Mikrokontroler

Mikrokontroler je digitalna elektronska naprava u obliku integrisanog kola. Namjena mikrokontrolera je upravljanje uređajima i procesima, pa u sebi ima integrisan mikroprocesor, memoriju, digitalne i analogne ulaze i izlaze, digitalne satove („tajmere“), brojače („kauntere“), oscilatore, komunikacione sklopove („interfejse“) i druge dodatke za koje je nekada bio potreban niz posebnih integralnih kola („čipova“). Mikrokontroler normalno radi u kontrolnoj petlji, dakle očitava ulaze i zatim podešava izlaze u skladu sa svojim programom. Petlja se stalno ponavlja dok traje kontrola procesa.


Mikrokontroler ili mikroprocesor
Glavna razlika između modernih mikroprocesora i mikrokontrolera je da su prvi optimizirani za brzinu i performanse kod računarskih programa, dok su mikrokontroleri optimizirani u pravcu integracije većeg broja kola, upravljanja procesima u stvarnom vremenu (real-time control), masovnu proizvodnju, nisku cijenu, i malu potrošnju struje. Mikrokontroleri su otporniji i na varijacije napona, temperature, vlažnosti, vibracije i tako dalje.


Istorija
Sa pojavom prvih mikroprocesora 1971. godine, počela je i njihova upotreba u kontrolne svrhe. Međutim tipičan sistem je zahtijevao veliki broj dodatnih kola za rad, kao što su bili AD pretvarači (A/D converters), brojači, oscilatori i drugo. Vremenom je došlo do integrisanja potrebnih komponenti u jedno kolo, i tako je stvoren moderni mikrokontroler.

Jedan od prvih je bio Motorola 6801 mikrokontroler, razvijen od 6800 mikroprocesora. Kasnije, 1985. godine je od 6801 stvoren popularni 68HC11 sa tad novom HCMOS tehnologijom, koja je omogućila manju potrošnju, manju osjetljivost na smetnje i brži rad. Microcontroller technology, the 68HC11, Peter Spasov, strana 6., ISBN 0-13-901240-0 Danas mnogi modeli mogu da rade i vrše kontrolu manjih uređaja bez ikakvih vanjskih dijelova, ili sa minimalnim brojem istih. Proizvodnja mikrokontrolera iznosi nekoliko milijardi godišnje i znatno premašuje proizvodnju mikroprocesora, tipičnih za lične kompjutere (personal computers).




Dijelovi
Razne vrste će imati razne module integrisane u mikrokontroler. Ipak većina uključuje kao minimum slijedeće dijelove:

Mikroprocesor
ROM (-{ROM}-), EPROM (-{EPROM}-) ili fleš memoriju (flash memory)
RAM (RAM) memoriju
Oscilator
Sat (timer)
Brojač (counter)
Vočdog tajmer (watchdog timer)
Digitalne ulaze i izlaze
Većina uz te posjeduje i:

Analogne ulaze i izlaze
Komunikacioni sklop (interfejs), USART (USART), SSP (SSP) i druge
Analogne poređivače napona (naponske komparatore)
Modulator širine pulsa (PWM modulator) za kontrolu motora
i druge.

Upotreba
Koriste se u najrazličitijim modernim uređajima. U PARASOVOJ MAMI robotima, telekomunikacionim uređajima, satelitima, automobilima, instrumentima, mobilnim telefonima, kamerama, kućnim uređajima kao što su mašine za pranje rublja, mikrotalasne rerne (mikrovalne pećnice), kućnim pekarama hljeba (hleba) i drugdje.



Proizvođači
Mikročip (Microchip)
Intel (Intel)
Atmel (Atmel)
Motorola (promijenila ime svom odjelu kontrolera u Friskejl (Freescale))
Teksas Instruments (Texas Instruments)
Zilog (Zilog)

Read More

Hallov efekt

Hallov efekt je otkriven još 1879. godine, ali dugo vremena nije imao većeg značenja u
fizici sve do naglog razvoja poluvodiča kada se prišlo detaljnom proučavanju toga efekta.
Hallova konstanta je jednostavnim zakonima vezana uz pokretljjivost nosilaca naboja i njihovu
koncentraciju u poluvodičima i metalima. Hallov efekt otkriven je prvo na metalima koji se
odlikuje velikim koncentracijama nosilaca naboja i malom njihovom pokretljivošću, dakle, u
uvjetima pod kojima je Hallov efekt jako mali. Poluvodiči posjeduju upravo suprotne
karakteristike, relativno vrlo velike pokretljivosti i niske koncentracije nosilaca naboja. Hallov
efekt kod poluvodiča zato je relativno vrlo velik i vrlo pristupačan za mjerenje i primjenu.
Kod nekih vrlo osjetljivih i preciznih mjernih instrumenata primjenjuju se poluvodički
elementi sa izrazitim Hallovim efektom (E. H. Hall), posebno se to odnosi na razne tipove
magnetometra i Hallov kompas slika 1.

Hallov kompas je u principu vrlo jednostavan uređaj. Između dva štapa od visoko

permeabilnog materijala nalazi se uzorak poluvodiča sa strujnim i naponskim kontaktima na

istom mjestu kao na slici 1. Ako uzorkom teče struja pojaviti će se Hallov napon koji mjerimo

galvanometrom. Visina tog napona ovisi o položaju uzorka prema magnetskom merdijanu.

Napon je najviši kad je uzorak okomit na merdijan.

Read More

HDD Tvrdi disk

Tvrdi disk (engl. Hard Disk, prevodi se i kao kruti disk ili čvrsti disk) sekundarna je jedinica za pohranu podataka u računalima.

Sastoji se od kružnih ploča u hermetičkom kućištu koje se vrte oko jedne osi pomoću elektromotora. Ploče su metalne ili staklene, presvučene tankim slojem feromagnetske tvari, a magnetske glave koje lebde tik iznad magnetskog sloja zapisuju odnosno čitaju podatke.



Princip rada

Magnetski disk svoje djelovanje temelji na fizičkim osnovama magnetskog polja i svojstvima feromagnetskih materijala. Pri upisu podataka na njega koriste se svojstva takozvanih tvrdih feromagnetskih tvari da nakon što su magnetizirane vanjskim poljem, ostanu magnetizirane i nakon što se vanjsko magnetsko polje ukloni. Tvrdi disk se sastoji od nekoliko ploča obično od nemagnetskih materijala, najčešće legure aluminija ili stakla. Te ploče su premazane sa tankim slojem feromagnetskog materijala debljine 10 do 20 nm (za usporedbu, debljina običnog kopirnog papira je između 0,07 mm i 0,18 mm - 70.000-180.000 nm).[1] Na taj magnetski materijal se obično još stavi premaz ugljika kao zaštitni sloj. Za magnetski materijal se danas obično biraju legure kobalta, dok su ranije bili korišteni oksidi željeza, kroma, ili slično. Disk se okreće oko svojeg središta brzinom od 3000 okr/min do 10.000 okr/min, dok se tik iznad njega nalazi glava za čitanje i pisanje (engl. read-and-write head), pričvršćena na ručku koja može glavu premjestiti bliže ili dalje središtu diska. Na današnjim, modernim diskovima, udaljenost te glave od površine ploče se mjeri u nanometrima.

Podaci se na disk upisuju uz pomoć male zavojnice koja je sastavni dio glave. Zavojnica u biranim trenucima propušta električnu stuju izabranog smjera (princip binarnog sustava, 0 ili 1). Magnetska glava sastoji se od zavojnice koja je namotana na tvrdu feritnu jezgru. Glava je učvrščena na ručicu koju po disku pomiće aktuator. Uz pomoć njega glava se može pomicati iznad cijelog polumjeru diska. Magnetska površina ploče u disku je podjeljena u puno malih magnetskih područja veličine mikrometra, a svaka od tih površina se rabi za pohranu (kodiranje) jednog bita informacije. Do 2005. ta podjela magnetske površine je bila samo horizontalna, ali od tada pa do danas ta podjela je i vertikalna čime su se dobili tvrdi diskovi većeg kapaciteta (do 2 TB). Zbog prirodne kristalne strukture magnetskih materijala, te regije na disku se sastoje do nekoliko stotina magnetskih čestica (jedna magnetska čestica je veličine 10 nm). Protjecanjem struje kroz zavojnicu stvora se magnetsko polje koje se zbog blizine glave proteže i kroz magnetski materijal na površini diska. Kako se disk brzo okreće ispod glave, sav materijal koji prođe ispod glave se magnetizira u smjeru određenom smjerom protjecanja električne struje. Uključivanjem struje u kratkotrajnim biranim trenucima, postiže se na površini diska niz različito magnetiziranih područja jedno iza drugog, čime je na disk zapisan niz podataka tj. bitova. Podaci su na disku nalaze kao niz magnetskih čestica na magnetskom sloju diska koje su smještene u koncentrične krugove.

Čitanje se ispočetka radilo koristeći činjenicu da kada niz različito magnetiziranih područja brzo prođe ispod zavojnice magnetske glave, u zavojnici se inducirao električni napon kod svake promjene polja. Inducirani napon i tako dobivena struja ima svoju jakost koja ovisi o jakosti magnetskog polja, njegovom smjeru, brzini promjene magnetskog polja ispred glave i udaljenosti glave od diska. Zbog razlike u induciranom naponu na zavojnici u određenom trenutku dobiva se naponski signal. Iz tog naponskog signala se stoga može zaključiti kakav je raspored magnetiziranih područja prošao ispod nje i time se niz bitova pročitao. No danas se koriste druge magnetske pojave, recimo osobine da prisutnost magnetskog polja mijenja električnu otpornost nekih materijala. Kod takvih diskova, glava je magnetnootporna. Prilikom prolaska čitače glave preko magnetizirane površine diska, čitača glava mjenja svoj električni otpor zbog promjene jačine i smjera magnetskog polja (tehnologija gigantskog magnetootpora (GMR)).[2]

U današnjim tvrdnim diskovima glave za čitanje i pisanje su odvojene, za razliku od starih diskova na kojima se sve obavljalo uz pomoć jedne glave. Čitača glava je magnetnootporna, dok je pisača glava tankoslojna induktivna.

Dobra svojstva magnetskog diska jesu veliki kapacitet, postojanost podataka i brzi pristup podacima. Negativna svojstva jesu: osjetljivost na prljavštinu i elektromagnetska polja, te ograničenje maksimalne gustoće podataka. Magnetski disk je posebno osjetljiv na elektromagnetska polja i pri rukovanju treba to imati na umu.

Logička struktura
Tvrdi disk je podijeljen na logičke dijelove. To su: Master boot record, ostatak traga 0 (Remain of track 0), Boot Record (sadrži informacije i datoteke potrebne za podizanje operativnog sustava), FAT1 i FAT2 (sadrže tablice datoteka te njihovu lokaciju unutar particije), Boot directory (bilježi strukturu direktorija na particiji), te najveći dio DATA u kojem su pohranjeni podatci.

Povijest razvoja
Prvi tvrdi disk razvila je tvrtka IBM 1956. za računalo IBM 305 pod imenom IBM 350 Disk File. Ovaj prvi tvrdi disk sastojao se od pedeset 24 inčnih magnetskih ploča i imao je zapreminu od 5 milijuna 7-bitnih znakova (~4,4 megabajta). Za 350 Disk File, IBM je naplaćivao godišnju najamninu od 35.000 USD.

Povijest po godinama od 1980. do danas
1980. - prvi disk od 1 GB, IBM 3380, veličine hladnjak, težak oko 250 kg, i cijene 40.000 USD.
1986. - standardizacija SCSI sučelja
1998. - standardizacija UltraDMA/33 i ATAPI pristupa
2002. - adresiranje preko 137 GB diskovnog prostora
2003. - uvođenje SATA standarda
2005. - prvi 500 GB tvrdi disk (Hitachi)
2005. - standardizacija Serial ATA 3G
2005. - uvođenje SAS standarda (Serial Attached SCSI)
2005. - Toshiba uvodi okomito zapisivanje
2006. - prvi disk od 750 GB (Seagate)
2007. - prvi disk od 1.000 GB (1 TB - terabajt) Hitachi [3]
2008. - prvi disk od 1,5 TB (Seagate)
2009. - prvi disk od 2 TB (Western Digital)
2010. - prvi disk od 3 TB (Seagate)

Read More

CNC Masine

U današnje vrijeme mašinska industrija je nezamisliva bez savremenih CNC (Computer Numerical Control) mašina. CNC mašine imaju manje-više iste dijelove kao i stare, ručno kontrolisane mašine. Bitna razlika je dodatak kontrolne (CNC) jedinice i servo motora na sve osovine. CNC računa koordinate gdje koja osovina treba da bude i kontroliše servo motore koji kroz kugleni šaraf (Ball screw) pomjeraju alat, (tokarski stroj) ili obrađivani dio, (glodalica). Generalno, većina proizvođača CNC mašina kupuju kontrolne jedinice koje stavljaju u svoje mašine. Neke od kontrola se programiraju veoma slično kao druge (Fanuc, Siemens, Heidenhein, Mitsubishi), dok neke druge su veoma različite (Mazak, Anilam, Prototrak) Jedni od najpoznatijih i najrasprostranjenijih kontrolnih jedinica u svijetu su:


Fanuc - Flag of Japan.svg Japan
Siemens - Flag of Germany.svg Njemačka
Heidenhein - Flag of Germany.svg Njemačka
Mittsubishi - Flag of Japan.svg Japan
Mazak - Flag of Japan.svg Japan
Najpoznatiji proizvođači mašina su:

Makino - Flag of Japan.svg Japan
Deckel Maho - Flag of Germany.svg Njemačka
Gildemeister - Flag of Germany.svg Njemačka
Hermle - Flag of Germany.svg Njemačka
Mazak - Flag of Japan.svg Japan i  SAD
Mori-Seiki - Flag of Japan.svg Japan
Fadal -  SAD
Cincinnati Milacron -  SAD
Niigata - Flag of Japan.svg Japan
Heller - Flag of Germany.svg Njemačka
Programiranje ovih mašina se vrši na više načina:

ISO (slično ili isto kao i DIN) programiranje, tj. preko G-Kodova, M-Kodova, ciklusa, i naravno X, Y, Z i B ili A mjera.

Dijalog programiranje-preko simbola, crteža i mnogih drugih funkcija, zavisno od proizvođača. Loša strana SIEMENS sistema jeste da je nemoguće takav program pretvoriti u ISO program. Kod sistema FANUC naprotiv funkcioniše veoma dobro.

CAM Programiranje 3-D, gdje se kompleksni crtež praktično pretvara u mašinski program uz pomoć specijalnog softvera. Takvi kompleksni crteži-dijelovi za normalno programiranje su teoretski nemogući (mogućnost preko makro programa ili parametarskog programiranja ali nepouzdano).

Često korištene strane skraćenice:

CAD - Computer Aided Design - Kompjuterski Pomognut Dizajn
CAM - Computer Aided Manufacturing - Kompjuterski Pomognuta Proizvodnja
CAE - Computer Aided Engineering - Kompjuterski Pomognut Inženjering
CNC - Computer Numerical Control - Kompjutersko Brojčana Kontrola

Read More