Inženjerska metodologija i tehnologije
VESTINE INZENJERA . 1 imenovanje – prepoznavanje, imenovanje i klasifikacija uređaja, pojava… 2 kvalitetno modeliranje – dobro razumevanje, predstavljanje i modeliranje problema. 3 dekompozicija – razdvajanje većih problema na manje. 4 prikupljanje podataka – pažljivo merenje, prikupljanje i analiza podataka. 5 vizualizacija i kreiranje ideja – sposobnost vizuelizacije i reprezentacije rešenja. 6 Komunikacija – prezentoanje projekata i planiranje načina zarade. linearne interpolacije.LINEARNA INTERPOLACIJA koristi se kada je za 2 merenja potrebno izvući zaključak o zavisnosti parametara. U teorijskoj osnovi nalaze se poznata tvrđenja vezana za Lagranžov interpolacioni polinom.FAZE 1. Ideja (identifikacija problema) 2. Koncept (proučavanje zahteva, ograničenja i postojećih rešenja) 3. Planiranje (razmatranje ciljeva, pravljenje planova i redosleda i poštovanje rokova) 4. Dizajn (rešavanje problema na papiru – crteži, šeme, modeli, akumulacije, algoritmi, dokaz koncepta) 5. Razvoj (prototiIpi, izvođenje eksperimenta, testiranje prototipa, potvrda rešenja, verifikacija) 6. Pokretanje (rezultati – konačni proizvod) Očekivanja: Najbitnji element inženjerstva je funkcionalnost.MODEL 1.Zahtevi klijenata 2. Defin problema( Ocekivani ciljevi | Zahtevi | Def ogranicenja | Utvrdj ocekivane funkcionalnosti) 3. Izbor idejnog resenja( Analiza usvojenog resenja | Testiranje i evaluacija) 4. Detaljno resenje ( Razrada resenja i ocena kvaliteta) 5. Izrada dokumentacije projektnog resenja i prezentacija. PRISTUPI PREDLAGANJU IDEJNOG RESENJA 1. Adaptacija postojećih rešenja iz jedne oblasti za primenu u drugoj oblasti 2. Korišćenje sličnosti rešenja za pronalaženje novih rešenja; 3. Fokusirano unapređenje kroz favorizovanu optimizaciju pojedinih karakteristika rešenja 4. Brainstorming (zatrpavanje idejama) učešće različitih profila stručnjaka koji su donekle upoznati sa oblašću, kreativni pristup iznošenju ideja bez odbacivanja bilo koje ideje unapred, manji broj učesnika (4‐6), iznose se ideje, a ne vrši se njihova evaluacija, svi učesnici su ravnopravni, lider tima je samo moderator sastanka 5. Funkcionalna sinteza: podela složenih problema na manje celine za koje se definišu očekivani funkcionalni zahtevi. 6. Inverzija rešenja: nekonvencionalni predlozi rešenja suprotni od uobičajenih. KASKADNI PRISTUP Definisanje zahteva | Projektovanje | Implementacija | Integracija | Testiranje | Instalacija | Održavanje
SINHRONA BRZINA predstavlja brzinu obrtanja obrtnog polja u zazoru. Asinhroni motori ne mogu da rade ako je brzina okretanja rotora jednaka brzini obrtnog polja, jer će relativno kretanje rotora i magnetnog polja biti mirovanje, nema relativnog kretanja, pa moramo da imamo neko klizanje između rotora i polja. Da bi postojala promena fluksa mora da ima relativnog klizanja, odnosno relativna brzina između rotora i polja statora. To znači da rotor mora da se vrti ili sporije (tada asinhroni motor radi kao motor) ili brže (tada se energija od motora vraća u mrežu). Klizanje se meri u relativnoj jedinici, 𝑠=𝑛𝑠−𝑛𝑛𝑠, gde je ns sinhrona brzina mašine, a n je stvarna brzina mašine. Brzina klizanja: nr =ns-n, ns=60*(f/p) TESLINO OBRTNO POLJE Namotaji motora pomereni su prostorno za 120 stepeni a napajaju se iz trofaznog sistema napona (gde su naponi najčešće u faznoj razlici od 120 stepeni). Pored ovakvog pozicioniranja namotaja, mora da postoji klizanje, jer samo tada obrtno polje presecanjem provodnika rotora indukuje elektromotornu silu. 
, REGULACIJA BRZINE ASINHR MOTORA 1. Promena broja pari polova 2. Regulacija klizanja 3. Promena frekvencije napona – najbolji način – omogućava kontinualno podešavanje brzine SAU (sistem automatskog upravljanja) je skup međusobno povezanih komponenti projektovan radi postizanja cilja bez učešća čoveka. Primenjuje se u aeronautici, inženjerstvu, građevini, ekonomiji, ekologiji… DISKRIMINATOR (detektor greske signala) je element sa 2 ulaza i 1 izlazom. Na ulaze se dovode signal sa stvarnom vrednosti regulisane veličine i signal koji nosi željenu vrednost regulisane veličine. Poređenjem signala obrazuje se njihova razlika, signal greške koji se najčešće odvodi dalje na pojačivač. Drugi naziv za diskriminatore su komparatori ili upoređivači. PROCESNA INDUSTRIJA obuhvata one grane kod kojih se transformiše znatna količina energije i kontinualno prerađuje velika količina materijala i proizvoda. Pre svega, proizvodnja energije i sirovina, kao i određenih proizvoda široke potrošnje. U procesnu industriju spadaju procesi u elektranama i toplanama, kao i teška i laka industrija (proizvodnja metala, hemikalija, gume, papira).U ZAVISNOSTI OD OBJKT UPRAVLJANJA TIPOVI IZVRSN ORGKod objekata upravljanja u procesnoj industr va električna snaga tada izvršni organ može biti elektromehanička sklopka, tiristor, tranzistor. Za pokretanje tipova izvršnih organa mehaničkog ili drugog tipa koriste se razni tipovi izvršnih mehanizama: jednosmerni motor sa nezavisnom pobudom, jednosmerni motor sa upravljanom pobudom, dvofazni servomotor, step motor. ABS je elektronsko-hidraulički sklop sa središnjom upravljačkom jedinicom. Na temelju informacija od senzora za praćenje okretanja točkova, ABS dozira moment kočenja aktivira se senzor koji sklopom elektromagnetskih ventila snižava pritisak ulja u kočinom cilindru, sve dok se kočioni moment toliko ne smanji da se točkovi počnu ponovo okretati. Intenzitet kočenja se povećava te se na granici blokiranja točkova ciklus ponovo vraća na početak. Slikovito rečeno, uređaj obavlja kočenje “na rate”, s učestalosti od nekoliko desetina ciklusa u sekundi. ACC (adaptive cruise control) je automatski uređaj koji podešava brzinu vozila kako bi se zadržalo bezbedno odtojanje od vozila ispred. Radi po principu Doplerovog efekta. Smešten je u prednjem delu vozila. Ima 3 stanja 1. off stanje 2. stand by stanje 3. active stanje BMS FUNKCIJE: 1. Zaštititu ćelije ili bateriju od oštećenja 2. Produženje veka trajanja baterije 3.Održavanje baterije u stanju u kojem može da ispunjava funkcionalne zahteve za primenu za koju je specificirana 4. Procenu statusa ćelija baterije u smislu kapaciteta i starenja. MMS U HEV obezbeđuje upravljanje elektromotorom na zahtev VMU i nadgleda ostvarene performanse tog upravljanja. Tip upravljanja je uvek određen tipom elektromotora. MMS preuzima upravljanje nad motorom kada je on u radnom režimu. Za povezivanje MMS i VMU zadužen je CAN sistem. OPREMA TUNELA 1. Sistem za snabdevanje električnom energijom 2. Osvetljenje tunela 3.Ventilacija tunela 4. Sistem provere kvaliteta vazduha 5. Bezbednosni objekti u tunelu 6. Sistem SOS poziva 7. Video nadzor 8. Sistem automatskog registrovanja vanrednih događaja 9. Radio uređaji tunela 10. Sistem razglasa 11. Sistem zaštite od požara 12. Sistem upravljanja saobraćajem 13. Komunikaciona mreža 14. Sistem upravljanja tunelom PRAG ODLUCIVANJA je vrednost koja se postavlja na polovini minima ne i maksimalne vrednosti signala. Prijemnik poredi vrednost signala i praga odluke, pa tako određuje da li je binarna 0 ili 1. BROJ PRAGOVA ODLUKE je uvek za jedan manji od broja nivoa sa kojima se prenosi signal. KORACI DIGITALIZACIJE 1.Odmeravanje –diskretizacija po vremenu 2. Kvantizacija–diskretizacija po amplitudi 3. Kodovanje
INTERLIVINGOM se grupa grešaka razbija na više pojedinačnih grešaka, koje mogu lako da se poprave nekim od postupaka za korekciju grešaka.Komunikacioni kanali su takvi da se greška događa u grupama što je nepovoljno, jer su tada naši algoritmi za proveru greške nemoćni. Interliving meša polate bitove tako da se greška posle vraćanja bitova na svoje mesto lako otklanja. SPEKTAR SIGNALA prikazuje zavisnost njegove vrednosti od frekvencije. Formula pomoću koje se nalazi spektar signala je Furijeova transformacija, a uređaji koji prikazuju spektar signala nazivaju se analizatori spektra. POMERANJE spektra nekog signala se vrsi postupkom modulacije. Obrnuti postupak koji vraća spektar signala na originalnu vrednost se naziva demodulacija. MODULACIJA se koristi za pomeranje spektra nekog signala. Modulacijom signala menjamo opseg frekvencija koji signal koristi. Modulacija se vrši zato što signal sa pomerenim opsegom je lakši za prenos i da bi se omogućilo postojanje više radio stanica u isto vreme pri čemu one ne smetaju jedna drugoj. Modulacija se koristi i za prenos kroz kablove. RELATIVNI NIVO SIGNALA predstavlja logaritamski odnos proizvoljno izabrane posmatrane veličine prema referentnim npr=10 log (Px/P0) [dB] VRSTE KOMUNIIKACIJA 1. Jednosmerna (simplex) 2. Naizmenično-dvosmerna (half-duplex) 3. Dvosmerna (full-duplex) KARAKTERISTIKE CAN PROTOKOLA 1. Za prenos se koristi par uporednih zica 2. Postoje dva rezima sa razlicitim brzinama prenosa ( veca do 1mbs a manja do 125kbs) 3. 40m je najveca duzina zice za 1mbs 4. Duzina poruke je najvise 64 bita 5. Nema popravke gresaka 6. Provera gresaka se vrsi 15-bit CRC algoritmom 7. Neispravni cvorovi mogu da se uklone iz mreze 8. Svaki uredjaj pre slanja osluskuje da li vec postoji prenos i prenosi podatke samo u slucaju da je detektovan slobodan komunikacioni kanal KORISTI KOMUNIKACIJE 1.Upozorenje na opasnost 2.Kooperativni tempomat 3. Izbegavanje sudara na raskrsnicama 4. Upozorenje na vozila hitnih službi 5. Elektronsko plaćanje parkinga / putarine 6. Sprečavanje nesreća umesto ublažavanja njihovih posledica KLASIFIKACIJA IZVORA ENERGIJE primarne(prirodne) sekundarne(transformisane) i korisne oblike energije. OBNOVLJIVI IZVORI zračenje Sunca \ vodne snage \ energija vetra \ energija plime i oseke \ energija talasa mora \ geotermalna energija. Oni su obnovljivi zato što su njihovi resursi neograničeni. Obnovljivi izvori energije predstavljaju neiscrpne izvore energije iz prirode koji se obnavljaju u određenom vremenskom periodu, u celosti ili delimično. NEOBNOVLJIVI IZVORI(njhovi resursi su ograničeni): sva fosilna goriva (ugalj, nafta, uljni škriljci, bitumenozni peskovi) i nuklearna goriva PROIZVODNJA EL ENERGIJE, UTICAJ NA ZIVOTNU KLIMU I EF STAKL BASTE Lokalni: Zagađenje vazduha, zemljišta i voda (TE) \ Promena mikroklime (TE, HE) \ Toplotno zagađenje rečnih tokova i vazduha (TE, NE) \ Uništavanje plodnog zemljišta i stvaranje jalovišta (TE, HE) \ Stvaranje radioaktivnog otpada (NE) Globalni: Povećanje glabalne temperature na Zemlji (efekat “staklene bašte”) \ Pojava kiselih kiša \ Negativan uticaj na kvalitet voda i ekosistem. Efekat staklene bašte je prirodno prisutan proces kojim se zagreva Zemljina površina i atmosfera. Na Zemlji postoji dobra ravnoteža – energija Sunca koja prodire na Zemlju se ne akumulira, već postoji balans: koliko energije Zemlja primi, toliko energije odaje dugotalasnim zračenjem i to je dovelo do toga da na površini Zemlje postoje dobri uslovi za život (stabilna temperatura pogodna za život). Gasovi staklene bašte narušavaju zračenje Zemlje prema kosmosu. Gasovi staklene bašte (CO2,vodena para, CH4,…) propuštaju niskotalasno zračenje od Sunca kojim se Zemlja zagreva, apsorbuju dugotalasno zračenje sa Zemljine površine kojim se ona hladi, tj. sprečavaju emisiju dugotalasnog zračenja u kosmos, time dolazi do povećanja temperature na Zemlji – kumulativni efekat. Povećavanjem koncentracije gasova staklene bašte u atmosferi se narušava termodinamička ravnoteža i dolazi do permanentnog povećanja temperature na Zemlji. REALIZACIJA ALGORITMA NAPONSKOG KOLAPSA MPPT (Maximum PowerPoint Tracking) ‐ postupak određivanja naponskog kolapsa (Perturb & Observe)Osnovna postavka u realizaciji ovog algoritma je održavanje uslova rada sistema u blizini tačke maksimalne snage (jednostavan metod).Ovaj način je namenjen onim sistemima gde snage mogu da se menjaju tako da se snage potrošača prilagođavaju trenutnim vrednostima snage koju solarni generator može da ostvari.Sistem radi u kontinualnom režimu, a funkcija “traganja” se uspostavlja od momenta nastupanja pojave naponskog “kolapsa”.Na primer, ako dolazi do porasta napona solarnog generatora i ako dolazi do porasta njegove izlazne snage MPPT regulator povećava napon sve dok izlazna snaga ne počinje da opada. Kada se ovo desi napon regulatora se smanjuje da bi se radna tačka vratila na vrednost maksimalne izlazne snage.Proces se nastavlja dok se ne dobije MAX snagaIzlaz osciluje oko maksimalne vrednosti dok se na postigne stabilizacija (mana).Ovaj algoritam postiže vrlo visoku efikasnost pri konstantnom sunčevom zračenju.Nedostaci P&O algoritma: 1. pri brzim promenama intenziteta sunčevog zračenja, algoritam može izgubiti pravi smer prema MPP tački. 2. oscilovanje oko MPP tačke.
AUTONOMNA MREZA je mreža koja je odvojena od glavne mreže, znači radi lokalno. Autonomna mreža se realizuje unutar npr. jedne zgrade ili kuće, odvojena je od mreže, podrazumena da ima lokalnu proizvodnju, lokalni izvor energije (npr. solarni panel, vetroelektrana, mala elektrana, mini hidro elektrana). U slučaju ako imamo npr. solarni panel, treba nam invertor (pretvarač) koji pretvara jednosmerni napon iz solarnih panela u naizmenični napon koji se koristi za potrošnju.
GRUPE UREDJAJA KOJIMA SE NAJCESCE UPRAVLJA U PAMETNIH KUCAMA Upravljanje osvetljenjem / Upravljanje roletnama, tendama i zavesama / Upravljanje kućnim aparatima / Upravljanje klimatizacijom i grejanjem / Upravljanje ventilacijom / Upravljanje garažnim vratima / Upravljanje sistemom za zalivanje bašte. SKRACENICA HVAC znači Heating, ventilation, and air conditioning (sistemi za grejanje, ventilaciju i klimatizaciju). Sistem za praćenje temperature zabeležiće potrebu za grejanjem ili hlađenjem i efikasno uspostaviti zadato stanje. Kada ustanete sistem će podesiti temperaturu i zagrejati podove, i momentalno isključiti grejanje ili hlađenje onog trenutka kad napustite prostoriju. (Znači prati i podešava temperaturu prema našim potrebama i navikama, prema dobu dana) Kontroliše do 7 prostorija ili celu kuće. Takođe prečišćava vazduh i automatska detektuje zaprljanosti filtera. INTEGRISANE UPRAVLJACKE FUNKCIJE KONTROLERA KLIMA KOMORE su: Upravljanje alarmima / Vremenski raspored / Trend / Daljinsko upravljanje / Zaštita pristupa u celoj mreži, uz pojedinačno definisane korisničke profile i kategorije. PARAMETRI KLIMA KOMORE čija stanja se očitavaju su: status klima komore / status klapni / status filtera / vrednosti temperature i relativne vlažnosti vazduha / status elektromotrnih aktuatora / status ovlaživača vazduha / motor / status pumpe za toplu vodu / status jonizatora vazduha. AUTOMATIKA AGREGATA treba da obezbedi spregu između agregata, električne mreže i potrošača tj. da se pri nestanku struje agregat aktivira i da se nastavi snabdevanje električnom energijom objekta koji je povezan agregatom. PRECISCAVANJE OTPADNIH VODA nema jedinstven sistema obrade, jer svaka otpadna voda ima posebne karakteristike, što se posebno odnosi na industrijske otpadne vode. Koriste se sledeći osnovni postupci: mehanička obrada, fizičko-hemijska obrada i biološka obrada. DOBITAK ANTENE je logaritamski odnos snage koju zrači naša antena i snage koju zrači izotropna antena. Izražava se u dBi.OBJASNI RAZLIKU IZMEDJU INFRASTRUKTURNE I AD-HOK WIFI MREZE. Kod infrastrukturne postoji access point na koji su vezani uređaji i svaki uređaj komunicira sa access point-om. Kod ad-hok mreže nema access pointa, pa su uređaji direktno povezani i međusobno direktno komuniciraju. BLUETOOTH funkcioniše u frekvencijskom opsegu koji je isti kao WiFi i iznosi od 2.4 GHz do 2,48GHz. Širina opsega je 1MHz. Brzina prenosa je 1Mb/s, 3 Mb/s ili 8Mb/s. PRVA GENERACIJA MOBILNIH SISTEMA: analogni prenos govora / veći domet nego naredene generacije DRUGA GENERACIJA MOBILNIH SISTEMA digitalni prenos govora / prenos podataka / moguć je međunarodni roming kasnije / je omogućen istovremeni govorni poziv i prenos podataka. VRSTE OPTICKIH VLAKANA I OSNOVNE RAZLIKE MEDJU NJIMA: Multimodna: više režima prostiranja / većih dimenzija jezgra / Poluprečnik jezgra je oko 50μm / koriste se za brzine do 2,5 kilobita u sekundi / svetlost se prostire po principu totalne unutrašnje refleksije. Monomodna: jedan režim prostiranja / tanja od multimodnih, poluprečnik je veoma mali, ispod 10μm / slabljenje je malo pa se koriste na većim rastojanjima / koriste se za brzine preko 10 kilobita u sekundi / svetlost se prostire po složenijem principu prostiranja koji se opisuje Maksvelovim jednačinama. WDM je multipleksiranje po talasnim dužinama. Kada jedno vlakno nije dovoljno koristi se isto to vlakno tako što se različiti signali prenose pomoću svetlosti različitih talasnih dužina. Svaka pojedinačna talasna dužina prenosi ogromnu količinu podataka. To je ono što omogućava današnji internet. KOMUNIKACIONI SATELIT je primopredajnik koji se koristi za telekomunikacione, radio i televizijske signale. Satelit imaj solarni panel koji puni baterije energijom kada je izložen Suncu, a kada Zemlja napravi senku pa se satelit nađe u mraku, napaja se tom energijom iz baterija. Satelit ima prijemnik i predajnik koji zajedno čine satelitski transponder, on prima signal i šalje ga dole ka drugoj zemaljskoj stanici. Satelit je bilo koje telo koje kruži oko dugog tela (obično znatno većeg) po matematički definisanoj putanji koja se zove orbita. OSNOVNE VRSTE SATELITSKIH ORBITA GEO: visina oko 36000 km, kreće se bzinom oko 11000km/h, obiđe Zemlju za 24h MEO: visina oko 6000 -20000 km, kreće se brzinom 14000-21000 km/h, obiđe Zemlju za 3/4-12 sati LEO: visina oko 160 -2000 km (zbog trenja se ne koriste orbite niže od 300km) .Što je veća visina na kojoj se satelit nalazi, to je manja brzina kojom se kreće pa mu više vremena treba da obiđe Zemlju.
GPS je besplatan, precizan, pouzdan, koristi ga neograničen broj korisnika i radi u svim vremenskim uslovima. Bazira se na satelitima. Sastoji se iz tri segmenta: Segment u svemiru (sateliti) / Segment za nadgledanje i kontrolu / Korisnička oprema. SVEMIRSKI SEGMENT GPS-A Sastoji se iz 31 satelita koji kruže oko Zemlje i nalaze se na visini od 20180 km.GPS SEGMENT ZA NADGLEDANJE I KONTROLU: •Glavna kontrolna stanica Upravljanje i kontrola GPS satelita \ Koristi podatke iz stanica za nadgledanje za određivanje preciznih pozicija satelita / Generiše upravljačke poruke koje treba preneti satelitima / Održava satelite i rešava probleme u njihovom radu / Menja pozicije satelitima u cilju očuvanja tačnosti sistema / Kao rezerva služi ista takva stanica na drugoj lokaciji •Stanice za nadgledanje Prate GPS satelite dok prolaze iznad njih / Prikupljaju različite podatke o satelitima, atmosferi / Šalju podatke u glavnu kontrolnu stanicu / Ukupno 16 lokacija: 6 vojnih i 10 od National Geospatial-Intelligence Agency (NGA)•Zemaljske antene Šalje različite vrste komandi GPS satelitima / Prikuplja podatke o satelitima / Meri rastojanja do satelita u cilju sprečavanja prevelikog odstupanja / Sastoji se 4 zemaljske antene i 7 stanica za očitavanje podataka sa satelita (Air Force Satellite Control Network (AFSCN) IZVORI GRESAKA GPS-A Refleksije – kada signal ne može da se primi direktno nego se reflektuje, onda je to novo rastojanje veće od direktnog rastojanja pa pozicija neće biti tačna. Što više prepreka ima, manja je tačnost. PdoP – smanjenje određivanja tačnosti kada su sateliti blizu. Dobro je kada su daleko, a loše kad su blizu, jer nisu dovoljno razmaknuti. Kvalitet primljenog signala – šumovi. RASTOJANJE DO SATELITA U GPS SISTEMU Rastojanje = Brzina * Vreme = c * t= 3×108 m/s * t VREME PROSTIRANJA SIGNALA OD SATELITA DO PRIJEMNIKA Satelit šalje poruke koje sadrže vreme slanja i poziciju satelita, a prijemnik beleži vreme kada je stigla poruka. Razlika ove dve veličine je vreme prostiranja. Međitim, tačnost časovnika u prijemniku predstavlja problem. KAKO PRIJEMNIK ZNA KADA JE STIGLA PORUKA Svaki od 31 satelita ima svoju kombinaciju. Prijemnik nepogrešivo razlikuje svaku kombinaciju i prepoznaje njen početak. Kombinacija brojeva se sastoji iz nula i jedinica. Kada prijemnik prepozna kombinaciju (niz od 1023 bita) zna da poruka počinje i tad pogleda na sat. KAKO SE ODREDJUJE LOKACIJA KORISNIKA AKO SU POZNATA RASTOJANJA DO SATELITA Određujemo rastojanje do satelita: Neka je rastojanje od satelita A do naše pozicije dA. U ovom trenutku možemo da budemo bilo gde na sferi oko satelita. Neka sada izmerimo rastojanje od drugog satelita, satelita B, dB. Sada naša pozicija može da se nađe u preseku ove dve sfere. Ako izvršimo još jedno merenje od trećeg satelita, naša pozicija se svodi na dve moguće tačke. Dakle, ako izmerimo rastojanje do tri satelita, postoje dve tačke u kojima možemo da se nađemo. Jednu od dve moguće tačke biramo tako što izvršimo i četvrto merenje ili eliminišemo jedno rešenje kao nemoguće. Iako je za određivanje lokacije korisnika dovoljno tri satelita, GPS prijemnici koriste više od tri satelita.