Apie įterptines sistemas labai paprastai (2)

pav 10

Tęsinys (2), pradžia Nr. 1.

Telekomunikacijos

Telekomunikacijų sistemose naudojama daug įterptinių sistemų (ĮS) perduoti iš telefoninio tinklo į adresanto vartotojo mobiliuosius telefonus skambučius ar trumpąsias žinutes. Kompiuterių tinklai naudoja modemus, „skirtuosius“ maršrutizatorius ir tinklo tiltus duomenims tikslingai paskirstyti.

pav 3
Pav.4. ADSL modemas ir bevielio ryšio maršrutizatorius.
Iliustracijos iš Wikipedijos

Čia visur dalyvauja aibė ĮS. Eksponentiškai didėjant informacijos perdavimo greičiui, jos saugiam kodavimui (ypač belaidžio ryšio sistemose) kyla uždavinys panašiu tempu didinti ir ĮS greitaveiką. Uždavinys nėra trivialus – tai susiję dar ir su susidarančios šilumos išsklaidymo problemomis. Aušinimo sistemos taip pat reguliuojamos ĮS įrenginių.

Buities prietaisai ir kita elektronika

Plataus vartojimo elektronikos prietaisai – videožaidimų pultai, muzikos sintezatoriai, DVD grotuvai, MP3 grotuvai, skaitmeniniai fotoaparatai, spausdintuvai, mobilieji telefonai, GPS imtuvai, GPS sekimo paslaugos (pvz., vaikų, linkusių meluoti tėvams, kontrolei, pav. 5.)

ĮS buityje
Pav. 5. GPS koordinačių sekimo prietaisas.
Nuotrauka iš „Cape Cod Private Investigators“ svetainės
Pav. 6. Išmanusis elektros skaitiklis. Iš ReUK.co.uk
ĮS įrenginius turi daugelis namų apyvokos prietaisų, pvz., mikrobangų krosnelės, skalbimo mašinos ir indaplovės, pažangūs – „gudrieji“ elektros skaitikliai (pav. 6), – susisiekia su elektrą tiekiančios kompanijos serveriu ir perduoda rodmenis tiesiogiai.
Čia visur prietaisų valdymo ir saugumo funkcijoms užtikrinti įdiegtos ĮS. Jos leidžia užtikrinti maksimalų prietaisų funkcionalumą, saugumą.

 Energetika

Įprasti elektros varikliai (pvz. buityje) labai neefektyviai naudoja elektros energiją. Ypač, kai sukasi be apkrovos, t. y. tuščiąja eiga, ir nors dalis nesunaudotos energijos „grįžta“ į tinklą, tačiau srovė tekėdama nuostolingai kaitina tinklo laidus.

Inverteriai
Pav. 7. 1000 kW galios dažnio inverteris pramoniniams varikliams.
Iš directindustry.com

Pav. 8. Saules bateriju inverteris. Nuotrauka iš Wikipedijos

Naudojant variklių veleno apsukimų ir jėgos momento reguliavimui ĮS valdomus dažnio reguliavimo prietaisus – inverterius, (pav. 7) didelės galios pramoniniuose varikliuose pasiekiamas žymus energijos sutaupymas.

Analogiškos problemos sprendžiamos naudojant saulės baterijų modulius, kai norima perteklinę energiją perduoti į tinklą. Be to, saulės baterijoms būtina orientacijos pagal saulės kryptį automatizuota sistema, dar reikalingas ir tikslus fazės derinimas (sinchronizavimas) su išorinio tinklo faze. Abiem atvejais tai atlieka ĮS sistemos ir greitaeigių ĮS valdomi inverteriai (pav. 8). Be to, inverteriai atlieka ir papildomą funkciją – kompensuoja dėl induktyvinių prietaisų (transformatoriai, varikliai) atsirandantį fazės vėlavimą (taip vadinamas kosinusas – fi) išoriniame tinkle.

Nepaisant to, kad saulės baterijų (pav. 9) energija labai brangi dėl silicio elementų kaštų, bet ĮS sistemų galimybių išnaudojimas leis papildomai išplėsti inverterių funkcionalumą. Be to, atokiuose, bet pakankamai saulėtuose regionuose, kur nėra kitos pigesnės alternatyvos, saulės elektrinės – puiki išeitis.

Atrodytų, Lietuva su savo apniukusiais orais – saulės elektrinėms yra visai neperspektyvus kraštas. Bet, pingant saulės elementų gamybai ir priėmus skatinantį investicijas į saulės energetiką įstatymą bei Lietuvoje pastačius silicio elementų gamyklą, šių elektrinių plėtra įgyja perspektyvą.

Atsinaujinančios energijos elektrinės
Pav. 9. Saulės baterijų laukas.
Pav. 10. Vėjo jėgainių laukas.
Nuotraukos iš treehuger.com

Nepastovią vėjo energiją patogu derinti su saulės elektrinėmis – užpildo naktinę saulės energijos spragą bei papildo apniukusiomis dienomis. Greitaveikės ĮS padeda spręsti vėjo jėgainių (pav. 10) netolygaus generavimo (neprognozuojami vėjo gūsiai ir pan.) ir įjungimo į išorinį tinklą (sinchronizavimo pagal fazę) problemas. Daug dirbama Lietuvoje, siekiant išnaudoti pajūrio ir Lietuvos vidurio lygumos vėjo resursus, įrengiant vėjo jėgainių parkus. Nauja kryptis – tyliai veikiančių mažųjų vėjo elektrinių su vertikalios ašies rotoriumi, skirtų mažiesiems miestams, kūrimas.

Medicinos pažanga

pav 10
Pav. 11. Kraujospūdžio ir pulso matuoklis.
Iš omronhealthcare.com

Įrangoje, skirtoje medicinos reikmėms, pasiekta žymi pažanga panaudojant ĮS – neinvaziškai stebėti gyvybines funkcijas, vidaus organų vizualizavimui (ultragarsinis skanavimas, branduolių magnetinis rezonansas, kompiuterinė tomografija ir pan.). Tačiau ir įprastuose parankiniuose medikų instrumentuose ĮS sistemos skinasi kelią, pvz., elektroniniuose stetoskopuose – garsui stiprinti, kraujospūdžio ir pulso matuokliuose (pav. 11), termometruose šios sistemos jau naudojamos.

Sveikatai pavojingi gyvsidabriniai (paprasti) termometrai medicinos įstaigose užleidžia vietą saugiems elektroniniams termometrams su ĮS mikrovaldikliais, kurie matavimo duomenis rodo patogiame ryškime, skystųjų kristalų skaitmeniniame ekrane (pav. 12).

Elektroniniai termometrai
pav. 12. Elektroninis termometras
pav. 13. Infraraudonųjų spindulių termometras

Naujausi termometrai (pav. 13), veikiantys infraraudonųjų spindulių pagrindu, pamatuoja kūno temperatūrą visai neliečiant kūno. O šiuolaikiniuose greitosios pagalbos automobiliuose įdiegta elektroninė aparatūra, turinti suspėti išgelbėti paciento gyvybę per keliolika minučių – dar pakeliui į įvyko vietą gauna informaciją monitoriaus ekrane apie konkretaus paciento ligos istoriją, alergines reakcijas, kraujo grupę ir t. t.. Yra įmanoma pacientams su tam tikromis rizikos grupėmis įsigyti priedėlį, prijungiamą prie mobiliojo telefono, kuris perduotų minimalius rodmenis apie širdies darbą – taip žymiai palengvintų vykstantiems pacientui į pagalbą medikams iš anksto deramai pasiruošti, padėtų priimti kvalifikuotą sprendimą. Tai neįmanoma be ĮS sistemų valdomos ryšio sistemos, diagnostikos įrangos. Ir aišku, – be kvalifikuotų specialistų, sugebančių išnaudoti visas pažangios įrangos specifikacijose numatytas galimybes.

Medicinoje ĮS
Pav.14. Naujausia medicinine įranga greitosios pagalbos automobilyje.
Nuotraukos iš news.stanford.edu

Tęsinys kitame numeryje.