Laboratorium zaawansowanej elektroniki i automatyki 157

Laboratorium zaawansowanej elektroniki i automatyki 157
 Niemiecki kontrwywiad (BfV) zaklasyfikował 2 maja 2025 roku „prawicowo-populistyczną” partię Alternatywa dla Niemiec (AfD), zyskującą ogromną popularność wśród wyborców, jako organizację ekstremistyczną, która zagraża demokracji.
Demokracja w Europie jest mordowana podobnie jak w III Rzeszy. Gangsterskie działania podjęto w  Rumunii, Francji, Niemczech, Polsce... Wiceprezydent USA Vance w Monachium miał całkowitą racje! Europa popełnia samobójstwo i zmierza do dna!

 AI miała zwolnić armie biurokratów z firm ale trudni do automatyzacji pracownicy fizyczni mieli mieć trwałe miejsca pracy.  Wydawało się że roboty wraz z AI zastąpią chirurgów dopiero po 25-30 latach.
W Ministerstwie Zdrowia trwają prace mające na celu rozszerzenie listy refundowanych świadczeń realizowanych systemem robotowym. Obecnie NFZ refunduje takie operacje w przypadku raka prostaty, jelita grubego i macicy.
Chorzy na raka trzustki, aby otrzymać nowoczesne leczenie w Państwowym Instytucie Medycznym MSWiA, musieli wpłacać po kilkadziesiąt tysięcy złotych w ramach darowizn na działającą przy szpitalu fundację. Pacjenci, którzy nie wpłacili darowizny, byli operowani w klasyczny sposób, dający GORSZE efekty terapii.
 Elon Musk: Robots will surpass good human surgeons within a few years and the best human surgeons within ~5 years.
Neuralink had to use a robot for the brain-computer electrode insertion, as it was impossible for a human to achieve the required speed and precision.

 Po epoce kolonialnej mocarstwa sztucznie wytyczyły granice nowo powstałych państw linijką i ołówkiem na mapie. Zrobiono tak celowo aby pogrążyć nowo stworzone państwa w niekończących się konfliktach etnicznych. Sztuczne, słabe państwa miały być dalej klientami metropolii kolonialnych i błagać o pomoc.
W Afryce od dekad trwają krwawe konflikty etniczne, będące skutkiem takiego wytyczenia granic. Konflikty te często były łatwo prowokowane przez Zachód dla jego korzyści.
Heroiczna walka o ziemię często prowadzi do niekończących się tragedii całych narodów.
Wydarzenia były burzliwe i granice Ukrainy zostały wyznaczone sztucznie  bez głębszego uwzględnienia skomplikowanej historii i struktury narodowościowej obszarów. Postąpiono w istocie tak samo jak w stworzonych sztucznie państwach afrykańskich po epoce dekolonizacji.

 Z sąsiadami należy żyć w zgodzie prowadząc obopólnie korzystną współpracę. Kraj który szybciej się rozwija siłą rzeczy staje się ogólnie silniejszy. III RP powinna spokojnie bez szumu utrzymywać potencjał militarny ale zamiast tego zniszczyła producentów militariów  i faktycznie zlikwidowała armie jednocześnie samobójczo szczekając na Rosję.
Jeszcze w XIX wieku zdrada słusznie uważana była w państwach poważnych za najgorszą zbrodnie i jako jedyna karana kwalifikowaną karą śmierci połączoną z długimi strasznymi cierpieniami skazańca. Gdy w XVII wieku zdrada w katolickiej RP stała się bezkarna było oczywiste że państwo takie musi upaść z wielu powodów.  
Nie było jeszcze wojny nie poprzedzonej wrogością, napięciami we wzajemnych  stosunkach i żądaniami. Nawet szajka Hitlera musiała prowokacją gliwicką stworzyć ostateczny pretekst do ataku.
Żaden z sąsiadów Polski nie miał do niej pretensji terytorialnych poza wrogą nam Ukrainą. Nawet Niemcy pogodzili się ze stanem rzeczy. Rosja opuszczając Polskę nic od nas nie chciała.  
 Po rozpadzie Związku Radzieckiego Polską bardzo rzadko zajmowały się rosyjskie media i politycy. Nie demonstrowano wrogości ani nawet niechęci.
Natomiast w III RP rozpoczęły się głupie, irytujące poszczekiwania antyrosyjskie i psucie stosunków. Nie wiadomo było kto inspiruje tą dywersyjną robotę. Oczywiście była to robota agenturalna prawdopodobnie na zlecenie hegemona i Niemiec ! Agenci powinni odpowiedzieć na gardle.
Jan Sadkiewicz: "Na takie zalecenie dla polskiego MSZ trafiłem i jako że wydaje się ono oddawać nastawienie dużej części naszego społeczeństwa warte jest moim zdaniem komentarza.

Otóż na początek trzeba przypomnieć że zbożny cel irytowania Rosjan realizujemy od niemal samego zarania III RP więc warto może zastanowić się, co nam to dało (daje)? Bo przecież nie poprawia naszego bezpieczeństwa, nie zmienia stosunku sił na naszą korzyść, nie wpływa też na politykę Rosji (tak samo jak słowa prez. Tajwanu nie wpłyną na politykę Pekinu wobec Rosji).
Po drugie ważniejsze, tę politykę irytowania Rosji realizowaliśmy pod osłoną amerykańskiej hegemonii, która należy już do przeszłości choć trwają siłą rozpędu pewne jej implikacje. Skoro więc mamy zamiar kontynuować taką politykę, warto zadać sobie pytanie, kto teraz będzie chronił nas przed jej ewentualnymi skutkami? Chyba że po prostu starym polskim zwyczajem nie bierzemy pod uwagę możliwych skutków?
W polityce międzynarodowej sens ma to, co poprawia relatywną pozycję państwa, poprawia stosunki sił na nasza korzyść. Retoryczne popisy, gierki słowne czy wszelkie inne metody irytowania przeciwnika niczego takiego nie dają, ich jedynym wymiernym skutkiem jest samozadowolenie nadwiślańskich elit.
Stosunki rosyjsko-chińskie mogą się w przyszłości popsuć, ale my nie mamy na to żadnego wpływu, w szczególności teraz, kiedy wbicie klina między Pekin i Moskwę jest ponad siły nawet Stanów Zjednoczonych. Gra na psucie relacji mocarstw przypominałaby więc w bardzo niepokojący sposób złudzenia, jakie w MSZ-cie II RP żywiono na temat możliwości psucia przez Polskę relacji niemiecko-japońskich czy niemiecko-włoskich, dając fałszywe poczucie sprawczości."

"Państwo Polskie jest opanowane od wewnątrz przez groźną, obcą strukturę, która toczy go, niczym rak, niczym demon który opętał duszę człowieka. I choć na zewnątrz jest to z pozoru ten sam człowiek, po jego czynach widzimy, że kieruje nim jakaś ukryta siła"

 Z najnowszego (28.04.2025) sondażu Instytutu Badań Pollster dla "Super Expressu" wynika że 55 % Polaków nie wierzy w pomoc USA w razie wojny z Rosją. 28 % Polaków wciąż ufa w amerykańskie wsparcie.
Niby dlaczego USA mają bronić skorumpowanego, niedemokratycznego kraju, który sam pcha się do wojny i ją prowokował ?
Wystarczyło nie wtykać nosa w nie swoje sprawy a żadnego konfliktu by nie było.
„Mocarstwowa” Polska podżegana przez zawsze perfidną Anglię, Francję i Niemcy może się tragicznie uwikłać w wojnę. Rosja z zasady atakuje na Ukrainie z powietrza zakłady przemysłowe i „wojsko”. Stąd tak znikoma ilość ofiar cywilnych.
Gdyby Polska głupio weszła do wojny będzie dokładnie odwrotnie. Rosja doskonale wie gdzie skierować potężne terrorystyczne uderzenie jądrowe, by odpowiedzi USA, Francji i Anglii nie było, a efekt deeskalacji i  odstraszania powstał momentalnie. Czy USA zaryzykują zniszczenie Nowego Yorku, Chicago, Los Angeles, San Francisco. Czy Macron wystawi Paryż na miażdżące uderzenie termojądrowe ? Czy Londyn zaryzykuje spopielenie ? Będzie raczej znów rok 1939 !

 Poważne państwo na wypadek wojny wpierw  opracowuje  doktrynę obronną a następnie do tej doktryny strategię Do tej strategii produkuje i kupuje się sprzęt. Ponieważ Polska nie ma ani doktryny ani strategii to zakupy są chaotyczne głównie po to aby wziąć  łapówki.
 Departament Stanu USA wydał zgodę na sprzedaż Polsce 400 rakiet średniego zasięgu powietrze-powietrze AIM-120D za cenę do 1,33 mld dolarów. Źródła podają ze koszt tej rakiety wynosi 1,09 mln. Tak więc tradycyjnie przepłacimy 3,05 raza. Łapówki wzięte przy okazji to pewnie setki milionów.
Oczywiście potrzebne będzie pozwolenie na ich użycie i należy się spodziewać blokady ! „Putin jest moim przyjacielem...”

Elon Musk: F-35 to porażka techniczna! Jak twierdzi, zawyżone wymagania i naciski różnych grup interesu sprawiły, że stworzono „wszystkomogącego Frankensteina”, który... nie potrafi niczego dobrze. Polska jest wśród nabywców tego myśliwca.
 Program myśliwców F-35 od lat budzi kontrowersje, ale ostatnia fala krytyki przebiła wszystko. Elon Musk – znany z bezkompromisowych opinii – znów uderza w amerykański program zbrojeniowy, porównując kosztowne maszyny do łatwych celów dla tanich dronów. W tle oskarżenia o marnotrawstwo, korupcję i... rdzę.
F-35 są dostarczane bez działających radarów, z opóźnionym oprogramowaniem i nie ma postępów w testach. Pentagon przyznaje, że samoloty nie są gotowe do działań bojowych – mimo to, kolejne sztuki trafiają do sił powietrznych.
 
 W nagannych zachowaniach kolejnych generacji elit krajów można zauważyć recydywę. Określane jest to mianem długiej fali historycznej.
Potężny rosyjski ambasador w Warszawie Otto von Stackelberg w II połowie XVIII wieku tak pisał do imperatorowej Katarzyny Wielkiej - „w Polsce panuje kult działań pozornych”.
Przed II wojną zbrodnicza sanacja głosiła pozorne zbrojenia i  „Silni Zwarci Gotowi”.
Teraz też mamy wyrzucanie pieniędzy w błoto nazwane zbrojenia, pozornymi.
Zielone programy rządowe to działania pozorne. Prawdziwe są tylko rozkradane pieniądze.

 Deficyt handlowy USA osiągnął w marcu 2025 rekordowy poziom 162 mld dolarów ! Ray Dalio to inwestor i miliarder. Mówi, że światowy porządek gospodarczy, którego centrum stanowią Stany Zjednoczone, ulega załamaniu.
"Na podstawie wielu moich wskaźników […] wydaje się, że jesteśmy na skraju załamania się porządku monetarnego, polityki krajowej i międzynarodowego porządku świata z powodu niezrównoważonych, złych fundamentów" - napisał w poście w portalu X.
"Coraz bardziej zdajemy sobie sprawę, że rola Stanów Zjednoczonych jako największego konsumenta dóbr przemysłowych na świecie i największego producenta aktywów dłużnych służących finansowaniu nadmiernej konsumpcji jest nie do utrzymania" - dodał.
"największego producenta aktywów dłużnych" - Zawsze to jakaś produkcja ! To przecież nowomowa Orwella !
 
 Już wcześniej zbankrutowany Westinghouse, teraz jako spółka-córka japońskiej Toshiby, złożyła w sądzie wniosek o ogłoszenie bankructwa. Oznacza to, że koncern wycofuje się z amerykańskiego rynku energetyki jądrowej. Westinghouse ma być dostawcą technologii dla polskiej elektrowni jądrowej ! Polskie media jakoś mało się tym interesują.
Długi Westinghouse na 2017 rok wynosiły 6 mld dolarów. Obecnie są one jednak szacowane na 9 mld dolarów czyli sytuacja dalej się pogarsza. Ogłoszenie upadłości pozwoli zmniejszyć ryzyko dalszych strat.
Problemy Westinghouse związane są z opóźnieniem oraz rosnącymi kosztami budowy dwóch elektrowni jądrowych w USA.
Toshiba nie jest już w stanie dalej dopłacać do Westinghouse
 Polski podatnik ma ratować Boeinga i Westinghouse tracąc dziesiątki miliardów. Koniecznie trzeba też ratować Siemensa kupując od niego wadliwe wiatraki !  „Koniecznie” trzeba też utrzymywać przy życiu państwo Ukraina i rozdawać socjal Ukraińcom.

 Współczynnik mocy paneli PV jest bardzo mały i zależy od nasłonecznienia czyli geografii. Współczynnik mocy wiatraków lądowych wynosi około 20% a morskich może sięgać 40%. Zależy to od potencjału energetycznego wiatru w lokalizacji.  
 Na koniec 2024 roku łączna zainstalowana Zielona moc w Niemczech wyniosła około 190 GW, przy szczytowym zużyciu około 63 GW ale nadal dominuje energia konwencjonalna.
Im większy będzie udział Zieloności tym większe będzie to „przewymiarowanie” 190/63=3.02. To przewymiarowanie kosztuje ! Dodatkowo Niemcy pasożytują na systemach energetycznych sąsiadów destabilizując je.
Pytanie brzmi ile Niemcy musiałyby przewymiarować OZE i ich zintegrowane magazyny energii  aby obejść się bez stabilnych źródeł i importu z krajów ościennych ?
Dyspozycyjność stabilnych elektrowni jest bardzo droga i płacą za to odbiorcy a w propagandowym zielonym przekazie energia z PV i wiatraków „jest tania”. Dostawcy energii się za nią płaci nawet gdy w systemie jest za dużo energii i ma ona ceny ujemne.

 W dniu 28.04.2025 około godz. 12:30 w kontynentalnej Hiszpanii, części Portugalii i Francji wystąpiła duża, długa awaria energetyczna. Rządy Hiszpanii i Portugalii zwołały nadzwyczajne posiedzenia gabinetów.  W Barcelonie w supermarketach klienci w pośpiechu  wykupywali wodę, papier toaletowy i świece. Hiszpański operator sieci Red Electrica przekazał, że przyczyna awarii jest  NIEZNANA, ale jest to najpoważniejsza taka sytuacja w historii kraju.
Tuż przed BlackOutem w Hiszpanii energia odnawialna miała bardzo duży udział w generacji.  
Hiszpania ma rozbudowaną sieć energetyczną po kątem zieloności. Ma wiele "inteligentnych" sterowników do Smart Grid czyli sprytnej sieci. Z inteligencji sterowników, tysięcy GB danych  przesyłanych światłowodami wyniknęło zupełne, absolutne NIC.
Pewnie reklamowe IQ tych sterowników jest realnie mikre albo i zerowe. Może trzeba było osobno dokupić bardzo drogie oprogramowanie...
Z chciejstwem jest tak że ten co za dużo chce dostaje w końcu nic. 

Tak czy owak - Trzeba się szykować na Zielone BlackOut-y.
Już nam humaniści w Ministerstwie klimatu dadzą do wiwatu.

Archiwum Zastosowania  zewnętrzne i wewnętrzne półprzewodników  jako sensorów temperatury.
 Rozwój technologii potrafi drastycznie obniżyć cenę przedmiotów.
Gdy w technologii PMOS (jest to najprostsza i najłatwiejsza  technologia mikroelektroniczna ! ) wyprodukowano pierwsze układy do kalkulatorów ceny ich zaczęły bardzo szybko spadać. Z powodu konkurencji ceny zjechały poniżej poziomu opłacalności produkcji  i część koncernów mikroelektronicznych porzuciła produkcje mikrokontrolerów do kalkulatorów. Można było tanio kupić zestaw nowych masek (jak Cemi) i dokumentacje produkcyjną do mikrokontrolera kalkulatora!
Woltomierz cyfrowy a później multimetr był niedawno bardzo drogi. Obecnie mieszczący się w dłoni DVM-DMM z układem kompletnego miernika CMOS ICL7106 kosztuje ułamek niedawnej ceny DVM ! Układ ICL7106 jest bardzo elastyczny aplikacyjnie. DMM z nim ma coraz większe możliwości. Można dodać m.in. możliwość mierzenia temperatury termoparą  K ( popularna, duża czułość i tania ) z kompensacją zimnego końca. Można by mierzyć pH po przyłączeniu sondy. Niewielu elementów potrzeba aby mierzyć (niezbyt dokładnie) pojemności i częstotliwość sygnału w ograniczonym zakresie.   
 
 Najdokładniejszymi laboratoryjnymi i przemysłowymi sensorami Temperatury są rezystancyjne sensory platynowe (łatwa linearyzacja, typowo PT100 ) i  termometry kwarcowe stosowane tylko w laboratoriach badawczych . Znacznie większe temperatury niż PT100 (rzadziej PT1000 ) tolerują termopary ale są nieliniowe i mniej powtarzalne a trwałość ich w trudnych warunkach pracy jest krótka.
W zastosowaniach przemysłowych największy udział mają sensory temperatury i ciśnienia / przepływu.
W sprzęcie AGD i w samochodach najczęściej używane są termistory NTC. Zaleta termistora NTC jest jego wysoka czułość ale wadą nieliniowość. Termistory NTC i PTC bywają wbudowane do silnika elektrycznego szczególnie serwomechanizmowego. Termistory NTC są zintegrowane w module trójfazowego mostka mocy z wysokonapięciowych tranzystorów Darlingtona.
Duże termistory NTC używane są też do ograniczenia prądu ładowania kondensatorów prostowników mocy.
Termistory PTC najczęściej mają ostrą charakterystykę przejściową ale są też bardziej liniowe. Podobnie jak NTC ich zastosowania są dualne. Duże PTC (ceramiczne i polimerowe) w obwodach mocy przy za dużych prądach „rozłączają” chroniony obwód. Są więc wielokrotnym bezpiecznikiem bowiem po ostygnięciu znów mają małą rezystancje. Po włączeniu odbiornika TVC do sieci przez chwilę do nagrzania się PTC zasilają cewki rozmagnesowania maski kineskopu.
   
 Sensor użyty w systemie regulacji,  monitoringu i rejestracji jest zewnętrzny. Sensor użyty w IC, jako pomocniczy w systemie, do kompensacji, diagnostyki, zabezpieczenia.. jest wewnętrzny.

 Użycie tranzystora bipolarnego jako sensora Temperatury związane jest teoretycznie  z napięciem Bandgap i często z układem napięcia odniesienia Bandgap.
Szerokość przerwy energetycznej Bandgap dla krzemu wynosi 1.205 V. Jest to wielkość fizyczna – materiałowa.   Zbliżoną wartość (typowo 1.22 V ale zależne od technologii ) mają źródła napięcia odniesienia „Bandgap” i stąd geneza ich nazwy. Napięcia nie są jednak identyczne. Tutaj Vbg jest w znaczeniu napięcia źródła odniesienia a nie stałej materiałowej.
Gdy do szeregowego dwójnika RQ (tranzystor Q ma połączone B z C i jest „diodą”) podamy napięcie Vbg to napięcie na rezystorze jest proporcjonalne (także prąd ) do temperatury w skali Kelwina. Tą własność wykorzystano w obu rozwiązaniach układu odniesienia Bandgap. Dla danego Q im większa wartość rezystora tym większe napięcie i czułość sensora. W  źródle Bandgap to napięcie jest szeregowo połączone z napięciem Vbe spadającym z temperaturą.
Na wykresie pokazano napięcie na tranzystorze tego dwójnika przy podaniu napięć 1V, 1.22V i 1.4V w funkcji temperatury w skali Kelwina przy niewielkiej gęstości prądu. Aby porównanie miało sens rezystor jest zawsze wybrany tak że w połowie zakresu przez tranzystor-sensor płynie taki sam prąd.
Przy ekstremalnie niskich, kriogenicznych temperaturach wrażliwość na podane do dwójnika napięcie zasilania jest ogromna i stopniowo zmniejsza się z temperaturą i pod koniec zakresu różnice są małe na tyle  prezentacja ma wpływ na pokazaną różnice. Ale gdy oczekujemy liniowości i małych błędów pomiaru temperatury zawsze powinno to być napięcie Vbg.  

 Pierwsze rozwiązanie źródła Bandgap podał  R.Widlar z National Semiconductor (patent 1971). Jądro ma tylko trzy tranzystory Q1, Q2, Q3. Uzyskanie dobrych parametrów  (a w tym niskich szumów ) wymaga jednego tranzystora Q2 znacznie większego od pozostałych (N>4, spotykane do 50 razy) co zajmuje powierzchnie chipa. W układach regulatorów 78XX użyto w zmodyfikowanej  konfiguracji Widlara tranzystorów Darlingtona: Q2+Q3, Q4+Q5, Q7+Q8.
Tranzystor Q13 jest zabezpieczeniem nad-temperaturowym chipa. Synergicznie z Q13 działa dioda Zenera D1 mająca dodatni współczynnik temperaturowy podniesiony wtórnikiem na  tranzystorze Q12.Tranzystor Q14 zabezpiecza obszar bezpieczny SOA tranzystora mocy w układzie Darlingtona z uwzględnieniem temperatury. Niestety układy tej rodziny mają znaczny dryft temperaturowy i duże szumy.
Zabezpieczenie nad-temperaturowe chipa i SOA tranzystorów mocy stosowane jest też we wzmacniaczach mocy. Dynamiczna ochrona SOA tranzystorów we wzmacniaczach mocy Audio jest trudna ale opracowano i opatentowano odpowiednie układy dzięki którym osiąga się bezpiecznie relatywnie dużą moc wyjściowa w stosunku do możliwości tranzystorów.

Trochę lepsze jest rozwiązanie które podał P. Brokaw ( patent 1974, minimum 6 tranzystorów ) z Analog Devices z mocno niezrównoważoną „parą” różnicową (znów im N większe tym lepiej ale możliwe w złożonym układzie jest N=1, w artykule Brokawa N=10). Układ jest obecnie bardziej popularny od Widlar-a szczególnie gdy jest tylko blokiem w większym systemie. Znana jest konstrukcja takiego  źródła z tranzystorami CMOS.
Układ Widlara zastosowano w popularnych regulatorach LM317: Para Q17, Q19 (N razy większy) i lustro prądowe Q16, Q18. Napięcie Vbg wynosi tu 1.25 V i wyższe napięcie wyjściowe regulatora ustalane jest dwoma zewnętrznymi rezystorami dzielnika.  Oczywiście układ ma zabezpieczenie nad-temperaturowe chipa i SOA tranzystora mocy.

Napięcie obu rozwiązań w funkcji temperatury jest parabolą i jej szczyt winien przypaść na T=40C (oczekiwana temperatura pracy ) bo tam współczynnik temperaturowy napięcia jest zerowy ale w układzie LM317 jest to 25C.
P.Brokaw podał (te patenty jeszcze nie wygasły) sposób eliminacji dominującej składowej kwadratowej i dryft temperaturowy po tej eliminacji  jest sześcienny i dużo mniejszy. W rozwiązaniach eksperymentalnych dryft jest poniżej 1 ppm/C. Znanych jest wiele rozwiązań eliminacji dryftu temperaturowego.
Ale nadal w źródłach najwyższej jakości stosowana jest dioda Zenera 6.2V z szereg z kompensującym termicznie złączem tranzystora.  
W układzie Brokaw jest obecne napięcie proporcjonalne do temperatury Kelwina ale nie można z tego miejsca pobrać żadnego prądu i konieczne jest zbuforowanie wzmacniaczem operacyjnym o małym prądzie polaryzacji wejść. Zatem źródło Brokawa jest od razu sensorem Temperatury.
Maksymalne (w funkcji temperatury ) wyjściowe napięcie paraboli zależy od stosunku rezystorów sumujących oba napięcia w źródle. „Tanie” źródło napięcia Bandgap TL431 ma typowo (najlepsze ) maksymalne napięcie 2.495 V przy 40 C ale rozrzut egzemplarzy jest spory. Maksimum  2.440 V jest przy 0C a 2.550 V przy 100 C.

IC LM135,235,335 jest sensorem temperatury w sali Kelwina o czułości 10 mV/K.W pokojowej temperaturze otoczenia jego napięcie wynosi zatem 2.98 V. W obudowie ceramicznej pracują od -55C. IC AD590 jest sensorem temperatury w sali Kelwina o czułości 1 uA/K.W pokojowej temperaturze otoczenia jego prąd wyjściowy wynosi 298 uA.
Problemem w każdym zasilanym sensorze (także PT100, NTC, Q...) jest samonagrzewanie się. Dotyczy to również LM135, AD590 i innych    

Układy Bandgap są stosowane powszechnie i masowo. Z reguły jako fragment większego układu. Użyto ich także w regulatorach PWM.
Produkowane są też w obudowach o 2 lub 3 wyprowadzeniach układy dające napięcie odniesienia Vbg lub 2 Vbg lub ustalane zewnętrznym dzielnikiem napięcia . W układzie są użyte tak jak dioda Zenera i na schemacie mają symbol diody Zenera.
Napięcie Vbg jest wygodne dla użycia tranzystora jako sensora temperatury ale do ogromnej większości zastosowań jest ono za małe bowiem typowo napięcia odniesienia pracują z przetwornikami ADC i DAC i w interface sensorów.   
Układ BandGap Brokaw stosowany jest w lepszych OPA JFet gdzie prąd zasilania wejściowej pary różnicowej ma być stabilny temperaturowo i niezależny od napięcia zasilania.

 Norma IEC zaleca podawanie dla tranzystorów małosygnałowych (typowo Ic< 200 mA)  napięcia Vbe w temperaturze pokojowej 25C przy prądzie kolektora 2 mA z parovoltowym (2-10V) napięciem Vce. Z reguły jest to 650-660 mV.
Tranzystor „2N2222” (ten chip jest w wielu tranzystorach serii 2N o wyższych numerach w różnych obudowach ) ma Icm=800 mA czyli chip będzie 5 razy większy niż dla tranzystora małosygnałowego i przy prądzie 2 mA napięcie Vbe powinno wynosić 610-620 mV i takie jest mimo iż te tranzystory „przełącznikowe są (słabo) dotowane złotem co ma pewien wpływ na to napięcie.
Przy małych prądach Ic zachowanie tranzystora jako sensora temperatury jest takie jakie przewiduje uproszczona teoria . Dla większych prądów duży negatywny wpływ ma rezystancja rozproszenia bazy Rbb i spadek wzmocnienia prądowego. Duży jest też wpływ napięcia Uce.
Dodatkowo z uwagi na samonagrzewanie wykluczony jest w sensorze znaczny prąd Ic.

Przy prądzie Ic=0.8 mA czułość tego tranzystora na wykresie wynosi 2 mV/C. Napięcie Vbe (25C czyli 298.15 K) wynosi na wykresie 610 mV. Przy Ubg=1220 mV wyliczona z teorii czułość wynosi (1220-610) / 298.15 = 2.045 mV/C. Odczyt danych z wykresu jest jednak mało dokładny.

 Przy zasilaniu dwójnika RQ napięciem Vbg napięcie Vr rośnie liniowo z Temperatura Kelwina. Co będzie gdy zamiast napięcia Vbg zastosujemy niewiele różne napięcie V.
-Pojawia się błąd pomiaru T który jest funkcją dwóch zmiennych – T i V.
-Pojawia się nieliniowość sensora. Spada ona z temperaturą.
 
 Przy idealnym Vbg napięcia Vr nie ma offsetu ale w skali Kelwina ! Skala Kelwina jest dobra do laboratorium fizyki ale nie do typowego przemysłu i do domu. Ogromna większość realnych zastosowań dotyczy temperatur większych od 0C ! A offset między skalą Kelwina a Celsjusza wynosi aż 273.15 C !
Napięcie Uq na tranzystorze ma offset w skali Kelwina i Celsjusza. Przy normalnych temperaturach przy zmianie V offset Vq zmienia się niewiele i z tego względu w zastosowaniu Q jako sensora temperatury używa się sygnału Vq.

 Gdy w systemie używającym Q jako sensora Temperatury nie ma napięcia Vbg a jest inne stabilne napięcie odniesienia trzeba zastosować sprytne rozwiązania aby mocno nie zdegradować własności sensora.
W układzie CMOS miernika ICL7106  napięcie odniesienia Ur=2.8V jest za duże dla 2 szeregowo połączonych Q ( 2 x 1.22V = 2.44V) a dla 3 za małe.

Liniowa składowa czułości sensora PT100 normatywnie wynosi 0.385 %/C ale w normie japońskiej wynosi 0.393. Często wymaga ona linearyzacji. Jak nieliniowa jest na w przedziale  0 K do 0 C ?. 273.15 x 0.385 =  105.2 %. Gdyby była liniowa powinno to być 100%.  

Wielkość sygnału z sensora wyrażona w mV/K (i jego wewnętrzna rezystancja gdy jest duża)  stwarza wymagania od OPA.
Wielkość offsetu przy założeniu że skala jest od 0 C stwarza wymagania od rezystorów offsetu i interface.

 Czułość Q jako sensora rzadko jest mniejsza od 2 mV/C. PT100 w temperaturze 0C wymaga prądu 2.6 mA dla uzyskania czułości 1mV/C. W dokładnych przyrządach laboratoryjnych stosowany jest dużo mniejszy prąd pomiarowy. Taka wartość prądu jest nawet rzadka w systemach przemysłowych.
Przy użyciu sygnału Vr offset (K->C) jest 5% mniejszy niż dla PT100 a przy użyciu Vd jest podobny.
Zatem tranzystor Q ( szczególnie przy krótkich połączeniach ) jest z punktu widzenia interfejsu łatwiejszym sensorem niż PT100. Jego mankamentem jest nieliniowość elektryczna i możliwość detekcji sygnałów radiowych czemu trzeba przeciwdziałać. Użycie tranzystorów o większym Ic czyli większym chipie jest korzystne z punktu widzenia odporności na detekowane zakłócenia radiowe.

 O ile w układach scalonych cena jednego tranzystora (diody, rezystora) szybko spada to cena dokładnych rezystorów cienkowarstwowych i dyskretnych spada powoli. Stąd w systemach o dobrej dokładności do masowej produkcji muszą być stosowane rozwiązania o rozsądnych wymaganiach do rezystorów.  
Mieszczące się dłoni multimetry z układem ICL7106 zyskały ogromną popularność dopiero gdy uruchomiono produkcje odpowiednich dokładnych i tanich rezystorów do dzielników zakresów pomiarowych.
Zauważmy że  porównania Cen elementów mają sens tylko w ramach cennika dużego koncernu.

1.Napięcie proporcjonalne do Temperatury T Kelwina można użyć dla prostej i wysokiej jakości automatycznej (autoranging) zmiany wzmocnienia wzmacniacza Log – Exp w bardzo dużym zakresie w układzie monolitycznym lub bez stabilizacji temperatury systemu na PCB.

2.Napięcie proporcjonalne do Temperatury T Kelwina jako napięcie odniesienia dla przetwornika ADC sygnału ze wzmacniacza logarytmicznego. Zwykle do kompensacji temperaturowej wzmocnienia użyty jest termistor ale jest ona słaba. W układzie skomputeryzowanym lepiej jest użyć rozwiązania z napięciem odniesienia „Vr” dla ADC.
Do układu monolitycznego miernika CMOS ICL7106 można wprost podać sygnał z sondy pH a zależność temperaturową wyeliminować podając zależne od temperatury napięcie referencyjne do jego ADC.
 
3.Kompensacja Zimnego Końca Termopary TC z użyciem sygnałów z obu wyprowadzeń sensora „diody” (tranzystor ze zwartym BC) o małej wrażliwości na tolerancje rezystorów.
Z systemem kompensacji zimnego końca zwykle chcemy aby wyjście interface było w skali Celsjusza a nie Kelwina. Powstaje problem odjęcia offsetu skal K-C sensora Q.  
W dwójniku RQ (R składa się tu z kilku rezystorów po obu stronach Q) zasilanym napięciem Vbg napięcie Vr rośnie z temperaturą i podzielone podano je poprzez TC do wejścia dodatniego OPA interface. Spadające z temperaturą podzielone napięcie Vq podano do wejścia ujemnego OPA. Znacznie zmniejszono błąd offsetu wynikający z tolerancji rezystorów. Dla projektowania układu ważne jest spostrzeżenie że bez obecności Q w punktach jego wyprowadzeń ma być napięcie Vbg.

4.Pomiar temperatury systemu elektronicznego: Temperatury wewnętrznej IC, temperatury modułu, radiatora... Sygnał z sensora  podano przy okazji do wielowejściowego ADC mikrokontrolera lub mikrokomputera.  Stabilizacja temperatury można wykonać z użyciem ogniwa Peltiera
 
5.Stabilizacja prądu spoczynkowego komplementarnego wtórnika emiterowego wzmacniaczy OPA i wzmacniaczy mocy.
Zmienne robocze straty mocy w wykonawczych tranzystorach wzmacniacza płytkiej klasy AB powodują ich podgrzanie i niekorzystny wzrost prądu spoczynkowego.
O ile we wzmacniaczu monolitycznym ciepło od tranzystora mocy do tranzystora temperaturowej kompensacji polaryzacji tranzystorów mocy przepływa szybko to w przypadku dyskretnych tranzystorów mocy na radiatorze przepływ jest powolny. Szybkość przepływu można polepszyć montując tranzystor kompensacji na tranzystorze mocy a nie na radiatorze. Jest to przecież pętla układu automatycznej regulacji !  Lepszą kompensacje uzyskuje się gdy czułość tranzystora – sensora temperatury jest większa niż dVbe /dT tranzystorów mocy ponieważ sensor jest słabiej podgrzewany niż struktura tranzystorów. Ponieważ powinien on z tego względu pracować z małym prądem kolektora łączy się go w układ Szikli z komplementarnym tranzystorem.
Ale przy braku mocy strat w tranzystorach mocy prąd spoczynkowy szkodliwie spada ze wzrostem temperatury otoczenia. W pomysłowych rozwiązaniach japońskich koncernów (patenty !) zastosowano dodatkową diodę - sensor temperatury otoczenia  na PCB (nie na radiatorze ) kompensującą ten efekt.
Stabilizacja prądu spoczynkowego jest zadaniem krytycznym w układach klasy super A.
 
6. W układzie super stabilnego źródła napięcia odniesienia LM199 osobny pomocniczy chip stabilizuje temperaturę metalowej obudowy i głównego chipa.
Układ uA726 zawiera dwa tranzystory do precyzyjnej pary różnicowej. Osobny pomocniczy chip stabilizuje temperaturę metalowej obudowy i głównego chipa. Zadbano o  symetria docierającego strumienia ciepła ).

7.Układ  LM389 zawiera mały wzmacniacz mocy audio i 3 tranzystory. Jeden tranzystor jest sensorem temperatury. Wzmacniacza użyto jako OPA regulatora temperatury a trzeci tranzystor o stabilizowanej temperaturze jest elementem prymitywnego wzmacniacza logarytmicznego.

8.Tranzystory jako sensory liniowe i nieliniowe można użyć do kompensacji temperaturowej jak w przykładowej aplikacji o zwiększonej dokładności dla przetwornika V/F typu  LM331. Tranzystor 2N2222 i dwa rezystory 20 K przy nim zmniejszają termiczny dryft źródła prądowego w IC.

9.Rozwiązania gdy w systemie nie ma Vbg
-Wyjściem sensora Temperatury jest Vq. (Dla minimalizacji zakłóceń C czyli metalowa obudowa tranzystora w obudowie sensora wina być połączona z GND) Ponieważ OPA pracuje w konfiguracji nieodwracającej współczynnik temperaturowy wyjścia jest ujemny. Ma to marginalne znaczenie gdy w systemie jest ADC i program procesora operuje na informacji z sensora. Równoległy do sensora Q rezystor daje  bez Q w tym miejscu napięcie Vbg. Bez niego sensor jest nieliniowy ale jak powiedziano ta nieliniowość rośnie ze spadkiem temperatury do bardzo niskich wartości
-Wyjściem sensora Temperatury jest Vq .Współpracujący OPA w konfiguracji odwracającej daje  dodatni współczynnik temperaturowy wyjścia. Bez obecności Q przy założeniu ze wzmacniacz będzie pracował liniowo ma być w miejscu Q napięcie Vbg. Układ jest energooszczędny.
-Wyjściem sensora temperatury jest Vr i potrzebny jest ułamek Vr (jak do kompensacji zimnego końca termopary ) otrzymywany dzielnikiem R1 i R2 w systemie z Vbg. W procesie transformacji wpierw przenosimy R1 przed Q a następnie dzielnik  R3 i R4 daje jałowo napięcie Vbg i rezystancje wyjściową jak R1.
- Wyjściem sensora temperatury jest Vr i potrzebny jest duży sygnał proporcjonalny do Vr. Układ miernika CMOS ma napięcie referencyjne 2.8 V czyli potrzeba 2.8/ 1.22 = 2.29 szeregowych tranzystorów – sensorów. Dano w szereg tranzystor jako D (B+C)  a drugi tranzystor ma rezystory Rbe i Rbc i jest na nim napięcie 1.29 Vq. Najlepszą dokładność otrzymujemy gdy tranzystor ma duże wzmocnienie prądowe a w  środku zakresu prąd rezystora Rbc wynosi około 20 % Ic.

10.Q jako sensor temperatury z wyjściem prądowym. Normalnie w dwójniku QR zasilonym napięciem Vbg B połączona jest z C. Ale Vbg można podać tylko do B a gdy Vbc >0 wyjściowy prąd kolektora tranzystora o dużym wzmocnieniu jest bliski prądowi emitera proporcjonalnego do Vr! Pobór prądu przez B ze źródła napięcia Vbg może być znikomy co jest kolejną zaletą.
Bardzo prosto sygnał prądowy można podać na przykład do przetwornika V/F typu LM331.  Wyjściowy prąd jest niestety w skali Kelwina. Dając na B sensora niższe napięcie nieliniowość na początku zakresu jest pogorszona ale zakres jest jednak od dołu korzystnie zmniejszony.    

11.Zasilany ze stabilnego napięcia  układ z  tranzystorem sensorem Q o dużym wzmocnieniu i 4 rezystorami jest samowzmacniającym sensorem temperatury z wyjściem napięciowym. Część nieliniowości nawzajem się częściowo znosi. Gdy wielowejściowy ADC ma wolne wejście można tanio mierzyć temperaturę systemu elektronicznego na PCB.

Sprawdzenie.
1.Część sensorów wymaga izolowania ich od systemu.
-Wymień takie sensory i miejsce ich pracy
2.W izolatorze sygnału sensora:
A.Zmodulowany sygnał można przesłać transformatorkiem
B.Sygnał analogowy można przesłać specjalnym (drogim) transoptorem w układzie serwo   
C.Binarny sygnał z przetwornika napięcie na częstotliwość V/F można łatwo przesłać tanim transoptorem lub transformatorkiem
D.Mikrokontroler izolowanego systemu jednego sensora może mieć interface szeregowy z izolacją transoptorami lub transformatorkiem.
-Sprządź tabele. Wiersze to poszczególne ogólne cechy izolatora a kolumny to rozwiązania A,B,C,D. Wstaw oceny cząstkowe +0- lub inne w całej tabeli i oceny całkowite.  
3.Szczególnie prosta jest współpraca przetwornika V/F LM331 z sygnałem prądowym co pokazano na przykładzie sensora temperatury LM334 z wyjściem prądowym.

-Użyj zamiast sensora LM334 tranzystora sensora tak jak opisano w punkcie 10 archiwalnego dokumentu. Rozwiązanie na sporządzonym schemacie ma być ekstremalnie proste.

Cwiczenie
Odparowniki to specyficzne wymienniki ciepła szeroko stosowane do zagęszczenia roztworów. Ich konstrukcje osiągnęły znaczną doskonałość. O ich zachowaniu decyduje fizyka i własności zagęszczanego roztworu. To jeden z  podstawowych  procesów w chemii. W przemyśle spożywczym stosowane są do zagęszczenia mleka, soków i koncentratów. Szeroko stosowane są w farmaceutyce.
Regulacja systemu z odparownikami nie jest trywialna bowiem ich czas martwy dochodzi do 30 sekund choć z reguły jest mniejszy
Dla oszczędności cennej energii stosuje się kaskadę odparowników.
W najprostszym układzie regulacji każdy z dwóch odparowników ma regulator poziomu LC otrzymujący informacje od sensora poziomu LT i operujący zaworem wyjściowym za pompą. Sensor gęstości produktu DT daje informacje regulatorowi gęstości CD operującemu zaworem pary grzewczej.
Ten system jest stabilny ale regulacja może być niedostateczna.

Zmiany ciśnienia i temperatury pary grzewczej jako zakłócenia możemy praktycznie wyeliminować stosując dodatkowo regulacje kaskadową z sensorem strumienia pary FT i kontrolerem FC.

Na wypadek gdy potrzebny strumień pary jest za mały, przy otwarciu zaworu pary grzewczej powyżej 90% ograniczany jest dopływ zagęszczanego roztworu.

 Jakość regulacji obiektów o dużym czasie martwym można często polepszyć stosując regulacje kaskadowe (kolejne sensory i pętle regulacji ) i sprzężenie wprzód. O tym co można zrobić decydują własności obiektu regulacji
-Zasymuluj ten system
-Zaproponuj i zweryfikuj ulepszenie systemu regulacji odparowników.