Printr-o singură interfaţă, element14 knode le oferă inginerilor proiectanţi acces imediat la o lume întreagă de soluţii aplicabile proiectării din domeniul electronicii. Automatizarea creării de proiecte, de la concepţia iniţială şi până la realizarea totală, creşterea productivităţii şi accelerarea timpului de punere pe piaţă sunt un alt aspect unic al comunităţii globale de ingineri element14.

În conformitate cu strategia de activitate a Farnell, concentrată pe oferirea de soluţii de proiectare inginerilor, pe aducerea activităţii în planul virtual, pe web, şi pe creşterea pieţelor emergente, compania a anunţat lansarea element14 knode, care este o platformă revoluţionară de proiectare online şi care se concentrează în mod exclusiv pe nevoile inginerilor electronişti proiectanţi. Prezentat la conferinţa despre Automatizarea Proiectării din San Diego, SUA, element14 knode oferă o interfaţă către o lume a soluţiilor de proiectare în inginerie. Susţine întregul flux de proiectare, de la concepţie până la producţia finală şi este unic prin aceea că le oferă inginerilor posibilitatea de a efectua cercetări, de a proiecta, dezvolta şi crea prototipuri de producţie, toate într-un mediu unic şi inteligent. Produsele ajung pe piaţă mai repede şi, prin automatizarea configurării soluţiilor pentru fluxul proiectării produsului, resurse inginereşti valoroase pot fi concentrate din ce în ce mai mult asupra proiectării de aplicaţii şi asupra creării de IP.
Pe parcursul creării de produse electronice, inginerii proiectanţi vizitează numeroase site-uri pentru a strânge informaţiile tehnice relevante şi pentru a începe asamblarea soluţiilor hardware şi software corecte pentru proiectul lor.
element14 knode este unic prin aceea că pune la dispoziţie o singură platformă online pentru îndeplinirea tuturor acestor activităţi. Pe baza specificaţiilor iniţiale ale inginerului, automatizează crearea unor dependenţe şi inter-relaţionări explicite cu alte componente de la nivelul sistemului, construind rapid un flux personalizat de proiectare - fie că este vorba despre kituri de dezvoltare, instrumente de proiectare, sisteme de operare şi stive, proprietate intelectuală şi servicii precum proiectarea şi fabricarea de PCB. Acestea au fost integrate într-un singur loc adecvat: element14 knode - Cunoaştere pentru Inginerii Proiectanţi.

“element14 knode oferă o lume de soluţii într-o singură interfaţă şi este o altă apariţie inovatoare din industrie care ne oferă o abordare nouă, diferită, asupra soluţiilor de proiectare. Inovaţia este vitală pentru inginerii proiectanţi şi, ca partener al lor în inovare, redefinim furnizarea soluţiilor de care au nevoie”, a comentat Harriet Green, CEO al Premier Farnell.

Serviciile oferite în versiunea 1.0 a platformei element14 knode includ:
• automatizarea şi configurarea căutării, pentru fluxuri de proiectare specifice proiectului;
• platforme şi kituri de dezvoltare;
• sisteme de operare şi stive;
• dezvoltare şi instrumente CAD;
• servicii PCB şi soluţii de testare;
• un “centru de învăţare” online.

Alte caracteristici interesante şi importante vor fi adăugate în continuare, deoarece valul inovărilor continuă.
O prezentare video a platformei element14 este disponibilă la www.element14.com/knode

element14 knode - Privire de ansamblu

Căutaţi aşa cum nu aţi mai făcut-o niciodată
O alternativă concentrată pe inginerie la motoarele standard de căutare, funcţia de căutare a knode îi ajută pe ingineri să găsească informaţii adecvate de proiectare şi cele mai noi tehnologii mai rapid ca niciodată. Proiectanţii pot folosi element14 knode pentru a căuta în mod rapid, a evalua şi achiziţiona soluţii, programe software şi servicii. Disponibilitatea informaţiilor tehnice fiabile şi a soluţiilor pot ajuta proiectantul să economisească sute de ore, pierdute în mod obişnuit pentru căutarea şi validarea informaţiilor. De asemenea, motorul de căutare inovator returnează toate datele relevante, legate de căutarea efectuată - printr-un singur clic. Bara de căutare le permite utilizatorilor să tasteze cuvintele cheie în funcţie de furnizor, arhitectură sau numărul piesei, în timp ce rezultatele căutării pot fi de asemenea rafinate folosind categoriile şi filtrele tip etichete, cum ar fi arhitectura centrală şi producătorii de elemente din silicon.

Centrul de învăţare expert
Centrul de învăţare al element14 knode oferă o bibliotecă cu conţinut variat, pentru a ajuta utilizatorii să caute diverse tehnologii, platforme şi componentele de bază asociate. Acesta include clipuri video ajutătoare, exemple de aplicaţii, documentaţie tehnică şi multe altele. Forumurile găzduiesc discuţii pe teme cum ar fi produsele/tehnologia şi aplicaţiile recomandărilor de proiectare, iar personalul de suport tehnic şi proiectanţii pot adresa întrebări experţilor în domeniu din echipa profesionistă de suport tehnic a element14, dar şi furnizorilor dintr-un mare număr de industrii şi medii de proiectare.

Platforme şi kituri de dezvoltare
O mare varietate de platforme şi kituri de dezvoltare sunt acum disponibile, printre acestea aflându-se:
• Plăci pre-construite pentru testarea celor mai recente tehnologii şi protocoale;
• Soluţii hardware pentru accelerarea procesului de proiectare;
• Căutarea prototipurilor instantanee pentru sisteme integrate;
• Noi aspecte exclusive privind tehnologia şi industria, cum ar fi Starboard XL de la Freescale™.

Sisteme de operare şi stive
Accesaţi sisteme de operare, RTOS, stive şi programe middleware pentru executarea şi interoperabilitatea softurilor de aplicaţii.
Instrumente de dezvoltare element14 knode oferă acces la o suită vastă de instrumente de dezvoltare software pentru sisteme integrate, anume: medii integrate de dezvoltare (IDE), compilatoare şi depanatoare, precum şi cele mai recente soluţii de proiectare software oferite de furnizorii de vârf din domeniul tehnologiei.

Instrumente CAD
Prin intermediul platformei, sunt disponibile instrumente de proiectare PCB, care le oferă proiectanţilor posibilitatea de a dezvolta PCB-uri (plăci de circuit imprimate) într-un mediu foarte productiv, scalabil şi uşor de utilizat. Soluţiile acoperă spectrul dezvoltării de PCB-uri, de la introducerea schemei şi până la fabricare. Instrumentele PCB includ şi programul EAGEL de la CadSoft, câştigător al mai multe premii. Acest software PCB puternic şi uşor de folosit oferă o funcţionalitate de înalt nivel într-un editor de scheme, într-un editor de dispunere şi router automat.

Servicii PCB
element14 knode oferă soluţii pentru fabricarea şi asamblarea de PCB-uri de înaltă calitate şi cu risc scăzut, alături de liderii din industrie. Partenerii element14 nu asigură doar o producţie rapidă folosind o tehnologie avansată şi aplicând metode de proiectare de ultimă generaţie pentru software-ul de producţie (DFM) şi testare, ci, de asemenea, oferă servicii de fabricare la un preţ accesibil şi competitiv la nivel mondial.

Echipamente de testare
element14 knode oferă soluţii de analiză hardware pentru sistemele integrate sau prototipuri care includ osciloscoape, multimetre, generatoare de semnal şi multe altele.

Vizitaţi www.element14.com/knode pentru mai multe informaţii.

Cuvinte cheie: alegere, pornire, tensiune de intrare, conectarea serie sau paralel, performanţe, conexiuni, încărcare baterie, preţ, surse MeanWell®

1. Ce sursă aleg? Sursele de alimentare pot fi: surse de tensiune constantă (curentul la ieşire fiind variabil) sau surse de curent constant (tensiunea la ieşire fiind variabilă). Alegerea tipului de sursă se face în funcţie de aplicaţie (tipul consumatorului) şi funcţie de puterea totală necesară. (a) Pentru a creşte diponibilitatea sursei şi implicit a întregului sistem, se va alege o sursă care să dea cu 30% mai multă putere decât maximul necesar. (b) Specificaţia de putere disponibilă la ieşire este dată în dependenţă de temperatura ambiantă. Obligatoriu se va studia graficul care arată aceasta dependenţă şi se prevăd dispozitive de răcire forţată. (c) sursa se montează în poziţia care asigură răcirea maximă prin circulaţia naturală a aerului (convecţie).

Diferenţa de temperatură între poziţiile orizontală sau verticală poate ajunge la 5°C. Dacă sursa are ventilator inclus pentru răcirea forţată, nu are importanţă poziţia de montare, iar puterea poate fi cu 20% mai mare decât la răcirea prin convecţie. Viteza ventilatorului variază cu temperatura.
(d) Sursa trebuie să aibă protecţiile elementare: la supratensiuni, la suprasarcină (scurtcircuit), la supraîncălzire. (e) Funcţii legate de aplicaţie: semnalizări de bună funcţionare, control de la distanţă, compensarea căderilor de tensiune pe fire (remote sensing), ieşiri multiple, tensiune fixă sau reglabilă, funcţia de urmărire (tracking), eficienţa. (f) Funcţii speciale: sursa trebuie să aibă PFC - corecţia factorului de putere (pentru a satisface ENERGY STAR ®5.0, respectiv în Europa, prin IEC 555-2 / EN 60555-2 se impune ca circuitul care asigură corecţia factorului de putere să fie încorporat în produsele de consum); UPS -funcţionarea fără întrerupere – asigurată prin comutarea pe sursă redundantă sau pe baterie reîncărcabilă.

MeanWell® are serii de surse standard care acoperă toată gama de aplicaţii şi puteri, dar produce la cerere, surse pentru orice aplicaţie.

2. De ce la pornire se absoarbe un curent mare? Se specifică la fiecare sursă curentul de pornire (inrush current) care poate fi, 1/100...1/50 secunde, foarte mare (20...60A). Acesta nu distruge sursa (chiar dacă se aude un zgomot), dar poate deconecta alimentarea de la reţeaua AC dacă siguranţa de protecţie e subdimensionată, mai ales în cazul în care se pornesc simultan mai multe surse. Se recomandă pornirea pe rând a surselor şi eventual folosirea funcţiei remote control.

3. De ce sursa nu porneşte la unele sarcini? Motoarele electrice, becuri de iluminat şi sarcini capacitive mari cer curenţi de pornire de 2...5 ori mai mari decât cei de regim normal şi pot face ca protecţia la ieşirea sursei să acţioneze pentru a limita curentul debitat. Se recomandă sursele la care protecţia se face prin limitarea la curent constant, chiar la valoarea maximă cerută de pornirea acestor dispozitive. MeanWell® specifică tipul de protecţie prin limitarea curentului la ieşire (constant sau hiccup- mode).

4. De ce tensiunea de intrare se specifică: AC, DC respectiv AC sau DC la unele modele?
Se ştie că √2Vac≈Vdc. Dacă se menţionează că alimentarea se poate face AC sau DC se conectează borna pozitivă la AC/Line şi borna negativă la AC/Neutral. Dacă sursa are un comutator de selecţie a alimentării, atunci se respectă tipul alimentării şi nivelul la intrare (ex. 85... 132VAC /176...264 prin switch; 250...370VDC).

5. Se pot conecta sursele de tensiune în serie? Da, cu condiţia ca nivelul maxim de curent cerut la ieşire să fie egal cu minimul asigurat de oricare din surse. Se recomandă conectarea în paralel, la ieşirea fiecărei surse, a unei diode care să prevină posibile distrugeri ale capacitoarelor interne. Tensiune obţinută prin înseriere nu trebuie să depăşească tensiune de izolaţie a firelor de legătură şi nici tensiune de izolaţie între bornele +,- şi borna Ground.

6. Se pot conecta sursele de tensiune în paralel? Da, cu condiţia să aibă înseriată la ieşire fiecare câte o diodă care să prevină ca o sursă să devină sarcină pentru alta, neavând tensiunile perfect egale. Se asigură astfel funţionarea fără întrerupere a sistemului în cazul defectării unei surse. La unele surse MeanWell® se menţionează că pot funcţiona conectate în paralel cu altele de acelaşi tip. Firele de legătură vor avea aceeaşi lungime şi să aibă secţiunea corespunzătoare la curentul maxim.

7. Sunt importanţi parametrii: nivel de stabilizare, zgomot (noise), riplu (ripple), vârfuri de tensiune, de curent sau de energie (spikes)? Pentru aplicaţii de precizie, cu performanţe impuse, sunt necesare limite la aceşti parametri. Zgomotul este inerent în circuitele electronice datorită temperaturii. Riplul se datorează elementelor de redresare, iar vârfurile de tensiune elementelor de comutare din sursă.

8. Ce efect are rezistenţa de contact a firelor? Aceasta poate fi de ordinul mΩ până la Ω în cazul firelor neconectate ferm sau oxidate la bornele sursei. Pe aceste rezistenţe de contact imperfect–(Rc), pe lângă scăderea tensiunii la sarcină, se va degaja căldură: Q= Rc × I2 × timp, care va înrăutăţi contactul sau poate genera foc.

9. Se poate încărca o baterie de la o sursă de tensiune? Da, folosind o sursă care are protecţia de suprasarcină cu limitarea la curent constant sau limitarea puterii (fold-back).

10. De ce variază preţul? Preţul depinde de renumele fabricantului, de modelul constructiv, certificări, domeniul de aplicaţie, mediul de lucru şi protecţii incluse, fiabilitate şi durata de viaţă, calitatea componentelor, numărul de funcţii, tipul de răcire, testarea la sarcină maximă în condiţii de mediu la limită (burn-in test).
Alegeţi sursa de la un producător consacrat, lider în domeniu: MeanWell®.
www.meanwell.com

Toate sursele MeanWell se încadrează în cerinţele Standardelor Europene de Siguranţă în utilizare şi de Compatibilitate Electromagnetică (EMC). S-au prezentat diferite variante de surse MeanWell® cu aceeaşi putere: 150W.

Autor:
Ing. Emil Floroiu
ECAS ELECTRO
emil.floroiu@ecas.ro
www.ecas.ro

Ventilatorul poate fi tratat ca pompa de aer, care transformă mişcarea turbionară şi puterea motorului care acţionează pompa în flux de aer cu o anumită viteză şi presiune. Pentru conversie este utilizat un element de fabricaţie sub formă de elice. Nimic mai evident. Dar cum să pui de acord mărimea ventilatorului cu cantitatea de aer cald evacuat? Când să folosim un ventilator şi când o suflantă? Ne vom strădui să răspundem la aceste întrebări şi la altele cu ajutorul materialelor liderului în producţia de ventilatoare, firma Sunon.

Ventilator şi suflantă
Ventilatorul şi suflanta sunt pompe de aer şi de aceea, li se vor aplica aceiaşi parametri care caracterizează funcţionarea unei pompe. Mişcarea rotativă a motorului este transformată în mişcare de translaţie a aerului cu ajutorul elicei. În figura 1 este prezentat un ventilator tip, iar în figura 2 o suflantă, ambele produse de firma Sunon. Diferenţa fundamentală dintre acestea constă în modul de trecere a aerului şi în caracteristicile presiunii create.
Ventilatorul deplasează aerul într-o direcţie perpendiculară pe planul de rotire a elicei. Astfel, poate determina un flux considerabil (tabel 1), dar nu se descurcă prea bine în cazul unei mari diferenţe între presiuni, suflând aerul “contra” presiunii ridicate. Suflanta deplasează aerul într-o direcţie paralelă cu planul de rotire, astfel încât, în comparaţie cu ventilatorul, creează un flux mai mic (tabel 2). Avantajul ei constă în faptul că diferenţa dintre presiuni poate fi mare, iar suflanta, în mod contrar ventilatorului, poate funcţiona “contra” unei presiuni mari.
În majoritatea aplicaţiilor, utilizatorul are de-a face cu un ventilator sub forma unei elice fixate de rotorul motorului, care o pune într-o mişcare turbionară. Elicea este înconjurată de o mică acoperitoare, care are totodată pe margini între două şi mai multe orificii pentru şuruburile de fixare. Se pot întâlni şi tipuri de ventilatoare “îmbrăcate” într-un de tub sau amplasate în interiorul unui canal de aerisire. Aceste acoperitori, în afară de protecţia mecanică a ventilatorului, reduc şi turbioanele care apar pe marginile elicei. Pentru acţionarea ventilatoarelor şi suflantelor sunt folosite motoare de inducţie, alimentate cu curent alternativ sau motoare fără perii, alimentate cu curent continuu. Atât ventilatoarele, cât şi suflantele sunt fabricate cu filet stânga şi cu filet dreapta. Ventilatoarele produse de Sunon au tensiunea minimă de alimentare 5Vdc, iar cea maximă 230Vac.
Pentru o durată lungă de viaţă a ventilatorului, o mare importanţă este acordată modului de fixare a lagărelor pe rotor, deoarece calitatea şi fiabilitatea acestuia decid în cel mai mare grad cu privire la durata de funcţionare a ventilatorului în aplicaţia respectivă. Şi aici trebuie evidenţiată firma Sunon pentru modificarea fixării magnetice a lagărelor rotorului, denumită MagLev, patentată şi introdusă în produsele firmei (figura 3). Diferenţa dintre soluţiile tradiţionale şi cea aplicată de Sunon constă în coborârea centrului de greutate al rotorului şi stabilizarea orbitei rotorului prin utilizarea unui stator modelat în mod corespunzător şi a unei plăcuţe MagLev de reacţie, cu magnet permanent. În acest mod, se obţine o reducere a vibraţiilor rotorului, fapt care se traduce direct printr-o reducere semnificativă a zgomotului.

Bazele aerodinamicii elicei
În figura 4 sunt prezentaţi parametrii de bază ai elicei. Coarda aripii (linia întreruptă) trece prin punctul cel mai sus poziţionat de pe bordul de atac şi prin cel mai înalt punct al bordului de fugă al aripii. Unghiul de atac al aripii este măsurat între coardă şi direcţia relativă a mişcării aerului. Având în vedere că această direcţie se află în planul de rotire, unghiul va fi măsurat între acest plan şi coarda aripii. Dacă unghiul de atac este mic, atunci presiunea diferenţială (măsurată pe ambele părţi ale planului de rotire) este, de asemenea, mică. O dată cu creşterea unghiului de atac (efectul va fi creşterea grosimii ventilatorului), creşte presiunea şi scade fluxul de aer pe ambele părţi ale aripii elicei. Fluxul poate scădea până aproape de 0. Acest punct se numeşte punct de tăiere.
Ventilatoarele şi suflantele cel mai adesea utilizate în electronică au aripile cu un unghi de atac fix, iar la o viteză de rotaţie fixă, cel mai adesea stabilizată, au o capacitate proprie, strict determinată, de deplasare a unei anumite cantităţi de aer, denumită randament. Randamentul ventilatorului se schimbă o dată cu schimbarea densităţii aerului. Acest lucru are o mare importanţă dacă ventilatorul sau suflanta vor fi exploatate la o înălţime diferită de nivelul mării. În acest caz, ventilatorul destinat funcţionării la altitudine mare trebuie să aibă un randament mai mare decât cel destinat funcţionării la nivelul mării.

Curba de lucru a ventilatorului
Explicarea principiilor de bază ale aerodinamicii elicei ventilatorului este necesară pentru a putea înţelege datele de catalog prezentate de producătorii ventilatoarelor. Având în vedere că majoritatea producătorilor de ventilatoare menţionează parametrii acestora în unităţi utilizate în Statele Unite şi Asia, în cataloage vom întâlni fluxul dat în CFM, adică Cubic Feet per Minute (picior cubic pe minut) şi presiunea în Inches of Water, adică ţoli coloană de apă. Din fericire, dependenţa dintre picioare sau ţoli şi metri este liniară şi, dacă este necesar, conversia unităţilor este uşoară. În pagina web a firmei TME este disponibilă documentaţia tehnică a produselor Sunon, în care curbele ventilatoarelor sunt exprimate în unităţi imperiale şi SI.
Toate aspectele aerodinamice ale funcţionării ventilatorului sunt reflectate de curba denumită curba ventilatorului. Aceasta poate arăta ca în figura 5. Analiza începe de la dreapta spre stânga, adică de la cel mai mare flux de aer până la punctul de tăiere. Aripa ventilatorului care funcţionează în apropierea punctului de tăiere poate în continuare să livreze aer, însă apare un zgomot de “măcinare”, cu un consum mare, simultan, de energie.
Suprafaţa de sub curbă reprezintă energia consumată pentru funcţionarea ventilatorului.
În punctul de tăiere, rotorul are cea mai mare energie potenţială, însă pe axa ordonatelor – cea mai mare energie cinetică. Deşi acestea nu sunt condiţii de lucru utile în practică, pot fi folosite pentru compararea ventilatoarelor.

Alegerea ventilatorului potrivit
Evaluarea fluxului de aer
Firma Sunon prezintă în datele sale de catalog curbele pentru fiecare tip de ventilator. Astfel, se poate alege cu uşurinţă ventilatorul potrivit. În practica inginerească sau de construcţii, la proiectarea unor sisteme simple, vor fi suficiente indicaţiile de mai jos. Dacă sistemul răcit este foarte complex, atunci, din păcate, se poate dovedi că este necesară efectuarea unei serii de măsurători, simulări pe computer sau alegerea unui ventilator prin metoda “încercare – eroare”.
Pentru echipamentele simple alcătuite din alimentator şi componente închise într-o carcasă comună se poate presupune că întreaga energie furnizată este convertită în căldură. După măsurarea sau calcularea cerinţelor echipamentului legate de alimentare, se poate evalua cantitatea de putere pe care trebuie să o disperseze sistemul de răcire. Capacitatea termică medie a aerului este egală cu 0,569W minut × °C /ft3. Aceasta înseamnă că fiecare ft3 de aer care trece prin sistem pe durata unui minut poate dispersa 0,569 W şi poate determina modificarea temperaturii cu 1°C. Acest lucru poate fi exprimat şi într-un alt mod: pierderile de putere de 1W determină creşterea temperaturii cu câte 1°C şi, pentru a le preveni, prin sistem trebuie să treacă, pe durata unui minut, 1,757 ft3.
După evaluarea pierderilor de putere în waţi şi determinarea creşterii admise a temperaturii, se poate trece la alegerea ventilatorului. Şi aici, din păcate, este necesară cunoaşterea presiunii diferenţiale a aerului, adică a aerului aflat în interiorul şi în exteriorul carcasei. Este un parametru foarte important, pentru că, aşa cum ne amintim, ventilatorul nu se descurcă prea bine cu funcţionarea “contra” presiunii. De exemplu, manometrul poate indica presiuni diferenţiale de la 0,2 la 0,25” coloană de apă, dacă orificiul ventilatorului este prevăzut cu un mic filtru antipraf. După aplicarea acestei valori pe graficul ventilatorului tip care determină un flux de circa 100 CFM (de exemplu PMD4809PMB1A din oferta Sunon, figura 6), se va dovedi că această valoare a presiunii diferenţiale reduce fluxul cu până la circa 50%! Fluxul necesar se calculează: m∙=k×P/(T0-T), unde: k=1,757cfm × °C/W, P este puterea dispersată în W, T0-T este modificarea temperaturii în °C.

Exemplu de alegere a ventilatorului
În mod standard, alimentatorulAC/DC funcţionează cu un randament de 75%. În calculele simple, se presupune că sistemul foloseşte 70% din puterea utilă maximă a sursei de tensiune de alimentare. Astfel, un alimentator cu puterea utilă maximă de 400W şi un randament de 75%, pentru a furniza 400W trebuie să consume 400W / 0.75=533.33W, deci trebuie să consume în plus 133.33W care devin căldură. Ventilatorul trebuie să disperseze toată căldura inutilă. Dar, presupunând că sistemul foloseşte 70% din puterea utilă maximă a sursei de tensiune de alimentare şi cădura disipată va fi mai mică, respectiv 133.33W × 0.7= 93.33W.
Să presupunem că va funcţiona într-un mediu cu o temperatură, în cel mai rău caz, egală cu 35°C, iar temperatura aerului în interiorul aparatului nu va putea depăşi 50°C. Conform formulei date mai sus m=1,757×350/(50-35)=40,99 CFM.
Acum trebuie să alegem un ventilator cu parametrii necesari şi să marcăm fluxul calculat pe axa absciselor. Apoi va trebui să stabilim dacă ventilatorul respectiv va putea să funcţioneze la presiunea diferenţială cunoscută, reţinând faptul că fiecare obstacol din calea aerului poate creşte această presiune. În plus, plasa care protejează ventilatorul de obiectele mici determină creşterea presiunii diferenţiale cu valori de 0,1…0,15”, filtrul dens antipraf cu 0,2…0,3”, însă grătarul de sârmă care înconjoară ventilatorul permite funcţionarea la o presiune diferenţială aproape de 0” coloană de apă.

Ventilatoarele produse de Sunon
Într-un sistem răcit cu ajutorul circulaţiei forţate a aerului, ventilatorul este un element deosebit de important, iar avarierea acestuia poate atrage după sine un şir de evenimente greu de prevăzut. De aceea, este important să utilizaţi dispozitive fabricate de producători siguri şi verificaţi. Printre aceştia se numără firma taiwaneză Sunon care, de mai bine de 30 de ani, produce ventilatoare destinate răcirii echipamentelor electronice. În oferta acesteia se află, practic, ventilatoare pentru orice aplicaţie: începând de la cele miniaturale cu dimensiunile 17×17×8 mm, până la cele mari, care asigură un flux apropiat de 200 CMF. Modul special, patentat, de fixare al lagărelor este garanţia că ventilatorul va face faţă în condiţii dificile.
Regulile de alegere descrise mai sus şi tabelele permit alegerea cu uşurinţă a ventilatorului corespunzător aplicaţiei, iar posibilitatea de cumpărare a acestuia de la magazinul online TME ( www.tme.pl/) este garanţia că produsul ales va fi livrat rapid şi în siguranţă la adresa indicată. Calitatea produsului, preţul avantajos şi livrarea garantată de marca recunoscută a TME reprezintă premize suficiente pentru alegerea acestui produs.
Jacek Bogusz

Mai multe informaţii:
Transfer Multisort Elektronik
Str. B.P. Haşdeu nr. 8, Timişoara
Tel.: +40 356467401, Fax: +40 356467400
tme@tme.ro
www.tme.eu

Patentul firmei Sunon este reprezentat de o plăcuţă din material paramagnetic şi un stator special care, reacţionând cu magnetul, determină strângerea rotorului pe întreaga circumferinţă în jos şi sprijinirea axului acestuia de cuzinet. În acest mod, este coborât centrul de greutate şi orbita este stabilizată. Ca urmare, vibraţiile rotorului vor fi reduse la minimum.
Ventilatorul tip foloseşte centrul câmpului magnetic pentru a trage rotorul în jos şi a sprijini axul acestuia de cuzinet. Centrul de greutate poziţionat sus, neuniformitatea intensităţii câmpului magnetic şi devierile centrului magnetic determină vibraţiile rotorului.

Microchip Technology Inc. prezintă principalele considerente de selecţie ale unui amplificator cu aplicaţii în electrocardiografe (ECG). Noua generaţie de electrocardiografe (ECG) ‘function-rich’ se bazează pe un nivel ridicat de precizie pentru a oferi funcţii avansate şi de aceea selecţia amplificatorului joacă un rol vital în furnizarea acestora.

De Kevin Tretter, Senior Product Marketing Engineer, Divizia Produse “Analog & Interface”, Microchip Technology Inc.

Elementele de bază ale ECG
Funcţia de bază a electrocardiografului (ECG) este de a măsura potenţiale electrice în organism, care sunt create cu fiecare contracţie a pereţilor inimii. Aparatul ECG condiţionează semnalele cardiace şi le dă la ieşire ca forme de undă, fie pe un ecran, fie ca un grafic pe hârtie (print-out). Pentru un ECG clasic, aceasta este adesea limita lui de funcţionalitate. Noul ECG are scopul de a face mult mai mult decât pur şi simplu o formă de undă de ieşire. Caracteristici avansate, cum ar fi stocarea formei de undă, folosirea comunicaţiilor fără fir pentru transmiterea datelor, prelucrarea ulterioară a semnalelor, sunt funcţii noi încorporate în setul de funcţionalităţi. Amplificatoarele utilizate în condiţionarea semnalelor sunt esenţiale pentru punerea în aplicare a acestor avansate caracteristici. În schema bloc a unui sistem ECG, prezentată în Figura 1, amplificatoare sunt desenate cu verde în secţiunea din stânga, jos.

Capturarea semnalului
De obicei, ECG utilizează trei, cinci sau zece electrozi pentru a captura semnalul de la diferite puncte de pe corp. Tensiunile care apar pe o zonă de piele, au nivele de la 100μV până la 3mV, şi cu toate acestea, poate fi un potenţial DC de aproape 300 de mV la fiecare electrod. Este esenţial, prin urmare, un circuit ‘front-end’ de detectare de semnal care să fie capabil să detecteze tensiuni cu nivele foarte mici, în ciuda prezenţei unei tensiuni relativ mare de ‘mod comun’. Alţi factori care se iau în considerare sunt prezenţa zgomotului electric, cum ar fi interferenţe de 50 sau 60Hz de la surse electrice pentru corpuri de iluminat sau din monitoare, mişcarea pacientului şi interferenţe electromagnetice de la alte echipamente.
Având în vedere nivelele extrem de mici ale semnalului ţintă, este necesar un amplificator pentru a extrage semnalul cardiac din tensiunea de mod comun şi din fondul zgomotos, oferind o amplificare a semnalului. Există o serie de factori care influenţează capacitatea unui amplificator de a extrage şi a amplifica un semnal, iar o atenţie trebuie acordată ‘rejecţiei de mod comun’, tensiunii de offset la intrare şi deriva tensiunii de offset, precum şi între ce limite variază tensiunea la ieşire şi zgomotul amplificatorului.

Creşterea preciziei
În ciuda faptului că semnalul ţintă este de obicei mai mic de un millivolt, electrozii pot avea un potenţial de curent continuu de ordinul a câteva sute de milivolţi. Folosind o configuraţie de amplificator de instrumentaţie, se poate anula orice amplificare de semnal care este comun pentru intrările diferenţiale, captat simultan de electrozi sau un zgomot de mod comun, cum ar fi o interferenţă de 50Hz, dar amplificând semnalul cardiac. Pentru a se asigura rejecţia semnalelor de mod comun la intrările amplificatorului dife­renţial şi rejecţia zgomotului de mod comun, este important să se ia în considerare ca circuitele amplificatorului să facă rejecţia la semnale DC, cât şi între frecvenţă, în special la frecvenţe ale reţelei de alimentare de 50 sau 60Hz. Alegerea unui amplificator cu o rejecţie de mod comun ridicată va elimina mai mult zgomotul nedorit şi va permite măsurători de precizie mai mare.

Minimizarea erorii la ieşire
Una dintre funcţiile cheie ale amplificatorului este de a oferi o creştere a unor tensiuni relativ mici, crescând rezoluţia circuitelor detector. Din cauza valorii mari a amplificării (gain) necesare în aplicaţiile ECG, tensiunea de offset a amplificatorului este crucială. Orice tensiune de offset necompensată la intrarea amplificatorului va fi, de asemenea, amplificată de circuit. Presupunând că o contracţie a inimii creează un potenţial de 1mV pe un electrod anume, şi circuitul amplificatorului este configurat pentru o amplificare de 1000, la ieşirea amplificatorului va fi în cazul ideal 1V.
Cu toate acestea, în cazul în care tensiunea de offset a amplificatorului este de 100μV, acest lucru va crea o eroare la ieşire de 100mV, sau o eroare de 10%. Este important, prin urmare, să ne amintim de offset-ul la intrarea amplificatorului menţionat, şi că acesta va fi scalat în funcţie de amplificarea (gain) aleasă de amplificator.
Ca la toate componentele electrice, apar schimbări ale caracteristicilor amplificatorului în timp şi în funcţie de temperatură. Acest lucru este cu siguranţă adevărat şi pentru tensiunea de offset a amplificatorului, care poate genera o rată mai mare de eroare – offset drift. Eroarea cauzată de tensiunea de offset poate fi minimizată prin selectarea unui amplificator ‘low-drift’, cum ar fi un amplificator cu o topologie bazată pe ‘auto-zero’ sau prin punerea în aplicare a sistemului de etalonări periodice pentru a calibra şi anula tensiunea de offset şi deriva (drift).
În exemplul de mai sus, un potenţial de electrod de 1mV a produs o schimbare a tensiunii de 1V la ieşirea din circuitul amplificator. Pentru un sistem cu alimentare unică la 5V, acest lucru ar sugera faptul că circuitul amplificator ar putea detecta cu precizie tensiuni de la zero la 5mV, presupunând că ieşirea amplificatorului poate varia între ambele bare de alimentare (rail-to-rail) (Gnd şi 5Vcc). În cazul în care amplificatorul nu acceptă o variaţie (swing) la ieşire între Gnd şi 5Vcc, gama generală de tensiuni care ar putea fi detectată cu precizie ar fi mai mică şi ar limita, prin urmare, domeniul dinamic de detecţie.

Eroarea cauzată de zgomot
Zgomotul de amplificare este alt factor important care afectează precizia. Un zgomot de amplificare nu poate fi constant în frecvenţă, în special la frecvenţe joase de lucru, unde ‘zgomotul 1 /f’ (pink noise) poate deveni sursa dominantă de zgomot. Într-o aplicaţie ECG, lăţimea de bandă a semnalul achiziţionat este de obicei de la DC până la 100Hz, deci ‘zgomotul 1/f’ va fi o altă sursă de eroare.

Concluzie
Aparatele ECG nu execută o măsurare pur şi simplu a activităţii electrice a inimii. Astăzi, apara­tele ECG pot efectua autonom analiza semnalelor, oferă afişarea în timp real, şi chiar permit dispo­zitivelor portabile înregistrarea activităţii electrice cardiace pe o perioadă extinsă de timp.
Punerea în aplicare a acestor funcţii avansate se bazează pe precizia cu care semnalele cardiace pot fi capturate şi condiţionate, astfel că selecţia unui amplificator şi design-ul electronic sunt factori critici în precizia măsurătorilorECG.

www.microchip.com

Kevin Tretter, Senior Product Marketing Engineer, Analog & Produse Divizia Interface Microchip Technology Inc evaluează beneficiile diferitelor arhitecturi Precision Op Amp

Amplificatoarele Operaţionale de Precizie (Precision Op Amp) nu sunt toate realizate cu performanţe egale.
Deşi nu există îndoială că amplificatoarele operaţionale (Op Amps) de foarte mare precizie pot elimina nevoia de calibrare în sistem, totuşi, în timpul fabricaţiei sau în domeniul de utilizare, designerii în domeniul electronic se confruntă în continuare cu alegerea celei mai bune arhitecturi ‘low-offset’, potrivită aplicaţiei. Alegerea corectă a amplificatorului operaţional (Op Amp) înseamnă evaluarea avantajelor şi dezavantajelor fiecărui tip de arhitectură. Acest articol prezintă avantajele şi dezavantajele metodelor de asigurare a preciziei unui Op Amp, prin reducerea tensiunii de ‘offset’, folosind trimerarea cu EPROM, trimerarea cu laser, ‘auto zero’ - offset şi calibrarea ‘on-chip’.
Un Op Amp de precizie este unul în care, de obicei, se aplică o formă de corecţie a tensiunii de eroare (offset) la intrare. Tensiunea de offset la intrare este diferenţa de tensiune între cele două intrări ale Op Amp, cea inversoare şi cea ne-inversoare, care poate varia de la microvolţi până la milivolţi.
Valoarea tensiunii de offset este în mare măsură dependentă de, cât de bine se potrivesc (‘matched’) tranzistoarele de intrare ale amplificatorului.
În plus, faţă de tensiunea de intrare iniţială numită uzual ‘offset’, alte condiţii pot afecta, de asemenea, comportamentul acestei tensiuni de eroare, inclusiv modificările de tensiune de mod comun, tensiunea de alimentare, tensiunea de ieşire, temperatura şi chiar îmbătrânirea structurii în timp. În funcţie de aplicaţie, aceste condiţii externe pot determina alegerea amplificatorului cu arhitectura cea mai bună pentru fiecare design electronic.

Trimerarea cu EPROM

Unele Op Amp de precizie utilizează o memorie EPROM non-volatilă (NVM), programabilă o singură dată (OTP - One Time Programable) cu locaţii fuzibile, pentru a corecta tensiunea de offset la intrare.
În multe cazuri, acest lucru se realizează ‘în pachet’ în etapa finală de testare, şi este o modalitate foarte eficientă pentru a realiza un amplificator cu tensiune iniţială de offset foarte mică. Având în vedere că amplificatorul este trimerat după încapsulare, offset-ul total apărut poate fi corectat. Alt avantaj al acestei arhitecturi este că amplificatorul este trimerat de către producător şi nu necesită mai departe trimerarea de către utilizator. Partea proastă, totuşi, este că un EPROM cu siguranţe fuzibile necesită un spaţiu pe ‘chip’, prin urmare, EPROM-ul de trimerare este un dispozitiv care, adesea, nu poate să fie disponibil în capsulă ultra-mică. De asemenea, la fel ca un amplificator de uz general, această arhitectură va fi sensibilă la condiţiile de mediu, cum ar fi temperatura, precum şi schimbările în parametrii de ‘mod comun’ sau a tensiunii de alimentare.

Trimerare cu Laser

O altă metodă frecvent utilizată pentru a creşte acurateţea unui amplificator operaţional este trimerarea cu laser. Acest proces implică folosirea unui laser pentru a ajusta valoarea rezistenţelor dintr-o arie de rezistenţe ‘thin-film’, în cadrul unei plăci mari (wafer) de siliciu. Precizia prin această abordare poate fi relativ mare, deoarece procesul de trimerare este continuu, diferit de cel cu câte o serie de etape distincte, utilizate în trimerarea cu EPROM. Un alt avantaj este acela că rezistoarele ‘thin-film’ sunt în mod inerent foarte stabile cu temperatura, mărind astfel acurateţea generală a amplificatorului într-o gamă largă de temperatură. Trimerarea cu laser trebuie să fie pusă în aplicare la nivel de ‘wafer’ de siliciu şi nu poate fi efectuată asupra unui dispozitiv încapsulat. Procesele de tăiere a ariilor de pe o placă ‘wafer’, plasarea lor individuală în capsule şi lipirea la pinii capsulei pot cauza stres mecanic pe aria de siliciu, care va afecta negativ acurateţea generală a dispozitivului. Astfel de schimbări legate de asamblare nu pot fi controlate după trimerarea cu laser a amplificatoarelor şi, prin urmare, influenţează eroarea fiecărui amplificator operaţional.
Ca şi trimerarea cu memorie EPROM non-volatilă, trimerarea cu laser se face o singură dată în timpul fabricaţiei, fără nicio opţiune de a re-trimera dispozitivul. Modificări ulterioare (‘drift’) în condiţii de funcţionare externe, cum ar fi tempe­ratura şi tensiunea de alimentare, vor afecta în mod negativ acurateţea unui amplificator şi ar putea afecta în mod direct performanţele de proiectare în ansamblu.

Op Amp cu auto-zero

Arhitectura ‘auto-zero’ este o arhitectură cu auto-corectarea continuă care utilizează un ‘null amplifier’ pentru a corecta tensiunea de offset a amplificatorului principal. Această arhitectură de amplificator de precizie permite o eroare de offset extrem de redusă, care poate fi de 100 de ori mai mică decât cea realizată prin trimerarea cu EPROM, ajungând până la 2 microV. Se realizează, de asemenea, o variaţie (‘drift’) redusă a offset-ului şi se elimină influenţa zgomotului numit “1/f noise” ("flicker noise" sau "pink noise") oferind în acelaşi timp rejectarea superioară a perturbaţiilor venite prin tensiunea de alimentare (Supply Voltage Rejection Ratio) şi a celor de mod comun pe intrări (CMRR - Common ModeRejection Ratio). Deoarece această arhitectură auto-corectează continuu tensiunea de offset la intrare, ea este în mod inerent insensibilă la mediul înconjurător.
Variaţiile de temperatură în mediul de lucru şi îmbătrânirea, precum şi modificări în tensiunea de alimentare sau tensiunea de mod comun, vor avea un efect foarte mic asupra acurateţei unui amplificator cu auto-zero. Deoarece circuitul de auto-corectare este integrat ‘on-chip’, nu este necesară o intervenţie a utilizatorului.
Dintr-o perspectivă la nivel de sistem, un auto-zero Op Amp, cum este cel produs de Microchip - MCP6V0X şi prezentat în Figura 1, arată şi funcţio­nează exact ca un amplificator opera­ţional standard, dar cu avantajul de a avea performanţe excepţionale.
Op Amp MCP6V0X realizat de Microchip oferă precizie ultra-înaltă şi derivă scăzută, o înaltă rejecţie de mod comun, semnale de intrare sau ieşire ‘rail-to-rail’ (Notă: rail-to-rail semnifică pentru un amplificator operaţional cu o singură tensiune de alimentare, că poate accepta ca, excursia semnalului - ‘voltage swing’ - de intrare sau de ieşire să fie între nivelele VDD şi VSS ale tensiunii de alimentare) şi consum mic de curent. De aceea, aceste Op Amp sunt ideale pentru aparate portabile, alimentate din baterie, cum ar fi cele utilizate în sectorul industrial şi medical. Operând la tensiune scăzută, 1.8V… 5.5Vcc şi consum tipic de 300µA, acest Op Amp - MCP6V0X- poate lucra cu două baterii de 1.5V.
În ciuda tuturor acestor avantaje, auto-corectarea prin arhitectura ‘auto-zero’ are unele limitări.
Comutarea continuă a circuitelor de corecţie interne nu produce zgomot de comutare (‘switching noise’), dar rezultă un curent permanent absorbit din sursă, mai mare în starea în care nu se amplifică un semnal sau nu are o sarcină (‘quiescent current’), pentru o lăţime de bandă dată. În cele din urmă, din cauza preciziei ultra-înalte a acestui tip de dispo­zitiv, timpul de testare poate fi relativ lung, rezultând un dispozitiv mai scump de fabricat.

Calibrare ‘on-chip’

O altă alternativă este să utilizaţi un amplificator operaţional de mare precizie cu un circuit de calibrare ‘on-chip’. Tehnologia de calibrare mCal, de la Microchip, permite unui Op Amp să obţină aceeaşi tensiune iniţială de offset foarte joasă, ca şi alte arhitecturi, dar, spre deosebire de amplificatoarele trimerate cu laser sau cu EPROM, calibrarea este activată la ‘power-up’ sau printr-un ‘pin’ extern de comutare pe secvenţa de recalibrare. Acest lucru permite utilizatorului să recalibreze amplificatorul operaţional de câte ori este necesar.
Recalibrarea frecventă poate face ca, precizia Op Amp să fie insensibilă la variaţiile mediului înconjurător. De exemplu, dacă un utilizator este foarte preocupat de ‘drift’-ul datorat temperaturii, eroarea datorată acestui ‘drift’ poate fi minimizată prin recalibrarea aparatului de fiecare dată la schimbările de temperatură de cinci grade. Deşi această operaţie poate reduce în mod semnificativ deriva amplificatorului datorată temperaturii, ea cere utilizatorului să iniţieze în mod activ o rutină de calibrare prin activarea ‘pin’-ului de calibrare al amplificatorului.

Concluzii

Cele mai multe aplicaţii pot beneficia de o precizie mai mare amplificatorului operaţional, dar, în scopul de a alege corect un amplificator, proiec­tanţii trebuie să înţeleagă punctele tari şi punctele slabe ale fiecărei arhitecturi folosite pentru a obţine un offset mic. În timp ce toate arhitecturile descrise mai sus ating cerinţa de avea tensiune iniţială de offset mică, condiţiile de mediu pot avea un impact semnificativ asupra preciziei amplificatorului operaţional. Utilizarea unui amplificator cu arhitectură de auto-corectare continuă, cum ar fi amplificator cu auto-zero sau unul cu capacitatea de a se recalibra folosind tehnologia de calibrare mCal, permite ca efectele adverse ale condiţiilor externe care apar în funcţionare să fie minimizate.
www.microchip.com

Cuvinte cheie: baterii reîncărcabile, utilizarea bateriilor, tipuri de baterii, alegerea bateriei, încărcarea şi descărcarea, baterii PANASONIC®, YUASA®, încărcătoare externe MEAN WELL®

Bateria electrică conţine una sau mai multe celule electrochimice care transformă energia chimică stocată în energie electrică. Există 2 tipuri de baterii: baterii primare (de unică folosinţă) şi baterii secundare (reîncărcabile). Bateriile sunt utilizate: (1) pe vehicule: (a) la pornire motoare şi (b) energizare motoare electrice; (2) în aplicaţii staţionare: UPS, alimentare aparate şi sisteme, surse alternative de energie (solară, eoliană). Bateria poate fi sursa principală (cyclic use) cu încărcări şi descărcări repetate sau sursa de rezervă (stand-by/back-up).
1. Bateriile Pb-Acid au densitatea de energie mare şi autodescărcare 4...6%/lună la 20°C. Sunt cele mai utilizate fiindcă sunt robuste, suportă excese, dau curent foarte mare, au costuri rezonabile fiind reciclabile. Bateriile NiCd costă mai mult, dar au dimensiuni şi greutate mai mici decât Pb-Acid la o capacitate dată, lucrează bine sub 0°C (temperatura ridicată le scade sever viaţa), emit puţin gaze, se autodescarcă 15...20%/lună. Bateriile NiMH au densitate mai mare de energie decât NiCd, cost redus, dar se autodescarcă 30%/lună. Bateriile Li-Ion au cea mai mare densitate de energie, autodescărcare 2-3% / lună, dar sunt scumpe.

2. Bateriile Pb-Acid se fabrică în 3 tipuri: baterii de pornire (Cranking/Starting), baterii cu descărcare profundă (Deep Cycle) şi bateriile marine (Marine/Dual Scope) ce sunt un “hibrid” care se încadrează între baterii de pornire şi ciclu profund. Bateria de pornire oferă rapid multă energie.
Bateria cu descărcare profundă are mai puţină energie instant, dar poate livra energie mare pe termen lung. Bateriile Deep Cycle pot supravieţui un număr mare de cicluri de descărcare, pot suporta încărcarea continuă (float charging) şi asigură energia solicitată pe toată durata vieţii. Bateriile de pornire nu trebuie utilizate pentru aplicaţii de ciclu profund.
3. Bateriile Pb-Acid şi NiCd au 3 subcategorii funcţie de modul de păstrare a electrolitului în baterie:
(1) baterii neetanşe Wet Cell = FV (Free Venting)= ‘flooded’= ‘umede’= ‘cu ventilaţie’ - au electrolitul lichid; (2) baterii etanşe AGM (Absorbed Glass Mat) şi (3) baterii etanşe GEL (Gel Cell) = VR (Valve Regulated)= VRLA (Valve Re­gulated Lead Acid)= ‘dry cell’ = ‘sealed’ = ‘non spillable’. Bateriile AGM şi GEL sunt baterii de specialitate, nu au tendinţa de a se degrada sau sulfata uşor ca bateria umedă, dar pot solicita un regim special de încărcare. Bateria AGM este cel mai bun şi versatil tip de baterie pentru aplicaţii extrem de variate cu surse în ‘stand-by’ şi orice echipament care nu se utilizează continuu. Bateriile FV - neetanşe necesită completarea cu apă (‘top-up’). În bateriile VR- etanşe, din recombinarea (>98%) gazelor H2 şi O2 rezultă apă.
4. Alegerea tipului de baterie se face luând în considerare:
(1)Temperatură de lucru; (2) durată de utilizare- scade la temperaturi ridicate (în ‘standby’, ajunge la 10 ani @ 20°C, în condiţii ‘float’ şi descărcare în 20h); (3) tensiune; (4) capacitate disponibilă la orice rată de descărcare (variază cu temperatura); (5) timp de descărcare; (6) mentenanţă; (7) spaţiu necesar; (8) tip de terminale; (9) cost.

Baterii industriale de calitate sunt fabricate de PANASONIC® (1923) – seria LC 1.3...120Ah şi YUASA® (1918) – seria NP 0.8...150Ah.

Bateriile se pot conecta în serie (=>tensiune mare) sau în paralel (=>capacitate mare), dar trebuie să fie: noi, acelaşi tip, aceeaşi capacitate şi acelaşi număr de celule, conexiuni egale şi simetrice (lungime, tip de conector).
5. Durata de viaţă a bateriei se scurtează dacă cerinţele de energie sunt mari. Cauze de ieşire din uz: (1) Bateria stă prea mult timp descărcată între încărcări (şi la temperatură ridicată). Descărcarea profundă repetată a bateriei de pornire a motorului şi subîncărcarea (chiar la 90%) va duce la sulfatarea bateriei. (2) Temperatura peste 40°C creşte nivelul de descărcare internă. (3) Electrolitul are nivel scăzut – plăcile expuse la aer se vor sulfa imediat. (4) Nivelurile şi setările de încărcare incorecte. (5) Temperaturi scăzute determină ca bateria sa nu ajungă la încărcare 100%, chiar dacă tensiunea la borne poate indica încărcare completă. O baterie descărcată profund poate îngheţa stând un timp sub 0°C. Temperatura optimă de încărcare este 5...35°C.

(6) Consumul parazitar este o sarcină pe o baterie de pornire. Vehiculele au ceasuri, sisteme de control al motorului, sisteme de alarmă. Pot exista sarcini parazitare cauzate de un scurtcircuit în sistemul electric. Bateriile pierd treptat energia lor, chiar dacă nu sunt conectate la consumator.
Generatorul fotovoltaic - Solar Trickle Charger - ataşat la o baterie “depozitată” compensează cu un curent mic (‘trickle’) rata de auto-descărcare.
6. Bateriile pot fi încărcate în etape şi rate diferite în funcţie de cerinţe.
Încărcătoarele uzuale de baterii au 1, 2 sau 3 etape de încărcare.
Încărcătorul cu 1 etapă are durate şi rate diferite de încărcare (la 20...25 °C): Lentă (Slow Charge) = 14-16 ore cu rata 0.1C (C= Capacitatea bateriei); Rapidă (Quick Charge) = 3-6 ore cu rata 0.3C; Urgentă (Fast Charge) = 1 oră cu rata 1.0C. Acest încărcător simplu şi ieftin nu se recomandă, deoarece nu are controlul încărcării, bateria putând rămâne incomplet încărcată.

Încărcătorul cu 2 etape este cel mai bun dacă bateria este sub sarcină în timpul încărcării.
Încărcătorul cu 3 etape este cel mai bun dacă bateria este izolată de sarcină.
7. Controlul încărcării prin măsurarea tensiunii şi a temperaturii bateriei este cea mai bună metodă. Încărcătoarele moderne MEAN WELL® monitorizează temperatura (senzor NTC) şi tensiunea bateriei, iar încărcarea se face în 2- 3 etape (la 20...25°C):
a) etapa 1 (bulk sau boost): se furnizează curent constant 0.5...1C, asigurând încărcarea până la 80...90% C. Măsurând temperatura bateriei se decide oprirea sau continuarea încărcării, până când tensiunea bateriei atinge 2.4V/celula Pb sau 1.55/celula NiCd;
b) etapa 2 (absorbtion): se menţine tensiunea constantă la 2.4V(1.55V)/celula Pb (NiCd), curentul scade treptat până la 0.1C, continuând încărcarea bateriei până la 98%C;
c) etapa 3 (trickle/float): se asigură un curent de 0,025C, suficient pentru a compensa auto- descărcarea şi a se menţine tensiunea sub 2.2 ... 2.25V (1.4 ... 1.45V). Bateria se menţine încărcată aproape 100%.

Se poate folosi şi o sursă de alimentare SPS MEAN WELL® drept încărcător, dacă:
(1) se alege sursa cu protecţie OLP (Over Load Protection) care furnizează curent constant şi atunci când circuitul de protecţie este declanşat sau
(2) modelul ‘fold-back’ de limitare a curentului sau putere constantă. În acest model, atunci când o baterie este descărcată, curentul de ieşire a sursei de alimentare va creşte uşor. Nivelul de creştere a curentului depinde de capacitatea bateriei şi de gradul de descărcare.
Modelele ‘hiccup’ şi ‘shut down’ nu sunt recomandate, deoarece se va opri generarea de curent constant atunci când intervine protecţia OLP.

MEAN WELL® are seriile ESC, ESP, GC, PA, PB - încărcătoare de baterii (30 ~ 1000 W). Se folosesc pentru baterii în sisteme back-up, tracţiune electrică, produse industriale şi de larg consum.

Ing. Emil Floroiu
ECAS ELECTRO
emil.floroiu@ecas.ro
www.ecas.ro

ÎNCERCĂRI DE COMPATIBILITATE ELECTROMAGNETICĂ VERIFICAREA CONFIGURAŢIEI DE ÎNCERCARE UTILIZÂND O SURSĂ DE REFERINŢĂ

Încercările de compatibilitate electro­magnetică sunt obligatorii în vederea aplicării marcajului CE pentru toate echipamentele sau produsele electrice şi electronice destinate utilizării în medii rezidenţiale, comerciale, industriale uşoare şi industriale. În cadrul acestor încercări, pentru toate tipurile de echipamente, un rol foarte important îl au măsurătorile de perturbaţii radiate în conformitate cu standardul SR-EN 55022:2007. Spre deosebire de alte măsurători, acestea nu se pot efectua în spaţiul liber din cauza nume­roaselor surse de emisii electromagne­tice perturbatoare: staţii de trans­misie radio-TV, echipamentele radio pentru telefonia mobilă şi multe altele.
Amplasamentele de încercare trebuie să fie validate prin efectuarea măsu­ră­torilor de atenuare a amplasamentului pentru polarizări verticală şi orizontală a câmpului, în domeniul de frecvenţe de la 30MHz până la 1.000MHz.
Înainte de efectuarea unei încercări de perturbaţii radiate, se execută o proce­dură de verificare şi validare a confi­guraţiei de încercare. Motivaţia efec­tuării acestei verificări este legată de eliminarea eventualelor erori datorate unor contacte imperfecte la cablurile de legătură, la conectorii de trecere, poziţionării antenelor sau a unor defecte la echipamentele de măsurare. Rezultatele obţinute la această verificare trebuie să se încadreze în marja de eroare acceptată, conform standardelor aplicabile. O comparaţie între rezultatele obţinute la diverse momente de timp permite depistarea rapidă a unor probleme tehnice şi eliminarea completă a riscurilor legate de obţinerea unor rezultate eronate la măsurătorile de perturbaţii radiate conform standardului EN 55022:2007.
Verificarea se execută după o proce­dură internă laboratorului CERTeLab şi are drept scop evaluarea amplasamentului de încercare (compus din cameră anecoică, antene, cabluri de legătură) şi a receptorului selectiv (EMI Test Receiver) utilizat pentru efectuarea încer­cărilor de măsurare a perturba­ţiilor radiate. Se utilizează o sursă de câmp electromagnetic de radiofrec­venţă de referinţă (Field Reference Source - FRS 1410 - Figura 1) care emite un semnal în banda 10MHz – 1.500MHz, cu un spectru ca cel din Figura 2. FRS 1410 este un generator de câmp de referinţă, de mare precizie şi stabilitate, special proiectat pentru evaluarea amplasamentelor de încercare.
Foarte important este de menţionat faptul că semnalul generat are o stabilitate de sub 100ppm în gama 0 ... 70°C şi este independent de valoarea tensiunii de alimentare (când tensiunea scade sub o valoare de prag, sursa nu mai emite semnal). Pasul de frecvenţă este selectabil cu un comutator extern la 1MHz sau 5MHz.
Configuraţia de verificare pentru vali­darea amplasamentului înaintea mă­su­rătorilor de perturbaţii radiate este prezentată în Figura 3.
Sursa de referinţă se utilizează în modul de funcţionare cu pas de 1MHz, iar receptorul selectiv ESU26 este utilizat în mod RECEIVER. Fiecare încercare este precedată de o verificare atentă a conexiunilor, a cablurilor RF şi conectorilor de legătură. Pentru 50 de puncte diferite (frecvenţe alese aleatoriu de către laborator) se măsoară valorile de cvasi-vârf (QP).
O parte din rezultate sunt prezentate sintetic în Figura 4, sub forma unei comparaţii între valorile intensităţii câmpului electromagnetic obţinute la două astfel de verificări, executate în aceleaşi condiţii tehnice, la un interval de 12 luni una faţă de cealaltă. Condiţiile climatice în care se execută încercările sunt controlate.
CERTeLab - Laboratorul de încercări pentru certificarea confor­mi­tăţii produselor este acreditat de către RENAR Bucureşti, în conformitate cu standardul internaţional SR EN ISO/CEI 17025:2005 (certificat seria LI 805/2009), pentru efectuarea de încercări de compatibilitate electro­magnetică.
În cadrul laboratorului CERTeLab putem efectua măsurători de perturbaţii radiate pentru toate categoriile de echipamente de tehnologia infor­maţiei, echipamente electrice şi electronice utilizate în medii reziden­ţiale, comerciale şi uşor industriale, echipamente electrice şi electronice utilizate în medii industriale, echipamente de transmisie de bandă largă în 2,4GHz, echipamente pentru reţele de tele­co­municaţii, dispozitive Bluetooth, dispozitive de mică distanţă SRD şi dispozitive RFID (lista completă a încer­cărilor este prezen­tată pe pagina web).
Acordăm sprijin producătorilor şi importatorilor de echipamente electrice şi electronice prin oferirea de consultanţă tehnică, suport pentru modi­ficări ale produselor testate - în cazul în care măsurătorile nu se încadrează în limitele din standarde, inclusiv prin efectuarea de teste pre-conformitate în condiţii extrem de avantajoase.
În laboratorul CERTeLab se pot efectua măsurători şi încercări - în regim acreditat, pentru dispozitive electrice şi electronice care au dimensiuni exterioare maxime de 800 (L) × 800 (W) × 1.200 (H)mm şi o greutate maximă de 500kg, în conformitate cu standardele:

• EN 55022: perturbaţii radiate (80MHz - 18GHz) şi perturbaţii conduse la por­­tu­rile de alimentare de la reţea;
• EN 61000-4-2: imunitate la descăr­cări electrostatice ESD;
• EN 61000-4-3: imunitate la pertur­baţii radiate RF;
• EN 61000-4-11: imunitate la scăderi de tensiune, întreruperi de scurtă durată şi variaţii de tensiune.

Configuraţii de test particulare pot fi realizate la cerere.

Contact

Universitatea Ştefan cel Mare Suceava

Laboratorul de Compatibilitate Electromagnetică
Strada Universităţii, nr. 13, Corp G
Suceava, 720229, România
Tel.: 0745 594 640 (08-20)
Tel.: 0230 522 978 int. 160 (L-V între 08-16)
Fax: 0230 524 801
E-mail: contact@emclab.ro
www.emclab.eu
www.emclab.ro
www.emclab.info

O decizie esenţială şi un factor de succes în orice aplicaţie pentru măsurări medicale este alegerea modulului de conversie analog-digitală (ADC). Toate aparatele de măsură şi monitoarele transformă semnalele din lumea reală (care sunt analogice prin definiţie) în domeniul electronicii digitale, pentru procesare, stocare, afişare şi transmitere. Cele mai obişnuite mărimii citite de un microcontroler (MCU) şi convertite de modulul ADC sunt tensiunea şi curentul, întrucât toţi senzorii fac conversia în acest domeniu electric.

Selectarea unui MCU corect, cu cel mai potrivit modul ADC, pentru o aplicaţie a unui proiectant de sistem nu se face printr-o simplă căutare a granularităţii semnalului. Rezo­luţia are rolul ei, însă viteza, liniaritatea, zgomotul şi alţi factori care contribuie la erorile de măsurare trebuie să fie de asemenea analizate, iar implicaţiile lor, înţelese, pentru a alege produsul MCU corect, pentru a cunoaşte modulul ADC, a minimiza efectele nedorite şi chiar a utiliza aceşti factori în avantajul sistemului.

Microcontrolerele Flexis de 8 biţi şi 32 de biţi de la Freescale sunt realizate pentru a satisface cerinţele de robusteţe în măsurare necesare dispozitivelor medicale portabile. Motorul de măsurare Freescale integrat pe cip reprezintă funcţionalitatea analogică a familiei.

ADC SAR de 16 biţi
În centrul motorului de măsurare se află convertorul analog-digital prin aproximări succesive pe 16 biţi. Acest ADC asigură precizia cerută, viteza şi robusteţea necesare în aplicaţiile de măsurări medi­cale. Un ADC de 16 biţi este o cerinţă obişnuită şi el va furniza <= 13,5 din numărul efectiv de biţi (ENOB), ceea ce reprezintă nivelul său real de precizie. Reţineţi că acest număr are la bază 4 intrări diferenţiale împerecheate, la o frecvenţă de 100KHz sau mai mare. ADC-ul poate fi calibrat integral. Se recomandă să fie calibrat după o resetare a tensiunii de alimentare, pentru a se asigura întotdeauna cele mai precise măsurători. Viteza de conversie a unui ADC este, de asemenea, o componentă critică în aplicaţiile medicale. Timpul de conversie este legat direct de numărul de canale pe care se face eşantionarea, însă dacă semnalul de tact al magistralei şi cel al ADC-ului sunt de 8MHz, un timp de conversie tipic ar fi de 4,5μs. La fel ca şi modulul ADC, motorul de măsurare include, de asemenea, şi alte module esenţiale.

Blocul de întârziere programabil (PDB)
Cele mai comune forme de măsurare sunt cele în tensiune şi curent. Aplicaţiile vor măsura deseori ambele mărimi şi de obicei se observă un decalaj între tensiunea şi curentul de intrare. Blocul de întârziere programabil vă permite să sincronizaţi procesarea semnalelor de intrare pentru a minimiza întreruperile către procesorul central. PDB poate contribui la îmbunătăţirea performanţelor de ansamblu ale aplicaţiei şi a preciziei aplicaţiei prin utilizarea unor timpi de eşantionare predefiniţi, de mare precizie.

Comparator analogic programabil (AMCP)
Acest comparator analogic are un modul referinţă de tensiune programabilă integral pentru a îmbunătăţi flexibilitatea comparatorului.

Comparator digital-analogic de 12biţi (DAC)
Integrând DAC-ul pe cip, puteţi să luaţi semnalul de ieşire digital de la ADC şi să-l trimiteţi la comparatorul analogic pentru o monitorizare simplă şi funcţii de comparare şi management cu precizie mărită.

Amplificatoare cu funcţionare de operaţionale şi transimpedanţă (Op Amps)
Op amps integrate permit detectarea precisă a semnalelor de intrare în etaje cu câştiguri diferite. Integrarea lor pe cip economiseşte componente externe şi spaţiu pentru cablajul imprimat, rezultând un produs mai mic şi mai ieftin.

Soluţii compatibile de 8/32 biţi, consum energetic redus pentru aplicaţii portabile
Pe lângă motorul de măsurare analogic, Flexis MM de 8 şi 32de biţi oferă o gamă de caracteristici care le face adecvate pentru aplicaţiile medicale portabile. Aceste dispozitive asigură o funcţionare cu consum energetic foarte redus şi conectivitate USB.

Conectarea la afişoare
Opţional, proiectanţii au posibilitatea să adauge afişoare când utilizează gama Flexis MM. Nota de aplicaţie AN3142 explică în ce mod se comandă LCD-urile cu segmente prin pinii GPIO. În plus, Freescale demonstrează, prin intermediul platformei hardware TWR-LCD, cum se comandă afi­ş­oarele grafice TFT mici, de 3,5”, cu ecran tactil, prin intermediul SPI, sau, pentru un plus de func­ţiona­lităţi, printr-o interfaţă paralelă precum magistrala externă disponibilă MCF51MM de 32 de biţi.
Freescale furnizează toată documentaţia pentru hardware şi software, pentru a sprijini dezvoltarea cu afişoare LCD fie cu segmente, fie cu grafice.

Compatibilitate cu 8 şi 32 de biţi
Toate funcţiile menţionate sunt disponibile atât la MC9S08MM de 8 biţi, cât şi la MCF51M de 32 de biţi. Din seria Flexis de microcontrolere de la Freescale, gama MM oferă compatibilitate totală de la 8 la 32 de biţi, care include compatibilitea la pini, compatibilitatea perifericelor şi un set comun de instrumente de dezvoltare.
Familia Flexis MM permite proiectanţilor de sisteme să selecteze cea mai potrivită arhitectură: fie opţiunea ieftină, de 8 biţi, fie cea cu performanţe mai bune, de 32de biţi, pentru a crea soluţii mai dedicate la cost optim pentru piaţa lor ţintă din spaţiul aparaturii medicale portabile.

Ofertă complexă, completă, preintegrată şi testată
Dispozitivele MM256/128, ca şi alte microcontro­lere USB din gama de controlere de la Freescale, sunt însoţite de un set complet de software complementar şi componente hardware.
Freescale MQX este un RTOS robust, cu toate funcţionalităţile care includ o stivă USB care poate fi utilizată cu opţiunea de 32 de biţi MCF51MM. Această stivă USB suplimentară asigură suport pentru mai multe clase, printre care MSD, HID, CDC şi clasa de aparatură personală pentru monitorizarea stării de sănătate (PHDC), în timp ce Biblioteca medicală conectabilă permite comunicarea între dispozitive (conform IEEE 11073). Stiva USB Stack este disponibilă, de asemenea, într-o formă metalică simplă, fără RTOS MQX, şi poate fi utilizată atât cu dispozitive S08MM de 8 biţi, cât şi cu dispozitive MCF51MM de 32 de biţi.
În sprijinul soluţiilor de afişare grafică, Freescale a lansat recent soluţia software Freescale eGUI (enhanced Graphical User Interface). Este o interfaţă GUI completă, care include funcţii predefinite şi grafică comune multor interfeţe HMI, oferind o platformă pentru evaluarea rapidă şi simplă a produselor şi pentru dezvoltarea de aplicaţii. eGUI de la Freescale se poate utiliza gratis, iar codul sursă este oferit spre editare dezvoltatorilor.

Exemplu de aplicaţie
În exemplul următor, examinăm un glucometru medical portabil pentru utilizare la domiciliu cu capabilităţi MMS. Toate produsele medical portabile pentru utilizare la domiciliu necesită baterii cu durată de viaţă lungă, timp de răspuns rapid, procesare robustă a datelor şi interfeţe de comunicare cu şi fără fir. Senzorii de presiune şi acceleraţie caracteristici sistemelor microelectromecanice (MEMS) pot fi utilizaţi şi pentru detectarea parametrilor fizici care asigură o conversie precisă a semnalelor naturale continue în tensiuni sau curenţi, pe care microcontrolerele le pot procesa prin intermediul modulului ADC. Diabeticii trebuie să-şi monitori­zeze glucoza din sânge şi să şi-o menţină sub control de-a lungul zilei. Ca urmare, piaţa de aparatură medicală pentru utilizare la domiciliu a dezvoltat produse pentru această piaţă secundară, pentru a le simplifica sarcina suferinzilor şi a le îmbunătăţi astfel modul de viaţă. Aceste dispozitive sunt alimentate de la baterii cu interfeţe cu utilizatorul relativ simple. Toate glucometrele au acum ceas cu dată şi oră şi memorie, iar multe aparate de măsură au posibilitatea de a transfera datele la un computer sau chiar la cabinetul medicului, prin intermediul reţelelor de telefonie mobilă. Unele glucometre au motoare de c.c. care împing o lanţetă în piele pentru a preleva sânge. O reacţie chimică cu proba de sânge creează un curent. Mărimea curentului corespunde nivelului de glucoză din sânge. Aceste niveluri de glucoză sunt de ordinul miligramelor pe decilitru. Până la atingerea nivelurilor maxime ale valorilor glucozei se poate aştepta câteva secunde, fiind necesară o referinţă de tensiune constantă. Precizia glucometrelor pentru utilizare la domiciliu este o preocupare firească, deoarece ele trebuie să res­pecte standardul de precizie impus de Organizaţia Internaţională pentru Standardizare (ISO) 15197, care impune ca rezultatele obţinute să se încadreze într-o toleranţă de 20% faţă de standardul de laborator în 95% din cazuri pentru concentraţii de peste 75mg/dl sau să aibă nivelurile corecte pentru concentraţii mai mici.
Printre factorii care afectează precizia acestor aparate de măsură se numără calibrarea la tempe­ratura mediului, cantitatea şi calitatea sângelui pre­levat, niveluri ridicate de alte substanţe în sânge, hematocritul, murdăria de pe aparat, umiditatea şi îmbătrânirea lamelelor de testare. Regulamentele se referă la întregul sistem. Când cerinţa pentru precizie se distribuie la toate componentele electronice active ale sistemului, cerinţele pentru specificaţiile ADC sunt, de obicei, o rezoluţie de 16 biţi cu ENOB > 13,5 biţi şi minimum patru intrări diferenţiale împerecheate (două perechi diferenţiale) şi viteze de conversie de peste 100KHz. Fiecare producător de glucoză are propria metodă de a distribui precizia, pe baza componentelor utilizate sau a algoritmilor proprii, dar parametrii de mai sus sunt citaţi consecvent ca fiind o cerinţă a pieţei de aparatură medicală pentru utilizare la domiciliu.

Flexis MM de 8 şi 32 de biţi
• Compatibile la pini integral, în capsule 80LQFP şi 81MAPBGA;
• Compatibilitate pentru perifericele din alte familii pentru maximum de reutilizare a codului;
• Instrumente de dezvoltare hardware şi software comune.

Notă: La MM de 32 de biţi se adaugă funcţionalitatea USB OTG. Plus, opţional, eterna interfaţă cu magistrala este disponibilă numai în carcase mari, 100LQFP şi 104MAPBGA.
www.farnell.com/ro