Spis treści

1. Przyszłość elektroniki i elektrotechniki 2. Napęd elektryczny.

1. Przyszłość elektroniki i elektrotechniki


Nikola Tesla, urodzony w serbskiej rodzinie wynalazca ze Smiljan, o którym zwykło się mówić, że wynalazł XX wiek zwłaszcza pod kątem elektrotechniki, obecnie stopniowo odchodzi z pamięci zwykłych ludzi, ale od kilkudziesięciu lat pozostawia swoje wynalazki tym którzy korzystają z jego pasji i geniuszu aż do dzisiaj. Jednak za jego życia bywało, że budził różne kontrowersje, a jego pewność siebie i wiara w intelekt, były poczytywane za szaleństwo lub w ocenie niektórych w tamtym czasie za zdolności magiczne. I rzeczywiście część z jego pomysłów była nacechowana śmiałością i myślą techniczną właściwą tylko Tesli. Po śmierci N. Tesli CIA podobno skonfiskowało jego notes, który pełny był rzeczy, o których świat się już nie dowie - ile pomysłów zabrał do grobu, tego też nie wie nikt. Obecnie jednak cywilizacja ludzi korzysta z ściśle określonego zestawu technologii pochodzących w tym również często od pomysłu Tesli, m.in. wykorzystywany jest prąd przemienny 230 V, o częstotliwości 50 Hz, głównie ze względu łatwiejszego przesyłu na duże odległości - przy małym natężeniu a dużym napięciu prąd tego typu łatwo później przy użyciu transformatorów zmienić w dowolną charakterystykę, głównie o większym amperażu. Do celów zasilania urządzeń elektronicznych nie potrzeba zazwyczaj wysokich prądów, więc prąd musi najpierw zostać dostosowany do precyzyjnych urządzeń np. typu procesorów, pamięci RAM i innej elektroniki. Cały system dystrybucji energii np. w Polsce nie pozbawiony jest zasadniczych wad i ograniczeń. Straty przesyłowe w standardowej sieci elektroenergetycznej sięgają kilkudziesięciu procent całej wytworzonej w elektrowniach energii, głównie są to straty na rezystancji, która zwiększa się w miarę wzrostu temperatury np. w porach ciepłych typu lata lub wiosny. Próby zorientowania infrastruktury na wytwarzanie energii użytkowej na miejscu konsumpcji z dostępnych źródeł energii typu energia słoneczna, wodna, czy wiatr i geotermia na razie nie są w znaczącym stopniu implementowane z wielu względów, a głównym jest prosty powód ekonomiczny oraz polegający na konieczności zbyt dużej ingerencji w istniejącą już infrastrukturę, która w przypadku wejścia systemu rozproszonego byłaby po prostu już zbędna. Szkoda, bo rozproszona infrastruktura energetyczna ma zasadnicze zalety, które trudno przecenić. W najbliższych latach prawdopodobnie może nastąpić równoległa próba zmiany systemu zaopatrzenia w energię elektryczną gospodarstw domowych w kraju na system rozproszony eliminujący elektrownie jednak tylko w pewnym stopniu - nie będzie to jednak proces łatwy, a w szczególności zagrozi on podstawom ekonomicznym tak wielu firm i instytucji w kraju, że będzie go się odwlekać w bliżej nieokreśloną przyszłość. Wymagana technologia, taka by skończyć trucie człowieka przez człowieka obecnie istnieje, jednak jest ona tak droga, oraz cena jej sztucznie utrzymywana jest na takim poziomie przez oponentów ekonomicznych, że nie opłaca się stosować tego, bo taniej wychodzi węgiel, atom czy gaz. Zrozumiałe więc jest, że nie zrobimy nic jako ludzie, by wyeliminować szkodliwość pewnych rozwiązań. Założenia od początku były wadliwe, w latach początku dwudziestego wieku, gdy kształtował się obraz dzisiejszej technologii, nikogo nie interesował poziom zanieczyszczeń, czy uwarunkowania ekonomiczne, bo uważano że dokonuje się milowy krok cywilizacyjny, a świat korzystał bezkrytycznie z nowych udogodnień. Nie ma dostatecznych wskaźników do tego, by oszacować lub odgadnąć, czy modyfikowanie obecnej technologii pod względem materiałowym, doprowadzi do uzdrowienia spraw na świecie, ale może dojść do sytuacji, w której opracowane zostaną takie materiały, które zmienią obecną brudną technologię w czystą, nawet pamiętając o tym, że technologia ludzi od początku miała piętę Achillesową, która obecnie coraz częściej się uwidacznia. Gdyby wcześniej zrozumiano pewne ograniczenia i cywilizacja zwróciłaby się w innych różnych, a prawidłowych kierunkach, które przemilczano w chwili burzliwego i zagłuszającego inne trendy, rozwoju standardowej technologii paliw, jakość życia na Ziemi mogłaby nawet wzrosnąć w porównaniu do stanu obecnego. Tak się składa, że technologie te zostały zmarginalizowane. Społeczeństwo stanowi system otwarty, nie da się zbyt długo utrzymać czegoś w tajemnicy, zwłaszcza w erze internetu, informacja stanowi światło przebijające z głębokiej wody wiedzy, oraz broń nowoczesną o wiele bardzie niebezpieczną, niż bomba atomowa. Obecnie hardware i software jest zintegrowany jak nigdy przedtem, co ma swoje dobre i złe strony. Wraz z rozwojem elektroniki można odczytywać kolejny etap postępu w tej dziedzinie, jednak gdy chodzi o energię to jej wytwarzanie w porównaniu z konsumpcją to sprawy zupełnie innej wagi. Są rozwiązania w elektronice umożliwiające wytwarzanie energii użytkowej nie tylko w przypadku by od strony edukacyjnej pokazać pewne zależności fizyczne ciała stałego i prądu, natomiast w przyszłości tego typu elektronika umożliwi stosowanie niezależnego zasilania urządzeń, które teraz zasilane są z gniazdka. Baterie litowo-jonowe, których zasady działania i możliwości nie ulegają zmianie już od dawna, zasilają urządzenia prądożerne, których prądożerność na przestrzeni ćwierćwiecza uległa zwielokrotnieniu, skutkuje to tym, że cykle ładowania zmuszają do konieczności posiadania ustawicznego dostępu do punktu z prądem z elektrowni stacjonarnej. Gdyby udało się zastosować rozwiązania z zakresu elektroniki, polegające na zjawisku wysokiej sprawności, znacznie przekraczającej wartość 100 %, a tego typu urządzenia są obecnie rozważane, głównie przez ludzi z sektora o okrojonych możliwościach ekonomicznych, to mielibyśmy do czynienia z wyeliminowaniem baterii chemicznych, srczbędnymi też stałyby się baterie czerpiące energię z przemian atomowych oparte na rozpadzie beta i ogniwa paliwowe. Chodzi o to, że prąd jako taki podlega pewnym zjawiskom fizycznym typu amplifikacji rezonansem, indukcji i wielu innym determinantom, za pośrednictwem odpowiednich podzespołów elektronicznych i nie rzadko są to rozwiązania bardzo proste acz skuteczne. Energia zawarta w przestrzeni trójwymiarowej, w której jedną z jej manifestacji jest materia, pełna jest możliwości, i kurczowe trzymanie się tylko jednej lub kilku technologii i korzystania z jej dobrodziejstw jest znacznym ograniczeniem możliwości ludzi. Jednym z ciekawostek - flagowych urządzeń elektrotechnicznych Tesli jest tak zwana cewka Tesli ( Tesla Coil ) działająca w oparciu o wysoką częstotliwość prądu, przy czym prąd podawany na wejściu może mieć wartość od kilku do kilkunastu woltów natomiast na wyjściu jest już prąd o wartości rzędu 100 kV. Uzyskiwane napięcia mogą być rzędu milionów woltów, a iskra może mieć długość nawet kilkudziesięciu metrów. Tego rodzaju cewki akurat działają o wysokie prądy, ale są rozwiązania działające w oparciu o podobne zjawiska elektryczne nie generujące tak wysokich napięć i dające się lepiej sterować. Nie spotkałem się jednak z próbami zastosowania cewki Tesli do zasilania czegokolwiek w energię elektryczną (co jest przyczyną ?), nikt chyba nie wie jak ją do celów zasilania dostosować, może powód leży gdzie indziej, w każdym razie na pewno sam wynalazca cewki raczej poradziłby sobie z problemem, bo są przekazy, że podczas swojego pobytu w zakładach Bentleya w USA Tesla opracował zasilanie do napędu elektrycznego o takiej charakterystyce, że nie można porównać tego z żadnym obecnie stosowanym rozwiązaniem - samochód, zasilany urządzeniem Tesli opartym o nieznane właściwości prądu, jakby za przyczyną jakiejś magicznej siły i nie czerpiąc energii z żadnych akumulatorów jeździł kierowany przez Teslę dziewięć dni, sam Tesla pytany później co do energii która zasilała samochód i w obliczu podejrzeń o czarną magię, zdenerwowany wymontował z samochodu swoje urządzenie i wyjechał. Tego typu relacji z dziwnych zdarzeń z udziałem Tesli jest kilka w różnych przekazach pisanych i słownych. Dziwi jedynie to, że wciąż nie stosuje się pewnych, licznych rozwiązań Tesli, których pełno jest w Urzędzie Patentowym w Stanach Zjednoczonych. Może znane i sprzeczne z dzisiejszą wiedzą kontrowersje jak w przypadku dysku Faradaya, co do którego Tesla twierdził, że może stać się urządzeniem free-energy po odwróceniu polaryzacji i kilku innych zmianach, wywarły tak duży wpływ na decyzje sfer naukowych i niektórych innych osób, że pewne urządzenia przez stosunek do nich samego Tesli zostały zdyskredytowane jako zdatne do powszechnego użytku. Inne urządzenia typu turbin, a po drugiej stronie, kompresora czasoprzestrzeni, są albo używane w celach prezentacji działania lub są obiektem dociekań różnych laboratoriów. Spotkałem się z pracami np. prowadzonymi w firmie Intalek ( nie wiem co to za przedsiębiorstwo ale są pewne materiały o pracach wykonywanych przez laboratorium firmy w sieci) prowadzonymi nad efektami grawitacyjnymi, grawimetrycznej fluktuacji masy (ang. gravimetric mass fluctuation) oraz efektem skokowej magnetyzacji w rdzeniach magnetycznych, które podobno mają jakiś związek z kompresorem czasoprzestrzeni Tesli. Prace prowadzone nad efektem skokowego wzrostu magnetyzacji w rdzeniach magnetycznych prowadzą do budowy urządzeń wytwarzających darmową energię, natomiast innym wątkiem jest powiązanie zjawiska fluktuacji masy z teorią względności i falą grawitacyjną. W urządzeniach elektrotechnicznych w zasadzie każda zmiana typu polaryzacja - depolaryzacja w kondensatorach, czy zmiana indukcyjności cewki w obwodach elektrycznych prowadzi według tych badań do wygenerowania energii grawitacyjnej o niskiej mocy w postaci fali grawitacyjnej, to ciekawe podejście prowadzi do kilku wniosków, a mianowicie do prostego rozwinięcia teorii względności i jej wzbogacenie o nowe możliwości praktyczne, które faktycznie prezentują się obiecująco w transporcie i energetyce, a przede wszystko rzucają nowe światło na fizykę związaną z tą teorią.
Elektronika może być pasjonującym i satysfakcjonującym zajęciem. Jest to dziedzina technologii umożliwiająca tchnięcie znamion inteligencji za pośrednictwem odpowiedniego oprogramowania w celu sterowania urządzeniami mechanicznymi oraz robotami. Elektronika wiąże się z umiejętnością programowania oraz zdolnościami manualnymi. W połączeniu z robotyką i mechaniką precyzyjną stanowi wstęp do budowy urządzeń cechujących się nowymi możliwościami, także jeżeli chodzi o niekonwencjonalne formy napędów, które były już wcześniej przeze mnie opisywane. Fizyka ciała stałego jest podstawowym działem wiedzy i technologii, która ma zastosowanie w elektronice półprzewodników, co z kolei na swój skutek w postaci wszelkich innych konstrukcji użytecznych w realizacji projektów z zakresu szeroko pojętej technologii transportu autonomicznego, załogowego oraz oprogramowania wyspecjalizowanego w tych celach. Budowa złożonych obwodów elektronicznych, do projektowania których można zastosować różne programy komputerowe dostępne na rynku, wymaga często nakładów finansowych, a sam etap konstrukcji uwagi, gdyż w niektórych momentach konstrukcyjnych popełnione błędy mogą stać się błędami o fatalnych następstwach. Wielu ludzi zajmujących się elektroniką i robotyką ma różne koncepcje co do swoich konstrukcji, lecz bardzo często cechuje je określony i nieprzekraczany zwykle w standardowych warunkach poziom technologiczny właściwy dla określonych i obecnych w dzisiejszych realiach metod technologicznych, co akurat nie dziwi, ale sprawia, że faza ewolucji trwa zbyt długo. Coś zupełnie nowego w tym układzie będzie borykało się z brakiem precedensu i może być odrzucone przez środowisko konstruktorów, dopóki nie udowodni się naoczną metodą i rezultatem poprawności określonych założeń. Jednak nawet wtedy zbyt często faza prototypu jest jedynym i końcowym etapem, na którym kończą się próby realizacji naprawdę pionierskich konstrukcji z górnej półki. Innym problemem jest podejście ogółu społeczności do technologii blokujące niezależne myślenie jednostek obfitujących w nietuzinkowe idee oraz przedkładanie standardowych technologii, nad to co mogłoby je skutecznie zastąpić w lepszy i efektywniejszy sposób. To tak zwany dryf cywilizacyjny o podłożu psychologicznym, oraz opór czynnika ludzkiego spowodowany przez niewłaściwą lokację określonych środków do realizacji celów, zdeterminowany charakterystyką istniejących już obecnie podstaw technologicznych. Niektóre rozwiązania i ujęcia działające w oparciu o sporne pod względem naukowym teorie, mogą być z góry napiętnowane bo od początku traktuje się je z nieufnością, nie zwracając uwagi na ich potencjalną, zasadniczą i merytoryczną wartość. Rozmaite rozwiązania istniejące obecnie jedynie tylko w fazie mało skutecznych doświadczeń nie wpłyną w najbliższym czasie na rzeczywistość technologiczną, z jaką mamy do czynienia w życiu codziennym. Moim zdaniem jako cywilizacja technologiczna nie osiągniemy szybko wiele więcej niż pozwala na to przywiązanie do teorii względności, fizyki kwantowej itp. jeżeli nie oparte na tych podstawach rozwiązania będą pomijane i klasyfikowane negatywnie przez naukę. To jest tylko jeden przykład i jest on prawdopodobnie mało adekwatny do prawdy o ogólnej postaci rzeczy, jednak wydaje mi się, że gdzieś prawda ta ginie z negatywnym skutkiem dla społeczności świata w trybach cywilizacyjnych, bo cywilizacja którą tworzymy zbyt często prowadzi do negatywnych skutków, a wciąż duża część społeczeństwa świata musi żyć w warunkach, które często nie gwarantują nawet tkz. minimum biologicznego. To świadczy o braku skuteczności nauki i technologii, gdyż bardzo dużo ważnych, kluczowych tematów wciąż nie podlega żadnym badaniom naukowym... Sama elektronika i informatyka na niej oparta bez istotnej wizji to ślepy zaułek technologii, nie może ona być brana pod uwagę jako samodzielna dyscyplina, najlepiej gdy ubrana jest ona w coś konkretnego i o większych możliwościach z właściwym impaktem w rzeczywistość. Robotyka nie kończy się na robotach przemysłowych, ani nawet na robotach humanoidach naśladujących człowieka, pora zrobić coś z podstawowymi problemami technologii, które ostatnio dość poważnie zaniedbane wciąż leżą odłogiem. Mówię tu o technologii transportu bo to jest najbardziej zaniedbana dziedzina wbrew powszechnym przekonaniom, a braki te dotyczą przeciwwagi dla silników konwencjonalnych, natomiast napęd elektryczny jest tutaj rozwiązaniem małej wagi. Dość może już gier, matematyki, obliczeń że coś nie może działać, bo teoria to pozornie wyklucza oraz marnowania czasu na konformistyczne badania, czas na konkretną, namacalną i rzeczywistą eksplorację prawdziwych możliwości technologicznych. Obecnie rozwój informatyki i elektroniki prowadzi, można rzec, że do chorób cywilizacyjnych, niekorzystnych zmian funkcjonowania i zmiany naturalnych reakcji jednostki ludzkiej w relacjach z otoczeniem. To wszystko ma odbicie i odzwierciedlenie w możliwościach cywilizacyjnych, ograniczonych percepcją, które mocno zostały okrojone przez nadmierny rozrost właśnie elektroniki i oprogramowania, a zaniedbano podstawowy rdzeń związany z dążeniem do wolności i dominacji nad przyrodą. Dopóki rdzeń ten nie zostanie złamany, dopóty człowiek nie uzyska kluczowych możliwości, a na Ziemi pozostanie więźniem własnej percepcji, ograniczonej przez warunki planetarne wiedzy, oraz wyrobnikiem uwikłanej w mało skuteczne oprogramowanie, technologii...


Elektronika staje się coraz bardziej skomplikowana

Elektronika staje się coraz bardziej skomplikowana


Kod binarny

Kod binarny

2. Napęd elektryczny.

Napęd hybrydowy znany jest już od co najmniej kilkudziesięciu lat, stosowany jest zwykle w ostatnich czasach w samochodach o napędzie hybrydowym, a w czasie II wojny światowej używany był m. in. w okrętach podwodnych. Napęd hybrydowy to połączenie dwóch rodzajów silników - elektrycznego i spalinowego, przy czym silnik elektryczny często działa także jak prądnica, która doładowuje akumulatory, które również są stosowane jako dodatek w tego typu samochodach, w celu zwiększenia zasięgu samochodu na samym silniku elektrycznym. W tego typu napędzie silnik elektryczny zwykle pracuje w warunkach konieczności jazdy na niskim biegu, przy małej prędkości pojazdu, co owocuje tym, że samochód w czasie jazdy miejskiej nie spala, lub spala o wiele mniej paliwa wpływając tym samym na zmniejszenie emisji CO2 do atmosfery przy konieczności częstego zatrzymywania się i ruszania z miejsca. Samochody hybrydowe wyposażone mogą być tak jak i elektryczne, w bezwładnik, który może wpływać na polepszenie charakterystyki bilansu energetycznego przy jeździe pojazdem poprzez odzysk części energii bezwładności podczas drogi. Dodatkowo samochody hybrydowe i elektryczne wyposażone mogą być w funkcję odzysku części energii elektrycznej w czasie hamowania samochodu, w tym przypadku silnik elektryczny, jak wspomniano, pełni funkcję prądnicy. Zwykle zasięg samochodów hybrydowych jest większy niż samochodów elektrycznych, ponieważ korzystają one z dwu źródeł energii: energii pochodzącej ze spalanego paliwa lub energii elektrycznej, jednakże często silnik spalinowy służy tylko do podładowywania zestawu akumulatorów, natomiast nie pełni funkcji bezpośrednio napędowej, w tego typu pojazdach silnik spalinowy pełni funkcję podrzędną, a energia zużywana do napędu pochodzi z baterii i zasila ona silniki elektryczne (np. Opel Ampera). Przy pojazdach elektrycznych, oferowanych przez Kalifornijską firmę Tesla Motors, która produkuje wyłącznie samochody elektryczne o wydłużonym zasięgu, dużym problemem okazało się chłodzenie pakietów baterii litowo - jonowych, które podczas eksploatacji nagrzewają się dość mocno. Rozwiązano ten problem stosując oddzielne dla każdego z ogniw czujniki elektroniczne, które odłączają poszczególne ogniwa gdy ich temperatura osiągnie niebezpieczną wartość, w ten sposób pakiet baterii pozostaje w temperaturze umożliwiającej poprawne funkcjonowanie pobierania energii przez silniki elektryczne. Samochody elektryczne nie korzystają z innych form energii poza energią elektryczną, to sprawia, że dysponują mniejszym zasięgiem niż auta hybrydowe oraz nie emitują żadnych gazów spalinowych w przeciwieństwie do aut o konwencjonalnym napędzie spalinowym, co bez wątpienia stawia je wyżej w hierarchii osiągnięć technologicznych. Tak naprawdę jednak napęd elektryczny nie jest zgoła czymś nowym, bowiem tego typu rozwiązania technologiczne pojawiły się wcześniej niż sama idea napędu za pośrednictwem silnika spalinowego, jednak szybki rozwój wydobycia paliw kopalnych i ich niskie ceny zdyskredytował tego typu próby już w zarodku, a to z czym mamy do czynienia do dzisiaj, wyraźnie wskazuje na fakt że nie zawsze lepsze wygrywa z dobrym, a już na pewno nie w motoryzacji. Mamy z jednej strony nacisk norm czystości wymaganych przez nadrzędne instancje, a z drugiej strony parcie potrzeby zysku we wszystkich dziedzinach transportu, którymi dysponują ludzie, tego typu walka może doprowadzić i faktycznie doprowadza do pojawienia się jeszcze większych rozwarstwień w wielu dziedzinach technologii. W nowoczesnym przemyśle, gdzie po jednej stronie mamy energię atomową, a po drugiej stronie brudną technologię opartą na reakcji spalania, dziwnym jest to, że od ponad 100 lat, nie doszło do decydującego rozprawienia się z ekonomicznym nonsensem, który określają trendy paliw kopalnych na rynkach światowych. Może gdyby było inaczej, najniższym ogniwem pokarmowym w ekosystemie cywilizacyjnym tworzonym przez ludzi, nie byłby zwykły zjadacz chleba, a technologia zaczęła by w końcu pomagać żyć a nie tworzyć kolejne bariery ekonomiczne.


Tesla - samochód w pełni elektryczny.


Przełącznik astabilny


Zastosowanie licznika Johnsona i timera NE555N