Katedra mechatroniky a elektroniky

Katedra v rámci svojich oddelení vykonáva výskum a vývoj, podnikateľskú a expertnú činnosť hlavne v oblastiach elektroniky a výkonovej elektroniky, mechatroniky, autotroniky, riadiacich systémov, elektromobility a špeciálnej aplikovanej elektroniky pre biomedicínske účely.

Odborná činnosť katedry je orientovaná na tvorbu a prevádzku kvalitných a spoľahlivých elektronických prvkov a systémov, aplikáciu mikropočítačov a digitálnych signálových procesorov pri návrh elektronických systémov, štúdium rekonfigurovateľných obvodov, diagnostiku a analýzu porúch s využitím obrazovej analýzy.

Medzi ťažiskové oblasti činnosti oddelenia elektroniky a výkonovej elektroniky patrí výskum a vývoj topológií výkonových polovodičových meničov ako aj optimalizácia ich obvodových komponentov z hľadiska dosahovania normatívnych hodnôt kvalitatívnych ukazovateľov – účinnosť a výkonová hustota. Špecializujeme sa pritom na vývoj perspektívnych meničových topológií s viac prvkovou rezonančnou sieťou v hlavnom obvode a multifunkčným výstupom ako aj na modulárne riešenia systémov napájania. V súvislosti s tým oddelenie elektroniky a výkonovej elektroniky dokáže zabezpečiť v rámci svojej výskumnej a expertnej činnosti vyšetrovanie statických a dynamických vlastností perspektívnych polovodičových štruktúr v rôznych komutačných režimoch a ich následnou optimalizáciou.

Zameranie výskumu a vývoja, konzultačnej a expertnej činnosti oddelenia je nasledovné:

  1. Výskum a vývoj zákazníckych integrovaných elektronických obvodov aj s využitím programovateľných logických polí, mikropočítačov, alebo digitálnych signálových procesorov
  2. Výskum a vývoj perspektívnych systémov napájania DC, a AC záťaží ako aj vysokofrekvenčných AC záťaží v širokom výkonovom rozsahu (1W – 20kW) pre rôzne aplikačné účely
    1. Pohony
    2. Elektrická trakcia a elektromobilita
    3. Napájacie zdroje
    4. Prenos energie – obojsmerný tok
    5. Obnoviteľné zdroje elektrickej energie – fotovoltika
    6. Galvanotechnológia
    7. Automotive – palubná sieť a akumulátory energie, „battery manažment“
  3. Aplikácia digitálneho riadenia pre systémy vysokofrekvenčných meničov
  4. Výskum a vývoj nových algoritmov riadenia výkonových polovodičových meničov
  5. Analýza tepelných polí elektronických a elektrotechnických komponentov a systémov
  6. Odhad strednej doby života kritických komponentov elektronických systémov
  7. Analýza stratových pomerov výkonových polovodičových štruktúr v rôznych komutačných režimoch
  8. Návrh prototypov bezkontaktných systémov dobíjania pre rôzne aplikačné účely – spotrebiteľská elektronika, automotive, atď.
  9. Vyšetrovanie elektromagnetickej interferencie – EMI – elektronických systémov (prenos vedením, väzbami a vyžarovaním) s konzultačnou činnosťou a odporúčanie pre potlačenia negatívnych vplyvov
  10. Návrh zariadení na riadenia a reguláciu toku elektrickej energie v systémoch s viacerými typmi zásobníkov elektrickej energie

Oddelenie mechatroniky a autotroniky sa zaoberá problematikou riadenia všetkých typov motorových vozidiel s ICE, HEV, (B)EV, elektrického riadenia prenosu výkonu a pohybu vozidiel, riadením technologických procesov programovateľnými logickými automatmi PLC, vrátane priemyselnej informatiky, priemyselných a informačných sietí, výskumu a vývoja špeciálnych typov meničov a pohonov. Z toho vyplýva aj výskumne zameranie oddelenia do oblastí:

  1. Riadenie a automatizácia technologických procesov programovateľnými logickými automatmi PLC
  2. Riadiace systémy motorových vozidiel s ICE, hybridných HEV a elektrických BEV
  3. výskum a vývoj špeciálnych typov meničov a pohonov: výkonové aktívne filtre PAF, multirezonančné meniče na báze LCLC, jednovetvové meniče s minimom výkonových spínačov, dvojfázové el. pohony.
  4. návrh, riadenie a optimalizácia činnosti mechatronických systémov.

Oddelenie špeciálnej elektroniky sa zaoberá problematikou využitia virtuálnej inštrumentácie LabVIEW v procese zberu a spracovania dát, ako aj jej využitím v procese riadenia. K dispozícii je nielen softvérová platforma virtuálnej inštrumentácie, ale aj hardvérová platforma pre výučbu ako aj pre aplikácie reálneho času. Ďalšou oblasťou záujmu je analýza a syntéza číslicových obvodov. Praktické aplikácie sú ďalej vytvárané aj pre prácu s obrazom. Ide o aplikácie počítačového videnia využiteľné v oblasti mechatroniky. Aplikácie sú zamerané na rozpoznávanie objektov, tvarov a sémantický opis obrazu.

Nezanedbateľnou oblasťou výskumnej činnosti oddelenia je spracovanie a analýza obrazových dát získaných zo zobrazovacích zariadení používaných v medicínskych aplikáciách. Veľkú skupinu dát tvoria údaje z vysokorýchlostnej kinematografie, pričom sa zameriavame na tvorbu algoritmov a aplikácií na vyhodnotenie relevantných údajov.

Uvedený výskum je zameraný na vývoj aplikácií pre medicínske využitie či už v experimentálnej alebo aj v klinickej praxi o čom svedčí dlhoročná spolupráca s Jesseniovou lekárskou fakultou Univerzity Komenského.

Zameranie výskumu a vývoja, konzultačnej a expertnej činnosti oddelenia je nasledovné:

  1. Vývoj algoritmov pre vysokorýchlostnú kinematografiu.
  2. Návrh riadenia špeciálnych osvetľovacích modulov (osvetlenie mikroskopu - úžitkový vzor 6811).
  3. Zber a vyhodnocovanie dát pomocou systémov virtuálnej inštrumentácie - LabVIEW.
  4. Vývoj aplikácií pre potreby real-timeových operácií na báze modulov cRIO.

Zabezpečovanie uvedených služieb a činností sa realizuje v moderných laboratóriách katedry mechatroniky a elektroniky, ktoré sú vybavené špičkovou meracou a diagnostickou technikou:

  • systém Dspace pre návrh riadiacich algoritmov,
  • napájacie zdroje s DC a AC výstupom s precíznou reguláciou s rozsahom napájania do 20 kW,
  • logické analyzátory,
  • harmonické analyzátory,
  • výkonové analyzátory,
  • elektronické záťaže DC,
  • elektronické záťaže AC,
  • moderné softvérové vybavenie pre návrh a optimalizáciu multifyzikálnych simulačných modelov
  • (COMSOL) a softvérové vybavenie pre viacúrovňové - simulácie systémov (PLECS, OrCAD, Matlab)
  • vývojové prostredie LabVIEW,
  • priemyselné počítače reálneho času na báze virtuálnej inštrumentácie cRIO s modulmi na meranie
  • elektrických aj neelektrických veličín,
  • hardvérové moduly virtuálnej inštrumentácie (MyDAQ) umožňujúce zber, spracovanie a prezentáciu
  • dát,
  • vysokorýchlostné kamery Basler A504kc (500fps pri rozlíšení 1280x1024), Allied Vision Marlin
  • F-046 B (60 fps pri rozlíšení 720x576).

Katedra zabezpečuje rôzne školenia, kurzy, semináre a konzultačné činnosti na požiadanie priemyselných subjektov v oblasti silnoprúdovej elektrotechniky, výkonovej elektroniky, programovania a aplikovanej elektroniky v mechatronických a medicínskych systémov ako napr.:

  • návrh a konštrukcia výkonových polovodičových systémov pre rôzne spotrebiteľské a priemyselné aplikácie,
  • programovanie uP a DSP (Freescale, Texas Instruments, atd'.),
  • simulačná analýza elektronických systémov prostredníctvom multifyzikálnych simulačných modelov s vysokou rozlišovacou úrovňou,
  • preklady odborných štúdií a technických noriem,
  • riadiace systémy motorových vozidiel s ICE, hybridných HEV a elektrických (battery) BEV,
  • riadenie technologických procesov programovateľnými logickými automatmi PLC, vrátane priemyselnej informatiky - priemyselných a informačných sietí,
  • aktívne filtre so zameraním na elimináciu negatívnych vplyvov zariadení elektrickej trakcie a priemyselných komplexov s polovodičovými meničmi na elektroenergetickú sústavu,
  • návrh a implementácia riadiacich algoritmov na báze programovateľných logických polí FPGA
  • riadenie špeciálnych typov meničov a pohonov s dvojfázovými motormi pre čerpadlá s vysokým záberovým momentom,
  • tvorba virtuálnych meracích prístrojov na báze virtuálnej inštrumentácie,
  • návrh riadenia pre osvetľovacie systémy v špeciálnych aplikáciách (mikroskop, ....),
  • vývoj algoritmov pre potreby počítačového videnia,
  • vývoj aplikácií pre vysokorýchlostnú kinematografiu.

Žilinská univerzita,  Fakulta elektrotechniky a informačných technológií, Katedra mechatroniky a elektroniky,  Univerzitná 8215/1, 010 26 Žilina 

  •  GPS: 49.204119,18.754819
  •  +421 41 513 1601
  •  kme@fel.uniza.sk

Prihlásenie

Vstup len pre registrovaných.