Kako su pametni telefoni opremljeni nizom senzora i mogu se povezati sa dodatnim spoljnim senzorima, oni postaju idealni uređaji koji se mogu koristiti za prikupljanje gomile podataka koji se kasnije mogu analizirati. Arduino Science Journal je aplikacija koja će prikazati prikupljene podatke sa senzora ugrađenih u pametni telefon i pretvoriti ih u svojevrsni naučni dnevnik.

 Sama aplikacija je dostupna na 45 jezika i namenjena je prvenstveno školskoj deci uzrasta od 10 do 18 godina, a podstiče proučavanje sveta oko njih i izvodi seriju eksperimenata koji bi ciljnu starosnu grupu trebalo da zanimaju za nauku.

 Svi podaci se mogu sakupljati i snimati u realnom vremenu, a kasnije ih je moguće nesmetano analizirati, baš kao što bi to radili naučnici. Specifičnost je činjenica da je podržana Arduino platforma, što znači da se mogućnosti, kao i dostupni senzori, mogu dodatno proširiti i svemu dodati novu dimenziju.

 U svakom slučaju, Arduino Science Journal je odlična aplikacija za sve one koji žele da zajedno sa decom uđu u svet STEM-a, saznaju više o svetu oko nas, ali i savladaju veštinu analiziranja naučnih podataka i ovog načina razmišljanja.

The post Arduino Science Journal – aplikacija koja pametni telefon pretvara u naučnu laboratoriju appeared first on Automatika.rs.

 Američki naučnik, Klarens Zener, je objasnio kako se kod poluprovodničkih dioda sa velikom koncentracijom nečistoća povećava provodnost u inverznom režimu rada usled tuneliranja elektrona iz valente u provodnu oblast. Ova pojava dominira u diodama sa inverznim naponom proboja samo do 5 volti. Kod diode sa većim probojnim naponom imamo efekat lavine, pojava da električno polje ubrza elektrone toliko da udarom o atome iz valentne oblasti izbijaju nove elektrone u provodnu oblast, ali uobičajeno je da se i takve diode takođe nazivaju zener diodama, dok se naziv probojna dioda koristi samo kad imamo više napone.

 Kod Zenerevog efekta temperaturni koeficijent je negativan, a kod lavinskog efekta je pozitivan, pa je ukupan temperaturni koeficijent najmanji za diode sa zener naponom od oko 5 volti, jer su tada oba efekta ujednačena.

 Kod Zenerovog (lavinskog) proboja održava se stalan napon, koji praktično ne zavisi o struji kroz diodu.

Slika br.1 Simbol Zener diode i druge izvedbe

 Na slici br.2 na ulaz uređaja spojen je promenljivi sinusnim napon. Kad je ulazni napon negativan, Zenerova dioda je propusno polarizirana i na njoj je mali napon −Uf. Uz pozitivni ulazni napon manji od napona Uz dioda je suprotno polarizirana i na njoj je napon izvora. Kad ulazni napon dobije vrednost veću od Uz, dioda prelazi u stanje lavinskoga proboja i na njoj je stalan napon Uz.

Slika br.2 Pobuda Zenerove diode sa sinusnim naponom

 Vrednosti probojnog napona Zenerovih dioda može se kontrolisati u toku procesa proizvodnje. To omogućuje da se proizvode diode s probojnim naponima od nekoliko volta do nekoliko stotina volta. Diode s probojnim naponom manjim od 5 V nemaju oštro izražen
probojni napon i imaju negativan temperaturni koeficijent (s porastom temperature smanjuje se Zenerov napon). Diode sa Zenerovim naponom višim od 5 V imaju pozitivan temperaturni koeficijent (s porastom temperature raste Zenerov napon).

Slika br.3 Strujno-naponska karakteristika Zenerove diode

 Diode s većim probojnim naponom imaju veći unutrašnji otpor. Unutrašnji otpor Zenerove diode je odnos promene napona na diodi i promene struje kroz diodu koja je dovela do promene napona:

r_z=\frac{\Delta Uz}{\Delta Iz}

 Zenerove diode upotrebljavaju se kao stabilizatori i ograničavači napona. Prilikom odabira Zenerovih dioda potrebno je voditi računa o najvećoj dopuštenoj struji diode u Zenerovu području Iz, odnosno o dopuštenu utrošku snage. Iznosi dopuštenih utrošaka snage kreću se od nekoliko stotina mW do nekoliko desetaka W.

Primena Zener diode za stabilizaciju napona

Slika br.4 Stabilizacija napona sa Zenerovom diodom

 Primer upotrebe Zenerove diode pokazan je na slici br.4. Reč je o najjednostavnijoj izvedbi stabilizatora napona. Izlazni je napon ovoga stabilizatora Zenerov napon Uz. Kako promene struje Iz neznatno menjaju napon Uz, izlazni napon može se smatrati stalnim. Promena ulaznog napona uzrokuje promenu struje Zenerove diode Iz. Zato se menja pad napona na otporniku R, pa je izlazni napon gotovo konstantan.

U_{iz}=Uu-I*R=Uz

I=Iz+Ip=Iz+\frac{Uz}{Rr}

 Otpornik R služi za ograničenje struje Zenerove diode. Kad je stabilizator neopterećen, sva struja iz izvora teče kroz Zenerovu diodu pa otpornik R treba odabrati tako da ta struja ne prelazi dopuštenu vrijednost, kako ne bi došlo do oštećenja diode:

R=\frac{Uul-Uz}{I}

Kako proveriti napon stabilizacije i da li je ispravna Zener dioda?

 U slučaju da se izbrisala oznaka sa Zener diode ili da ne poznajemo način oznacavanja pomoću boja (prstenova), možemo na jednosatavan način odrediti inverzni napon (napon stabilizacije). Potreban je promenljivi izvor jadnosmernog napona (na primer od 0 do 12 V) i voltmetar.

 Jednosmernom izvoru napona priključimo inverzno polarisanu diodu, tj. anodu diode na minus-pol, a katodu na pozitivni pol. Paralelno diodi vezemo voltmetar tako da mozemo pratiti šta se dešava pri porastu napona.

 Postupak je sledeci: polako povećavamo napon izvora i pratimo skretanje instrumenta. Napon na krajevima diode će polako rasti sa promenom napona izvora. Ako je dioda ispravna, napon će rasti do neke određene vrednosti, na primer 8.2V i potom će prestati (ili će vrlo malo porasti sa daljom promenom napona). To znači da je napon stabilizacije 8.2V.

 U slučaju da napon neprestano raste sa porastom napona jednosmernog izvora napajanja, to znači da je dioda u prekidu ili da je napon stabilizacije veći od napona koji izvor može dati (u ovom slučaju 12 V). U slučaju da sa porastom napona izvora napon na diodi ima stalno vrednost nula ili vrlo blisku nuli – dioda je u kratkom spoju.

The post Zener dioda – karakteristike i primena appeared first on Automatika.rs.

 Neke kompanije, poput Amazona, zatražile su ARM licencu, kako bi uz pomoć nje postigli efektivne i efikasne prednosti ili smanjili troškove na specifičnim tržištima. Prema Axios-u, Adobe na primer razmišlja o dizajniranju sopstvenih procesora.

 Generalna ideja jeste, da se kreiraju posebni uslovi za specifične funkcije, tj. da se poveže hardver tačno određenih karakteristika sa procesorima opšte namene.

 U Adobe-ovom slučaju, to bi značilo da umesto da šalju sve svoje korisnike na Adobe Creative Cloud, šalju korisnike na druge platforme specijalizovane za AI, ML ili video editovanje. Ukoliko želite da koristite softver na sopstvenoj opremi, plaćate jednu cenu. Ukoliko želite da ga koristite na platformi koja je baš za njega predviđena, plaćate drugu cenu.

 Sama ideja, da Adobe pokrene svoju jedinicu za istraživanje i razvoj procesora, i dalje izgleda više kao samo san. Ukoliko kompanija želi da posveti više resursa za rad na ARM procesorima, to može da uradi i bez kreiranja specijalnog tima za mikroarhitekturu. To je ipak posao, koji bi se razvijao nekoliko godina.

 Ipak, činjenica da ova kompanija, a verovatno i mnoge druge počinju da razmišljaju u ovom smeru, je znak koliko je tržište opšte namene postalno teško i nezahvalno za proizvođače procesora, kao što su Intel i AMD.

The post Kompanija Adobe razmatra proizvodnju sopstvenih procesora appeared first on Automatika.rs.

 Poluprovodničke diode su elementi sa dva poluprovodnička sloja (sloj P-tipa i sloj N-tipa). Ovde će biti razmotreni osnovni principi funkcionisanja diode, kao i aproksimacije koje omogućavaju pojednostavljivanje analize kola sa diodama.

P-N spoj DIODA

 Kao što znamo da su kod N-tipa poluprovodnika glavni nosioci naelektrisanja elektroni, a kod P-tipa poluprovodnika glavni nosioci naelektrisanja su šupljine.

 Posmatrajmo sada što se dešava prilikom spajanja P-tipa i N-tipa poluprovodnika (što se u praksi ostvaruje dosta složenijim tehnološkim postupkom od prostog spajanja). U tom slučaju, kako je koncentracija elektrona u N-tipu mnogo veća nego ovih u P-tipu, dolazi do difuzionog kretanja elektrona i šupljina, koje ima za cilj izjednačenje koncentracija u svim delovima poluprovodničke strukture. Znači, elektroni počinju da se kreću od mesta veće ka mestima manje koncentracije, odnosno u smeru od N-tipa ka P-tipu poluprovodnika. Slično važi i za šupljine, koje se kreću od P-tipa ka N-tipu poluprovodnika (slika br.1a). Prilikom kretanja jednih ka drugim, na samoj granici spoja, dolazi do rekombinacije, odnosno do popunjavanja šupljina elektronima. Na taj način, oko same granice spoja, obrazuje se jedan sloj kojeg su napustili i elektroni i šupljine, i koji sada predstavlja delom pozitivno, odnosno delom negativno naelektrisanje, respektivno. Kako se oko spoja formiralo, s jedne strane negativno, a s druge pozitivno naelektrisanje, u tom delu se uspostavlja električno polje, koje ima smer od pozitivnog ka negativnom naelektrisanju. Odnosno, uspostavlja se polje, čiji smer je takav da se protivi daljem kretanju elektrona, odnosno šupljina (smer kretanja elektrona pod uticajem polja je suprotan od smera polja). Kada intenzitet polja dovoljno poraste da spreči kretanje elektrona i šupljina, prestaje difuziono kretanje. Tada se kaže da se unutar P-N spoja formirala oblast prostornog tovara. Razlika potencijala između krajnjih tačaka ove oblasti naziva se potencijalna barijera. Nju većinski nosioci naelektrisanja, sa jedne i druge strane spoja, nisu u stanju da pređu pri normalnim uslovima (odsustvo stranog polja). Ovo je ilustrovano na slici br.1b.

 Primetimo, da je uspostavljeno električno polje, unutar oblasti prostornog tovara, najjače na samoj granici spoja, jer se, samo u tim tačkama, polja od svih dipola (pojedinačno) sabiraju (slika 1b).

 Slika br.1 P-N spoj. a) Trenutak stvaranja; b) Oblast prostornog tovara.

 Na sobnoj temperaturi (uz uobičajenu koncentraciju primesa), razlika potencijala ove barijere iznosi oko 0,2V za silicijumske, odnosno oko 0,6V za germanijumske diode. Na kraju, napomenimo da je, u prethodnim ilustracijama, pretpostavljeno da su P-tip i N-tip poluprovodnika jednako (simetrično) dopirani.

Direktna i inverzna polarizacija

 Po uspostavljanju potencijalne barijere, prestaje kretanje glavnih nosilaca naelektrisanja sa jedne na drugu stranu spoja, i obratno. Postavlja se pitanje, na koji način iskoristiti prisustvo velikog broja elektrona u N-tipu i šupljina u P-tipu poluprovodnika za uspostavljanje struje kroz diodu. Nameće se jedno veoma logično rešenje, a to je da treba otkloniti uzrok prestanka kretanja glavnih nosilaca naelektrisanja. Naime, da bi se obezbedilo dalje kretanje glavnih nosilaca, neophodno je napon potencijalne barijere oboriti, odnosno smanjiti uspostavljeno polje, koje je uzrokovalo prekid kretanja naelektrisanja. Ovo se može ostvariti ako se dioda priključi na spoljašnji izvor, čije polje će biti suprotno od polja uspostavljenog unutar oblasti prostornog tovara (direktna polarizacija diode). Tada se smanjuje potencijal koji je bio barijera za kretanje glavnih nosilaca, pa se, na taj način, uspostavlja njihovo kretanje, čija posledica je struja kroz diodu u smeru suprotnom od smera kretanja elektrona (prema konvenciji) u njoj. Postavlja se pitanje da li će se, prelaskom elektrona iz N-tipa, narušiti struktura u P-tipu. Ovo se ne dešava jer su elektroni u P-tipu sporedni nosioci, te se, praktično, u potpunosti rekombinuju uz samu oblast prostornog tovara. Ovo isto važi i za šupljine. Direktna polarizacija diode prikazana je na slici br.2a. Struja koja se uspostavlja pri direktnoj polarizaciji naziva se često i direktna struja.

 Inverzna polarizacija se ostvaruje kada se izvor veže na način kojim će se povećavati električno polje unutar oblasti prostornog tovara, odnosno kao na slici br.2b.

Slika br.2 Polarisanje dioda: a) direktno, b) inverzno

 U ovom slučaju, očigledno je da se onemogući kretanje glavnih nosilaca kroz P-N spoj, jer se oblast prostornog tovara, odnosno potencijalna barijera, povećava. Međutim, primetimo da ovakvo polje odgovara slobodnim manjinskim nosiocima naelektrisanja, elektronima u P-tipu i šupljinama u N-tipu poluprovodnika. Kako, iako u jako malom broju, ovi sporedni nosioci postoje, to se, pri inverzno polarisanom P-N spoju, ipak uspostavlja neka veoma mala struja, koja se, u skoro svim praktičnim analizama, zanemaruje.

Strujno naponska karakteristika diode

 Prethodna analiza omogućila nam je da shvatimo postupke direktne i inverzne polarizacije. Međutim, na osnovu dosadašnje analize, ipak nismo u stanju da preciznije odredimo zavisnost struje kroz diodu od dovedenog napona direktene, ili inverzne, polarizacije. Postoje veoma složene matematičke analize koje opisuju ove zavisnosti. Sigurno najpouzdanija i najočiglednija je analiza koja se bazira na snimanju strujno-naponske (U-I) karakteristike. Ovo snimanje izvodi se prema šemi na slici br.3.

 Otpornikom (potenciometrom) Rr (slika br.3) menjamo napon U, čiju vrijednost merimo voltmetrom (V), a vrednost jačine struje I kroz diodu (D) merimo ampermetrom (A). Na slici br.3 prikazana je direktna polarizacija (direktni smer ili provodni smer), a inverzna polarizacija se postiže promenom polarizacije izvora (E). Rezultati snimanja dati su takođe na slici br.3, a za analizu koristimo sliku br.4.

Slika br.3 Šema merenja karakteristika i karakteristike diode

 Uočimo sa slike br.4a dve karakteristične tačke – prvu koja predstavlja tzv. napon praga Vk (ili napon kolena) posle koga struja kroz diodu počinje naglo da raste, i drugu tačku (“pregorevanje”), koja predstavlja napon kojim bi se uništila dioda iz razloga što bi, pod njegovim uticajem, došlo do nepoželjnog povećanja temperature diode, do mere pri kojoj poluprovodnici gube svoja svojstva.

Slika br.4 Karakteristika diode: a) Direktna polarizacija;
b) Inverzna polarizacija.

 Pri naponima inverzne polarizacije, struja kroz diodu jednaka je struji inverzno polarisanog P-N spoja, i ona je veoma mala. Međutim, i pri ovakvoj polarizaciji, postoji ograničenje. Naime, ukoliko se inverzni napon isuviše poveća (u apsolutnom iznosu), dolazi do tzv. proboja diode. Proboj može nastati zbog tzv. lavinskog efekta. Povećanjem napona inverzne polarizacije, povećava se inverzno polje unutar potencijalne barijere. Ovo polje ubrzava slobodne elektrone, i pri nekoj vrednosti saopštava im dovoljnu energiju da oni, pri sudaru sa vezanim elektronima, oslobode novi par elektron-šupljina. Ako novooslobođeni elektroni imaju dovoljnO energije da generišu nove parove elektron-šupljina, proces će se nastaviti poput lavine. Lavinski proces počinje na samoj granici P-N spoja (gde je polje najjače). Visokim naponom inverzne polarizacije može se nepovratno razoriti struktura diode.

Parametri diode

 Parametri diode su veličine koje karakterišu ponašanje diode. Osnovni parametar diode je njena inverzna struja zasićenja, koja se kreće od 10-8 do 10-2 mA za germanijumske i od 10-12 do 10-6 mA za silicijum diode.

 Drugi važan parametar diode je njena otpornost. Razlikujemo statičku i dinamičku otpornost diode. Statička se definiše kao odnos napona na diodi i struje koja protiče kroz diodu i nema neki tehnički značaj. Dinamička ili unutrašnja otpornost diode definiše se za tačku na karakteristici (U0, I0) na sledeći način:

R_i=\frac{1}{\frac{dI}{dU}|U=U_0}

 Sledeći parametar je maksimalni inverzni napon diode, pri kome dolazi do proboja. Ako se pri proboju struja kroz diodu ne ograniči, npr. nekim spoljnim otporom, kumulativno povećanje struje imaće za posledicu preveliko zagrevanje spoja, tako da će se on razoriti. Silicijumske diode imaju veći inverzni napon od germanijumskih.

 Karakteristike diode u značajnoj meri zavise od temperature spoja. Temperatura P-N spoja zavisi od disipacije na spoju koja je jednaka proizvodu struje kroz spoj i napona na njemu. Maksimalna temeperatura spoja predstavlja osnovno ograničenje u radu poluprovodničkih dioda. Ukoliko je ova temperatura veća od maksimalne, nastaje termički proboj koji može da ima za posljedicu razaranje P-N spoja.

Aproksimiranje diode

 Razmatrajući diodu, ukazali smo da se, u njoj, odvijaju složeni procesi, koji, da bi se opisali, zahtevaju dosta složen matematički aparat. Međutim, najčešće, prilikom analize kola sa diodama, potrebno je usvojiti neke aproksimacije. U tom smislu, zavisno od željene tačnosti, najčešće se upotrebljavaju tri aproksimacije karakteristika diode. Prva, i najgrublja, aproksimacija podrazumeva diodu kao idealni prekidač (idealna dioda). Naime, kad je direktno polarisana, dioda se posmatra kao zatvoreni prekidač u kolu. U slučaju inverzne polarizacije, dioda se posmatra kao otvoreni prekidač. Karakteristika i ilustracija idealne diode date su na slici br.5.

Slika br.5. Idealna dioda. a) Karakteristika; b) Ilustracija

 Ukoliko napon izvora nije mnogo veći od napona praga diode, pribegava se drugoj (manje gruboj) aproksimaciji diode. Ovako aproksimirana dioda prikazana je na slici br.6. Izvor sa slike ekvivalentira delovanje potencijalne barijere.

 Za slučajeve kad otpornost diode ima red veličine isti kao i otpornosti priključene u kolu, koristi se treća aproksimacija, prikazana na slici br.7, gde Rd predstavlja otpornost diode pri direktnoj polarizaciji.

Slika br.6. Druga aproksimacija. a) Karakteristika; b) Ekvivalentno kolo.

Slika br.7. Treća aproksimacija. a) Karakteristika; b) Ekvivalentno kolo.

The post Poluprovodničke komponente – DIODE appeared first on Automatika.rs.

 Mnogi Arduino programi mogu istovremeno raditi na matičnim pločama baziranim na Linux-u i komunicirati s drugima, koristeći mogućnosti koje pruža novi Arduino konektor. Pored toga, IoT uređajima se može upravljati i mogu se ažurirati ”na daljinu”, nezavisno od toga gde se nalaze.

 Arduino je takođe razvio sisteme i za Raspberry Pi i BeagleBone uređaje, pored Intel-ovog SBCs-a, koji je dizajniran tako da omogućuje svakome da podesi i kreira novi uređaj bez prethodno neophodnog iskustva i znanja, prateći njihov program podrške na web-u. Takođe, planiraju da nastave da obogaćuju i proširuju mogućnosti za korisnike na Arduino Create platformi u narednom periodu.

The post Proširenje i poboljšanje Arduino Create platforme uskoro stiže appeared first on Automatika.rs.

Dubina memorije akvizicije je jednaka broju uzoraka koji se čuvaju sa svakom akvizicijom. Dubina memorije je specificirana u tačkama (Mpoint) ili uzorcima (Msample).

Uvek je bolje koristiti osciloskop sa dubokom memorijom. Ovo ima dve ključne prednosti:

Snimanje/uzorkovanje dužeg vremenskog perioda

Očigledna korist dubine memorije akvizicije je uzorkovanje dužeg vremenskog perioda. Dubina memorije pomaže u slučajevima kada uzrok i efekat mogu biti odvojeni značajnim vremenskim intervalom i igra ključnu ulogu u prikazu događaja za koje je potrebno duže vreme da se dese. Postavlja se pitanje koliko je vreme snimanja osciloskopa pri maksimalnoj brzini uzorkovanja? Odgovor na ovo pitanje dobijamo pomoću sledeće jednačine:

Zadržavanje maksimalnog propusnog opsega pri dužem snimanju/uzorkovanju

Druga prednost se često zanemaruje. Vredno je zapamtiti:

Kako vaš osciloskop uzorkuje duže vremena, više memorije će se koristiti kako bi se zadržala maksimalna brzina uzorkovanja. Kako se povećava količina vremena snimanja, vaš osciloskop će zahtevati više dodatne memorije. Kao rezultat, osciloskop počinje da smanjuje brzinu uzorkovanja. Snimanje dvostruko više vremena, dvostruko smanjuje brzinu uzorkovanja. Osciloskopi su tipično dizajnirani sa maksimalnom brzinom uzorkovanja koji odgovara maksimalnom analognom propusnom opsegu koji je potreban. Kada se stopa uzorkovanja smanji, nepoželjna posledica je da brzina uzorkovanja ne bude dovoljna za precizan prikaz signala. Zbog ovoga može doći do pojave preklapanja u spektru (aliasing).

Sa 10 Msample memorijom i brzinom uzorkovanja od 5 Gsample/s, osciloskop će snimiti 2 ms vremena.

Sa 200 Msample memorijom i istom brzinom uzorkovanja od 5 Gsample / s, osciloskop će snimiti 40 ms vremena.

Više memorije znači da osciloskop može da održava maksimalnu brzinu uzorkovanja kako se povećava vreme snimanja. Osciloskopi sa manjom memorijom su prinuđeni da smanjuju brzinu uzorkovanja i time smanjuju propusne opsege u sporijim vremenskim intervalima, dok osciloskopi sa dubljom memorijom zadržavaju pun propusni opseg.

Uz dovoljno memorije, osciloskop može zadržati punu brzinu uzorkovanja (i naznačeni propusni opseg) kako bi tačno prikazao signal.

 Sa nedovoljnom memorijom, osciloskop počinje da smanjuje brzinu uzorkovanja kako bi snimao duži vremenski interval. Ovo dovodi do nedovoljne brzine uzorkovanja za precizno prikazivanje signala. Postoje li nedostaci u pogledu dubine memorije? Više memorije usporava obradu i brzinu ažuriranja. Ovo smanjuje osjetljivost osciloskopa i povećava ”mrtvo” vreme između akvizicija. Sa dubljom memorijom, korisnici mogu ograničiti koliko  ove memorije treba biti u upotrebi u bilo kom trenutku.

Šta je sa segmentnom memorijom?

Osciloskopi često imaju režim za deljenje memorije u manje segmente. Na primer, ”Histor” režim Rohde Schwarz osciloskopa obuhvata segmentnu memoriju. Korisnik određuje na koliko segmenata treba razdeliti memoriju, pri čemu svaki segment ima jednaku dužinu. Kada osciloskop vidi prvi triger događaj, on čuva uzorke dok se ne napuni prvi segment memorije uzorkovanja. Onda se ponovo aktivira triger koji počinje da traži sledeći triger događaj. Kada se desi taj triger događaj, on čuva uzorke na sledećem segmentu memorije. Proces se ponavlja dok svi segmenti ne budu ispunjeni.

Segmentni režim je naročito koristan za snimanje burst signala između kojih se nalaze dugi vremenski intervali bez aktivnosti. Mnogi serijski i komunikacijski signali odgovaraju ovoj kategoriji. Korišćenjem segmentne memorije, osciloskopi mogu održavati visoku brzinu uzorkovanja i snimati vremenske intervale koji obuhvataju sekunde, časove ili dane.

Korišćenjem segmentne memorije, RS®RTA4004 snima nekoliko CAN burst signala tokom 87s.

Kako dubina memorije poboljšava segmentnu memoriju?

Uz dodatnu memoriju, korisnici mogu prikupiti inkrementalni broj segmenata na određenoj dubini. Oni takođe mogu povećati dubinu memorije svakog segmenta, što omogućava da se vidi više aktivnosti signala oko svake tačke trigerovanja. Osciloskopi RS®RTA4000 serije podržavaju maksimalno 87.380 segmenata i maksimalno 1 Gsample memorije po kanalu. Osciloskopi RS®RTM3000 serije podržavaju maksimalno 34.952 segmenata i maksimalno 400 Msample memorije po kanalu.

R&S®RTA4000 – Logic analysis

Rohde & Schwarz Österreich Ges.m.b.H.
Representative Office Belgrade

Španskih boraca 3
11070 Beograd

tel: +381 11 6556 814
e-mail: rs-serbia@rohde-schwarz.com

The post Osciloskopi: Zašto je dubina memorije važna appeared first on Automatika.rs.

 Proizvođači mikrokontrolera sa A/D ulazima nude i drugo rešenje, primenom sistema prekida. Pored busy signala, A/D blok poseduje i mogućnost generisanja signala prekida. Ovaj signal se generiše po završetku poslednje A/D konverzije i na taj način se obaveštava CPU da je podatak spreman. Ovo rešenje je složenije, ali mnogo optimalnije.

 Da bi se ovo rešenje primenilo, prekid sa A/D konvertora se mora dozvoliti i mora se napisati odgovarajuća prekidna rutina za preuzimanje rezultata.

Slika br.1 Dva načina sinhronizacije CPU i A/D sistema

Primeri mašinskog programa za dva načina sinhronizacije CPU i A/D sistema

1. pulling porta

U ovom slučaju postoji samo glavni program:

setb AD_BIT_START                         ; Procesor inicira AD konverziju
wait_validAD: jnb AD_BIT_BUSY,wait_validAD       ; Čeka da padne BUSY
mov Rezultat, AD_data                     ; uzima rezultat

 (Ovaj prg. radi ali možda treba ukinuti signal AD_BIT_START da se ne ponovi A/D konverzija).

 Dosta jednostavna realizacija (ne koristi se prekid i program se linearno izvršava u vremenu).Ali, gubi se vreme. Koristi se kad ionako nemamo šta da radimo ili kad vreme za rad nije kritično..Još primitivnija varijanta programa bi bila bez korišćenja BUSY signala. Umesto druge linije pišemo poziv na podprogram za fiksno vreme čekanja.

 Icall DELAY_AD        ; čeka neko vreme za koje je siguran da će AD da odradi

2. prekid AD konvertora

 U glavnom programu se samo inicira AD konverzija:

setb AD_BIT_START ; Procesor inicira AD konverziju glavni program dalje ne gubi vreme, radi nešto drugo.

 U prekidnoj rutini (prekid_AD) se preuzima rezultat:

prekid_AD: mov Rezultat, AD_data    ; uzme rezultat
setb stigao_noviAD                      ; obaveštava da glavni prg. zna da je podatak spreman
reti                                                 ; povratak iz prekida

Sample & Hold kolo ADC sa metodom sukcesivnih aproksimacija

 Da bi se pravilno izvršilo odabiranje signala koriste se sample& hold (S&H) kola. S&H kolo odabira signal (uzima odbirak) dovoljno brzo i drži ga dovoljno dugo (naboj kondenzatora) da se izvrši analogno-digitalna konverzija u samom ADC. S&H kolo se sadrži od kontrolisanog analognog prekidača i kondenzatora. Dok je prekidač zatvoren, kondenzator se puni na vrednost signala (sample process), kada se prekidač otvori, kondenzator zadržava (hold) odabrani nivo signala do sledećeg otvaranja. Kada je sample proces završen, dolazi do hold režima rada. Ako se signal u međuvremenu promeni, ta promena neće biti uočena. Vrlo je bitno odabrati periodu odabiranja (Ts) takvu da ne postoje značajne spektralne komponente signala koji želimo čitati na učestanostima većim od Niquistove učestanosti za tu periodu – 1/(2Ts).

Slika br.2 Prikaz S&H procesa

 Mikrokontroler namenjen pogonima uobičajeno nema samo jedno, već više S&H kola. Ovo je veoma značajno u sistemima sa obaveznim simultanim odabiranjem dva ili više signala. Na primer, ukoliko imamo dve LEM sonde za čitanje struje motora, smeštene u dve faze motora, neophodno je njhove signale čitati istovremeno jer je samo tada moguće rekonstuisati struju treće faze. Ukoliko bi klasično izvršili odabiranje jednog po jednog kanala ne bi dobili rezultate u istom vremenskom trenutku (za N-tu veličinu bi odbirak zakasnio za prvom za N TADC). Zato je važno da u istom željenom trenutku sačuvamo sve analogne signale (S&H kolima) i zatim jedan po jedan obrađujemo u A/D konvertoru i prevodimo u digitalne reči. A/D konvertor će i dalje raditi sporo i signali se ne obrađuju u isto vreme, ali su odabrani u istom vremenskom trenutku. Bez S&H na svakom analognom ulazu ovo bi bilo nemoguće.

 Uobičajen kompromis pri izradi mikrokontrolera je A/D koji poseduje dva S&H kola.

Ulazni analogni multiplekser u sklopu bloka za A/D konverziju

 U digitalno regulisanom uređaju je uobičajeno potrebno meriti više analogoih veličina, kao na primer par struja, napona, temperatura, razne analogne reference, stvarna brzina, itd. Radi uštede u mikrokontroler se ugrađuje samo jedan A/D konvertor koji je povezan sa više analognih ulaznih pinova preko analognog multipleksera.

 Osnovni dizajn softvera za rad sa A/D konvertorom ostaje isti, jedino je neophodno pre startovanja A/D konverzije selektovati željeni analogni kanal. Uštede sa ovakvom konfiguracijom (novčane i dimenzionalne) su velike a ograničenja minimalna jer obično i uzimamo jedan po jedan kanal a ne sve istovremeno. Ipak, u slučaju kritične brzine odabiranja, treba uvek uzeti u obzir da je vreme obrade u slučaju N kanala N puta veće nego u konfiguraciji sa N AD konvertora!! Ovaj problem se delimično umanjuje korišćenje sample&hold kola.

 Moderni DSP uobičajeno poseduju dva ADC, svaki sa pridruženim S&H kolom i svojim analognim multiplekserom 8/1. Ovim se dobijaju 16 potencijalnih analognih ulaza, od kojih se po dva mogu čitati simultano (u istom trenutku).

The post Načini sinronizacije rada A/D konvertora i CPU u okviru mikrokontrolera appeared first on Automatika.rs.

Kontroler prekida

 U mikrokontrolerskom sistemu postoji više izvora prekida. Rad CPU ponekad treba prekinuti ako je jedan od brojača odbrojao, ili kada je neki impuls detektovan, kada je A/D konverzija završena, kada je pristigao podatak sa serijske veze, itd. U principu, svaka periferija ima nekoliko svojih razloga za prekid.

 Neko treba da kontroliše sve ove izvore prekida. Taj neko je interrupt controller , kontroler prekida. Uobičajeno je da ovaj kontroler poseduje barem dva konfiguraciona registra. Jedan je registar kojim se dozvoljava ili zabranjuje pojedini izvor prekida (jedan bit za jedan izvor, 1 – prekid je dozvoljen, 0 – prekid je zabranjen). Obično postoji i globalni bit dozvole, na slici dole EA (enable all). Ukoliko EA nije setovan, ni jedan prekid nije dozvoljen. Drugi registar služi za podešavanje prioriteta pojedinih prekida. Ovim se definiše koji se prekid prvi servisira, i da li neki prekid može prekinuti prekid koji se trenutno servisira. Kod složenih jedinica postoji i dodatni konfiguracioni registar, koji služi za podešavanje načina rada kontrolera prekida, podešava se dozvola ili zabrana ugnježnjavanja prekida, podešava se da li su prekidi aktivni na nivo ili na ivicu, itd…

Slika br.1 Kontroler prekida kod mikrokontroler 8051

Watchdog timer

 Watchdog je u osnovi potpuno nezavisni sistemski brojač (može biti 16-bitni, 32-bitni). Jednom dozvoljen njegov rad, postavlja ovaj brojač u režim neprekidnog brojanja ka gore. U momentu kada watchdog dostigne unapred zapisanu vrednost generiše se reset signal za µC. Da se ovo ne bi desilo, korisnički program mora periodično da osvežava odgovarajući registar (ili registre) watchdog sistema, i da time inicira reset brojačkog sistem na početnu poziciju. Ukoliko korisnički program ovo ne uradi , smatra se da je program ‘odlutao’, da sistem nije više stabilan i da je najbolje resetovati µC. Jednostavan primer za ovu situaciju je greška u čitanju jednog bita adrese skoka. Ovo je moguće usled šuma u sistemu, uglavnom nastaje usled loše projektovane procesorske pločice. Program se grana na lokaciju koja nije predviñena, tamo nema programa , obično se takve instrukcije tretiraju kao NOP, program ne radi ništa predviñeno, a ujedno ni ne osvežava watchdog i watchdog resetuje sistem.

Slika br.2  Način rada watchdog timer-a

POR – Power on reset

 Svi µP, µC ili DSP su predviñeni da rade u odreñenom opsegu napajanja. Uobičajeno jednosmerno napajanje potrebno za µP i µC je 5V, ±10%. Uobičajeno jednosmerno napajanje za novu generaciju DSP je 3,3V, ±10%. Prilikom uspostavljanja napajanja, kao i prilikom nestanka, jednosmerni napon vrši ekskurziju od ili ka 0V. U tom režimu rad CPU, memorije, kao i svih ostalih delova sistema je potpuno nedefinisan, i može prouzrokovati neželjene izlazne signale. Ovo je veoma opasno, pogotovo za mikrokontrolerski sistem koji kontroliše rad celokupnog elektromotornog pogona. Da bi se ovaj problem rešio, u µC ili DSP se ugrañuje dodatno kolo (POR) koje zadržava ureñaj u resetu dok se ne postigne potrebni nivo napajanja. Ukoliko ureñaj ne poseduje ovo dodatno kolo problem je moguće rešiti spoljašnjim POR kolom.

Slika br.3 Primer dodavanja spoljašnjeg POR kola

The post Šta je kontroler prekida, watchdog timer i POR-Power or reset kod mikrokontrolera? appeared first on Automatika.rs.

 Jedan PWM period je nedeljivi vremenski okvir, i fakor ispune je potrebno upisati samo jednom, na početku nove PWM periode. PWM signal generator u toku sledećeg PWM perioda automatski generiše odgovarajući PWM signal. Ukoliko imamo tri takve grane, možemo paralelno zadati srednje vrednosti napona tri grane PWM invertora, važeće u svakoj novoj PWM periodi. U slučaju jedne grane, naponski PWM signal je prikazan na slici br.1.

Slika br.1 Rad jedne grane naponskog invertora.

Uprošćeno, srednja vrednost izlaznog napona proporcionalna je upisanom faktoru ispune

 Kako radi PWM modul? U analognoj tehnologiji se PWM signal generiše iz kontinualnog nosećeg signala (testera ili trougao) dobijenog na izlazu signal generatora. Perioda ovog signala (Tpwm) je definisana izborom kondenzatora C, amplitude struje strujnog izvora kao i položaj potenciometra P1. Generisani testerasti signal se dalje poredio sa referentnim signalom (koji reprezentuje naponsku komandu ili analogni ekvivalent faktora ispunu) korišćenjem analognog komparatora. Naravno, postojao je problem signalnog šuma ili promene parametara ovih kola.

Slika br.2 Analogni PWM generator (Ovako ne treba da radi)

 Postoje dva osnovna tipa nosioca PWM signala, to su testerasti i trougaoni nosioc.

Slika br.3 PWM signal sa testerastim i trougaonim nosiocem

 U digitalnoj tehnici se čitava priča o generisanju PWM signala završava u jednom zasebnom perifernom modulu, koji se ugrađuje u mikrokontroler ili DSP. Ovaj modul potpuno samostalno generiše PWM signal i oslobađa mikroprocesor (korisnički program) ove aktivnosti. U ovom modulu se analogni signal generator nosećeg PWM signala zamenjuje timer modulom koji definiše Tpwm i mnogo je precizniji i otporniji na šum. Perioda PWM signala se definiše tokom inicijalizacije upisom u registar PWM PERIOD i izborom delitelja frekvencije. Nadalje, analogni komparator je zamenjen digitalnim, čiji izlaz je potpuno definisan i neosetlji na šum. Faktor ispune PWM signala se definiše upisom u PWM duty cycle registar, čiji se sadržaj u svakom novom PWM clock periodu poredi sa vrednošću PWM timera. Uprošćena digitalna periferija za automatsko generisanje PWM signala jedne grane je data na sledećoj slici. Tačnost digitalno generisanog PWM signala zavisi od periode clock signala i od broja bitova PWM registara.

Slika br.4 Uprošćen blok dijagram PWM modula u sklupu mikrokontrolera namenjenog kontroli motora.

 PWM jedinica pomaže pri generisanju različitih izlazanih signala. Bitno je da mikroprocesor pripremi odgovarajući modulišući faktor ispune za svaku novu PWM periodu. Time on moduliše noseći PWM signal, koji automatski bez pomoći i opterećenja procesora generiše PWM modul. U zavisnosti od tipa modulišućeg signala dobija se DC ili AC signal i regulišu se različiti tipovi motora, kao što je prikazano na sledećoj slici.

Slika br.5 Testerasti i trougaoni nosioc.

Sva dalja objašnjenja možete pronaći pronaći u sledećim materijalima: Primena mikroprocesora u energetici – mikroprocesor i mikrokontroler

The post PWM signal generator appeared first on Automatika.rs.

 Pronalaženje bezbednog i efikasnog izvora napajanja je ključni korak u razvoju takvih elektronskih uređaja.

 ”Ako predlažemo da sistem boravi u telu duže vreme, napajanje postaje ključno. Imajući mogućnost prenosa napajanja bežično, to nam otvara nove mogućnosti i tako smo i pristupili ovom problemu”, rekao je Đovani Traverso, istraživački partner na Koh institutu za integrativno istraživanje raka, gastroenterolog i inženjer biomedicine.

 Nova strategija koja je opisana u časopisu ”Scientific Reports” zasniva se na bežičnom prenosu energije iz antene koja se nalazi izvan tela u drugu antenu koja se nalazi u digestivnom traktu. Ovom metodom se omogućuje dovoljno snage da se pokrenu senzori koji bi mogli da prate puls, temperaturu ili nivoe pojedinih nutrijenata ili gasova u stomaku.

 ”U ovom trenutku ne postoji način da izmerimo stvari kao što su temperatura tela ili koncentracija mikroelemenata na duži vremenski period, a sa ovim uređajima možemo početi da radimo istraživanja takvog tipa”, rekao je Abubakar Abid, bivši student MIT-a.

Bežični prenos energije

 Istraživački tim je radio nekoliko godina na različitim vrstama ”uređaja za gutanje”, uključujući i senzore koji mogu pratiti vitalne znake i uređaje za isporuku lekova koji mogu ostati u digestivnom traktu nedeljama ili mesecima. Za napajanje ovih uređaja, tim je istraživao različite opcije uključujući i galvanski element koji je omogućio interakcije sa želudačnom kiselinom. Međutim, nedostatak korišćenja ove vrste baterija je da metalne elektrode prestaju sa radom tokom vremena. U njihovom najnovijem istraživanju tim želi da smisli način da napaja uređaje bez upotrebe elektroda, što im omogućava da ostanu u digestivnom traktu neodređeno vreme.

 Istraživači su najpre razmotrili mogućnost korišćenja bežičnog prenosa energije između dve antene koje se nalaze na veoma malim rastojanjima. Ovaj pristup se koristi za punjenje mobilnih telefona, ali pošto antene moraju biti veoma blizu, istraživači su shvatili da ova metoda ne bi funkcionisala jer bi antene bile udaljene 5-10 centimetara.

 Umesto toga, odlučili su da istraže prenos koji može da prenese energiju preko većih udaljenosti. Istraživači sa Stanford Univerziteta su nedavno istraživali ovu metodu za napajanje pejsmejkera, ali niko nije pokušao da je koristi za napajanje uređaja u digestivnom traktu. Koristeći ovaj pristup, istraživači su bili u mogućnosti da dostave od 100-200 mikrovati snage do njihovih uređaja, što je više nego dovoljno za napajanje malih uređaja. Temperaturni senzor koji bežično prenosi očitavanje temperature svakih 10 sekundi zahtevao bi oko 30 mikrovati snage.

 U istraživanju sprovedenom na svinjama, spoljna antena je bila u stanju da prenese energiju na udaljenosti od 2-10 centimetara, a istraživači su utvrdili da prenos energije nije izazvao nikakva oštećenja tkiva.

Da li je ovo alternativa baterijama?

 Za ovu studiju, istraživači su koristili kvadratnu antenu čija je strana 6.8 milimetara. Unutrašnja antena mora biti dovoljno mala da može lako da se proguta, ali spoljna antena može biti veća, što pruža mogućnost generisanja veće količine energije. Spoljašnji izvor napajanja može se koristiti za stalno napajanje ili za punjenje internog uređaja.

 Ovaj rad, u kombinaciji sa uzbudljivim napretkom elektronike, nisko-energetskih sistema- čipova, i minijaturizacije, može da omogući mnoga očitavanja, nadgledanja čak i aktivaciju aplikacija.

 Istraživači nastavljaju da istražuju različite načine za napajanje uređaja u čovekov telu i nadaju se da će neki od njihovih uređaja biti spreman za ljudsko testiranje u roku od pet godina.

The post MIT razvija bežične uređaje za lečenje appeared first on Automatika.rs.