Pull Up. Pull Up. Terrain ahead.
W kwietniu 2022 roku ceny towarów i usług konsumpcyjnych wzrosły o 12,3% w porównaniu z analogicznym miesiącem ubiegłego roku – ogłosił PISowski, partyjny Główny Urząd Statystyczny. Około 20% tej inflacji jest zaimportowanych ze świata.
"Jaszczomp" zaniemówił. Miała byc deflacja !
Pull Up. Pull Up. Terrain ahead. Za sterami samolotu o nazwie Polska siedzi neosanacyjny naczelnik Kaczyński i leci wprost na brzozę, która zaraz urwie maszynie skrzydło.
Deficyt sektora finansów publicznych w 2022 r. wyniesie 127 mld 998 mln zł – wynika z przesłanej przez Główny Urząd Statystyczny notyfikacji fiskalnej Polski, opublikowanej przez Eurostat. To jest kolejne kłamstwo.Jest on dużo większy.
Kłamliwy Morawiecki nazwie deficyt Putyficytem. Ale naprawdę są niegospodarne:
-Przeróżne debilne Tarcze
-Obniżenie Vatu na żywność i paliwa
-Kapitały opiekuncze
-Rodzina 500+,
-13 i 14 emerytury
-Dopłaty na to i owo
-Obiecane 33 mld zł dopłaty do górnictwa,
-14 mld zł poszło dla TVP
-Zbędne szczepionki za 7 mld
-Inwestycje w hrywne
-Utrzymanie uchodzców
-3 mld zł poszło dla LOTu
-0.5 mld zł poszło dla IPN
-700 tys nauczycieli i 5 lat ciagłych podwyżek dla nich
-Rów za circa 3 mld
-Potrojenie wydatkow na rząd
-Ostrołeka 1.5 mld
-Rażąca niegopodarnosc na synekurach w SSP
-Szumoski Corp, Respiratory, CPK ( Centralne Pole Kwaitowe ), aferalne fundacje....
Ponieważ wydrukowano dużo Euro i Dolarów ceny wszystkich towarów rosną jak na drożdzach. Ale to tylko ułamek polskiego koszmaru.
piątek, 29 kwietnia 2022
Pull Up. Pull Up. Terrain ahead.
Mieszkanie i ogrzewanie: Uklad testowy
Mieszkanie i ogrzewanie: Uklad testowy
Wadliwy moze byc kazdy projekt lub kazdy etap produkcji kazdego przedmiotu. Koszt strat na kazdym kolejnym etapie projektowania, produkcji i serwisu rosnie wielokrotnie.
Zlej jakosci produkcja jest w Polsce powodem poteznych strat i czynnikiem obnizenia dobrobytu.
Wyroby ze stali a szczegolnie samochody rdzewieje na potege. Polska stal jest podlej jakosci. Nie sa przestrzegane wymagania technologii stali a sama technologia jest archaiczna. Mierne jest tez lakierowanie samochodow i przygotowanie blach. Zlej jakosci stal mocno obniza ceny eksportowanych wyrobow i pogarsza opinie o nich.
Jestesmy za biedni na produkowanie bubli - "jednorazowek". Na przyklad butow. Maszyna testujaca trwalosc uzywania butow jest stosunkowo prosta w budowie. Gdy testowanym butom odklei sie podeszwa trzeba ustalic powod tego i blyskawicznie wprowadzic zmiany w produkcji. Bez szybkiego – wydajnego testowania informacje o wadach butow otrzymamy dopiero od reklamujacych nabywcow jako "musztarde po obiedzie". W tescie mozna tez dodatkowo uzyc wody.
Najtrudniejsza jest w testerze realizacja sensora uszkodzenia buta. Bez sensora konieczna jest ciagla lub okresowa obserwacja przez czlowieka. Test mozna rejestrowac na magnetowidzie wielokrotnie nadpisujac wczesniejszy zbedny juz zapis. Maszyne taka mozna wykonac nawet w dobrze wyposazonym warsztacie.
N.B.W cywilizowanym swiecie sa normy okreslajace wytrzymalosc butow i sposob jej testowania.
Takze test trwalosci zamka w drzwiach samochodu nie jest skomplikowany.
Wyprodukowane diody, tranzystory... uklady scalone sa wstepnie testowane na "waflu" ( nazwa od podobienstwa wygladu ) przed pocieciem plytki. Koncowo uklady sa testowane po pocieciu plytki i zamontowaniu chipow w obudowach jako ze chip w trakcie montazu moze byc uszkodzony. Montowane sa w obudowach tylko chipy wstepnie sprawne. Uniwersalne stanowisko testowe z wieloma przyrzadami moze byc mierne i bardzo drogie. Stad popularne sa dedykowane rozwiazania ukladow testowych.
Obecnie uklady elektroniczne sa automatycznie montowane na plytach drukowanych. Elementy mocy umieszczane sa w plastikowych obudowach pozwalajacyh na montaz automatyczny i minimalizacje ilosci drogiej ludzkiej pracy.
Srednio skomplikowany masowo produkowany odbiornik TVC ma okolo 600 elementow elektronicznych zas luksusowy ponad 1000 elementow.
Automatycznie lub recznie zmontowany system moze byc niesprawy z powodu wadliwosci uzytych elementow, pomylkach w obsadzie oraz wadach plyty drukowanej PCB i jej lutowania.
Caly system produkcyjny pracuje ze sporzezeniami zwrotnym. Gdy element X jest za czesto wadliwy trzeba go reklamowac u dostawcy a u siebie momentalnie podjac jego dodatkowe testowanie jako ze producent wade poprawi po czasie lub nowa dostawe otrzymamy od zmienionego producenta. Gdy za czeste sa zwarcia na PCB lub wadliwe lutowania trzeba poprawic projekt PCB i proces lutowania.
O ile wady w czesci sygnalowej urzadzen nie inicjuja kaskady uszkodzen to wady w czesci energoelektronicznej kazdego urzadzenia inicjuja kaskade uszkodzen i moga byc nawet niebezpieczne dla personelu. Totez stosuje sie specjalne pomyslowe metody uruchamiania ukladow energoelektronicznych. Gdy tylko po wlaczeniu nie zgadza sie sygnatura napiec i pradow zasilanie jest momentalnie odciete.
Nawet najlepsi producenci nie testuja 100% parametrow odbiornkow TVC dlatego ze jest ich wszystkich przerazajaco duzo.
Gdy elektronike TVC uda sie uruchomic i wyregulowac jest on nastrajany ( w odbiornikach z synteza czestotliwosci PLL czestotliwosci stacji mozna automatycznie programatorem umiescic w pamieci nieulotnej montowanej na PCB odbiornika ) na sygnaly z generatorow sygnalow testowych i stacji telewizyjnych. Z uwagi na utrudniajace proces interakcje - zaleznosci regulacji, bardzo wazne jest wstepne ustawienie potencjometrow i rdzeni obwodow LC na typowe pozycje po regulacji. Podejmowane sa proby automatyzacji regulacji ale jest to zadanie trudne do realizacji. Czesc parametrow jest automatycznie szybko mierzona. Po minimalnych 30-60 minutach pracy, "nagrzania" TVC testujacy odbioru pracownik wybiera po kolei wszystkie kanaly. W Europie potezny Philips oferuje znakomite generatory sygnalu testowego TVC. Poszczegolne sygnaly sluza do oceny roznych parametrow. Doswiadczony pracownik odrzuca odbiorniki ktore przeszly automatyczne pomiary ! Jeden z sygnalow testowych jest na niskim zakresie VHF i celowo ma maly poziom. Od razu widac zaklocenia emitowane przez wadliwy zasilacz impulsowy czy wzbudzajacy sie wzmacniacz Audio czy wzmaczniacz mocy odchylania pionowego. Trzy sygnaly w sasiednich kanalach od razu demaskuja wady glowicy i toru IF.
Komputer PC po wlaczeniu wykonuje POST, Power On Self Test. Moglby on byc szczelniejszy ale odbylo by sie to kosztem czasu testu. Test taki jest wiec wynikiem kompromisow.
Wyprodukowany komputerek sterujacy silnik samochodowy ECU testuje sie na skomputeryzowanym modelu silnika spalinowego. Test powinin byc jak najbardziej szczelny dlatego ze wada wykryta przez uzytkownika wygeneruje duze koszty naprawy gwarancyjnej.
Zalaczane co jakis czas minikomputery sterujace rakiety balistyczne ICBM wykonuja swoj POST, oraz testuja wszystkie binarne i analogowe I/O. Wykryta jakakolwiek niespojnosc w stanach jest Alarmowana i wyklucza jednostke z uzycia.
Odpowiedz ciaglego regulatora PI – PID na skok jednostkowy w otwartej petli jest ogolnie znana.
Oczywiscie lepszy jest calosciowy test ( obejmuje on funkcjonalnosc Anty Wind Up ) w zamknietej petli regulacji. Taki uklad testowy jest duzo trudniejszy w budowie.
Ale regulator krokowy PI-PID ma taka odpowiedz dac razem z calkujacym aktuatorem. Wyjsciem fizycznego aktuatora czyli silnika dwufazowego z przekladnia jest trzpien operujacy zaworem. Pomocniczym wyjsciem jest wyjscie rownolegle operowanego potencjometru.
Gdy nie mamy fizycznego aktuatora musimy zastosowac jego model.
Zachowanie kompletnego ( wejscie jest z sensora PT100 lub tranzystora ) regulatora krokowego latwo obserwowac. Oczywiscie z dodatkowymi przyrzadami . Zamiast glownego bledu Err podajemy sygnal z potencjometru a voltomierzem obserwujemy sygnal bledu wewnetrznej petli E. Powoli powiekszajac wartosc bezwgledna Err ( raz w jednym a potem w drugim kierunku dla kompletnosci testu ) zadziala przekaznik trojpolozeniowy i w obu topologiach blad E po akcji korekcyjnej powinien byc mocno zmniejszony, najlepiej do zera. Sygnal testowy mozna tez podac do "sensora". Przykladowo zamiast sensora PT100 dajemy dokladny rezystor 120 Ohm odpowiadajacy temperaturze sensora ca 52.5 C i rezystancje ta manipulujemy potencjometrem w obu kierunkach. W przypadku gdy aktywne jest calkowanie co okreslony czas regulator wygeneruje impuls.
Oczywiscie uklad testowy nie musi byc z fizycznym aktuatorem. Sygnaly wyjsciowe regulatora "+1 /-1" o napieciu 220 Vac poprzez uklad izolujacy moga byc podane do integratora o czasie przestawiania takim jak naped "zaworu" a sygnal z integratora ( to odpowiednik sygnalu z potencjometru i zawodu elektroserwozaworu ) do podwojnej lub potrojnej inercji jako obiektu cieplnego a napiecie z tego symulatora obiektu podano rezystorem do rezystora udajacego wejsciowy sensor PT100 lub inny. Sygnatura jest czas regulacji "obiektu" na skok wartosci zadanej. Jesli regulator nie jest rodzaju wbudowanego musi miec optymalnie ustawione wzmocnienie K, czas calkowania Ti i nieczulosc N. Licznikiem mozna tez zmierzyc ilosc wygenerowanych impulsow
Kompletny Test regulatora.
Regulator ma miec dynamike ustawiona dla konkretnego ( symulowanego ) obiektu. Gdy jako klucze stosowane sa tyrystory lub triaki mozna je w czasie testu silnie nagrzac suszarka do wlosow aby upewnic sie ze system ma duzy margines bezpieczenstwa na zaklocenia. Wzrost temperatury silnie obniza dynamiczna odpornosc zakloceniowa tyrystorow i triakow.
Obciazeniem dla wyjsc "-1/+1" czyli 220Vac kompletnego regulatora krokowego pracujacego w zamknitej petli sa alternatywnie:
1.Serwomotor z przekladnia z przelacznikami krancowymi i potencjometrem lub innym sensorem polozenia. Napiecie z suwaka zasilonego potencjometru lub innego sensora podajemy do 2-3 inercyjnego symulatora obiektu ( czyli w Wezle Cieplnym odpowiednika wymiennika ) a sygnal z niego poprzez rezystor do odpowieniego wartoscia, dokladnego rezystora zastepujacego sensor PT100. Petla regulacji jest w ten sposob zamknieta. Zamiast nominalnego zasilajacego napiecia sieciowego mozna uzyc podwyzszonego napiecia 250 Vac z autotransformatora aby sprawdzic czy system kluczy mocy ma wlasciwy margines. Przy obnizonym napieciu regulator tez musi dobrze dzialac. Aby upewnic sie ze wszystkie luty PCB sa poprawne nalezy w PCB stuknac rekojescia srubokreta.
Odpowiedz adaptacyjnego regulatora CWU musi byc niezmienna w funkcji temperatury wody sieciowej z elektrocieplowni. Uklad testowy jest bardziej skomplikowany i ma on osobny opis.
2.Dwa przekazniki ( lub lepiej styczniki ) na napiecie robocze 220 Vac. Ich styki podaja napiecie do ( dodatkowego ) integratora symulujacego calkowanie aktuatora. Sygnal z integrator podano do symulatora obiektu jak wczesniej. Mankamentem jest brak duzego napiecie ( circa 360V ) na drugim kluczu mocy przy zalaczniu jednego z nich.
3.Dwie zarowki oswietleniowe. Zredukowany i wyprostowany prad zarowek podano do LED-ow izolujacych transoptorow, ktore daja sygnaly "-1/+1" do symulacyjnego integratora. Przy zasilaniu zarowek poprzez transformator bezpieczenstwa 220:220 Vac napiecie z nich poprzez diody 1N4007 mozna podac na wejscie (dodatkowego) integratora symulacyjnego. Sygnal z integratora podano do symulatora obiektu jak wczesniej.
Stany bliskie maksymalnemu i minimalnemu napieciu na wyjsciu integratora symulatora napedu czyli jego nasyceniu detekuja dwa komparatory czyli komparatory scalone , wzmacniacze operacyjne lub uklady dyskretne dajac sygnaly jak wylaczniki krancowe. Sygnal wyjsciowy z integratora ze wzmacniaczem JFET ( jeden ze wzmacniaczy operacyjnych w kostce ) podano na kaskade dwoch inercji RC jako obiekt i dalej na wtornik na drugim wzmacniaczu operacyjnym a sygnal z niego poprzez wyliczony rezystor do wejscia regulatora w miejscu sensora PT100. Poprzez niewielki kondensatorkiem podane jest tez do wejscia sensora zrozniczkowane ( taki efekt jak przeciek zaklocenia miedzy kablami ) zaklocenie polem sieciowym 50 Hz. Zalocenie to nie moze w zaden sposob sie manifestowac. Gdy stosujemy kompletny naped integrator z komparatorami jest zbedny i napiecie z niego jest zastapione napieciem z suwaka potencjometru lub wyjsciem sensora polozenia. Konieczne moze byc dopasowanie sygnalow.
Kazdy test mozna zautomatyzowac z uzyciem mikrokomputera. Ma to sens przy masowej produkcji. Produkcja maksymalnie 8 tysiecy rocznie wbudowanych kontrolerow do prefabrykowanych wezlow CO-CWU na pewno nie jest masowa !
Innowacyjny koncern Hewlett Packard swoje ( kupil ich projekt ) pierwsze minikomputery 2116 wypuszczone w 1967 roku dedykowal do systemow pomiarowych ze swoimi przyrzadami. Istotnie juz w tym okresie minikomputery staly sie przydatne do prowadzenia skomplikowanych testow jak na przyklad wszechstrony test silnika odrzutowego czy rakietowego na stanowisku.
Minikomputery linii 2100 to "podpompowane" do 16 bitow prymitywne 12 bitowe minikomputery DEC PDP-8 czyli faktycznie nic nadzwyczajnego. Od tego czasu mini a od niedawna mikrokomputery sa coraz czesciej stosowane w systemach pomiarowo – testowych.
Sygnaly z sensorow na stanowisku testowym silnika odrzutowego ( sygnal ciagu i drgan z mostka tensometrycznego, roznicowe sensory cisnienia, sensory obrotow ... ) podano do przetwornika ADC z multiplexerem obslugiwanego przez kanal bezposredniego dostepu do pamieci DMA. Zadaniem programu jest m.in. okresowe zapisanie zestawu zmierzonych danych w RAM na twardy dysk.
W czasie testu silnika uruchamiany sie wtrysk coraz wiekszej ilosci wody do strumienia powietrza wciaganego przez silnik az do zgaszenia silnika. Normy wymagaja bowiem duzej odpornosci silnika na ulewe. Inny test polega na wrzuceniu kurczka jako odpowiednika wciagniecia przez silnik lecacego ptaka. Normy podaja jaki incydent ( mase ptaka ) silnik musi przezyc pracujac przy wznoszwniu z pelna moca.
Off – Line dane sa pozniej szczegolowo analizowane. Analiza fourierowska uzywajaca FFT pozwoli wykryc niebezpieczne rezonase lub jeszcze gorsze wibracje czyli nieliniowe rezonanse.
Silniki testowanej rakiety musza pracowac stabilnie w kazdych warunkach !
Na elementach nowego testowanego mostu umieszcza sie mostki tensometryczne i przy obciazonym - przeciazonym ciezarowkami moscie dokonuje pomiarow. Ale wszystkie katastrofy mostow byly dynamiczne. Stad lepszy jest test z "szerokopasmowym" zapisem informacji z tensometrow przy jezdzacych po testowanym moscie ciezarowkach. Takze dynamiczne dane moga byc okresowo zbierane z mostu w normalnej eksploatacji w szczycie ruchu.
Zapis przebiegu szybkich zjawisk nie jest latwy. Do obserwacji dzialania kompresujacego ladunku implozyjnego opracowywanej glowicy jadrowej zastosowano pionierskie "szybkostrzelne" kamery i promieniowanie rentgenowskie X.
Pierwszy monolityczny wzmacniacz operacyjny uA702 wyprodukowano w 1963 roku a wiec przed era minikomputerow i mikrokomputerow stosowanych pozniej do sterowania i zbierania danych w systemach testujacych. W Application Note 24 koncernu National Semiconductor z 1968 roku opisano reczny system do testowania wzmacniaczy operacyjnych. Nie jest on bynajmniej skomplikowany. Nie ma zadnych krytycznych czy drogich elementow.
Automatyczne testowanie mikroelektroniki z reguly nie jest skomplikowane ale jest to osobny temat.
Firma Analog Devices od 1980 roku ( "Analog Dialog" Vol 14 No2 ) proponuje system testowy LTS2000. W wersji podstawowej za 25 000 dolarow testuje on tylko wzmacniacze operacyjne. Zbudowany jest na srednio - malo wydajnym 16 bitowym procesorze TMS9901 ( jest to jeden ze slabszych w swiecie procesorow 16 bitowych ) z 64 K pamieci RAM. Przygotowany wczesniej program testowy dla danego przyrzadu ( OPA, DAC, ADC ) trzeba przeczytac z miekkiego dysku. System ma dwuliniowy wyswietlacz LED oraz do wyboru interfejs RS232 lub interface pomiarowy IEEE488. Jest zatem wizualnie dosc ubogi. Po zakupieniu i zamontowaniu dodatkowych kart mozna testowac przetworniki DAC i ADC za odpowiednio 3000 i 4000 kolejnych dolarow. Ceny te nie sa obnizane choc powinny bowiem ceny mikrokomputerow maleja. Ten system jest stosunkowo powolny w akcji testowej.
Karty z przetwornikami ADC-MUX i DAC do komputerow PC ( sa tez jak binarne I/O karty z portmai 8255 Nie ma niestety ukladow licznikowych ) nie sa wysokiej jakosci ale pozwalaja bez problemu stworzyc rozne skomputeryzowane systemy testujace. Nawet skomplikowane.
Generalnie oferowane systemy do testowania wyprodukowanej mikroelektroniki sa drogie a nawet bardzo drogie przy czym ich mozliwosci pomiarowe i testowe sa realnie bardzo ograniczone.
Tester do elementow duzej mocy jest horendalnie drogi.
A testy sa potrzebne. Przykladowo wyprodukowany chip tranzystora mocy po testach na obudowie otrzymuje jedno z 32 (!) oznaczen w ramach amerykanskiej linii oznaczen 2NXXXX i europejskiej lini BDXXX. Kryteriami podzialu jest miedzy innymi wzmocnienie przy duzym pradzie kolektora. Przyrzady o za malym wzmocnieniu beda tranzystoramu o mniejszym katalogowym Icm. Kryterium kwalifikacji moze zawierac kombinacje kilka parametrow. Przy duzym pradzie z rezystorem miedzy B-C mierzone jest napiecie Uce. Zawiera informacje o Ube ( nie moze byc za duze ) i wzmocnieniu pradowym. Kolejnym kryterium jest absorbowana lawinowo energia przy napiecieu Uceo do momentu wejscia tranzystora w drugiej przebicie. Mala energia klasyfikuje przyrzad na mniejsza moc Pc. Kolejnym kryterium jest napiecie Uceo w czasie lawinowego przebicia. Dla tranzystorow mocy bardzo wazny jest wlasnie obszar pracy bezpiecznej SOA. Zaden z oferowanych systemow testowych nie oferuje testu az do wejscia w II przebicie i blyskawicznego wyjscia. Renomowane koncerny mikroelektroniczne same musialy wykonac swoje systemy testowe.
Zachowanie tranzystora co do II przebicia mozna juz ocenic z pomoca generatora, oscyloskopu, zasilacza i indukcyjnosci Tranzystor KD503 Czechoslowackiej Tesli slusznie uchodzi za "pancerny" podczas gdy krajowe tranzystory BDY25 sa faktycznie slabeuszami. Slabe sa tez radzieckie tranzystory mocy. Znakomite sa tranzystory mocy Toshiby. Zatem trwajaca nowoczesna ofensywa eksportowa Japoni ma bardzo silne m.in. fundamenty mikroelektroniczne. Takze ich stal jest dobrej jakosci. Sytuacja w Polsce jest diametralnie odmienna i beznadziejna slaba.
N.B. Cemi w czesci produktow tylko umieszcza zakupione za dolary chipy w obudowie !
Nowoczesne klucze energoelektroniczne musza miec testowany obszar pracy bezpiecznej na 100%.
Jako takie przestestowanie ukladu scalonego posredniej czestotliwosci do odbiornika TVC wymaga duzego zestawu drogich przyrzadow gdy tymczasem lepszy - szczelniejszy wyspecjalizowany tester mozna latwo wykonac.
Ilosc tranzystorow w cyfrowych ukladach scalonych rosnie szybko a znacznie wolniejszy jest postep w dziedzinie ukladow analogowych. W czesci funkcji analogowych moga byc uzyte malenkie tranzystory ale w innej czesci ( szumy lub wymagany poziom pradu wyjsciowego na pinie ukladu ) niestety nie moga i wymagane sa wieksze tranzystory zajmujace wiecej miejsca. Tymczasem juz obecnie mozna ( poza funkcjami mocy ) scalic w jednym ukladzie scalonym analogowa elektronike odbiornika TVC. System testowy do takiego wielofunkcyjnego ukladu jest sporym wyzwaniem. Zmiany w konstrukcji analogowego procesora TVC implikuja zmiany w systemie testowym.
Stary demodulator fazowy FM i troche ulepszony detektor stosunkowy realizowane na elementach dyskretnych z dwoma zlozonymi, strojonymi obwodami LC zostaly wyparte przez monolityczny demodulator koincydencyjny pioniersko masowo zastosowany w ukladach TBA120 w torze IF fonii odbiornikow TV. Ale gdy wymagane sa niskie znieksztalcenia nieliniowe nie wystarczy jeden prosty obwod LC ale musza byc zastosowane dwa ( strojone ) obwody LC. Zysk wiec w stosunku do detektora stosunkowego jest maly by nie powiedziec ze zaden. Przyszlym (?) rozwiazaniem monolitycznym moze byc demodulator z petla regulacji fazowej PLL. Czynnikiem limitujacym zastosowanie sa (A) szumy scalonego generatora RC i (B) niedokladnosc czestotliwosci spoczynkowej generatora w stosounku do czestotliwosci sygnalu. Teoretycznie demodulator PLL-FM ma mniejsze szumy i moze miec znikome znieksztalcenia nieliniowe.
Zatem rozwiazaniem generatora do demodulatora PLL-FM musi byc niskoimpedancyjny generator symetryczny z dosc wysokim ( w stosunku do nieduzego napiecia zasilania 5-12V ) poziomem sygnalu. Uklad symetryczny o srednim poziomie mocy emituje bardzo male zaklocenia. Zasilanie musi byc stabilne i niskoszumne.
Temat ten jest eksplorowany na swiecie od lat. "Radiowieszczatielnyj UKW priem", L.Kononowicz, Moskwa, Energia 1977, podaje na stronie 128 kompletny schemat scalonego rozwiazania demodulatora PLL na 14 tranzystorach. Uklad jest zatem prosty i dziala. Ma on umiarkowane szumy ale rozwiazanie autora jest o wiele lepsze i przede wszystkim jest symetryczne generujac male zaklocenia i bedac malo podatne na obce zaklocenia. Do poziomu szumow Hi-Fi niewiele brakuje i z pewnoscia inna osoba dostrzegla by jakis slaby punkt rozwiazania autora do poprawki.
Problem rozrzutu czestotliwosci generatora mozna zaatakowac na wiele sposobow. Mozna na czas synchronizacji zmieniec stala czasowa filtru w petli. Detektor fazowo - czestotliwosciowy toleruje niedokladny generator ale przestrajanie w duzym zakresie powieksza szumy. Mozna zastosowac tryming rezystorow taki jaki stosowany jest we wzmacniaczach operacyjnych metoda przebijania bardzo delikatnych diod Zenera bocznikujacych rezystory. Kondensatory lub rezystory generatora mog byc przelaczane kluczami sterowanymi efektywnie przez zarzadzajacy TVC mikrokontroler. Zauwazmy ze nieomal za darmo demodulator taki mozna przelaczyc na czestotliwosci pracy 5, 5.5, 6 , 6.5 MHz standardow telewizyjnych z calego swiata w eksportowym odbiorniku wielosystemowym.
Autor wyprobowal wlasnego pomyslu niskoszumny generator do monolitycznego scalenia jako element petli PLL. Jego szumy sa jednak wieksze niz detektora stosunkowego czy ukladu koincydencyjego ale niewiele wieksze i przy jakosci sygnalu polskiej telewizji bez znaczenia ! Monolityczny demodulator PLL - FM mozna tez zastosowac w dekoderze kolorow Secam a dodatkowa realizacji dekodowania standardu kodowania kolorow PAL jest w znikomej cenie.
N.B. Zwrocmy uwage ze stosowanie ukladu PLL w monolitycznym dekoderze stereofonicznym MPX zamiast ukladu ze strojonymi recznie obwodami LC przynioslo znakomita poprawe jakosci dekodera ! Strojenie stalo sie zbedne podobnie jak drogie obwody LC.
Demodulator PLL - "AM" 38-38.9 MHz doskonale nadaje sie do wysokiej jakosci detekcji zespolonego sygnalu telewizyjnego z modulacja VSB i ukladu podstrajania ARCz. Male tranzystory o wysokiej Ft doskonale nadaja sie do realizacji wzmacniacza czestotliwosci posredniej IF sygnalu telewizyjnego i sygnalu 6.5 MHz fonii. Cala elektronike "analogowa" odbiornika TV mozna by umiescic w obudowie PLCC68 jak procesor komputera PC AT. W calym tym procesorze dominuja uklady PLL ! Bardzo stabilne ( poprawa jakosci obrazu w stosunku do obecnych rozwiazan poprzez obnizeniu szumu fazowego odchylania ) sygnaly odchylania H ( kolejna petla PLL ) i V mozna wytworzyc z dodatkowym uzyciem licznikow. Mozna je gesto wykonac w uzywanej bipolarnej technologii w schematach I2L. Technologia bipolarna jest niestety niezgodna z technologia CCD do monolitycznej lini opozniajacej 64 us mogacej zastapic tradycyjna linie opozniajaca w dekoderze kolorow. Ale od czego sa wynalazcy ?
Nie ma jakis zasadniczych trudnosci ktorych nie mozna pokonac. Gdyby przykladowo okazalo sie ze mimo wszystko w wielofunkcyjnym ukladzie za duzy jest poziom zaklocen docierajacych do wejscia sygnalu IF z filtru SAW mozna w stopniu sterujacym filtr SAW za glowica VHF-UHF uzyc zamiast obecnego typowego tranzystora BF o czestotliwosci granicznej Ft circa 500 MHz tranzystor szerokopasmowy o Ft= 5 GHz i duzo wiekszym wzmocnieniu sygnalu IF. Mozna tez scalic wzmacniacz dwustopniowy. Przy masowej produkcji roznica w cenie tranzystorow jest znikoma. Z drugiej strony wieksze wzmocnienie zmniejszy wymagana ilosc stopni wzmocnienia IF w ukladzie scalonym.
Zbudowanie systemu testowego do tak skomplikowanego ukladu wielofunkcyjnego ze standardowych przyrzadow jest calkowicie nierealne nawet abstrahujac od ich astronomicznej ceny. Ale wyspecjalizowany uklad testera kontrolowany mikrokomputerem jest jak najbardziej do szybkiego wykonania !
Przykladowy test w czesci demodulatora FM-PLL ma sygnal 6.5 MHz ( niskoszumny generator LC 6.5 MHz Clappa na jednym tranzystorze z uwagi na to ze sygnal wyjsciowy jest bardzo maly i zbedny jest bufor ) wpierw zmodulowany FM na 100% sygnalem akustycznym z przedzialu 1 - 10 KHz a nastepnie cisze. Sygnal z demodulatora PLL jest podany do aktywnego idealnego prostownika ( lub dwoch prymitywnych prostownikow osobno dla sygnalu 100% i ciszy ) i do komparatorow lub przetwornika ADC jesli system ma mikrokomputer sterujacy. Oczywiscie lepszy bylby pomiar zaklocen nieliniowych THD w 100% sygnale ale on musi byc zagwarantowany projektem IC.
Najlepszym finalnym testerem jest ( zabezpieczony przed zniszczeniem czesci mocy ) uklad odbiornika TVC gdzie uklad ma pracowac !
Testy zawsze musza byc wycelowane w wystepujace wady. Niecelowe jest przeprowadzanie testow gdy wady ktore one maja ujawnic w ogole nie wystepuja.
Polska ma drogo kupiona licencyjna fabryke RCA kineskopow kolorowych PIL. Kineskop jest kluczowym elementem odbiornika TVC stanowiac do 40 % jego ceny. Produkcja kineskopow kolorowych odbywa sie w mini skali jak ma teoretyczne zdolnosci produkcyjne zakupionej fabryki. Takze w mini skali produkowane sa odbiorniki kolorowe do ktorych (proste) uklady scalone trzeba slono przeplacajac ( amerykanskie emabargo technologiczne ) kupic za dolary na zachodzie. Z powodu nieudacznictwa i lenistwa CEMI tracimy realnie miliardy dolarow ! Trudno jest sprzedac odbiornik TVC na wrogim rynku Zachodu ale jest jeszcze caly swiat wlacznie z krajami RWPG a Czechoslowacka Tesla i RFT produkuja uklady scalone do TVC !
Zadany niskoczestotliwosciowy sygnal testowy ( m.in badanie trwalosci elektroserwozaworu, praca systemu ) mozna uzyskac z szumu 1/F ( flicker noise ) m.in. z diody Zenera, tranzystora jako DZ i OPA. Najwieksze szumy napieciowe typu 1/F maja wzmacniacze z wejsciowa para roznicowa Mosfetow jak dosc popularny i niedrogi CA3140. Natomiast typy bipolarne maja duze szumy pradowe 1/F. Wzmacniacz jako niskoczestotliwosciowe zrodlo szumow musi pracowac z bardzo duzym wzmocnieniem dla pradow i duza rezystancja ( zbocznikowane pojemnosciami dla minimalizacji sieciowego sygnalu 50 Hz ) na wejsciach i wskazane jest ekranowanie lub staranna konstrukcja. Wzmacniacz musi byc rownowazony potencjometrem. W przypadku uzycia wejsciowych szumow pradowch potencjometr rownowazacy zmienia jeden z rezystorow wejsciowych tak aby spadki napiec na rezystorach przy odrobine roznych pradach polaryzacji wejsc byly takie same. Jeden z uzytych ukladow '741 ma niesamowicie duze szumy pradowe 1/F. Zrodlem szumu podobnego do 1/F moze tez byc "wpatrzony" w niebo fotorezystor i sygnalem jest zmienne zachmurzenie.
Liniowy rejestr przesuwny takze z dodanym DAC-iem moze byc random generatorem. Najtansza jest realizacja programowa bowiem prosta sekwencja jest zapamietana w ROM mikrokontrolera
W regulatorach analogowych wzmocnienie ( zakres proporcjonalnosci to jego odwrotnosc ), stale czasowe calkowania i rozniczkowania, histereze , nieczulosc, zakres wyjscia od dolu i gory ... ustawiane sa potencjometrami. Pojecie potencjometr jest bardzo szerokie. Sensory - potencjometry moga byc katowe lub liniowe o roznych charakterytykach i z odczepami na sciezce oporowej.
Drogie kilkunastobrotowe potencjometry z licznikiem i precyzyjna skala produkowano do maszyn analogowych. Jednak skala obowiazywala tylko bez obciazenia suwaka potencjometru i dla precyzji musial byc zastosowany precyzyjny wtornik na wzmacniaczu operacyjnym. Potencjometr taki kosztowal kilkadziesiat dolarow a wiec drogo. W precyzyjnych ukladach analogowych stosowane sa wieloobrotowe potencjometry montazowe. Prosty potencjometr montazowy PR jest dziesiec razy tanszy niz wielobrotowy potencjometr PR. Potencjometr montazowy wydaje sie elementem schylkowym. Przede wszystkim trzeba go ustawic po produkcji co zwiazane jest z kosztem. Przy regulacjach zaleznych ustawienie jest trudne. Jest tez stosunkowo awaryjny. W funkcji eliminacji napiecia niezrownowazenia wzmocniacza operacyjnego lepszy jest trimming rezystorow chipa na wyprodukowanym "waflu" jak w ukladzie OP-07 i podobnych. Jeszcze lepsza jest przyszlosciowa implementacja autozerowania ( w kilku wersjach ) w technologi CMOS.
Do regulacji glosnosci stosuje sie potencjometry o charakterystyce wykladniczej C aby razem z logarytmiczna charakterystyka sluchu uzyskac pozadna liniowa regulacje. Slyszalne sa roznice w niewspolbieznosci regulacji. Niewspolbieznosc podwojnego potencjometru stereofonicznego zastosowanego w ukladzie regulacji tonow gdzie regulacja jest nieliniowa daje troche rozne charakterystyki czestotliwosciowe dwoch kanalow co jest slyszalne
Marny kontakt suwaka ze sciezka oporowa daje "trzeszczenie". Moc strat typowych potencjometrow wynosi od 1/8 do 250 Watow ale sa tez konstrukcje wielokilowatowe.
Polozenie suwaka potencjometru drutowego jest skwantowane. Potencjometr mozna powtarzalnie ustawic z dokladnoscia kilku stopni z dostepnych co najwyzej 300 stopni obrotu. Kwadraturowy, stykowy lub optoelektroniczny sensor kata o rozdzielczosci 64 pozycji moze procesorowi dac informacje tak samo dokladna jak potencjometr. W odbiorniku TVC glosnosc i pozostale parametry regulowana jest pilotem na co najmniej 16 poziomach co jest zupelnie wystarczajace. W zastosowaniach RTVC i AGD z mikrokontrolerem potencjometry uzytkownika sa juz zbedne !
Licencyjny regulator PID Vutronic ma dwa przelaczane zakresy proporcjonalnosci 1..100 % i 10..1000%. Zakres tych regulacji jest wiec bardzo szeroki i powstaje pytanie z jaka dokladnoscia maja byc nastawy regulatora PI - PID ?
Wezmy uklad regulacji z obiektem dwuinercyjnym i jeden biegun skrocmy regulatorem PI. Odpowiedz petli jest 2 rzedu. Przy wynikowym wzmocnieniu petli 2 razy dobroc aperiodycznej odpowiedzi wynosi Q=0.5 Zwiekszajac wzmocnienie petli pojawia sie przeregulowanie poczatkowo bardzo male ale przy wzmocnieniu 4 dobroc wynosi 0.707 a przeregulowanie wynosi 4.3%. Przy wzmocnieniu 8, Q=1 a przeregulowanie wynosi ca 18%. W tej sytuacji regulacja wzmocnienia nie wydaje sie krytyczna. Niestety z obiektem wyzszego rzedu sytuacja pod wzgledem wrazliwosci odpowiedzi jest o wiele gorsza.
Procesory i mikrokontrolery 8 bitowe maja tylko najprostsze dzialania arytmetycze. Juz programowo zrealizowane mnozenie 16 x 16 jest powolne a co dopiero dzialania zmiennoprzecinkowe.
Optymalne wspolczyniki kazdego filtru cyfrowego – programowego trzeba skwantyzowac do uzywanego sprzetu. Temat kwantyzacji wspolczynnikow jest dobrze znany z teorii DSP.
Z kolei bledy zaokraglen i obciec daja szumy filtrow czy innych algorytmow przetwarzania sygnalow.
Dla regulatorow PI – PID osmiobitowa rozdzielczosc wspolczynnikow wydaje sie wystarczajaca ale pod warunkiem ze ich zakres jest rozsadnie waski. Algorytm moze byc zatem szybki ale procesory 8 bitowe wydaja sie do obszaru regulacji za slabe.
Teoretycznie realizacja algorytmu PI-PID przez regulator programowy ( czyli cyfrowy) jest gorsza niz przez analogowy:
-Niedokladnosci wprowadzaja wejsciowe przetworniki ADC i wyjsciowy DAC
-Bledy wprowadza tez dyskretyzacja w czasie
-Mocno powiekszane sa przypadkowo probkowane zaklocenia, ktore z tego wzgledu trzeba zwalczac roznymi metodami
Jednak realizacja programowa ma wiele zalet:
-Sygnaly mozna prezentowac na lokalnym wyswietlaczu i niedrogo przesylac wszelkie informacje szeregowym interfejsem cyfrowym
-Latwe jest potencjalne ulepszenie algorytmow regulacji
-Latwa jest realizacja funkcji logicznych i czasowych
W praktyce przy dobrej realizacji kondycjonerow sygnalow i ADC regulator programowy moze byc lepszy niz analogowy.
-Znacznie dokladniejsze i powtarzalne jest ustalenie parametrow i nie ma potencjometrow
-Mozna uzyc samonastrajania i adaptacji ale sa zbedne dla zastosowania wbudowanego
-Moga byc rozne konfiguracje regulatora do optymalnego wyboru
-Moze byc pare algorytmow Anty Wind - Up do wyboru
-Mozliwe jest na biezaco diagnozowanie sprawnosci systemu regulacji.
Oczywiscie "analogowych" parametrow do ustalenia w regulatorze programowym musi byc jak najmniej !
czwartek, 28 kwietnia 2022
Strategiczne pogrywki Niemiec
Strategiczne pogrywki Niemiec
Niemcy chcą dalej realizować swój plan Mitteleuropy. Razem z Rosją chcą rządzić Europą. Chcą szybko zbudować silną armie. Chcą wejść w posiadanie broni atomowej.
W interesie obecnych elit Niemiec nie jest wykonywanie poleceń USA w wojnie Rosji z Ukrainą.
Hegemon aby nie stracić twarzy powinien ukarać Niemcy i pewnie już nad tym pracują. Cześci Niemców to co robi Scholz się bardzo nie podoba.
" https://twitter.com/noclador" w swoich wpisach kompetentnie omówił działania kanclerza Olafa Scholza na rzecz Rosji i na szkodę Ukrainy. Tłumaczenie początkowego fragmentu.
1. Już pod koniec lutego otrzymał on od przemysłu obronnego Niemiec długą listę dostępnej broni. Scholz postanowił się tą wiedzą z nikim nie dzielić i wręcz zapewniał, że żadnej dostępnej broni nie ma.
2. Niemiecki przemysł obronny ominął Scholza i przesłał tą listę do ambasadora Ukrainy. W odpowiedzi na co kanclerz stwierdził, że ta broń nie działa.
3. Przemysł obronny z Niemiec zaprzeczył i poszedł o krok dalej udostępniając tą listę prasie z zapewnieniem, że broń jest w pełni sprawna. Olaf Scholz oznajmił, że Ukraińcy nie będą w stanie opanować obsługi tej broni w tak krótkim czasie.
4. Tym razem wypowiedzieli się niemieccy eksperci zbrojeniowi, według których czas na opanowanie obsługi arsenału to zaledwie 2-3 tygodnie. Scholz się nie poddał i tym razem powiedział, że broń należy do NATO i jej transfer wymaga zgody sojuszu. Jego słowa ponownie okazały się kłamstwem, ponieważ zaprzeczyli im reprezentanci NATO oraz niemieccy generałowie.
5. Scholz wtedy powiedział, że żaden inny kraj z NATO by tego nie zaaprobował, ponieważ sami unikają wysyłania broni na Ukrainę. Stany Zjednoczone, Wielka Brytania, Australia, Polska, Czechy, Słowacja, Rumunia, Turcja, Włochy, Finlandia, Dania, Rumunia, Holandia - te kraje systematycznie publikują wykazy broni ciężkiej dostarczanej na Ukrainę. Najwyraźniej kanclerz Niemiec przeoczył ten drobiazg.
6. Pod międzynarodową presją kanclerz oznajmił, że zapewni Ukrainie 2 miliardy euro na zbrojenie. To także było kłamstwo. Parlamentarzyści z Niemiec szybko się dowiedzieli, że te 2 miliardy, to w rzeczywistości 1 miliard, a na dodatek nie będzie on dostępny przez następne 2-3 miesiące. Po tym czasie Scholz może zawetować, lub opóźniać w nieskończoność każdy transfer do Ukrainy.
Niemcy liczyli na to że Ukraina szybko upadnie. Potem zaserwowali spektakl oszustw. W najmniejszym nawet stopniu nie pomogli Ukrainie.
Mieszkanie i ogrzewanie: Optymalna histereza
Mieszkanie i ogrzewanie: Optymalna histereza
Regulacje ciagla w energetyce zaczeto stosowac na Zachodzie na przelomie lat 30/40. Od dawna wiadomo ze konfiguracja takiego systemu regulacji musi uwzgledniac procesy zachodzace w kotle. Pokazane juz schematy regulacji bloku energetycznego z systemem Teleperm C Siemensa oczywiscie to uwzgledniaja. Uwzgledniaja bilans energi i mas. System cechuja ladne odpowiedzi na zmiany obciazenia. Znaczny spadek cisnienia na przegrzewaczu jest proporcjonalny do kwadratu przeplywu i stad silna dynamiczna nieliniowosc.
Niestety w krajowych systemach "regulacji" do blokow mocy 200 MW ( takze innych ) zlekcewazono fizyke i bilanse w kotle. Na wykresach pokazano kluczowe stany przy zwiekszaniu obciazenia w tempie 10 % Pn / min przez 2 minuty. Powstaja koszmarne oscylacje polaczone z zasypywaniem mlynow weglowych powodujacym spadek ich wydajnosci i przeciazenie silnikow napedowych. Poniewaz takie oscylacje powoduja skrocenie zywotnosci kotla operatorzy prawie zawsze wylaczali automatyke i spokojnie prowadzili proces recznie. Czyli "automatyka" ta ma tylko jedna ale powazna wade – W ogole nie dziala. Ciekawe jest dlaczego autorami projektu i osobami ktore dopuszczaja takie monstrum do uzytku nie zajmuje sie prokuratura i sad. Przeciez zaplacono za cos co realnie nie zostalo dostarczone.
Wladze widzac te poczynania zdecydowaly awaryjnie zakupic ( glownie dla chemi ale nie tylko ) licencje na system automatyki od koncernu Honeywell. Krytyka masowego zakupywania licencji czesto jest niesluszna. Robiono to z desperacji widzac totalna nieudolnosc.
Nieudolnosc instytutow i "nauki" wynika ze sposobu kreacji miernych kadr przez PZPR i SB.
Czlowiek nad zwierzetami goruje zdolnoscia abstrakcyjnego myslenia i komunikacji. Mamuty nie czuly leku przed czlowiekiem i spotkal je oczywisty los. Zachodni kolonializm byl i jest gleboko rasistowski. Innowacja nazimu bylo dodatkowe zaliczenie do podludzi Zydow, Slowian i Cyganow. Propaganda odniesie sukces gdy ktos w nia uwierzy. Niemieccy zolnierze gdy tylko zobaczyli Polske uwierzyli ze zamieszkuja ja podludzie.
Wraz z koncem Fordyzmu zakonczylo sie na Zachodzie dobre placenie za prace fizyczna a zaczelo sie pogardzanie prosta praca. Jak widac to wpasowuje sie w kolonializm i rasizm. Oczywiscie im szybciej zaczniemy pracowac w Polsce glowa tym lepsza uzyskamy pozycje w swiecie.
Przeplywy w gospodarce podaje macierz Input – Output. Jej znajomosc jest podstawa dobrych, wspomaganych sytemem quasi - AI decyzji strategicznych dla kraju. Ale w swiecie dzialaja programowe modele gospodarki swiata z okolo 15 000 parametrami. Czesc parametrow jest z zgrubsza znana a model adaptacyjnie sie uczy, podstraja, trenuje. Ale na razie z miernymi efektami.
Na poczatku lat siedemdziesiatych przed decyzja prezydenta Nixona z 1971 o rezygnacji z wymiany dolara na zloto ropa kosztowala srednio 1.5 dolara. Ta cena taniej energii i surowca dla chemi dzis wydaje sie jak z bajki.
W Polsce brakuje minimalnych standardow dla "cieplych" budynkow. W dobie drogiej energii one sa bardzo pozadane.
W przyrodzie sprzezenia zwrotne sa powszechne. W elektronice wystepuja one masowo. We wzmacniaczu szerokopasmowym pozwalaja utrzymac plaska charakterystyke do czestotliwosci 2 GHz z dalszym pomyslnym rokowaniem. Wieloaspektowa przewaga szerokopasmowych dwojek ( a nawet trojek ) nad stopniami z lokalnymi sprzezeniami jest miazdzaca.
Wzmacniacz operacyjny zawsze pracuje z zewnetrznym sprzezeniem zwrotnym ale juz sam ma w srodku petle sprzezen formujace jego charakterystyke czestotliwosciowa.
Idea sprzezen zwrotnych jest wiec plynna w formie.
W literaturze swiatowej zebrano i usystematyzowano informacje o kilkuset typowych pod/systemach sterowania i regulacji. W obszarze rozwiazan standardowych nie trzeba wiec wywazac otwartych drzwi. Wiadomo w jakiej konfiguracji m.in. typowe regulatory maja pracowac ale nie wiadomo z jakimi parametrami ! Nawet dane orientacyjne sa wiec zbawieniem. Mozna aktywnosc skierowac na bardzo trudne petle regulacji gdzie regulator PI-PID nie moze byc uzyty.
Regulatory pracuja ze wzmocnieniem od 0.2 do okolo 200. Tak duze wzmocnienie ma ( wbudowany) serwomechanizmowa petla regulatora predkosci PID z "szerokopasmowym" ( mowa o czestotliwosci rezonansow mechnicznych ) silnikiem z sensorem predkosci.
Algorytmy regulacji samonastrajajacej sie i adaptacyjnej ( pochodne od Kalmana i najmniejszych kwadratow ) sa dalej doskonalone. Poniewaz wydajnosci procesorow i mikrokontrolerow szybko rosna a pamieci tanieja rokowania sa pomyslne.
W kategorii dezinformacji i wyglupu trzeba traktowac prostackie algorytmy strojenia bazujace na odpowiedzi na skok jednostkowy, ktorego przeciez w ogromnej wiekszosci przypadkow nie wolno jest podac.
Dobre rezultaty strojenia daje natomiast prosty algorytm Astroma – Hagglunda najlepiej z asysta operatora ktory tylko widzac przebiegi na ekranie komputera stwierdzi ze automatyczny przebieg byl poprawny. Jego mankamantem jest natomiast wielo - skokowy 0..100% sygnal wyjsciowy ( ale o wypelnieniu adekwatnym do zadanego poziomu wyjscia ) ktory nie zawsze przeciez jest dopuszczalny
Typowy czas probkowania dla programowych ukladow regulacji ( ang. Process control Sampling times ) cisnienia wynosi 1-5 sekund, przeplywu 1-3, poziomu 5-10, a temperatury 10-20 sekund.
Prezentowany wynik pomiaru z sensora jest w okreslonej jednostce ale w systemie jest w przedziale 0...100% czyli przykladowo 4..20 mA.
Przykladowo generalnie:
-Rzadko uzywamy rozniczkowania D czyli regulatora PID. Zatem dominuja regulatory PI. W ogromnej wiekszosci przypadkow szum procesu jest na tyle duzy ze psuje jakosc regulacji PID zamiast ja polepszac. Dodatkowo ciagla akcja aktuatora powoduje jego szybkie zuzycie wraz z organem wykonawczym
-Dla obiektu calkujacego musi byc uzyty odpowiedni regulator z podaniem tylko circa 0.45 sygnalu zadnego do akcji proporcjonalej lub konieczne jest wygladzenie sygnalu zadanego Rampingiem z inercja. Im parametrow do ustawienia jest wiecej tym jest gorzej i odpowiedni regulator ( z tym udzialem 0.45 ) jest dobrodziejstwem.
-Niektore algorytmy Anty Wind Up wymagaja podania kolejnych parametrow. Ich brak jest dobrodziejstwem. Optymalny algorytm AWU zalezy od miejsca regulatora w systemie. Mozliwosc wyboru algorytmu AWU ale bez parametrow jest wiec dobrodziejstwem.
-Poczatkowe wzmocnienie ( do dalszej optymalizacji ) regulatora PI ukladu regulacji poziomu w zbiorniku nalezy ustawic na 1 a czas calkowanie Ti rowny "czasowi odpowiedzi" czyli napelnienia zbiornika przy pelnym otwarciu zaworu. "Czasy odpowiedzi" sa czasem w materialach koncernow podane dla roznych urzadzen procesowych chemii. Optymalne wzmocnienie rzadko przekroczy 2 razy
-Poczatkowe wzmocnienie regulatora PI ukladu regulacji przeplywu nalezy ustawic na zaledwie 0.3. Optymalne wzmocnienie rzadko przekroczy 1. Czas calkowania winien wyniesc sume czasu odpowiedzi sensora oraz czasu przeplywu mediow plus czas reakcji zaworu.....
Pamietac nalezy ze wzmocnienie trzeba odniesc (powiekszyc ) do uzytego w obiekcie zakresu sensora a nie wiekszego, calego jego zakresu pomiaru !
Do pomyslenie jest wzglednie prosty program ekspertowy z baza danych, ktory po podaniu mu wymiarow / cech wybranego rodzaju obiektu probowalby oszacowac czas odpowiedzi naszego obiektu
Komputer z peryferiami bez programow jest malo uzyteczny lub bezuzyteczny. Sam system operacyjny tworzony przez producenta komputera ma latwo udostepnic zasoby systemu ( dyski FD i HD, wyswietlacz - monitor , klawiatura, drukarka... ) tworzonym przez uzytkownikow programom do pracy systemu.
W cyfrowych kontrolerach – regulatorach ale tez na komputerach dzialaja regulatory PI – PID. Moga miec sporo parametrow i konfiguracji do ustalenia.
Regulator analogowy i cyfrowy bez ustawienia tych parametrow przypomina komputer bez oprogramowania. Raczej przygnebiajaca norma a nie wyjatkiem sa ustawienia regulatorow obiektu takie jakie one mialy one opuszczajac fabryke !
Poprawne ustawienia parametrow regulatorow jest trudne, czasochlonne i po prostu drogie. Nic dziwnego ze wiekszosc regulatorow pracuje w trybie Manual jako ze automatyczna regulacja jest niedostateczna lub nawet niebezpieczna. W Polsce prawdziwa, dobrej jakosci ciagla regulacja automatyczna dopiero sie zaczyna.
Koncerny maja zakumulowana dekadami wiedze i doswiadczenie i one zawsze poprawnie ustawiaja regulatory i w dokumentacji podaja te ustawienia. Gdy wiec jest kupiona od zachodniego koncernu fabryka lub duza instalacja to jej dokumentacja jest bezcennym zrodlem wiedzy. Ta wiedza winna byc pubikowan a nie faktycznie utajniana. To utajnianie jest działeniem na nasza szkode.
Szkodliwe zjawisko nasycenia sie calkowania w regulatorze PI – PID zmusza do stosowania algorytmu "anty wind up". W regulatorach analogowych byl on slodka tajemnica producenta ale analizujac schemat ( o ile byl dostepny ) mozna bylo go odgadnac. W regulatorach programowych nie zawsze algorytm jest jawny. Algorytm moze miec jeden a wyjatkowo dwa porametry do ustawienia do walki z nasyceniem. Oczywiscie lepszy jest algorytm ktory nie wymaga parametru i zawsze daje satysfakcjonujacy rezultat.
Powinna byc w regulatorze dana konfiguracyjna do wyboru obiektu: Inercyjnego / Calkujacego a nie kolejne parametry do ustawienia regulatora dla obiektu calkujacego.
Optymalna histereza analogowego lub cyfrowego ukladu trojpolozeniowego w regulatorze krokowym.
Regulator krokowy razem z calkujacym aktuatorem jest systemem regulacji ciaglej lub niby ciaglej. System wystepuje w dwoch rozwiazaniach.
1.Silnik z przekladnia napedzajaca organ wykonawczy ma potencjometr polozenia lub inny sensor polozenia. Sygnal z ciaglego analogowego lub cyfrowego regulatora PI-PID oraz sygnal z potencjometru ( lub innego sensora ) podane sa do wewnetrznego w petli regulatora: wzmacniacza bledu E i ukladu trojpolozeniowego. Polozenie mierzone potencjometrem ze strefa nieczulosci sledzi sygnal wyjsciowy z regulatora PI-PID. Tak jest na przyklad w analogowym regulatorze krokowym autopilota koncernu Raytheon. W regulatorze cyfrowym Sipart DR20 mozna wybrac ta konfiguracje jako "Output configuration of three-position step controller with external position feedback "
Niesprawnosc sensora polozenia aktuatora powoduje ze niesprawny jest caly system regulacji co jest podstawowa wada. Sensor polozenia i ekranowane przewody polaczeniowe maja swoj koszt ale z drugiej strony jawne jest polozenie organu wykonawczego a jest to uzyteczna informacja. W tym rozwiazaniu regulator krokowy PI-PID jest bardziej skomplikowany od ciaglego regulatora PI-PID ktory zawiera w sobie. W szczegolnosci trzeba zapanowac nad calkowaniem w PI-PID implementujac algorytmy "anty wind up".
W istocie jest to system regulacji kaskadowej. Zaleta jest liniowosc ale takze przy wykorzystaniu sygnalow binarnych z przelacznikow krancowych samokontrola sprawnosci. Znane jest polozenie zaworu lub innego wykonawcy i mozliwa jest dobra praca w modzie Manual. Kolejna zaleta jest brak statycznej nieczulosci.Oczywiscie tylko przy aktywnym w regulatorze PI-PID calkowaniu I.
Z uwagi na czas reakcji wewnetrznej petli regulacji Histera ukladu przekaznika trojpolozeniowego musi byc znacznie mniejsza niz jego nieczulosc aby sygnal bledu osiagnal zero gdy silnik skonczy wybiega i ustablizuja sie ewentulane filtry .
2.W drugim rozwiazaniu analogowym lub programowym regulatora krokowego uklad inercyjny ( przy zabronionym ) nieskonczenie dlugim czasie calkowania regulatora PI-PID jest to integrator ) na bazie integratora do ktorego podano sygnaly wyjsciowe +1,0,-1 jednoczesnie niby odtwarza polozenie wyjscia aktuatora i pelni role integratora w regulatorze PI-PID. Regulator w tej topologii zawsze musi miec aktywne calkowanie czyli niemozliwa jest realizacja regulatora P lub PD. Uklad ma niestety tez statyczna nieczulosc. Tak jest w regulatorze Teleperm 20 i wiekszosci regulatorow analogowych i cyfrowych Siemensa a takze we wbudowanym regulatorze ASEA oraz krajowym regulatorze krokowym ARK-21.
Teleperm 20 i Asea nie maja regulacji wielkosci histerezy i sygnal bledu E doprowadzany jest do Zera. Natomiast krajowy regulator ARK-21 ma ( zbedna i szkodliwa w tym rozwiazaniu ) regulacje histerezy w przedziale 0.05-0.5.
W regulatorze cyfrowym Sipart DR20 mozna wybrac ta kofiguracje jako "configuration of three-position step controller with internal position feedback"
Na rysunku jest "Output configuration of three-position step controller with internal position feedback, manual mode has priority over blocking "
Odtwarzanie polozenia jest nieprecyzyjne w funkcji dlugosci impulsu bowiem nieliniowa jest funkcja drogi przebytej w funkcji czasu podanego silnikowi "impulsu" +1 / -1. Z tego wzgledu impulsy winny byc jak najdluzsze a dlugosc ich jest proporcjonalna do nieczulosci ukladu trzypoziomowego. Nieczulosc decyduje tez o ilosci zadzialan.
Optymalizujac kazdy system regulacji trzeba brac pod uwage takze koszt akcji sterujacej dlatego ze aktuator i wykonawca sie stopniowo zuzywaja a koszt energii tez moze byc niebagatelny, szczegolnie w systemach pneumatycznych i hydraulicznych. Rozruch kazdego silnika asynchronicznego aktuatora jest ciezki a pobierany jest poczatkowo prad 5.5-7 pradu nominalnego. Najwieksze silniki asynchroniczne mocy kilku megawatowej o szybkosci synchronicznej 3000 obr/min z typowym obciazeniem wolno jest uruchamiac tylko raz na godzine. Gdy zrobimy to czesciej taki silnik traci stopniowo zywotnosc. Przekaznik lub stycznik tez maja okreslona, nieduza zywotnosc. Z koniecznosci ograniczenia ilosci zalaczen wynika strefa nieczulosci regulatora krokowego.
Jaki powinien byc blad E po krokowej akcji korekcyjnej "+1 /-1" ? On powinien byc zerowy a to dlatego ze nie znamy nadchodzacej przyszlosci i predykujemy ja na Zero ! Zatem dlaczego w regulatorze krokowym z sensorem polozenia stosuje sie wzglednie male wartosci histerezy co sugeruje ze po kroku polowicznie zredukowany blad E ma nadal ten sam znak co przed krokiem . Dlatego ze silnik ma wybieg a sygnal opoznia tez filtracja w petli! Z uwzgledniem tej inercji i filtrujacej inercji wzmacniacza sygnalu bledu E blad faktycznie powinien dojsc do Zera i w poprawnie ustawionym systemie tak jest !
Zarowno regulator analogowy jak programowy powinny miec funkcjonalnosc umozliwiajaca poprawne nastawienie histerezy ukladu z serwo sensorem polozenia w petli. Niestety poza wyjatkami takiej funkcjonalnosci nie ma. W regulatorze programowym funkcja do automatycznego znalezienia optymalnej histerezy ( samonastrajanie ) nie jest skomplikowana a jest uzyteczna. Implementacja wykonana przez autora jest prosta. Funkcje ta trzeba uruchomic tylko przy samonastrojeniu.
W ukladzie z odtwarzaniem polozenia, histereza musi byc bliska maksymalnej i uwzgledniac tylko "opozniajaca" odpowiedz inercje - filtracje w petli wokol wzmacniacza sygnalu bledu ! Oczywiscie nie powinna byc ona ustawiania. Zatem dlaczego w krajowym regulatorze z odtwarzaniem ARK-21 dano jej regulacje mimo iz potezne zachodnie koncerny jej nie daja. Z niewiedzy !
Poprawne ustawienie regulatora PI-PID na realnym obiekcie wymaga sporej wiedzy, umiejetnosci, czasu i cierpliwosci co wszystko to kosztuje. W praktyce odpowiednie kompetencje maja tylko koncerny i jest to ich kolejna przewaga na mniejszymi firmami. Koncerny dysponuja szczegolowymi informcjami o dynamice obiektow miedzy innymi dlatego ze czesto same konstruuja i testuja te obiekty ! W praktyce ustawienia sa nieoptymalne a nierzadko nikt regulatorow nie ustawial i maja takie ustawienia jak opuszczajac fabryke. W praktyce systemy regulacji nie dzialaja poprawnie i 80% ich przestawionych jest na operacje wykonywane reczne przez operatora. Stad tak duze zainteresowanie teorii regulacji algorytmami samonastrajajacymi sie i adaptacyjnymi. W tym kontekscie danie do ustawiania kolejnego parametru, Histerezy w regulatorze ARK-21 z odtwarzaniem jest dywersja.
W znanych zachodnich regulatorach krokowych z "odtwarzaniem" polozenia nieregulowana (!) histereza jest poprawna czy wrecz idealna.
Osobno omowiono schematy regulatorow krokowych i systemow z nimi:
-Dwa firmy Siemens Panelowo - modulowy Teleperm C i samodzielny Teleperm 20
-ASEA wbudowany w system energetyczny
-Raytheon wbudowany w autopilota
-Krajowy regulator ARK-21
-Meramont KT-70M, odrysowany
-Cieplowniczy CO prod NRD R-302
-Schemat blokowy oraz psedokod regulatora krokowego.
W realizacji analogowej regulator krokowy z odtwarzaniem "polozenia organu wykonawczego" moze w ogole nie miec ukladu "anty wind up" co jest kolejna duza zaleta tego systemu !
W realizacji analogowej "przekaznik trojpolozeniowy" ma sporo elementow. W realizacji programowej jest prosty i szybki.
Gdy rozwazjac sprawe nie wiemy jaki uklad wybrac wybierzmy taki jaki sugeruja przeglady ukladow.
Zarowno w realizacji analogowej jak i programowej zwykle kosztowny jest Integrator. W ukladzie analogowym musi byc uzyty odpowiedni wzmacniacz operacyjny ( uklad BiFet jest z reguly troche drozszy od ukladu bipolarnego ale roznica ta przestaje byc istotna ) i duzy kondensator foliowy oraz rezystory o duzej wartosci. Odpowiedni musi byc material plyty drukowanej i jej zabezpieczenie powierzchni przed wilgocia.
W programie scalkowany sygnal jest 32 bitowy staloprzecinkowy lub zmiennoprzecinkowy !
Autor dla programowego regulatora krokowego PI stworzyl algorytm ( z odtwarzaniem ) nie wymagajacy ani zmiennego przecinka ani uzycia arytmetyki 32 bitowej. Jest przy tym bardzo szybki. Nie nawiazuje on wprost do ukladu analogowego i nie jest jego emulacja ! Dziala on inaczej ale efekt koncowy jest dokladnie taki sam !
środa, 27 kwietnia 2022
Rzad PiS przeszedl sam siebie. Polska najgorsza w UE
Rzad PiS przeszedl sam siebie. Polska najgorsza w UE
Sankcje szkodzą obu stronom ale z założenie silniejszemu, nakładającemu sankcje na słabszego, mają mniej szkodzić. Dotychczasowe sankcje nie zaszkodziły Rosji. Kilka krajów ograniczyło zakupy rosyjskiej ropy, za to inne kupują znacznie więcej ich ropy. Interes musi się kręcić.
W danych przesłanych do Brukseli Ministerstwo Finansów pokazało aktualny szacunek wydatków, które rząd w tym roku wypchnie poza budżet. Okazuje się, że Polska pod tym względem będzie ewenementem na skalę europejską. Te dane są porażające. 72 proc. deficytu jest poza demokratyczną kontrolą parlamentu. Finanse publiczne stały się jakimś kadłubkiem, niebotyczną fikcją.
https://www.money.pl/gospodarka/rzad-pis-przeszedl-sam-siebie-polska-najgorsza-w-ue-porazajace-6762022936849184a.html
Mieszkanie i ogrzewanie: Produkcja kontrolerow
Mieszkanie i ogrzewanie: Produkcja kontrolerow
W efekcie wadliwosci systemu spoleczno – gospodarczego Polska przestala sie rozwijac juz w XVI wieku. Nastawiony na eksport folwark nie byl przezytkiem systemu feudalnego ale skrajnie sprymitywizowanym przedsiebiorstwem kapitalistycznym. Efektem zapasci gospodarczej, cywilizacyjnej i demograficznej byly rozbiory dokonane przez trzy niemieckojezyczne dwory. Wczesniejsza proba rozbioru z traktatu w Radnot nie zostala zrealizowana skutkiem slabosci rozbiorcow. Zabor pruski mocno awansowal cywilizacyjnie. Mniej awansowal zabor rosyjski a samorzadowy zabor austriacki Galicja – Glodomeria byl jednym z najbiedniejszych obszarow swiata. Kapitalistycznymi przedsiebiorcami i nosnikami modernizacji byli obcy – Zydzi, Niemcy, Rosjanie, Holendrzy. Zbankrutowana szlachta polowala u zaborcow i obcych kapitalistow na posady. Pasozytnicza szlachta odrodzila sie na panstwowych posadach w pasozytniczej miedzywojennej Polsce, w ktorej nie powstala ani jedna duza polska firma. Na progu wojny mielismy Dochod Narodowy PC w wysokosci 1/5 Brytyjczykow i mniej niz 1/3 Niemcow.
Warunkiem koniecznym podjecia skutecznego procesu leczenia jest poprawne zdiagnozowanie pacjenta.
Udany poscig za Zachodem wykonaly wpierw Stany Zjednoczone. Na nich z powodzeniem wzorowali sie Niemcy Bismarcka i Japonczycy wzieci do galopu przez dynastie Meiji. Elity tych krajow z grubsza wiedzialy na czym polega ich slabosc i jak wyjsc ze slabizny i biedy.
Tamte recepty nie pasuja do obecnej sytuacji Polski bowiem swiat w miedzyczasie zmienil sie nie do poznania.
Stalinowski Zwiazek Radziecki technologie kupowal od koncernow USA i Niemiec. Kopiowal ja na swoje potrzeby do nasladowczych zakladow ale nie byl w stanie efektywnie jej modernizowac. W czasie wojny otrzymal ogromna pomoc materialna od USA. Sporo technologii wywieziono tez do ZSRR z pokonanej III Rzeszy.
PRL do dekady Gierka przestarzala technologie kupowal glownie w ZSRR z prozaicznego powodu braku dewiz. Podjeta przez ekipe Gierka dziwna proba modernizacji Polski za pozyczone miliardy dolarow, frankow, marek zakonczyla sie potwornym kryzysem zagranicznego zadluzenia.
Zatem modernizacji nie mozna zakupic !
Kto na Zachodzie wytwarza technologie ? Powstaje ona w glowach wynalazcow, innowatorow i przesiebiorcow a fizycznie rozwijaja ja i produkuja koncerny. Nie tworza jej robotnicy, rolnicy, urzednicy, piekarze, taksowkarze, fryzjerzy... i male firmy.
Zatem opoznione w rozwoju kraje socjalistyczne poza NRD i CSRS probujac sie rozwijac quasi - imitacyjnie ( ale bez rozwoju wlasnej technologii, ktora jest przeciez jadrem rozwoju ) droga zakupu zachodniej technologii utknely w stagnacji.
W bloku wschodnim technologia dotad nie powstawala !
Rozwoj technologii jest bardzo kosztowny. Do czasu podjecia w ZSRR nasladowczej produkcji maszyn IBM S360-370 i nowszych nazwanych Riad powstawaly tam komputery ( jedna rodzina calkiem szybka ) z systemami programowania. Produkcje Riadow i SM ( = DEC PDP11 ) podjeto po to aby nie wydawac duzych srodkow na oprogramowanie czyli system operacyjny ale przede wszystkim programy uzytkowe. Rzekomo kierownictwo radzieckie bylo oburzone slyszac jak ogromne srodki trzeba kierowac na tworzenie oprogramowania wlasnych maszyn. Uznalo ze lepiej bedzie zlecic wywiadowi kradziez programow oraz budowac kopalnie i huty a nie wydawac ogromne srodki na "jakies tam programy".
Tymczasem w gotowym systemie naklad pracy na oprogramowanie przekracza czasem 90% calosci kosztow. Nadzieja ze uda sie ukrasc programy na maszyny IBM i DEC systemow jednostkowych czy maloseryjnych okazala sie calkowicie plonna.
Obecnie gdy sprzet tanieje najwazniejsza jest wlasnie praca inzynierow programistow !
W wielu dziedzinach bez komputerow mozna sie obyc ale wielkie lotnisko obslugujace rocznie kilkadziesiat milionow pasazerow musi byc skomputeryzowane. Prezydent Ronald Reagan w reakcji na w istocie terrorystyczny strajk kontrolerow lotow wyrzucil ich zastepujac ich czasowo wojskowymi kontrolerami. Powstala tez motywacja automatyzacji wielu czynnosci z zakresu przyjmowania i odprawiania samolotow na lotnisko. W Polsce ruch lotniczy ma poziom trzecioswiatowy ale jesli w koncu wyjdziemy z kryzysu trzeba bedzie system informatyczny z nowoczesnym radarem na lotnisko w Warszawie drogo kupic.
Trzecia rewolucja przemyslowa ( po 1960 roku ) to glownie komputery i elektronika. Rewolucja ta kraje RWPG w duzej mierze omija. Dopiero po 1980 roku NRD zaczela duzo i z powodzeniem inwestowac w mikroelektronike.
Fasadowa, pozoracyjna prostacka "komputeryzacja kraju" polega na zbednym zastosowaniu komputerow i mikrokomputerow w biurokracji firm i panstwa.
Zatem bez szerokiego zastosowania mikroelektroniki nie weszlismy nawet porzadnie w III rewolucje przemyslowa !
Komputery i mikrokontrolery na Zachodzie zarabiaja pieniadze a my nie potrafimy wejsc na ten etap rozwoju.
Rozwazmy masowa produkcje kontrolera do wtrysku paliwa i zaplonu silnika samochodu ECU i kontrolera do prefabrykowanego wezla CO-CWU. Tematy dotycza krytycznej dla gospodarki energooszczednosci. Zatem w gruncie rzeczy z opoznieniem nasladowalibysmy Zachod.
Silnik spalinowy o ulepszonej konstrukcji ( m.in zwiekszony stopien sprezania) z wtryskiem paliwa i elektronicznym zaplonem zuzywa do 15% mniej paliwa niz stara jednostka. Oszczednosc super drogiego i deficytowego paliwa jest wiec ogromna. Oprocz masowej produkcji dla polskich samochodow mozliwy jest tez wielki eksport !
Polska moze sie rozwijac tylko nasladowcza droga dalszej urbanizacji a oszczednosc ciepla droga ulepszenia izolacji budynkow i optymalnego dzialania systemu elektrocieplowni z prefabrykowymi wezlami CO-CWU jest takze krytyczna.
Co do przemyslowej automatyzacji w ogolnosci. Polska jest liczacym sie producentem statkow do ktorych kupuje bardzo droga zachodnia elektronike wspomagajac zachodnich naukowcow i inzynierow
Zimna Wojna zdaje sie wygasac i mozliwe ze embargo na produkty mikroelektroniki zostanie zlagodzone lub wycofane. Duze sukcesy odnosi w mikroelektronice NRD majac juz dobrze rokujaca oferte.
Tylko czesc produkcji jest konsumowana. Szybko rozwijajace sie gospodarki duzo inwestuja. Dochod Narodowy PC jest przede wszytkim proporcjonalny do sredniego poziomu technologii gospodarki.
Nadwyzki jakimi moga dysponowac gospodarki narodowe sa niewielkie.
Niemcy zostaly po I Wojnie obciazone wysokimi reparacjami wojennymi ktore stanowily okolo 2.4% ich owczesnego GNP. Rzad Republiki Weimarskiej nie zbierajac w podatkach wystarczajacych nadwyzek do wyplaty reparacji drukowal w nadmierze pieniadz co doprowadzilo do znanej z historii hiperinflacji.
Zainicjowane wysokimi wzrostami cen ropy naftowej kryzysy energetyczne poskutkowaly na Zachodzie stagflacja. Pokazuja one jako wazna role odgrywaja w gospodarce paliwa, surowce i energia. Zdarzenia te moga budzic zdumienie jako ze import ropy kosztowal panstwa Zachodu mniej niz 3% ich PNB. Pewna role odgrywaly tez przerwy w dostawach. Odpowiedzia Zachodu byla modernizacja technologiczna zmniejszajaca energochlonnosc produkcji. Wielka Brytania, Norwegia i Dania eksploatujace zloza ropy naftowej i gazu ziemnego pod Morzem Polnocnym dosc szybko stanely na nogi.
Amerykanie woleli nabywac oszczedniejsze europejskie i japonskie samochody zamiast swoich krazownikow szos. Byl to jeden z powodow zapasci w przemysle ciezkim Ameryki i powstawania "pasa rdzy"
Efektem dobrej alokacji inwestycyjnej srodkow jest rozwoj. Efektem zlej alokacji, marnotrwastwa i zlodziejstwa jest kryzys.
Realnie wysoko dotowana energia w Polsce jest bardzo droga. Sila rzeczy gospodarka energochlonna nie moze sie rozwijac.
W Polsce elektroniczna regulacje ciagla (glownie licencyjna, licencyjna automatyke pneumatyczna Siemensa produkowano juz wczesniej wczesniej ) zastosowano dopiero w latach siedemdziesiatych. Czyli nasze zapoznienie w tej mierze jest nowej daty. "Znaj proporcje Mocium Panie " Elektronika rozwija sie szybko podczas gdy w innych dziedzinach nadal pracuja maszyny 40 - letnie.
Szczegolnie szybko rozwijaja sie mikroelektronika cyfrowa. Rodzaj implementacji automatyki ciaglej analogowy lub cyfrowy ma jeszcze dla koncowego rezultatu niewielkie znaczenie. Wazniejsze jest to czy obiekt w ogole sie nadaje do automatyzacji ciaglej ! O tym trzeba juz myslec na etapie projektowania obiektu.
W zlozonym przedsiewzieciu badawczo - produkcyjnym mozna wyroznic Fazy: Koncepcyjna, Definicyjna, Rozwojowa, Test i integracja.
Elektronike mozna podzielic na konsumpcyjna i profesjonalna. Elektronika profesjonalna to szeroko rozumiana telekomunikacja, sprzet medyczny, urzadzenia laboratoryjne, sprzet biurowy i wreszcie elektronika przemyslowa a w niej energolektronika i systemy sterowania oraz regulacji.
Projektowaniem i produkcja zlozonej elektroniki i mikroelektroniki na Zachodzie zajmuja sie glownie koncerny. One tez gromadza umiejetnosci, wiedze i doswiadczenie. W Europie, nie tylko wschodniej, naukowcy niestety coraz czesciej bardziej zajmuja sie jalowym produkowaniem sie w czasopismach "naukowych" gdzie jest coraz wiecej miernosci i wiecej szumu informacyjnego. W istocie sa biurokratami a nie naukowcami.
Zatrudniajacy okolo czterystu tysiecy pracownikow Siemens ( to okrywca i przedsiebiorca ) jest narodowym koncernem elektrotechnicznym Niemiec Zachodnich ( niejawnie zaopatrujacym w technologie NRD ) co juz wyjasniono. Siemens wokol siebie zorganizowal ogromna siec firm srednio - duzych, srednich ale tez i malych.
Podobna role mial zalozony w 1892 roku przez wynalazce Edisona potezny koncern General Electric. GE produkuje kompletne elektrownie a w tym atomowe i kompletne wyposazenie infrastruktury elektroenergetycznej. Produkuje wyposazenie do zakladow chemicznych. Produkuje elektronike profesjonalna w duzym asortymencie. Produkuje silniki lotnicze i satelity oraz inne elementy technologi militarnej i kosmicznej. Produkuje rozne lokomotywy ale takze sprzet AGD. GE jako pionier wprowadzil w 1985 roku do sprzedazy tranzystory IGBT, w ktorych pokladane sa wielkie nadzieje jako energoelektronicznym kluczu bliskiej przyszlosci. IGBT sa dzielem Japonczykow podobnie jak warystory ale takze dojrzale warystory MOV na rynek wprowadzil GE.
Siemens czy GE nie musza troszczyc sie o wejscie na rynek ze swoja nowa elektronika profesjonalna nawet jesli jest to osobny, samodzielny sprzet a nie wyposazenie duzej calosci. Siemens i GE maja wlasne fabryki mikroelektroniki. W niektorych dziedzinach sa swiatowymi liderami. Gdy takim koncernom czegos brakuje do ich produkcji w duzej skali moga sobie dokupic nawet duza firme i przestawic ja na potrzebna sobie produkcje. Zbedny juz dzial produkcji mozna odwrotnie - usamodzielnic i sprzedac jako samodzielna firme.
Automatyke przemyslowa produkuje tez potezny wielobranzowy, glownie elektrotechniczny koncern Honeywell, ktory w 1975 roku jako pierwszy wprowadzil rozproszony cyfrowy system sterowania TDC 2000. Pierwszy zastosowal standard szeregowej komunikacji cyfrowej w swoich systemach. Zalozony w 1906 roku ( rozpoczynal od systemow ogrzewania ! ) zatrudnia ponad 100 tysiecy pracownikow. Jako pierwszy zastosowal standard petli pradowej 4-20 mA korespondujacy ze wspolpracujacym ale wypieranym standardem pneumatycznym 3-15 psi. Tak jak kazdy wielki koncern ma bujna historie przejec dolaczanych i sprzedawanych firm.
Poniewaz koncerny opracowuja nowe technologie i ciagna do przodu cala gopodarke, jako niezastapione, ciesza sie wzgledami politykow i panstwa. Gospodarka USA jest bardziej innowacyjna i sprezysta niz europejska ( zachodnia a juz zwlaszcza wschodnioeuropejska ) i ciagle powstaja tam szybko rosnace fimy ktore czasem wyrastaja na koncerny !
Proces stworzenia czegos zupelnie nowego jest trudny i przede wszystkim bardzo kosztowny. Jest wieloetapowy. Gdy Intel a po chwili Motorola wyprodukowaly pierwsze 8 bitowe mikroprocesory z ukladami peryferyjnymi, oferowaly tez koncernom elektronicznym system uruchomieniowy i rozne programy oraz szkolenie. Pracownicy koncernow obeznani juz z produkcja i uzyciem mikroelektroniki nierzadko przechodza do innych firm lub zakladaja wlasne firmy i znajomosc technologii sie rozplywa po calej gospodarce. Rzad USA widzac w tym dyfuzje najnowszej, bardzo cennej wiedzy, ktorej nie ma w zadnych ksiazkach i umiejetnosci, nie popiera pozwow koncernow o wynoszenie od nich informacji do innych amerykanskich (!) firm. Nalezaloby przeciez kazac pracownikom zapomniec to co pamietaja co jest niewykonalne. Identycznie jest w Europie Zachodniej. Bez poteznego Siemensa, Boscha, AEG... Volkswagena, Mercedesa, BMW... nie istnieje zachodnioniemiecka gospodarka.
Potezny holenderski Philips produkuje mikroelektronike dla swoich fabryk masowych urzadzen rynkowych na calym swiecie ale tez zestawy ukladow scalonych oferuje innym duzym firmom. Sytuacja duzych firm jest o wiele latwiejsza niz malych firm. Koncerny mikroelektroniczne planuja produkcje na podstawie zamowien innych wielkich firm i wyprodukowane elementy dostaja one po cenach znacznie mniejszych niz male firmy kupujace elementy z magazynu z polki.
Koncerny czesto prowadza rownolegle produkcje cywilna i militarna. Dzialy badawcze i projektowe bywaja wspolne a w firmie przeplywaja tez pracownicy. Stad radar cywilny jest w zasadzie taki sam jak radar wojskowy ale wojskowy ma byc bardziej odporny na czynniki srodowiskowe. Uzyto w nim ukladow scalonach w obudowach ceramicznych a w cywilnym w obudowach plastikowych. Inaczej urzadzenia cywilne i wojskowe moga byc obudowane.
Szczegolowane dane na temat kosztow opracowan rzadko sa podawane ale przykladowo koszt zaprojektowania finalnych plyt drukowanych to mniej niz 2% calosci ponoszonych kosztow w calym procesie.
Gro informacji dla konstrukcji elektronicznych urzadzen bez wbudowanego lub osobnego "komputera" to schemat, algorytm do selekcji elementow i strojenie oraz testowanie calosci. Dla urzadzenia z procesorem dochodzi caly program.
Poniewaz w koszcie urzadzen produkowanych w malych seriach dominuja koszty opracowania stosuje sie rozne metody ochrony przed kopiowaniem tych urzadzen. Metody te sa na tyle skuteczne ze skopiowanie produktu jest czesto niemozliwe:
-Dokumentacja dysponuje tylko producent i tylko on naprawia urzadzenia
-Stosuje sie swoje uklady hybrydowe. Elementy nazywane dawniej do "ukladow hybrydowych" obecnie nazywane sa do "montazu powierzchniowego SMD". Uklad hybrydowy jest latwy i tani do wykonania. Uklad na PCB lub na ceramicznej plytce alundowej z naniesionymi opornikami i przylutowana reszta jest zalany zywica epoksydowa niemozliwa lub trudna do usuniecia. Uklady hybrydowe sa czesto stosowane w sensorach. Zastosowano jej w regulatorze krokowym produkcji NRD !
-Stosuje sie uklady monolityczne sredniej komplikacji produkowane tylko dla siebie. Dokumentacja ukladow jest tajna. Program mikrokontrolera obsluguje tylko ta peryferie.
-Urzadzenie stosuje skomplikowany uklad scalony wyprodukowany przez producenta lub wyprodukowany tylko dla niego. Hewlett Packard 16 bitowy procesor w technologii CMOS wyprodukowal juz w 1976 roku i stosowal tylko w swoich komputerach i najdrozszych przyrzadach. Potezny japonski Fanuc w swoich sterowaniach do maszyn CNC i robotow stosuje swoj interface do resolverow w obudowie DIL40. Uklad nie jest sprzedawany i nie wiadomo nawet co w nim jest.
-Nie mozna skopiowac chronionej zawartosci pamieci programu ROM mikrokontrolera. Rzekomo mozna zeskanowac powierzchnie chipa.
-Logike dekodowania adresow i sterowania buforami ale takze rzadziej generowania sekwencji sterujacych wykonuje sie na programowanej ukladzie logicznym. Jesli uklad pelni role State Machine jego skopiowanie jest bardzo trudne lub nawet niemozliwe. Mozna natomiast na podstawie testu opracowac potrzebna zawartosc
-Stosuje sie standardowe elementy ale z nic nie mowiacymi oznaczeniami zamawiajacego. Tak postepuje HP. Usuwa sie oznaczenia z obudow elementow
-Stosuje sie elementy nietypowe
-Stosuje sie polrynkowe elementy na przyklad mikrofalowe lub o niesamowicie wysokich parametrach jak rezonator kwarcowy w zegarze atomowym
-Stosuje sie w zegarze atomowych nierynkowy "physical package" Taka sama ogolna nazwe ma na przyklad jadrowa czesc wykonawcza glowicy termojadrowej
-Stosuje sie mocno selekcjonowane elementy rynkowe bez zadnej informacji o tym
-Urzadzenie ma interface do systemu danej firmy i z inna infrastruktura jest nieprzydatne lub malo przydatne
-Stosuje sie embargo czyli zakaz eksportu mikroelektroniki do krajow RWPG
-Program na komputer PC mozna zabezpieczyc przed bezprawnym, bezplatnym uzyciem prostym "kluczem" dolaczonym jako przejsciowka z gniazdem/ wtykiem do drukarki. Poniewaz interface jest dwukierunkowy mozna czytac szeregowa pamiec Eeprom z danymi identyfikacyjnymi i fragmentem programu lub jego danych. Aby uniemozliwic "rozgryzienie" i skopiowanie klucza oznaczenie pamieci jest usuniete, stosowana jest nietypowa pamiec a klucz zalany jest silnym klejem epoksydowym.
Koncern Sony do kompletu przed odtwarzaczem CD wypuscil "cyfrowy" wzmacniacz TAN-88 w istocie pracujacy z modulacja PWM. Urzadzenie to wyprzedzilo swoje czasy o wiele lat. Bramki przelacznikowych tranzystorow mocy V-Mos sa bardzo szybko sterowane sporym pradem komplementarnymi wtornikami na szybkich tranzystorach bipolarnych. W tranzystorach bipolarnych napiecie Uceo jest z reguly odwrotnoscia czestotliwosci granicznej Ft. Tranzystory we wtornikach driverow pracuja powyzej katalogowych napiec Uceo tych tranzystorow ! Stosowane sa wyselekcjonowane a przynajmniej sprawdzone tranzystory !
W zachodnich miesiecznikach dla elektronikow - hobbystow oraz polprofesjonalych sa cenniki elementow elektronicznych firm wysylkowych. Nowosci tam nie ma. Sa to ceny detaliczne a nie hurtowe - przemyslowe. W omowieniach nowosci producentow mikroelektroniki podawane sa poczatkowe ceny w ilosciach przemyslowych proponowane przez producentow ale ceny te dosc szybko spadaja. Rzadko ofertowe "Price list " dodawane sa do katalogow ale realne wynegocjowane ceny sa znacznie nizsze. Realne ceny placone przez przemysl elektroniczny figuruja na BOM czyli wydrukach uzytych w danej produkcji elementow elektronicznych i innymi danymi. Sa to jednak dokumenty poufne i rzadko dostepne, czasem jako makulatura. Poniewaz zlotowka nie jest wymienna trudno o porownania ale sila nabywcza polskiego wynagrodzenia w szeroko rozumianej mikroelektronice jest bardzo mala na tle tego na Zachodzie. Gdyby Polska miala wymienna walute Cemi jako przestarzale, niewydajne i totalnie niekonkurencyjne musialoby prawodopodobnie od razu upasc.
W warunkach Zachodu w przypadku uniwersalnego cyfrowego regulatora PID koszt uzytej mikroelektroniki wynosi 12-18% ceny kompletnego regulatora. Najwazniejszym skladnikiem ceny jest koszt opracowania a w tym koszt programu.
Kontroler systemu wbudowanego wspolpracuje z sensorami i aktuatorami, wyswietlaczem (jesli jest stosowany ) oraz moze sie komunikowac z komputerem operatora lub tylko monitora.
Jedna z odpowiedzi Zachodu na wzrost cen paliw bylo i jest doskonalenie silnikow spalinowych wszelkich pojazdow. Kolejne generacje samochodow osobowych sa coraz lepiej wyposazone i sa coraz ciezsze. Musza miec zatem mocniejsze silniki. Zatem musza miec one lepsza sprawnosc niz poprzednia generacja. Jednoczesnie zada sie aby emitowaly mniej toksyn. Ulepszono sama konstrukcje silnika optymalizujac spalanie w nim oraz zastosowano wtrysk paliwa i optymalny elektroniczny zaplon.
Oszczedne silniki spalinowe maja do odegrania ogromna role w Polsce poniewaz rope kupujemy za dolary z eksportu wegla, ktory bardzo drogo wydobywamy.
Sterownik do silnika samochodowego ma sensor przeplywu powietrza, sensory temperatury, sensor polozenia walu korbowego, sensor polozenia pedalu gazu i inne sensory. Wykonawcami sa wspolny wtryskiwacz lub wtryskiwacze indywidualane sterowane tranzytorami mocy Darlingtona i cewka zaplonowa sterowana wysokonapieciowym Darlingtonem. Kontroler jest integralnym elementem wiekszej calosci bloku silnika lub nawet zintegowanego ze skrzynia biegow.
Pierwszy elektroniczny wtrysk paliwa koncernu Bosch zastosowano w samochodzie Volkswagen w 1967 roku ! Uzyto w kontrolerze tranzystorow krzemowych i germanowych tranzystorow mocy. Literatura podaje schemat i opis dzialania tego urzadzenia. Przyznac trzeba ze zastosowano w nim bardzo pomyslowe, innowacyjne rozwiazania. Stopniowo wzbogacano funkcjonalnosc a funkcje w polowie drogi monolitycznie scalono w wyspecjalizowanych niekomercyjnych ukladach ( dla Boscha produkuje je Siemens ) i w koncu zastosowano mikrokontroler i wyspecjalizowane uklady interfejsow! Konstrukcja ukladu kontrolera z mikrokontrolerem tez nie jest tajemnica. Philips propozycje kontrolera ze swoim ukladem 80552 omawia nawet w swoim wydawnictwie. Zatem znacznie polepszajacy parametry silnika, elektroniczny wtrysk paliwa i zaplon, nie jest zadna nowoscia. Przyklad ten ilustruje jak nauka i technologia rozwijaja sie ewolucyjnie. Zrodla nie podaja ile roboczo - lat trzeba poswiecic na konstrukcje dojrzalego ECM silnika ale z pewnoscia sporo. Ale przeciez Polska jest sredniej wielkosci krajem z populacja 37 mln oosb. Nawet gdyby to bylo 300 roboczo - lat to jest to malenka, niewidoczna kropelka w naszych zasobach pracy. Temat coraz lepszych ECU bedzie trwal tak dlugo jak bedzie zyl silnik spalinowy a na razie nie widac dla niego konkurenta. Optymizm w dziedzie akumulatorow do samochodu elektrycznego na razie prysl.
Mimo tego, elektronicznego wtrysku paliwa nie ma zaden samochod produkowany w krajach RWPG. Zreszta poza Skoda, Trabantem i Syrena oraz nie - masowa produkcja ZSRR sa to wszystko stare produkcje licencyjnych zachodnich samochodow. Skoda zas zapatrzona jest w Volkswagena i czerpie z niego przyklady. Panstwa socjalistyczne nie sa nawet w stanie wyprodukowac wysokonapieciowego tranzystora Darlingtona do elektronicznego zaplonu. W obecnym stanie rzeczy gdy nie usilujemy sami tworzyc technologii sprawe rozwiaze dopiero zakup licencji oraz maszyn i urzadzen co z uwagi na obecny stan ekonomii bloku i embargo technologiczne nie wchodzi w rachube. Zatem czekamy az wszystko sie zawali. Cale szczescie ze nie ma chetnych do rozbioru Polski
Fiat 125 juz jest nieeksportowalny a niedlugo czeka to samo Poloneza. Wymaga on co najmniej prostszej i lepszej jednostki z przednim napedem.
Kontroler do prefabrykowanego wezla cieplnego tez jest czy moze raczej powinien byc elementem wiekszej calosci. Na biezaca dekade potrzeba ich okolo 80 tysiecy sztuk a wiec nie malo.
Proces testowania wyprodukowanych produktow zalezy od ich stopnia komplikacji, skali produkcji oraz wymaganej szczelnosci testow. Oczywiscie byle jakie testy przekladaja sie na zwroty i reklamacje klientow. Na rynku producenta firmy lekcewaza jakosc i praktycznie wszystkie wyprodukowane w Polsce samochody osobowe dostarczone klientom sa wadliwe.
Cemi produkuje procesor zgodny z 8080 Intela z 1974 roku i rzekomo ( nie wiadomo w czym jest stosowany i czy w ogole ) mikrokontroler 8048 Intela z 1977 roku. Obecnie na Zachodzie popularny jest 8051 Intela z 1981 roku i wszystko wskazuje na to ze szybko nie zejdzie z rynku.
Wydajnosc mikrokontrolerow 8 bitowych nie jest rewelacyjna ale mocniejsze modele 16 bitowe stanowia tylko 3% obecnej produkcji mikrokontrolerow.
Philips swoje mikrokontrolery w technologii NMOS i CMOS buduje wokol licencyjnych mikrokontrolerow 8048 i nowszego 8051 Intela. Najbardziej rozbudowy mikrokontroler 80552 ( licencja od Intela ) w obudowie PLCC68 ma jadro takie jak '51. Ma okolo okolo 130 tysiecy tranzystorow a wiec liczbe juz bliska procesorowi Intel 80286 pracujacemu w komputerach PC AT.
Na podanych juz rysunkach pokazano jest schemat blokowy i zastosowanie w ECU do silnika samochodu osobowego.
Intel w "Microcontroller Handbook, 1983" (ponad 700 stron objetosci ) dal "Advanced Informaction" o mikrokontrolerach 16 bitowych 8096 ( 8396 z pamiecia ROM ) w obudowach PLCC68. Wydajnosc samego procesora mocno podniesiono w stosunku do 8051. Maja m.in. rozkazy mnozenia 16 x 16 bitow i dzielenia 32/16 bitow. Maja az 224 bajty rejestrow. Nowa architektura dobrze nadaje sie do kompilatorow bardzo oszczedzajacych czas pracy inzynierow – programistow. Z ich uzyciem szybkosc programu moze byc tylko 20-30% mniejsza niz napisanego w asseblerze. Mikrokontrolery te maja wydajne, rozbudowane peryferia a w tym ADC z multiplexerem i wsrod nich Watchdog.
Cytat: "In industrial application , the 8096 can be used for process control, robotics, numerical and motor control, and instrumentation" Krotko mowiac ta maszyna sluzy do zarabiania pieniedzy ! Czyli jest to cos dla nas !
Na mikrokontrolerze tym wykonano juz amerykanski ECU ( Wylacznie dla Forda EEC-IV produkowany jako nierynkowy Intel 8061. Wczesniej Ford uzywal w EEC mikrokontrolerow 8 bitowych ) i wedle informacji z czasopism takze uzyje go w swoim nowym ECU Bosch.
Wydajnosc procesora 8096 jest znacznie nizsza niz wydajnosc procesorow DSP TI i NEC ale widac wyraznie ze wydajnosc mikrokontrolerow idzie w ich kierunku.
IBM liste rozkazow rodziny S360 i zgodnosc programow uparcie dalej eksploatuje i nic nie wskazuje na to aby chcial porzucic "kure ktory mu znosi zlote jajka". Oczywiscie caly czas dodawane sa nowe instrukcje nowym procesorom. Dokladnie tak samo robi HP trzymajac sie listy "2100" pod nowymi nazwami maszyn z dodawaniem nowych instrukcji. Ta sama idee chwycil Intel ze swoim procesorami 86, 286, 386 oraz modelami pobocznymi jak 186-188 do zastosowan wbudowanych. Intel ma wiec monopol na procesor komputera PC !
Wchodzac teraz ostro w 8096 w zasadzie bedzie sie go mozna trzymac przez 20 lat. Oczywiscie Intel podniesie czestotliwosc taktowania i wypusci kolejne, silniejsze bardziej rozbudowane wersje.
Maszyne jak 8096 mozna uzyc do zbudowania czolgowego "Systemu Kierowania Ogniem". System taki radykalnie podnosi skutecznosc czolgu na polu walki i pewnie moglibysmy czolgow z nim za lepsze pieniadze sporo sprzedac.
Doskonale nadaje sie tez do sterowania pocisku manewrujacego. Liste zastosowan zarabiajacych pieniadze mozna ciagnac i ciagnac.
Sa wiec liczne cywilne i militarne tematy do zarabiania duzych pieniedzy.
Wraz z zakonczeniem sie ery Fordyzmu w I Swiecie przestalo sie dobrze zarabiac rekami i pora przyjac to do wiadomosci.
Polska po porozumieniu sie z zachodnimi wierzycielami moze wyjsc z kryzysu stosujac normalne rynkowe ceny w gospodarce bez niszczacych dotacji i wymienialny pieniadz. Trzeba skonczyc z szalenstwem druku pieniadza i inflacja. Trzeba po cichu zakonczyc z oglupianiem marksizmem – leninizmem. Ale to sa tylko warunki konieczne funkcjonowania kazdej gospodarki – takze naszej. Ogromna wiekszosc krajow swiata ma gospodarki III Swiatowo kapitalistyczne i jest przerazliwie biedna.
Skupianie sie w dyskusji nad slowami "kapitalizm" i "socjalizm" prowadzi na jalowe manowce. Chodzi o nasze miejsce w swiatowym podziale pracy. Znanych jest sporo nisz rynkowych gdzie mozemy zaczac dobrze prosperowac.
Dopoki jednak nie bedziemy miec nowoczesnych koncernow zdolnych wytwarzac technologie ( dla naszej specjalizacji ) mozemy zapomniec o nominalnych wynagrodzeniach wyzszych niz 1/3 zachodnioniemieckich.
Wartosc programowi komputerowemu daje jego inteligencja czyli jego algorytm. Programy kadrowe, ksiegowe i magazynowe... zadnej inteligencji – algorytmu nie maja i nie pozwalaja zarabiac pieniedzy.
W odroznieniu od tego kazdy program mikrokontrolera ma swoje algorytmy czyli inteligencje.
Nawet prosty i tani mikrokontroler TMS1100 sterujacy pralke automatyczna ma niebanalny program rozkladu bielizny w szybkim wirowaniu, ktore pozwala o wiele lepiej usunac wode niz konwencjonalne wirowanie 300-400 obr/min. Algorytmu tego nie da sie wykonac na mechanicznym programatorze bebnowym.
W budynku wielorodzinnym - bloku jest tez miejsce dla mikrokontrolera w innych inteligentnych systemachu. Skala produkcji tych urzadzen moze byc podobna jak wezlow cieplnych.
Urzadzenia maja zarabiac pieniadze – strzec przed kradzieza, napadem, pozarem i wybuchem gazu oraz oszczedzac czas i pieniadze mieszkancow.
Nowoczesna winda jest droga i zuzywa w ekspolatacji sporo energii elektrycznej. Algorytm – inteligencja windy tez jest niebanalny i bazuje na analizie danych zdarzen ze swojej pamieci.
Wysoka zabudowa ( duza gestosc zamieszkania w miastach ) w trendzie urbanizacji ma liczne zalety ale wymaga wlasnie drogiej windy.
wtorek, 26 kwietnia 2022
Laczymy kropki
Laczymy kropki
Rosyjski gaz płynie ukraińskimi rurociągami do odbiorców w Europie. Rosja płaci Ukrainie za ten tranzyt ! Ukraińcy nie niszczą rurociagów a Rosjanie nie niszczą ukraińskich elektrowni choć ich zniszczenie jest łatwe i przyczyniłoby ogromnych szkód ludności i gospodarce Ukrainy.
Most przez Cieśninę Kerczeńską łączący Półwysep Krymski z Półwyspem Tamańskim zbudowano kosztem 3.6 mld dolarów. Ukraina może go zniszczyć ale tego nie robi. Kopiemy się ale tylko do kostek, wyzej już nie. Rosja zwalnia wziętych jeńców, przynajmniej niektórych. Ukraina zwalnia większość wziętych jeńców
Na całe szczęście w tej wojnie giną głównie żołnierze obu stron. Według ONZ zginęło już ponad 3 tysiące cywilów.
Według USA wojna w Iraku oficjalnie zabiła 126 tysięcy ludzi. Dane nieoficjalne podają 656 tysięcy zabitych i ponad milion rannych oraz kalek.
Bank Światowy szacuje szkody w ukraińskich budynkach i infrastrukturze na 60 mld dolarów. Ukraina podaje że 10 razy więcej.
Finlandia zrywa z neutralnością po 74 latach. Japonia dostarczy broń pierwszy raz od 75 lat. Szwecja dostarczyła walczącej stronie broń po raz pierwszy od 82 lat, Szwajcaria zerwała z zasadą neutralności po 102 latach. Ukraina zrywa na dobre ugodę Perejasławską z 1654 roku po 368 latach.
W ciągu 24 godzin dwóch rosyjskich oligarchów "popełniło samobójstwo". Jeden zginął w Moskwie, drugi w Hiszpanii - ale obaj niemal w ten sam sposób, w dodatku z całą rodziną. Wygląda jak początek czystki. Także w tym Putin idzie śladami Stalina. Czystki rządzą się swoimi prawami . Raz zaczęta, zatacza coraz szersze kręgi .
Krajowa Grupa Spożywcza ministra Sasina to taki współczesny PGR z elementami CPK i Ostrołęki z domieszką miliona samochodów elektrycznych Izera i 3 milionów mieszkań, na kołderce inflacji i drożyzny oraz z wisienką na torcie ze stępki promu.
Krajowa Grupa Spożywcza to nowy podmiot, w którym Kaczyński będzie mógł umieszczać rodziny kupowanych posłów, za głosowania w Sejmie. W SSP jest już wszystko zajęte, więc doradcy wymyślili ten nowotwór.
Kolejnych 15 doskonale opłacanych rad nadzorczych, prezesów i zarzadów. Do tego armia zastępców, dyrektorów i urzędników. Limuzyny, kierowcy, sekretarki do bzykania. Meble, kwiaty, krawaty.
Inflacja - Łączmy kropki: agresywna "redystrybucja" na kredyt od lat, zerowe stopy i ociąganie się RPP z podnoszeniem stóp, wyprowadzanie zadłużenia poza budżet, masakrowanie gospodarki lockdownami w epidemii, wydrukowane conajmniej 224 mld złotych, mnóstwo wielkich pasożytniczych wydatków, miliardy na uchodźców tylko w tym roku i ani Euro pomocy z UE.
poniedziałek, 25 kwietnia 2022
Mieszkanie i ogrzewanie: OPA i Mikrokontroler
Mieszkanie i ogrzewanie: OPA i Mikrokontroler
Scalony Wzmacniacz Operacyjny ( OPA - Operational Amplifier) jest podstawowym ukladem w analogowej automatyce przemyslowej. W automatyce cyfrowej - programowej jest uzywany w ukladach kondycjonerow sygnalow z wszelkich sensorow i ukladach wyjsciowego sygnalu analogowego.
W technice analogowej OPA sumuje i odejmuje sygnaly, calkuje i rozniczkuje sygnaly, filtruje sygnaly. Wraz z elementami nieliniowymi wykonuje funkcje nieliniowe. Specyficznym OPA jest komparator. Komputery analogowe i hybrydowe wyszly juz uzycia.
Wzmacniacze operacyjne moga byc samodzielnymi ukladami scalonymi lub w skomplikowanym ukladzie elementem duzej calosci. Takie wzmacniacze wbudowane sa z reguly mocno uproszczone i bardzo uproszczone.
Pierwsze lampowe wzmacniacze operacyjne zastosowano w analogowych komputerach wspolpracujacych z radarami przeciwlotniczymi pod koniec II Wojny. Wyliczaly one ustawienia armat przeciwlotniczych a pozniej wyznaczaly nawet trajektorie lotu sterowanej rakiety przeciwlotniczej. Ale juz pod koniec lat trzydziestych w lampowych analizatorach rozniczkowych czyli maszynach analogowych krystalizowala sie idea wzmacniacza operacyjnego jako "building block" lub "cegly do budowy muru".
Pierwszy komercyjny modul K2-W dwulampowego ( obydwie lampy sa typu 12AX7 czyli europejskie podwojne triody ECC83 ) wzmacniacza operacyjnego wprowadzila firma Philbrick w 1952 roku. Parametry wzmacniacza byly mierne. Bardzo duzy byl dryft wejsciowego napiecia niezrownowazania. Modul wymagal klopotliwych dobrze stabilizowanych napiec zasilajacych +300V i -300V.
Wzmacniacz skladal sie z wejsciowego stopnia (niby) roznicowego, stopnia wzmocnienia napieciowego i wyjsciowego wtornika. Jest to od lat typowa konfiguracja wzmacniacza operacyjnego. W stopniu wzmocnienia napieciowego zastosowano z wyjscia dodatnie sprzezenie zwrotne celem podniesienia wzmocnienia. To rozwiazani wyszlo z uzytku. Przesuwnik poziomu ( nie ma komplementarnych lamp elektronowych typu P ! ) wykonano na neonowce. Wzmacniacz mial wzmocnienie stalopradowe 10 000, pasmo 100 KHz i po nagrzaniu dryft 5 mV na dzien. Zakres napiecia wyjsciowego wynosil -50..50V. Regulowane napiecie niezrownowazenia przekraczalo pol volta. W kolejnych modyfikacjach poniesiono wzmocnienie, pasmo i rozszerzono zakres napiecia wyjsciowego do -100..100V.
Na poczatku lat szescdziesiatych pojawily sie drogie tranzystorowe modulowe wzmacniacze operacyjne. Pierwszy monolityczny wzmacniacz operacyjny uA702 z 1963 roku w szokujaco wysokiej cenie 300 dolarow mial tylko 9 tranzystorow wylacznie NPN. Mial male napiecie niezrownowazenia i jego dryfty ( lepszy model tylko 2 uV/C ) ale duzy prad wejsciowy, bardzo maly zakres wejsciowych napiec wspolnych, maly zakres napiecia i pradu wyjsciowego. Ale z kompensacja wyprzedzajaca uklad mial szerokie pasmo i pracowal nawet z sygnalem Video !
Pierwszym prawie pelnowartosciowym wzmacniaczem operacyjnym byl uklad uA709 z 1965 roku z dwoma marnymi tranzystorami PNP. Klopotliwa byla zewnetrzna kompensacja czestotliwosciowa az trzystopniowego ukladu.
NB. Od lat norma jest rozwiazanie dwustopniowe wzmacniacza z wejsciowym stopniem roznicowym, stopniem napieciowym z kompensacja czestotliwosciowa Millera i wyjsciowym wtornikiem emiterowym. Wzmacniacze trzystopniowe jak precyzyjny uA725 ( 1969 ) i jego nastepca OP07 ( 1975 ) sa powolne. Najszybsze jest rozwiazanie jednostopniowe ( to kaskoda ) wzmacniacza. Wejsciowa para roznicowa pracuje w kaskodzie WE-WB z tranzystorami komplementarnymi z wyjsciowym wtornikiem.
Wzmacniacze operacyjne maja termiczny dryft napiecia niezrownowazenia oraz termiczne dryfty pradu polaryzacji wejsc i pradu offsetu. Przy czym zmiany temperatury powodowane zmiennym wydzielaniem mocy w ukladzie z uwagi na powodowany gradient temperatury chipa daje duze wiekszy dryft niz zewnetrzne podgrzewanie przez otoczenie.
Prad offsetu i polaryzacji daje na wejsciowych rezystancjach bledy. Szum pradowy wejsc na rezystancjach przeklada sie na napiecie szumow. Przy rezystancji wejsc rownej ilorazowi dryftow termicznych napiec i pradow Re = du/dt : di/dt dryt od pradu jest rowny dryftowi od napiecia. Zatem pomniejszanie ekwiwalentnej rezystancji wejsciowych ponizej tej wartosci daje juz niewiele w redukcji bledow. Z kolei moc wydzielana w wyjsciowym wtorniku komplemetarnym OPA (OPerational Amplifier ) NPN+PNP skutkiem pradu wyjsciowego jest odwrotnie proporcjonalna do wspolczynnika skalowania rezystorow systemu. W przypadku typow ukladow bipolarnych Re rosnie wraz z malejacym pradem wejsciowych i dla ukladu super Beta LM108 sa juz duze. Typy wzmacniaczy z kompenesacja pradu wejscia jak OP07 maja jednak dryft i szum jakie wynikaja pradu kolektorow pary wejsciowej a nie pradu polaryzacji wejsc.
Pobierana przez wzmacniacz operacyjny moc rosnie troche szybciej niz liniowo z napieciem lub rosla w starszych ukladach wrecz kwadratowo. Wraz z napieciem zasilania rosnie zakres sygnalu wyjsciowego ale rosna tez dryfty temperaturowe. W przypadku OPA z wejsciem JFet lub Mostet prad wejsc podwaja sie co 10C przyrostu temperatury rosnac w przedziale temperatur 25-125 C 1000 razy. Tam wiec gdzie wejsciowy prad wzmaczniacza jest krytyczny trzeba uzyc niewielkich napiec zasilania aby uklad sam sie nie nagrzewal. Nie wolno tez mocno obciazac wyjscia ukladu. Samo - nagrzany element jest zmienne chlodzony pradami powietrza co daje wejsciowe quasi szumy o malej czestotliwosci. Tak wiec gdy chcemy wzmacniac bardzo male prady z sensora elektrometrycznego ( o bardzo duzej rezystancji ) napiecie zasilania OPA JFet lub Mosfet musza byc male co zreszta nie stwarza zadnych przeszkod dlatego ze najlepszya jest w kilku powodow konfiguracja wzmacniacza logarytmicznego z tranzystorem gdzie duze zasilanie nie jest w ogole potrzebne bowiem zakres napiecia wyjsciowego podanego do emitera tranzystora logarytmujacego z uziemiona baza jest bardzo maly. Gdy dla odmiany wzmacniamy bardzo male napiecie z termopary (o malej rezystancji ) odpowiedni OPA musi byc zasilany malym napieciem aby uniknac termicznego dryftu napiecia wejsciowego.
Na wykresie pokazano sumaryczny wejsciowy blad wzmacniaczy LM707, 101 i 108 w funkcji rezystancji widzianej przez wejscia. Postep byl duzy.
Bardzo duze i nieokreslone impedancje wewnetrzne oraz bardzo male prady wyjsciowe maja fotodiody, sondy pH ( opornosc wewnetrzna 1M-1G ale z reguly w dolnej czesci podanego zakresu ) , sensory piezoelektryczne, ladunkowe, akcelerometry, hydrofory oraz cala grupa sensorow elektrometrycznych. Dla nich konieczne sa wzmacniacze z wejsciem JFet ( jest specjalna grupa wzmacniaczy "elektrometrycznych" o bardzo malych pradach polaryzacji wejsc ) oraz Mosfet. Te drugie maja niestety duze szumy 1/f. Przestarzale rozwiazania dyskretne i rozne "dziwolagi" nie sa juz w nowoczesnych rozwiazaniach spotykane. Grupa sensorow elektrometrycznych zyskuje na znaczeniu !
Spozniona ere masowej produkcji wzmacniaczy operacyjnych JFet rozpoczela sie wraz z rownoleglym technologicznym usunieciem wad procesu momolitycznego BiFet z tranzystorem P-JFet w Texas Instrument, ktory wypuscil standardowe uklady TL081/2/4 i National Semiconductor z pojedynczymi ukladami LF155/6/7, LF153 i wielokrotnymi LF411/2/4, LF441/2/4. Wczesniej produkowane wzmacniacze z wejsciem JFet byly niskiej jakosci i w dodatku drogie co poskutkowalo bardzo mala popularnoscia. O ile standardowe wzmacniacze operacyjne JFet pobieraja okolo 1.8 mA pradu zasilania to serie malomocowe jak TL061/2/4 lub LF441/2/4 pobieraja okolo 150-200 uA pradu. Pasmo ukladow LF155/6/7 wynosi 2/5/20MHz ( ostatni tylko ze wzmocnieniem K>5 ) ale kosztem poboru pradu zasilania 2/5/5 mA.
Prad polaryzacji wejsc wzmacniaczy z wejsciem JFet wynika z uplywu wejsciowych diod ochronnych i pradu bramek i dla typow standardowych wynosi przy temperaturze Tj=25C ( a wiec nizszej temperaturze otoczenia o czym trzeba pamietac ! ) i zasilaniu +-15V, okolo 30-50 pA i troche spada przy mniejszych napiecach zasilania. Prad jonizacji zderzeniowej bramki JFet rosnie wraz z napieciem Ugd i moze przybrac katastrofalnie duze wartosci. Prad ten w OPA zalezy wiec od wejsciowego napiecia wspolnego. Dla ukladu LF441/2/4 z typowa wejsciowa para P-JFet dla napiec wejsciowych bliskich napieciu zasilania V- przy temperaturze Tj=25C prad polaryzacji wynosi 5 pA by przy napieciach bliskich V+ wzrosnac do 60pA. Dla ukladow rodziny LF155/6/7 pokazano efekt zastosowania chlodzacego radiatorka na ukladzie. Popelniajac bledy w stosowaniu ukladow OPA BiFet otrzymamy rezultaty gorsze niz z bipolarnym ukladem SuperBeta.
Dla ukladow BiFet konieczna jest praca z jak najmniejszym, optymalnym napieciem zasilania i gdy krytyczny jest prad wejsc z napieciem wspolnym ( dla typow P-JFet ) bliskim zasilaniu V- ale z napieciem wspolnym jednak zapewniajacym juz normalna wartosc parametru CMRR.
W czesci ukladow BiFet prad polaryzacji wejsc malo zalezy od napiecia wspolnego.
W typach malomocowych wezsze jest pasmo i mniejsza szybkosc narastania sygnalu wyjsciowego i mniejszy jest wejsciowy prad polaryzacji, ktory w tych warunkach wynosi 10 pA ale napieciowa gestosc szumow jest o 50-100% wieksza co wynika z mniejszego pradu wejsciowej pary roznicowej i mniejszej powierzchni tranzystorow. Niestety wieksza jest tez czestotliwosc ponizej ktore dominuje juz napieciowy szum typu 1/f.
Obecnie kazdy swiatowy koncern mikroelektroniczny produkujacy uklady analogowe ma w ofercie wzmacniacze operacyjne z wejsciem JFet i sa one niewiele drozsze od popularnych typow bipolarnych. Wzmacniacze operacyjne o bardzo dobrych parametrach oferuje firmy Analog Device i Burr Brown oraz Precision Monolitics z USA. Niestety sa one bardzo drogie.
Zdaniem autora przyszlosc nalezy jednak do niskonapieciowej technologi CMOS z systemowym autorownowazeniem. Niestety przy bardzo malych napieciach zasilania Vcc w technologiach o duzej rozdzielczosci teoretycznie psuje sie opornosc wyjsciowa Mosfeta co stworzy tam gdzie potrzebne jest wzmocnienie stalopradowe >100 dB koniecznosc zastosowania znacznie trudniejszego rozwiazania 3 stopniowego OPA oraz stopni w ukladzie kaskody.
Optymalny dobor wartosci rezystorow sygnalowych bierze poda uwage: blad oraz szumy od pradu polaryzacji lub offsetu, nagrzewanie sie OPA i rezystorow skutkujace bledami, obnizanie wzmocnienia OPA i podnoszenia bledu przy pracy z duzym wzmocnieniem i malym sygnalem jak z termopar. W tym ostatnim przypadku moze byc wymagane od OPA wzmocnienie stalopradowe powyzej 120 dB. Przy relatywnie duzych pradach wyjsciowych z powodu marnych wlasciwosci tranzystorow PNP wzmacniacz gorzej zachowuje sie z pradem wplywajacym do wyjscia niz wyplywajacym.
Zbyt duze wartosci rezystorow stwarzaja dla odmiany podatnosci na prady uplywu plyty drukowanej PCB i szumy oraz przecieki wszedobylskiego sieciowego pola elektromagnetycznego 50/60 Hz.
Wielkie zaklocenia sygnalow podanych dlugimi przewodami moga degradowac lub uszkadzac pracujace uklady. Zaleta wiekszych rezystancji w torach sygnalowych jest pewna ochrona bez dodatkowych elementow ochronnych jak bezpieczniki, obudowane iskierniki ceramiczne, neonowki, diody, diody Zenera, warystory i termistory PTC....
Wejsciowy prad offsetu OPA jest 2 do 25 razy mniejszy niz wejsciowy prad polaryzacji. Zapewniajac identyczne rezystancje na obu wejsciach OPA minimalizuje sie blad od wejsciowego pradu polaryzacji chociaz w konfiguracji odwracajacej daje to wzrost szumow. Sensory "elektrometryczne" ( grupa sensorow o bardzo malym pradzie wyjsciowym ) maja bardzo duza i nieustalona rezystacje wewnetrzna i wspolpracuje z nimi wzmacniacz transkonduktancyjny, najlepiej logarytmiczny. Wejscie dodatnie OPA jest uziemione i istotny jest prad polaryzacji a nie prad offsetu.
W przypadku niesprecyzowanej rezystancji zrodla sygnalu i uzycia wzmacniaczy bipolarnych stosowano dawniej z dobrym skutkiem kompensacje pradu wejsciowego OPA - Aplication Note 3, Drift Compensation Techniques for Integrated DC Amplifiers, National Semiconductor. Prad polaryzacji wzmacniaczy LM101/107 maleje w funkcji temperatury tak jak napiecie Ud na diodzie spolaryzowanej bardzo malym pradem.
Wejsciowe napiecie i prad niezrownowazenia sa glownie skutkiem roznic w scalonych parach elementow ale takze efektem prymitywnego projektu OPA. Wzmacniacz uA/LM 741 z idealnie takimi samymi elementami jest niestety troche niezrownowazony !
Napiecie niezrownowazenia pojedynczych wzmacniaczy z reguly mozna zerowac dodatkowym potencjometrem. Uklady wielokrotne nie maja pinow do funkcji zrownowazenia. Zmniejszanie nim napiecia niezrownowazenia OPA z jednakowym prawdopodobienstwem zmniejsza temperaturowy dryft napiecia lub w czesci ukladow zwieksza dryft ! Gdy wiec pozadany do projektu "precyzyjny" uklad OPA jest za drogi lub niedostepny mozna droga selekcji wybrac z dostepnych ukladow, uklady OPA ktorym rownowazenie zmniejsza dryft i rownowazyc je ! Pomyslowa realizacja trudnego testu selekcyjnego ukladow jest prostsza niz mozna by oczekiwac. Wykorzystuje ona efekty samonagrzewania chipa ukladu OPA po podaniu mu napiecia zasilania.
W starawym ukladzie precyzyjnym uA/LM/MAA 725 dyft termiczny napiecia niezrownowazenia 2uV/V spada po zrownowazeniu wejscia potencjometrem do okolo 0.6 uV/C. Na wykresie pokazano jak wskutek samonagrzewania dryft wejsciowy zmienia sie okolo 15 uV ( 15uV/C : 0.6 uV/C = 25 C ) stabilizujac sie w ciagu 1.5 minuty
Amerykanskie prawo nie zabrania stosowania nasladowczych schematow ukladow scalonych ale zabrania kopiowania ich masek. Mimo tego schematy ukladow "drugich renomowanych producentow" sa inne. Uklad LM308 poteznej Motoroli ma inny schemat niz oryginalne uklady LM108/208/308 National Semiconductor ale nawet NS ulepszyl swoj stosowany pozniej schemat. Nasladowcze, ulepszone uklady wzmacniaczy BiFet TL061/2/4 Motoroli maja zupelnie inny schemat niz oryginalne uklady Texas Instruments. Nalezy o tym pamietac aby uniknac klopotliwych niespodzianek przy zmianie ukladu na innego producenta.
Nasladowcze procesory mimo iz musza byc w 100% zgodne sprzetowo i programowo z oryginalem roznia sie konstrukcja.
W systemach automatyki z najczesciej stosowane sa sygnaly unipolarne jako 0/4-20 mA czy 0-10V. Ale sygnal wytwarzany przez wyjsciowy przetworniki DAC komputera systemu CNC czy robota podany do serwomechanizmu jest bipolarny jak -10...+10V i oznacza wielkosc zadanago pradu podanego do wykonawczego silnika.
Obecnie symetryczne zasilanie +-15V wydaje sie anachroniczne. Z drugiej strony nie ma popularnych wzmacniaczy operacyjnych zasilanych tylko napieciem 5V ( tym co mikrokontroler ) dajacych wyjsciowy sygnal 0-5V ( podany w koncu do przetwornika ADC mikrokontrolera ) oczywiscie z malymi marginesami.
W analogowym licencyjnym regulatorze Honeywell Vutronic – Eftronic wzmacniacz operacyjny wykonujacy funkcje PID zasilany jest napieciem 0-24V bowiem regulatory ( glownie do przemyslu chemicznego z barierami Zenera zasilania i obwodu dla bezpieczenstwa ) te nie maja indywidualnego zasilacza sieciowego i zasilone sa napieciem z instalacji 24V. Sygnaly wejsciowe odniesione sa do potencjalu O V ale sygnal wytworzony przez wzmacnicz sygnalu bledu ( jest na tranzystorach a nie jest scalony ) dla wzmacniacza operacyjnego odniesiony jest do wytworzonego napiecia odniesienia 3.3 V. Mozna powiedziec ze wzmacniacz zasilany jest napieciami -3.3V oraz +20.7V. Asymetria ta jest przydatna bowiem sygnal wyjsciowoy regulatora jest tylko dodatni i przetworzony na prad w wyjsciowym standardzie 4-20 mA. Stosowanie asymetrycznego zasilania pozwala uzyskac wiekszy sygnal wyjsciowy w jednym kierunku. Zauwazny ze przy zasilaniu takim jak w tym regulatorze wzmacniacze BiFet LF441/2/4 maja bardzo maly (<3 pA) wejsciowy prad polaryzacji.
W integratorze regulatora PI oraz ukladzie rozniczkujacym w PID stosowane sa stabilne i dokladne kondensatory foliowe. Z uwagi na rozmiar i cene maksymalna ich pojemnosc wynosi 22 uF ale czesto jest mniejsza. Kondensator elektrolityczny ma pojemnosc zmieniajaca sie w funkcji temperatury i traci pojemnosc w czasie. Jest nieliniowy i ma duza tolerancje a takze uplyw i malo nadaje sie do realizacji calkowania i rozniczkowania w regulatorach PI-PID. Stabilniejsze sa kondensatory elektrolityczne z dielektrykiem stalym w hermetycznej metalowo - szklanej obudowie ale sa drogie.
Dawniej wzmacniacz - wzmacniacze operacyjne integratora i rozniczkowania PI/PID wykonywano dokladajac wejsciowa pare roznicowa JFet do zwyklego wzmacniacza bipolarnego tak jak we wspomnianym Vutronic – Eftronik. Pozniej stosowano wzmacniacze z wejsciem JFet. Z uwagi na wymagane maksymalnie duze stale czasowe Ti i Td stosowane sa rezystory 150 MOhm a nawet wieksze 1 GOhm. Sygnal dla integratora jest skalowany przed nim i skalowany za nim. Wprowadzany ekwiwalentnym pradem wejsciowym blad jest odwrotnie proporcjonalny do uzytego zakresu napiecia wyjsciowego. Powiekszenie napiecia zasilania z jednej strony zmniejsza ten blad ale skutkiem wiekszego napiecia i nagrzewania szybko zwieksza prad wejsciowy. Istnieje wiec optimum wielkosci napiecia zasilania dla integratora. Oczywiscie wzmacniacze malomocowe slabo sie nagrzewaja i dlatego sa spotykane w integratorach.
Wielkosc napiecia zasilania OPA wynika miedzy innymi ze standardu sygnalu wyjsciowego. Przy sygnale 10V odpowiednie jest napiecie zasilania 15V.
Chociaz czesc OPA moze pracowac z napieciem zasilania +-22V to nie jest to polecane z uwagi na niezawodnosc choc moze byc konieczne gdy wymagane sa duze sygnaly wyjsciowe.
Pasmo sygnalow z sensorow w systemach automatyki jest dosc waskie. Stosowane jest proste filtrowanie dolnoprzpustowe LP dla usuniecia sygnalow emitowanych siecia energetyczna i sygnalow radiowych ... ale tylko "przy okazji" bez etatowych filtrow. To znaczy dolozony jest filtujacy kondensatorek do istniejacego juz rezystora sprzezenia zwrotnego lub dany w miejscu sygnalu od GND.
Tam gdzie system zbudowany jest wokol mikrokontrolera czy mikroprocesora z peryferiami mozna do polowicznie odfiltrowanych sygnalow ( na przyklad wyprostowane przebiegi sieciowe )zastosowac probkowanie synchroniczne w szczycie odfiltrowanego sygnalu gdy jest najwiekszy i ma on najmniejsze zmiany.
O ile pomiar - odczyt przez czlowieka lub ADC - komputer sygnalu stalego ( = wolnozmiennego ) z duza skladowa zmienna daje duze bledy aliasingu to analogowa ( takze programowa ale inaczej ) petla sprzezenia zwrotnego moze zareagowac drganiami subharmonicznymi. Jest osobny temat o duzym znaczeniu praktycznym a w Polsce prawie nieznany
Wzmacnicze operacyjne sa w systemach automatyki chetnie stosowane jako komparatory. Szybkie etatowe komparatory sa wyjatkiem a nie regula. Sa glownie stosowane w aproksymujacych przetwornikach analogowo cyfrowych ADC i w ukladach klasyfikacji szybkich impulsow na przyklad w fizyce jadrowej.
Logika rodziny CMOS4000 moze byc bezposrednio sterowana wyjsciami wzmacniaczy opracyjnych pracujacych jako komparatory. W tym wypadku stosowane jest wspolne napiecie zasilania +-7.5 V czyli razem 15 V. Bardzo proste jest tez uzycie cyfrowych sygnalow w czesci analogowej takiego systemu.
Wzmacniacze operacyjne jako komparatory nie maja silnych sklonnosci do samowzbudznia sie przy przelaczaniu wyjscia jako ze na tle komparatorow sa powolne.
Typowym zastosowaniem OPA jako komparatora w regulatorze PI-PID jest detekowanie przekroczenia ustawionych dopuszczalnych granic sygnalu wyjsciowego regulatora. Gdy OPA ma duzy dopuszczalny sygnal roznicowy na wejsciu, niepotrzebne sa elementy ochronne co upraszcza uklad i pozwala w jednym module – PCB zrealizowac wiecej funkcjonalnosci.
Na pierwszym przykladowym schemacie pokazano jak OPA A1 i A2 typu LM101A jako komparatory ( zmniejszono w stosunku do typowej pojemnosci 30 pF dla wzmocnienia petli G=1 kondensatory kompensacji czestotliwosciowej do 10 pF aby podwyzszyc szybkosc przelaczania wyjscia ) bezposrednio steruja przerzutniki D typu 4013.
Na drugim schemacie sygnaly z bramek NAND 4011 podano do dwojnikow RD do sumowania do wejscia OPA A3 w ukladzie nieodwracajacego wzmacniacza. Zastosowano wspolne zasilanie +-6V czyli z punku widzenia ukladow logicznych 12V.
Podwojne / poczworne komparatory LM393/LM339 sa dosc powolne ale pobieraja malo mocy i z tego wzgledu tez sa spotykane.
System analogowej ( takze DDC ) automatyki Teleperm C Siemensa jest oferowany od 1974 roku ale kolejne doskonalsze elementy wprowadzono do oferty znacznie pozniej. Uzyto w nim pojedynczych, podwojnych i poczwornych wzmacniaczy operacyjnych bipolarnych i JFet, ukladow CMOS rodziny 4000 oraz roznych ukladow innych firm jak na przyklad ESM firmy SGS czy S Siemensa. Moga byc alternatywnie uzyte pojedyncze wzmacniacze operacyjne w obudowie DIL8 lub w drozszej metalowej obudowie TO ale z odpowiednio uformowanymi koncowkami dla zgodnosci z obudowa DIL. Uzywane sa tranzystory w obudowach metalowych TO18 i TO39 lub plastikowych. Uzyto miniaturowych przekaznikow montowanych na PCB m.in. w obudowie DIL, montazowych potencjometrow ceramicznych i miniaturowych 10 obrotowych oraz warystorow. W obwodach sygnalowych uzyto rezystorow o tolerancji 1% oraz w wiekszych obudowach dokladnych rezystorow 0.1%. W sumie uzyta baza podzespolow jak na 1974 rok i pozniej byla bardzo nowoczesna. Foliowe kondensatory sa w stosunkow malych prostopadlosciennych obudowach. Uzyte nowoczesne trzyrzedowe ( rzedy oznaczane sa na schematach jako b, d, z ) zlacza szufladowe zapewniaja bardzo dobry kontakt i wysoka niezawodnosc. Elementy na dwustronnej PCB ulozone sa rzedami w charakterystyczny dla automatycznego rozmieszczania i projektowania sciezek sposob. Calosc modulu pokryta jest bezbarwnym lakierem ochronnym co zapewnia znakomita ochrone przed degradujacym wplywem srodowiska. Oczywiscie potencjometry i inne elementy sa przed lakierowaniem zabezpieczone. Gdy elementy nie mieszcza sie na module o standardowym wymiarze stosowane sa na nim sztywno zamontowane poprzeczne plytki drukowane o niewielkiej wysokosci.
Wspolczesny, nowoczesny mikrokontroler jest kompletnym mikrokomputerem wraz z przetwornikiem ADC i DAC.
Caly czas rosna wydajnosci procesorow i mikrokontrolerow oraz spadaja ceny jednostkowe pamieci. Na to wielki wplyw na rozpowszechnienie technologi cyfrowej – programowej.
Potezny Texas Instrument juz w 1971 roku wyprodukowal w latwej technologii PMOS 4 bitowy mikrokontroler na ktorym wtedy zbudowano kalkulator, ktory zatrzasl rynkiem i spowodowal dlugotrwale potezne obnizki cen kalulatorow. Natomiast komercyjne mikrokontrolery rodziny TMS1000 ( maja okolo 18 tysiecy tranzytorow ale raczej miejsc na nie w ROM i PLA ) produkowane sa od 1974 roku. Na tle procesorow 8 i 16 bitowych procesor w TMS1000 jest prymitywny i bardzo powolny co wynika z malej czestotliwosci taktowania 300 KHz i 6 cykli zegara na wykonanie kazdego rozkazu. Program jest w pamieci ROM ukladu i z tego wzgledu ( znaczny koszt przygotowania masek >10 tysiecy dolarow za zestaw, dla konkretnego programu - zamawiajacego ) produkuje sie tylko dosc dlugie serie tych mikrokontrolerow na zamowienie klienta – wlasciciela programu. W 1980 roku wyprodukowano ich okolo 30 mln sztuk w cenie okolo 2 dolarow. Mikrokontrolery te stosowane sa glownie w sprzecie AGD i urzadzeniach samochodowych. Japonskie koncerny masowo produkowaly 4 bitowe mikrokontrolery do sprzetu RTV a dla odbiornikow TVC z funkcja OSD - On Screen Display ale przeszly na modele 8 bitowe. W tym przypadku perferia sa bardziej skomplikowane niz sam procesor. Podobnie jest w 8 bitowych mikrokontrolerach 80552 Philips bedacych mikrokontrolerem Intel 8051 z rozbudowanymi peryferiami. W pierwszych bardzo zlozonych odtwarzaczach Compact Disc zastosowano az rekordowe 5 mikrokontolerow !
Powodem tego pozornie dziwnego stanu rzeczy jest popularnosc i dobra opinia jak zdobyl juz mikrokontroler 8051 i TMS1000 i inne oraz dostepnosc narzedzi oraz wiedzy i doswiadczenia konstruktorow.
TMS1000 bez przetwornika ADC w pralce, lodowce, zmywarce, kuchence... portami z rezystorami jako prosciutki dwubitowy DAC podaje napiecie do komparatora pracujacego z termistorem w petli dwustanowej regulacji temperatury. Inny taki "DAC" wyznacza szybkosc i kierunek pracy napedu pralki przy praniu i wirowaniach.
W pierwszych sterownikach logicznych PLC prosciutki procesor byl jedno - bitowy. Realizujac programowo funkcje drabinki przekaznikow faktycznie pracuje sie z pojedynczymi bitami. Stad rozkazy procesorow 8 i 16 bitowych pracujace od razu na poszczegolnych bitach moga dac szybki sterownik PLC.
Elektronika kontrolera zbudowanego wokol nowoczesnego mikrokontrolera jest dosc prosta. Elektronike ultranowoczesnego DR20 umieszczono na dwoch plytkach drukowanych. Na pierwszej frontowej z przyciskami i wyswietlaczami LED znajduje sie mikrokontroller 80535 w obudowie PLCC68 ( taktowany tanim rezonatorem ceramicznym 12 MHz a nie kwarcem ) oraz latch 74HCT373 demultiplexujacy adres dla pamieci programu Eprom 27256 ( czesc pamieci jest niewykorzystana ). Do sterowania LEDow sluza dwa 13 bitowe rejestry przesuwne sterowane przez procesor szeregowo typu TEA1017. Dane konfiguracyjne zawiera "szeregowa" pamiec EEprom typu 24C02 o pojemnosci 256 bajtow. Pewny sygnal Resetu wytwarza uklad TL7705. Na plytce tej umieszono mikroswitche przyciskow ktore naciskane sa przez operatora przez foliowy front oraz wyswietlacze LED. Oczywiscie lepszy byby mikrokontroler bardziej rozbudowy w obudowie o wiekszej ilosci pinow, rzedu 100, bez dodatkowych ukladow peryferyjnych.
Na drugiej plytce PCB znajduje sie zasilacz siecowy (+5V, +24V, Vref ) zasilany z transformatora sieciowego 50/60Hz o napieciach 2x14Vac oraz uklad kondycjonujacy wejsc analogowych wykonany na poczwornym wzmacniaczu operacyjnym LM324 i podwojnym TA2453 oraz dwa przekazniki wykonawcze. Uklad hybrydowy na podlozu ceramicznym to zasilacz impulsowy 5V.
Liczba ukladow jest wprost znikoma na tle contollerow wykonanych na bazie procesorow a nie mikrokontrollerow z rozbudowanymi peryferiami.. Regulator dostarcza odporne na zwarcie zasilanie 24Vdc do petli pradowych sensorow 0-4/20mA a jego wyjscie jest zabezpieczone nadpradowo.
Szybkosc transmisji interface szeregowym V28 wynosi 300-9600 bodow. Wysylane sa wartosci zmiennych a przyjmowane parametry i struktury wykonawcze.
Mikrokomputer a mikrokontroler w szczegolnosci moze realizowac dosc zlozone algorytmy do optymalizacji funkcjonalnosci urzadzen. Algorytmy logiczne sa bardzo szybkie.
W budynku oprocz kontrolera CO – CWU, wentylacji mechanicznej i rekuperatora sa tez inne budynkowe zastosowania dla mikrokontrolerow.
Bardzo wazne jest inteligente sterowanie, automatyczne przejscie do awaryjnego modu pracy i diagnozowanie windy ( takze zdalne ) w wiezowcu. Pojecia "winda" czyli dzwig osobowy jest bardzo pojemne. Poczawszy od starego, prymitywnego urzadzenia do szybkobieznej windy z regulowanym numerycznie silnikiem napedu DC sterowanym inwerterem tyrystorowym w eleganckim "drapaczu chmur". Winda jest elementem systemu przemieszczania sie osob wchodzacych do i wychodzacych z wysokiego budynku.
Windy sa drogie a nawet bardzo drogie. W polskich wiezowcach mieszkalnych budowanych z wielkiej plyty stosowane sa dwie przestarzale windy z uwagi na zawodnosc i mala predkosc poruszania sie kabin. Powinna byc ze wzgledow ekonomicznych jednak tylko jedna winda.
Kazdy system masowej obslugi, a sa nimi windy, winien miec algorytm pracy zmieniany przy przeciazeniu za duzym ruchem do obslugi. W dni / miesiace / lata parzyste, winda przy przeciazeniu moze obslugiwac tylko pietra parzyste a w dni / miesiace / lata nieparzyste tylko pietra nieparzyste co powinno byc zrozumiale sygnalizowane. Dodatkowo dla informacji przycisk nieobslugiwanego akurat pietra moze sie palic tylko przy nacisnieniu i gasnac po puszczeniu przycisku. Mieszkancy jadac do mieszkania winni wysiasc pietro nizej i dojsc na swoje pietro a wychodzac z domu zejsc pietro nizej do windy. N.B. Pietra do 4 wlacznie w ogole nie powinny byc przez winde obslugiwane, podobnie jak ostatnie pietra skoro domy czteropietrowe nie maja wind.
Polskie windy sa okropnie przestarzale. Mikrokontroler poza zmiana algorytmu przy "przeciazeniu ruchem" windy ( przy przeciazeniu masa pasazerow, winda nie moze w zadnym wypadku ruszyc ! ) , moze tez adaptacyjnie optymalizowac prace napedu tak aby oszczedzajac energie stawac na pietrach. Miedzy prymitywem a inverterem jest na przyklad eleganckie, proste i tanie, proporcjonalne hamowanie dynamiczne pradem stalym i szybkie rozruchowe przelaczanie biegow dwubiegowego silnika asynchronicznego. Proste jest modulowanie PWM ( mikrokontrolery maja modulatory PWM ) rezystancji w wirniku asynchronicznego silnika pierscieniowego ( jest drozszy i bardziej zawodny niz zwykly silnik asynchroniczny ) dla regulacji rozruchowego momentu napedowego. I tym podobne. W nowoczesnych szybkobieznych zachodnich windach tyrystorowy serwomechanizm DC pracuje podobnie jak w maszynach CNC czy robotach. Stad i adekwatnie wysoka cena takiego rozwiazania
Wezwanie obslugi do uszkodzenia wymaga kanalu komunikacyjnego o czym jest dalej.
W windach czesto stosowana jest przekladnia slimakowa - worm drive, gdzie worm to robak a nie slimak. Napedzany silnikiem slimak ma gwint trapezowy. Kolo zebate ma zeby srubowe, wklesle w przekroju wzdluznym. W przekladni tej wystepuje tarcie i jej sprawnosci (!) sa niskie czym przekladnia ta sie mocno rozni od innych przekladni. Przekladnia ma jeden wzor na sprawnosc w normalnym kierunku napedu i drugi wzor dla sprawnosci w kierunku hamowania. Ta druga sprawnosc moze byc ujemna co oznacza samochamownosc w okreslonym zakresie. Samochamownosc nie oznacza bynajmniej przy braku zasilania silnika natychmiastowego staniecie windy a nawet zerwania brutalnie przeciazonej liny. Sprawnosci przekladni slimakowej zaleza od kata wzniosu gwintu i "kata tarcia". Im wieksza samochamownosc przekladni slimakowej tym mniejsza jest glowna sprawnosc tej przekladni. Stad prawdopodobienstwo niepozadnego zdarzenia trzeba minimalizowac takze innymi metodami aby przekladnia slimakowa miala sensowna sprawnosc.
Waga przeciwagi kabiny z pasazerami ma spory wplyw na konsumpcje energi elektrycznej przez winde i winna byc optymalizowana.
Znaczna funkcjonalnosc moze miec system domofonu popularnego na zachodzie od lat. Konsolka domofonu winna byc w przedsionku bloku lub chociaz pod eleganckim okapem dla gosci chroniacym ja przed deszczem. Po zdalnym otwarciu elektrycznego zamka drzwi przez wezwanego domownika rownolegle powinna byc wezwana ( integracja systemow ) winda ( powyzej 4 pietra ) aby oszczedzic na czasie oczekiwania na nia. Gdy jest po zmroku ( taniutki fotorezystor jako czujnik ) zapalane jest na wlasciwy czas ( wejscie na okreslone pietro ) swiatlo na klatce schodowej. Stawajaca na pietrze winda winna zapalic na okres kilkudziesieciu sekund swiatlo po zmroku.
Otwarcie drzwi wejsciowych kluczem na klatke po zmroku takze winno na staly okres ( nie wiadomo na ktore pietro czyli jak dlugo idzie lokator ) zalaczyc oswietlenie klatki schodowej. Zbyt dlugie otwarcie drzwi wejsciowych ( taniutki przelacznik "krancowka " jako sensor lub kontaktron z magnesem umocowanym na drzwiach lub dowolny inny sensor) przy braku autoryzacyjnego klucza blokujacego ( ten sam co do zamka drzwi ) w domofonie winno wszczac alarm. Domofon w mieszkaniu moze przyciskiem zapalac na okreslony czas swiatlo na korytarzu aby po zmroku obejrzec podejrzanego goscia wizjerem i upewnic sie przed wyjsciem z mieszkania ze na klatce schodowej nikogo nie ma. Dzwonek do drzwi lokatora po zmroku takze winien zalaczyc na okreslony czas oswietlenie na korytarzu. Domofon w mieszkaniu moze miec przycisk "Napad", ktory trzeba nacisnac gdy bandyta usiluje zerwac zalozony dla bezpieczenstwa lancuch drzwi ( rownolegle tez przyciski sa w mieszkaniu w pokojach – instalacja juz oplatna ) ale wymaga to w skutecznym rozwiazaniu oprocz glosnego alarmu akustycznego i swietlnego kanalu komunikacji zewnetrznej. Przycisk jest jednorazowego uzytku i elementy plastikowe po silnym wcisnieciu przycisku ulegaja uszkodzenie po to aby nie bylo watpliwosci ze przycisk zostal uzyty. Przycisk wymga wymiany lub specjalistycznej naprawy. W miastach III Rzeszy uliczne przyciski "Pozar" naciskalo sie po zbiciu ochronnej szybki urzadzenia. Uszkodzenie urzadzenia czyli huliganskie zbicie szybki bylo zagrozone spora grzywna lub wiezieniem. Do systemu pozarowego - alarmowego wykorzystywano kable telefoniczne.
Zapobieganie przestepstwom jest zawsze duzo tansze niz likwidacja szkod wynikajacych z nich. Co prawda dieta wieznia nie jest droga ale koszty sadownictwa, prokuratury, milicji i personelu wiezienia sa duze a budynek trzeba zbudowac i utrzymywac a w tym ogrzewac.
Wedlug rocznika statystycznego najczestsze przestepstaw to kradziez, kradziez z wlamaniem i kradziez z wlamaniem do obiektu spolecznego. Za alimenciarzami jest kradziez rozbojnicza i wymusznie rozbojnicze. Zabojstw, pobic i gwaltow jest na tym tle bardzo malo. Wiezienie jeszcze nikogo nie poprawilo a za to wszytkich demoralizuje i deprawuje.
Centralny mikrokomputer milicji po odebraniu precyzyjnego tekstowego meldunku od mikrokomputera bloku o wlamaniu lub napadzie moze wyszukac najblizej mieszkajacych funkcjonariuszy milicji, LWP i wszelkich sluzb i jednym syntezatorem ( tani TMS5220) glosu automatycznie wezwac ich telefonicznie na miejsce zdarzenia. Niezaleznie od tego na miejsce kierowany jest najblizszy radiowoz dokonujacy rutynowego patrolu. Komputer powinien dyzurnemu podac / wybrac telefony nablizszych sasiadow aby interweniowali.
Technika ilosc kradziezy z wlamaniem moze mocno obnizyc i uczynic jest bardzo ryzykownymi.
Zwrocmy uwage ze systemy bezpieczenstwa maja byc jak najmniej uciazliwe dla chronionych i jak najbardziej "niebezpieczne" dla zlodziei i bandytow. Jesli ktos nie czuje sie zagrozny po prostu nie uzbraja funkcji Alarmu.
Masowo produkowany lancuch do drzwi w komplecie z drzwiami i framuga jest tani a jego przemyslowa produkcja i instalacja nieporowanie tansza niz pozniejsze samodzielne "grzebanie" lokatora.
Podswietlany komunikat na konsoli domofonu "Prosze mowic" jest zapalany po czasie kilku sekund ustalonym indywidualnie dla kazdego lokatora lub w prostszym rozwiazaniu jeden czas jest dla wszystkich. W ten sposob osoba w mieszkaniu idac do glosnego domofonu ( z glosnikiem ) wie kto przyszedl i od razu naciska przycisk zamka co oszczedza obu osobom czas na rozmowe gdy chce osobe wpuscic lub nie reaguje i w ten sposob nachodzacy ( wlamywacz ) nie wie czy ktos jest w domu !
W kazdym mieszkaniu moze byc czujka piroelektryczna ( ruchu czlowieka ) antywlamaniowa. W tym przypadku funkcje bezpieczenstwa systemu ( domofon ma dostarczac bezpieczenstwo ) musza byc rozbudowane. Przed wyjsciem z mieszkania nalezy Alarm uzbroic a po przyjsciu natychmiast rozbroic.
Polozenie kabli ( razem z telefonicznym ) i instalacja "inteligentnego" ( slowo to jest naduzywane ) "domofonu" - Alarmu sa bardzo malymi kosztami w calym bilansie kosztow budowy nowego bloku. Masowo produkowany domofon - Alarm jest tani a masowa produkcja pozwoli zastosowac tani mikrokontroler z ROM ustalanym maska. Z mikrokrokontrolerem moze byc uzyta solidna, niezniszczalna dotykowa "klawiatura" tylko numeryczna plus dwie cyfry LED a nie tyle przyciskow ile jest mieszkan w wiezowcu. Stale oszczedne oswietlenie konsoli domofonu po zmroku moze zapewnic swietlowka mocy 8 W lub oswietlenie zalaczane tanim sensorem podczerwieni ( tanie sensory PIR uzywane sa juz w masowych zachodnich systemach antywlamaniowych ) wykrywajacym obecnosc czlowieka po zmroku. Zatem system oswietlenia budunku i domofonu sa mocno zwiazane z winda. Zaleta osobnych ale wspolpracujacych systemow jest powiekszona w pewnym stopniu ( niekoniecznie duzym przy odpowiedniej konstrukcji ) niezawodnosc ale systemy te maja rezerwy. Zamiast windy mozna tez uzyc schodow i zapalic swiatla nasciennym wylacznikiem.
N.B. Konwencja sygnalu binarnego NC - Normal Closed skutecznie nadzoruje ciaglosc przewodow sygnalowyhc ale jest bardziej energozerna. Prad nadzoru moze byc jednak rozsadny podobnie jak napiecie zasilania. Oczywiscie system "bezpieczenstwa" musi miec funkcjonalnosc samonadzoru sprawnosci. GND systemu nie jest z niczym polaczone ( dla bezpieczenstwa przed porazeniem jest polaczone z PE sieci przez warystor ) i nadzorowa jest opornosc izolacji systemu ( w tym przewodow ) do zbrojenia domu polaczonego z Ziemia.
Obecnie komunikacja kontrolera bloku z centralnym mikrokomputerem moze sie odbyc praktycznie tylko po normalnej linii telefonicznej. Z uwagi na przesuniecie czestoliwosci oraz mocno nieliniowe przesuniecie fazowe wystepujace w systemie Telefoni Nosnej przy komunikacji miedzymiastowej ( nie jest tu potrzebna ) konieczne jest uzycie modemu a szybkosc komunikacji jest mala. Ale tu komunikacja miedzymiastowa jest niepotrzebna. Proby polaczenia dwoch komputerkow ZX Spectrum zestawianym lokalnym polaczeniem telefonicznym wypadaja srednio. Powodem sa wystepujace zaklocenia impulsowe, ktorych w ogole nie powinno byc. O ile w polaczeniach miedzymiastowych przekraczanie dopuszczalnego poziomu sygnalu powoduje bardzo silne intermodulacje czyli szumy to przy polaczeniu lokalnym centralami nie PCM ze sprawnymi symetrycznymi przewodami nie ma to znaczenia. Co najwyzej przesterowany - nasycony jest system PCM E-10 ale na inne polaczenia nie ma to zadnego wplywu.
O ile interface komunikacyjny kontrolera musi byc prosty o tyle interface centralnego mikrokomputera nie musi byc prosty. System moze byc asymetryczny i miec programowy - cyfrowy adaptacyjny filtr odksztalcajacy charakterystyke opoznienia i amplitudowa danego lacza telefonicznego. Wybor komunikacyjnych kodow kanalowych jest spory ale optymalny wymaga przeprowadzenia wielu eksperymentow.
Bez rozwazania tematu zauwazmy jedynie ze telefoniczny kanal komunikacyjny kontrolera bloku do centralnego komputera miasta / osiedla jest stosunkowo drogi. Totez najwazniejszy kontroler w duzym bloku moglby miec taki kanal a pozostale kontrolery mogly byc korzystac z niego jako posrednika do kontaktu ze swiatem. I tak natychmiastowy komunikat do wyslania jest w przypadku "Napad / Wlamanie" a w przypadku windy "Uwiezieni pasazerowie". Mniej pilne komunikaty dotycza usterek ale nie totalnych !