Listopad 2012

Vidlákovo Elektro 22. Mikrofonní předzesilovač s AVC

29. listopadu 2012 v 5:35 | Petr
Protože zanedlouho se začneme bavit o sonarech, a věřte že to bude hodně do hloubky i do šířky, chci si ulevit tím, že některá pomocná schémátka zveřejním předem, abyste je mohli "dostat do hlavy"

Takže na obrázku máme předzesilovač k elektretovému mikrofonu, který je svým způsobem shrnutím všeho, co jsem kdy psal na svém blogu. Takže jenom sledujte
Jako výčet dosud probraných elektronických kapitol by tohle schémátko stačilo - vtip je v tom, že tohle úplně univerzální zesilovač pro audio jakéhokoliv druhu
  • Chcete místo elektretového zapojit dynamícký, nebo piezoelektrický (ultrazvukový) mikrofon - vynecháte (nezapájíte) R1, R2, C1 a je to
  • Chcete zesilovač bez AVC - vynecháte (nezapájíte) R12, C8, D2, D3, C6, R9 a Q1 a je to
  • Současný zesilovač má 2 stupne zesilující 27X ceklem tedy 729x Chcete menší zesílení ? Vyměníte R5 a R11 a je to (pro zesílení 100x třeba za 2x 100k, nebo pro mé oblíbené 450x za 2x 220K)
  • Chcete si zjednodušit připojení k AD převodníku - Zvednete R14 na 1K5 a je to.
  • Chcete pro UZ předzesilovač omezit akustické frekvence ? Zmenšíte C2, C3 a C5 na 1n
Jinými slovy z jedné destičky vyrobíte spoustu zesilovačů Dokonce i samotná deska má obrovské pájecí body pro mikrofon, abyste si mohli vyvrtat dírky kde, chcete a dát tam jakýkoliv mikrofon. Uložil jsem kompletní dokumentaci v KiCadu zase na mé oblíbené Ulož TO a to tady.

Aby mě nikdo nekamenoval - jenom dvě upozornění na závěr - předzesilovač je to pro digitalizaci zvuku mikrokontrolérem pro robotická čidla - tedy ne žádné HIFI ( i když kdybyste tam místo LM358 dali NE5532 a místo R14 kondenzátor - asi by to jako jeden HiFi kanál docela slušně fungovalo). Druhé upozornění - nevynechávejte modrou LED diodu D1, ani ji nenahrazujte jinou barvou - není tam jenom jako kontrolka, ale vytváří referenční napětí 2.5V aby střídavé signály pro mikrokontrolér seděly pěkne uprostřed rozsahu AD převodníku.

To je pro dnešek všechno - zbývá rada pro brunety, co dočetly až sem : pokud máte na sobě make-upu více, než mrtvola V.I Lenina a růžových hader jak pro dvě blondýny - je okaté mávání růžovým iPhonem už zbytečné - každému je stejné jasné, že jiný mobil ani mít nemůžete, jenom pozor, aby chlapi nedošli ke špatnému závěru "ač bruneta, přesto blbka" ...

Kadíme dle normy ISO

27. listopadu 2012 v 5:57 | Petr |  Svět okolo
Název normy: EN ISO 00 - Postup vylučování řitním otvorem.

Seznam souvisejících dokumentů:
EN ISO 00 - 01 Seznam Akreditovaných poradců.
EN ISO 00 - 02 Požadavky na stavebně technické vlastnosti hajzlíku
EN ISO 00 - 03 Požadavky na technické vlastnosti mísy
EN ISO 00 - 04 Požadavky na technické vlastnosti papíru
EN ISO 00 - 04B Požadavky na štětku
EN ISO 00 - 04B1 Schematický nákres štětky

EN ISO 00 - 06 Postup utírání zadku
EN ISO 00 - 06A - Schema utržení
EN ISO 00 - 06B - Schema předkloněni
EN ISO 00 - 06C - Schema zapažení
EN ISO 00 - 06D - Postup tření

EN ISO 00 - 07 Postup práce se štětkou
EN ISO 00 - 07B Splachování
EN ISO 00 - 08 Hygiena a desinfekce rukou

EN ISO 00 - 09 Seznam doplnňujících dokumentů a literatury.

Princip a účel normy: Není nic slastnějšího než si ráno sednout "na keramiku" a potvrdit Freudovu hypotézu, že defekace je mužský ekvivalent porodu. je však třeba si uvědomit, že kadění s sebou nese řadu problémů a rizik a proto v rámci minimalizace těchto rizik byla Evropskou Unií vyxdána závazná norma EN ISO 00, která upravuje pravidla kadění, tak aby byla zajištěna maximální efektivita, bezpečnost, hygiena a komfort.

Postup:

1. Úvodní ustanovení : V seznamu akreditovanýc poradců En ISO 00 - 01 najdeme experta nejbližšího našemu trvalému bydlišti, se kterým uzavřeme "Smlouvu o dohledu nad defekací". Přílohout této smlouvy je rozpočet, který vyhází ze standardních cen, které jsou v příloze C na straně 17.

2. Detekce potřeby: Smluvní expert prohmátne podbřišek a stanoví písemný "Plán defekací" Pro upřesnění tohoto plánu má expert povolena až 3 vyšetření řitního kanálu, samozřejmě v gumových rukavicích. Po stanovení plánu defekací se tento vyvěsí na vnější povrch dveří WC, druhou kopii nosí subjekt u sebe aby se mohl vykázat při kontrole.

3. Detekce potřeby mimo plán: V některých případech (fazole na večeři) je nutné defekovat mimo expertem stanovený plán. Potřeba takové defekace se určí dle tlaku v břiše, nutností zatnou svěrače. Správný okamžik defekace je tehdy, kdy při zatnutí svěrače subjekt cítí znatelný tlak zezadu na oba oční bulby. Defekace mimo stanovený plán se poznamená na zadní stranu plánu pro potřeby příštích kontrol a úprav plánu.

4. Příchod k WC: K Wc Přicházíme se zaťatými svěrači pomalým krokem s koleny u sebe. Zkontrolujeme zda 10 cm nad klikou visí "Evidenční štítek účinnosti WC" tento štítek je opatřen datem exspirace, pokud štítek není aktuální na WC v žádném případě nevstupujeme. Detaily viz EN ISO 00 - 02 a EN ISO 00 - 03.
5. Kontrola a sklopení desky: Po vstoupení do místnosti WC zkontrolujeme desku WC, kterou přeměříme zda odpovídá normou požadovaným rozměrům. Zkontrolujeme povrch desky, zejména zdali je hladký, rovný, bez kapek a přischlého materiálu. Pokud deska neodpovídá - voláme na nouzové telefonní číslo uvedené na "Evidenčním štítku WC" , který je umístěn nad mísou , 25 cm vlevo od sředu; 1, 2 metrů nad podlahou.m Pokud deska opovdá normě - opatrně ji sklopíme na porcelánovou část mísy.

6. Kontrola Toaletního papíru. Toaletní papír se dodává v rolích , na vnitřní straně role je datum výroby, datum exspirace, identifikační číslo výrobce a CE značka. Pokud kterýkoliv z těchto identifikátorů chybí nebo je papír expirovaný, voláme na číslo z "Evidenčního štítku WC". Detailní postup je popsán v EN ISO 00 - 04.

7. Usednutí na mísu: Tato operace je nejnáročnější částí částí celé operace, pro kterou je stanoven následující detailní postup:
7A. S koleny stále u sebe postavíme tak aby osa našeho nosu splývala se střední rovinou mísy.
7B. Otočíme se na místě o 180 stupňů, což se pozná tak, že nyní vidíme zadní stranu dveří.
7C. Rozepneme kalhoty a stáhneme je ke kolenům.
7D. Mírně se rozkročíme, čímž kalhoty spadnou ke kotníkům, mezi stehny vznikme mezera.
7E. Předkloníme se abychom mezerou mezi stehny viděli hlubinu mísy.
7F. Korigujeme případnou úhlovou nepřesnost zaměření na střed mísy.
7G. Za stálé kontroly zrakem - mezerou mezi nohama - pomalu usedáme, tak aby podélná osa trupu splynula se svislou osou mísy.
7H. Po dosažení maximálního kontaktu s deskou dáme ruce na břicho , předkloníme se pod úhlem 45 stupňů, a začneme vydechovat proti uzavřeným hlasivkám - tzv. Valslalvův manévr podrobně popsaný v EN ISO 00 - 05, kterou jsme si předem nastudovali.

8. Zvedání se z mísy: Ruce z břicha položíme dlaněmi na kolena a usilovným tlakem rukou za pomoci napínání svalů nohou se dostaneme do pozice, kdy záda svírají s vodorovnou rovinou 45 st. a pánev je asi 30 cm nad rovinou záchodové desky. V této pozici vytrváme a nastudujeme EN ISO 00 - 06, která popisuje další postup.

9. Hyginea po aktu: je řešena normami EN ISO 00 - 06AEN ISO 00 - 08Q.

Závěr: O celé akci provedeme záznam do "knihy defekací", kde zaznamenáme, velikost, tvar, konzistenci, barvu, zápach, teplotu vzduchu, teplotu vody, rosný bod, výskyt hlenu, pěny, krve, parazitů lezoucích, parazitů nelezoucích a další okolnosti, které považujeme za důležité. Záznam opatřníme datem hodinou a vlastnoručním podpisem. Všechny záznamy necháme zkontrolovat a podepsat smluvnímu expertovi při nejbližší pravidelné kontrole.

A jestli jste se přitom posrali ? Váš problém - máte dodržovat postup !!!

Detekce překážek Infračerveným světlem

25. listopadu 2012 v 1:52 | Petr |  Roboti
Když se dneska řekne věta z nadpisu - to jest detekce překážky IR světlem, každý robotik okamžitě odpoví "Máš na mysli Sharpy" a pod pojmem "Sharpy" se myslí čidla typu Sharp GP2Y0xxxx. Takže se nedivte, že jsem byl trochu šokován, když jsem četl článek na "Lets Make Robots", ve kterém autor tvrdil, že "staré dobré mravy upadají" a mládež už neumí udělat IR detektor překážek z přijímače dálkového ovládání na televizi. Jelikož i ten nejlevnější Sharp vás vyjde skoro na 400,- zatímco "oboustranný" IR sensor klidně postavíte za 50 kč tak nemohu začínajícím robotikům neodhalit zapomenutou technologii z doby kdy my jsme v roce 2001 taky začínali ....
Omlouvám se, že začínám obrázkem, který tady už jednou byl, ale tentokrát jsem jmenovitě popsal tři součástky. Takže vlevo a vpravo vidíte dvě úplně obyčejné IR LED - všimněte si, že slabounce svítí - to je citlivost foťáku na IR světlo a uprostřed je součástka, kterou jsem minule prohlašoval za SFH5110 - ta už je dneska špatně dostupná, tak jsem na obrázku napsal její identický (vzhledem i parametry) ekvivalent TSOP4836.

Jak to celé funguje ? TSOP 4836 je opravdu přijímač televizního dálkového ovládání a taky se tak chová - očekává pulsy IR světla na frekvenci 36 kHz, které nesou binární informaci o tom jaké jste na "dálkáči" stiskli tlačítko. Jenomže u robotů je to trochu jinak - IR světlo vysílá samotný robot a buď je překážka tak blízko, že se světlo odrazí, nebo se nic neodrazí.

Jinými slovy - Mikrokontrolér bliká IR LEDkou na 36 kHz a čeká na signál z TSOP 4836 - buď se ho během krátké doby (výrobce doporučuje blikat alespoň 600 mikrosekund) dočká a pak je překážka nablízku, nebo se nedočká ničeho, a pak je cesta (pravděpodobně) volná. Protože TSOP 4836 má velice široké zorné pole (kolem 120 stupňů) je škoda toho nevyužít - na obrázku vidíte 2 IR LEDky. Každá je zapojená samostatně. Obě vyzařují v úhlu mnohem menším (kolem 30 stupňů) a navíc jak vidíte tak každá je poněkud ohnutá do boku.
Tím robot pozná jestli je překážka zcela vlevo (chytá odraz jenom při blikání levou LEDkou) nebo zcela vpravo (chytá odraz jenom při blikání pravou LEDkou) nebo uprostřed (chytá odraz oběma LEDkami).
Celá situace pak vypadá jako na obrázku, který pochází z tohoto skvělého článku, který mně kdysi přivedl na stopu zde probíraného čidla. V článku se probírá, že pod moderními úspornými zářivkami, které blikají kolem 30 khz se čidlo může aktivovat i náhodně, proto se při první detekci překážky vyplatí nepanikařit a počkat ještě 1-2 cykly, jestli to nebyl "falešný poplach".
V době kdy já jsem vyráběl roboty amatérsky Pepa Hanzal vyráběl roboty profesionálně a koukejte na co ukazují šipečky ? Žeby dvě IR ledky (v trubičce) a TSOP 4836 ? čímž jsme narazili na poslední problém - TSOP musí být stíněný od přímého světla vlastních LEDek, což v mém případě "vychytrale" řeším tím, že TSOP je z obou stran "obestavěn" konektory z neprůhledného plastu.

Zbývá poslední otázka - jak alespoň přibližně odhadnout vzdálenost překážky - to lze velice velice hrubě podle intenzity odrazu - čím je doraz silnější tím TSOP 4836 vydá svůj signál dříve, takže ve svých softwarech jsem to řešil takto
  1. Zapnout LEDku
  2. Čekat polovinu periody
  3. Vypnout LEDku
  4. Podívat se na výstup čidla
  5. Pokud je aktivován přičíst k výsledku 1
  6. Čekat druhou polovinu periody
  7. Opakovat 128x bod 1-6
Takže hodnoty, které jsem dostal mohly být od 0 - (nic nedetekováno) do 128 ve skutečnosti se pohybovaly spíše od 0 do 40 - TSOP se nidky neaktivuje prvními IR pulsy.

Existuje i složitější, ale spolehlivějši postup jak uršit intenzitu odrazu - a to tak že postupně měníte tzv. střídu signálu - tedy poměr kdy je čidlo vypnuto a zapnuto - začínáte s poměrem "světlo / tma " 50% / 50%, při tomto poměru je čidlo nejcitlivější, pokud detekujete odraz - zkusíte při příštím měření poměr zmenšit třeba na 25% světlo 75% tma - až dojdete ke "hraně" kdy při určitém poměru čidlo překážku vidí a při malém zmenšní střídy už ne - a podle toho při které "Střídě" to je můžete usoudit jak je překážka daleko.

Na samotný závěr ještě několik poznámek:
Toto čidlo se nápadně podobá Trávoměru - ale nebojte se - tohle je vyzkoušené (mnou i jinými ) a opravdu to funguje - na vzdálenosti kolem 50 cm, což je pro malého robota v místnosti až až.
Druhá poznámka - nechat tohle "know how" vymřít je veliká škoda hlavně pro ty, pro které jsou "Sharpy" příliš drahé takže opakuju odkazy, a navíc vás tímhle budu otravovat i samostatným článkem na "Robodoupěti". Takže zde seznam Linků :
Tak děcka a to je všecho až na oblíbenou radu pro blondýny - dávejte si bedlivý pozor na nylonové a polyesterové, černé oblečení - vzhledem k charakteru látky i barvy tato je černá pro naše oko, ale zcela průhledná pro infračervené světlo, takže chlapi v Americe s oblibou sledovali infračervenými kamerami "co máte pod tím" - k tomu byly (a jsou) zejména vhodné videokamery Sony s funkcí "Night shot".

Proč stavět vlastní senzory ?

22. listopadu 2012 v 5:03 | Petr
Jestli redakční systém na BLOG.CZ neselže tak v neděli vyjde článeček - návod jak postavit detekci překážek z infračervených LEDek a přijímače infračerveného dálkového ovládání na televizi. My starší tenhle obvod dokonale známe takže by mně ani ve snu nenapadlo zveřejňovat na něj návod, ale pak jsem četl článek na Lets Make Robots, kde autor - z Kanady - psal, že mladí tuhle fintu neznají. Tak jsem si pomylsel něco o "blbé kanadské mládeži" jenomže pak jsem prohledal naše stránky a krome nějakých 4-10 let starých článků na Robotika.cz zde, zde, a zejnéma zde, kde je i krásné schémátko a obrázky, jsem nic nenašel. Zejména mě překvapilo, že jsem návod na tohle čidlo nenačel na Robodoupěti, kam jej dám sám, pokud nenarazím na odpor kluků, kteří by patrně raději prodávali Sharpy GPYxxxxx za 370,- než TSOP4836 za 18 kč.

Zdánlivě to vypadá jakože já starý vidlák lakomý, místo kvalitních čidel od Sharpu stavím vlastní bastly kvůli peněz. Ano v oblasti IR detekce překážek je čidlo postavené kolem TSOP4836 poněkud horší. Ale už v oblasti ultrazvukových čidel je situace taková, že prakticky není možné postavit horší ultrazvuk než je komerčně dostupný SRF05 a jeho bratři.

Samozřejmě,že je velice odvážné trvrdit o (celosvětově) nejrozšířenějším ultrazvukovém modulu že je nejhorší, ale není to jeho vina - problém je v tom, že výrobce se snaží uspokojit všechny, udržet cenu nízko, udělat interface co nejjednodušší atd, atd, atd a výsledkem je takové množství kompromisů, že pokud kupíte ultrazvukový mikrofon a reproduktor, k tomu jednu LM324, jeden procesor a pár pasivních součástek a neuděláte hrubou chybu při konstrukci (protože budete poslušni mých rad ;-) )- opravdu je velice těžší postavit postavit ultrazvuk, který by byl horší než SRF05, než postavit utrazvuk výrazně lepší !!

Už kdyby SRF05 něl analogový výstup - dalo by se poznat co je skutečné a co je falešné ECHO, ale to by bylo pro začínající robotiky moc složité - takže má jenom ditigální výstup 0 a 5V, který se dá "snadno připojit k Arduinu" takže pokud čidlo signalizuje překážku nikdy nevíme jestli 5V znamená 2cm kamínek nebo 2m betonovou stěnu, nebo dokonce jak si přečtete, jestli to není úplně falešný signál z nezvládnutého analogového zapojení tohoto čidla ....
Dokonce i král všech čidel - laserový dálkoměr SICK má problém. Kluci, kteří jej používají na Robotur nepotřebují scanovat vodorovnou rovinu, oni potřebují paprsek sklonit trošku k zemi - řekněme tak 15 stupňů - toho by se dalo lehoulince dosáhnout posunutím otočného zrcátka o 7.5 stupňů směrem k zemí - místo roviny by pak SICK scanoval kužel kolem sebe. K zrcátku ale nemají přístup a násilím otevírat čidlo za stovky tisíc se asi bojí - takže nakloní pod úhlem 15 stupňů celou "krabici" a výsledkem je, že vpředu je vše OK, ale vzadu a na bocích míří SICK "pánu bohu do oken"

Abych shrnul dnešní filosofický článek - stavějte vlastní čidla. Protože vy víte, co váš robot potřebuje. Proto je pravděpodobné, že vaše jednoduché čidlo "na míru" bude fungovat stejně, nebo dokonce lépe než "vysoce sofistikované" čidlo postavené tak aby "vyhovělo všem"
Řečeno mojí oblíbenou analogií z přírody - mravenci taky nemají oči ze včel a už vůbec nemají oči ze slona a naopak .....

Na závěr ještě tradiční rada pro blondýny, co dočetly až sem - pokud jste se už potřetí rozcházíte s chlapem, protože všichni tři byli - idioti - flákači - narkomani - násliníci - děvkaři - na kluky - nebo něco jiného .... chyba patrně nebude v mužích jako celku - chyba možná bude ve špatně promyšlených kritériích Vašeho výběru - ne ?

Složitá těžba zábavy.

20. listopadu 2012 v 5:29 | Petr |  Filosofování
Blondýny tomu asi nebudou věřit, ale taková těžba uhlí mi připadá složitější než výroba iPhonů.
Na 1 kubík uhlí, který váží 900 kilo musíte odtěžit 10 kubíků hlušiny, která váží 25 tun a odčerpat dalších 10 kubíků - slané - důlní vody, což je dalších 10 tun. Navíc tohle všechno musíte z dolu dostat důlním výtahem a do šachty dolů musíte dostat stovky a stovky tun strojního zařízení, důlních výztuží alias hajcmanů, hrotů sbíječek, výbušnin, součástek atd - což musíte protlačit stejným důním výtahem - v nepřetržitém nebezpečí zaplavení, závalu nebo výbuchu metanu ....

Takže v našem regionu, se těží od roku 1830. Na hornictví je skvělé, že každý si svoji práci najde - začnete házením hlušiny lopatou na pás, přes nošení hajcmanů, sbíjení zbijákem a můžete skončit montáží elektriky, nebo třeba kladením výbušnin.

Problém je v tom, že jsme, pro těžbu, nabrali stovky tisíc lidí, kteří spíš tíhli k té lopatě a po šichtě k flašce. Přidáme - li k tomu, že vyšší mozkové funkce jako je inteligence, se dědí polygenně - tedy děti jsou s jistou odchylkou "průměr rodičů" - bude náš region poznamenán na stovky let. Otec si vypil, ale " v rubání udělal svoje". Ale doba se změnila, takže - syn už si jenom vypije, protože se už tolik netěží a on je od učňáku nezaměstnaný ....

Takže spolu se zbytkem "nepracující Evropy" budeme muset vyřešit jak zabavit lidi, pro které není práce. Protože pokud to neuděláme nevybitá lidská energie si najde nějakou cestu ven a nedávné zkušenosti z Británie a Francie dávájí tušit, že tyhle "výrony" prací nevybité energie nejsou nic dvakrát pěkného.
Jaké máme možnosti - dávat vysoké sociální dávky aby byl klid ?
Přeměnnit se ve "vzdělanostní společnost" ?
Zavést polovojenský režim s okamžitými přísnými tresty ?
Zaměstnat společnost uměle - stavbou hladových zdí ?
Vrhnout síly nezaměstnaných na dobrovolníctví a sociální služby ?
Zabít čas nezaměstnatelných nějakým jiným způsobem ?

Mám obavu, že nic z toho nebude přiliš fungovat. Snad se najde nějaký mix všech možností. Nebo nás třeba zachrání energetická krize, která díky zdražení strojové práce vrátí lidi alespoň do některých výrob. Nebo bohatnoucí Čína obrátí svou výrobu ke spotřebě vlastních obyvatel a my budeme mít o jednoduché práce postaráno ?

Stejně je to trochu divné - dle Moravcova paradoxu by robotizace jednoduchých prací měla být složitá - možná je to pravda - doly jsme místo robotizace raději zavřeli, zatímco iPhony vymysleli inženýři tak aby je mohli vyrábět roboti a "konzumovat" idioti - tak nějak to asi bude s uhlím, zábavou a "vymoženostmi internetového věku"....

Vidlákovo elektro 21. Šikovná dolní propust.

18. listopadu 2012 v 4:53 | Petr |  Vidlákovo Elektro
Kromě pasivních dolních propustní, jejíž velmi primitivní variantu jsme už probírali existují i dolní propusti se zesilujícím prvkem. Učebnicové příklady často používají jako aktivní prvek operační zesilovač, proto pro základní orientaci si ukážeme standardní zapojení Butterworthovy doní propusti 2 řádu, kterou budeme dneska probírat.
Jasné ne ? Dělící kmitočet je jak byste očekávali
f= 1 / (2 * pi * R * C)
Zatímco nornální RC filtr má útlum vysokých frekvencí 3 decibely na oktávu, tento filtr je druhého řádu (tedy jako dva filtry za sebou) tudíž má útlum 6 db na oktávu, neboli nad maximální propustnou frekvencí s každým zvětšením kmitočtu 2x klesne amplituda signálu 4x - jednoduché jako facka na hodině matematiky.

Jak je možné, že mně - vidláka, co mu je i koruna za tranzistor líto - zaujala "dolní propust 2 řádu", dokonce v "učebnicovém zapojení" ? Vtip je v tom, že aktivní prvek nemusí být jenom operační zesilovač, ale často stačí obyčejný tranzistor
Takže pokud máme výstup nějakého obvodu (zde jen demonstračně naznačen Operační Zesilovač TL072) často nám na výstupu zůstane nějaké stejnosměrné napětí, které musíme oddělit kondenzátorem C1, abychom mohli signál zpracovávat další elektronikou s jinou stejnosměrnou úrovní.

Osobně toho často využívám a zbytkové stejnosměrné napětí používám k buzení emitorového sledovače, který slouží jako oddělovací stupeň bráníci zpětnému průniku signálu. Oddělovací kondenzátor následuje až pak - viz prostřední obrázek. Tranzistor si můžu dovolit zapojit takto přímo, protože díky zpětné vazbě přes R1 má obrovský vstupní odpor přibližně beta * R1, kde beta je proudové zeílení (60-400) u dnečních tranzistorů. Vstupní odpor tranzistoru, tak jak jej máme nakreslený je kolem 300 kohm - pro žádný obvod není problém jej budit.

Pokud emitorový sledovač spojíme s Butterworthovou dolní propustí - vznikne schémátko vlevo. Všimněte si že R3 a R4 spolu s kondenzátory jsou zapojené naprosto stejně jako u učebnicového schémátka nahoře. Pokud využijeme stejnosměrné úrovně na výstupu předchozího obvodu - je to frekvenční filtr "skoro zadarmo"

Jediný drobný problém je s vstupním odporem - díky RC prvkům je nejjednodušíí považovat vstupní odpor pouze za hodnotu R3 - v našem případě tedy 10 kohm. Filtr tak jak je nakreslený má dělící frekvenci 590 kHz a slouží mi jako předfiltr před keramickým filtrem 455 kHz v trávoměru.

Poslední otázka, která zbývá - je proč nepoužít rovnou Operační zesilovač ? Jednak pro vysoké frekvence kolem 400 KHz už začíná být s Operačními zesilovači "za bůra" problém. Pokud použijeme single - operační zesilovač v jednom pouzdře - zabereme proti SMD tranzistoru moc velkou plochu plošného spoje, a pokud použijeme více OZ v jednom pouzdře - často se musíme se signálovými cestičkami "vracet" k pouzdru OZ a tím riskujeme, že nám zesílený signál bude rušit třeba vstup obvodu, proto je někdy tranzistor ve vzdáleném rohu desky lepší než čtyřnásobný operační zesilovač uprostřed.

Zbývá jenom oblíbená rada pro brunety - když nastane zima celebrity oblíkají norkový kožich na nahé tělo - vy jste však ženy inteligentní a víte, že větší počet tenkých vrstev hřeje lépe - a taky svlíkání 4 zpocených mikin, před sexem, je daleko dráždivější, než nudné cinkání diamantů a závan Chanelu 5.

Neurověda pro Geeky 18. Zvonec a konec.

15. listopadu 2012 v 3:57 | Petr |  NeuroScience pro Geeky
Dnes je to poprvé, co na mém blogu nějaký seriál končí, ale nelze jinak. Pokud nechci upadnout do nezobecnitelných detailů a přepisovat učebnice neurologie. Při psaní tohoto seriálu jsem si uvědomil, že jsou funkční bloky mozku, které jsme prakticky zrcadlově okopírovali do křemíku (extrapyramidový systém, retikulární formace) a pak jsou oblasti, které nemohou být odlišnější od toho co používáme v robotech (limbický systém, zrak, sluch).

Co nám chybí, abychom vyráběli "umělé mozky" ? V současnosti s věcmi srovnanými v hlavě si myslím, že to jsou tři věci, dvě z nich jsou řešitelné na současné úrovni techniky a ta třetí ... nevím ...
  1. Správná výroba a využití paralelních procesorů.
  2. 3D elektronika - tedy růst našich čipů do dalších a dalších vrstev.
  3. Napodobení spontánního růstu nervové soustavy - tedy tréning neuronových sítí hardwarovým způsobem
Pokusím se vše zdůvodnit - když jsme narazili na fyzikální limity frekvence procesorů a místo vyšších frekvencí se začala přidávat další jádra - zavládla velká nervozita, co se současnými -sériovou logikou - naprogramovanými programy. Nyní je situace (snad) lepší a některé softwary dovedou své úlohy paralelizovat, ale stále to není - co předmět to procesor, co slovo to procesor, co pohyb to procesor. Už byly náznaky ve stylu Intel Larrabee nebo procesorové jednotky od Philipsu, která měla zpracovávat celý 640 pixelový řádek obrazu v 640 paralelních procesorech. Představte si ale 140 megapixelovou kameru (oko) které má ke každému pixelu procesor. Představuju si třeba jednoduchý algoritmus floodfil tak, že procesor se ptá osmi sousedů "vidíte stejnou barvu jako já ?" a celý obrázek se v pár taktech změní na regiony podobných barev atd...

S tím souvisí potřeba 3D elektroniky - prostě si nějak nedovedu představit, že máme procesor, který hledá v obrazovém poli obrázek pejska a to tím způsobem, že ke každé skupině "somatotopicky" organizovaných pixelů vede svazek drátů ve tvaru toho pejska. a že takových procesorů je asi 10 000, pro 10 000 dalších předmětů a všechny vednou své spoje v jediné vrstvě po ploše nějaké křemíkové desky ? Tohle si prostě žádá výstup do prostoru a vrstvy procesorů nad sebou - co vrstva to další úroveň abstrakce.

Robotici programátoři asi nebudou souhlasit, a budou argumentovat, že gigaherzové rychlosti sériového zpracování nahradí zpracování paralelní. Současné počítače ale tak trochu naplňují bolševickou anekdotu, že jsou vysoce-efektivním řešením problémů, které by bez nic nikdy nebyly. Tím, že odvrhneme somatotopické uspořádání - ztratíme možnost úlohy paralelizovat a místo abychom kolečko hledali paralelně se čtverečkem a to jenom v pár sousedních pixelech musíme procházet obrazový buffer, pro každý předmět od začátku znova a znova a znova.

Jinými slovy somatotopické uspořádání a vrstvy specializovaných pocesorů - mozkových jader - ve vrstvách nad sebou jsou tak významný a v celém mozku univezálně fungující princip, že opravdu pochybuju, že se najde jiné - stejně praktické řešení.

Na druhou stranu výrobci grafických karet prošlapávají cestu paralelnímu computingu, i klasické CPU se vydávají cestou stále větší paralelizace. A konec konců jsem četl i o pokusech dělat CMOS technologií stovky až tisíce velmi primitivních procesorů nebo spíše kombinovaných analogově-digitálních jednotek, které dosahují nepředstavitelné výkonnosti v oblastech vyhrazených doposud přirodě jako je Fourierova transformace a další analýza přirozených signálů.... (Ano píšu, že FFT je vyhrazné přírodě, protože předpokládám, že zvířátek která slyší je více než MP3 a jiných přehrávačů/nahrávačů atd.... )

Poslední problém - mozek se vyvíjí v několika fázích - od početí do puberty se neurony větví a navazují spojení se sousedními neurony, až v pubertě je spojen (obrazně) každý s každým.
V pubertě je mozek na vrcholu a spojů mezi neurony je tolik až to vede k lehké nestabilitě (divné chování v pubertě nejsou jen "hormony") Takže po pubertě se vznik nových synapsí výrazně zpomaluje - což neznamená, že člověk blbne, to jenom probíhá "synapse pruning" - "prořezávání stromu nervových vláken"
Neaktivní spoje mezi centry, zanikají. To vede k poněkud nepochopitelnému výsledku, kdy v mozku zůstávají jenom spoje, které jsou nějakým způsobem užitečné. Asi jako bychom v procesoru spojili "všechno se vším" a pak sledovali, které spoje " se chytnou" ty nechali a ostatní přerušili. Takže "hrubá výpočetní kapacita" mozku od puberty klesá ale efektivita výpočtu roste.
Pokud se nebavíme o mozku zničeném chorobami - i devadesátníci jsou shopni udržet s mladými mozky krok, zejména pokud svuj mozek od mládí systematicky používají ...

Jak tento proces růstu a zániku nervových vláken napodobit a jestli je to vůbec účelné ? Nevím, nechávám to počítačovým mágům možná pak se stane programování natolik složitým, že i technici pochopí, proč staří profesoři nemuvili o "medicíně" ale o "umění lékařské vědy".
Doufám, že ani čistí programátoři (čistý "hadrwérář" jsem tu jenom já ;-)) se nenudili a připouštím, že Vaše zhodnocení tohoto seriálu několika slovy, do komentáře, by mě potěšilo.
Třeba nakonec napíšu ještě nějaký dodatek, pokud mě něco napadne ....

Problém ceny za spravedlnost

13. listopadu 2012 v 5:17 | Petr |  Svět okolo
Když jsem byl ještě blbej - to jest kolem roku 2008 sloužil jsem v létě na příjmové ambulanci, když mi tam dovezli 17-letou cigošku, která byla nápadná tím, že měla veliký černý rolák, zvředovatělý ksicht a vypadané obočí. Navíc ji přivezli policajti s tím, že kradla v Tescu a když ji chytila ochranka - plácla sebou na zem s pěnou kolem huby - tak ji vezou jako "epiléépsii ;-)))". Pro ilustraci cigoška vypadala jako černá verze slečny na fotce.
Takže věc byla už pohledem ode dveří jasná, a taky jsem na holku hned spustil "Slečno kolik si toho heroinu pícháte?" (vředy jsou od baktérii ze špinavých jehel, které se zachytí v kůži, ale i v mozku a vnitřních orgánech, které jsou taky zvředovatělé, akorát to není vidět). Cigoška byla odbojná a místo na mně obrátila se na sestru "Sestřičko to tady máte vždycky tak sprosté doktory ?" Na to jsem kontroval - "Kradla jste a půjdete do vazby, tam si vás absťák najde, tak raději vyklopte pravdu!". Na to se cigoška rozbrečela "Bůů bůůů to jsem nevěděla, že je to na mně tak vidět"

Samozřejmě, že jí nic nebylo (krom heroinu) a legrační je, že mezitím přišli policajtí, že dostali hlášku, že škoda je pod 5000 tutíž se jedná o přestupek a oni jdou pryč. Na to cigoška seskočila z lůžka a nenávistně prohlásila "60x jsem kradla a jenom jednou mě chytili!" a otevřenými dveřmi zdrhla pryč ....

Uplynulo 5 let a postavili nám vlakovou zastávku Ostrava -Stodolní naproti které je bordel (jako vykřičený dům - ne jako nepořádek - ten je v Ostravě všude) a stojím tak ráno po službě na zastávce a vidím tuto scénu: Slečna vychází ze Stodolní a datluje SMS do dotykového mobilu. Zpoza rohu vyrazí cigoška co vypadá jako dvojče "té mojí" z roku 2008 a vytrhne jí ten mobil z ruky, na to slečna reaguje úplně zázračným reflexem a cigošce zezadu podrazí nohu, tak že tato zakopne a padne rovnou "pyskem na tvář". Na to slečna ji vytrhne zpátky svůj mobil a utíká na zastávku směrem ke mně. Cigoška celá krvavá v obličeji stojí před bordelem a hlasitě řve - obvyklý romský repertoár - zabiju ti matku - otce, děcka, ať umřeš na rakovinu a červi tě žerou za živa, atd atd ....

Otázka však zní - byl-li mobil iPhone za 15 000 bylo jeho ukradení trestný čin a podražení nohou obrana přiměřená a do kriminálu by šla cigoška (?) Otázka je, co by se stalo, byl-li by to nějaký ubohý Samsung za 3600. Byl by to jen přestupek a za "nepřiměřenou obranu" by měla opétačky ta holka ? Třeba by skončila s podmínkou, nebo dokonce s malým trestem natvrdo ???

Doufám že náš stát se jednou chytne za nos a přijde na to, že krádež , nebo dokonce loupež jsou závažné, i kdyby šlo jenom o pětikorunu. Pokud na to stát nepřijde nezbyde nám nic než reagovat jako můj Arabský spolubydlící z dob studií, kterého v tramvaji obstoupili skinheadi, protože byl snědý, ale on vytáhl typickou Jemenskou rituální dýku a řekl - "kluci - jistě mně nakonec zabijete, ale 2-3 vezmu k Alláhovi s sebou". Což je způsob řešení zločinnosti tam, kde nefunguje stát.

Jenom poznámka pro zvědavé - skinheadi - jako všichni zbabělci - útočící ve smečce - zmizeli jako pára, aniž by mu zkřivili vlásek ...

Vidlákovo elektro 20. Logaritmické zesilovače 2.

11. listopadu 2012 v 2:56 | Petr |  Vidlákovo Elektro

Než se vrhneme do druhé kapitoly o logaritmických zesilovačích jen rekapitulace - je to veliký byznys a proto najít pravdivé informace prakticky nelze. Je veliká skupina logaritmických zesilovačů využívajících logaritmické závislosti mezi napětím a proudem na (diodovém nebo tranzistorovém) PN přechodu, ale ty jsou pro robotika většinou k ničemu. Pak jsou logaritmické zesilovače založené na kaskádě lineárních ale limitovaných zesilovačů, a těmi se budeme zabývat dnes.
Nejprve tedy teoreticků úvod - jak to funguje - na schémátku vidíme že signál prochází řetězcem zesilovačů, takže nakonec se některý zesilovač zahltí a všechny za ním budou taky zahlcené. To nám naznačují sinusovky nakreslené dole. Vtip je v tom, že zahlcené stupně už nezesilují. Takže silný signál bude zesílený jen některými, zatímco slaboučký signál bude zesílen všemi zesilovači. Takže zesílení celé kaskády v závislosti na amplitudě signálu bude asi takové
Nezdá se, že by to byla logaritmická křivka - spíše zalomená úsečka. Ale pokud výsledek logaritmujeme a nakreslíme v logaritmické stupnici - přece jenom logaritmus (přibližný) nakonec dostaneme.
Zde je moje vlastní simulace v excelu pro různé stupně, čím více stupňů tím větší rozsah signálů zesilovač zpracuje a tím přesněji leží výsledek na logaritmické křivce, na druhé straně tím je zesilovač nestabilnější. TAkže existují extrémní případy 12 stupňových logaritmických zesilovačů, ale ty jsou možné a stabilní jenom uvnitř čipu, pokud se pokusíte je postavit parazitní parametry obvodu vám z nich udělají kmitající zmetky.
Jenom poznamenám, že 120 decibelů - tedy zpracování signálu v poměru 1: 1000 000 (milión) je špička, a i logaritmování v rozsahu 1: 100 000 nebo 1: 10 000 se považuje za slušné.
Přesto jsou tyto zesilovače spojené s amplitudovou demodulací signálu v jistém smyslu pro mně nedostatečné - stále mám ambici měřit světlem i vzdálenost a proto nechci přijít ani o informaci o fázi signálu, která se demodulací ztrácí, proto existuje třetí a poslední kategorie logaritmických zesilovačů zvané

Video Logarithmic amplifiers.
Videozesilovače jsou vždycky širokopásmové zesilovače, většinou od 0 Hz do nekolika MHz a v našem případě až třeba do pár GHz. Tyto zesilovače jsou konstruktérův sen - na výstupu je frekvenčně i fázově nezkreslený signál (jenom zpožděný o konstatní čas) jehož amplituda je logaritmem amplitudy původního signálu - lze si přát více ? Noc s Megan Fox ?
Proč nejsou tyto zesilovače v každém Amáru ? Protože jejich výroba je moc dobrý kšeft pro dodavatele speciální elektroniky pro vojsko, čipy do mobilů, digitální signálové procesory atd - velký byznys = málo pravdivých informací.
Tudíž jsem narazil na jediný zdroj užitečných informací - už minule zmíněné PDF.
Zesilovače které jsem popisoval doposud byly tzv succesive detection - tedy zesilovače s postupnou detekcí, zde však máme succesive compression - zesilovač s postupnou kompresí signálu, které fungují v sériové a paralelení variantě
Sériový zesilovač vidíte na obrázku - je to vlastně série dvojic zesilovačů - jeden zesiluje 3x - 20x a druhý jenom 1x. Pokud se zesilující zesilovač zahltí - zahltí se i všechny za ním, ale signál i přesto přenese řada 1x zesilujících zesilovačů až na konec - beze změny původní amplitudy před zahlcením. Nic se tedy neusměrňuje a navíc slabé i silné signály projdou stejnou cestou a mají tudíž konstantní zpoždění - jejich fázi lze po započtení zpoždění použít k měření doby návratu odrazu a tím vzdálenosti překážky.
Sériový zesilovač má velký dynamický rozah, je ale složitý,a má tendenci být nestabilní a kmitat, proto existuje i druhá kategorie - tzv paralelní zesilovače, které jsou jednoduché jako schema ze stavebnice "mladý elektronik"
jedná se o to že zcela stejné zesilovače, lišící se jenom zesílením, jsou zapojeny paralelně, takže signál jde minimem stupňů a navíc ve všech větvích stejným počtem a nakonec se všechny zahlcené i nezahlcené větve sečtou - tím vznikne stejný signál jako u sériového zesilovače.
Vysvětlím zde na vlastní variantě stejné věci - signál prochází celkem 4 větvemi, které mají zesílení 10x, 100x, 1000x a 10 000x první 3 používají jako první stupeň zesilovač U3, který zesiluje 10x na jeho výstup jsou zapojené tři stupně zesilující 1x, 10x a 100x. Zesílení 1000x už nelze získat v jednom stupni, proto pro zesílení 10 000x máme celou druhou větev složenou z U2 a U5. signály ze všech 4 větví se sčítají pomocí oddělovacích / sčítacích rezistorů 1K. Celé je to postavené z původně digitálních hradel CMOS 4069 a na tento zesilovač jich stačí 6 - to je jediné pouzdro.
Není špatné obšlehnout Američanům radarovou technologii a postavit ji kolem integrovného obvodu za 4,50 kč ne ;-))).

Tento obvod zpracuje signál 1: 10 000 tedy přibližně od 1V do 100 uV pod touto hodnotou funguje jako obyčejný 2500x zesilující zesilovač. Proč 2500x - porotože celkové zesílení je (10 000 + 1000 + 100 + 10) / 4 tedy zcela přesně přesně 2777,5x takže ani slabší signály nejsou pro zpracování ztracené.

Co dělají konstruktéři radarů když mají signál s větším rozsahem než je rozsah logaritmického zesilovače - zamontují do něktrého předzesilovače Time gain compensation, kterou jsme řešili minule, tím si celý rozsah signálu zmenší. To je pro nás složité, takže můžeme přidat další stupně - to vede k nestabilitě, nebo dát dva takové zesilovače paralelně s předzesilovači třeba 1x a 1000x a jejich výstupy zase sečíst pomocí odporů - stejně jako výstupy 4 větví.
Jednoduché, účinné, laciné, fungující, nekmitající (většinou) připravené pro použití v mojich i vašich robotech. Co si můžeme více přát ?

Tím jsme ukočili seriálek o řízení zesílení a příště probereme něco, co mě napadne až budu mít inspiraci - do té doby jenom oblíbená rada pro brunety - femme fatale je skvělá jako erotická hra v posteli, nebo pro flirt na diskotéce - i když to zní neuvěřitelně i heterosexuální muži občas ocení prostou ženu - kamarádku - tím spíše, pokud je to ta vlastní ....

Neurověda pro Geeky 17. Retikulární formace.

8. listopadu 2012 v 3:01 | Petr |  NeuroScience pro Geeky
Reticulum je latinsky mřížka a dneska, v předposledním díle seriálu, probereme mozkovou struturu ještě starší než "mozek po dinosaurech" z minula. V počátečních dílech seriálu jsem sliboval, že do hloubky mozkových struktur nepůjdeme , ale zde do hloubky půjdeme, protože nejenom, že maši roboti už retikulární formaci mají, ale dokonce její řešení v robotech je prakticky shodné s řešením stejných funkcí v mozku.

Retikulární formace je jedna z nejstarších mozkových struktur, která původem sahá snad až někde k rozptýlené nervové soustavě medůz a korálů - je to síť neuronů, proplétající celý mozek, která sbírá a vyhodnocuje informace o aktivitě jednotlivých částí mozku. Tedy ne "co se děje" ale "že se něco děje" a podle toho řídí metabolismus, distribuci krve ale zejména SPÁNEK a BDĚNÍ.

Myslíte, že tohle v robotech někde máte ? Že by power management procesorů, nebo celých počítačů (notebooků) ? Že by to byl i přerušovací podsystém ?
Pro robotiky - čisté programátory - kteří neví co je to přerušení v procesorech - FUJ styďte se !!!! A nastudujte zde !!!! Takže v mozku je to volná síť neuronů procházející každou oblastí. Že by to v procesorech byl systém signálů, procházející všemi funkčními jednotkami, který končí na společném hradle které dává informaci Pracuje se / nepracuje se ? Ano je to tak a je s podivem, že systém přerušení v počítačích vznikl v době kdy o retikulární formaci v mozku byla jenom matná představa a počítačoví inženýři rozhodně tehdy nestudovali neurovědy kvůli inspiraci - jako dneska.
K činosti Retikulární formace tutíž není moc co dodat - když se něco děje bdíme, když se nic neděje nudíme se a jsme ospalí, krom toho má retikulární formace i svůj 24 hodinový rytmus spánku a bdění, který částečně funguje i bez stimulace cyklem den / noc. Samozřejmě že retikulární formace má i své choroby jako je narkolepsie, kdy člověk z plného vědomí díky krátkému výpadku retikulární formace usíná v sekundě třeba ve stoje atd.

Legrační na konstrukci retikulární formace je, že pochází z doby, kdy přiroda ještě moc neuměla rozdělit nervovou soustavu na funkční bloky (část žluté a fialové oblasti na obrázku), takže její neoddělitelnou součástí je i řízení dýchání, krevního tlaku, srdeční činnosti, pohyb hladkého svalstva (střeva, cévy, průdušky), řízení sekrece žlaz, i "obskurní věci" jako erekce, a ejakulace, porod atd. Přesně ta oblast typu "vestavěné nabíječky", o které se zmiňuju jenom kvůli pozoruhodné podobnosti se systémem naších elektronických miláčků....