Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Modelowanie transformatora piezoelektrycznego z uwzględnieniem samonagrzewania

100%

Tomalczyk K. , Więcek B.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2009

|

tom R. 55, nr 11

973-976

PL

Artykuł wprowadza w temat zastosowania transformatorów piezoelektrycznych (PT) jako alternatywy dla powszechnych transformatorów z rdzeniem magnetycznym, omawia także najważniejsze problemy występujące przy projektowaniu układów zasilających opartych na PT, ze szczególnym uwzględnieniem zjawisk termicznych. W artykule przedstawiony jest nowy sprzężony model elektrotermiczny uwzględniający zależność częstotliwości rezonansowej od temperatury obliczanej na podstawie strat mocy. Model poprawnie odwzorowuje zjawisko samonagrzewania się PT podczas pracy w zmiennych warunkach w układzie przetwornicy.

EN

Piezoelectric transformers (PTs) are high quality factor, high efficiency electrical energy transducers based on mechanical coupling between the primary and secondary side. Their power density levels as high as 50W/cm3 make them very promising alternative to traditional magnetic core transformers, primarily in terms of miniaturization and efficiency. There are, however, some problems slowing down their development, among which thermal management is one of the most important. A PT is a resonant transducer designed to work within an exactly determined narrow frequency range (Fig. 1). It can be modeled with use of a simple single-branch circuit model (Fig. 2) in which a series RLC connection correspond to the main resonance. Our research focuses on a prototype 40W step-down ring-shaped PT (Fig. 3) having the advanced multi-layer structure (Fig. 4). Its main resonance of approx. 322 kHz (Fig. 5) exhibits a tendency to move towards higher frequencies with temperature (Fig. 6). This can possibly induce an undesired positive thermal feedback leading to stability problems and thus should be included in modeling and simulation. We propose a simple coupled electro-thermal model (Fig. 7) in which the resonance frequency shift (Fig. 8) depends on the temperature rise calculated from power losses. Our model, contrary to the traditional isothermal one, allows simulating the self-heating phenomenon and its influence on the key waveforms of the PT working in a converter circuit (Fig. 9).

2

Specjalności kierunku EiT a potrzeby studentów i pracodawców

100%

Tomalczyk K. , Strumiłło P.

|

2018

|

tom R. 94, nr 9

133--136

PL

Spadek zainteresowania kierunkiem studiów „Elektronika i Telekomunikacja” w Politechnice Łódzkiej każe przyjrzeć się bliżej potencjalnym jego przyczynom. Jedną z nich może być brak jednoznacznie określonych celów kształcenia w świetle zatrudnialności przyszłych absolwentów. Artykuł opisuje jedno z działań podjętych w celu identyfikacji przyczyn zaistniałej sytuacji. Polega ono na uporządkowaniu oferty przedmiotów do fakultatywnego wyboru poprzez czytelne określenie trzech specjalności. Proponowane rozwiązanie ma ułatwić studentom wybór preferowanych ścieżek kształcenia przy jednoczesnym uproszczeniu procesu dydaktycznego pod względem organizacyjnym. Zaproponowany podział na specjalności oraz dobór przedmiotów tych specjalności jest wynikiem analizy rynku pracy oraz preferencji studentów z lat wcześniejszych.

EN

The decline in interest in the "Electronics and Telecommunications" field of study at the Lodz University of Technology requires a closer look at its potential causes. One of them may be the lack of explicitly defined learning objectives in the light of the employability of future graduates. The article describes one of the actions taken first to identify and clearly define these causes and then to re-formulate the specialties in the study program that will be based on the existing offer of the elective subjects. The proposed solution is aimed at helping the students to choose their preferred learning pathways while optimizing the teaching process in terms of organization. The syllabus of the specialties and the selection of subjects composing them are based on the analysis of the labour market and students’ preferences in the previous years.

3

Optical and ultrasound lock-in thermography systems for detection of structural defects

80%

Gralewicz G. , Owczarek G. , Więcek B. , Tomalczyk K.

|

tom nr 4

129-136

EN

This paper presents optical and ultrasound excitation lock-in thermography systems for the detection of structural defects. Both systems can be used for the remote monitoring of thermal features like cracks, delaminations and other irregularities. The method consists of the excitation of thermal effects in a tested structure with the use of external heat or an ultrasound source. These effects result from propagation and reflection of thermal waves, which are input through the surface into the tested structure by absorption of modulated heat radiation or ultrasound waves.

PL

W pracy przedstawiono optyczny i ultradźwiekowy system termograficzny do wykrywania defektów strukturalnych. Obydwa z prezentowanych systemów poprzez monitorowanie termicznych parametrów struktury pozwalają wykryć pęknięcia, rozwarstwienia oraz inne nieciągłości materiału. Metoda polega na wywołaniu zmian rozkładu pola temperatury w miejscu występowania defektu poprzez zewnętrzne modulowane źródła ciepła (lampy halogenowe) lub ultradźwiękowe żródła energii.

4

Transformatory piezoelektryczne w elektronicznych układach zasilających

80%

Tomalczyk K. , Napiórkowski K. , Więcek B.

Elektronika : prace naukowe

|

2004

|

tom nr 9

63-77

PL

Transformatory piezoelektryczne to przetworniki energii elektrycznej wykorzystujące sprzężenie mechaniczne. Dzięki wielu zaletom, w porównaniu do transformatorów konwencjonalnych, są coraz częściej stosowane w elektronice. Ostatnie postępy technologiczne zaowocowały opracowaniem nowego typu transformatora piezoelektrycznego o szerokim zakresie zastosowań. Pozwoli on zastąpić tradycyjny transformator magnetyczny w powszechnie stosowanych elektronicznych układach zasilających. Da to wymierne efekty w postaci miniaturyzacji i istotnego zmniejszenia zużycia energii elektrycznej przez te układy. Artykuł niniejszy stanowi ogólne wprowadzenie w tematykę transformatorów piezoelektrycznych i prezentuje wyniki wstępnych prac Zakładu Układów Elektronicznych i Termografii w tej dziedzinie.

EN

Piezoelectric transformers convert electrical energy by means of mechanical coupling. Thanks to many advantages, when compared to conventional magnetic-core transformers, they are becoming more and more widely used in electronics. The early designs of piezoelectric transformers were applicable only to high-voltage low-power circuits. The recent technological advances made it possible to build a 10W step-down piezoelectric transformer. Its application range is very wide and includes power supply circuits commonly used in consumer electronics. This is supposed to have effect in energy saving and further miniaturisation of electronic devices in the near future. The paper gives a brief introduction to the general topic of piezoelectric transformers and presents the results of initial works peformed by the Electronic Circuits and Thermography Division in this field.

5

Pomiary sprawności transformatorów piezoelektrycznych

80%

Tomalczyk K. , Napiórkowski K. , Więcek B.

Elektronika : prace naukowe

|

2005

|

tom nr 10

97-107

PL

Artykuł prezentuje wstępne wyniki pomiarów sprawności piezoelektrycznego transformatora pierścieniowego obniżającego napięcie o mocy 10W. Opisane jest zaprojektowane i zbudowane specjalnie do tego celu stanowisko pomiarowe. Przedstawiona jest zastosowana metoda pomiaru i jej ograniczenia oraz uzyskane tą metodą przykładowe wyniki. Omówione są prawdopodobne przyczyny rozbieżności otrzymanych wyników i wartości spodziewanych oraz wyciągnięte wnioski, które będą uwzględnione w dalszym toku badań.

EN

The paper presents initial results of efficiency measurements of a 10W ring-shaped piezoelectric transformer for step-down applications. An experimental setup designed for this purpose is described. A description of measurement method and its limitations is followed by example results. The differences between obtained and expected results are discussed together with the issues to be considered in further research.

6

Optymalizacja termiczna położenia elementów elektronicznych w interfejsie wizyjno-akustycznym systemu wspomagania niewidomego w samodzielnym poruszaniu się

80%

Ostrowski B. , Felczak M. , Tomalczyk K.

|

tom R. 59, nr 9

882--884

PL

W artykule omówiono zagadnienie optymalizacji rozmieszczenia komponentów układu elektronicznego celem minimalizacji temperatury podczas jego pracy. Optymalizacja została przeprowadzona na przykładzie sprzętowego interfejsu wizyjno-akustycznego systemu wspomagania niewidomego w samodzielnym poruszaniu się. Rozmieszczenie komponentów na zadanym obszarze płytki PCB zostało zoptymalizowane przy użyciu opracowanego przez autorów algorytmu ewolucyjnego składającego się z dwóch etapów obliczeń [1]. W wyniku zastosowania algorytmu uzyskano rozmieszczenie komponentów, dla którego tak maksymalna, jak i średnia temperatura płytki PCB nie powodują dyskomfortu dla użytkownika. Pomiary termowizyjne potwierdzają poprawność uzyskanych wyników.

EN

The paper deals with the problem of optimal electronic component placement on a PCB in order to obtain the lowest possible, given the design limitations, maximum and average electronic circuit temperatures. The optimization is applied to an exemplary electronic device, which is a video-and-sound interface of the system assisting the blind in independent mobility. The majority of optimization algorithms is based on large-scale sparse matrix calculations. The authors propose an alternative approach, using an original idea of an evolution algorithm [1]. The algorithm is implemented in Delphi 7 programming language and utilizes the ANSYS 11 modeling environment for temperature calculations. The device to be optimized contains a stereovision camera system, a set of inertial sensors, a microcontroller, a sound adapter and a USB hub for a mobile computer data exchange (Fig. 1). The prototype has a form of glasses with integrated inter-aural headphones (Fig. 2). The device dissipates 3.1 W of heat during its operation, with the USB hub and LDO voltage regulator identified as the hottest spots. The cameras also emit considerable amounts of heat, they are however excluded from the placement optimization, due to their exact position requirement. The PCB was modeled with a 2D 1mm grid applied to a simplified representation of the PCB actual shape (Fig. 3). The algorithm required 194 iterations to return an optimal placement (Fig. 4) with average PCB temperature approx. 22°C, the hottest spot not exceeding 35°C. Such a temperature level allows the video-and-sound interface to be operated with no compromise on user’s safety and comfort. The device was re-designed, built and tested according to the obtained optimal component placement. The thermal imaging measurements (Fig. 5) are in good accordance with the temperature calculation results from the algorithm.

7

Termowizyjna metoda szacowania składników strat w miękkich materiałach ferromagnetycznych

70%

Gmyrek Z. , Olbrycht R. , Więcek B. , Strąkowska M. , Tomalczyk K.

|

tom R. 59, nr 9

885--887

PL

Artykuł dotyczy wyznaczania składników strat mocy w ferromagnetyku miękkim, wiodącym zmienny w czasie strumień magnetyczny. Autorzy zaproponowali nowe rozwiązanie wykorzystujące kamerę termowizyjną do pomiaru temperatury na powierzchni blachy. Rozwiązanie to bazuje na fakcie, iż rozpraszana energia wynikająca ze strat jest przekształcana w ciepło. Dzięki temu można wyznaczyć składniki strat histerezowych i wiroprądowych wykonując pomiar przy różnych częstotliwościach strumienia magnetycznego.

EN

: The paper presents a novel approach to estimating components of losses in soft ferromagnetic materials. The idea of the described solution is to use a thermovision camera to measure the increase of temperature of the metal plate surface. The temperature rises because of power losses caused by an alternating magnetic flux. This enables measurements at different frequencies to determine the components of the losses. It is required to apply a model of a metal plate [4] to estimate the amount of power, basing on a thermal response recorded by a thermal camera in time domain. Using (4) one can calculate the content of hysteresis and eddy-current losses. The concept of a test rig is shown in Fig. 2, while the obtained results are presented in Fig. 3. In that figure there are plots of power divided by frequency as a function of frequency obtained from thermal measurements and the plots are coherent with those prepared basing on the catalogue data. The results allow us to conclude that the presented method is a promising tool. Currently it is in a preliminary stage and the authors plan to develop it in the future.