Zde - UTEE

Nezanedbatelným požadavkem na elektroinženýra v malé firm je i pochopení kontinuitymezigeneraního toku znalostí a zkušeností a schopnost pedávat nezištn nabyté zkušenosti a znalostinásledníkm a starat se tak o budoucnost firmy.Budoucí elektroinženýr s takovými vlastnostmi se zejm musí zaít vychovávat od útlého mládí.Technický talent by mla rozvíjet již základní škola a navazující stední vzdlání by mlo tvríschopnosti jedince rozeznat a kultivovat. Vysoká škola by o technických talentech mla vdtv dlouhodobém pedstihu a spolupracovat s nimi nejrznjšími formami. Projekty IET1 a IET2 sezdají být jednou z vhodných forem a v mnohém navazují na dnes již tém zapomenutou osvdenoupraxi „starých“ profesor, jakým byl napíklad profesor Aleš Bláha, od jehož narození uplynulo letos105 let a od jeho úmrtí 25 let...Jeho myšlenky jsou však - zdá se - nadasové….Prof.Aleš Bláha v roce 1952 (rodinný archiv)[1] Aleš Bláha : Elektrotechnik a matematika. Elektrotechnický obzor. Roník 23 (1934),.42, str.666-668.6

Institut experimentálních technologiídoc. Ing. Pavel Fiala, Ph.D.K 1. lednu 2008 byl pi Ústavu teoretické a experimentální elektrotechniky FEKT VUT vBrn zízen Institut experimentálních technologií (IET, www.ietbrno.eu s registrovanou známkou),jehož hlavním posláním je píprava talentovaných student pro excelentní uplatnní na trhu práce.Vedlejší avšak nezanedbatelnou inností je propagace oboru a získávání mládeže pro studiumelektrotechniky.Institut je moderním vzdlávacím zaízením, jehož stžejní výchovn vzdlávací metodou jepráce studentských tým pod vedením doktorand a mladých akademik na špikových projektechzadaných prmyslovými podniky, nikoliv ešení pouhých školských témat. Podailo se do ešitelskýchtým zapojit studenty jak technické univerzity tak i stedních škol. Podailo se prohloubit kompetencíabsolvent jak technických stedních škol tak gymnázií a vysokých škol- univerzitního typu anastoupení jejich orientace na udržení tempa s trendy inovací a se smry vývoje elektrotechnickéhoprmyslu v R 21. století.Rozpracování této zdánliv jednoduché myšlenky jsme navázali na tradici Ústavu teoretické aexperimentální elektrotechniky vedené prof. Alešem Bláhou v poválené dob. Inspirací k obnovenítohoto zpsobu výuky a podporou nám bylo jednání na Odboru školství Krajského úaduJihomoravského kraje, na Magistrátu msta Brna a na Regionální hospodáské komoe Brno.Všechny zmínné instituce se obávají trvalého a prohlubujícího se nedostatku kvalifikovanýchpracovník v technických oborech, a to na všech úrovních. Spolen v tom vidíme nebezpený signálpro budoucnost regionu a proto byl projekt Institutu experimentálních technologií spuštn a podpoenMinisterstvem školství, mládeže a tlovýchovy R (MŠMT) a tím jsme se spolenými silami rozhodlipispt k náprav tohoto nepíznivého stavu.Ze zkušenosti mžeme potvrdit, že vyhledávat talentovanou mládež je nutné již na základníchškolách Proto vyzýváme ke spolupráci na vyhledávání nadaných student a jejich píprav ke studiutechnických obor všechny kompetentní vzdlávací instituce, které vnímají význam kvalitní odbornépípravy a rozvíjení talentu nadaných žák a student nejen pro jejich osobní kariérní vyhlídky, ale ipro konkurenceschopnost eského prmyslu.Stedním školám v regionu se díky realizaci projektu Institut experimentálních technologií 2podpoený MŠMT v rámci Evropských strukturálních fond operaního programu vzdlávání prokonkurenceschopnost z prioritní osy 2.2 otevela nabídka pro adu aktivit k prohlubování odbornýchkompetencí pedagog využitelná i pro popularizaci technických vd a podpory technické výchovy.Byly navázány kontakty s elektrotechnickými podniky v R.Institut je nachystán dále rozšiovat, prohlubovat a rozvíjet spolupráci s výzkumnými týmyelektrotechnických podnik a v sekundárním efektu zajistit výmnu zkušeností mezi školami všechstup a dále dynamicky navazovat kontakty se vznikajícími novými podniky v zajímavých adynamicky se rozvíjejících oborech elektrotechniky, které se mohou chlubit prozíravým až osvícenýmmanagementem. Pro zabezpeení innosti Institutu usilujeme o rzné formy cílené podpory jehoinnosti.Nkolik slov a fakt o projektu IET2 CZ.1.07/2.2.00/07.0390. Projekt byl naplánován na období1.3.2009-29.2.2013. Ale již zaátek se díky poskytovateli dotace odložil a po jistém nemalém úsilí zaalchod projektu od 1.6.2009. Tímto nepatrným posunutím zaátku se celý projekt musel pepracovatnebo harmonogram prací a koordinace inností synchronizovala v pvodním projektu s aktivitamiakademického roku Vysokého uení technického v Brn. Musela se pizpsobit celá struktura apepracovat jej od rozpotu po koncové klíové aktivity.Cíle projektuInstitut experimentálních technologií 2 (IET2) je svými vzdlávacími a vdeckovýzkumnýmiaktivitami zamen na pípravu vysoce kvalifikovaných odborník pro poteby prmyslových podnik.Jedná se o zcela nový a unikátní výukový systém, založený na kombinaci využití klasických metod,maximálního využití ICT technik pro výuku, samostudia talentovaných student a práce na ešeníreálných projekt zadaných prmyslovými podniky. Tato tvrí spolupráce povede k tsnému7

propojení sféry terciárního školství se sférou prmyslovou. Projekt IET2 si klade dále za cíl zapojit doešení prmyslových projekt (jejich výpoetn-numerické ásti) i další studenty FEKT VUT v Brn,jelikož tyto znalosti jsou od absolvent v praxi vyžadovány. Dojde proto k inovaci dvou studijníchprogram, a to zavedení nového studijního pedmtu pro bakaláské studium - Modelováníelektromagnetických polí (BMEM) a inovaci studijního pedmtu pro magisterské studium -Modelování elektromagnetických polí (MMEM). Inovace je nezbytná jednak z dvodu rychlých zmnv oblasti numerických výpot a modelování, a dále v reakci na požadavek firem na úrove a kvalituvstupních znalostí absolvent VŠ picházejících na trh práce. Všechny projekty zadané do IET k ešenístudentskými týmy budou mít ást teoretickou-rešeršní, dále výpoetní-numerickou a závrenoupraktickou,která konkrétními výsledky, píp. realizací prototyp, splní zadání podnik a budeukonena obhájením projekt ped komisí IET složenou z odborník z praxe a akademickýchpracovník. Pro studenty budou zajištny stáže v podnicích, které projekty zadávají. V oblastisložitých numerických výpot budou rovnž zvýšeny odborné znalosti akademických pracovník,kteí je využijí jak ve výuce, tak ve vedení studentských ešitelských tým. IET bude zapojeno domezinárodní spolupráce s cílem výmny zkušeností pi inovaci vzdlávacích modul.Poptávka po kvalifikovaných absolventech vysokých škol v elektrotechnickém oboru roste,jak vyplývá z šetení, která byla provádn v letech 2006 - 2008 Svazem prmyslu a dopravy R(SPDR) mezi svými leny. Pro vysokou školu vyplynula píležitost podpoit talentované studenty vešení prmyslových projekt a rovnž zvýšit konkurenceschopnost vysoké školy prostednictvíminovací svých studijních program a zvyšováním odborných kompetencí akademických pracovník, scílem co nejvíce pizpsobit profil absolventa technické vysoké školy potebám prmyslu. ProjektIET2 prokázal inovativní pístup ke vzdlávání a píprav lidských zdroj na vysoké škole, a to díkypropojení teoretických poznatk s praktickými prostednictvím ešením reálných projekt zadanýchprmyslovými podniky. V souasné dob nejsou absolventi vysoké školy dostaten pipraveni navstup na trh práce - opt na to poukazuje šetení SPDR. Profil neodpovídá souasným potebámfirem psobícím jak v R, ale i v rámci EU. ešením reálných projekt v týmech, pobytem na stáži vprmyslovém podniku, aktualizovanými informacemi poskytovanými pi výuce se zkracuje dobazaazování do pracovního procesu po nástupu do zamstnání a absolvent je vybaven praktickýmidovednostmi a seznámen s pracovními postupy dané firmy, což vede k zvýšení produktivity práceprmyslových podnik. Projekt si klade za cíl i zvýšení odborných kompetencí akademickýchpracovník tak, aby studenty pipravovali dsledn pro poteby trhu práce. Draz práv na praktickédovednosti absolvent technických škol byl diskutován a podporován Magistrátem Msta Brna,odborem školství KÚ JMK, Regionální hospodáskou komorou a prmyslovými podniky.Koncem projektu mžeme konstatovat dosažení tsnjšího propojení akademické aprmyslové sféry, zvýšení odborných znalostí student i akademických pracovník velektrotechnickém oboru, a v koneném dsledku zvýšení konkurenceschopnosti eského prmyslu.Pínos projektuProstednictvím projektu IET2 mají akademití pracovníci možnost konzultovat inovacistudijních program s odborníky z praxe, obohatit výuku o praktické píklady, úlohy a držet krok vsouladu s nejnovjšími poznatky v této oblasti, zejména v mezioborových trendech souasného vývojeprmyslu. Talentovaní studenti VŠ, kteí se zapojili do ešení prmyslových projekt, mají snadnjšímožnost pechodu do praxe nebo eventuáln i pi volb akademické dráhy na VŠ. Studenti jsouzvýhodnni pímým kontaktem s prmyslovým podnikem zadávajícím projekt a jeho experty, bhempráce na projektu si osvojují komunikaní a týmové dovednosti, prezentaní dovednosti, seznamují ses principy projektové práce v širší variaci podle typu podniku vetn respektování požadavkzadavatel projekt - svých potenciálních zamstnavatel. Svou rolí vedoucích ešitelských tým sidoktorandi a jejich supervizoi (akademití pracovníci, kteí kompletn zodpovídají za úspšnévyešení projekt) osvojují manažerské dovednosti. Prvek maximálního propojení akademickéhovzdlání a poteb prmyslu prostednictvím IET vede k neustálému zvyšování odborné úrovnakademických pracovník, odolnosti vi zátžovým stavm a jejich pímému napojení na praxivetn smrování student od poátku jejich studia smrem k praktickému využití jejich nabytýchteoretických poznatk. Pro aktivity IET je maximáln využíváno zázemí naší univerzity. Bylavybudována navíc vzorová laborato pro ešení projekt a vzniklo odpovídající laboratorního prostedí8

pro praktickou ást výuky IET. Inovace pro cílovou skupinu akademických pracovník i studentspoívá v úzkém propojení samotné výuky na škole s prmyslovou realitou, kdy vyuovaná látka nenírigidním balíkem informací, ale kdy se celá koncepce výuky pizpsobila požadavkm spolupráce spedními odborníky na problematiku z prmyslu. V rámci akreditovaných pedmt se flexibilnaktualizovaly obsahy pedmt o nejnovjší poznatky a umožnilo se tak studentm nabyté znalostizvládat na reálných úlohách.Aktivity po ukonení financování z ESFPo ukonení financování projektu IET2 z ESF bude již studijní pedmt BMEM vytvoen aMMEM inovován, budou vytvoeny osnovy i studijní podpory, budou náležit proškoleni akademitípracovníci pro realizaci výuky. Výuka v pedmtech bude nadále nabízena v rámci bakaláského amagisterského studijního programu minimáln po dobu dalších 5 let. Souasn budou programy dálerozvíjeny a budou uplatovány výstupy získané monitorováním zptné vazby od student, vyuujícíchi expert z praxe.Budou uzavírána nová partnerství s prmyslovými podniky, které se budou podílet na výuce a budouposkytovat zadání pro ešení projekt studentskými týmy. Vzhledem k tomu, že se oekává pevispoptávky po možnosti absolvovat títýdenní stáž v podnicích, bude snaha o exponenciální nárstpartnerských firem, které stáže zajistí a zárove tak budou mít možnost vybírat a motivovatpotenciální zamstnance pro práci práv v jejich podniku. Bhem dvouleté spolupráce pi práci nakonkrétním projektu mají výjimenou píležitost si absolventy pomoci vychovat podle aktuálníchtrend. Zadání projekt, konzultace bhem jejich ešení, stáže i jejich obhajoba pod vedenímspecialist z podnik bude ošetena hospodáskou smlouvou, ve které tyto innosti budou podnikemposkytnuty a zárove budou stanoveny podmínky za kterých bude probíhat ešení projekt studentyIET.Bhem realizace projektu IET2 se vytvoily a zavedly mechanismy organizace získávání projekt,podailo se zvládnout a nastavit administrativní procesy evidence projekt, student IET a jejichinnosti na projektech.Zárove bude pokraovat již zapoatý proces dalšího vzdlávání akademických pracovník zapispní odborník z firem, a vytvoená komunikaní platforma škola-prmysl bude využita k jejichdalšímu profesnímu rozvoji. Poítá se rovnž s rozšiováním mezinárodní spolupráce o dalšípartnerské organizace v zahranií, s možností zavedení zahraniních výmnných stáží pro studenty. Sfrancouzským ISEP bude pokraovat kooperace a bude rozšíena spolupráce zejména s TU Víde, jakna úrovni pedagogicko-didaktické, tak v oblasti ešení VaV projekt pokraovat i nadále.Inovativnost metodyInovativnost a originalita projektu IET2 spoívá v reálném a skuteném zavedení prvkupropojení terciárního vzdlávání s potebami prmyslových podnik do vyuovacích osnov, sezamením na profil absolventa vysoké školy vstupujícího na trh práce, a to unikátním zpsobemodpovdným zapojení student již bhem jejich studia do ešení prmyslových projekt apropracovaným systémem pípravy lidských zdroj. IET umožuje rozvíjet nejen kompetencestudent, ale i akademických pracovník, piemž v kombinaci s projektem IET1 bude postihnuta jakoblast terciálního, tak oblast poáteního vzdlávání. Velký draz je kladen na úspšné vyešeníprojekt studentskými ešitelskými týmy za dodržení asových i kvalitativních nárok podnik, což seneobejde bez osvojení si zásad projektového ízení, komunikaních dovedností vetn uritéhopodnikatelského náhledu.Na rozvoj kompetencí je pamatováno v plánu kurz a školení, jejich zapojení do mezinárodních sítí(formou workshop a konference). Studenti jsou prostednictvím IET vedeni pracovat systémem,který využijí pi vstupu na trh práce - tj.1. nastudování problematiky z dostupných zdroj,2. modelování sytému, zejména v numerické oblasti analýza problému (na tuto ást klade IET velkýdraz plynoucí ze zamení Ústavu teoretické a experimentální elektrotechniky, ale i z potebprmyslových podnik na vypotení všech potebných parametr zaízení vetn spolehlivosti prvk),3. praktická realizace (za tímto úelem bude posílena kapacita vybavení laboratoe, kde budouprojekty IET ešeny) vetn tzv dvoustupové obhajoby vyešeného projektu - v rámci IET izadávajícího podniku.9

Projekt je inovativní i pímým napojením univerzity na partnerskou organizaci v zahranií aprmyslové podniky na základ pedchozí vynikající spolupráce.IET2 2009-2013 plán199; 27%17; 2%209; 29%Poet podpoených osob - poskytovatelé služebPoet podpoených osob v poátením vzdlávání - studentcelkem115; 15%Poet podpoených osob - pracovník v dalším vzdlávání203; 27%Poet úspšn podpoených osob v poátením vzdlávání -studentPoet úspšn podpoených osob - pracovník v dalšímvzdláváníIET2 2009-2013 dosažené výsledky17; 2%195; 22% Poet podpoených osob - poskytovatelé služeb265; 31%Poet podpoených osob v poátením vzdlávání -student celkem205; 23%Poet podpoených osob - pracovník v dalším vzdlávání195; 22%Poet úspšn podpoených osob v poátením vzdlávání- studentPoet úspšn podpoených osob - pracovník v dalšímvzdlávání10

IET2 2009-2013 Poet podpoených osob -poskytovatelé služeb Poet osobPoet podpoených osob v poátenímvzdlávání - student celkem PoetosobPoet podpoených osob vpoátením vzdlávání - student VŠ -muži Poet osobPoet podpoených osob v poátenímvzdlávání - student VŠ - ženy PoetosobPoet podpoených osob - pracovníkv dalším vzdlávání Poet osobPoet podpoených osob v dalšímvzdlávání - pedagogických aakademických pracovník - muži PoetosobPoet podpoených osob v dalšímvzdlávání - pedagogických aakademických pracovník - ženy PoetosobPoet úspšn podpoených osob vpoátením vzdlávání - studentPoet osobPoet úspšn podpoených osob vpoátením vzdlávání - student VŠ -muži Poet osobPoet úspšn podpoených osob vpoátením vzdlávání - student VŠ -ženy Poet osobPoet úspšn podpoených osob -pracovník v dalším vzdlávání PoetosobPoet úspšn podpoených osob -ZávrZávrem lze konstatovat, že cíle a zámry podporovaného projektu Institutu experimentálníchtechnologií Fakulty elektrotechniky a komunikaních technologií Vysokého uení technického v Brnbyly pln splnny a bylo dosaženo zapojení všech plánovaných aktivit do reálného života univerzity.Patí na tomto míst podkovat jak poskytovateli dotace za výraznou podporu projektu, vedeníuniverzity zejména za morální podporu a partnerm projektu za jejich trplivost, pracovníkmprojektu za jejich plné nasazení a úast na projektu.11

Fakulta elektrotechniky a komunikaních technologiíprof. Ing. Jarmila Ddková, CSc.Fakulta elektrotechniky a komunikaních technologií je tetí nejvtší fakultou Vysokého uenítechnického v Brn a je jednou z nejvýznamnjších elektrotechnických fakult v R. Fakulta semže se pochlubit velmi bohatou historií, nebo první elektrotechnické disciplíny byly vyuovány natechnické univerzit VUT v Brn již v roce 1905. Od roku 1959, kdy byla založena samostatná fakultaenergetiky, která se pozdji transformovala na Fakultu elektrotechnickou, úspšn dokoniloinženýrské studium na naší fakult tém dvacet pt tisíc absolvent.V roce 2001 získala fakulta souasný název - Fakulta elektrotechniky a komunikaníchtechnologií (FEKT). Za více než padesát let své existence byla jednotlivá pracovišt fakultyrozmístna po celém Brn a to od lokalit jako je klášter na Božetchov, pes souasnou budovurektorátu VUT na Antonínské, dále ulice Purkyova, a také nedávné sídlo dkanátu na ulici Údolní.Velkou ást fakulty mžete najít také ve studentském komplexu Kolejní.Teprve v roce 2010 byla zahájena významná etapa v historii fakulty, a to postupnépesthování jejích pracoviš do kampusu Pod Palackého vrchem. V uvedeném roce získala fakultanové sídlo v komplexu Technická 10, kde již díve sídlily nkteré ústavy této fakulty. Stavebnípípravy nového komplexu Technická 10, který se rozkládá na tém 10 000 m 2 a dotváí novou tváfakulty, zapoaly již v roce 2005. Zahájení stavby se datuje k listopadu 2008 a v ervnu 2010 bylkonen pedán uživateli – Fakult elektrotechniky a komunikaních technologií VUT v Brn.Ti ústavy a dkanát se tak mohly ze stedu msta pesunout do areálu univerzitního kampusuPod Palackého vrchem. Do budovy se šesti patry, rozsáhlými výzkumnými prostory a rozlehloupodzemní garáží s tém stovkou míst se pesthovaly konkrétn Ústav jazyk, mikroelektroniky aelektrotechnologie.Touto dislokací se celá fakulta koncentrovala na jediné místo, což pináší velké výhody, jakstudentm, tak zamstnancm, vdcm a partnerm fakulty. Rovnž se prohloubí i vazba na nováregionální výzkumná centra CVVOZE a SIX a zejména na výzkumné centrum excelence CEITEC, najejichž vybudování a ešení se fakulta podílí a která budou v kampusu Pod Palackého vrchem takéumístna.Souasn s dokonováním komplexu Technická 10 byla zahájena realizace stavby „Výstavbavzdlávacího komplexu FEKT VUT v Brn na ulici Technická 12“, která je financovaná z prostedkOperaního programu Vzdlávání a Výzkum pro inovace. Pedpokládá se, že tato stavba budedokonena v roce 2012.V roce 2002 získala fakulta akreditaci nových modern pojatých studijních program vestrukturovaném studiu. V souasné dob nabízí fakulta ke studiubakaláské programy Elektrotechnika, elektronika, komunikaní a ídicí technika,12

Biomedicínská technika a bioinformatika,magisterské dvouleté (navazující) programy Elektrotechnika, elektronika, komunikaní a ídicí technika, Biomedicínské inženýrství a bioinformatika,doktorský studijní program Elektrotechnika a komunikaní technika.V souasnosti studuje na fakult více než 4 200 student ve všech formách studiapodporovaných státem. Styl studia je zcela kompatibilní se systémy výuky užívanými v Evropské uniia je tak umožnna plná studijní mobilita student FEKT VUT v Brn v rámci evropského studijního avýzkumného prostoru. Vzdlávací a výzkumné aktivity zabezpeuje pibližn 230 akademickýchpracovník (profesor, docent, odborných asistent, asistent, lektor, pedagogických pracovník avdecko-výzkumných pracovník) a asi 200 ostatních technických pracovník.Studium na fakult je orientováno na široké spektrum vdeckých oblastí: ídicí technika arobotika, biomedicínské inženýrství, bioinformatika, silnoproudá elektrotechnika a elektronika,elektronika a elektrotechnologie, mikroelektronika, radioelektronika a teleinformatika. Stží lze najítprmyslovou oblast nebo významnjší podnik, výzkumný ústav nebo státní instituci, v níž by senenašel absolvent naší fakulty. ada absolvent se úspšn uplatnila v zahranií i ve vysokýchvládních, i politických funkcích naší zem. Nicmén absolventi fakulty jsou v praxi stálenedostatkovým zbožím a zejména v poslední dob narstá zájem elektrotechnických firem ospolupráci a o šikovné a schopné držitele diplom elektrotechnický bakalá nebo inženýr.Veškeré vzdlávací i výzkumné aktivity fakulty musí být finann zabezpeeny. Finannízdroje jsou tvoeny píspvkem a úelovou dotací MŠMT, tyto zdroje bohužel bhem posledníchdvou let poklesly o 25%. Významnou mrou se na zabezpeení tchto zdroj zasloužili svýminadstandardními aktivitami pedagogové a výzkumníci v oblasti vdy a výzkumu na fakult. Velkýpodíl na udržení úrovn materiálních a finanních podmínek ústav mají i úspšní ešitelé grant,pedevším projekt Grantové agentury eské republiky, Grantové agentury Akademie vd eskérepubliky, Ministerstva prmyslu a obchodu eské republiky, Evropské komise v FP6 a FP7 a Fondurozvoje vysokých škol, a všichni pracovníci, kteí se pod vedením hlavních ešitel podílí na ešeníty fakultních zámr a tí výzkumných center.13

ABB v eské republiceLídr v oblasti energetiky a automatizaceABB je pední svtová firma v oblasti energetiky a automatizace, poskytující komplexníslužby prmyslovým podnikm a výrobcm a distributorm energií. Díky nejmodernjšímtechnologiím umožujeme svým zákazníkm zvyšovat výkonnost a zárove snížit dopad jejichpodnikání na životní prostedí. V eské republice psobí ABB prostednictvím svých výrobk aslužeb již od roku 1970, avšak formální vznik ABB se datuje od roku 1991, kdy byla založena prvníspolenost s názvem ABB. V prbhu 90. let se skupina firem ABB v eské republice postupnrozrstala o další spolenosti až do dnešní podoby ABB s.r.o.Skupina ABB vznikla v roce 1988 spojením švédské firmy Asea a švýcarské firmy BBCBrown Boveri. Historie spolenosti Asea sahá až do roku 1883, BBC Brown Boveri byla založena vroce 1891. Sídlo firmy je v Curychu ve Švýcarsku. Poboky ABB se nacházejí ve více než 100 zemíchsvta a pracuje v nich okolo 120 000 zamstnanc. V souasnosti má ABB s.r.o. pt divizí: Výrobkypro energetiku, Systémy pro energetiku, Automatizace výroby a pohony, Výrobky nízkého naptí aProcesní automatizace.Divize Výrobky pro energetikuVýrobky pro energetiku pedstavují klíové komponenty pro penos a rozvod elektrické energie.Divize se zabývá pedevším výrobou a dodávkami rozvoden, pístroj vn/vvn, pístroj a rozvádvn, ochran pro energetiku a prmysl, pístrojových transformátor a senzor, výkonových adistribuních transformátor. V oblasti služeb poskytuje modernizaci, opravy, konzultace, poradenství,diagnostiku, servisní aktivity a hot line. innost této divize je rozdlena do nkolika organizaníchjednotek.Výroba a prodej výrobk vn (Brno): Výroba rozvád, pístrojových transformátor a senzor vn. RFFF pro vzduchem izolované rozváde. GFFF pro pístrojové transformátory a senzory. Technologické centrum – výzkum a vývoj v oblasti pístrojových transformátor a senzor avzduchem izolovaných rozvád. Servis pro výrobky vn. Technická laborato – testování výrobk nn, vn, vvn.Výroba komponent vvn (Praha, Brno):18

Pístroje vvn, výkonové a distribuní transformátory a jejich píslušenství, generátorovévypínae, omezovae peptí.Komponenty pro aplikace plynem izolovaných rozvád velmi vysokého naptí 110 kV aždo 550 kV.Testování úniku SF6, testy vvn, servis.Divize Systémy pro energetikuDivize poskytuje komplexní dodávky pro energetiku (projektování a výstavby rozvoden atransformoven „na klí”, speciální výstavby), systémy automatizace rozvoden vvn/vn (ochrany, ídicísystémy), systémy mení a regulace v energetice, kabely a kabelové systémy vvn. Mezi dalšínabízené systémy patí flexibilní systém penosu stídavého proudu (FACTS), penos stejnosmrnéhoproudu velmi vysokým naptím (HVDC) a systémy pro ízení sítí. V oblasti služeb poskytujemodernizaci, opravy, konzultace, poradenství, diagnostiku, servisní activity a hot line. innost tétodivize je rozdlena do nkolika organizaních jednotek.Dodávky systém pro monitorování, chránní a ízení rozvoden vvn/vn (Trutnov): Centralizovaná výroba rozvád pro region ABB stední Evropa - engineering, výroba skíní,testování.Servis ídicích systém rozvoden a generátorových vypína (Trutnov, Praha): Dlouhodobé servisní kontrakty se všemi klíovými prmyslovými zákazníky.Dodávka instrumentace & technologických ídicích system výroby elektrické energie (Brno, Plze):Regionální inženýrské stedisko pro ABB - dodávka a servis ídicích systém. Dodávky elektroástí pro výstavbu i rekonstrukce elektrárenských blok - EBoP (Brno): Domácí i zahraniní trhy.Divize Automatizace výroby a pohonyDivize poskytuje výrobky, ešení a s nimi související služby, které zvyšují prmyslovou produktivitu aenergetickou úinnost. Nabídka divize zahrnuje motory, generátory, mnie frekvence a ízenéusmrovae, programovatelné automaty (PLC), výkonovou elektroniku a prmyslové roboty arobotické celky zajišující napájení, pohyb a ízení pro rozsáhlou škálu automatizaních aplikací.Portfolio dopluje stále se rozšiující nabídka pro solární elektrárny a dále vtrné generátory, kde tatodivize zaujímá vedoucí pozici na trhu. Všechny tyto segmenty využívají spolenou technologii,prodejní kanály a provozní platformy. Nedílnou souástí je poskytování servisu jak na míst uzákazníka, tak ve specializovaných provozovnách.Také innost této divize je rozdlena do nkolika organizaních jednotek:Robotika (Praha, Ostrava):19

Nejvtší dodavatel robotizovaných pracoviš, automatizovaných celk a s tím spojenýchslužeb v eské republice.Poradenství a konzultace.Profesionální certifikovaná renovace (repase) použitých prmyslových robot za úelem jejichdalších instalací.Vývoj, výroba a dodávky standardizovaných svaovacích bunk pro evropské zákazníky.Prodej pohon & motor (Praha, Ostrava, Brno): Lokální trhy, ešení vetn nestandardních aplikací. Prodej motor, frekvenních mni, ízených usmrova a softstartér.Servis pohon (Praha, Ostrava): Servis pro frekvenních mnie, ízené usmrovae a softstartéry.Servis a výroba motor (Ostrava): Servis elektromotor všech znaek, výroba DMI elektromotor.Divize Výrobky nízkého naptíDivize Výrobky nízkého naptí se dlí na dv základní jednotky:Výroba a prodej pístroj a rozvád nízkého naptí (Brno): Výroba rozvád do 1000Vpro ditribuci el. energie a pro ízení technologií Výroba rozvádových modul s aplikací distribuované ídící techniky pro ovládání pohon vtechnologických celcích. Výroba motorových spoušt, selektivních jisti, nadproudových relé, nkterých ad nnstyka a ostatních produkt v rámci ABB. Prodej nízkonapových pístroj, zejména jisti, styka, výrobk pro ídící aplikace, daledomovního elektroinstalaního material, rozvodnic a montážních skíní aj. Moderní inteligentní system ízení budov KNX/EIB, který integruje a ovládá el. instalace,klimatizaci, bezpenostní systém a datové a komunikaní sít.Výroba a prodej domovního elektroinstalaního materiálu (Jablonec nad Nisou): Spínae, zásuvky a elektrické pístroje pro elektroinstalaci ve všech typech staveb. Inteligentnísystémy elektroinstalace pro úspory energií a komfortDivize Procesní automatizaceDivize Procesní automatizace poskytuje zákazníkm nejlepší ešení pro ízení a optimalizaci provoza aplikaní znalosti specifické pro prmyslová odvtví, zejména metalurgický a tžební prmysl,20

výrobu papíru a celulózy, energetiku, chemický a farmaceutický prmysl, ropný a plynárenskýprmysl, námoní dopravu a výrobu turmodmychadel. Hlavním pínosem pro zákazníka je vyššíproduktivita výrobních zaízení a úspora energie. innost této divize je rozdlena do nkolika oblastí:Procesní automatizace pro lokální trh (Praha, Ostrava, Most, Brno): Dodávky ídicích systém, pohonáských aplikací a dodávky komplexních automatizaníchešení technologických proces. Inženýring ídicích systém, instrumentace a analytiky, inženýring pohon. Prodej OCS, prmyslové analytiky a instrumentace.Operaní centrum eská republika (Ostrava): Svtové inženýrské centrum pro prmyslovou automatizaci v metalurgii, lodním, chemickéma petrochemickém prmyslu, prmyslu stavebních hmot, výrob papíru a jiných odvtvích. Projekce, programování a uvádní do provozu ídicích systém a pohon.Naše úspchyABB eská republika vybavila nejvyšší budovu svta.Nejsledovanjší stavbou souasnosti je bezesporu takzvaná Dubajská vž (Burdž Chalífa). Mrakodrapv nejlidnatjším mst Spojených arabských emirát má 162 pater a ní do výšky 828 metr. Jedním zdodavatel této unikátní stavby je i ABB eská republika – výrobní jednotka PPMV Brno, kterádodala bhem posledních 2 let stavby celkem 48 vzduchem izolovaných rozvád vysokého naptí.Tyto dodávky zajišují velmi dležitý pívod elektrické energie do budovy (pro klimatizace, osvtleníi komunikaní zaízení) a do pilehlého komplexu jezer s fontánami, které jsou rozprosteny kolemvže a dotváí luxusní prostedí.ABB pomáhá vytváet obí jezero v oblasti starého Mostu.Ped nkolika desítkami let byl vytžen uhelný prostor pod nyní již neexistujícím starým Mostem, znhož se zachoval pouze pesunutý známý gotický kostel. Vznikla tak obrovská jáma o hloubce až 70m. Po letech uvažování, jak zabezpeit tlaky okolní horniny a jak provést rekultivaci, bylo rozhodnutototo území zatopit. Tím se stabilizují svahy a vytvoí podmínky pro vznik rekreaního areálu vtšíhonež je Máchovo jezero. Protože v míst není dostatek vody k zatápní, využívá se stávajícíhoprmyslového vodovodu z 24 km vzdálené Ohe. Zde u obce Stranná provozuje Povodí Ohe erpacístanici, která je vybavena 3 vysokonapovými mnii frekvence ABB ady ACS 1000. Voda se donového jezera zaala erpat v íjnu 2008, zcela naplnné má být do konce roku 2011. Voda teepotrubím o svtlosti 1 200 mm do rozdlovací šachty v Komoanecha odtud 800mm potrubím do Mostu. Stední prtok je 600-800 l/s, maximální pak 1 200 l/s. Jezero ponapuštní bude obsahovat 69 mil. krychlových metr vody a jeho plocha bude 311 ha. Z výšeuvedeného je zejmé, že se jedná o grandiozní, více než tíletý projekt s velkým pesunem objemuvody. Zde zejména vyniká spolehlivost zaízení a nemalé energetické úspory dané hospodárnouregulací výkonu erpadel frekvenními mnii ABB.ABB roboty pomáhají automatizovat logistické centrum spolenosti Hamé, a.s.Organizaní jednotka Robotika dokonila projekt automatické depaletizace, balení a následnépaletizace sklenic v novém centrálním distribuním skladu ve Starém Mst. Cílem bylo dosažení plnéautomatizace a tím i zvýšení produktivity celého procesu. Základem našeho ešení je trojiceprmyslových robot ABB IRB660 s rameny a veškerými nezbytnými periferiemi, umožujícímimanipulaci s desítkami rzných variant balení. Paletizaní proces je ovládán softwaremPickMasterTM5, nabízející zákazníkovi budoucí samostatné programování dalších výrobk. Odpoátku po samotný konec, kdy je zboží naskládáno zabalené na palet, se žádné sklenice nedotknelidská ruka a linkou probíhají více než 4 sklenice za vteinu. Výsledná efektivita tohoto systému je navelmi vysoké úrovni a spolenosti Hamé, a.s. pináší potebný nárst produktivity daných operací.ABB s.r.o. úspšn realizovalo i velké množství projekt a dodávek v eské republice.ABB se stalo dodavatelem retrofi t rozvád vysokého naptí pro všechny bloky jaderné elektrárnyDukovany a první blok jaderné elektrárny Temelín. Retrofi tem, tedy výmnou pvodního vypínae za21

nový, dochází k zvýšení spolehlivosti rozvád a zárove ke snížení nárok na jejich údržbu.Pístroje a rozváde nízkého naptí našly uplatnní v ad významných projekt, nap. v automobilceTPSA Kolín, v O2 Aren v Praze nebo v nákupním centru Zliín. V oblasti elektroinstalaníhomateriálu zaujímáme první místo na eském trhu a vypínae a zásuvky ABB najdete nejen vnekoneném potu bytových jednotek, kanceláských a prmyslových staveb, ale také na takexklusivních místech, jako jsou reprezentaní sály Pražského hradu, nebo ve Stedisku ízení letovéhoprovozu na pražské Ruzyni. V celé ad odvtví našeho prmyslu, zejména v oblasti teplárenství aenergetiky, byly realizovány dodávky motor regulovaných mnii frekvence ABB. Výsledkyvyhodnocení úspor elektrické energie a návratnosti investice se potvrdily v praxi.V oblasti robotiky jsme úspšn dodali kompletní robotizované paletizaní linky kauukových briketpro spolenost Synthos Kralupy a.s. nebo nkolik robotizovaných pracoviš obsluhy CNS obrábcíchcenter pro Kovokon Kunovice s.r.o.ABB realizovalo pro Unipetrol RPA, s.r.o. rozšíení ídicího system etylénové jednotky pro ízenínového provozu extraktivní destilace benzenu, a to za provozu, bez požadavku na odstávku. ABBdodalo a instalovalo nový kontrolér, který byl namontován do stávajícího kabinetu kontrolér proízení stanice DEMI. Pro I/O DCS byly rovnž použity stávající kabinety, které byly pezbrojenymoderními bloky I/O ady S890 pro pipojení signal EEX. Nová jednotka je ízena z hlavního velínuetylénové jednotky, jak ze stávajících operátorských stanic, tak s možností ízení z novéhooperátorského pracovišt 800xA pro MOD.ABB s.r.o.Sokolovská 84-86186 00 Praha 8eská republikaTel.: +420 234 322 111Fax: +420 234 322 113www.abb.cz22

Prototypa a.s.Ing. Bohumil Král, CSc., Michal KrálPedstavení firmy se neobejde bez krátké exkurze do minulosti. Po vzniku eskoslovenskérepubliky v roce 1918 v Brn z tehdejších císasko-královských dlosteleckých dílen vzniklaZbrojovka Brno, která se v prbhu meziváleného období stala státem ovládaným svtovýmkoncernem , známým pedevším výrobou pchotních zbraní – pušek a kulomet (pipomeme jensvtoznámý kulomet BREN). Po roce 1948, kdy se eskoslovensko stalo pevnou souástí sovtskéhobloku a v období eskalace studené války, se ze závodu 07 brnnské Zbrojovky postupn vyvinulVýzkumný a vývojový ústav Závod všeobecného strojírenství , který pozdji získal název PrototypaBrno, koncernový (státní) podnik. Pibližn v téže dob byla zrušena eský vysoká škola technickáv Brn (nynjší VUT) a vznikla zde Vojenská akademie. Soubžn byly do Brna „peveleni“ ikonstruktéi zbraní z eské zbrojovky Strakonice a konstruktéi z jiných podnik a Prototypa se takstala centrem eskoslovenského vývoje malorážových zbraní a munice. Vznikla zde také jednaz nejvtších tunelových zkušeben malorážových a stedorážových zbraní ve stední Evrop. Úspšnývývoj útoné pušky, samopalu Škorpion , protitankové zbran, tankového kulometu a podobn, vedlk tomu, že sovti povolili- jako jediné- eskoslovenské armád, aby byla vyzbrojena pchotnímizbranmi z vlastního eskoslovenského vývoje .. ada profesor brnnské Vojenské akademie apozdji Univerzity obrany zaínala jako konstruktéi v Prototyp Brno.Na tuto konstruktérskou tradici navazuje dnešní seskupení kapitálov propojených firemPROTOTYPA a.s. a Prototypa-ZM s.r.o., které dohromady mají mén než 40 pracovník.Stánek firmy na prestižním veletrhu IWA 2006 v Norimberku- dobrá strojaina a dobrá elektronikaPo „sametové revoluci“ v roce 1989 , následné konverzi prmyslu a armády a zejménaprivatizaci, se ob firmy vnují pedevším zkušebnictví v oblasti munice a zbraní a to jak pro obor23

státního zkušebnictví, kriminalistiky i vojenského zkušebnictví. Podailo se zachytit nástupelektroniky do tohoto oboru a tak spolu s tradiní strojírenskou vysplostí brnnských konstruktérpostupn získáváme i pozice v dodávkách složitých systém s dobrou elektronikou pro zkušebny nacelém svt.Zatímco konstruktérské tradice v dnešních obou firmách, nesoucích název PROTOTYPA,mají dlouhodobou kontinuitu, musel se dnešní Ústav teoretické a experimentální elektrotechniky anositel projektu IET2 , vypoádat s nkolikaletou diskontinuitou v dsledku násilného perušenípirozeného vývoje mezi roky 1951-1959, kdy ústav pestal existovat po zrušení VUT a vznikuVojenské akademie. Tehdejší pednosta ústavu prof.Aleš Bláha odešel v roce 1952 do Bratislavy ajeho praxí osvdené projektové ízení a výbr schopných talent v podstat skonil. Jeho žáci všakv nov vzniklých institucích jako je Ústav pístrojové techniky Akademie vd, Energetický ústav(EGÚ) Brno, však tento Bláhv styl nesli až do dnešních dn ( i v následnických firmách), kdy sednešní Ústav teoretické a experimentální elektrotechniky svým projektem IET2 snaží oživit Bláhovymyšlenky v oblasti vzdlávání elektroinženýr.Vedení firmy PROTOTYPA a.s. projekt IET pivítalo minimáln ze tí logických dvod.Tím prvním je dvod personální- dnešní pedstavitel PROTOTYPY pracoval 20 let (1963-1983) naobnovované Katede teoretické a experimentální elektrotechniky v oblasti vývoje a výuky a není mulhostejný vývoj oboru. Tím druhým je dvod dislokaní. Sídlo PROTOTYPY je v tsné blízkostiÚTEE , což je pro spolupráci nezanedbatelná výhoda.Tetím a rozhodujícím dvodem je oboustranné pochopení, že bez vzájemných vazeb v oblastivýuku, vývoje a prmyslové realizace nových ešení jsou vysoké školy i prmysl odsouzeny kestagnaci s nedozírnými dsledky pro jednotlivé aktéry, aglomeraci a v neposlední ad i stát.Jak bylo v úvodu zdraznno, pedstavujeme malý podnik, který klade na absolventaelektrofakulty ponkud jiné nároky, než dnešní vzdlávací systém nabízí. Malý podnik nehledáspecialisty, protože potebuje pedevším dobe vzdlané „univerzály“ , jejichž schopnosti stojí napevných základech fyziky, matematiky a „obecné“ elektrotechniky. „Nástavba“ v podob znalostíprogramování, výpoetní techniky, grafiky, mící techniky atd. je v dnešní dob samozejmá vevšech oborech a není tedy konkurenní výhodou. Citeln však dnešnímu elektroinženýrovi chybíznalost „podstaty vcí“ a to zejména u malých firem, které vyvíjí a vyrábjí „kusov“, stále mníešení podle požadavku zákazníka a pohybují se na „hran“ nkolika obor.Pokusím se tuto svoji tezi zobecnit, aniž bych si dlal nároky na exaktnost.Pro vlastn byl profesor Bláha a jeho žáci tak úspšní? Má smysl se pouit z minulosti ? Nevím –možná – snad….Mladý Bláha vystudoval gymnázium ve Francii a logicky tedy erpal i jako inženýr, docent iprofesor zkušenosti z francouzského školství a vdy i prmyslu. Ostatn celá první republika byla doznané míry vázána na Francii a francouzský kapitál v pedválené Škodovce Plze to jenompotvrzuje na exemplárním píkladu.Byli jsme pekvapeni, když jsme si peetli jeho lánek v Elektrotechnickém obzoru s názvemElektrotechnik a matematika z roku 1934 (Bláhovi bylo 28 let a byl krátce poté „erstvým“docentem). [ 1]Ztotožujeme se s jeho názorem, že by vzdlávací systém pedevším malého státu mlpedvídat „požadavky doby“ a „produkovat“ v uritém potu i inženýry vzdlané v obecnéelektrotechnice, schopné ešit zcela nové úlohy, na které nebyli „cvieni“. Ponkud dehonestujícímukonstatování, že generálové se vždy pipravují na minulou válku (protože si tu píští neumí pedstavit),by se – doufejme - mli v budoucnu eští elektroinženýi vyhnout….Možná projekty jako IET2,CEITEC a další k tomu napomohou..Vedle toho je ovšem teba mladým pedstavovat vzory úspšných elektroinženýr z nedalekéhistorie, aby si uvdomili, že vedle fotbalist, tenist, zpvák a seriálových hvzd existují také- jimzejm zcela neznámí hrdinové vdy, hodní obdivu a následování, kteí zaasté rozhodovali otechnické a ekonomické podstat státu a úrovni vzdlání v elektrotechnickém oboru, na jejichž prácistále navazujeme, i když asto nevdomky a nesystematicky..S jakým typem úloh se mohou posluchai, diplomanti, doktorandi a asistenti ve firmPROTOTYPA a.s. potkávat? Pevahu tvoí jednorázové dje. Každý výstel, podobn jako výbuch, (vypnutí výkonového zesilovae, zkrat, prmyslová havárie atd.) je jednorázový dj, která je tebazachytit, zmit, analyzovat a zdokumentovat. Zde pipadá tedy v úvahu mení rychlosti v ádech až24

nkolika tisíc m/s, mení tlak v ádech stovek MPa s nárstem v ádu desítek mikrosekund,dynamické mení souadnic prletu, mení zákluzu, dopadové energie, kadence atd. Dále úlohy maléautomatizace mícího procesu s drazem na bezpenost, experimenty v teplotní komoe v širokémrozsahu teplot (–60 až +60º C), mení v prachové a dešové komoe, testování balistických materiál(vest, pileb, pancí aut atd.). Nov se mže poslucha setkat v oblasti výzkumu i s radiofrekvennímetodou NQR (nuklerání kvadrupólová rezonance), která se ve svt postupn nasazuje proidentifikaci výbušnin, lék a drog. [ 4]Zkušebnictví v této oblasti , které se vnuje PROTOTYPA a.s. a Prototypa-ZM s.r.o., sezdaleka netýká jen zbraní a náboj. Záchranný systém státu, obrana a bezpenost mají svá specifika abez zkušeben podobného typu, jakou disponuje PROTOTYPA a.s. se neobejdou. Elektroinženýrv takové firm tedy musí disponovat znalostmi, které jsou na hranici nkolika obor a musí býtschopen pružn reagovat na požadavky , které se zde sousteují v podstat z celého svta. Témkaždé experimentální zaízení, které je objednáno, se liší od pedchozího kusu, aby splnilo novépožadavky zákazníka.Elektroinženýr v malé firm tedy potebuje mít široké teoretické i praktické zázemí a musí na sobstále pracovat !Elektroinženýr v malé firm se urit nebude nikdy nudit !Bláhova replika : „Pane kolego, dláte také nco užiteného, nebo si tady jen tak hrajete?“ tam totižplatí absolutn ! [ 2][1] Bláha, A.: Elektrotechnik a matematika[2] Dadok, J: Moje vzpomínky na profesora Aleše Bláhu. Rukopis lánku, kvten 2011[3] www.prototypa.cz[4] Anderle M.: Jak vyenichat výbušninu? Msíník 21.století. Revue objev, vdy, techniky a lidí-.9 (2011), str.10-12.25

Mení vlastností laserového zdroje s válcovou optikouSupervizor projektu:Vedoucí projektu:Konzultant projektu:Studenti:Zadavatel projektu:Ing. Petr Drexler, Ph.D., drexler@feec.vutbr.czdoc. Ing. Ludvík Bejek, Csc., bejcek@feec.vutbr.czMichal Král , michal.kral@prototypa.czAleš Jelínek, ales.jel@centrum.czPROTOTYPA a.s., Hudcova 533 / 78c, 612 00 BrnoZadání projektuOvte a navrhnte metodu pro zjišování vlastností laserového zdroje s válcovou optikou v prostorutrojúhelníka o stran minimáln 1 m. Dále ovte navržený poloautomatický systém mení intenzitylaserového paprsku v závislosti na souadnicích. Metodu i systém realizujte a ovte na existujícíchzdrojích, prvcích a komponentách ve firm PROTOTYPA a.s.ÚvodPedmtem práce je návrh a realizace pístroje pro mení intenzity svtla laserového zdroje sválcovou optikou. Cílem je kontrola vlastností laseru pi jeho konstrukci – primárn stejnomrnéosvtlení v celé délce stopy. Pi konstrukci árového laseru mže dojít vlivem tolerance optiky alaserové diody k nehomogenit osvtlení, nebo dokonce zakivení stopy a práv tyto nedostatky jeteba odhalit díve, než je zdroj namontován do dalšího zaízení. Ve firm PROTOTYPA a.s. se jednáo hradla na mení rychlosti stel a elektronické tere (viz. Obr. 1).Obr. 1: Elektronický ter firmyPROTOTYPA a.s.Obr. 2: Blokové schéma micího pístrojeešeníZe zadání vyplývá, že micí zaízení bude obsahovat optické idlo pro sbr dat, mechanický posuv,který bude idlem pohybovat po áe laseru a ídící jednotku, zajišující ovládání posuvu akomunikaci s PC.Pohyb mechanické ásti bude zaizovat vhodný motor, pro který je teba sestavit budící obvod.Rámcové schéma celého pístroje je na Obr. 2.Základ mechanické konstrukce tvoí hliníkový L profil, který je oporou pro lineární vedení, krokovýmotor a pevod s emenem. Celý systém je robustní a umožuje pesné a opakovatelné nastavenípolohy vozíku s micím senzorem. Krokový motor je ovládán pomocí integrovaného obvodu sedvma H – mstky (A3977). Díky tomu lze plynule nastavovat výkon motoru a použítmikrokrokování, které umožuje plynulejší chod motoru a jemnjší nastavení polohy. V souasnédob lze polohu senzoru teoreticky nastavovat s rozlišením až 0,0625mm, ale skutená pesnost jeponkud nižší, pedevším kvli pružnosti emene.Na místo optického snímae byla vybrána fotodioda. Hlavními parametry jsou snímací úhel a citlivostna konkrétní vlnovou délku svtla laseru. Signál fotodiody je zesílen diferenním zesilovaem a26

piveden na A/D pevodník ídícího mikrokontroléru. Fotodioda je s hlavní deskou elektronikypropojena stínným kabelem, aby bylo co nejvíce potlaeno možné rušení.ízení pístroje a komunikaci s PC zajišuje mikrokontrolér od firmy Atmel (Atmega 168). Propojeníje tvoeno sériovou linkou RS-232. Pomocí PC je možno posílat píkazy nastavující parametrypístroje nebo spouštjící njakou akci. Lze mnit rychlost skenování a poet nasnímaných vzork.Další píkazy slouží pro inicializaci a samotné skenování paprsku. Data odesílaná do poítae jsoupouze namené hodnoty intenzity. Tomu odpovídá implementace komunikaního protokolu – z PCdo pístroje odcházejí data ve formátu píkaz + parametr, opan jde vždy o blokový penos pedemznámého potu ísel.Obr. 3: Micí pístroj pi práciObr. 4: Hlavní okno ovládacího programuOvládací software je vytvoen pomocí knihovny Qt4, je tedy možné ho zkompilovat pro Windows iLinux. Hlavní souástí je graf, kde je vynesena intenzita svtla v závislosti na poloze. V grafu jsouvyznaeny významné hodnoty, napíklad maximální a minimální namená intenzita. Prbhy jemožné uložit a znovu otevít. Možnosti nastavení jsou dostupné v píslušné nabídce.ZávrVýsledkem práce je pln funkní pístroj, který spluje veškeré požadavky od firmy PROTOTYPAa.s. Mení je opakovatelné a celková chyba je menší než 1% z rozsahu. Podailo se znovu využítmnoho souástí, které by jinak nebyly k užitku a tím se náklady na výrobu radikáln snížily. Zejménase to týká ídicí elektroniky, kde byla zapotebí jen malá úprava analogové ásti a lineárního vedení.Pístroj by bylo možné v mnoha ohledech ješt vylepšit. Ozubená kola by mla být uložena vložiscích, což by snížilo tení a umožnilo osadit slabší a tedy levnjší motor. Zesilova analogové ástiby bylo dobré umístit pímo na vozík k fotodiod, zlepšila by se tak odolnost vi rušení. V pípadovládacího programu by se hodilo rozšíit možnosti funkcí usnadujících analýzu namených dat acelkov optimalizovat efektivitu kódu.Literatura[1] NOVÁK, P. Mobilní roboty - pohony, senzory, ízení. 1. Praha : BEN – technická literatura,2005. 256 s. ISBN 80-7300-141-1.[2] PUNOCHÁ, J. Operaní zesilovae v elektrotechnice. 5. Praha : BEN – technickáliteratura, 2002. 496 s. ISBN 80-7300-059-8.[3] KOENIG, A; MOO, B. E. Rozumíme C++. 1. Praha : Computer Press, 2003. 388 s. ISBN 80-7226-656-X.[4] FUKÁTKO, T. Detekce a mení rzných druh záení . 1. Praha : BEN – technická literatura,2007. 192 s. ISBN 80-7300-193-3.27

Detektory kovSupervizor projektu:Vedoucí projektu:Konzultant projektu:Studenti:Zadavatel projektu:Ing. Petr Drexler, Ph.D., drexler@feec.vutbr.czIng. Martin Friedl, friedl@feec.vutbr.czMichal Král, michal.kral@prototypa.czVladimír Beneš, ladik89@gmail.comPavel Hlavá, hlavac_pavel@centrum.czMichal Ková, kovac.m23@gmail.comPROTOTYPA a.s., Hudcova 533 / 78c, 612 00 BrnoZadání projektuStudenti pod dohledem odborníka vyvíjí své zaízení. Student bude sám navrhovat a konstruovatdetektor kov. Pístroj poté bude odzkoušen. Detektor kov bude odzkoušen na profesionálnímmícím zaízení.ÚvodCitlivost detektor kov je z velké ásti ovlivnna kvalitou použitých cívek, proto je nutné jejichnávrhu a výrob vnovat dostatenou pozornost. Snímací cívka slouží jako senzor zmnyelektromagnetického pole v pípad, že do oblasti pole cívky je vložen pedmt z kovu. Tím docházíke zmn induknosti (impedance) cívky. Pítomnost kovu v poli cívky také vyvolá víivé proudyv kovovém pedmtu, ímž se odsaje ást energie a sníží se jakost Q cívky. Permeabilita a vodivostpak vstupují jako hlavní parametry do Maxwellových rovnic. Citlivost detektor kov také závisí nazpracování elektrických signál získaných ze snímací cívky. Problematika snímací cívky a zpracovánísignálu je tedy zásdaní a proto je ešena v tomto píspvku. Navržený systém bude koncipován prodetekci pohybujících se objekt v poli snímací cívky.Obr.1: Princip víivých proud (vlevo), princip zmny induknosti cívky (vpravo).ešeníPo prostudování rzných druh konstrukcí cívek, jejich klad a zápor, jsme se rozhodli, že pro násbude nejvhodnjší, když použijeme cívku, která má specifickou konstrukci a v literatue je nazývánajako Lorenzova cívka. Tato cívka využívá efektu minimální kapacity mezi zkíženými vodii. To jemožné realizovat stáením vodi v prostoru nebo vedením meandrem v rovin. Minimální kapacita jedocílena kížením vodi pibližn pod úhlem devadesáti stup. V praxi je však obtížné dosáhnouttakového úhlu kížení, proto jsme se i my spokojili s úhlem kolem sedmdesáti stup.Nejprve jsme si zvolili oekávaný prmr námi stavné cívky. Pro prvotní stavbu jsme se shodli naprmru kolem dvaceti centimetr, který dobe poslouží na testování funknosti zamené na detekcipohybujících se objekt. Pro navinutí Lorenzovy cívky je zapotebí zhotovit formu, sestávajícíz devné podložky s kruhov uspoádanými trny, mezi kterými je pi navíjení veden vodi. Nejdív jepotebné na desku nekreslit dv soustedné kružnice, kde vnitní mla prmr námi zvolených dvacetcentimetr a vnjší o tyi centimetry více. Pak bylo zapotebí zvolit optimální poet trn pro navinutídrátu. Pi velkém potu by byly komrky mezi vodii píliš malé a pi malém množství zase pílišveliké. Po propotech jsme zvolili 2 x 18 trn. Pro jejich pravidelné rozmístní jsme museli na formu28

nakreslit áry pes sted kružnic. Tyto áry svíraly mezi sebou úhel dvacet stup. Následn poumístní trn bylo potebné pokrýt desku papírem proti pilepení montážní pny, kterou použijeme prozafixování tvaru cívky, a navléknout na trny bužírku pro snazší sundání cívky z formy. Když bylaforma pipravena, zaali jsme s navíjením vodie. Systém navíjení bral ohled na požadovaný úhelkížení vodi, vodi byl veden stídav po vnjší a vnitní stran formy, kde vždy po dvou trnechmnil stranu. Pro názornost je navinutí ukázáno na Obr.3, kde je dobe vidt výsledná navinutá cívka.Tímto systémem jsme navinuli šestnáct závit, které jsme považovali za ideální poet vzhledemk rozmrm cívky.Obr.2: Píprava formy pro navinutí Lorenzovi cívky.Výsledná struktura vinutí byla tvoena pravidelnými komrkami, jejichž pevnost nebyla dostatená, aprázdný prostor bylo potebné vyplnit neutrální látkou, která vinutí zpevní. K zafixování této strukturybylo možné použít acetonový lak, epoxidovou pryskyici nebo montážní pnu. Pro naše ešení jsmezvolili zafixování polyuretanovou montážní pnou, která podle nás poskytovala nejlepší zpevnní amalou hmotnost cívky. Po vytvrdnutí bylo nutné odezat pebytenou pnu do požadovaného tvaru. Pioezávaní jsme museli dbát na to, abychom nepoškodili vodie cívky. Když už cívka na form mlavýslední tvar, potebovali jsme ji dostat z formy ven. Bylo nutné opatrn oddlit spodní ást cívky odformy. Pomalým naezáváním se nám to podailo bez poškození jediného vodie. Nyní nám užzbývalo jen finální oezání posledních nedokonalostí a obalení do prsvitné lepicí pásky a cívka bylapipravena pro testování detekce letících pedmt.Obr.3: Navinutá Lorenzova cívka ped a po zafixování montážní pnou.ZávrDo dnešního dne jsme si prakticky vyzkoušeli detekci pohybujícího se kovového pedmtu skrzeklasicky navinutou cívku. Jednalo se o vinutí malých rozmr, proto napová špika namená29

osciloskopem na jednoduchém detektoru dosahovala hodnot až 2V. Po tchto pokusech jsme sinastudovali problematiku cívek používaných u detektor kov. Byla vybrána tzv. Lorenzova cívkakvli malé kapacit mezi jednotlivými vinutími. Nyní se nacházíme ve stádiu pokusného mení tétocívky s již zmínným jednoduchým špikovým detektorem. V následujících dnech se budeme blížezabývat vývojem vhodných vyhodnocovacích obvod. Testovaná cívka je mnohem vtších rozmrnež prvn testované cívky práv pro prvotní ovení teorie. Bude tedy nutné elektroniku pizpsobitskutenosti, že také špiky mené na Lorenzov cívce pi použití malých kovových pedmt budounkolikrát menší.Literatura[1] JARCHOVSKÝ, Zdenk; SOCHÁ, Petr. Renesance Lorenzovy cívky pro detektory kov.Praktická elektronika. 2001, 9, s. 12-13. ISSN 1211-328X.[2] HÁJEK, Jan; JARCHOVSKÝ, Zdenk. Detektory kovu - návod na stavbu. 1. vyd. Praha :BEN – technická literatura, 2010. 256 s. ISBN 978-80-7300-220-6.30

Robotický podvozekSupervizor projektu:Vedoucí projektu:Konzultant projektu:Studenti:Ing. Petr Drexler, Ph.D., drexler@feec.vutbr.czIng. Martin Friedl , friedl@feec.vutbr.czMichal Král , michal.kral@prototypa.czJakub Hlka, xhulka01@stud.feec.vutbr.czJozef Humaj, jozef_humaj@yahoo.comZadavatel projektu:PROTOTYPA a.s., Hudcova 533 / 78c, 612 00 BrnoZadání projektuSeznamte se s problematikou obsluhy balistické hlavn. Prostudujte souasné metody ešeníautomatizovaného nabíjecího systému a možná rizika pro práci s nevybuchlou municí. Na základzískaných poznatk navrhnte vlastní obvodové a technické ešení manipulátoru pro obsluhu munice.Navrhnte systém pro bezpené odstranní selhané munice z oblasti obsluhy, který budespolupracovat se systémem manipulátoru. Specifikujte požadavky na bezpený úložný prostor pronevybuchlou munici na základ údaj urených zadavatelem. Na základ návrh realizujte funknívzorky systém manipulátor a ovte je v praxi.ÚvodNaším úkolem bylo navrhnout systém bezpeného odstranní nevybuchlé munice. V praxi je postupnásledující, po neúspšném odpalu se eká uritou dobu, podle typu munice, a po té pyrotechnikosobn odstraní nevybuchlou munici, což je dost nebezpené. Proto je vhodné, aby tuto životohrožující práci vykonával njaký manipulátor, v našem pípad mobilní robot s robotickou rukou.V naší práci se zabýváme pouze ástí s robotickým podvozkem. Jelikož jsou kladeny vysoképožadavky na pesnost a citlivost pohybu ruky, není možné v rámci jednoho projektu všechny úkoly zasových dvod splnit, proto problematika robotické ruky je pedmtem další práce.Obr.1: Ukázka balistické hlavn.Pro naše zaízení byl použit komerní robotický podvozek, nebo to velmi urychlí práci a tak semžeme více zamit na elektrotechniku. Pro tento podvozek bylo teba navrhnout konkrétní ídícísystém, zprovoznit základní hardware a optimalizovat ídicí software. Výsledný produkt by mlumožovat bezdrátové ízení podvozku operátorem, bezpen rozeznávat pekážky a dostaten rychleodvést nevybuchlou munici do bezpené vzdálenosti.ešeníZákladem ídícího systému je procesor PIC16F877, který provádí obsluhu veškerých periferií. Dálejsou na ídící desce umístny tlaítka a LCD displej pro snadnjší odladní aplikace. Komunikace soperátorem je ízena pomocí Nano Socket LAN modulu a Router Board prostednictvím WiFipenosu. Použití Router Board umožuje pozdjší rozšíení o další moduly, které mohou komunikovatpes LAN.31

Pro základní detekci pekážek jsou použity tyi odrazové infrasenzory GP2Y0A21, každý je umístnnad jedním kolem, tak aby bylo snadné rozhodnout, kterým smrem mže robot vyrazit. Výstup zidla je analogový a velikost naptí je úmrná vzdálenosti pekážky. Podrobnjší obrázek o umístnípekážek ped robotem lze získat z ultrazvukového sonaru SRF05, kterým lze otáet pomocí serva.Obr.2: Blokové schéma našeho ešení.Obr.3: Ukázka robota a ídící desky se senzory32

Sonar SRF05 má digitální TTL výstup, šíka pulzu je úmrná vzdálenosti pekážky. V kombinaci spoužitým servem si lze udlal jednoduchou mapu prostedí. Robot je napájen z 12 V olovnéhoakumulátoru. Pro naše úely jsme postavili zdroj s výstupy 12V, 5 V a 3,3 V. Vtev 12 V je použitapro napájení motor, vtev 5 V slouží k napájení idel a displeje a 3,3 V je veškerá ostatní logika narobotu. Na podvozku jsou umístny 4 motory GM37-82. Každé dva jsou spojeny paraleln. Pro tutokoncepci bylo proto nutné vytvoit dva H-mstky. Proud jednoho motoru je 0,85 A nakrátko. Protojeden H-mstek musí zvládat alespo 2A špikov. Hotový H-mstek umožuje jednak volbu smruotáení, tak i plynulou PWM regulaci rychlosti motor.ZávrNa základn zadaní se nám podailo navrhnout konkrétní ešení robota na bezpený odvoz nevybuchlémunice. Nakoupili jsme potebné materiály a postupn testujeme jednotlivé ásti robota. V souasnédob je hotov jednoduchý SW pro PC, který umožuje navázat komunikaci s Router Board narobotovi. Desky zdroj naptí a H-mstk jsou také hotové. Pro ídící desku zaínáme tvoit SW proobsluhu všech periferií a komunikaci s operátorem. Pedpokládáme, že v záí 2011 by ml být hotovfunkní robot.Literatura[1] Novák, P. Mobilní roboty - pohony, senzory, ízení. Praha :BEN – technická literatura, 2005. ISBN 80-7300-141-1[2] Microchip PIC16F877 : Data Sheet [online]. Dostupné z:[3] ConnectOne Nano SocketLAN : Data Sheet [online]. Dostupné z:[4] SRF05 - Ultra-Sonic Ranger : Technical Specification [online]. Dostupné z:[5] SHARP GP2Y0A21 : Data Sheet [online]. Dostupné z: 33

Prmyslové programovatelné reléSupervizor projektu:Vedoucí projektu:Konzultant projektu:Studenti:Zadavatel projektu:Ing. Petr Drexler, Ph.D., drexler@feec.vutbr.czIng. Martin Friedl, friedl@feec.vutbr.czMichal Král, michal.kral@prototypa.czPavel Severa, xsever07@stud.feec.vutbr.czViktor Jamrich, xjamri00@stud.feec.vutbr.czPROTOTYPA a.s., Hudcova 533 / 78c, 612 00 BrnoZadání projektuStudenti pod dohledem odborníka vyvíjí své zaízení. Cílem projektu je zhotovení programovatelnéhorelé na DIN lištu. Zaízení bude ízeno mikrokontrolérem ady ATmega od firmy Atmel.ÚvodProgramovatelná ídicí relé jsou pokrokovými elektrickými pístroji, svými možnostmi nahrazujíelektromagnetická relé, asové relé, íta, datalogger a mnoho dalších. Použití nacházív domácnostech i ve firmách. K ovládání slouží nkolik tlaítek a u dražších variant i informanídisplej. ídící jednotka má analogové a digitální vstupy, mžou tak být pipojeny další ovládacísenzory, tlaítka, optozávory, teplomry, spínae, atd.. Výstupem ídicí jednotky jsou dvoustavovéveliiny, pro velké spínací proudy realizované pomocí relé a pro rychlé signály tranzistory. Celýprogram je vytváen na poítai v pehledném grafickém rozhraní a následn penesen do ídícíjednotky.Obr. 1: Komerní produkty: Moeller EASY, Mitsubishi ALPHA a Siemens LOGO.Mnoho funkcí je realizováno pouze softwarov, jsou to napíklad asová relé, ítae, komparátory,atd.. K jejich povolení dochází pímo pi návrhu algoritmu. Návrh algoritmu není obtížný, velmi sepodobá programování PLC automat, kde programové schéma pipomíná elektronické schéma stlaítky a rozpínai. Ke správnému chodu programu slouží i poítaová simulace.ešeníídícím mikrokontrolérem je ATmega 16L-8AU, je možné nahrazení za ATmega 128L, který umožnípipojení více vstup nebo výstup. Vstupy jsou analogové a digitální, jejich pomr lze mnit,maximální poet je osm. Výstupem zaízení jsou tyi relé výstupy s vyvedenými kontakty NO a NCs zatížitelností do 15 A, dva výstupy pro PWM 24 V/2 A. Jejich stav je signalizován LED. Nechybíani piezo siréna, která mže upozornit na závažnou poruchu regulované soustavy.34

Obr.2: Schéma zapojení navrženého programovatelného relé.Systémový as zajišuje RTC obvod zálohovaný baterií. K pohodlnému ovládaní poslouží tyitlaítka a tíádkový displej. Pipojení SD karty nám umožuje využití externího ídícího algoritmu ataké ukládání namených veliin do souboru pro pozdjší vyhodnocení. Prmyslová zaízení majílogiku na úrovni 24 V, k tomu byl upraven i napájecí zdroj. Naptí je mniem DC-DC sníženo na5 V a následn pro logiku mikrokontroléru na 3,3 V.Obr. 2: Prototyp navrženého programovatelného relé.ZávrKonstrukce zaízení se ukázala jako daleko levnjší než u konkurence. V souasné dob pracujeme nasoftwarové ásti a miniaturizaci vývojové desky. Plánujeme pipojení Ethernet modulu pro snadnéovládání a monitoring pes LAN a pehledné grafické rozhraní pro programování ídící jednotky. Dálezvažujeme nad zmnou mikrokontroléru ATmega 16L-8AU na ATmega128L.35

Speciální zdroje pro snímání rychlých jednorázových djSupervizor projektu: Ing. Petr Drexler, Ph.D., drexler@feec.vutbr.czVedoucí projektu:Ing. Martin Friedl, friedl@feec.vutbr.czKonzultant projektu: Ing. Michal Král, michal.kral@prototypa.czStudenti:Radek Koí, xkocir05@stud.feec.vutbr.czZadavatel projektu: PROTOTYPA a.s., Hudcova 533 / 78c, 612 00 BrnoZadání projektuSeznamte se s problematikou mení rychlosti pohybujících se objekt s hodnotami do 2000 m·s -1 .Prostudujte principy stávajících metod a navrhnte nové uspoádání senzoru na indukním principupro identifikaci rychle se pohybujících projektil a pro mení jejich rychlosti. Navrhnte obvodovéešení pro pizpsobení signál ze snímae. V pípad poteby využijte obvodového simulátoru proanalýzu navrženého zapojení. Na základ návrhu realizujte experimentální provedení snímaea mením ovte jeho možnosti a parametry.ÚvodProblematika mení rychlosti pohybujících se projektil je pomrn nároná, jelikož se jedná o jevyjednorázové, nelze je tedy pesn opakovat. V dnešní dob se využívají optické a elektromagneticképrincipy a dále mení s využitím Dopplerova radarového systému. Pro mení optickými ielektromagnetickými principy se využívá dvou bran (hradel), které jsou od sebe v pesn definovanévzdálenosti, která se nazývá báze. Jednotlivá hradla pi detekci prletu projektilu vytvoí puls, kterýovládá rychlý íta. Prvním impulsem je íta spuštn, mluvíme tedy o START pulsu, a druhým,STOP pulsem, je zastaven. Ze získaného asového intervalu a známé báze mžeme vypoítatprmrnou rychlost projektilu na meném úseku.Jeden z elektromagnetických princip využívá jakohradla dv cívky, které nesou primární a sekundární vinutí. Primární vinutí se napájí stejnosmrnýmproudem, který v okolí cívky vytvoí elektromagnetické pole. Pi pohybu projektilu v tomto poli dojdeke vzniku víivých proud v projektilu, které vytváí elektromagnetické pole, psobící proti poli, jímžbyly víivé proudy vybuzeny. Siloáry pole projektilu zasahují do vinutí sekundární cívky, ve kterédojde k indukci naptí a tedy generování pulsu.Z optických metod se jedná pedevším o optickáhradla, která zaznamenávají prchod projektilu optickým paprskem. Zdrojem svtla mže být adasvtelných diod nebo laserová dioda, jejíž paprsek je soustavou zrcátek rozmítán do plochy. Jakofotocitlivé prvky se využívají PIN fotodiody. Pi prletu projektilu optickou bránou dojde k zastínnípaprsku a tím je generován výstupní puls. Výhodou svtelných hradel je nezávislost na materiáluprojektilu, ovšem nemohou být využita v blízkosti ústí hlavn, z dvodu záblesku od hlavn a odletuzbytkového prachu.Radarová mení využívají zmny frekvence odraženého paprsku od projektiluv závislosti na rychlosti projektilu. Toto mení umožuje mení rychlosti letu projektilu po celé dobjeho letu.ešeníPro ešení návrhu snímacího hradla jsme se rozhodli využít metody víivých proud indukovanýchv projektilu procházejícím magnetickým polem cívky. Jestliže budeme mící cívku napájet stídavýmnaptím, bude se v jejím okolí generovat magnetické pole. Pi pohybu meného projektilu (elektrickyvodivého) dojde vlivem mnícího se magnetického pole k indukci víivých proud v tle projektilu.Tyto proudy vytvoí v okolí projektilu své vlastní magnetické pole, které interaguje s polem cívky, atím ovlivují vlastnosti cívky. Se vzrstající vzdáleností projektilu od cívky se velikost víivýchproud zmenšuje.Pro ovení tchto skuteností byla sestrojena dvojice zkušebních pípravk. První pípravek má jednovinutí o prmru 17,3 mm a 34 závit, na druhém pípravku jsou navinuta dv vinutí tsn za sebou(pro možnost diferenciálního vyhodnocení) o prmru 15mm a 44 závit. Pro oba pípravky byl použitlakovaný mdný drát o prmru 0,35 mm.36

Obr. 5 – První (vlevo) a druhý micí pípravekJako první byla zkoumána frekvenní charakteristika druhého pípravku s vloženým duralovýmprojektilem v závislosti na jeho poloze a prvního pípravku bez a s vloženým projektilem.40000|Z| [Ohm]3500030000250002000015000100005000L1L203 500 000 3 700 000 3 900 000 4 100 000 4 300 000 4 500 000f [Hz]Graf 1 – Frekvenní charakteristika druhého pípravku (projektil 6 mm od poátku vinutí)|Z| [Ohm]40 00035 00030 00025 00020 00015 00010 0005 000vzduchdural (5.56)pláš mosaz, v pedu mosaz,vzadu elektrovodivý hliníkistá mosaz (5.56)mosaz pláš, v pedu tvrdáocel, vzadu olovo (SS109)03 600 000 3 800 000 4 000 000 4 200 000 4 400 000f [Hz]Graf 2 – Frekvenní charakteristika prvního pípravku37

Z grafu 1 je vidt, že pi vložení projektilu do vzdálenosti 6 mm od poátku pípravku jsouvlastnosti jednotlivých vinutí rzná. Shodné vlastnosti nastávají pro pípad bez vloženého projektilua pi poloze projektilu 15 mm, práv tato poloha uruje polohu projektilu ve stedu pípravku, tedyhledanou polohu projektilu pro generování impulsu.Na grafu 2 je vyobrazena zmna impedance pi vložení projektil stejných rozmr z rznýchmateriál, je vidt, že frekvenní posun je stejný, pouze se mní absolutní hodnota impedance.Dále bylo provedeno mení s využitím prvního pípravku a k nmu pidaného špikovéhodetektoru. Mícím pípravkem byl prohozen duralový projektil a na osciloskopu se sledovala zmnavýstupního signálu.Obr. 6 - Generovaný puls prvním (vlevo) a tetím pípravkem pi prchodu projektiluZ obr. 2 je vidt, že pi prchodu projektilu vinutím prvního pípravku došlo ke snížení výstupníhonaptí špikového detektoru. Toto mení bylo uskutenno pro napájecí signál o frekvenci 200 kHz,cívka tedy byla naladna pod resonanní oblast.Dále byl sestrojen tetí pípravek, který obsahoval dv jednoduchá hradla (2x jedno vinutí) odsebe vzdálená 40 cm s potem závit 50. Pro ob vinutí pípravku byly sestrojeny špikové detektory,díky kterým je opt možné rozpoznat okamžik prchod projektilu cívkou. Následn bylo provedenomení pro napájecí signál o frekvenci 2,7 MHz, tedy oblast nad resonancí, generovaný puls je kladný(viz. Obr. 2).Obr. 7 – Micí pracovišt38

Obr. 8 – Pulsy generované prchodem rzných projektilZávrZ namených hodnot je patrné, že vlastnosti cívky se mní s polohou projektilu, a je možné je využítpro generování impulsu pi poloze projektilu uprosted hradla, pi použití hradla se dvma vinutími.Dále je vidt, že využití nad resonanní oblasti pro mení je vhodnjší, jelikož dojde k vzestupunaptí oproti poklesu u pod resonanní oblasti.Navržený mící systém se po uskutenní danýchmení jeví jako vhodný pro další mení, ovení dalších vlastností a sestrojení funkního prototypumícího pípravku, pomocí kterého by se dala ovit pesnost pro mení rychlosti letu zkoumanéhoobjektu.Literatura[1] Eddy Current Testing [online].Dostupné z WWW: .[2] SPOHN, Daniel. Inductive Sensing for Velocity Measurement at a U.S. Air Force Laboratory.Sensormag [online]. August 1998. Dostupný z WWW:.39

Mapování specifických konfigurací magnetického poleSupervizor projektu: Ing. Petr Drexler, Ph.D., drexler@feec.vutbr.czVedoucí projektu:Ing. Michal Hadinec , hadinec@feec.vutbr.czKonzultant projektu: Michal Král , michal.kral@prototypa.czStudent:Radka Jakubíková , rjakubikova@seznam.czZadavatel projektu:PROTOTYPA a.s., Hudcova 533 / 78c, 612 00 BrnoZadání projektuProvete zmapování magnetického pole zvolených magnetických obvod.ÚvodPi experimentech provádných na UTEE je asto nutné provádt experimentální mapováníspecifických konfigurací magnetického pole, nejastji za úelem srovnání simulací provádnýchv programu ANSYS. Tento projekt se zabývá možnostmi mapování magnetického pole vybavenímdostupným na UTEE a realizací mapovacího procesu na vybraných magnetických obvodech.Mení magnetické indukce se obecn provádí pomocí magnetických pevodník neboli sond. Tytosondy pevádí menou veliinu na elektrický signál. Je možné mit sondami i jiné veliiny, jako jsouintenzita magnetického pole, permeabilita, magnetický tok atd. V praxi jsou nejastji používané tytopevodníky: mící cívka, Hallova sonda, feromagnetická sonda, Rogowskiho-Chattockv potenciometr, NMR.Pro své mení jsem použila Hallovu sondu, proto uvedu popis pouze tohoto pevodníku. Hallovasonda je založena na principu Hallova jevu. Je tvoena tenkou destikou malých rozmr (pibližn 5 x3 x 0,1 mm). Touto destikou prochází stejnosmrný proud jedním smrem. Pokud tuto destikuvložíme do magnetického pole, bude na pohybující se nosie náboje psobit Lorentzova síla. Tato sílazpsobí vychýlení tchto náboj ve smru kolmém k psobení magnetické indukce. Náboje sehromadí pouze na jedné stran destiky a tím se vytváí naptí mezi protilehlými stranami destiky.Tuto veliinu nazýváme Hallovo naptí a mžeme ji vyjádit vztahem [1]:uR Idkde R H …Hallova konstanta, (C -1 .m 3 )I…proud procházející destikou, (A)d…tlouška destiky,(m)B…indukce magnetického pole, (T)HH B (V) (1)0Hallovo naptí je pímo úmrné magnetické indukci B pi konstantním proudu I. Mžeme hojednoduše mit napíklad milivoltmetrem. Hallovy sondy mohou být velmi malé a mžeme jimi mitmagnetickou indukci i ve velmi malých vzduchových otvorech rzných feromagnetických obvod.Sondou lze mit i stídavá magnetická pole o nízkých kmitotech nebo se dá také použít pro menísilných magnetických polí generovaných supravodivými cívkami. Sonda neobsahuje žádnéferomagnetické ásti a tak neovlivuje mené pole. Sonda vždy mí pole kolmé k ploše destiky.Existují ti typy Hallovy sondy, dva jsou tangenciální a jeden axiální. Tangenciální sonda je citlivá kmagnetickému poli kolmému k podélné ose sondy, axiální sonda je citlivá k magnetickému poli vesmru podélné osy sondy. 0ešení40

Námi mapovanou konfigurací byla destika s vyleptaným geometrickým útvarem, která je napájenadvouvodiov zdrojem ss proudu, proud pro mení byl 5A. Tímto proudem je možné docílitmagnetické indukce až stovek T. Tvar destiky je zvolen s ohledem na další teoretické výpotymagnetických polí. Umístní napájecích vodi je zejmé z obr. Chyba! Nenalezen zdroj odkaz..Mení magnetické indukce probíhalo gaussmetrem F.W.BELL 9900 (obr. Chyba! Nenalezen zdrojodkaz.) s využitím manuálního posuvu pro upevnní sond.obr. 1Pístroj F.W.BELLobr. 2 Hallovy sondy pístrojePro mení bylo použito jedné tangenciální a jedné axiální sondy (obr. 2) z dvodu požadavkumení magnetického pole ve všech tech osách prostoru. Magnetická indukce byla promována narzných dodaných vzorcích. Rozmry a zpsob mení jsou zejmé z obr. 3 . Vzorek je upevnný nasvislé nebo vodorovné podložce a Hallova sonda je pipevnna k manuálnímu posuvu, kterým se dápohybovat v ose x ( nahoru a dol vzhledem ke stedu vzorku) a y (doprava a doleva vzhledem kestedu vzorku). Pi použití otoného držáku na vzorek zajišuje posuv i zmnu souadnice z.xvzoreky6cmz3cm+ -Hallova sonda1,05cmobr. 3 Nákres pracovištU vzorku na obr. 4 bylo provedeno mení magnetické indukce, jejíž vektor smoval ven ze vzorkuve smru osy z. Úelem bylo zjištní hodnot magnetické indukce na vnitním a vnjším okraji. Na totomení byla použita tangenciální Hallova sonda. Vzorek byl pipevnn na vodorovné podložce a sondabyla umístna tak, aby mila vektor magnetické indukce vystupující ze vzorku ve smru osy z.Vzorkem bylo možné otáet kolem své osy po jednom stupni (obr.4) a mapovalo se v polárníchsouadnicích, pípadn probíhalo mapování v kartézských souadnicích posouváním celé sondy(obr.5). Nkteré experimentální výsledky zmapovaných polí jsou uvedeny na obr. 6 a obr.7.41

obr. 1 Umístní sondy a vzorku(mapování v polárních souadnicích)100obr. 2 Umístní sondy a vzorku(mapování v polárních souadnicích)500500 100 200 300 400100obr. 3 Prbh pole na okrajích vzorkuobr. 4 Prbh pole B z ve 2DZávrV lánku je popsán zpsob mení magnetické indukce Hallovou sondou a je popsáno experimentálnípracovišt pro mapování magnetického pole rzných dodaných vzork. Namené hodnoty jsouzpracovány v systému Matlab a v budoucnu budou porovnány se simulacemi v systému ANSYS,pípadn s mením metodami NMR.Literatura[1] BEJEK, Ludvík; EJKA, Miloslav; REZ, Jií a kol. Mení v elektrotechnice. VydavatelstvíVUT Brno, 2008.[2] Elidis s.r.o [online]. 2010-07-22 [cit. 2011-06-19]. Dostupné z.42

Ovení životnosti a spolehlivosti elektronických modulakcelerovanými testySupervizor projektu:Vedoucí projektu:Konzultant projektu:Student:Zadavatel projektu:doc.Ing. Petr Drexler, Ph.D., drexler@feec.vutbr.czIng. Michal Hadinec, Ph.D., hadinec@feec.vutbr.czIng. Zoltán Szabó., szaboz@feec.vutbr.czKarel Nuhlíek, nuhlicek.karel@gmail.comFEI Czech republic s.r.o., Podnikatelská 6, 612 00 BrnoZadání projektuSpolehlivost zaízení a stední doba života (MTTF) elektronických modul, výpoet MTBF, pomocípraktických píklad z literatury vytvoit soubor základních test (vibrace, cyklování teplot, vysokávlhkost) a v krátké dob tak odhalit kritická místa návrhu vyvíjeného modulu. Konkrétní návrhakcelerovaných test vyvíjené elektronické desky, ovení její spolehlivosti, nalezení kritickýchmíst/souástek a výpoet MTTF.ÚvodTento projekt se zabývá ovením spolehlivosti a životnosti zaízení, pípadn jeho komponent, zapomocí testovacích metod a statistických výpot. Spolehlivost produkt je dležitá proto, aby danáfirma zaruila kvalitu svých výrobk a nedocházelo tak ke zbyteným ztrátám, reklamacím a tím i kesnížení její prestiže. Proto je poteba výrobky správn otestovat a z výsledných test pak vyhodnotitjejich spolehlivost. Mezi asto používané statistické výpoty patí stední doba života (MTTF), dobamezi poruchami (MTBF), testy statistických hypotéz a další zpsoby výpotu. V této ásti projektu sebudu zabývat teorií spolehlivosti, akcelerovanými testy, dále metodami výpotu MTBF a souvisejícímimetodami týkající se spolehlivosti a statistiky.Praktická ást projektu se zamuje na testování zaízení pomocí specializovaného softwaru, zde bychse ml zabývat tzv. „burn-in testem“. Pi testování budu využívat zapojení pomocí sbrnice GPIBrozhraní s poítaem, na kterém budu pomocí softwarového rozhraní zpracovávat výsledky a vytváetgraf, a zprávu o prbhu mení. Jedná se o zapojení voltmetru a zdroje naptí nebo generátorus poítaem. Jako software se používá nejastji Agilent Vee Pro, Visual Basic, Visual C++ a rznéjiné softwarové nástroje pro sbr dat. V posledním bod projektu bych ml mít pehled o funkcíchelektronických zaízení a souástek.Obr.1: Micí pístroje propojené pes GPIB.43

ešeníZákladní pojmy z teorie spolehlivostiSpolehlivost bývá zamena na uritý výrobek (objekt). Výrobkem se myslí prvek, systém nebo jehoást. Každý výrobek má od okamžiku výroby svou historii tj. doprava, skladování píprava na využití,vlastní využití, údržba, oprava a vyazení. Samozejm se požaduje, aby v jednotlivých fázích bylvýrobek spolehlivý.Spolehlivostí se rozumí schopnost výrobku vykonávat po stanovenou dobu požadované funkce pidaných technických podmínkách. Mžeme ji charakterizovat šesti základními vlastnostmi:bezporuchovost, životnost, skladovatelnost a bezpenost.Pro urení spolehlivosti se používají rzné druhy výpot. Uvádím zde jenom ty hlavní, které se týkajíprojektu. [1]MTBF (Mean Time Between Failures)Je to doba mezi poruchami bhem operace, je urena pro opravitelný výrobek. Vypoítá se jakocelkový as zaízení na poet poruch. Vyjádeno vztahem:kde je výsledné MTBF, T je celkový as operace, R je poet poruch(1)MTTF(Mean Time To Failure)Je vyjádena jako celkový poet hodin práce všech zaízení dokud se neobjeví chyba. Také známá jakostední doba poruchy. Vztah pro výpoet MTTF je:(2)Kde je výsledné MTTF (poet hodin na chybu), T je celkový as, N je poet jednotek pod testem.Napíklad 10 pístroj je testováno po dobu 500 hodin. Bhem testu se objeví dv chyby.Odhad pro MTBF je:Testy statistických hypotézTato metoda spoívá v testování uritého potu výrobk z celkového potu, napíklad aut. Piotestování tohoto potu aut, pokud projdou testem, mžeme usuzovat, že i zbývající auta jsou funkní.Zkoušky jsou nastavené tak, aby daný výrobek splnil potebnou spolehlivost, aniž by došlok poškození i k neopravitelné závad, piemž výrobek by ml být i nadále použitelný, pokud projdezkoušením. Uvedená metoda je efektivní pokud firma chce zajistit uritou úrove kvality výrobk,pokud ale daný výrobek bude používán v odlišných podmínkách, mže dojít k jeho poruše po uritémase.PC(3)(4)ZdrojnaptíVoltmetrObr.2: Blokové schéma zapojení setupu44

Praktická ástPi testech výrobku je využíván software, který se jmenuje „burn-in test“. Tento software je bžnpoužívaný pro testování základní desky a její komponent. Program poskytuje podrobné výsledky ostavu jednotlivých ásti v poítai. Souásti projektu bude zmínné zapojení voltmetru a zdroje naptís poítaem pes sbrnici GPIB.Dležité body této úlohy jsou:1. Nastavit na zdroji nebo generátoru naptí -1V.2. Po DLY ms peíst voltmetrem výstupní naptí. (DLY – asový úsek, interval)a zaznamenat do souboru.3. Pokud naptí není vetší než +1V tak zvýšit naptí o 50mV4. Opakovat od kroku 1.Výše uvedený cyklus zmit 300x. Pro DLY ms je poteba nastavit co nejmenší možný asdle použitého SW a pro 10 násobek DLY.5. Vyhodnotit základní statistické ukazatele na získaném vzorku dat.Pro tení dat ze sbrnice je možné použít tyto programy: Visual Basic, Visual Studio, Agilent Vee Pro,LabView a další.ZávrV lánku jsem zmínil základní pojmy týkající se spolehlivosti a metody pro urení spolehlivostizaízení. Dále jsem uvedl praktickou ást obsahující zapojení zdroje naptí s voltmetrem pes sbrniciGPIB s poítaem se softwarem, kterým je možné peíst data získané z micích pístroj a vytvoitpíslušný graf.Literatura[1] MARTÍNEK, Zbynk; HÁJEK, Josef. Teorie spolehlivosti v energetice. Univerzitní 8, 306 14Plze : Západoeská univerzita v Plzni, 2002. 150 s. ISBN 80-7082-894-3.45

Návrh micí sítSupervizor projektu: doc. Ing. Petr Drexler, Ph.D., drexler@feec.vutbr.czVedoucí projektu: Ing. Radim Kadlec, kadlec@feec.vutbr.czKonzultant projektu: Michal Král, michal.kral@prototypa.czStudent: Róbert Krajír, krajcir.robo@gmail.comZadavatel projektu:PROTOTYPA a.s., Hudcova 533 / 78c, 612 00 BrnoZadání projektuStudent pod vedením odborníka vyvíjí svj vlastní koncept rychlé a odolné mící sít pro využití vtžkých podmínkách s vysokým stupnm rušení. Konkrétní pípad využití v rámci ešení projektu jemení napových a proudových prbh pi testování pulzního výkonového generátoru (dále jen„PVG”). Student bude sám navrhovat a konstruovat zvolené ešení sít vetn modulátor nebopevodník. Sí bude poté laboratorn pezkoušena a pípadn i aplikována do praxe.ÚvodProblematika mení elektromagnetických polí je ve dnešním svt velice rozšíena a znan dležitá.Souasný stav této problematiky je vcelku problematické shrnout do tchto ádk, jelikož pro každouaplikaci je zpravidla nutný odlišný pístup. Existuje mnoho mících metod, každá se svýmispecifickými výhodami a nevýhodami, které je pedurují k využití v nkterých konkrétníchaplikacích. Je tedy velice nároné zvolit správnou metodu, která bude poskytovat požadované výhody,a zárove umíme její zápory na základ znalostí z oboru dostaten potlait. Pi ešení konkrétníproblematiky, zde mení prbh na PVG, je taktéž dležité znát vlastnosti a princip zaízení, nakterém máme v úmyslu mení provádt, a to hlavn z hlediska vhodné volby a realizace mícímetody. Táto práce má za cíl konkrétní namené hodnoty z již navrhnutých a zkonstruovanýchsenzorových zaízení spolehliv pepravit na delší vzdálenost, piemž bude procházet prostedím seznaným stupnm rušení, které vzniká vyzáením elektromagnetického výkonu vzniklého na PVG dookolí. Informace musí urazit znanou vzdálenost i z dvodu ochrany mících zaízení pedmechanickým poškozením a rušením, jelikož potebný výkon na PVG je možné dosáhnout jedinpoužitím výbušniny a celé mené zaízení se po pokusu znií. Na míst je i galvanické oddleníosciloskop a jiných zaízení od PVG z dvodu ochrany proti peptí ve form napových špiek navedení. Ze známých ešení byl pi minulých pokusech použit koaxiální kabel (zakonený impedancí50 ), ukázal se však jako nevyhovující z hlediska rušení, galvanického oddlení obvod a šíkypásma. Vyvstává tedy problém inovace mící sít na základ výše uvedených nedostatk a nalezenívhodného ešení (i cenov).Obrázek 1: Schéma a mené prbhy na PVG46

ešeníZ dostupných ešení se jako nejlepší jeví princip pímého penosu mených prbh v analogovéform pes optické vlákno (v anglické literatue známé jako „Analog fiber optic link“). Tato variantapináší výbornou šíku pásma, vysokou rychlost penosu, malý útlum a výbornou odolnost vi rušení.Mící sí byla navrhnuta tak, že na stran PVG bude umístn pevodník naptí na proud a vzáptímodulátor elektrického signálu na optický. Modulaních metod se taky nabízí více, použít mžemenapíklad polarizaní modulaci, která využívá zmnu polarizace svtelného svazku, avšak zde mževyvstat problém v podob rušení silným magnetickým polem, jež má na polarizace svazku v optickémvlákn vliv. Jako nejvýhodnjší metoda modulace byla vybrána modulace intenzitní (výkonová), kterávyužívá linearitu závislosti výkonu na proudu, a to jak na stran modulaních diod (LED, laser), tak nastran fotodetektor, kterými budeme zptn transformovat optický signál na elektrický. Na výstupufotodetektor bude pipojen zesilova, který pijatý signál dostaten zesílí a bude moct být pivedenpímo na vstup mících pístroj, v našem pípad osciloskop. V tomto ešení musíme uvažovat takyreprodukovatelnost zaízení a cenu jednotlivých komponent, protože modulátor i U/I pevodníkbudou umístny v tsné blízkosti PVG a výbuchem budou znieny.Obrázek 2: Schéma navrhovaného uspoádání mící sítZávrVzhledem k širším možnostem dnešní technologie jsou mnohé z výše upomenutých komponent jižkomern dostupné, a to bu jednotliv, nebo i zakomponované v rzných aplikacích. Z toho dvodubude užitené v rámci ešení projektu prozkoumat aktuální nabídku vhodných obvod z hlediskavýkonnosti a ceny a najít vhodné souástky pro realizaci. Po obstarání komponent a po pípadnésvépomocné výrob dalších bude ešení projektu sestaveno a oveno v laboratoi a následnaplikováno pro mení ve firm Prototypa a.s. a na Ústavu teoretické a experimentální elektrotechnikyFEKT VUT.Literatura[1] DREXLER P. Metody mení ultrakrátkých neperiodických elektromagnetických impuls.Doktorská práce. Brno: Vysoké uení technické v Brn, Fakulta elektrotechniky akomunikaních technologií, 2007. 92 s. Vedoucí disertaní práce: doc. Ing. Pavel Fiala, Ph.D.[2] DREXLER P. Techniky potlaování dvojlomných jev. Habilitaní práce. Brno: Vysoké uenítechnické v Brn, Fakulta elektrotechniky a komunikaních technologií, 2009. 69 s.[3] MYŠKA, R. Micí systém impulzního proudového zdroje. Diplomová práce. Brno: Vysokéuení technické v Brn, Fakulta elektrotechniky a komunikaních technologií, 2011. 79 s.Vedoucí diplomové práce doc. Ing. Petr Drexler, Ph.D.47

Píprava výkres pro databázi pístrojSupervizor projektu: Ing. Petr Drexler, Ph.D., drexler@feec.vutbr.czVedoucí projektu:Ing. Radim Kadlec, kadlec@feec.vutbr.czKonzultanti projektu: Ing. Petr Slavata, slavata@sky.czDoc. Ing. Jií Maxa, Ph.D., maxa@feec.vutbr.czStudent:Tomáš Mejzlík, tommejzlik@gmail.comZadavatel projektu: EATON Elektrotechnika s.r.o., Tebovská 480, 562 00 Ústí nad OrlicíZadání projektuPíprava rozmrových výkres pro databázi pístroj. ešitel samostatn zpracuje rozmrové výkresypístroj v CAD systému AutoCAD podle zadaných pravidel (pekreslení grafiky z výrobkovéhokatalogu do CAD systému) a pipraví technickou dokumentaci. Pro vybrané výrobky pipraví 3Dmodel.ÚvodPíprava výkres probíhala v programu Autodesk AutoCAD 2010 a skládala se ze ty ástí. V prvnífázi bylo nutné seznámit se se zásadami práce v AutoCADu a se zásadami technického kreslení vbec.Dležitou souástí této fáze bylo porozumní a uvdomní si rozdílností v americkém promítání aevropském, nebo podklady byly z amerického katalogu. V druhé fázi se ešitel seznámil sezákladními a pokroilými píkazy pro dvojrozmrné konstruování a hned je použil pi tvorbvýkresové dokumentace k osmi variantám 2D výkresu jistie IZM, jedna z nich v reálu je na obr. 1.Obr. 1: Reálná fotografie vzduchového jistie IZM.Pro vytvoení trojrozmrného modelu jistie bylo nezbytné seznámit se s problematikou konstruovánív tech rozmrech a nutnými zásadami s tím spojenými. ešitel se nauil pracovat s trojrozmrnýmiútvary a píkazy a vytvoil 3D modely. Poslední, asov nejnáronjší ástí tohoto projektu, bylaaplikace jistie v rozvadi a namodelování kabel, pípojnic, držák, úchyt a podobných nezbytnnutných souástek pi reálném provozu výkonových jisti v rozvadích.ešeníást práce probíhala v 2D a bylo tedy nutné se na n adaptovat. Rovinné konstruování je z velké ástipodobné technickému kreslení na papír. K nakreslení všech 2D výkres v této práci by staily dvazákladní útvary – ára a kružnice. Pro vyšší efektivitu byly použity i obdélníky, mnohoúhelníky avýjimen i kivka.48

Obr. 2: Detailní pohled na 3D model jistie IZM.Píkaz v rovinném kreslení není mnoho a jsou pomrn jednoduché k pochopení a nauení se.Celkov v rovinném konstruování nebyl problém s tím, jak nco zaoblit, posunout, otoit, ale spíš stím, si to vbec pedstavit jak to vypadá v reálu a k emu daná ára v podkladech slouží.Nejpoužívanjšími píkazy byly: Posunout, Kopírovat, Otoit, Zaoblit, Zkosit, Zrcadlit aOíznout/Prodloužit.Pechod do trojrozmrného konstruování sebou pináší mimo možnosti dalšího rozmru také nkteráopatení, která je teba dodržet, aby nedocházelo ke zbyteným problémm. Znalosti souadnéhosystému a jeho zmn, dobrá orientace v prostoru a zvládnutí natáení pohled dle požadavku, jsouelementárními pedpoklady pro modelování trojrozmrných souástek.Pi kreslení ve 3D se bžn používají píkazy z 2D konstruování jako teba Posun, Kopíruj a Vymaž.Navíc zde pijde na adu 3D zrcadlo, 3D rotace, Editace kivky, Vytáhni, Odízni, Sjednotit a Rozdíl.Jedním z vytvoených model byl typólový IZM 20 jistící proudy 1600 – 2000 A na obr. 2.ZávrProjekt Píprava výkres pro databázi pístroj byl zadán v lednu 2010 a práce na nm probíhaly odzadání až do dubna 2011. Práce na tomto projektu byla výhradn v konstrukním programu AutoCAD.V prbhu pibližn 450 dní vzniklo dohromady 37 výkres. Z toho 6 zpracováno ve 2D a 31 v 3Dprostedí. Primárním pedmtem práce byly jistie EATON NZM4 a IZM v rzných variacích vetnpíslušenství.Nejprve byl nakreslen dvojrozmrný model IZM v típólové a typólové variant jistící proudy 800 –1250 A respektive 1600 – 2000 A. Potom byl po samostatných ástech s vlastním výkresem aokótováním vytvoen trojpólový a typólový model jistie IZM. Druhým vytvoeným jistiem ve 3Dbyl model NZM4.Jistie byly následn uloženy do rozvade a namodelováno k nim reálné pipojení ke sbrnicím asilové kabely. Pipojení jisti bylo zpracováno ve více možnostech na horní i zadní sbrnice. Model49

trojpólového jistie IZM byl zakomponován do rozvade ve variantách: jisti pes dvee – hornísbrnice, jisti pes dvee – zadní sbrnice, jisti za dvemi – horní sbrnice, jisti za dvemi – zadnísbrnice ke každé variant jsou dostupné pohledy s otevenými a uzavenými dvemi. Model NZM4 jek dispozici taktéž s otevenými a uzaveními dvemi ve variantách horní a zadní sbrnice.Literatura[1] SN ISO 129-1. Technické výkresy : Kótování a tolerování. [s.l.] : eský normalizaníinstitut, Srpen 2005. 32 s. Katalogové íslo 73718.[2] Katalog. TOP Servis - Kabelové píchytky SONAP. Brno : TOP Servis, Leden 2010. 3 s.Dostupné z WWW:.[3] SN EN 60898-1. Elektrická píslušenství : Jistie pro nadproudové jištní domovních apodobných instalací - ást 1: Jistie pro stídavý provoz (AC). Praha: eský normalizaní institut,Listopad 2003. 112 s. Katalogové íslo: 68639.[4] FOT, Petr; KLETEKA, Jaroslav. AutoCAD 201 : Uebnice. Brno: Computer Press,Listopad 2009. 384 s. ISBN 978-80-251-2181-8.50

Návrh rozvodny NNSupervizor projektu:Vedoucí projektu:Konzultant projektu:Student:Zadavatel projektu:prof. Ing. Jarmila Ddková, CSc., dedkova@feec.vutbr.czIng. Radim Kadlec, kadlec@feec.vutbr.czIng. Petr Slavata, slavata@sky.czŠtefan Róža, stefan.roza1@gmail.comEATON Elektrotechnika s.r.o., Tebovská 480, 562 00 Ústí nad OrlicíZadání projektuNávrh rozvodny nízkého naptí pro prmyslový objekt (dimenzování jistících pístroj, návrhrozvád). Na základ zadaného schématu zapojení ešitel provede zkratové výpoty v programuPavouk (program pro dimenzování nn sítí s jistícími pístroji Eaton/Moeller) a navrhne vhodné jistícípístroje. Následn provede návrh rozvád v programu M-Profil (program pro projektovánírozvád Eaton/Moeller). Pro pívodní pole navrhne vedení hlavních proudovodných drah a vytvoí3D model. Na závr pipraví technickou dokumentaci.ÚvodMým úkolem v projektu je rekonstrukce již existujícího projektu rozvodny NN. Práce zahrnuje úpravuprojektu rozvodny dle platných norem v programu AutoCAD, dále projekt vložit do programu Pavouka vypoítat zkratové proudy a tak urit všechny vodie sbrnice a ostatní prvky. Nakonec návrhrozvad v programu M-Profil.Obdržené (chybné) schéma rozvodny NN v dwg formátu obsahuje dva rozvade po 3 polích. Schémabylo chaotické, nebyly rozdleny hladiny, což uruje pehlednost a odbornost projektu rozvodny,znaky a spoje nebyly pospojovány a vtšina prvk bylo posunutých. Znaky mly rzné rozmry anebyly stejné. Nebylo provedeno rozdlení polí, a pospojování jednotlivých polí. Dále ve schématuchybla ást napájení UPS (zálohové napájení pi výpadku proudu).Postup prvního ešení, tedy upravování schématu budu provádt v programu AutoCAD.Obr. 1: ást chybného schématu, AUTOCADešeníÚpravu schématu jsem zaal zarovnáváním znaek a spojováním nedokonených spoj. K tomu mipomohla funkce AutoCADu - extend. Doplnil jsem ohraniení polí, a upravil jejich definici. Zarovnatjsem jednotlivé prvky a mohl jsem pokraovat v úprav a to rozdlením hladin. Hladiny jsou dležité,projekt je tak prhledný a hladiny jsou nápomocné pi úprav a tisku projektu. Na zaátku jsem simusel uvdomit strukturu schématu, rozdlit obvody na silové a ovládací, urit sbrnice. Vytvoil jsemhladiny, hromadn jsem oznail prvky patící do jedné hladiny a piadil je. Každé z hladin jsem ještpiadil podhladiny, aby byly definovány názvy, popisy a spoje. Pokraoval jsem v propojeníjednotlivých polí. Každé pole má vyznaen vstup a výstup. Uril jsem propojení z prvního rozvadedo druhého a propojení v jednotlivých adách polí, kde není možné pímé projektové spojení.Propojení polí má zvláš definovanou hladinu. Do schématu jsem dál musel doplnit napájení UPS,které sice mlo definovaný výstup a vstup do pole, ale nebylo zakresleno ve schématu a nebylo51

naznaeno propojení. Doplnil jsem blokové schéma UPS s akumulátorem, který ho napájí, a definovalpropojení s polem.Obr. 2: Pole 1 – upravené schéma, AutoCADNa obr. 2. je vidt Pole 1 upraveného schématu. Je pehledné oproti schématu z obr.1. Silové aovládací spoje jsou barevn rozlišeny, znaky jsou zarovnány a také ervený spoj je propojení pole.Ržová šipka zdola naznauje napájení z transformátoru, u které také nebylo vyznaeno. Úpravarežimu je tak hotová. Je dležité mít schéma v poádku, protože pi dalších krocích (nap. výpoty vprogramu Pavouk) s ním budu pracovat.Dalším krokem je návrh v programu Pavouk. Program pavouk je vytvoen firmou Eaton a je volnstažitelný na jejich stránkách www.eaton.cz. Pi návrhu je teba dbát na celkový vzhled schématu takjako v prvním kroku pi tvorb schématu v AutoCADu. Jednotlivé vtve musí být stejn vzdálené,znaky v liniích atd. Zaal jsem vkládat prvky do programu. Jako první jsem vkládal napájení (Pole 1,rozvad 1) a pokraoval jsem zpsobem AutoCAD - Pavouk. To znamená pekreslení celé schématudo Pavouku. Schéma musí být identické, protože pi chybném spojení se výpoty realizují vi jinýmparametrm a celé výpoty jsou tak špatné.Obr. 3: Schéma v Pavouku52

Návrh v programu Pavouk zatím není dokonen. Po dokonení této fáze projektu následuje návrhrozvad. Je to jedna z jednodušších ástí projektu. Slouží k tomu program M-profil, který je takéjako Pavouk voln stažitelný na stránce Eatonu.ZávrPodailo se mi upravit špatné schéma rozvodny NN na odbornou úrove, což tvoí první ze tíástí projektu. Druhá ást projektu a to návrh a výpoet rozvodny NN v programu Pavouk jeve stádiu zpracování. Další postup je následující. Dokonení návrhu rozvodny NN v programuPavouk a následné vypotení zkratových proud. Pizpsobení vodi a pístrojvypoítaným hodnotám a ukonení druhé ásti projektu. Návrh rozvad v programu M-Profil bude probíhat jako poslední a tím bude mj projekt u konce. Na závr bude vytvoenadokumentace o prbhu projektu a zpracování poznatk.53

Analýza signál pi stimulaci biologických objektSupervizor projektu:Vedoucí projektu:Konzultant projektu:Student:Zadavatel projektu:prof. Ing. Karel Bartušek, DrSc., bar@isibrno.czIng. Radek Kubásek, Ph.D., kubasek@feec.vutbr.czMichal Král, michal.kral@prototypa.czMartin ala, xcalam00@stud.feec.vutbr.czPROTOTYPA a.s., Hudcova 533 / 78c, 612 00 BrnoZadání projektu:Popište a analyzujte stimulaní signály z programu EAM SET firmy Joalis. Graficky zobrazteasové a spektrální charakteristiky. Zjistte náhradní schéma biologické tkán a odhadnte odezvu naimpuls elektrického signálu (naptí nebo proud).ÚvodVe své práci jsem zjišoval informace o celkem 20 rzných signálech, které byly nasnímánydigitálním osciloskopem. Ty jsem ml k dispozici již v textové podob. Signály mly binárnícharakter – nabývaly hodnot 0 V nebo 5 V s mírnými odchylkami (šumem). Signály bylo tebanejdíve upravit do podoby, která by se lépe hodila ke zpracování. Dále bylo nutné nastudovatoperace, které se používají ke zpracování nebo popisu signál. Mezi nimi je zejména výpoetamplitudového a fázového spektra signálu, korelace a jiné. Ke zpracování se v tomto pípad nejlépehodil programový balík MATLAB s nkterými toolboxy, které jsou primárn ureny ke zpracovánísignál (zejména Signal Processing Toolbox). Práce s tímto balíkem vyžadovala znalost píkazke zpracování signál a také jejich matematickou podstatu.ešeníSignály vykazovaly charakter TTL logiky o úrovních 0 nebo 5 V. Na obou úrovních byl viditelnýmírný šum, který ale nesnižoval informaní hodnotu signál. Podle m nebyl dvod tento pvodndigitální signál zpracovat jako analogový signál, protože by to vedlo ke složitostem. Rozhodl jsemse najít nejmenší elementární dobu trvání jedné úrovn a poté signál rozdlit na sekvenci stejndlouhých „bit“, ze kterých by bylo možno poskládat digitální podobu pvodního signálu. Spolus tímto jsem také sjednotil signál na dv úrovn. Rozhodovací úrove jsem umístil na 2,5 V.Následným testem jsem poté zjistil, že vzorky se kolem této hodnoty prakticky nevyskytovaly, takžepesnost urení této hodnoty nebyla nikterak zásadní. Dále jsem odstranil neužitenou ást ze zaátkua konce signálu, protože osciloskop zaznamenával déle, než byl poslán signál na jeho vstup. Nyní užjsem mohl pracovat s ist digitální reprezentací pvodního signálu.Obr. 1: Amplitudová frekvenní charakteristika signálu 17.54

Další zpracování spoívalo v urení periody, která byla z prbhu zejmá. Všechny signály, upravenépodle stejného algoritmu, mly periodu 32 „bit“. S tmito periodami jsem se rozhodl dále pracovat,protože delší signál lze vytvoit složením nkolika period za sebe nap. funkcí repmat. Perioda signál40 ms je pro všechny signály stejná, frekvence je pak 25 Hz.Obr. 2: Autokorelace signálu 4.V tomto okamžiku bylo možné vykreslit frekvenní charakteristiky. Obvykle se vykreslujíamplitudové a fázové frekvenní charakteristiky. K jejich vypotu se používá diskrétní Fourierovatransformace. V grafu na Obr. 1 je zobrazena pouze amplitudová ást frekvenní charakteristiky,protože fázová ást tady nemá takovou vypovídací hodnotu. Z grafu je zejmé, že signál má stedníhodnotu rovnu 45, to je vidt z ásti amplitudového spektra, když m= 0 . Pokud ml pvodní signálamplitudu 5, tak to znamená, že 9 „bit“ z celé periody je ve vysoké úrovni, zbylých 23 v nízké.Z teorie také vychází, že amplitudové spektrum je sudá funkce. To je dobe vidt, když se frekvennícharakteristika vykreslí i nalevo od osy y.Zajímavé informace o signálu poskytuje korelace (v tomto pípad její diskrétní forma), která ukazujepodobnost dvou signál. Lze ji také aplikovat pouze na jeden signál – pak se jedná o tzv. autokorelaci.Z toho lze nap. urit, zda je signál periodický. Toto je ukázáno na Obr. 2. Pokud se jedná oautokorelaci nebo o korelaci výrazn podobných signál, tak má prbh pibližn trojúhelníkový tvar.Tato autokorelace obsahuje také pravidelné špiky (zejména ty výrazn vystupující). Ty jsou od sebevzdálené práv 32 vzork, což je perioda signálu.ZávrV tomto projektu jsem se pesvdil o tom, že pohled na signál pomocí frekvenních charakteristik jepro analýzu velmi dležitý a zajímav dopluje informace z pohledu v asové oblasti. To se týkáurování informací o konkrétním signálu. Pokud je poteba signály porovnat, je vhodná korelace, sjejíž pomocí lze pomrn elegantn najít urité periodicky se opakující ásti bu v jednom signálu(autokorelace) nebo vzájemn ve dvou rzných signálech (vzájemná korelace).Výpoetní systém MATLAB se pi zpracovávání signál ukázal jako velmi rozsáhlý a výkonnýnástroj. Jeho nespornou výhodou je výborný manuál. Díky tomuto projektu jsem se s ním pomrn55

dobe seznámil a nauil jsem se mnoho užitených funkcí, které souvisí se zpracováním samotným,i kreslením graf.Literatura[1] MathWorks, Inc. MATLAB - Documentation [online]. 2011 [cit. 2011-08-21]. Dostupné zWWW: .[2] JURA, Pavel. Signály a systémy : Diskrétní signály a diskrétní systémy . Druhé opravenévydání. Brno : [s.n.], 2010. 87 s.56

Praktická realizace generátoru šumuSupervizor projektu:Vedoucí projektu:Konzultant projektu:Studenti:Zadavatel projektu:prof. Ing. Karel Bartušek, DrSc. (bar@isibrno.cz)Ing. Radek Kubásek, Ph.D. (kubasek@feec.vutbr.cz)Michal Král (michal.kral@prototypa.cz)Petr Frenštátský (xfrens00@stud.feec.vutbr.cz)PROTOTYPA a.s., Hudcova 533 / 78c, 612 00 BrnoZadání projektuCílem projektu je realizace generátoru šumu v jednom i více exempláích a rzných vlastností.Student se seznámí s rznými zdroji šumu založených na rzných fyzikálních principech. Na základteoretických poznatk bude proveden návrh generátoru šumu odhadnutelných vlastností.Experimentáln budou oveny vlastnosti generovaného šumu. Základními parametry žádanýchvlastností jsou pedevším frekvenní rozsah a výkon šumu, jeho náhodnost a zabarvení.ÚvodPod pojmem šum si pedstavíme parazitní jev, který se objevuje ve spektru signálu a ovlivujevýsledný jev. Šum mžeme chápat také jako užitený jev. Šumové vlastnosti vykazují praktickyvšechny souástky, záleží na míe vyzaování. Ta je ovlivnna zpsobem vzniku šumu, založeném nafyzikálních vlastnostech souástky. Nejtypitjší druh šumu je tepelný, který je vykazován u všechsouástek založené na odporovém charakteru. Dalším zpsob vyzaování je výstelkový šum, který jecharakteristický pro polovodiové souástky. Je zpsoben protékáním stejnosmrného proudu pespolovodi, kdy náhodn vznikají a rekombinují páry elektron-díra. Šum mžeme také charakterizovatpodle jeho zabarvení, které bylo odvozeno pibližn od analogie mezi jejich frekvenním spektrem aspektrem barevného svtla. Patí zde napíklad bílý šum, ržový šum, erný šum apod. Cílem projektuje vytvoit šumový signál, jehož spektrum bude odpovídat bílému šumu. Bílý šum je charakteristickýsvou výkonovou spektrální hustotou. Úseky se stejn širokým frekvenním pásmem mají stejnouenergii v celém spektru.Obr. 1: Šumový signálešeníPrvním úkolem projektu je shrnout teoretické poznatky o šumech. Jedná se o matematický popisšumu, charakterizaci dle vzniku a zabarvení. Mezi základní elektronické souástky, které produkujíbílý šum, patí zenerova dioda zapojena v závrném smru. V diod vzniká šum díky výstelkovému alavinovému jevu. Ten je zpsoben znanou nespojitostí charakteristiky v oblasti pechodu zezávrného do propustného stavu diody, díky emuž dochází k výskytu mikroprraz. Pi vyššíchhodnotách proudu se prraz stává stabilním a šum vymizí. Amplituda šumu mže dosáhnout úrovn ažnkolika milivolt.Jedním úkolem projektu je najít nejvhodnjší diodu, které vykazuje nejlepší vlastnosti. Jedná se hlavno jeho zabarvení. Jelikož jde o nalezení nejlepšího generátoru bílého šumu, musí splovat, že57

konstantní výkonová spektrální hustota bude konstantní. Nejprve bylo nutné najít oblast v závrnécharakteristice zenerovy diody, kde je vykazatelnou šumu nejvtší. Postupnou zmnou pracovníhobodu, byly zjištný nejlepší šumové vlastnosti v oblasti kolene charakteristiky.U pI pObr. 2: Pracovní bod zenerovy diodyPro testování byly použity diody pro rznou výkonovou zátž, dále pak diody s rzným prraznýmnaptím. Nejlepší výsledky vykazovaly diody pro nižší výkonovou zátž, dvodem bylo, že pivyšších proudech není již etnost rekombinujících páru tak znaná.Po výbru diody, byl sestaven samotný generátor bílého šumu. Na vstupu je pivedeno stejnosmrnénaptí. Pomocí rezistoru R je nastaven pracovní bod zenerovy diody. Na diod se generuje stídavýsignál - šum s amplitudou v ádek desítek milivolt, které se seteno se vstupním stejnosmrnýmnaptím. Na výstupu je filtraní kondenzátor C s , který slouží k odfiltrování stejnosmrného signálu.Na výstupu V n , se objeví tedy jen výsledný šumový signál.Obr. 3: Schématické zapojení generátoru šumuZávrDosavadní výsledek práce, je shrnutí teoretických poznatk o šumech a jejich vlastnostech. Dále paksestrojení prototypu generátoru šumu s urenými vlastnostmi. Dalším krokem projektu je použítgenerátor pro technické úely. Z frekvenního spektra bílého šumu bude použita oblast slyšitelnýchkmitot, tedy 20 Hz až 20 kHz, která bude zesílena pomocí operaních zesilova, aby mohl být šumreprodukován. Další prací bude vytvoit z bílého šumu šum ržový pomocí kmitotových filtr.Literatura[1] ŠEBESTA, V., SMÉKAL, Z. Signály a soustavy. Brno: VUT v Brn, 2003. s. 1-165. ISBN:REL117.[2] VRBA, K., LATTENBERG, I., MATJÍEK, L. Analogová technika - TKO 008. Brno: VUTBrno, 2002. s. (107 s.)[3] http://cs.wikipedia.org/wiki/Barvy_%C5%A1umu58

Snímae krátkého proudového impulsu vysoké úrovnSupervizor projektu:Vedoucí projektu:Konzultant projektu:Student:Zadavatel projektu:doc. Ing. Petr Drexler, Ph.D., drexler@feec.vutbr.czIng. Radek Kubásek, Ph.D., kubasek@feec.vutbr.czMichal Král , michal.kral@prototypa.czBc. Radek Myška, xmyska01@stud.feec.vutbr.czPROTOTYPA a.s., Hudcova 533 / 78c, 612 00 BrnoZadání projektuPožadavek je kladen na vysoký mezní kmitoet snímae, jeho galvanické oddlení od testovanéhozaízení a odolnost proti vnjšímu elektromagnetickému rušení. Vybrané ešení bude realizováno aovováno na testovacím impulzním zdroji s parametry Pmax=80 MW, Imax=4kA,tp=100ns.ÚvodProblematika mení proudových impuls s krátkou dobou trvání ádu jednotek až stovek nanosekunda dosahujících úrovní jednotek až desítek kiloampér je v souasné dob aktuální vzhledem k rozvojivyužívání impulsních výkonových zdroj. Píkladem jsou aplikace ve stavebním prmyslu vzemdlství pi výzkumu jaderné fúze a v lékaství [1]. Nejvýkonnjší zdroje jsou schopny generovatimpulsy se špikovou hodnotou proudu až 100 MA o celkovém výkonu až 100 TW [1]. Navrženýsenzor musí mít dostaten velkou kmitotovou šíku penášeného pásma a vhodnou citlivost. Dálemusí být senzor odolný vi elektromagnetickému rušení.ROGOWSKÉHO SENZOR (CÍVKA)Tento senzor je založen na principu Ampérova zákona celkového proudu a Faradayova indukníhozákona. Senzor je konstruován jako cívka se vzduchovým jádrem s definovaným potem závitnavinutých kolem toroidní nosné konstrukce.uid() itI dtobr. 9. a) Rogowského cívka jako senzor proudu b) náhradní obvodové schéma Rogowskeho senzoruse zatžovacím odporem R LVýstupní naptí je úmrné asové derivaci meného proudu. Pro obdržení asového prbhu prouduje nutno výstupní naptí integrovat. Pro integraci lze využít tzv. samo-integraní oblasti senzoru kdypi dostaten nízké hodnot zatžovacího odporu R L je okamžitá hodnota výstupního naptí senzoruu o (t) rovna okamžité hodnot meného proudu i(t).Pi experimentálním mení na systému PFL byly zjištny ti významné jevy které omezují použitíRogowského senzoru pro mení velmi krátkých neharmonických proudových prbh. Prvním jeskutenost, že je nutno senzor uvažovat jako obvod s rozprostenými parametry. Pro korektní meníneharmonických prbh je nutno zajistit Heavisideovu podmínku pro nezkreslující vedení, ehož seale dosáhne pomrn obtížn. Druhým faktorem je Gibbsv jev zpsobující pekmity na nábžnýchhranách. Tetím faktorem je vliv pozice vodie v cívce senzoru na charakter výstupního asovéhoprbhu.MAGNETO-OPTICKÝ SENZORMagneto-optický senzor je založené na Faradayov magneto-optickém jevu . Jev se projevuje uopticky aktivních látek kdy pi podélném psobení magnetického pole dochází ke stoení roviny59

polarizace svtelné vlny viz. obr. 10a). Pro závislost hel stoení roviny polarizace v závislosti navelikosti magnetické indukce B psobícího pole a interakní délce l lze odvodit vztah [2] VBl VHl,(1)kde V je tzv. Verdetova konstanta, která charakterizuje magneto-optické vlastnosti prostedí.E 1lBE 2IE 1E 2a) b)obr. 10. a) Faradayv magneto-optický jev, b) integrální proudový senzor s využitím optického vláknajako Faradayova rotátoruPro praktickou realizaci byl navržen senzor, který využívá jádra optického vlákna jako Faradayovarotátoru, viz. obr 2b). Optické vlákno je obtoeno kolem meného vodie. Takto i mící optickýsvazek procházející vláknem obepíná mený vodi. Pro úhel stoení roviny mícího optickéhopaprsku lze odvodit rovnici() t 0VNi(),t(2)kde N pedstavuje poet závit kolem vodie jímž protéká mený proud. Pro pevod optickéhosignálu na elektrický byla zvolena fotodioda v transimpedanním zapojení s operaním zesilovaem naobr. 11 je zobrazen obvodový návrh detektoru s obvodem OPA 657 a jeho modulová frekvennícharakteristika.706050U2[dB]4030201000,01 0,1 1 10 100f[MHz]obr. 11. obvodový návrh realizace a modulová frekvenní charakteristika fotodetektoru s obvodemOPA 657Realizace magneto-optického senzoru byla provedena podle obr. 12a) kde bylo použito ortokonjuganíretroreflektor (OKR) pro kompenzaci lineárního dvojlomu. Pi meních, ale nebyly obdrženyrelevantní prbhy na výstupu detektor. Pro zjištní píin bylo navrženo senzorové ástipolarimetrického vyhodnocení optického signálu a ásti fotodetekní viz. obr. 12b).L OV KPDS KOV-SOKRLaser/4PL L FRPBSFDFDosciloskopAFDobr. 12. a) uspoádání magnetooptického senzoru s kompenzací lineárního dvojlomu b) uspoádánísenzoru pro ovení polarimetrické a fotodetekní ásti senzoruMezi polarizátor a polarizující dli svazku byla umístna dvojice cívek do jejichž osy x byl umístnFaradayv rotátor ze skla typu FR-5. Budící cívky byly zapojeny do obvodu s vysokonapovýmkondenzátorem. Pro nabíjení kondenzátoru byl použit násobi naptí. Na obr. 13 je zobrazenazávislost špikové hodnoty proudu v obvodu LC na nabíjecím naptí. V závislosti špikových hodnot60

na nabíjecím naptí je patrná linearita závislosti z ehož lze vyvodit i linearitu mící metodyvyužívající magneto-optického jevu.12001000800I [A]60040020000 500 1000 1500 2000 2500U [V]obr. 13. závislost špikové velikosti proudu v obvodu LC na nabíjecím naptíExperimentálním mením byl zjištna zmna polarizaního stavu na výstupu OKR. Výstupnípolarizace nebyla lineární a kolmá ke vstupní, ale eliptická. Tato skutenost podstatn snižuje úinnostpotlaení lineárního dvojlomu optovláknové trasy a snižuje výslednou citlivost experimentálníhosenzoru.ZávrV projektu je ešen návrh a realizace senzoru pro mení krátkých proudových impuls vysoké úrovn.Bylo zvoleno provedení v podob Rogowského cívky a magneto-optického senzoru. U Rogowskéhocívky byly zjištno omezení pro mení velmi krátkých proudových impuls s neharmonickýmprbhem. Magneto-optický senzor byl realizován s OKR pro potlaení lineárního dvojlomu.Experimentáln bylo zjištno, že OKR neplní správn svou funkci což vedlo ke zkreslení polarizacelaserového svazku. Proto je nutné OKR postoupit k servisnímu seízení a kalibraci, která je nutnáudlat u výrobce komponentu, firmy OFR. To již bohužel nebylo z asových dvod možné.Literatura[1] BLUHM, H., Pulsed power systems, principles and applications. Karlsruhe : Institut furhocheeistungsim-puls-und mikrowellentechnik, 2006, 323s, ISBN 3-540-26137-0..[2] DREXLER P. Metody mení ultrakrátkých neperiodických elektromagnetických impuls:doktorská práce. Brno: Vysoké uení technické v Brn, Fakulta elektrotechniky akomunikaních technologií, 2007. 92 s61

Návrh automatizované testovací linkySupervizor projektu:Vedoucí projektu:Konzultant projektu:Studenti:Zadavatel projektu:Ing. Petr Drexler, Ph.D., drexler@feec.vutbr.czIng. Jan Mikulka, mikulka@feec.vutbr.czIng. Radek Javora, radek.javora@cz.abb.comOndej Brýdl, ondra.brydl@seznam.czAles Czudek, a.czudek@centrum.czStanislav Goryl, xgoryl00@stud.feec.vutbr.czFilip Haring, fillip.haring@gmail.comJakub Hezcko, kuba.heczko@seznam.czABB s.r.o., Vídeská 117, 619 00 BrnoZadání projektuSeznamte se s procedurami pro testování pesností elektronických pístrojových transformátorproudu a naptí ABB a procedurami pro kusové zkoušky. Prostudujte kvalitativní a kvantitativníparametry testovacích naptí a proud, které pedepisují píslušné normy (IEC 60044-7, IEC 60044-8a IEC 61869-1). Provete diskuzi možných pístup pro realizaci pracovišt realizujícího potebnétesty na jedné lince za úelem zkrácení procesu výstupních kusových zkoušek.Navrhnte vhodné uspoádání pracovišt pro souasné ovování požadovaných parametr. Pi návrhuzvažte možné vzájemné ovlivování zaízení pro realizaci jednotlivých test a orientaní cenovounáronost navrhovaného pracovišt. Návrh musí splovat bezpenostní pravidla testovacích procedur,zachovat pesnost a kvalitu stávajících test a zkrátit as testování. V pípad poteby rozpracujte vícemožných ešení a porovnejte jejich vlastnosti.ÚvodZadáním práce je vymyslet a navrhnout linku na mení výstupních kusových zkoušek na mícíchtransformátorech. Výstupní zkoušky slouží na odhalení vad vzniklých pi výrob. Návrh linky sevytváí ve spolupráci s firmou ABB.s.r.o a to z dvod minimalizace náklad na výstupní zkoušky natransformátorech. Jedná se pedevším o zrychlení prbhu mení, lepší využití lidských pracovníchsil a zefektivnní celého mícího procesu.Mící linka je navržena s ohledem na rozmry testovací místnosti a s maximálním využitím jižpítomné mící techniky. Tím se sníží poátení náklady o mící PC, napové a proudové zdroje.Dále linka musí být navržena tak, aby na ní bylo možné zmit všechny typy mících transformátorkteré firma ABB.s.r.o vyrábí. Z dvod kompatibility musí být také snadné pidat další typtransformátoru který bude vyvinut. Celá linka bude ve výsledku samostatný systém do kteréhov bžném provozu obsluha nebude muset zasahovat. Jako obsluha celé zkušebny bude stait pouzejeden lovk, na místo souasných tech.Návrh ešeníVýrobní kusové zkoušky transformátor sestávají z:Izolaní zkouška sekundárního vedení na transformátoru, zkouška na mení kapacity C1 (kapacitamezi primárním vinutím a odporem na výstupu idla), zkouška na mení kapacity C2 (kapacitamícího idla proti zemi), mení ástených výboj, izolaní zkouška primárního vedení, menínapové pesnosti, mení proudové pesnosti.62

Obrázek 5 Pípravek který bude použit pro všechny typy pístrojových transformátorPípravek je o rozmrech 60x30x20 cm. Z vnitní ásti pípravku se nacházejí RJ-45 a Twin-BNC adalší ti vodie, pro pipojení všech vodi vedoucích z mícího transformátoru. Na vnjší stranpípravku bude 10 kolíkový konektor. K nmu budou automaticky pijíždt micí jehly a budeprovádno mení. V pípravku jsou vyfrézovány prohlubn, do kterých se bu vloží senzor KEVCD,nebo nástavec pro další typy z obrázku 2.Obrázek 6 Ukázka nástavce do pípravku pro typ senzoru KERCNa obrázku 3 jsou zobrazeny ti mící stanice, první stanice má dv mící hlavice, a bude mitzárove ti zkoušky – izolaní zkouška sekundárního vedení, zkouška na mení kapacity C1 azkouška na mení kapacity C2. Druhá stanice mí dv zkoušky – izolaní zkoušku primárníhovedení a mení ástených výboj. Na tetí stanici je potom – mení napové pesnosti a proudovépesnosti.Mení potom probíhá následovn : Obsluha vloží senzor do pípravku, upevní, pipojí a posune nahnanou ást dopravníkového pásu. Pípravek se zarazí o píku v první stanici, pítlaným válcem seprovede stabilizace polohy pípravku, sejme se RIFD kód píslušného senzoru, podle nj se následnprovede automatické mení. Sekundární svorky jsou nakontaktovány pes micí jehly, primárnípotom robotickým ramenem. Provede se mení, uloží výsledky, vše se rozpojí a senzor pokrauje nadalší stanovišt.63

Obrázek 7 Linka pro výstupní kusové zkoušky na pístrojových transformátorechTabulka 1 Srovnání zrychlení mícího procesuRychlost vyjíždníkompletn zmenýchtransformátorPoet kompletnzmených transformátorza 1 hodinuPoet kompletnzmených transformátorza 8 hodinS kapacitnímidlemBezkapacitníhoidlaSkapacitnímidlemBezkapacitníhoidlaSkapacitnímidlemBezkapacitníhoidlaSouasný stav7 minut6 minut30 vtein5 6 39 42Automatickálinka3 minuty30 vtein2 minuty30 vtein17 25 136 200ZávrNávrh automatizované linky je realizován díky projektu IET2 a firm ABB.s.r.o. Pi vytváení návrhujsem musel znát normy SN o mení na transformátorech a také firemní zvyklosti ABB.s.r.o. Bylonasimulováno testovací mení pomocí pípravku, kterým jsme zjistili, že kvalita mení se nezhorší.Výsledkem této práce je pesný návrh na micí linku, s uvedenými požadavky a výhodami pedsouasným stavem.Literatura[1] ZEZULKA, F. PROSTEDKY PRMYSLOVÉ AUTOMATIZACE. VUTIUM. VUTIUM. BRNO:VUTIUM, 2004. 176 S. ISBN 8021426101.[2] GESCHEIDTOVÁ, E., REZ, J., STEINBAUER, M. MENÍ V ELEKTROTECHNICE. MENÍ VELEKTROTECHNICE. BRNO: VUTIM, 2002. S. (184 S.)ISBN: 8021419903.[3] SN EN 61869-1. PÍSTROJOVÉ TRANSFORMÁTORY: ÁST 1: VŠEOBECNÉ POŽADAVKY. [S.L.]:ÚAD PRO TECHNICKOU NORMALIZACI, METROLOGII A ZKUŠEBNICTVÍ, DUBEN 2010. 62 S.64

Optimalizace metod potlaování obrazového šumuSupervizor projektu:Vedoucí projektu:Studenti:Zadavatel projektu:prof. Ing. Karel Bartušek, DrSc.Ing. Jan MikulkaKryštof ChotašPROTOTYPA a.s., Hudcova 533 / 78c, 612 00 BrnoZadání projektuCílem projektu je návrh vhodné metody pro potlaování šumu v 3D NMR obrazech.ÚvodNukleární magnetická rezonance (NMR)Z historického hlediska se jedná o pomrn novou technologii, známou cirka od roku 1940, piemžod roku 1970 se využívá v medicín k urení diagnóz.Tato metoda je založena na umístní jádra atomu do konstantního magnetického pole B 1 a na njkolmého (transverzálního) vysokofrekvenního pole B 2 (MHz), ímž se dociluje stálé rotace jádra vrovin XY. Volbou velikosti tchto polí se dá pomrn snadno urit, která jádra budou v rezonanci. Povypnutí pole B 2 , rotují jádra stále v rovin XY a indukují naptí v mící cívce, ze kterého následnurujeme požadované hodnoty.Je nutno dodat, že NMR se projevuje jen u atom s lichým nukleonovým íslem. Nejvhodnjšímzástupcem pro mení je atom vodíku, který má pouze jeden proton, ímž vykazuje veliký magnetickýmoment a zárove je ho ve form vody v lidském organizmu okolo 60%.NMR je v praxi hojn používáno zejména kvli následujícím výhodám. Napíklad do dnešní dobynebyly prokázány negativní úinky elektromagnetického záení na lidský organizmus pi dodrženípedepsaných hygienických podmínek a zárove oproti jiným metodám vykazují vtší pesnost akvalitu. Jejich výhodou je i to, že pi dostateném potu snímk, mžeme vytvoit celý modelsnímaného objektu.Trojrozmrná diagnostika pomocí NMRJe zejmé, že pro urení polohy v prostoru potebujeme ti souadnice. U NMR je uríme pomocí tzv.gradient. Pro šíku ezu je urující tzv. magnetický gradient (slice selecting gradient), který je tvoenmagnetickým polem s rostoucí intenzitou podle osy objektu, kde jednotlivé snímky vybírámepíslušnou frekvencí. Dále zde máme pole kolmé na tuto osu, které uruje odítací gradient (readoutgradient). A nakonec uríme poslední souadnice za pomoci fáze urujícího gradientu (phase encodinggradient).Pozn.: Toto je jen velmi struné nastínní toho, jak NMR fungují a pro úplné pochopení, je dležiténastudovat píslušnou literaturu.Šum v obrazech 3D NMRJak je již výše zmínno, 3D NMR (dále jen NMR) se dnes nejastji využívá v medicín k urovánídiagnóz. Aby byla diagnóza pesná, je nutné dostat co nejlepší detailní popis zkoumaného objektu(mozek, prez aortou, atd). Bohužel snímky NMR jsou asto postiženy velkým šumem, který jemimo jiné úmrný úrovni signálu, lokální protonové hustot, šíce pásma, návrhu systému, kvalit RFcívky a zejména na parametrech snímání.Pi obecném potlaení šumu v obrazech NMR nastává zásadní problém v tom, že se šum nachází vestejném kmitotovém pásmu jako ásti obrazu nesoucí detaily. Z tohoto dvodu je nutné najít vhodnýkompromis mezi žádoucím vyhlazením a zlepšením pomru signálu a šumu ke ztrát detail na strandruhé(tzv. Pomr SNR).Abychom dosáhli velkého detailu pro vytvoení 3D modelu, mžeme zvýšit poet snímk vlivemtloušky ezu. Bohužel v dsledku zúžení tloušky ezu dochází k vtšímu zašumní a tedy i ztrátinformace (zhoršení pomru SNR). Rozhodli jsme se tedy najít vhodný kompromis mezi tlouškouezu a množstvím šumu ímž jsme dospli k tomu, že by mohlo být vhodné nkteré snímky dopoítat.65

ešeníMetoda aritmetického prmruExistuje mnoho možností, jak obraz dopoítávat. Asi nejjednodušší metodou interpolace ez obrazNMR je prmrování intenzit jednotlivých pixel o stejných souadnicích ve vedlejších obrazech(ezech). Tímto zpsobem nám vznikne z n obraz 2n-1 obraz (n-1 nových). Je nutno podotknout, žese zde pracuje s již zpracovaným signálem z K-prostoru do frekvenní oblasti, tedy s výslednýmisnímky.Obrázek 8.: Porovnání skuteného a dopoítaného obrazu metodou aritmetického prmruMetody za pomoci rychlé Fourierovy transformaceDalší metoda zpracování se provádí pímo v k-prostoru, tedy pímo se snímanými daty z NMR avyužívá diskrétní Fourierovy transformace, konkrétn rychlé Fourierovy transformace.Diskrétní Fourierova transformace (DFT)Jak již z názvu vyplývá, jedná se o nespojitou verzi Fourierovy transformace (FT), která zposloupnosti o N zadaných hodnotách v asové oblasti, vytvoí N nových ve frekvenní oblasti.Pro spektrum diskrétní aperiodické posloupnosti pak platí následující vztah:Pro inverzní transformaci mjme vztah následující:DFT se dnes hojn využívá ze dvou dvod, prvním je, že ji lze využít ke zpracování namenýchhodnot, které jsou zejména diskrétního rázu. Druhým dvodem je to, že se dá provádt za pomocispecializovaných procesor na DFT, které jsou v dnešní dob hojn k dispozici.Rychlá Fourierova transformace (FFT)Tento typ FT vznikl za úelem zjednodušení algoritmu DFT, který vyžadoval N 2 komplexních souina N 2 sout, což je velmi nároné. FFT algoritmus znan redukuje poet tchto výpot a jeimplementován v mnoha výpoetních programech, jako je napíklad Matab.Doplnní nul do frekvenního spektra signáluMjme x ez v k-prostoru, jejichž data jsme sejmuli pi magnetické rezonanci a jejichž hodnoty jsounenulová, konená, komplexní ísla. Vezmme si vektor tchto ísel jdoucí skrz všemi ezy (xhodnot), a proveme jejich transformaci do frekvenního spektra (FFT). Zde se na okraj spektra66

pidají nuly, ímž se rozšíí spektrum signálu. Pro n nových snímk, by mlo být vhodné použít n/2nul z obou stran spektra, jelikož FFT a IFFT vrací stejný poet hodnot. Toto provedeme pro všechnysouadnice ez a z nov vzniklé matice hodnot udláme celkovou Fourierovu transformaci, ímždostaneme výsledné obrazy.Na softwarovém ešení této metody momentáln pracuji, proto její výsledky zveejním pozdji. Zde semohu odkázat pouze na výsledky ing. Mikulky viz. následující obrázek.Obrázek 9.: Výsledný interpolovaný ez metodou doplnní nul ve frekvenním spektruAutor: ing. Jan MikulkaMetoda interpolace z více snímk stejných souadnicPrincip této metody vychází z pedpokladu, že máme více ez s vtším pomrem šumu. Jelikož ješum více i mén náhodnou veliinou, mlo by být možné z nkolika snímk tlesa na stejnýchsouadnicích šum vylouit. Vezmme tedy v úvahu, že udláme bhem jedné vteiny nkolik stejnýchsnímk, akoliv budou všechny snímky zatížené šumem, pi vhodném proložení jednotlivých intenzitpixel na stejných souadnicích dostaneme hodnoty, které se na tchto pozicích opravdu nachází.Tato metoda byla použita nap. na Hubbleov teleskopu k potlaení šumu na fotografiích vzdálenýchgalaxií, zpsobeným elektromagnetickým záením.ZávrProzatím jsme si ovili, že nejjednodušší a zárove spolehlivá metoda aritmetického prmru dodávápomrn solidní výsledky. Dále jsou k dispozici i výsledky pomocí metody doplnní nul dofrekvenního spektra, které jsou prozatím také pozitivní. Cílem projektu by mlo momentáln býtvylepšení již zmiovaných metod a vyzkoušení poslední navrhované metody, pro kterou nejsouprozatím podklady.Použitá literatura:[1] GESCHEIDTOVÁ, E., BARTUŠEK, K. Kritéria pro výbr vlnek pi zpracování MR obraz.Elektrorevue [online]. 13.12.2009, 2009. Dostupný z WWW:.ISSN 1213-1539.[2] Fourierova transformace [online].Dostupný z WWW: .[3]MIKULKA, J. INTERPOLACE TROJROZMRNÝCH DAT MAGNETICKÉ REZONANCE.Elektrorevue [online]. 20.06.2011, 2011. Dostupný z WWW: 67

Návrh tecí hlavy pro magnetický árový kódSupervizor projektu:Vedoucí projektu:Studenti:Zadavatel projektu:prof. Ing. Karel Bartušek, DrSc.Ing. Jan MikulkaLibor KadlíkPROTOTYPA a.s., Hudcova 533 / 78c, 612 00 BrnoZadání projektuNanesením feromagnetických proužk na podkladový materiál vznikne magnetický árový kód.Snímání lze provést oscilátorem, jehož cívku vystavíme feromagnetickému materiálu. Získámekmitotov modulovaný signál, který demodulujeme, zesílíme a pípadn rekonstruujeme. tecí hlavasestavená v rámci projektu IET2 a pi ešení bakaláské práce je schopna íst árové kódy skládající sez proužk a mezery širokých 1 mm a více.ÚvodMagnetický árový kód je posloupnost feromagnetických proužk nanesená na podkladovémmateriálu. Snímání probíhá snímaem, který se pohybuje po kódu a detekuje pítomnostferomagnetického materiálu. Signál je dále demodulován, zesílen a rekonstruován od obdélníkovépodoby.SnímáníZákladem je cívka, jejíž vlastní induknost vzroste v pítomnosti feromagnetika. Cívka je souástírezonanního obvodu ve snímacím oscilátoru, a tak se zmny induknosti projevují na zmnkmitotu. Tyto zmny sledujeme (pomocí kmitotového demodulátoru).Kmitání rezonanního obvodu je zpsobeno diferenním zesilovaem (obrázek 10: Vytvoení zápornédynamické vodivosti) s kladnou zptnou vazbou, který se chová jako záporná dynamická vodivost.Pro velké rozkmity naptí roste vodivost k nule, tímto (nikoli limitací) je dána amplituda kmit, aproto oscilátor generuje tém sinusový signál.obrázek 10: Vytvoení záporné dynamické vodivostiDemodulaceZmny kmitotu snímacího oscilátoru pevedeme na zmny naptí pomocí kmitotovéhodemodulátoru. Experimentovali jsme se dvma druhy kmitotových demodulátor – fázovým závsem(PLL) a rozdílovým demodulátorem.Výhodou PLL je snadné nastavení parametr a dobrá dostupnost (nap. obvod 4046). PLL obsahujenaptím ízený oscilátor (VCO), jehož fázový šum však znehodnocuje demodulovaný signál.Proto byl vyvinut rozdílový demodulátor (obrázek 11: Rozdílový kmitotový demodulátor).68

obrázek 11: Rozdílový kmitotový demodulátorVstupní signál U in je rozveden do pásmové propusti a invertoru. V sumátoru dojde k destruktivníinterferenci, jejíž míra závisí na blízkosti vstupního kmitotu f in od rezonanního kmitotu pásmovépropusti. Demodulaci dokoníme usmrovaem.Rozdílový demodulátor má nízký šum. Vstupní signál musí být sinusový (jinak se pevodnícharakteristika deformuje), což snímací oscilátor spluje.ZesíleníUžitená složka (obraz sejmutého kódu) v demodulovaném signálu je zesílena, potlaena jsou naopakstejnosmrná (mén než 1 Hz) a zbytky vysokofrekvenní (více než 200 Hz) složky.RekonstrukceSejmeme-li nekonen úzký proužek árového kódu, na výstupu tecí hlavy obdržíme prostorovouimpulzní odezvu (PSF). Zde se PSF blíží Gaussov kivce, nebo je citlivost snímae rozprostena dookolí.Na výstupu tecí hlavy obdržíme signál daný konvolucí PSF s árovým kódem (obdélníkový signálc(t)). Toto tzv. konvoluní zkreslení se projevuje zaoblením, prolínáním hran signálu a potlaení jehorychlých ástí (úzké proužky a mezery jsou málo patrné).obrázek 12: Princip metody hledání inflexního boduKonvoluní zkreslení odstraníme rekonstrukcí, zde metodou hledání inflexního bodu (obrázek 12:Princip metody hledání inflexního bodu). Derivací zkresleného signálu získáme superpozici mnohareplik PSF, polarita repliky rozlišuje nábžnou a sestupnou hranu. Okamžik výskytu hrany je dánvrcholem repliky, hledaný detekcí prchodu druhé derivace nulou.Aby nedocházelo k falešné detekci hran vlivem šumu, hranu ignorujeme, pokud je absolutní hodnotaprvní derivace menší než zvolený práh.VýsledkyV rámci projektu IET2 [1] byl sestaven prototyp s Colpittsovým oscilátorem majícím cívku s jádrem oprmru 2 mm. Kmitoet oscilátoru je 320 kHz, feromagnetický proužek kódu psobí pokles o 100Hz. Demodulací v PLL (s obvodem 4046) a zesílením získáme signál na obrázek 13 (lokální minimaodpovídají proužkm, maxima mezerám). Je zde patrné výrazné konvoluní zkreslení (srovnejterozkmit úzkých a širokých ástí). Kvli fázovém šumu VCO v PLL je S/N pouhých 20 dB.69

obrázek 13: Výstupní signál prototypu tecí hlavy (IET2)Výstupem bakaláské práce [2] je dokonalejší provedení s oscilátorem s cívkou navinutém na tením(prmr 1,5 mm) jáde, což ásten potlailo konvoluní zkreslení. Demodulace probíháv rozdílovém demodulátoru.V rekonstrukním obvodu je invertujícími derivátory vytvoena první (u d1 ) a druhá (u d2 ) derivacesignálu (obrázek 14: Výstupní signál tecí hlavy a innost rekonstrukního obvodu (bakaláská práce).Komparátory poté sledující velikost první derivace a prchod druhé derivace nulou a ídí peklápníbistabilního klopného obvodu, jehož výstupem je rekonstruovaný signál (u out ).obrázek 14: Výstupní signál tecí hlavy a innost rekonstrukního obvodu (bakaláská práce)ZávrSnímání magnetických árových kód s proužky a mezerami o šíce 1 mm se ukázalo jakoproveditelné. Konvoluní zkreslení ásten omezíme použitím co nejteního jádra cívky snímacíhooscilátoru. Metoda hledání inflexního bodu postaí k úspšné rekonstrukci.Reference[1] KADLÍK, L. Návrh tecí hlavy pro magnetický árový kód. Brno: FEKT VUT Brno, 2010, 33 s.[2] KADLÍK, L. Návrh tecí hlavy pro magnetický árový kód. Brno: FEKT VUT Brno, 2011.125 s.70

Numerické modelování vlivu magnetické susceptibility naMR obrazySupervizor projektu:Vedoucí projektu:Konzultant projektu:Student:Zadavatel projektu:prof. Ing. Karel Bartušek, DrSc, bartusek@feec.vutbr.czIng. Jan Mikulka, mikulka@feec.vutbr.czMichal Král , michal.kral@prototypa.czZdenk Mžourek, vlk@igloonet.czPROTOTYPA a.s., Hudcova 533 / 78c, 612 00 BrnoZadání projektu:Navrhnte metodu pro korekci artefakt v MR obrazech magnetické susceptibility vlivem víivýchproud meného vzorku. Navrhnte a sestavte komplexní vzorek s kombinací kladné a zápornépermeability pro mení v tomografu magnetickou rezonancí a srovnejte zmené obrazy rozloženímagnetického pole s výsledky simulace pro zvolenou konfiguraci. Zpracujte zmené MR obrazynavrženou metodou a srovnejte korigované obrazy s pvodními. Urete magnetickou susceptibilitumeného vzorku.ÚvodNukleární magnetická rezonance (NMR) je dobe známá neinvazivní a nedestruktivní metoda, která sepoužívá pro zjišování vlastností materiál. Mený vzorek se nachází v silném magnetickém poli a vzávislosti na jeho homogenit se odvíjí kvalita výsledný MR obraz.Existují dv základní metody MR mení. Metoda spinového echa je založena na excitaci jaderpomocí dvou RF impuls a následného zjištní intenzity signálu v ase T E (v tomto ase jsoumagnetizaní vektory ve fázi a signál má maximální velikost). Pi použití této metody dochází kekompenzaci nehomogenity magnetického pole.Metoda gradientního echa pracuje na jiném principu. Jádra jsou excitováný a zárove se aplikujegradientní magnetické pole, které zpsobuje rychlejší rozfázování magnetizaních vektor. Pi teníintenzity signálu se polarita magnetického gradientního pole obrátí, aby se vektory opt zfázovaly. Pipoužití této metody nedochází ke kompenzaci nehomogenit magnetického pole a tím pádem i kmožnému vzniku artefakt, které znehodnocují výsledný MR obraz. Tyto nehomogenity magnetickéhopole mohou vznikat napíklad kvli lokálním zmnám susceptibility (mený vzorek je vyroben zparamagnetického nebo feromagnetického materiálu) nebo ve vzorku jsou indukováný víivé proudy(vzorek je z vodivého materiálu), které psobí proti magnetickému poli, co je vyvolalo, a tak totomagnetické pole deformují. Dále se budeme zabývat návrhem korekní metody pro obrazy menépomocí metody gradientního echa.ešeníPi návrhu budeme vycházet ze vzorce(1)kde T E je as, kdy dojde ke sfázování magnetizaních vektor, a T 2*je efektivní relaxaní as.Cílem korekní metody je vyrovnat fázový obraz a odstranit artefakty v obraze. Tohodosáhneme, když vzorec vynásobíme stejným exponencionálním lenem ale s opanýmznaménkem.Do tohoto vzorce dosadíme následující(2)(3)71

T 2 je spin-spinový relaxaní as, je gyromagnetický pomr a B vyjaduje magnetický tok.Použitím následujícího vzorce mžeme dosadit do vzorce pedchozího a odvodit tak vztah prokorekní metodu za pomoci fáze získané z komplexního obrazu.(4)(5)Po dosazení do vzorce (2) dostaneme následující výrazZ této rovnice vyplývá, že pokud vynásobíme vstupní MR obraz exponentem získaným zevzorce (6), tak by se mla vyrovnat fáze obrazu a také by mlo dojít k ástenému odstranníartefakt v obraze.(6)(7)Obr.1: Vstupní obraz pro zpracování.Pro otestování korekní metody jsme zmili vzorek (vzduchové bubliny ve vod), na kterémby mla být úinnost této metody dobe patrná. Vstupní obraz má velikost 60x60 mm arozlišení 256x256 pixel. Zde uvedené obrazy byy pro názornost oíznuty, aby byy vidtpouze relevatní ásti obrazu.Samotnou korekci obrazu provedeme tak, že nejprve získáme hodnoty fáze ,zdiferencováním fázového obrazu. Po získání tchto hodnot je použijeme jako argument provzorec (6). Po aplikování této korekce by mlo dojít k vyrovnání nehomogenit magnetickéhopole a alespo ástenému odstranní artefakt v obraze.Korekci obraz jsme realizovali v programu Octave. Zde uvedené obrazy byy obarvenypomocí tzv. barevné mapy, což znamená, že barvy neodpovídají skutenosti, ale slouží jen prolepší zpehlednní výsledku.72

Obr.2: Výstupní obraz po zpracování.ZávrNa základ uvedených vzorc (1),(3),(4) se nám povedlo odvodit korekní metodu MR obraz. Poaplikování korekce v programu Octave se podailo alespo vyrovnání fáze obrazu, nebo-li kompenzacinehomogenity magnetického pole, ale odstranní artefakt, které se v obraze vyskytují, se jižnepovedlo (modré oblasti, které se v obr. 2 vyskytují by se mli zmenšit). Jelikož se zde artefaktypoád vyskytují, tak se pokusíme navrhnout další korekní metodu, nejspíše s využitím konvoluníchmetod pro filtrování obraz.Literatura[1] KUBÁSEK, R.; STEINBAUER, M.; BARTUŠEK, K. Material influences in MR tomography,measurement and simulation. Journal of ELECTRICAL ENGENEERING. 2006, 57, s. 58-61.ISSN 1335-3632.[2] JAN, J. Medical Image Processing, Reconstruction and Restoration - Concepts and Methods.Boca Raton, FL, USA : CRC Press, Taylor and Francis Group, 2006. 760 s. ISBN 0-8247-5849-8.[3] BARTUŠEK, K.; FIALA, P.; MIKULKA, J. Numerical Modeling of Magnetic FieldDeformation as Related to Susceptibility Measured with an MR System. Radioengineering.2008. 17(4). p. 113 - 118. ISSN 1210-2512.73

Návrh bezdrátového penosu signálu z teplotních idelSupervizor projektu: doc. Ing. Petr Drexler, Ph.D. drexler@feec.vutbr.czVedoucí projektu: Ing. Zdenk Roubal roubalz@feec.vutbr.czdoc. Ing. Petr Koas, Ph.D. petr.konas@gmail.comKonzultanti projektu: Ing. Radek Javora, Ph.D. radek.javora@cz.abb.comIng. Pavel Váopavel.vano@cz.abb.comStudenti: Martin Loviška martin.loviska@gmail.comTomáš Minárxminar12@stud.feec.vutbr.czZadavatel projektu:ABB s.r.o., Vídeská 117, 619 00 BrnoZadání projektu:Specifikovat místa v silové ásti VN rozvade, v nichž je žádoucí monitorování teploty za úelempedejití havarijního stavu v dsledku pehátí. Návrh spolehlivého bezdrátového penosu dat zvhodných teplotních idel a jejich následné vyhodnocení. Realizace demonstraního vzorku a jehonásledné otestování typovou zkouškou na oteplení.ÚvodV etzci distribuce elektrické energie je jedním z nejdležitjších lánk rozvad vysokého naptí.Píklad všestranného rozvade s modulární strukturou je na Obr. 1. Jedná se o celosvtov rozšíenýrozvad používaný napíklad v: prmyslu, námoních instalacích, doprav, rozvodných závodech aelektrárnách.Jedná se o kovov krytý rozvád se vzduchovou izolací.Obr.1: Soustava rozvadZ hlediska bezpenosti je rozvad navržen tak, aby byl odolný vi vnitnímu obloukovému zkratuzpsobeného zkratovými proudy. Zkrat mže být zpsoben rznými faktory a naším cílem bylozamit se na pehívání kontaktních ploch napíklad z dvodu nedostatku dotažení spoje. Díkynepetržitému monitorování zmny teplot na plochách je možné pedejít zvýšeným ztrátám amožnému poškození rozváde. Takovéto monitorování bývá teba v provozech se zvýšenýmnebezpeím (doly apod.) i se zvýšenými požadavky na spolehlivost a bezpenost provozu (nap.zvýšená míra vibrací u trajekt/záoceánských lodí apod.).. Stávající ešení problematiky se realizujepomocí IR pyrometr nebo pomocí infraervených okének na stnách rozvade. Nevýhodou použitíIR pyrometr je nemožnost monitorování teploty na mén dostupných místech, snímae se mohouzanést prachem, dále je nutný zásah do konstrukce kovových pepážek a stn rozvade, hlavnínevýhoda jsou vyšší finanní náklady. V pípad použití IR okének mení teploty není kontinuální, jenutná pímá viditelnost meného místa a také pístup obsluhy.Cílem projektu je najít finann výhodné ešení dlouhodobého a bezobslužného monitorování teplotpoužitelné i v komerních aplikacích.74

Obr. 2: IR okénko pro použití IR teplomruObr. 3: IR teplotní senzorešeníUrení míst meníV rozvadi se nacházejí ti dležité silové oddíly: pívody, pípojnice, jisti. Pracovní teplota v tchtooddílech rozvade se pohybuje kolem 80 ° C a v pípad poruchy by mly souásti odolat teplotám110 - 115 ° C. K nechtnému navýšení teploty mže dojít v místech, kde se zvýší pechodový odporstyných ploch v dsledku nedokonalosti spoje zpsoben napíklad nedotaženými šrouby. Dalšímmístem vhodným pro mení jsou pružinové kontakty odpojovae a zemnie.Obr. 4: Kritické spojeObr. 5: Oblasti meníMeníNa ešení problému budou použity odporové snímae pro mení teploty na daných místech vrozvadi. Technické požadavky kladené na snímae jsou použitelnost pro prostedí s teplotou do75

120 °C a znané elektromagnetické pole. Je možná aplikace v prašném prostedí, pípadn výskytvibrací. Analogový, pípadn digitální signál ze snímae je teba pizpsobit technologii penosu(optická vlákna), pomocí pevodníku optické veliiny na elektrickou.Napájení pasivních sníma (RTD, polovodiový) bude ešeno pomocí sbru energie z okolí, tzv.energy harvesting. Pro naše použití není nutné vyžadovat vysokou citlivost a rychlé dynamickévlastnosti, protože úkolem je sledovat pomalé zmny a prbh teploty.Bezdrátový penosPenos dat jsme se rozhodli realizovat bezdrátov z jednotlivých senzor z dvod univerzálnosti amožnosti umístní blízko kritických míst mení a zárove vyhnout se nechtnému penosu elektrickéenergie na ásti, kde by mohlo dojít k poškození nebo zniení ástí rozvade a ohrožení obsluhy. Vprvotním návrhu bude použit penosový modul z AD pevodníky a digitálními vstupy z dvodumožnosti pímého napojení senzor. Výbrem frekvenního pásma 2,4 GHz se chceme vyhnoutpípadnému rušení, ale pokud by došlo k perušení spojení napíklad z dvodu odpojování nebozapojování vedení, tak penos díky použité technologii ZigBee zajistí rychlou obnovu komunikace.Technologie ZigBee založená na standardu IEEE 802.15.4 je vhodná pro bezdrátové senzory vprmyslu pro svou nejnižší spotebu energie mezi rádiovými moduly, ale hlavn kvli své odolnostívi rušení použitím DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) pro modulaci dat a také používánímtechniky CSMA - CA (carrier Sense Multiple Access - Collision avoidance) a GTS (Guarantee TimeSlots), aby se pedešlo rušení souasn vysílacích uzl sít. Sí ZigBee tvoí ti typy uzl: koordinátor,smrova, koncová zaízení.Pomocí ZigBee je možné vytvoit kompletní mesh sí, kde všechny uzly mezi sebou rovnocennkomunikují a tak je zajištna vtší spolehlivost, dosah a škálovatelnost senzorové sít. Krom senzorby v rozvadi byl umístn ZigBee modul s funkcí smrovae, který by peposílat všechna data mimoodstínní rozvade do kontrolního centra nebo notebooku obsluhy vybaveného ZigBee Kordinátorom/ smrovaem.NapájeníSouásti celého zaízení jsou vybírány prioritn tak, aby nebylo nutné používat napové mnie.Použití baterii by bylo možné, ale pouze za pedpokladu odolných akumulátor pracujících pivysokých teplotách. Jelikož bžn dostupné akumulátory jsou použitelné do 60 °C nebo 100 °C, jsounevhodné do prostedí, kde se teplota v pípad poruchy mže zvýšit na 120 °C. Na základ tchtopoznatk a pezkoumání možnosti sbru energie z prostedí jsme se rozhodli využít okolního tepla avibrací (používané hlavn v aplikacích na lodích a plošinách) na napájení. V pípad tepla využívámetermoelektrický generátor (TEG) pipojený na integrovaný obvod s funkcí ízení napájení, který dálemže být doplnn piezoelektrickým elementem. Zaízení tak bude moci fungovat bez nutnosti výmnybaterií.ZávrBezdrátové senzory napájené z aplikace mají velký potenciál pro zlepšení produktivity a ochranyzaízení v rzných odvtvích prmyslu. Dkladným kontinuálním monitorováním teploty ástírozvade bude možné pedcházet havarijním stavm. Naše zaízení bychom dále chtli rozšíit omení proudu pomocí optických vláknových senzor a také je využít k mení teploty. Kvlinedostatené odolnosti hotových modul vi extrémním podmínkám bychom chtli zkonstruovatvlastní bezdrátový modul, který by byl jednoduše rozšiitelný dalšími senzory a tak by se stalzákladním stavebním prvkem bezdrátových prmyslových senzorových sítí.Literatura[1] RIPKA, Pavel, et al. Senzory a pevodníky. Praha : Vydavatelství VUT, 2005. 129 s. ISBN80-01-03123-3[2] WANZHI, Qiu; PENG, Hao; EVANS, R.J. An efficient self-healing process for ZigBee sensornetworks. In International Symposium on Communications and Information Technologies76

(ISCIT 2007) [online]. Sydney,. NSW : [s.n.], 19 Oct. 2007, 04 December 2007 [cit. 2011-06-23].Dostupné z WWW: .ISBN 978-1-4244-0976-1, doi:10.1109/ISCIT.2007.4392233.[3] GUNGOR, V.C.; HANCKE, G.P. Industrial Wireless Sensor Networks: Challenges, DesignPrinciples, and Technical Approaches. IEEE Transactions on Industrial Electronics [online].Oct. 2009, vol. 56, no. 10, [cit. 2011-06-23].Dostupné z WWW: .ISSN 0278-0046.[4] GASCÓN, David. Wireless sensor networks [online]. November 17, 2008 [cit. 2011-06-23].802.15.4 vs ZigBee. Dostupné z WWW: .[5] Electronics Bus [online]. c2011 [cit. 2011-06-23]. Thermoelectric Energy Harvesting –Thermoelectric Sensors & Transducers. Dostupné z WWW:.[6] DALOLA, S., et al. Autonomous Sensor System with RF Link and Thermoelectric Generatorfor Power Harvesting. In I2MTC 2008 - IEEE International Instrumentation and MeasurementTechnology Conference [online]. Victoria, BC, Canada : [s.n.], May 2008 [cit. 2011-06-23].Dostupné z WWW: .ISBN 978-1-4244-1540-3, ISSN 1091-5281, doi:10.1109/IMTC.2008.4546980 .77

Konstrukce a návrh transformátorSupervizor projektu:Vedoucí projektu:Konzultanti projektu:Studenti:Zadavatel projektu:doc. Ing. Petr Drexler, Ph.D., drexler@feec.vutbr.czIng. Zdenk Roubal, roubalz@feec.vutbr.czIng. Radek Javora, Ph.D., radek.javora@cz.abb.comIng. Pavel Váo, pavel.vano@cz.abb.comVít Smejkal, xsmejk03@stud.feec.vutbr.czABB s.r.o., Vídeská 117, 619 00 BrnoZadání projektuSeznamte se s výpoetním algoritmem klasických síových napájecích transformátor. Použitýalgoritmus implementujte do prostedí Matlab. Dále se seznamte s parametry potebnými pro návrhmících transformátor proudu.ÚvodDokonalý napájecí transformátor nemá žádné ztráty a jeho sekundární naptí je nezávislé na pipojenézátži. Ztrátami v magnetickém obvodu a ve vinutí se však teplota transformátoru zvyšuje a jeho návrhje tak omezen maximálním pípustným oteplením. Z ekonomického hlediska je vhodné naléztnejmenší rozmr jádra a vodi a minimalizovat tak výrobní náklady, ale v nkterých pípadech jepožadována nap. nejvtší možná úinnost (na úkor rozmr a ceny).jádrokostravodi s izolacíObr. 14: Transformátor s EI jádrem – horizontální ezProudový transformátor slouží ke snížení velikosti mených proud na hodnoty, které mohou býtmeny bžn vyrábnými micími zaízeními, a také tato zaízení izoluje od primárního obvodu.Požadavkem na tyto transformátory je pevod meného proudu s minimální chybou v pracovnímrozsahu proud a omezení jeho maximální hodnoty pro ochranu pipojených pístroj.ešeníNávrh napájecích transformátor s EI jádrem je obvykle založen na volb parametr (mag. indukce,proudové hustoty, apod.) vzhledem k penášenému výkonu. Jedním z požadavk bylo nepoužívat tytotabulkov udávané hodnoty z literatury ([1]), ale urit jejich maximální hodnoty pro optimální provoz.Napíklad velikost magnetické indukce v mag. obvodu je omezena maximálními ztrátami v jáde,magnetizaním proudem a nasycením použitého materiálu. Proudová hustota J je dána výrazem (1),který byl odvozen z rovnice pro ztráty v jednom závitu:CuPCu_maxJ [A/mm 2 ; kg/m 3 , W, m, kg], (1)1210 m Cu78

Cuje objemová hustota mdi, P Cu_maxmaximální ztráty ve vinutích, rezistivita mdi pikdeteplot amCuje hmotnost všech vinutí. Ve vytvoeném algoritmu bylo zahrnuto více detail než jebžné za úelem zvýšení pesnosti návrhu (kostra pro vinutí, volba proklad vinutí, rozptylováinduknost,…).I 1 N :N I 2c I 2 R v2 L r1 2U 20IμLμRjI 0IjZObr. 15: Náhradní schéma transformátoru prouduPostup návrhu transformátor proudu, vytvoený v další ásti této práce, vychází ze zjednodušenéhonáhradního schématu (Obr. 2), který byl sestaven na základ znalostí získaných z [2] a [3]. Tentoobvod se skládá z ideálního transformátoru, magnetizaní induknosti L , rezistoru R j (odpovídáztrátám v jáde), rezistoru R v2 (odpor sekundárního vinutí), rozptylové induknosti L r a zátže Z(pipojený pístroj). Na základ tohoto schématu a odpovídajícího fázorového diagramu (Obr. 3) bylvytvoen algoritmus pro výpoet chyby proudu I a úhlu I . Pro každou tídu pesnosti jsou stanovenymaximální hodnoty tchto chyb normou, nap. [2].I U 20 II 2I jI 2cI 0 IObr. 16: Fázorový diagramOba vytvoené algoritmy byly implementovány do prostedí Matlab, ve kterém byla následnvytvoena grafická uživatelská prostedí pro snadné zadávání vstupních údaj. Jejich náhled je naObr. 4. Kivky materiál pro mag. obvod a databáze rozmr vodi a jader jsou naítány z tabulkyExcel. Návrh je automatizován a umožuje zvolit optimalizaci podle požadavku.ZávrV tomto projektu byl pedstaven postup návrhu klasických síových transformátor s EI jádrem aproudových transformátor. V prostedí Matlab byly vytvoeny programy pro jejich výpoet anásledn oveny oba algoritmy mením vyrobených vzork. Rozdíly mezi návrhem a menímnapájecích transformátor byly zpsobeny použitím orientovaného plechu pro magnetický obvod.Pesnost návrhu transformátor proudu odpovídá výrobnímu rozptylu parametr jáder.79

Obr. 17: Program pro návrh napájecích transformátor (vlevo) a transformátor proudu (vpravo)Literatura[1] FAKTOR, Zdenk. Transformátory a cívky. 1. vydání. Praha : BEN - technická literatura,1999. 393 s. ISBN 80-86056-49-X, EAN: 9788086056494.[2] SN EN 60044-1. Pístrojové transformátory - ást 1: Transformátory proudu. Praha : eskýnormalizaní institut, 2001. 44 s.[3] KOPEEK, Jan; DVOÁK, Miloš. Pístrojové transformátory : micí a jisticí. 1. vydání.Praha : Academica, 1966. 492 s.80

Micí komora s Peltierovými lánkySupervizor projektu: Ing. Petr Drexler, Ph.D., drexler@feec.vutbr.czVedoucí projektu: Ing. Tomáš Kíž, kriz@feec.vutbr.czIng. Zdenk Roubal, roubalz@feec.vutbr.czKonzultant projektu: Ing. Tibor Bachorec, Ph.D. tbachorec@svsfem.czStudenti: Pavel Vejnar vejnar.p@seznam.czZadavatel projektu: SVS FEM s.r.o., Škrochova 3886/42, 61500 Brno-ŽideniceZadání projektuSeznamte se se základními vlastnostmi Peltierových lánk. Dále prostudujte rzné zpsoby chlazeníjejich teplé strany. Aplikujte tyto znalosti na snížení šumu a vstupních klidových proud u operaníhozesilovae. Vyešte problém kondenzace vzdušné vlhkosti ve speciálním elektrometrickém zesilovai,který bude Peltierovy lánky používat. Konzultujte dosažené výsledky. Dále provete modelovánítepelných pomr Peltierova lánku v programu ANSYS.ÚvodZadání bylo poupraveno a napasováno na konkrétní výrobek. Vytvoení komory chlazené peltierovýmlánkem. V komoe je zajištná plynulá regulace teploty. Velikost komory je minimáln 20x20x20cm,aby se zde vešel toroidní transformátor.Peltierv lánek funguje na základ Peltierova jevu. Objevil jej J. C. Peltier v roce 1834. Tatosouástka se skládá ze dvou kov, vtšinou bismutu a telluru, a když pes tento pechod procházíproud, tak se jedna ze styných ploch zahívá a druhá ochlazuje. Jejich velikou nevýhodou je velkáspoteba energie a velká produkce tepla, které se musí odvádt.Tento jev se dá využít i opan k výrob elektiny.Obr.1: Peltierv lánek.ešeníNávrh zaízení je rozdlen na 2 ásti. Tou první je nádoba, do které se umístí souástka + zapustíPeltierv lánek s vývody pro vodní chlazení. Druhá ást je samotný chladi Peltierova lánku.81

Obr.2: Schéma navrženého systémuPrvní ást – Termobox pro souástkuJe teba si zvolit box, ve kterém bude souástka. Jako ideální ešení se nabízí již hotové termoboxy.Vyrábí se v rzných variantách a velikostech. Jako ideální termobox by byla vtší termoska. Bohužels ní se dá dosáhnout maximálního kruhového prmeru 8,5cm, což odpovídá maximální hodnotvepsaného tverce 6x6cm. To je pro nás málo. A tudíž je teba se poohlédnout po jiném ešení. Takžepichází v úvahu polystyrénový termobox. Ty jsou ve více rzných rozmrech. Takže jako ideálnírozmr se jeví box s vnitními rozmry 20x20x20cm. Tlouška stny pi tomto provedení je obvykle3,5cm. Bude teba box promit, jestli je to dostatené, nebo jestli se stna zesílí dalším obloženímpolystyrénu. Jde o to, aby vnitek boxu byl co nejmén ovlivnn okolní teplotou.Obr.3: Nerezový termobox 0,35l (vlevo), Termobox z polystyrénu (vpravo).Jelikož je box hodn prostorný, je teba volit dostatenou plochu lánk. Proto se do boxu zapustíhned 2 lánky tsn vedle sebe. Jejich rozmry budou 4x4cm. Tento rozmr je velice podobnýrozmrm procesor a tudíž nebude problém sehnat na n chladi. Tyto lánky se zapustí napevno dopipraveného otvoru. V boxu bude na lánek nasazen nízký chladi s žebrováním a nízko otákovýventilátor, pro rovnomrné rozložení chladu v boxu. Z venkovní strany se umístí chladi, speciálnuzpsobený pro vodní chlazení. Jedna ze stn boxu bude odjimatelná, aby se daly do nj vkládatsouástky. Dále budou ješt do boxu zavedená idla pro kontrolu teploty uvnit. Budoupravdpodobn dv a bude se brát v potaz jejich prmr.Druhá ást – Chladi lánkK uchlazení Peltierových lánk bude za potebí užití extrémního chlazení. Obyejný pasivní chladirozhodn nepostaí, chlazení vzduchem pomocí ventilátoru je malo efektivní, proto se použije voda.82

Vodní chlazení je sice náronjší konstrukce, ale v tomto pípad je nevyhnutelné. Jako zásobník navodu bude sloužit akvárium, popípad ideálnjší by byl njaký radiátor, pro lepší ochlazování vody zachodu. Kapalina bude cirkulovat pes chladící bloky umístných na peltiérech pomocí vodníhoerpadla. Kapalina se však bude stále moci vychladit jen na pokojovou teplotu a proto bude vhodnénasypat do vody led, který sníží její teplotu a sníží tak teplotu v boxu.ZávrZatím se pohybujeme jen v teoretické oblasti a usilovn pracujeme na návrhu a následné realizaci tohoešení. Praktické výsledky se mohou lišit oproti pedpokládaným. Našim cílem je dosáhnou teploty od-30°C do +40°C.Literatura[1] AKSENOV, A. I. – GLUŠKOVA, D. N. – IVANOV, V. I.: Chlazení polovodiovýchsouástek. Praha, SNTL 1975.[2] KUBINA, Pavel. Regulace teploty pomocí Peltierových termoelektrických modul [online].2011 [cit. 2011-06-27]. Dostupný z WWW:.83

ízení speciálních automatSupervizor projektu:Vedoucí projektu:Konzultant projektu:Student:Zadavatel projektu:Ing. Petr Drexler, Ph.D. (drexler@feec.vutbr.cz)Ing. Zdenk Roubal (roubalz@feec.vutbr.cz)Ing. Michal Hadinec (hadinec@feec.vutbr.cz)Michal Král (michal.kral@prototypa.cz)Vilém Závodný (zavodny.vilem@gmail.com)PROTOTYPA a.s., Hudcova 533 / 78c, 612 00 BrnoZadání projektuProgramování mikroprocesor využívaných v robotice. Projekt je zamen na navržení speciálníchelektromechanických soustav a jejich ízení. Programy jsou požadovány ve tvaru a form dálkovésprávy. Budou aplikovány u speciálních aplikací v extrémn zatížených nebo rizikových prostedí.ÚvodNa základ bližšího zadání, které spoívalo v mechanickém ovládání zaízení pomocí motoru aindikaci polohy pomocí senzor, jsem ml na výbr nkolik možností. První z variant bylo využitíkrokového motoru. Je velice pesný a výkonný, ale má vysoký odbr a hlavn se tžko mí jehomoment. Další možností bylo využít obyejný elektromotor. Zde už by se moment mil celkemsnadno, ale jeho pesné ízení by bylo problémem. Tetí myšlenkou bylo využít servomotor, který jepesný, výkonný i mení momentu by bylo možné. Nakonec tato myšlenka byla i vyzkoušenaprakticky na vytvoeném modulu, který je popsán níže. Ješt byla tvrtá možnost a to využítbezkartáový motor, protože má výborný výkon a mení momentu by mohlo být jednodušší, než ukrokového motoru.Obr.1: Krokový motor, servo motor, bezkartáový motor.ešeníV této ásti se budu zabývat už jenom servomotory a bezkartáovými motory, protože další dvmožnosti ešení nebyly prakticky realizovány.ServomotoryPrincipiáln jsou servomotory obyejné elektromotory, které je možné ovládat pomocí impuls ofrekvenci 30 – 90 Hz a šíce 0,5 – 2,5 ms (Obr. 3) a to díky elektronice uvnit servomotoru (Obr. 2).Další pedností jsou pevody, díky kterým je výsledná síla mnohem vyšší než u obyejnéhoelektromotoru.84

Obr. 2: Blokové schéma servomotoru.Obr. 3: Impulsy pro otáení serva.Pro vyzkoušení a testování servomotoru jsem si udlal pípravek (Obr. 4), na kterém zvolím úhel a dotoho úhlu se servo natoí a daný úhel je zobrazován na LCD displeji. Celý pípravek ídímikrokontrolér Atmel naprogramovaný v jazyce C pro AVR.Obr. 4: Testovací pípravek pro servomotor.Bezkartáové motoryTyto motory jsou výhodné hlavn díky své síle a rychlým otákám, ale naopak nevýhodou je složitjšíelektronické ízení motor. Protože to jsou tífázové motory, tak ízení je provádno v krocích pesnjdoucích za sebou.Pro testování, jsem si zapjil motor i ídicí elektroniku z modelu letadla a namil jsem proud (Obr.5), na kterém je závislý moment. Z grafu je patrné, že pro výpoet momentu bude nejprve potebavypoítat efektivní hodnotu proudu nebo mit vždy maximální hodnotu ve chvíli, když pijde ídicíimpuls. V tom pípad je nutné synchronizovat impulsy s AD pevodníkem.85

Obr. 5: Namený proud pi nezatíženém motoru.ZávrDoposud se mi podailo otestovat servomotor a urit, že nebude úpln nejvhodnjší pro naše ešení,protože nedokáže reagovat dostaten pesn a v nároných podmínkách. Jak již bylo díve oveno,tak vhodný je krokový motor, ale u nj není možné mit moment a z toho vyplývá, že není možnépoznat zátž. Myslím si, že vhodný by mohl být bezkartáový motor i když poítání momentu bude asidost složitou záležitostí. Ale jsem pesvden, že výpoetní výkon mikrokontroléru Atmel budedostatený.Literatura[1] VÁA, V. Atmel AVR programování v jazyce C. 1. vydání. Praha : BEN - technická literatura,2003. 216 s. ISBN 80-7300-102-0.[2] ROUBAL, Z; FRIEDL, M. Mikrokontroléry ATMEL AVR. Brno, 2009. 54 s.86

Bezdrátové ovládání s kódovaným penosemSupervizor:doc. Ing. Petr Drexler, Ph.D.Vedoucí projektu: Ing. Zoltán Szabó, Ing. Michal Hadinec, Ph.D.Konzultant:Michal KrálStudenti:Libor Blažek, Roman Bracinik, Matj PoláchÚvodProjekt se zabývá dálkovým ízením dvou i více pijíma (zárove i vysíla) s pyrotechnickýmvybavením. Využití bude pedevším pro bezpenostní úely, nap. pi hašení požár.Hlavními požadavky pro fungování zaízení musí být schopnost pomocí "hlavního" vysílae vyslatdva, nebo více signál zárove, tak aby pijímae mohli být spuštny ve stejný okamžik, s conejmenším asovým rozdílem.Velmi dleži¨tým aspektem je bezpenost, tudíž ošetení, aby se pijímae nespustily, pokud byzachytily jiný signál než ten, který vyšle vysíla. To zabezpeíme tak, že piadíme k souástemmoduly na kódování a dekódování.Pro kontrolu bude nastavená neustálá komunikace mezi vysílaem a pijímaem (í více), abychomzajistili vyslání spouštcího signálu do všech požadovaných pijíma.Návrh uspoádáníVysíla a pijíma bude zamnitelný, komunikace musí probíhat v obou smrech (potvrzování),pepnutí mezi režimem bude provedeno pomocí pepínae, nebo konfigurací jumper. Cena by mlabýt co nejnižší, protože pi použití nejspíš dojde k destrukci pijíma. Zaízení by mlo být odolnépovtrnostním podmínkám.Blokové schéma zobrazuje princip innosti obvodu ovládacieho modulu, každá ast zahrnujedležitou úlohu v zapojení. Takže mže obsahovat i dva a více obvod. Hlavní úlohou ovládacíhomodulu je kontrolovat zda jsou oba vzdálené moduly v dosahu a to opakovanou kontrolou spojení,následn na to zabezpeit aby pi odpálení (stlaení tlaítka pro tuto úlohu, bude sa nacházet naovládacím panelu tohto zaízení) oba vzdálené moduly spustili souasn.obr. 1: Ovládací modul, vzdálený modulKdyby došlo k situaci, kdy jeden ze vzdálených modul nebyl v dosahu obvodu, musízabezpeit aby se vzdálené moduly vbec nespustili a pípadn tuto chybu zobrazit pomocíindikaní kontrolky.87

Na blokovém schématu jsou rzné asti popsané zkratkami které si te popíšeme:1. RJ - ídící jednotka, procesor který ídí celou operaci. Generuje asový údaj kterýmse následn kóduje aby nedošlo k náhodné aktivaci vzdálených modul. Pípadnbude pítomný speciální obvod pro kódovaní. Dále bude zjišovat zda jsou obavzdálené moduly v dosahu a na základ této informáce rozhodovat i povolí následnéspuštní modul.2. HO – Hodinový obvod, zabezpeuje stabilní frekvenci potebnou pro generaciasového údaje. Táto frekvence by mla být dostaten stála, proto by bylo vhodnépoužít kvalitní oscilátor, nap. použití zapojení s krystalem.3. RF - Tento modul má zabezpeit samotné spojení mezi ovladacím modulem avzdálenými modulami. Cílem je dosáhnout dostatenou vzdálenost, ale ne na úkorspoteby (vzdálené moduly budou napájené bateriemi) .4. NZ – Napájecí zdroj, kvli lepší mobilit, protože se pístroj bude používat hlavn vterénu, by bylo vhodné použít bateriové napájení jako pro vzdálené moduly tak i proovládací modul. Dále bude velmi praktické umístní na indikaci stavu baterie.RF ModulExistuje široká škála zpsob realizace bezdrátového penosu. Není nutné „objevovat Ameriku“a vyvíjet to, co již funguje. V mnoha obchodech s elektronickými souástkami lze hotové modulyzakoupit. Jde jen o to, vybrat vhodný modul, nastudovat ho, a pipojit. V nabídce jsou modulypracující hlavn na frekvencích 868 MHz a 2,4 GHz, klasický radiový penos, Bluetooth, WiFi,ZigBee... údaje o dosahu se z rzných zdroj liší, záleží na více faktorech. Pohybují se v rozsahu 10 až100 metr. Bylo by vhodné otestovat více modul, a vybrat ten nejvhodnjší pro použití v terénu.Z nabídky spolenosti Farnell (jedné z nejširších na internetu) jsem na ukázku vybral modul odMicrochipu, který má zajímavé parametry, a slušnou cenu.MICROCHIPMRF24J40MB-I/RM, RF,TRX, 2.4GHZ, +20DBM• IEEE Std. 802.15.4 Compliant RF Transceiver• Supports ZigBee®, MiWi, MiWi P2P andProprietary Wireless Networking Protocols• Small Size: 0.9" x 1.3" (22.9 mm x 33.0 mm),Surface MountableCompatible with Microchip MicrocontrollerFamilies (PIC16F, PIC18F, PIC24F/H, dsPIC33and PIC32)• Up to 4000 ft. Range• Operating Voltage: 2.4-3.6V (3.3V typical)• Temperature Range: -40°C to +85°C Industrial• Low-Current Consumption:- RX mode: 25 mA (typical)- TX mode: 130 mA (typical)- Sleep: 5 uA (typical)• ISM Band 2.405-2.475 GHz Operation• Data Rate: 250 kbps• -102 dBm Typical Sensitivity with -23 dBmMaximum Input Level• +20 dBm Typical Output Power with 56 dB TXPower Control Range• Hardware CSMA-CA Mechanism, Automatic ACKResponse and FCS Check• Independent Beacon, Transmit and GTS FIFO• Supports all CCA modes and RSS/LQI• Automatic Packet Retransmit Capable• Hardware Security Engine (AES-128) with CTR,CCM and CBC-MAC modes• PCB antena• cena: 330.71 CZK88

Další postupPo vyešení kompletního konceptu navrhneme demonstraní systém a vytvoíme vlastníprotokol, který naprogramujeme do mikrokontrolér, zahrnující penášené zprávy, stavy,a navazující innosti, nakoupíme komponenty a vyrobíme prototypy. Provedeme menía testování. Poté navrneme dodatené zmny a vylepšení.89

Atmosférická korekní jednotka pro laserový interferometrSupervizor projektu: doc. Ing. Petr Drexler, Ph.D. drexler@feec.vutbr.czVedoucí projektu: Ing. Zoltán Szabó szaboz@feec.vutbr.czIng. Zdenk Roubal roubalz@feec.vutbr.czKonzultant projektu: Michal Král michal.kral@prototypa.czStudent: Stanislav Kuera xkucer67@stud.feec.vutbr.czZadavatel projektu: PROTOTYPA a.s., Hudcova 533 / 78c, 612 00 BrnoZadání projektu:Zpracujte návrh zaízení pro potlaení vlivu fluktuace teploty, tlaku a vlhkosti vzduchu na výstupnísignál laserového interferometru. Prostudujte principy a možnosti senzor teploty, tlaku a vlhkostivzduchu. Navrhnte obvodové ešení systému využívající vhodnou mikroprocesorovou platformu.Zaízení realizujte a ovte jeho možnosti a parametry.ÚVODFluktuace teploty, tlaku, relativní vlhkosti a chemického složení vzduchu ovlivují zejménadielektrickou konstantu vzduchu. V pirozené souvislosti s tím dochází ke snížení rychlosti šíenívlnní v tomto prostedí a tedy i „zkrácení“ vlnové délky elektromagnetického vlnní, v tomto pípadmonochromatického a vysoce koherentního laserového záení. Index lomu n udává pomr rychlostišíení vlnní ve vakuu k rychlosti šíení vlnní v daném prostedí, zárove udává pomr vlnové délkyvlnní ve vakuu k vlnové délce v daném prostedí [1].Sama relativní zmna indexu lomu vzduchu v dsledku fluktuací za bžných podmínek není velká,pohybuje se v ádu 10 -5 až 10 -7 . Vysoká míra ovlivnní pi mení na tchto velmi krátkých vlnovýchdélkách se projevuje v dsledku toho, že v interferometrické micí soustav jsou vzdálenostijednotlivých prvk oproti vlnové délce velmi velké, nap. na dráze 1m je soustedno cca 1.6 milionuperiod záení HeNe laseru o = 633nm. Pokud tedy zmny indexu lomu psobí na úseku dlouhémnap. 1 milion , navíc s vícenásobným prchodem tímto prostedím, dochází na výstupuinterferometru k nežádoucímu posuvu. V extrémních pípadech dosahuje chyba, zpsobená zmnouindexu lomu prostedí, až nkolik vlnových délek, ímž je mení zcela znehodnoceno.Obr. 1: Principiální znázornní šíení postupné vlny v reálném prostedí ( 1 ), vi vakuu ( 0 ).Ani v laboratorním prostedí není dostaten zaruena nezávislost na fluktuacích atmosférickýchpodmínek, zejména pi mení pomalých dj. Proto je nezbytn nutné vliv tchto jev na menívylouit. Bylo vyvinuto nkolik metod sloužících ke zjištní aktuální vlnové délky záení ve vzduchua následné korekce vlnové délky, resp. výstupního signálu interferometru.Pibližný vliv jednotlivých parametr vzduchu na index lomu [2]:Teplota:Tlak:Relativní vlhkost:90

Obsah CO 2 :Obr. 2: Grafické znázornní prbhu zmny indexu lomu vzduchu v závislosti na promnné teplot atlaku, konstantní relativní vlhkost 0 a 100%, pro = 633 nm (n = 1 + n).Jednou z možností je zjištní indexu lomu výpotem dle tzv. Edlénových rovnic, pi dosazenínamených hodnot aktuálních fyzikálních parametr atmosféry. Edlénovy rovnice, tj. empirickévztahy pro výpoet vlnové délky svtla ve vzduchu, byly postupn nkolikrát aktualizovány. Prorevizi rovnice z roku 1994 [3][4] je velikost rozšíené relativní nejistoty výpotu, pro vlnové délky = 350 – 650nm, cca , tj. hodnota srovnatelná se stabilitou vlnové délkypoužitéhoHeNe laseru LIMTEK LS10.1. Pi použití této metody jsou pro výpoet meny tyto parametry:teplota, tlak, relativní vlhkost a v nkterých pípadech i obsah CO 2 v atmosfée. Rovnice uvažujedisperzi svtla ve vzduchu v závislosti na vlnové délce a platí pro vzduch s normálním chemickýmsložením.Edlénova formule – revize z roku 1994 [3][4]:(2),(3)kde (n-1) tp pedstavuje index lomu vzduchu pi teplot t (°C), tlaku p (Pa), (n-1) s disperzní len provlnové íslo (m -1 ). Pro vzduch s nenulovou vlhkostí je index lomu dále upraven dle vztahu:,(4)kde f (Pa) udává pomrný tlak vodní páry ve vzduchu. Tlak vodní páry f nelze mit pímo, jehovýpoet ze snadno mitelné veliiny relativní vlhkosti RV (%) je pomrn komplikovaný, nap. [5].Jako další parametr, s ovšem bžn zcela zanedbatelným vlivem, Edlénova formule uvažujekoncentraci CO 2 . Normální zastoupení CO 2 ve vzduchu je 450 ppm, vztah pro korekci má tvar:,(5)kde x udává objemový podíl CO2 (-).,91

ešeníSenzory fyzikálních veliin: Požadavky na rozsah a pesnost idel jednotlivých veliin bylystanoveny s ohledem na váhu, se kterou vystupují ve výsledku Edlénovy rovnice, náronost použití adostupnost.Absolutní pesnost mení teploty v rozsahu 0 - 40 °C : ± 0,1 °CAbsolutní pesnost mení tlaku v rozsahu 75 - 110 kPa : ± 0.1 kPaAbsolutní pesnost mení relativní vlhkosti v rozsahu 0 - 95 % : ± 2 %Výpotem pro nejmén píznivý soubh mezních chyb idel byla stanovena relativní chyba korekcevlnové délky v uvedeném rozsahu:dostaten vyhovující hodnota.(-), což je pro použití pi mení interferometremPrincipiální blokové schéma funkce zaízení:ZávrSpecifikace navrženého zaízení byly stanoveny tak, aby bylo schopno konkurovat komernvyrábným pístrojm i pesto, že tento systém je ve velké míe pizpsoben konkrétní laboratorníaplikaci. Zásadní vliv na požadovanou výkonnost výpoetního systému má požadovaná maximálnízpracovatelná rychlost posuvu meného objektu a z toho vyplývající maximální frekvence dvojiceinterferenních signál (sin a cos). Úprava a pedzpracování signál je implementována v hradlovémpoli a probíhá v reálném ase. Nap. pro rychlost posuvu 1 m.s -1 musí být systém schopen zpracovatdigitální signál o frekvenci minimáln cca 13 MHz. Nutno podotknout, že rychlost posuvu 1 m.s -1 nenídnes nijak oslnivá hodnota. Dílí ást zaízení zahrnující senzory parametr atmosféry a procesor provýpoet skutené vlnové délky dle Edlénovy rovnice je již úspšn navržena a zprovoznna.V souasné dob probíhá vývoj obvodového ešení HW a algoritm zpracování interferenníchsignál.LiteraturaWEBB, Collin E; JONES, Julian D C . Handbook of Laser Technology and Applications : Volume I:Principles. London: Institute of Physics Publishing, 2004. 301 s. ISBN 0-7503-0960-1.WEBB, Collin E; JONES, Julian D C . Handbook of Laser Technology and Applications : Volume III:Application. London : Institute of Physics Publishing, 2004. 1166 s. ISBN 0-7503-0963-6.BIRCH, K.P.; DOWNS, M.J. An updated Edlén equation for the refractive index of air. Metrologia.1993, 30, s. 155-162.92

BIRCH, K.P.; DOWNS, M.J. Correction to the updated Edlén equation for the refractive index of air.Metrologia. 1994, 31, s. 315-316.STONE, Jack A.; ZIMMERMAN, Jay H. National Institute of Standards and Technology :Engineering Metrology Toolbox [online]. 2001, last updated 23th september 2010 [cit. 2011-06-16].Index of Refraction of Air. Dostupné z WWW:.93

Z akcí poádaných v rámci projektu „Institut experimentálních technologií 2“Informaní schzka pro zájemce o zapojení se do studentských projekt IET2.Školení Eaton Elektrotechnika s.r.o.94

Školení vdecko výzkumných pracovník.Exkurze Prototypa a.s.95

Exkurze Eaton Elektrotechnika s.r.o.Odborná anglitina pro programátory a IT techniky.96

Mezinárodní workshop v Paíži.Pednáška ABB s.r.o.97

Obhajoby studentských projekt.Obhajoby studentských projekt.98

Obhajoby studentských projekt.Obhajoby studentských projekt.99

100