnątrz znajduje się ponad 6 000 pojedynczych ogniw litowo-jonowych. Na jedną taką baterię EV trzeba wykopać 230 ton rud ze skorupy ziemskiej.
Dane anegdotyczne nie mogą zastąpić danych statystycznych ale tych w obszarze EV po prostu nie ma. Tekst z WWW wydaje się zawierać prawdziwe dane:
„Pracuje w firmie autobusowej, i teraz jest akcja wymiany baterii w hybrydowych autobusach, wytrzymały 4 lata, sprawność [ powinno być efektywna pojemność zużytej] baterii wynosi 41% i silnik spalinowy nie wyłącza się, spalając 40 litów paliwa. Dla porównania stary Jelcz Mastero 121 z silnikiem Iveco Tector 5,9L spala poniżej 28 litrów euro 3 [ spełnia normę Euro 3]. Obecnie te silniki mają nalatane pomiędzy 1,3 a 1,7 miliona km. Więc bajki o elektrykach to nie przejdzie. Litu jest mało, braknie, kobalt, mangan, to wszystko trzeba wykopać. Żadna ekologia, teraz drugie pytanie, blokowiska ludzi, gdzie to ładować? Na komercyjnych ładowarkach średnio się to opłaca, zaś w bloku w mieszkaniu nawet płyty indukcyjnej (8kW) nie podłączysz. W mojej firmie na 14 autobusów elektrycznych trzeba było zbudować infrastrukturę czyli mnóstwo kabli przekroju 120 i 240 mm, następnie 8 ładowarek 80 kW, dwie ładowarki 250kW dwa transformatory o łącznej mocy 2,4 MW [MVA] oraz dwie rozdzielnie niskiego napięcia 400V. Na mieście ładowarka 190kW oraz 80 kW. I autobus ładuje się średnio 3 x dziennie. Mam zestawienie ile zużywa energii i ile czasu to zajmuje. Średnio czas ładowania w miesiącu wynosi 13 dni. Zużywa 14 000 kWh energii, 197 razy się ładował. Teraz proszę sobie przeliczyć na trwałość ogniw. Nieadekwatne do ceny. A auto elektryczne nie zastąpi spalinowego 1 do 1 to niemożliwe. Jestem serwisantem tych że pojazdów, znam się na tym, więc ja sobie tego nie kupię. ”
Jesteśmy cywilizacją ropy naftowej !
Archiwalne „Mieszkanie i ogrzewanie” ( http://matusiakj.blogspot.com/2022/05/mieszkanie-i-ogrzewanie-archiwum-spis.html ) zawiera szereg unikalnych, cennych spostrzeżeń, które niejako zostały zapomniane.
Imperia stojące na niewydajnym węglu czyli Brytyjskie, III Rzesza i Japonia przegrały z imperiami stojącymi na wydajnej ropie naftowej czyli USA i ZSRR.
Po klęsce pod Stalingradem wojna nie miała już sensu bo Niemcy nie byli w stanie sięgnąć po radziecką ropę. Blokada zaopatrzenia w ropę Japonii spowodowała jej desperacki atak na blokujące USA.
Z ropy powstają paliwa ale też do 70 tysięcy produktów dla całego przemysłu !
Skok ceny ropy o 10% powoduje po długim czasie, w stanie ustalonym, wzrost wszystkich cen aż o 4% !
N.B. Ustalane są inne związki. Bardzo dużo błędów w opiece szpitalnej powstaje z powodu niedostatecznej opieki pielęgniarskiej. Zwiększenie o 10% etatów pielęgniarskich w szpitalu redukowało ryzyko zgonu pacjenta aż o 7% !
https://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(13)62631-8/fulltext
W Polsce pielęgniarki mają średni wiek 54 lat i jest ich o wiele za mało. Zatem ludobójstwo około 200 tysięcy nad, nad umieralności Covid-19 należy przypisać polskiemu nie – rządowi.
Bez ropy i gazu ziemnego nie powstaną ani wiatraki ani ogniwa PV.
W porównaniu z energetyką jądrowa turbiny wiatrowe są bardzo niekorzystne z punktu widzenia kosztów i degradacji środowiska.
W czasach gdy ropa jest tania ogromnymi podatkami dołożonymi do produktów z importowanej ropy tworzy się ogromny PKB. Z jednego pożyczonego dolara powstają 3 dolary PKB a czasem więcej ! Istny cud.
Większość złóż przypowierzchniowych wszelkich surowców została już odkryta i są one eksploatowane jeśli jest to opłacalne. Natomiast nowo odkrywane, trudno dostępne złoża są obecnie nieopłacalne w eksploatacji ale w przyszłości staną się opłacalne wobec rosnących cen.
Japonia na blokadę zaopatrzenia w surowce była i jest bardzo podatna. Japonia w zaledwie 11% polega na własnych surowcach do podaży energii elektrycznej. Według Międzynarodowej Agencji Energetycznej aż 88 % generowanej mocy w 2021 roku pochodziło z paliw kopalnych, z których 96 % opartych było o import, co czyni Japonię niezwykle wrażliwą na światowe zakłócenia. Japonia planuje dokonanie redukcji emisji dwutlenku węgla o 26 % do 2030 i osiągnięcie neutralności klimatycznej do połowy wieku.
Katastrofa w Fukushimie rozpoczęła proces zamykania elektrowni atomowych, z których obecnie czynnych jest 17, dając 7 % generowanej mocy.
Komisje PE 14.06.2022 zdecydowały że UE nie będzie wspierała nowych inwestycji w infrastrukturę gazową i atomową. Na wspomaganą przez UE budowę elektrowni jądrowych mieliśmy 18 zmarnowanych lat !
Chiny w ciągu nadchodzących 15 lat zbudują 150 reaktorów czyli więcej niż oddano w reszcie świata w minione 35 lat.
Na rysunku pokazano moc energetyki jądrowej w USA, Francji, Japonii i w Chinach. Moc ta w 1990 roku w Chinach była zerowa.
Mieszkańcy Zachodu mają o wiele lepsze instytucje niż obszar postkomunizmu. Nie zdają sobie na co dzień z tego sprawy.
„Cudze chwalicie, swego nie znacie, sami nie wiecie co posiadacie.
Ogromnym osiągnięciem cywilizacyjnym były i są wodociągi, kanalizacja i oczyszczalnie ścieków.
W XX wieku spadek śmiertelności będący skutkiem doprowadzenia czystej wody był większy niż dały wszystkie medyczne przełomy !
Rozwój cywilizacji ( czyli przemysłu, czysta woda i ręce ) ogromnie wydłużył długość życia w świecie.
Wodociągi w Polsce są pasożytniczo drenowane luksusowymi synekurami i siła nabywcza wynagrodzenia w wodzie w Polsce jest najniższa w całej Europie. Złodziejstwem został wywołany Regres Cywilizacyjny. Woda jest też coraz gorszej jakości dlatego ze złodziejskimi oszczędnościami nie jest przestrzegana technologia oczyszczania wody do wodociągu.
Znów wiarygodny cytat z sieci:
„Dane o zużyciu wody w swojej Spółdzielni Mieszkaniowej, publikującej roczne biuletyny o swojej działalności. Są w nich dane o zużyciu i cenach jednostkowych metra sześciennego wody zużywanej przez mieszkańców. Oto garść z obszerniejszego zestawienia danych o wodzie i ściekach:
W roku 1995 zużyto 972,0 tys. m3 wody | cena 1 m3 = 1,23 zł
W roku 2006 zużyto 622,7 tys. m3 wody | cena 1 m3 = 5,00 zł
W roku 2016 zużyto 420,7 tys. m3 wody | cena 1 m3 = 10,15 zł
W roku 2021 zużyto 259,3 tys. m3 wody | cena 1 m3 = 11,00 zł”
O tym jak Polacy oszczędzają na wodzie i higienie mocno czuć w każdym autobusie i sklepie.
Ludzkość staje przed bardzo nieprzyjemnym problemem ograniczonych zasobów !
III Rzesza w stosunku do ludności Europy Wschodniej stosowała rasistowskie metody wypracowane przez zachodni Kolonializm. Gdy w wojnie totalnej naziści ogłosili że „Żywność jest bronią” los „darmozjadów” Żydów było oczywisty. Darwinowskie „nie starczy dla wszystkich” wprowadzono w III Rzeszy w życie.
Ponieważ gospodarka II RP uwsteczniała się powstało zjawisko wielu milionów ludzi zbędnych na wsi. Tak więc obecne pojęcie „useless eaters” nie jest niczym nowym. Za Stalina w obozach pracy hasłem było ”kto nie pracuje ten nie je”
Z punktu widzenia racjonalności światowej gospodarki najwięcej „useless eaters” jest w zbankrutowanych krajach południowej Europy !
Włochy 2021:
Dochody 890 mld euro
Wydatki 980 mld. Większe niż dochody.
Deficyt 90 mld. Nie starcza do pierwszego na przeżycie i pożyczasz.
Dług 2680 mld. Nieoprocentowane pożyczki były od cioci Helgi ale ciocia przestała pożyczać i żądane są coraz wyższe procenty.
Polski nie-rząd przekupuje elektorat rozdawnictwem pożyczając na to od zagranicy pieniądze. Dziesięciolatki płacą już prawie 8 % !
Zjawisko ludzi zbędnych „useless eaters” w światowej gospodarce będzie się nasilać bowiem coraz więcej pracy zabierze im AI.
Nowoczesna medycyna używa wielu drogich i bardzo drogich elektronicznych urządzeń diagnostycznych.
W USA „Ochrona Zdrowia” wypracowuje 18% PKB. Z obecnym trendem niedługo będzie to dwa razy więcej niż przemysł. Średnia długość życia w USA jest jednak krótsza niż na biedującej Kubie !
The Commonwealth Fund opublikował (2021) raport „Mirror, Mirror 2021: Reflecting Poorly. Health Care in the U.S. Compared to Other High-Income Countries”
Ochrona zdrowia w USA jest dużo gorsza w porównaniu do innych bogatych krajów. Użyto aż 71 wskaźników oceniających jakość ochrony zdrowia w 11 zamożnych państwach: Wielkiej Brytanii, USA, Australii, Niemczech, Francji, Kanadzie, Szwajcarii, Szwecji, Norwegii, Holandii i Nowej Zelandii.
Ameryka znalazła się na ostatnim miejscu i to pomimo tego, że na ochronę zdrowia wydaje najwięcej ze wszystkich badanych państw. Pieniądze trafiają do lekarzy i do firm ubezpieczeniowych także z branży „medycyny defensywnej”.
W USA ogromna ilość ludzi nie ma ubezpieczenia zdrowotnego. Z analizy opublikowanej w 2009 roku w „American Journal of Public Health” wynika, że nie mający ubezpieczenia pracujący obywatel USA ma o 40 % wyższe prawdopodobieństwo śmierci, niż taki który ubezpieczenie ma. Rocznie przekłada się to na 45 tysięcy niepotrzebnych śmierci.
Ten brak powszechnego ubezpieczenia w USA to relikt i następstwo RASIZMU !
Jim Downs („Sick From Freedom”) podaje, że władze południowych stanów USA w XIX wieku broniły się przed darmową opieką zdrowotną dla byłych niewolników. Kiedy śmiertelność wśród byłych niewolników zaczęła gwałtownie rosnąć, politycy nie uznali tego za argument za wprowadzeniem powszechnej opieki zdrowotnej, tylko jako dowód na to, że czarnoskórzy nie nadają się do tego, by żyć na wolności.
„Żaden charytatywny plan dla czarnych nie sprawi, że ich skóra będzie miała inny kolor, nie zmieni tego, że są gorsi niż biali i nie ocali ich przed nieuniknionym losem” – twierdził Samuel Cox (1824–1889), amerykański kongresmen i polityk Partii Demokratycznej.
Gdy w1944 roku gubernator Kalifornii Earl Warren zapowiedział wprowadzenie w stanie powszechnego ubezpieczenia zdrowotnego, zrzeszająca lekarzy organizacja California Medical Association wynajęła firmę Campaigns Inc., która zorganizowała kłamliwą kampanię przeciwko tej propozycji. Argumentowano, że „socjalizowana medycyna” to niemiecki wynalazek, a więc pochodzący z tego samego kraju, z którym walczyli wówczas żołnierze USA. W Kalifornii powszechnej opieki zdrowotnej nie wprowadzono.
W 1949 roku ubezpieczenia zdrowotnego dla każdego Amerykanina chciał prezydent USA Harry Truman. Lekarze z całej Ameryki, zrzeszeni w stowarzyszeniu American Medical Association, zatrudnili sprawdzoną w Kalifornii firmę Campaigns Inc. do tego, by przekonała opinię publiczną, że to zły pomysł. Hasłem była rzekoma wyższość „prywatnej opieki zdrowotnej Ameryki” nad zdominowanymi przez państwo systemami opieki zdrowotnej innych krajów, które przyrównywano do „kolektywizacji” i „bolszewizmu”. Kampania znowu okazała się skuteczna i propozycja została odrzucona.
Żyjący z zasiłków lub mało zarabiający nieubezpieczeni Amerykanie to właśnie „useless eaters”, którym Ochrona Zdrowia ma NIE przedłużać życia. Jedna trzecia pracowników w USA, to working poor czyli biedak pracujący co oznacza po prostu tyle, że jutro w ogóle mogą nie mieć na życie lub pracy, a bank może zlicytować ich dom.
Finansjeryzacja zatruła już gospodarkę USA co doskonale ilustruje ochrona zdrowia.
81 milionów dorosłych obywateli USA ma obecnie problemy ze spłaceniem rachunków za usługi medyczne lub spłaca właśnie kredyt zaciągnięty na ich opłacenie. Około 49% dorosłych w USA podaje, że przynajmniej raz zrezygnowało z usług medycznych z powodu ich zbyt wysokich cen.
Powszechne są sytuacje, gdy ubezpieczyciel odmawia pokrycia kosztów leczenia mimo posiadanej przez ubezpieczonego polisy na pewną kwotę. Po przekroczeniu tej kwoty, gdy leczony nie jest w stanie pokryć dodatkowych wydatków, leczenie zostaje przerwane.
USA zajmują dopiero 39 miejsce na świecie pod względem oczekiwanej długości życia. Współczynnik śmiertelności noworodków jest tam zdecydowanie wyższy niż w biednych krajach z publiczną służbą zdrowia, jak zwalczana Kuba.
Japonia swoją bezlitosną ofensywą przemysłową lat osiemdziesiątych likwidowała w miarę nowoczesne sektory przemysłu Zachodu. Stało się jasne że Japonia mocno przewyższyła i ośmieszyła Zachód. Przewaga technologiczna jest zdrową podstawą siły ekonomicznej i powinna z kolei jest podstawą siły politycznej. USA są od 35 lat liderem technologi tylko w swojej imperialnej propagandzie. Pozycja USA stoi na dolarze i bezwstydnym stosowaniu siły militarnej bez umiaru – na destabilizacji i wszczynaniu wojen. Monstrualne amerykańskie deficyty handlowe pokrywane drukiem dolara dowodzą totalnej niekonkurencyjności amerykańskiej produkcji. Co siódme miejsce pracy w USA jest związane ze zbrojeniami. USA to jedyne państwo na świecie któremu zależy żeby non stop toczyły się wojny.
Globalne znaczenie wartości dodanej wytwarzanej przez Zachód spada i spada. Tkanka społeczna ulega zepsucia i degeneracji. Zachodowi od dekad nie chce się już ciężko pracować a nawet w ogóle pracować. Politycy widząc to urabiają społeczeństwa w kierunku obniżenia ich oczekiwań, uważając że nie da się narzucić naprawy. W tym nurcie są ostrzeżenia przed brakiem energii elektrycznej i instrukcje jak się zachowywać.
Paradoksalnie epidemie i wojny mogą wymusić brutalne wycięcie wrzodów „useless eaters” tak aby populacja Europy znów zaczęła pracować – szczególnie głową.
Narody majątki akumulują stuleciami. Wojna jest wielką akcją niszczenia mienia oraz zdrowia ludzi i ich zabijania. Na wykresie pokazano stosunek majątku do rocznego dochodu narodowego krajów. Na świecie jest to 600% a w Polsce tylko 289 %. Rekordzistą jest Szwajcaria która nie zaznała strasznych wojen. Potężny majątek zgromadziły Chiny !
W narracji o „useless eaters” znalazły się też psy. Rzekomo przeciętny pies umierający śmiercią naturalną wytworzy w swoim życiu 800 kg kału i 1.7 tony moczu. Wniosek jest prostu – trzeba za niego płacić jak za osobę przy odprowadzaniu ścieków. Środki z podatku od luksusu – psa muszą też iść na sprzątanie miast.
Interfejsy szeregowe I2C (Inter-Integrated Circuit ) i SPI ( Serial Peripheral Interface) ) służące do komunikacji mikrokontrolera z układami peryferyjnymi wprowadzono w latach osiemdziesiątych.
Philips interface I2C ( trzeba było płacić Royalties ) opracowany w 1982 roku ( kolejne wersje 1992, 1998, 2007 ) dedykował głównie do sprzętu RTVC ( także radiokomunikacja a później wszystko) gdzie mikrokontroler dyrygował układami wykonawczymi i zbierał od nich informacje. Interface I2C w układzie wykonawczym był względnie prosty a mikrokontrolery miały także odpowiedni interface którego programowa obsługa była prosta. Bez tego interface obsługa interface I2C była i jest kłopotliwa.
Bardzo udany był układ RTC PCF8583: to zegar, kalendarz, alarm, timer i CMOS RAM 240B z podtrzymaniem bateryjką w 8 pinowej obudowie. Oferowano pamięci EEprom oraz układy do wyświetlaczy LCD.
PCF8591 to 8 bitowy, 4 kanałowy przetwornik ADC i pojedynczy przetwornik DAC.
I2C stał się światowym standardem i większość lepszych mikrokontrolerów go posiada.
Interfejs SPI Motorola wprowadziła około 1985 roku i stał się on później światowym standardem. Interface ten stosują przetworniki ADC i DAC, układy RTC, pamięci EEPROM i Flash karty MMC/SD.
Oferta peryferiów i mikrokontrolerów z I2C Philipsa była bogata.
Z oboma interfejsami implementacja przetwornika ADC z rejestrem kolejnych aproksymacji SAR i drabinką rezystorową lub pojemnościową jest bardzo prosta i układ jest taktowany sygnałami z interfejsów.
W latach osiemdziesiątych produkowano już dokładne i dość szybkie przetworniki ADC z SPI w małych obudowach.
Układ LTC1090 w technologi CMOS z 1986 roku to 10 bitowy ADC z ośmioma asymetrycznymi multipleksowanymi wejściami analogowymi lub czterema symetrycznymi wejściami.
Komunikacja mikrokontrolera z układami peryferyjnymi musi zawsze zachodzić w tle pracy programu aby nie blokowała nam cennego czasu procesora. Ta komunikacja to drobny margines całego zadania systemu. Mikrokontroler musi mieć interface do interface peryferiów. W razie braku zmieniamy peryferia lub wybieramy bogatszy w peryferia mikrokontroler.
Krzemowe sensory produkowano już w latach osiemdziesiątych. Krzemowy piezorezystancyjny sensor KP101A – Philips ciśnienia absolutnego do 1.2 bar umieszczono w obudowie DIL6 z króćcem do założeniu rurki doprowadzającej mierzone ciśnienie na grzbiecie.
Inne typy tej rodziny mierzyły ciśnienie różnicowo lub w innym zakresie.
Przy zasilaniu pomiarowego mostka napięciem stałym ( takim jak ADC w mikrokontrolerze dla uzyskania ratiometryczności aby nie stosować dokładnego napięcia odniesienia) czułość spadała z temperatura. Toteż alternatywnie można było mostek zasilać z wbudowanego układu ( tranzystor plus dwa rezystory ) podnoszącego z temperaturą napięcie zasilania czyli stabilizując czułość ale system tracił ratiometryczność co ma bardzo poważne skutki. Offset Zera był zależny od temperatury. Niewielki sygnał wyjściowy należało podać do wzmacniacza instrumentalnego IA.
W realizacji autora IA był prosty i tani. Użył jeszcze względnie tanich rezystorów o tolerancji 1%.
Po 30 latach układ dalej działa.
W angielskiej terminologii automatyki przemysłowej obudowany sensor z kondycjonerem to transmitter.
Od dawna było jasne że krzemowy sensor trzeba scalić z kondycjonerem sygnału i ADC z szeregowym interface.
Sensory Temperatury z analogowym wyjściem napięciowym lub prądowym są produkowane od 40 lat jak pokazany schemat układ AD590 z ideą bardzo mocno niezrównoważonej pary różnicowej. Niestety trymowanie rezystorów wpływa na koszt produkcji takiego sensora.
W technologi CMOS można wykonać wydajny mieszany układ analogowy i cyfrowy. Pary różnicowe CMOS mają jednak duże napięcie niezrównoważenia i bardzo duże szumy rodzaju 1/F.
Koncern Intersil pioniersko w 1977 roku układach mierników w technologi CMOS ( z przetwornikiem ADC ) rodzin zapoczątkowanych przez ICL7106/7 i wzmacniaczach operacyjnych ICL7650 ( chopper-stabilized amplifiers ) zastosował auto-zerowanie. Niestety konieczne było użycie zewnętrznych kondensatorów foliowych. Przy częstotliwości akcji w ICL7106 zmniejszenie szumów 1/F było niewielkie ale przy częstotliwości użytej w ICL7650 już znaczne i
„Featuring high performance and versatility, these devices combine low input offset voltage, low input bias current, wide bandwidth, and exceptionally low drift over time and temperature. Low offset is achieved through a nulling scheme.. ”
W ogólności oba układy częściowo podpadają pod ogólną kategorie „switching capacitor circuits”. Później udało się po zmianie idei zrezygnować z zewnętrznych kondensatorów i zastosować kondensatorki scalone w CMOS jednak kosztem znacznej komplikacji.
W mieszanej technologi CMOS można scalić skomplikowaną część analogową z „procesorem”
Scalone pod koniec lat osiemdziesiątych w CMOS przetworniki oversamplingowe DAC i ADC miały skomplikowany filtr cyfrowy oraz kilka wzmacniaczy operacyjnych wraz z przełącznikami i przełączanymi przez nie pojemnościami. Miały ponad 50 tysięcy tranzystorów.
Intel w całkiem wydajnym 16 bitowym mikrokontrolerze 10 bitowy przetwornik ADC dał już w 1983 roku.
Powstanie scalonych z kondycjonerem sensorów krzemowych CMOS to pokłosie tamtych osiągnięć.
Multi – sensor BME680 Boscha z 2018 roku mierzy zawartość węglowodorów w powietrzu ( także etanol, aceton i CO), ciśnienie, temperaturę i wilgotność powietrza. Ma maleńką obudowę 3 x 3 x 0.93 mm LGA z dziurką od góry dla zapewnienia penetracji powietrza. Uruchamiany okresowo konsumuje mało energii. Ma interface I2C i SPI.
Ma wiele możliwych zastosowań.
Typical applications
-Indoor air quality
-Home automation and control
-Internet of things
-Weather forecast
-GPS enhancement (e.g. time-to-first-fix improvement, dead reckoning, slope detection)
-Indoor navigation (change of floor detection, elevator detection)
-Outdoor navigation, leisure and sports applications
-Vertical velocity indication (rise/sink speed)
Target Devices
-Handsets such as mobile phones, tablet PCs, GPS devices
-Wearables
-Home weather stations
-Smart watches
-Navigation systems
-Gaming, e.g. flying toys
-IOT devices
Tak jak i sensory 30 lat temu sensor gazu ma grzałkę osiągającą temperaturę 320 C. W tym czasie grzania pobór prądu dochodzi do 18 mA. Dokładność BME680 jest niestety niewielka.
Umieszczony na małej płytce układ BME680 współpracuje interfejsem I2C z zabawkowymi Arduino i Raspbery Pi.
Wilgotność względna ( Relative Humidity – RH ) to określony w procentach stosunek ciśnienia cząstkowego pary wodnej zawartej w powietrzu do prężności pary wodnej nasyconej nad płaską powierzchnią czystej wody w tej samej temperaturze.
Dostępne są empiryczne wzory na maksymalną ilość wody w powietrzu w funkcji temperatury i ciśnienia
Na wykresie pokazano ilość wody w powietrzu na kilogram powietrza dla RH=100% (czyli punkt rosy) ( i 50%). Ilość ta szybko wzrasta z temperaturą. Dla temperatury 8C wynosi circa 8 gram wody a dla temperatury 34C 34 gramy. Dla temperatury 50C jest to aż 96 gram.
W praktyce stosuje się proste aproksymacje dla tego wykresu.
Człowiek dobrze czuje się w zakresie wilgotności względnej 30-70% ale najlepiej w zakresie 40-60%. Przy RH < 45% wystąpią problemy z elektrycznością statyczna ESD i nieprzyjemne dla człowieka wyładowania.
Philips był kiedyś jednym z najsilniejszych koncernów elektronicznych i mikroelektronicznych świata a wydzielony z niego koncern ASML produkujący teraz wyrafinowane urządzenia do fotolitografii jest światowym liderem i jedną z najważniejszych firm świata!
W jego katalogu z 1986 roku jest Humidity Sensor. Specjalna folia ( czyli polimer) absorbująca wilgoć z powietrza ma w nim złotą metalizacje z obu stron. Sensory z zastosowaną wtedy obudową ze szczelinami produkowane są do dzisiaj. Sugerowano zastosowanie go w elektronicznych higrometrach, szuszarkach pralniczych do automatycznego zakończenia procesu i do automatycznych nawilżaczy powietrza.
Od tego czasu zaczął się pochód tych sensorów i czujniki wilgotności zyskały szerokie zastosowanie.
Współcześnie generalnie czuły na wilgoć materiał w sensorze wilgoci to ceramika, półprzewodnik lub polimer.
W domu / budynku sensor wilgotności użyty jest w systemach HVAC i nawilżaczu, suszarkach pralniczych, kuchenkach mikrofalowych.
Najtańszy sensor blokuje prace zawilgoconego urządzenia elektronicznego ( kiedyś szczególnie magnetowidu ) po transporcie ale nie uległo uszkodzeniu po włączeniu.
W medycynie czujniki wilgotności są stosowane w respiratorach, inkubatorach i sterylizatorach
Powszechnie są stosowane w produkcji farmaceutyków i produktów biologicznych.
W rolnictwie sensory wilgotności są w klimatyzacji szklarni i układzie zapobieganie powstawaniu rosy oraz monitorowaniu wilgotności gleby.
Stosowane są w przechowalnictwie zbóż i innych płodów rolnych.
W przemyśle pracują w suszarniach, piecach, systemach chemicznego oczyszczania gazów, w produkcja papieru i tekstyliów oraz w przetwórstwie spożywczym.
W samochodzie sensor wilgotności pracuje w odmgławiaczu tylnej szyby a czasem mierzy wilgotność powietrza dla silnika.
W przemyśle półprzewodnikowym poziomy wilgotności powietrza są regulowane i monitorowane.
Sensor wilgotności Philipsa zmienia swoją pojemność. Można ją mierzyć w zakresie częstotliwości 1 KHz – 1 MHz. Jako element generatora LC nadaje się połowicznie bowiem przy F=100 kHz tan delta < 3.5% czyli pojemność ma dość dużą stratność. Nie wolno sensora polaryzować napięciem stałym.
Sensor zawsze jest użyty jako element generatora a częstotliwość mierzy mikrokontroler.
Oczywiście do pomiaru pojemności sensorów nie stosuje się wyrafinowanych układów pomiarowych jak pokazany wcześniej system HP. Niemniej jednak błąd i dryfty wprowadzane przez kondycjoner winny być mniejsze niż błąd samego sensora.
Sensor może pracować w generatorze RC lub LC. Oczywiście generator LC jest znacznie stabilniejszy. Z uwagi na rozmiar indukcyjności L częstotliwość generatora jest ograniczona od dołu. Z kolei zakres częstotliwości pracy sensora jako pojemności jest podany przez producenta i nie zawsze użycie generatora LC jest możliwe szczególnie gdy stratność tej pojemności jest duża. Pomiar generowanej częstotliwości jest możliwy prawie każdym mikrokontrolerem. Okres drgań generatora LC jest proporcjonalny do pierwiastka z L x C i pomiar pojemności jest nieliniowy ale dokonuje się tylko jedną linearyzacje całości systemu.
Kolejną zaletą generatora LC może być mały pobór mocy szczególnie przy dużej dobroci elementów L i C.
Można do pojemnościowego sensora ( RH lub innego ) m.in. użyć generatora na trzech inverterach CMOS lub generatora zbudowanego na komparatorze scalonym w mikrokontrolerze.
Na rysunku pokazano generator RC z trzema inverterami CMOS. Można zastosować dwa invertery i sygnał na rezystor R1 podać z wyjścia pierwszego od lewej invertera ( a nie z nieobecnego trzeciego) ale ma on znacznie gorsze właściwości.
Mankamentem takich generatorów jest liniowa praca wejściowego invertera przez znaczną część okresu drgań co skutkuje dużym poborem prądu i mocy. Wadę tą zmiękcza duży stosunek wartości rezystorów R2/R1. Statyczne wzmocnienie napięciowe invertera CMOS spada ( patrz plik pdf ) wraz z rosnącym napięciem zasilania co jest powodem szybkiego wzrostu poboru prądu przez generator z rosnącym napięciem zasilania.
Generalnie sprawa generatorów w technologii CMOS nie jest prosta.
Bez uwzględnienia czasów propagacji inverterów przy napięciu 5V i temperaturze 25C ( efekt diod wejściowych !) częstotliwości generatora wynosi:
Im większy jest rezystor R2 tym mniejszy jest udział w przeładowaniu kondensatora prądu wejściowych ochronnych diod w układzie CMOS.
Dla zerowego rezystora R2 częstotliwość wynosi 0.445/R1C, dla R2=R1 wynosi 0.559/R1C i dla R2>>R1 wynosi 0.772/R1C.
Napięcie przewodzenia wejściowych diod ochronnych CMOS spada z temperaturą T co powoduje powiększenie z tego powodu częstotliwości generacji i z tego względu wartość R2 powinno być relatywnie jak największa ( wartość sugerowana przez producentów 2..8 x R1 ) jeśli jest to efekt niepożądany. Wartość rezystora R2 nie może być jednak za duża bowiem stała czasowa R1C1 jest coraz bardziej powiększona stałą czasową R2Cincmos, która to pojemność wynosi około 3-5 pF. Z kolei czas propagacji invertera CMOS wzrasta z temperaturą. Wzrasta oporność załączanych tranzystorów i spada ich prąd wyjściowy. Pamiętać należy ze podawany w katalogu czas propagacji invertera dotyczy wejściowego sygnału szybko narastającego a tu sygnał na wejściu pierwszego invertera narasta powoli i zależność jest znacznie mocniejsza.
Na wykresie pokazano pojemność starego sensora wilgotności Philipsa przy częstotliwości 100 KHz. Czułość sensora przy RH=40% wynosi 0.4+-0.05 pF / % RH a zależność temperaturowa +0.1% RH / K.
Na płytce drukowanej z sensorem RH jest też m.in. sensor temperatury i ewentualny termiczny dryft sensora i generatora może skompensować program mikrokontrolera ale kompensowania programem prymitywizmu interfejsu sensora NIKT nie poleca.
-Ustal (lub znajdź i zweryfikuj ) przybliżony wzór na współczynnik temperaturowy częstotliwości generator na inverterach CMOS przy zasilaniu 3/5V od temperatury w funkcji stosunku R2/R1 zakładając ze napięcie przewodzenia ochronnych diod wejściowych spada 2mV/C. Można pomocniczo użyć programu symulacyjnego ( w którym jest już elementarny dwu-tranzystorowy inverter CMOS ) aby zobaczyć że akcja diod słabnie ze wzrostem stosunku R2/R1 i ocenić wielkość tej akcji
-Ustal (lub znajdź i zweryfikuj ) przybliżony wzór na czas przełączania invertera CMOS ( jego dane są w pliku pdf ) dla powolnego sygnału jak w generatorze RC i jego zależność od temperatury i napięcia zasilania
-Biorąc pod uwagę dwa przeciwstawne dryfty częstotliwości generatora RC na inverterach CMOS podaj wzór na stabilną temperaturowo ( tylko wokół 25C i przy napięciu 3/5V ) częstotliwość z argumentem R2/R1
-Wyznacz najlepsze wartości R1 i R2 (stabilność pomiaru ) przy pojemności C=120 pF ( sensor RH) dla generatora RC CMOS uwzględniając pojemność wejściową invertera ca 5 pF wpływająca wraz z R2 na częstotliwość generatora i jej dryft.
-Jak można tanio skompensować temperaturowo taki generator. Podaj kilka sposobów.
2.Do sterowania tranzystorów – kluczy CMOS w multiplexerach czy w układach autorównoważenia wzmacniaczy CMOS lub w innym celu możemy potrzebować dwóch faz sygnałów zegarowych nie - zachodzących na siebie ( ma być przerwa) tak aby drugi klucz rozpoczął włączanie się gdy pierwszy jest już na pewno wyłączony do końca. Sygnały z z jednego wejściowego sygnału zegarowego może wytworzyć pokazany układ. Załóżmy że czas propagacji przez każdą bramkę/ inverter jest taki sam.
-Jaki jest czas przerw sygnałów ?
3.Na parze różnicowej tranzystorów NMOS wykonano generator LC ( L=15 mH z pojemnością 120 pF częstotliwość jest około 100 KHz ) z sensorem RH. Oprócz dwóch tranzystorów NMOS i obwodu LC jest tylko jeden rezystor ( niby źródło prądowe ) ustalający prąd źródeł pary Mosfetów.
-Z czego wynika dryft termiczny tego generatora. Jak można go wyeliminować lub minimalizować ?
-Jakie są poważne zalety tej konfiguracji generatora ?
-Jak w układzie CMOS sygnał tego generatora doprowadzić do postaci binarnej opełnej amplitudzie dla układów cyfrowych ? Podaj swój schemat i sprawdź na drodze symulacji.
4.W generatorze kołowym połączona jest nieparzysta ilość inverterów (lub bramek). Im więcej jest w pierścieniu inverterów tym mniejsza jest częstotliwość generacji. Może być ich ze 30-50.
-Podaj schemat bezzakłóceniowego przełączenia w biegu ilości inverterów czyli zmiany częstotliwości takiego generatora o dwóch częstotliwościach. Oczywiście użyte są w układzie sekwencyjnym przerzutniki jawnie lub niejawnie.
Cwiczenie.
1.”Obiekt wielowejściowy i wielowyjściowy ( MIMO - Multi Input Multi Output ) z reguły każdym swoim wyjściem reaguje na każde wejście czyli występują interakcje. Interakcje są zarówno dynamiczne jaki i statyczne.
Teoretycznie aby wyeliminować interakcje i uzyskać niezależne sterowanie odsprzeżone tak aby każde wejście systemu regulacji powodowało tylko reakcje jednego wyjścia należy odwrócić dynamikę modelu procesu obiektu. Analiza wrażliwości prowadzi do prostego wniosku ze uzyskany system regulacji często będzie bardzo wrażliwy czyli zupełnie nieprzydatny.
Teoretyczność owego odsprzęgania wzmacnia fakt ze w polskojęzycznej literaturze ( znanej autorowi ) nie ma ani jednego przykładu na realną regulacje obiektu MIMO i odsprzęgania.
Natomiast można próbować statycznie z wyjść regulatorów "niezależnych ( po odsprzężeniu ) pętli regulacji " wyliczyć zmienne sterujące organami wykonawczymi. To często daje dobre wyniki.
Przykład odsprzęgania znajdujemy w "Computer Control of Machines and Processes", John G. Bollinger, Neil A. Duffie, Addison-Wesley 1988.
Niech będzie pomieszczenie gdzie chcemy otrzymywać tropikalny klimat. W pomieszczeniu są sensory temperatury i wilgotności. Wentylator dostarcza z zewnątrz strumień świeżego i zimnego powietrza do którego regulowanym zaworem wpuszczamy strumień gorącej pary wodnej. Tyle samo nieświeżego powietrza opuszcza pomieszczenie. W pomieszczeniu jest także regulowany grzejnik elektryczny. Strumień pary wodnej dostarcza wodę do atmosfery pomieszczenia i ciepło. A grzejnik elektryczny dostarcza tylko ciepło.”
Autor dla łatwości implementacji zmodyfikował ten układ. Może być on jednak stosowany tylko w małym (<10 m2 ) pomieszczeniu.
Źródłem ciepła i jednocześnie pary wodnej dla atmosfery pomieszczenia jest załączany 2 KW czajnik do wody ( musi być napełniony wodą ) z otwartą pokrywką aby nie zadziałał wyłącznik po dojściu do wrzenia i trwało wrzenie.
Źródłem tylko ciepła jest do wyboru (a) szybki w odpowiedzi termowentylator lub (b) wolny elektryczny kaloryfer.
Źródłem wody w atmosferze jest ultradźwiękowy nawilżacz.
Gdy nie jest włączony termowentylator to włączony jest wentylator aby powietrze było zawsze mieszane.
Źródłem świeżego powietrza jest uchylane przez człowieka ( jako aktuator) okno lub pośrednio załączany wentylator ( do wyboru konfiguracja ), który powietrze z pomieszczenia usuwa kanałem wentylacyjnym i powoduje zassanie świeżego szczelinami w oknie i mniej w drzwiach.
Na małej „demonstracyjnej” płytce PCB ( 1992 rok ) są sensory z układem elektronicznym interface oraz 4 przyciskami.
Sensorem temperatury ( nie-ratiometryczny !) jest tranzystor BC337 ( połączone B z C ) lub dioda 1N4148 lub przy innej obsadzie elementów ratiometryczny RTD PT100. Drugim sensorem temperatury ( prawie ratiometrycznym ) jest półprzewodnikowy sensor KTY81-250 lub termistor. Jego interface to tylko opornik zasilający.
Trzy invertery z układu '4069 są generatorem RC dla opisanego sensora RH Philipsa. Kolejne trzy invertery tego układu są generatorem RC ze zmiennym opornikiem ( lub kondensatorem ) jakim jest na przykład Fotorezytor lub Potencjometr lub Trymer pojemnościowy lub są niewykorzystane.
Sensorem ciśnienia jest wspomniany KP101A. Kondycjoner dla KP101A i sensora temperatury wykonano na poczwórnym wzmacniaczu operacyjnym.
W drugiej wersji płytki jest jeszcze sensor gazu TGS - Taguchi Gas Sensor na wybrany zestaw gazów. Regulacje podgrzewania miniaturowym grzejnikiem sensora wykonuje tranzystor sterowany sygnałem PWM z procesora.
Płytka ta jest przewodem taśmowym połączona z płytą (1992 rok - Eprom, RAM, PAL, MAX232 ) z udanymi mikrokontrolerem 80C552. Drugim przewodem taśmowym dołączono płytkę z wykonawczymi przekaźnikami i optotriakami a trzecią dołączono duży wyświetlacz LCD 2 x 40 znaków. Łącze RS232 z ( z IC MAX232) służy do komunikacji z komputerem PC.
N.B. Płytek demonstracyjnych jest wiele. Różne układy komunikują się z procesorem 80C552 interfejsem I2C. Program po Resecie pyta o to która płytka jest dołączona i z braku odpowiedzi uznaje że właśnie ta analogowa.
Jeśli rozkaz z wartościami zadanymi temperatury i wilgotności jest w ogóle wykonywalny to zostanie poprawnie wykonany chociaż to potrwa. Sama odpowiedź sensora RH trwa 3-5 minut. Należy pamiętać o tym że na wykonywalność rozkazu ma wpływ pogoda i stan wyjściowy.
Program ( nie ma w nim jałowych pętli oczekiwania ! ) wykonany jest w C.
Płytka z nowoczesnym sensorem BME680 połączona jest z systemem Arduino a ten z PC. Przykładowy program rysuje na ekranie PC wykresy mierzonych wartości. Od razu widać że szumy tego multi-sensora są jednak znacznie większe niż starego systemu.
-Sporządź program do regulacji zadanej temperatury i wilgotności w małym pomieszczeniu dla BME680 z Arduino.
