Elektronika w Krakowie rozwijała się od momentu odzyskania niepodległości. Początkowo były to badania naukowe prowadzone w Katedrze Fizyki Akademii Górniczej. W drugiej połowie lat trzydziestych XX w. pojawiły się próby uruchomienia produkcji pomiarowych przetworników wielkości nieelektrycznych na elektryczne. Rozwój produkcji na dużą skalę nastąpił po II wojnie światowej. Początkowo były to przetworniki pomiarowe oraz elektroniczne podzespoły bierne. W latach siedemdziesiątych i osiemdziesiątych XX w. asortyment ten rozszerzono o elektroniczne mikroukłady grubowarstwowe czynne i bierne, systemy akwizycji danych oraz kasety do systemów pomiarowych kolejno: Standard 70, CAMAC i EUROCARTA. Przemiany ustrojowe lat dziewięćdziesiątych XX w. spowodowały załamanie rynku elektronicznego w Polsce i wywołały głęboką restrukturyzację produkcji. Jednocześnie pojawiły się nowe inicjatywy w zakresie projektowania i produkcji nowych systemów oświetleniowych oraz automatyki i robotyki przemysłowej, a także montażu elektronicznego.
EN
Electronics in Krakow has been developing since Poland regained independence in 1918. Originally it was scientific research done at the Faculty of Physics of the Academy of Mining and Metallurgy (AGH). In mid-1930s there were attempts to start production of transducers for measurement of non-electrical quantities, however mass production of electronic components happened only after WW2, starting with transducers and continuing with passive elements. In 1970s and 80s it was expanded to include passive and active thick-film microdevices, data acquisition systems and cassettes for acquisition systems 70, CAMAC and EUROCARD. Economic transition of the 1990s caused a breakdown in electronic market in Poland and forced a deep restructuring of manufacturing. At the same time new initiatives appeared in the area of design and manufacturing of lighting systems, industrial automation and robotics and electronic assembly.
W artykule omówiono badania czujników z piezoelektrycznej folii z polifluorku winylidenu (PVDF) pod kątem ich zastosowania w systemie do pomiaru rozkładu nacisku stopy na podłoże w warunkach dynamicznych. Pod względem wytrzymałości mechanicznej, folia ta dobrze znosi warunki jakie panują w bucie w trakcie chodzenia, natomiast wadą tego materiału w omawianym zastosowaniu jest wysoki współczynnik piroelektryczny dla podczerwieni. Chcąc zapewnić prawidłowość i powtarzalność pomiarów przeprowadzono badania układów pomiarowych, napięciowego i ładunkowego z układem zerującym, oraz ładunkowego z górnoprzepustowym filtrem RC o częstotliwości odcięcia 0,08 Hz. Do zastosowania w systemie pomiarowym wad postawy wybrano układ ładunkowy z filtrem, o czym zadecydowały jego cechy eksploatacyjne.
EN
The article presents the results of a research about application of the sensors made from PVDF piezoelectric film for measuring the dynamic foot pressure distribution. The material is durable and capable of withstanding extreme conditions prevailing in the shoe during walking, but the material has got a high infrared piroelectric coefficient, and it is a serious fault in described application. To ensure correctness and repeatability of the results, the tests were conducted on two devices - one based on voltage follower and second based on charge amplifier, both with resetting device. Thanks to the better results the latter one has been selected for measurement of postural defects. An RC filter with the cutoff frequency of 0.08 Hz was added to reduce effects of the piroelectric factors.
The man's movement possibilities depend on foot deformation. It can be estimated by foot pressure distribution investigations. Healthy foot is arched on internal side, what acts like shock absorber, softening jolts caused by walking. Largest values of pressure appear on heel and metatarsus. Insignificant values appears on medial arch, and its growth shows the foot extent deformation eg. flatfoot. Article presents measurement method of foot pressure on the ground by four-points shoe insole, developed by authors, which carl be placed in any sport footwear. The value of pressure was measured on heel, medial arch, metatarsus and hallux by recording values of generated voltage on sensors which were made of piezoelectric polymer PVDF thin film. Load resistance of measuring setup was 1014 Ω. Under the influence of mechanical strain, the sensor, which is made from piezoelectric polymer film with electrodes, acts like a self-charging capacitor. To conduct correct measurements, it is important to use restart circuit. Restart circuit ensures recovery to starting point after execution of each step, what prevents charge accumulation in capacitor and measurement results distortion.
PL
Możliwości ruchowe człowieka, w dużej mierze, zależą od stanu jego stopy. Ocenić go można, badając rozkład sil nacisku stopy na podłoże. Prawidłowo zbudowana stopa jest wysklepiona po wewnętrznej stronie, co działa jak amortyzator, łagodząc wstrząsy spowodowane chodzeniem. Największe wartości nacisku występują na pięcie i śródstopiu a nieznaczne na wklęśniętej części stopy, jego wzrost, świadczy o stopniu zdeformowania stopy np. przy płaskostopiu. W artykule omówiono sposób jego pomiaru przy pomocy opracowanej przez autorów czteropunktowej wkładki do obuwia, którą umieścić można w dowolnym obuwiu sportowym. Wielkość nacisku mierzono na pięcie, wklęśniętej części stopy, śródstopiu i dużym palcu, rejestrując napięcia wytworzone na czujnikach z piezoelektrycznej folii polimerowej z PVDF. Rezystancja obciążenia układu pomiarowego wynosiła 1014 Ω. Ponieważ czujnik pomiarowy z piezoelektrycznej folii polimerowej z elektrodami jest samoładującym się kondensatorem pod wpływem odkształceń mechanicznych a także wykazuje właściwości piroelektryczne, bardzo ważną rolę w prawidłowym przeprowadzeniu pomiarów, odgrywa układ zerujący. Zapewnia on powrót układu pomiarowego do punktu wyjścia po wykonaniu każdego kroku, zapobiegając zniekształceniu wyników pomiarowych.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono sposób polaryzacji i prowadzenia badań właściwości piezoelektrycznych folii z PET o grubości 100 μm dużej wytrzymałości mechanicznej i odporności chemicznej, pod kątem jej zastosowania na sensory ściskania i rozciągania. Trwałość otrzymanego elektretu badano za pomocą TSDC. Uzyskane wartości napięć piezoelektrycznych, a także długie czasy relaksacji wskazują, że badany materiał można zastosować na piezoelektryczne czujniki ściskania i rozciągania.
EN
Article presents polarization and piezoelectric properties investigation methods for 100� μm PET film, from a certain angle of its application as stretching and compresion sensors. This film has large mechanical strength and is chemically resistant. The durability of recived electret was investigated by TSDC method. Obtained piezoelectric voltage and relaxation time shows, that investigated material can be applied as piezoelectric stretching and compression sensors.
Badania wpłwu kierunku naprężenia działającego na próbkę, na wartość sygnału piezoelektrycznego, prowadzono na foliach z polifluorku winylidenu PVDF o grubości 28, 52 i 110 µm w trzech kierunkach: 33, 31, i 32. Ponieważ badania piezoelektrycznych folii nie są znormalizowane, prowadzono je na stanowisku pomiarowym, w skład którego wchodziły siłowniki własnej konstrukcji. Wartości napięcia piezoelektrycznego przy naprężeniach ściskających wynosiły do 3 V dla próbek o powierzchni 10 cm² przy naprężeniu 12 N/cm² Przy naprężeniach rozciągających w kierunku 31 wartości napięć dochodziły do 250 V z powierzchni 7 cm². Przy naprężeniach rozciągających w kierunku 32 wartości napięć były 6 razy mniejsze niż dla kierunku 31. Badania wykazały, że otrzymana wartość piezoelektrycznego napięcia przy rozciąganiu jest kilkadziesiąt razy większa, niż przy ściskaniu, dla próbek o zbliżonych wielkościach powierzchni elektrod. Wartość piezoelektrycznego sygnału była większa, dla folii o większej grubości.
EN
This paper presents investigation of acting stress direction to the piezoelectric signal value of the polyvinylidene fluoride PVDF film sample with 28, 52 and 110 µm thickness in three directions: 33, 31 and 32. Because the investigations of piezoelectric films are not standardize, investigations were conducted on measuring positions in composition with own construction actuators. For stress in 33 direction, piezoelectric voltage value was up to 3V for samples with 10 cm² surface and acting stress 12 N/cm². For tension stress in 31 direction, piezoelectric voltage value was up to 250 V for samples with 7 cm². For tension stress in 32 direction, piezoelectric voltage value was 6 times smaller than voltge value in 31 direction. Investigations showed that the obtained values of piezoelectric voltage for streatched film is a few dozen times bigger than for compression for samples with similar electrodes surface. The value of piezoelectric signal was bigger for thicker film samples.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Energię mechaniczną pochodzącą z chodzenia przetwarzano na energię elektryczną za pomocą piezopolietylenu o grubości 40 [mikro]m, umieszczonego we wkładce do obuwia. W artykule przeanalizowano zależność napięcia i uzyskanej mocy a także udział składowych harmonicznych w widmie mocy od konstrukcji generatora. Wprowadzenie elementu sprężynującego do konstrukcji wkładki pozwoliło na 30 krotne zwiększenie wartości mocy uzyskanej z folii tego samego materiału piezoelektrycznego.
EN
Mechanical energy from walking was converted into electrical energy using a 40 [mikro]m piezopolyethyene layer, placed inside a shoe insole. We analyze the relationship between the generator layout and obtained power, voltage and harmonic content of the generated signal. We find that placing an additional spring element inside the insole allows us to increase the generated power by a factor of 30, for the same piezoelectric material.
Piezoelectric polymers film materiał allows for the conversion of mechanical energy applied to the materiał into electrical energy that can be used for supplying energy to electronic devices. While this method does not allow obtaining large useful power, recent advances in electronic technology, in particular wide availability of submicron low-power CMOS processes, have madę feasible the idea of using EAPs as power converters for human powered electronics. This concept allows to overcome the necessity of using battery as a power source, which is one of the main obstacles to widespread adoption of wearable computing devices. Of particular interest is harvesting energy from walking, which can be achieved by using an EAP shoe insole. This is presented in this paper. Maximum power has been calculated that can be drawn from walking energy owing to application of an PP-PE piezoelectric element. The amount of electric energy obtained from a PE-PP foil of a thickness of 11,5 µm for a single step of a duration of 1 s - that is equivalent to a frequency of 1 Hz - amounts to 340 nJ.
PL
Za pomocą polimerowych warstw piezoelektrycznych można przeprowadzić konwersję energii mechanicznej w energię elektryczną, która zasili urządzenia elektroniczne. Mimo że uzyskiwana w ten sposób moc nie jest duża, nowe osiągnięcia w dziedzinie technologii CMOS umożliwiają zastosowanie elektroaktywnych polimerów (EAP) jako przetworników energii pochodzącej z ruchu człowieka w energię elektryczną zasilającą urządzenia. Umożliwia to wyeliminowanie baterii jako źródła zasilania, co rozwiązuje jeden z głównych problemów w rozwoju komputerowej elektroniki przenośnej. Szczególnie interesujące jest uzyskiwanie energii z chodzenia, co zostało przeprowadzone za pomocą wkładki do butów z piezoelektryczną warstwą folii PE-PP i przedstawione w artykule. Obliczono maksymalną moc, jaką można otrzymać z energii chodzenia przy zastosowaniu piezoelektrycznego elementu polietylen-polipropylen (PE-PP). Wartość energii elektrycznej jaką uzyskano z jednej 11,5 µm warstwy folii PE-PP dla jednego kroku o czasie trwania 1 s, co odpowiada 1 Hz, wynosi 340 nJ.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In the paper, the influence of design and manufacturing technology on the performance of large-dimensional light-emitting elements with screen-printed luminophore are presented. The luminophore is based on Cu activated and Cl co-activated zinc sulphide ZnS. A particular instability when exposed to moisture and at rated electric load has been abserved.
Some polymer materials exhibit mechanical-electric properties, i.e. generation of surface electric charge when subjected to a mechanical stress, as well as a reciprocal effect, that is a change of dimensions when subjected to an electric field. The prerequisite for the piezoelectric properties of electroactive polymers EAPs is their permanent polarisation that results from stable arrangement of molecular dipoles or an uncompensated surface or volume electric charge. Those materials, are also called electrets. They can easily be formed using various methods used in processing of plastic materials. The EAPs may be used for generation and transmission of acoustic, ultrasonic signals and for transmission of signals to sensors and actuators. Good mechanical and acoustic properties, small weight, low price, simplicity of fabrication of transducers with large surface area and irregular shapes open the possibility of designing medical equipment that can directly be coupled to a living organism. The authors present a method for investigating piezoelectric properties of those materials at the example of the materials: copolymer polyethylene-polypropylene PE-PP and copolymer based on polyvinylidene fluoride PVDF. The piezoelectric properties were investigated by measuring voltage and electric charge on capacitor plates. The results are encouraging.
PL
Niektóre tworzywa polimerowe wykazują właściwości mechaniczno-elektryczne, tzn. generację ładunków elektrycznych na powierzchni pod wpływem odkształcenia mechanicznego, jak również efekt odwrotny, tzn. zmianę wymiarów pod wpływem przyłożonego pola elektrycznego. Warunkiem właściwości piezoelektrycznych elektroaktywnych polimerów EAP jest ich trwałe spolaryzowanie, wynikające z trwałego uporządkowania dipoli molekularnych lub trwałego nieskompensowanego ładunku elektrycznego powierzchniowego lub objętościowego. Materiały te zwane też są elektretami. EAP można używać do wytwarzania i transmisji sygnałów akustycznych, ultradźwiękowych, do transmisji sygnałów do czujników i aktuatorów. Dobre właściwości mechaniczne i akustyczne, mały ciężar, niska cena, łatwość konstrukcji przetworników o dużej powierzchni oraz o nieregularnych kształtach stwarzają możliwość budowy urządzeń medycznych, które można wprost sprzęgać z żywym organizmem. Autorzy przedstawili sposób badań właściwości piezoelektrycznych tych materiałów na przykładzie kopolimeru polietylen-polipropylen PE-PP i kopolimeru na bazie poli(fluorku winylidenu) PVDF. Właściwości piezoelektryczne folii badano przez pomiar napięcia i ładunku na okładkach kondensatora. Wyniki badań są zachęcające.
The paper presents one of the own ITE designed solar charge controllers elaborated in form of a thick-film technology product. The exploitation results obtained hitherto in difficult temperature-, moisture- and sea conditions prove, that conventional protective measures often appear to be insufficient. Basing on wide own experience gained in former car electronics manufacturing, as well as on existing relevant factory equipment - ITE intends to introduce the thick-film components in all products exposed to harsh environment, especially including the charge controllers. The work offers a concise description of thick-film features and deals with the subjects of resistive pastes, substrates, heat treatment, details' assembly and others. Own selected solutions and technological ways are discussed and motivated. Encouraging test results of reliability increase and of elevated resistance to climatic agents in comparison with conventional assembly technology are presented.
PL
Praca przedstawia jedną z własnych konstrukcji regulatorów ładowania akumulatorów, opracowanych w ITE w formie produktu o technologii grubowarstwowej. Dotychczas pozyskiwane dane z eksploatacji sprzętu w trudnych warunkach narażeń klimatycznych wykazują, że konwencjonalne środki ochronne często okazują się niewystarczające. W oparciu o rozległe doświadczenia w uprzedniej produkcji elektroniki samochodowej oraz w stosowanych aktualnie technologiach ITE zamierza wprowadzać człony grubowarstwowe we wszelkich wyrobach poddanych narażeniom klimatycznym, szczególnie w regulatorach ładowania. Praca prezentuje zwięzły opis cech technologii grubowarstwowej i omawia tematy dotyczące past rezystywnych, podłoży, obróbki cieplnej, montażu detali itp. Omówiono niektóre własne rozwiązania i ukierunkowania technologiczne. Przedstawiono wyniki testów wzrostu niezawodności i odporności na czynniki narażeń klimatycznych.
We describe a remote alerting system for disabled people. The purpose of the system is to enable a monitored person to easily request medical assistance by pressing a single button on a wearable transmitter device. It should be noted that the handicapped person does not need to take any other action, such as picking up the phone. Upon triggering, the system is capable of automatically alerting the medical personnel, indicating the location of the alert using a digital transmission system or a speech synthesis module. Our system operates using primarily telephone links of any kind (PSTN, GSM, etc.). The system is intended for use by older or disabled people living alone, who may suddenly require immediate medical assistance, in particular, the people with physical disabilities and cardiovascular diseases.
W pacy przedstawiono zmiany rezystywności i stopnia zagęszczenia ceramiki SiC i SiC-TiC spiekanej w zależności od różnych ilości aktywatorów spiekania, tj. boru i węgla. Obserwowane zmainy rezystywności materiałów są skutkiem tworzenia sie roztworu stałego bądź modyfikacji mikrostruktury. Dyskusję zachodzacych procesów przprowadzono w oparciu o teorię spiekania ciał stałych.
EN
In this paper the electrical resistivity variations and densification rates of SiC and SiC-TiC ceramics sintered with various concentrations of the boron and carbon are presented. Significant electrical resistivity changes are observed during formation a solid solution or its loss and microstructure modification. On the base of sintering theory the changes in studied systems are discussed.
Technical progress in the manufacturing technology of composite materials resulted in arising of new generation of bulk resistors, resistant to high levels of overloads and high temperature. These resistors can be applied in extremly heavy working conditions, for instance in cooperation with ignition circuits. The resistors investigated in our research were performed on the basis of ceramic composite consisted of semiconductor boron carbide B4C as conductive phase, aluminium oxide Al2O3 and non-alkali glass as insulators and titanium dioxide TiO2. The technological procedure of the fabrication of resistors and the results of the tests, such as temperature dependence of the electrical resistance and exploitation trials, are presented.