|
|
Návrh a realizace laboratorní úlohy na téma "Standard ISA-S88"
Husák, Michal ; Pásek, Jan (oponent) ; Kaczmarczyk, Václav (vedoucí práce)
Bakalářská práce má za úkol objasnit řízení dávkových procesů s využitím standardu ANSI/ISA-S88. Implementuje standard do školní vzorové úlohy, která se stane součástí laboratorní výuky v předmětu Automatizace procesů (MAUP). Návrh zadání obsahuje důležité rady pro vypracování laboratorní úlohy. Vzorový protokol dokumentuje programové řešení, které je i podrobným návodem pro studenty. Úloha je realizována na laboratorním modelu „Kuličky“, který bylo nutné hardwarově inovovat a zdokumentovat jeho zapojení. Inovace modelu probíhala v rámci semestrální práce pro potřeby předmětu Programovatelné automaty (BPGA).
|
|
|
Návrh, virtuální simulace a příprava výroby jednoúčelového stroje
Zlámalík, Jan ; Husák, Michal (oponent) ; Kaczmarczyk, Václav (vedoucí práce)
Cílem této práce je vytvořit jednoúčelový stroj, který bude sloužit jako obsluha kávovaru. V teoretické části je nastíněn koncept konstrukce stroje a jeho funkce. Dále jsou vybrány jednotlivé komponenty na základě specifikovaných požadavků. V praktické části je popsán konstrukční návrh stroje a simulace v softwaru Siemens NX s balíkem Mechatronics Concept Designer. Pro reálně sestavený stroj je poté vytvořeno softwarové řešení pro mikrokontroler ESP32. Toto softwarové řešení je připraveno pro řízení z hierarchicky nadřazeného systému. Funkce stroje je otestována pomocí testovací aplikace vytvořené pro tento účel.
|
|
|
Návrh a optimalizace senzorických systémů využívajících malovýkonových napájecích generátorů
Žák, Jaromír ; Husák, Miroslav (oponent) ; Bajer, Arnošt (oponent) ; Hubálek, Jaromír (vedoucí práce)
Disertační práce se zabývá problematikou zpracování energie z alternativních zdrojů pomocí tzv. "Energy harvestingu". Řeší aktuální problém s napájením autonomních senzorických sítí, kdy u těžko dostupných zařízení nelze provádět výměnu primárního napájecího zdroje. V takových případech je třeba získávat energii z vnějších zdrojů, např. tepla, světla, pohybu apod. Navrhované řešení nachází uplatnění především v oblasti medicínských aplikací, zvláště u implantovaných zařízení (kochleární implantáty, kardiostimulátory, inzulinové pumpy atd.), ale také u systémů pro dlouhodobé monitorování zdravotního stavu pacienta. V práci byl zpracován aktuální stav problematiky nízkopříkonových senzorických systémů a přehled aktuálních možností alternativního napájení v souvislosti s těmito systémy. Z rešerše vyplynulo, že současné senzorické systémy jsou téměř připraveny pro implementaci malovýkonových zdrojů čerpajících energii z okolního prostředí ("Energy harvesting" zdrojů). Ty jsou vyvíjeny mnoha zahraničními vědeckými týmy, avšak existuje pouze několik variant zapojení následných obvodů pro efektivní čerpání, uchování a zpracování energie z těchto zdrojů, což nabízí široký prostor pro další možný výzkum. Problematika redistribuce energie z malovýkonových generátorů je v práci řešena na komplexní úrovni. Pro tyto účely byl vypracován a diskutován nový simulační model vybraného rozsáhlého senzorického systému (plně implantovatelné umělé kochley) v prostředí SPICE. S jeho využitím bylo navrženo několik nových přístupů pro řešení napájení (především technika protlačení náboje, tzv. "Charge Push Through"), které jsou aplikovatelné na většinu obecných typů senzorických systémů. Díky tomu bude v budoucnu umožněna praktická realizace senzorických systémů využívajících energii čerpanou z okolního prostředí.
|
|
|
Effective Usage of Circuits with Fractional Order in Integrated Circuits
Kadlčík, Libor ; Štork, Milan (oponent) ; Husák, Miroslav (oponent) ; Horský, Pavel (vedoucí práce)
Integration and differentiation are usually known for an integer order (i.e. first, second, etc.); however, a generalization to a fractional (non-integer) order is possible, which can be implemented by fractional-order electronic circuits (or make an approximation) and which provide a new degree of freedom for design. Approximation of fractional-order circuits with discrete components usually employs RC structures with a wide range of resistances and capacitances and appear difficult to use in integrated circuits. This work shows implementation of fractional-order circuits in integrated circuits and their use in circuit design. Lumped-element components (e.g. RC ladder) and distributed elements (e.g. R-PMOScap, consisting of unsalicided polysilicon strip above gate oxide) are used; only analog CMOS process is used, without any special processing steps. The usefulness of fractional-order circuits has been practically demonstrated by realization of several integrated voltage regulators, in which fractional-order circuits implement fractional-order regulation to achieve both tight DC regulation and a good stability of the regulation loop, without requiring a compensation zero or too large external capacitance (some of the regulators even allow a load capacitance from zero to infinity).
|
|
|
Nová struktura modulátoru delta-sigma nízkého řádu s vysokým rozlišením
Kledrowetz, Vilém ; Husák, Miroslav (oponent) ; Michaeli, Linus (oponent) ; Háze, Jiří (vedoucí práce)
Překládaná dizertační práce se zabývá novou strukturou modulátoru delta-sigma (), která potlačuje vlivy vyšších harmonických složek a umožňuje dosáhnout vysokého rozlišení až 16 bitů. Nová navržená struktura kombinuje výhody struktur modulátorů s jednobitovým kvantizátorem s modulátory s vícebitovým kvantizátorem. V práci je představena nová struktura 2. řádu, byla ověřena její správná funkce v programu MATLAB a vyhodnoceny nároky na jednotlivé bloky převodníku . Druhá část práce se zabývá návrhem převodníku s novou strukturou modulátoru v technologii ONSemi I3T25 s využitím techniky SC. Na základě poznatků jsou na závěr vyhodnoceny výhody a nevýhody nové struktury a je porovnána se známými strukturami modulátorů .
|
|
|
Termodynamické senzory na principu bilanční rovnováhy
Řezníček, Michal ; Husák, Miroslav (oponent) ; Banský,, Juraj (oponent) ; Szendiuch, Ivan (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá problematikou monitorování výskytu a průběhu minoritních událostí v termodynamických soustavách pomocí termodynamických senzorů založených na principu bilanční rovnováhy. Základem této práce je nalezení nového uspořádání senzorů termodynamického snímače, které umožňuje práci v širokém rozsahu pracovních zatížení sledované soustavy při současném zachování potřebné citlivosti. Nově navržené bilanční zapojení pro snímač v uspořádání se čtyřmi senzory umožňuje aktivní nastavení výchozí bilanční rovnováhy a výkonové přizpůsobení senzoru jeho bezprostřednímu okolí v soustavě. Návrhem a optimalizací bilančního zapojení bylo možné docílit měření výstupní odezvy bilančního zapojení a jejího převodu na číselnou podobu. Tím byla umožněna její číselná analýza, algoritmické zpracování výsledků a generování zpětnovazebního řídicího signálu pro úpravu podmínek rovnováhy.
|
|
|
Klimatizační systémy v budovách pro vzdělávání
Husák, Martin ; Uher, Pavel (oponent) ; Uher, Pavel (oponent) ; Rubinová, Olga (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá navržením několika variant chlazení na daný objekt a vzduchotechnického zařízení. Budova je rozdělena do několika zón. Byla vybrána jedna zóna, na niž byli vytvořeny varianty chlazení. První varianta chlazení byla vy-brána jako VRV systém. Druhý byl vybrán chladící strop s tepelným čerpadlem. Po-slední varianta jsou fancoily s tepelným čerpadlem. Ze všech variant byli vyhodno-ceny výsledky. V teoretické části je vetší část zaměřená na tepelná čerpadla a jejich využití na chlazení.
|
|
|
Mikrosenzory plynů založené na samouspořádaných 3D nanovrstvách oxidů kovů
Pytlíček, Zdeněk ; Husák, Miroslav (oponent) ; Kolařík, Vladimír (oponent) ; Prášek, Jan (vedoucí práce)
Tato disertační práce se zabývá vývojem a výrobou mikrosenzorů plynů s využitím nové trojrozměrné (3D) nanostrukturované polovodivé vrstvy z oxidů kovů, která efektivně využívá výhod anorganických materiálů připravených snadno dostupnými elektrochemickými výrobními technikami bez použití litografie. Citlivá vrstva je vytvořena anodizací kovové dvojvrstvy Al/Nb naprášené na SiO2/Si substrátu skrze masku z porézní anodizované aluminy. Běžně se skládá z 200 nm tlusté vrstvy NbO2 propojující pole k ní kolmo orientovaných a prostorově oddělených Nb2O5 nanosloupků o šířce 50 nm, délce až 900 nm a celkovým počtem přibližně 8109 sloupkůcm-2. Nanosloupky fungují jako polovodivé nanokanálky jejichž rezistivita je vysoce citlivá na reakce probíhající na povrchu a rozhraní vrstvy. V rámci nového uspořádání senzoru byly na povrchu pole nanosloupků připraveny Pt nebo Au strukturované elektrody realizované pomocí běžných mikrotechnologických nebo elektrochemických depozičních technik, následované selektivním odleptáním vrstvy aluminy. Pro charakterizaci detekčních schopností byla struktura senzoru upevněna do standardního pouzdra TO-8 a elektricky propojena s využitím techniky drátového kontaktování. Elektrické charakterizace 3D nanovrstvy z oxidů niobu odhalily asymetrickou závislost vodivosti způsobenou Schottkyho bariérou vzniklou na rozhraní Pt/Nb2O5 nebo Au/Nb2O5. Při detekci vodíku a amoniaku byl zkoumán vliv struktury a složení citlivé vrstvy na elektrické a detekční schopnosti se zaměřením na citlivost, selektivitu, detekční limity a rychlost odezvy/zotavení. Rychlá a intenzivní odezva na H2 potvrdila potenciál využití 3D nanovrstvy z oxidů niobu jako citlivé vrstvy pro senzorické aplikace. Na počítači provedené mikrofluidní simulace difuze plynů do 3D nanovrstvy předpovídají možnost značného zlepšení detekčních schopností použitím perforované horní elektrody, a to optimalizací morfologie vrstvy, úpravou krystalické struktury a vhodnou úpravou návrhu elektrody. Předběžné experimenty prokázaly, že i další 3D nanovrstvy připravené z kovových dvojvrstev jako Al/W mají vysokou perspektivu při využití v pokročilých senzorických aplikacích. Techniky a materiály využité v této práci jsou vhodné pro vývoj technologicky jednoduchého, ekonomického a pro životní prostředí ohleduplného řešení mikro- a nanozařízení, kde použití definovaných nanokanálků pro nosiče náboje a povrchové reakce může přinést značné výhody.
|
|
|
High-Voltage Structures for Galvanic Isolation in Integrated Circuits
Ptáček, Karel ; Husák, Miroslav (oponent) ; Zemánek, Miroslav (oponent) ; Boušek, Jaroslav (vedoucí práce)
This Thesis introduces a novel lateral resonant coupling technique and discusses the design of an 800 V galvanically isolated translator which is subsequently utilized in the 800 V half bridge driver for industrial applications. The fabrication cost of this design is lesser in comparison with the currently widespread galvanically isolated translators. For applications that require a higher level of galvanic isolation, a follow-up development of the galvanically isolated translator is presented. This design utilizes a single galvanic isolator for communication in both, low-to-high and high-to-low, directions, which greatly reduces the area consumed by the isolator. As a part of the subsequent design, a galvanic isolator transmitting an analog value is introduced. The analog isolator has been tested in a real AC-DC converter application as a replacement of the standard opto-coupler. This design enables full integration of primary and secondary side controllers in a single package, thereby reducing the complexity and cost of the AC-DC converters.
|
|
|
Výzkum a vývoj moderních emisních senzorů typu MEMS
Pekárek, Jan ; Husák, Miroslav (oponent) ; Vlach, Radek (oponent) ; Vrba, Radimír (vedoucí práce)
Disertační práce je zaměřená na základní výzkum a vývoj moderních emisních senzorů typu MEMS. Moderní emisní senzor na bázi emise z pole nanostrukturovaných materiálů představuje zcela inovativní přístup při snímání tlaku. Nanostruktury v emisním senzoru tlaku představují jednotlivá elektronová děla emitující elektrony v elektrickém poli mezi katodou a anodou. Emisní senzor tlaku je tedy tvořený dvěma elektrodami, přičemž na jednu z nich působí tlak okolí. Tato elektroda je vlastně snímací pružnou membránou senzoru tlaku. Se změnou okolního tlaku dochází k jejímu proměnnému prohnutí a tím pádem dochází i ke změně vzdálenosti elektrod. Pokud je elektrické napětí mezi elektrodami konstantní, dojde vlivem změny vzdálenosti elektrod ke zvýšení intenzity elektrického pole. Tato intenzita je úměrná emisnímu proudu z katody tvořené nanostrukturovaným materiálem směrem k anodě. V současném stavu techniky je provedena rozsáhlá rešerše s cílem nalézt nové nanostrukturované materiály s dobrými emisními vlastnostmi. Vzhledem k dostupným technologiím byly vybrány čtyři materiály, které jsou v práci experimentálně připraveny a charakterizovány na sestaveném vakuovém pracovišti. Toto pracoviště vyniká tím, že je v něm umístěno nanoposuvné zařízení SmarAct, pomocí kterého je možné ve vakuové komoře měnit vzdálenosti elektrod od sebe a simulovat tak vlastní průhyb deformačního členu (membrány). Pro predikci velikosti výchylky deformačního členu je také vytvořen jeho počítačový model v simulačním programu CoventorWare. Díky němu je možné předvídat chování membrán v širokém rozmezí rozměrů membrány, její tloušťky a působícím tlaku. Z naměřených emisních charakteristik nanostrukturovaných materiálů jsou sestaveny závislosti proudové hustoty na intenzitě elektrického pole a díky tomu mohou být tyto charakterizované nanostrukturované materiály porovnávány. Závislosti jsou dále přepočteny podle Fowler-Nordheimovy teorie na křivku (ln(J/E2) vs. 1/E), jejíž výhodou je lineární závislost. Díky tomu mohou být odečteny základní parametry popisující emisní vlastnosti charakterizovaných nanostrukturovaných materiálů. Pro vakuově těsné spojení elektrod senzoru jsou navrženy a otestovány dvě metody, které splňují specifické požadavky na vlastnosti spoje. První z testovaných metod spojení je použití technologie anodického pájení a druhou je použití skelných past. V obou případech jsou spojené vzorky podrobeny tlakovým zkouškám.
|
host ::
RSS.