AKTUALNY NUMER ELEKTRONIKA

Spis tresci zeszytu Elektronika nr 3/2021

GIGANCI NAUKI.......2


AUTONOMICZNA PLATFORMA SENSORÓW Z IDENTYFIKACJI POŁOŻENIA (GPS) NA PRZYKŁADZIE DETEKCJI METALI
(Autonomous position identification sensor (GPS) platform for metal detection as an example)
K. ZAWISTOWSKI, T. BOROWSKI..........5

Streszczenie
W artykule opisano model autonomicznej platformy sensorów z identyfikacją jej lokalizacji (zrealizowanym w systemie GPS). Przedstawiony model przeznaczony jest do badań i weryfikacji koncepcji rozbudowanego systemu mogącego samodzielnie dokonywać rekonesansu terenu na okoliczność wykrywania zadanych rodzajów obiektów. Jednym z założeń projektu systemu autonomicznej platformy sensorów jest jej niskobudżetowość oraz prosta konfigurowalność. Wykonany modelu platformy oparty jest na typowych elementach i podzespołach (w roli sensora zastosowano prosty detektor metali), natomiast interfejs użytkownika powstał na bazie stworzonej do tego celu specjalnej aplikacji, uruchomionej w telefonie komórkowym. Na przykładzie wybranych elementów wchodzących w skład systemu przedstawiono wybrane etapy procesu tworzenia modelu autonomicznej platformy sensorów - obejmujące koncepcję i wykonanie prostego modele oraz aplikacji działającej na smartfonie, jak również przedstawiono przykłady ilustrują działanie całego systemu.
SŁOWA KLUCZOWE:Wplatforma sensorów, teledetekcja, GPS

ABSTRACT
The article describes the model of an autonomous sensor platform with the identification of its location (implemented in the GPS system). The presented model is intended for research and verification of the concept of an extensive system that can independently reconnaissance the area for the detection of given types of objects. One of the assumptions of the autonomous sensor platform system design is its low-cost and simple configurability. The platform model is based on typical elements and subassemblies (a simple metal detector was used as the sensor), while the user interface was created on the basis of a special application created for this purpose, running on a mobile phone. On the example of selected elements included in the system, selected stages of the process of creating an autonomous sensor platform model were presented - including the concept and execution of a simple model and application running on a smartphone, as well as examples illustrating the operation of the entire system.
KEYWORDS:sensor platform, remote sensing, GPS

SYSTEM KONTROLI DOSTĘPU Z POWIADAMIANIEM GSM
(Access control system with GSM notification)
P.KOWALCZYK..........9

Streszczenie
W niniejszym artykule opisano koncepcję w pełni funkcjonalnego, niskonakładowego systemu alarmowego z powiadamianiem GSM. Zbudowana centrala alarmowa wykorzystuje mikrokontroler Atmel AVR na platformie Arduino. W pracy zastosowano wyświetlacz LCD, klawiaturę numeryczną oraz czytnik tagów RFID. W obwodzie zabezpieczenia użyto czujniki magnetyczne i sensory podczerwieni. Alarmowanie realizowane jest z użyciem sygnałów świetlnych i dźwiękowych oraz za pomocą modułu GSM. Oprogramowanie napisane zostało w języku Arduino. Badania eksperymentalne wykazały możliwość rozbudowy centrali o dodatkowe funkcje dzięki możliwości zastosowania instrukcji sterujących z wykorzystaniem wiadomości SMS.
SŁOWA KLUCZOWE:System alarmowy, kontrola dostępu, Arduino, GSM, SMS

ABSTRACT
The aim of this article is to present a low-budget alarm system with GSM alerts. The basis of this alarm system is the Atmel AVR microcontroller used in the Arduino platform. In this design there has been used an LCD display, keypad and RFID reader. The security system consists of magnetic and IR sensors. Alarming is performed with the use of light and sound signals and by means of a GSM module. The code has been written in the Arduino language, while algorithm is based on a finite state machine. Additional research has shown potential to expand the system by using SMS for controlling the system.
KEYWORDS:Alarm system, Access control, Arduino, GSM, SMS

PROJEKT ANTENY PLANARNEJ PRACUJĄCEJ W SIECI 5G
(Design of a planar antenna operating in a 5G Network)
J. BUGAJ, B. MAJEWSKI..........12

Streszczenie
Anteny stanowią ważną część każdego systemu radiokomunikacyjnego. Odgrywają też one ważną rolę w funkcjonowaniu sieci komórkowych. W artykule zawarto opis budowy anten planarnych i różne kwestie z nimi związane. Zostały także zestawione możliwości najnowszej generacji sieci mobilnej 5G. Przedstawiono także proces projektowania anteny oraz podstawowe wzory z nim związane. Omówiono zamieszczone charakterystyki opisujące najważniejsze parametry zaprojektowanej anteny planarnej na częstotliwości rezonansowej fr ≈ 3,6 GHz. Do pracy nad projektem wykorzystano oprogramowanie CST STUDIO SUITE, które jest znakomitym pakietem narzędzi do symulacji zjawisk elektromagnetycznych.
SŁOWA KLUCZOWE:antena planarna, antena mikropaskowa, projekt anteny, 5G

ABSTRACT
Antennas are an important part of any radio communication system. They also play an important role in the operations of mobile networks. This paper provides a description of the construction of planar antennas and various issues related to them. The capabilities of the latest generation 5G mobile network are also compiled. The antenna design process and the basic formulas associated with it are also presented. The characteristics describing the most important parameters of the designed planar antenna at the resonance frequency fr ≈ 3,6 GHz. CST STUDIO SUITE software, which is an excellent toolkit for simulation of electromagnetic phenomena was used for the design work.
KEYWORDS:Bplanar antenna, microstrip antenna, design of antenna, 5G



OCENA WYBRANYCH MECHANIZMÓW POPRAWY EFEKTYWNOŚCI PROTOKOŁU BGP
(Assessment of the effectiveness of selected BGP)
D. GOŁĘBIOWSKI, J. KRYGIER..........16

Streszczenie
W artykule omówiony został wpływ rozszerzeń protokołu BGP na poprawę efektywności wykorzystania tego protokołu w szczególności wewnątrz systemów autonomicznych. Ogólnie omówiono zasadę działania protokołu BGP w wersji podstawowej oraz mechanizmy polegające na wykorzystaniu dedykowanych routerów stanowiących pośredniki między pozostałymi routerami BGP znanych pod nazwą Route Reflectors (RR) oraz wykorzystaniu konfederacji BGP. Przeprowadzono także analizę wyników badań na przykładowej sieci testowej systemu autonomicznego, które wykazały zasadność stosowania omawianych rozszerzeń w sieciach z protokołem BGP. Artykułu stanowi również zbiór dobrych praktyk dotyczących konfiguracji routerów z protokołem BGP, przydatnych w szczególności dla administratorów systemów autonomicznych.
. SŁOWA KLUCZOWE:BGP, iBGP, protokoły routingu

ABSTRACT
The article discusses the efficiency of selected mechanisms of the BGP routing protocol. The authors focused on two mechanisms used in BGP-based networks, i.e. Route Reflectors (RR) and BGP confederations. The testing results show that both mechanisms should be considered by the autonomous systems’ administrators to decrease the signaling traffic inside an autonomous system and to decrease the memory consumption by the border routers. The entire article is a collection of good practices regarding BGP configuration and guidelines for autonomous systems’ administrators
KEYWORDS:BGP, iBGP, routing protocols

KUBIT FIZYCZNY
(Physical qubit)
R. ROMANIUK..........20

Streszczenie
Kubit fizyczny, na potrzeby niniejszych rozważań, można zdefiniować jako izolowany obiekt kwantowy o dwóch statystycznie superponowanych stanach kwantowych, który posiada potencjał aplikacyjny (funkcjonalny) jako kubit logiczny. Czas koherencji kubitu fizycznego (czas życia, czas istnienia w stanie superpozycji) musi być odpowiednio długi, aby umożliwić zastosowania praktyczne. Czas życia kubitu w stanie koherencji jest określony przez procesy dekoherencji środowiskowej. Kubit (logiczny) w obszarze kwantowej teorii informacji jest elementarną jednostką informacji kwantowej, analogiem do skalarnego bitu. W odróżnieniu od unormowanej skalarnej wartości bitu 0 lub 1, kubit jest wektorem unormowanym (ale nie w dwuwymiarowej przestrzeni Euklidesa) w dwuwymiarowej przestrzeni Hilberta o bazie ortonormalnej {|0>, |1>}, q=α|0>+β|1>, gdzie α, β są unormowanymi |α2|+|β2|=1 liczbami zespolonymi i statystycznymi amplitudami stanów kwantowych. W notacji Diraca |0>=[1,0], |1>=[0,1]. Pomiar powoduje kolaps koherentnego stanu kwantowego będącego statystyczną superpozycją stanów składowych do stanu dyskretnego z prawdopodobieństwami |α2| dla stanu |0>, i |β2| dla stanu |1>. Tak zdefiniowany logicznie kubit musi być wykonany fizycznie na realizowalnych, stabilnych, dwupoziomowych obiektach kwantowych. Jako kubity fizyczne stosuje się np. cząstki o spinie ½, elektron, polaryzację pojedynczego fotonu, izolowane pojedyncze atomy neutralne i jony, ale także kubity syntetyczne jak kolorowe centra wakancyjne w kryształach, kropki kwantowe, oraz emergencje kwantowe jak kwazicząstki i kwantowe pobudzenia kolektywne np. plazmoniczne.
SŁOWA KLUCZOWE:informacja kwantowa, dwupoziomowy obiekt kwantowy, kubit fizyczny, kubit logiczny, kubity atomowe i jonowe, kubity fotonowe, kropki kwantowe, kwazicząstki, pobudzenia kolektywne, plazmonika, kubity ruchome i stacjonarne, splątanie kwantowe, miary splątania, kubity splątane

ABSTRACT
The physical qubit, for the purposes of these considerations, can be defined as an isolated quantum object with two statistically superposed quantum states, which has an application (functional) potential as a logical qubit. The coherence time of the physical qubit (lifetime, lifetime in superposition) must be long enough to allow for practical applications. The lifetime of a qubit in a coherence state is determined by the processes of environmental decoherence. The (logical) qubit in the field of quantum information theory is an elementary unit of quantum information, analogous to a scalar bit. Unlike a normalized scalar bit value of 0 or 1, a qubit is a normed vector (but not in a two-dimensional Euclid space), in a two-dimensional Hilbert space with an orthonormal basis {|0>,|1>}, q = α | 0> + β | 1>, where α,β are normalized |α2|+|β2|=1 complex numbers and statistical amplitudes of quantum states. In Dirac notation, |0>=[1,0], |1>=[0,1]. The measurement causes a collapse of a coherent quantum state which is a statistical superposition of the component states to the discrete state with the probabilities |α2| for the state |0>, and |β2| for state |1>. Such a logically defined qubit must be physically realized on stable, two-level quantum objects. Physical qubits are e.g. spin ½ particles, electrons, single photon polarization, isolated neutral atoms, and ions, but also synthetic qubits such as coloured vacancy centres in crystals, quantum dots, and quantum emergencies such as quasiparticles and quantum collective stimulations, e.g. plasmonic.
KEYWORDS:quantum information, two-level quantum object, physical qubit, atom and ion qubits, photon qubits, quantum dots, quasiparticles, collective excitations, plasmonics, flying and stationary qubits, quantum entanglement, measures of entanglement, entanglement entropy, entangled qubits

OTRZYMYWANIE CIENKOWARSTWOWYCH UKŁADÓW ELEKTROCHROMOWYCH NA BAZIE TLENKU WOLFRAMU METODĄ MAGNETRONOWEGO ROZPYLANIA – CZĘŚĆ I
(Preparation of thin film electrochromic structures based on tungsten oxide by magnetron sputtering – part I)
B. WIERDAK, W. POSADOWSKI, A. WIATROWSKI ..........28

Streszczenie
W pracy przedstawiono wyniki badań procesu nanoszenia cienkich warstw tlenków wolframu metodą reaktywnego, impulsowego rozpylania magnetronowego. Warstwy te zostały zastosowane jako komponent cienkowarstwowego układu elektrochromowego. Proces osadzania warstw tlenku wolframu WOx był kontrolowany parametrami zasilacza magnetronu. W kolejnych cyklach próżniowych zmieniano skład procentowy mieszaniny gazów O2+Ar oraz moc wydzielaną w targecie. Parametry technologiczne procesów rozpylania optymalizowano pod kątem uzyskania efektywnego zjawiska elektrochromowego, tzn., maksymalnego wpływu napięcia polaryzującego na zmianę własności optycznych (barwy) otrzymanych warstw. Celem badań było ustalenie punktu pracy układu magnetronowego, przy którym możliwe było otrzymywanie przezroczystych warstw tlenku wolframu, a następnie zastosowanie tych warstw jako elementu układu elektrochromowego. Badania prowadzono pod katem ustalania etapów procedury know-how przy ewentualnym wykorzystaniu opisanej technologii w procesach otrzymywania układów elektrochromowych na skalę półprzemysłową.
SŁOWA KLUCZOWE:tlenek wolframu, brązy wolframowe, rozpylanie magnetronowe, cienkie warstwy elektrochromowe

ABSTRACT
The paper presents the research results on the deposition process of tungsten oxides thin films using reactive, pulsed magnetron sputtering method. These thin films were used as a component of a thin-film electrochromic structure. The deposition process of tungsten oxide WOx thin films was controlled by the parameters of the magnetron power supply. In subsequent vacuum cycles, the percentage composition of the O2+Ar gas mixture and the power released in the target were changed. The technological parameters of the sputtering processes were optimized in order to obtain an effective electrochromic effect, i.e. the maximum influence of the polarizing voltage on the change of optical properties (colour) of the obtained coatings. The aim of the research was to determine the operating point of the magnetron system at which it was possible to obtain transparent tungsten oxide thin films, and then use these films as an element of the electrochromic structrure. The research was carried out with a view to determining the stages of the know-how procedure with the possible use of the described technology in the processes of obtaining electrochromic structures on a semi-industrial scale.
KEYWORDS:tungsten oxide, tungsten bronze, magnetron sputtering, electrochromic thin films

NOWE MATERIAŁY STOSOWANE W HEŁMACH ELEKTROIZOLACYJNYCH SECRA (New materials used for electrical insulating safety helmets SECRA)
G. MATUSIAK , R. NADER, J. NOWIKOW, A. ŁASICA..........33

Streszczenie
W artykule przedstawiono proces wyboru materiału na konstrukcję hełmu elektroizolacyjnego, mający na celu zwiększenie zakresu temperatur w których hełm może być użytkowany oraz spełnienie bardziej rygorystycznych wymagań elektrycznych. Badania prowadzono zgodnie z normami PN-EN 397:2012+A1:2013 oraz ANSI Z89.1-2014(R2019).
SŁOWA KLUCZOWE:prace pod napięciem, bezpieczeństwo i higiena pracy, elektroizolacyjny hełm ochronny

ABSTRACT
The article presents the process of selecting the material for the construction of an electrically insulating safety helmet, aimed at increasing the temperature range in which the helmet can be used and meeting more stringent electrical requirements. The tests were carried out in accordance with EN 397:2012+A1:2013 and ANSI Z89.1-2014 (R2019).
KEYWORDS:Live Working, Health and Safety, Electrically Insulating Safety Helmet

WPŁYW OŚWIETLENIA LED-OWEGO NA JAKOŚĆ ENERGII ELEKTRYCZNEJ (Influence of LED lighting on the quality of electricity)
A. LANGE, M. PASKO..........37

Streszczenie
W artykule przedstawiono wpływ oświetlenia LED na jakość pobieranej energii elektrycznej. LED-owe źródła światła zostały podzielone na trzy podstawowe grupy. Pierwsza, to oświetlenie domowe, do których zaliczamy różnego rodzaju wymienne żarówki. Druga grupa, to oprawy przemysłowe stosowane w biurach, zakładach przemysłowych, czy w budynkach użyteczności publicznej. Trzecia grupa, to oprawy stosowane do oświetlenia zewnętrznego ulic, skrzyżowań, chodników, parków. Przetestowano kilkanaście różnego rodzaju źródeł LED-owych, w których zmierzono prąd, napięcie oraz moc czynną, bierną i pozorną podstawowej harmonicznej, jak również wyższe harmoniczne prądów i napięć. Na tej podstawie sporządzono wykresy procentowej zawartości wyższych harmonicznych prądów oraz THDi pobieranego z sieci elektroenergetycznej. Przedstawiono przesunięcia kąta fazowego pomiędzy napięciem i prądem dla podstawowej harmonicznej skutkującym poborem mocy biernej pojemnościowej. Zarejestrowano również przebiegi prądów i napięć pokazujące nie tylko odkształcenie prądu, ale również charakterystykę rozruchu opraw przemysłowych i drogowych.
SŁOWA KLUCZOWE:LED-owe źródła światła, jakość energii elektrycznej, wyższe harmoniczne.

ABSTRACT
The article presents the impact of LED lighting on the quality of electricity consumed. LED light sources have been divided into three basic groups. The first is home lighting, which includes various types of replaceable bulbs. The second group includes industrial luminaires used in offices, industrial plants or public utility buildings. The third group includes luminaires used for outdoor lighting of streets, crossroads, sidewalks and parks. A dozen or so different types of LED sources were tested, in which the current, voltage and active, reactive and apparent power were measured, as well as the higher harmonics of currents and voltages. On this basis, graphs of the percentage of higher harmonic currents and THDi collected from the power grid were drawn up. The phase angle shifts between voltage and current for the fundamental harmonic, resulting in the consumption of capacitive reactive power, are presented. Current and voltage waveforms were also recorded, showing not only the current distortion, but also the starting characteristics of industrial and road luminaires.
KEYWORDS:LED light sources, electricity quality, higher harmonics.

ZMARŁ PROF. DR HAB. INŻ. TADEUSZ W. MORAWSKI.......42