Úvodní slovo. Obsah. Za redakční radu NoMiR. K^7 vědecko populární časopis TU v Liberci

Úvodní slovo

Obsah

Milí mechatronici a naši přátelé. Léto je v háji a máme tu opět nový akademický rok. Všichni jsme po prázdninách odpočatí a tak to teď můžeme pořádně rozjet. Jak jsem si stihl všimnout, tak výuka se už pořádně rozjela. Důkazem jsou všudypřítomné hloučky a fronty studentů. Rozjíždějí se také další akce, třeba fakultní cykločundr. Nebojte, náš časopis samozřejmě nechyběl! Novinky postihly také redakci. Nejenom, že naše zakladatelka a šéfredaktorka Monika Pidrmanová změnila stav, ale také složila svoji funkci a odkráčela svým ladným krokem někam do průmyslu. Slíbila nám ovšem doživotní podporu a pravidelné zásobování čerstvými komiksovými příběhy. Její místo na pomyslném šéfredaktorském křesle jsem převzal já. A už teď chápu, jak moc nám Monika bude chybět. Při sestavování tohoto čísla přišly téměř všechny materiály úplně na poslední chvíli. Na to si ovšem stěžuji pokaždé, jenže tentokrát to bylo mnohem horší a navíc jsem situaci musel řešit sám. Nestačilo postěžovat si Monice. Další redakční novinkou je nová členka – senátorka Jana Ehlerová. Od ní si slibuji, že zacelí skulinu po Monice a pomůže rozšířit časopis mezi studentstvo. Má totiž silné politické páky ☺ V tomto čísle naleznete jako vždy obvyklé rubriky, klepy, drby a oblíbené seriály včetně dívky čtvrtletí. Tou je tentokráte hrdá absolventka naší fakulty Lea Farská. Doufám, že se Vám bude toto číslo líbit a neztratíme Vaši přízeň. Nakonec přeji všem doktorandům, aby jim studium zdárně pokračovalo a aby nezapomínali publikovat dílčí výsledky svých prací. Jezděte na konference a pište do časopisů, třeba i do K7.

Technická kybernetika (Aleš Richter)

2

Koláčové grafy

3

Za redakční radu NoMiR

Společenská rubrika – drby a komentáře: Svatby a stavby 4 Nejvyšší most světa dobyt

6

Napište si překladač 2. díl – Vyhodnocování výrazů (Tomáš Martinec) 7 Šifrovací koutek

12

Pro nás? Spíše o nás bez nás…

13

Používané šifrovací módy (Monika Matušková)

14

Inzerce e4t

16

Rady a návody – Mechatronická svíce

17

Komentáře – Všechno bude možná jinak

18

Táhneme za jeden provaz

19

Eliminace zapínacího proudu transformátoru metodou řízeného spínání (Radek Vystrčil) 20 Dívka čtvrtletí – Lea

23

Amarant – rostlina, kterou možná neznáte 3. díl Využití amarantu v potravinářství (Jiří Jelínek)

33

Zapínací proud třífázových transformátorků (Miroslav Novák)

37

Za sportem a zdravím do Chorvatska, aneb tak trochu jiný tábor

42

Bezpečnost práce

43

Šroubárna – aneb mechatronický kviz

44

Vaříme s drátem

45

Bzuk & Bzik

48

Společenská rubrika – Fakultní cykločundr

50

Výsledky šroubárny

51

K^7 vědecko populární časopis TU v Liberci Ročník: II, Číslo: 3/2005, Vychází: 4× ročně, Datum vydání: 4. 10. 2005, Šéfredaktor: Ing. Miroslav Novák, Ph.D., tel.: 485 353 290, Redakční rada: Ing. Jan Václavík, Ing. Tomáš Mikolanda, Ing. Jiří Jelínek, Vítězslav Puc, Michaela Smutná, Ing. Pavel Jiránek, Ing. Jana Ehlerová. Grafická úprava: Ing. Miroslav Novák, Ph.D., Příští číslo vyjde: 19. 12. 2005, Uzávěrka čísla 4/05: 2. 12. 2005, Vydává: TU v Liberci – FM, Adresa redakce: K7 – KEL, Hálkova 6, 461 17 Liberec, tel.: 485 353 290, e-mail: [email protected], Distribuce: www stránka http://k7.tul.cz, Registrace: ISSN 1214-7370 Přetisk povolen pouze se souhlasem redakce. Za původnost a správnost příspěvku odpovídá autor.

1

TUL, FM

Technická kybernetika

Technická kybernetika Aleš Richter Technická univerzita v Liberci, Fakulta mechatroniky a mezioborových inženýrských studií, Katedra elektrotechniky, Hálkova 6, 461 17 Liberec, Tel.: 485 353 546, E-mail: [email protected]

Naše Fakulta mechatroniky a mezioborových inženýrských studií má právo vychovávat doktorandy, vést habilitační a jmenovací řízení v oboru Technická kybernetika. Položil si někdo z nás otázku, co je to za obor a zda jeho téma disertace nebo habilitační práce opravdu zapadá do tohoto oboru? Dokážeme my, kteří jsme v tomto oboru obhájili disertace, habilitační práce nebo případně získali jmenování profesorem, úspěšně vysvětlit základní principy kybernetiky? Kybernetika vznikla před více než padesáti lety a byla v době svého zrození považována za vědu velmi podivnou. Název pochází z řeckého slova kybernésai – řídí, nebo kybernétiko – umění řídit. Za zakladatele tohoto oboru je považován Norbert Wiener, který formuloval základní principy v knize: Kybernetika neboli řízení a sdělování v živých organizmech a strojích. V socialistickém bloku byla zpočátku zavrhována: „Cybernetika jako buržoazní reakční směr v automatizaci, založený na vulgárně mechanistickém směšování lidského konání a funkce stroje…“ Naopak v západním bloku se stala přirozenou únikovou cestou pro techniky zabývající se automatizací. Byla také nadšeně a bojovně chválena: „Kybernetika dává rozhodný úder nábožensky-ideologickým dogmatům o nehmotnosti duše a nepoznatelnosti psychického života člověka...“ Jaké jsou tedy základní principy, které vymezují kybernetiku jako samostatný obor? Takzvaná „čistá kybernetika“ (na rozdíl od jejích aplikovaných verzí) používá staronové pojmy jakými jsou například: zpětná vazba, řízení regulace, sdělování, signály, informace, zpráva, komunikace, adaptace, stabilita, sebereprodukce. Důraz je kladen na zkoumání, které je osvobozeno od svých nositelů. Kybernetické zkoumání se vydalo napříč klasickými vědními obory jako mezioborová vědní disciplína.

Nejdůležitější principy kybernetiky Zpětná vazba Intuitivní použití zpětné vazby je možné nalézt v prvních strojích konstruovaných v antice.

James Watt postavil odstředivý regulátor a J. C. Maxwell ho matematicky popsal. Princip zpětné vazby byl používán v regulační technice a v prvních elektronkových zesilovačích. Zakladatelé kybernetiky definovali zpětnovazební systémy a smyčky jako obecnou teorii, kterou je možné uplatnit i v dalších vědních oborech.

Informace Snahou bylo najít objektivní měřítko vyjadřující efektivitu přenosu zpráv různými sdělovacími kanály. Teorie informace je jednou z větví teorie pravděpodobnosti. Ukázalo se, že množství informace odpovídá množství odstraněné neurčitosti. Neurčitost je popsána pravděpodobností. Takto pojatá informace je abstraktní pojem, který zdánlivě nemá vazbu na reálný fyzikální svět. Je možné přenést informaci bez spotřeby energie? Pro popis světa potřebujeme znát, jaké je rozložení hmoty a energie v prostoru a v čase, což je určeno informací. Ať se nám to líbí nebo ne, zpracování informace se stává stále důležitější a mění charakter našeho života. Vstupujeme do informační společnosti.

Model Už stavitelé chrámů ve starověku a středověku si nejprve udělali model své stavby. Kybernetika dala tomuto pojmu nový obsah. Systematické studium chování různých systémů vedlo k poznatku, že systémy různé fyzikální podstaty mohou mít velmi podobné chování. Chování jedné soustavy můžeme zkoumat pomocí jiné, snáze realizovatelné ve zcela jiných časových či prostorových měřítkách. Ukázalo se, že mnohé mechanické, pneumatické, hydraulické a tepelné systémy lze popsat formálně stejnými diferenciálními rovnicemi jako elektrické obvody. Tak vznikly první speciální elektrické obvody určené pro simulaci – analogové počítače. Brzy však byly vytlačeny symbolickými diskrétními modely na číslicových počítačích.

K^7 vědecko populární časopis TU v Liberci 3/05 –- http://k7.vslib.cz

2

TUL, FM Dnes stěží najdeme vědní obor, který by se obešel bez počítačové simulace. Například velmoci ustoupily od jaderných pokusů, protože pro další vývoj jaderných zbraní plně vyhovuje počítačová simulace.

Zákon nutné variety Je jediný přírodní zákon, který byl objeven kybernetikou. Někdy je přijímán se smíšenými pocity. V podstatě říká: Chceme-li pomoci řízení odstranit neurčitost, potom množství neurčitosti odstraněné za jednotku času nemůže být větší, než je kapacita řídícího systému, který představuje komunikační kanál. Obráceně myšleno: Při dobrém (optimálním) řízení musí být řídící systém modelem systému řízeného. Rozmanité definice kybernetiky mají jeden společný rys: nevymezují její hranice. Pro nás jako fakultu a pro další rozvoj kybernetiky je to dobře. Asi takový byl i původní záměr. Kybernetika je tématicky otevřená a neměli bychom se zdráhat s ní spojovat rozličné novější myšlenky a směry výzkumu naší fakulty: od inteligentních materiálů a elektronických obvodů, přes neuronové sítě, genetické algoritmy až po inteligentní roboty, internet a virtuální realitu.

Technická kybernetika

Koláčové grafy V souvislosti s modernizací studia v rámci unifikace výuky na vysokých školách v Evropské unii došlo k převratné změně způsobu vyjadřování poměrových výsledků. Na poradě kolegia děkana dne 21. 8. 2005 bylo rozhodnuto, že dřívější takzvané koláčové grafy budou nyní nahrazeny skutečnými koláčovými grafy. Dle vyjádření děkana k tomu vedla snaha o odstranění jazykových barier. Předpokládá se, že zahraniční studenti se nejdříve naučí pojmenovávat jídlo a dlouho po té teprve odborné výrazy. Modelový příklad ukazuje výsledek zkoušky z ESZ. Zkoušející prostě oznámil studentům, že výsledek zkoušky najdou mezi borůvkami a tvarohem, což snadno pochopí i zahraniční studenti.

Kdo chce vědět více, může pátrat v pramenech, ze kterých jsem čerpal: - Český překlad Kybernetika neboli řízení a sdělování v živých organizmech a strojích vyšel v SNTL Praha v roce 1960 v překladu O. Hanš, J. Wehle a Z. Wunsch, - Havel, I., M.: Kybernetika, časopis Vesmír, 11/1998 - Vysoký, P.: Padesát let kybernetiky, časopis Vesmír, 11/1998 - Beneš, J.: Kybernetika v automatizaci jako politický nástroj kapitalismu, Za socialistickou vědu a techniku, sv. 2/1952 - Principia Cybernetika, http://pesmc1.vub.ac.be Dále doporučuji navštívit a pohovořit si s Prof. Ing. Bořivojem Hanušem, DrSc., který má významné zásluhy na rozvoji technické kybernetiky na naší fakultě.

Tento způsob vyjadřování výsledků zkoušek má slibnou budoucnost. Stačí pouze vyřešit identifikaci studentů v rámci koláčů. V tomto ohledu přináší slibné výsledky optická identifikace drobečků na povrchu koláčů vyvíjená na katedře měření. Prozatím funguje pouze pro hrubě sypané koláčky. Změna nepřinese jen a pouze zpřehlednění vyjadřování výsledků, ale zejména rozšíření nabídky tlačených koláčků ve školní kantýně. Díky tomu se, jak doufáme, již nikdy nebudete muset tlačit na koláčky. Autor: jBF Foto: jBF


3

TUL, FM

Společenská rubrika – drby a komentáře

Společenská rubrika – drby a komentáře: Svatby a stavby Přátelé, kamarádi, na všechny jednou dojde. A teď došlo na nás. Konkrétně tedy na redakční radu, jmenovitě na naši milou, bývalou šéfredaktorku Moniku. Když vám prozradím, že si musí znova natrénovat podpis a předělat občanský průkaz, asi vytušíte, že se stalo něco vážného. Naštěstí to nebyla havárie ani noční přepadení, při kterém si rozdrtila prsty a ztratila občanku, ale „pouze“ změnila označení svého stavu ze svobodná na vdaná. A, milí čtenáři, náš časopis byl u toho.

Nevěsta a ženich se svými dopravními prostředky Nyní bývalá šéfredaktorka vyhrožovala svatbou již více než rok, takže nakonec stejně bylo překvapením pro všechny, že se chce vdávat. Skutečnost, že je v současné době bývalá nesouvisí přímo se svatbou. Je to, jak doufáme, pouze shoda okolností, že ve chvíli, kdy se rozhodla odejít ze školy do pracovního procesu, se zároveň vdala. Celou story by bylo možno vnímat i opačně, že se vdala, protože už neměla co na práci, když přenechala vedení časopisu. Jaké byly skutečné důvody tohoto veselého životního kroku necháme na Monice a vrhněme se do žhavého víru svatebních událostí. Svatební obřad se konal v malebné obci Krušovice, kde, jak jistě z reklamy tušíte, stojí vcelku prosperující pivovar. Oslavy i obřad samotný byl naplánován na víkend, z čehož mělo plynout, že se zde všichni v sobotu společensky znemožní, aby se mohli v neděli po anglicku vytratit a v pondělí směle vstoupit do pracovního procesu. Cestu z Liberce do Krušovic jsme, až na zanedbatelné výjimky, absolvovali motorovými vozy. Já sám měl tu čest nechat se dovézt strojem

Fiat Uno s dieslovým motorem během slunečného pátečního odpoledne. Ačkoliv mě majitelé vozu nabádali k zakoupení sportovní obuvi pro případ častých poruch, k žádné takové nedošlo a cesta v příjemné společnosti přátel velmi rychle uběhla. Společnost nám nedělali jen lidé, ale i roztodivné květiny, jež jsme dostali za úkol převézt z Moničiny kanceláře do nového sídla. Což o to, flóra by se do automobilu vešla, ovšem pouze za předpokladu, že v něm nebudou čtyři cestující a jejich spacáky, batohy a karimatky. Nakonec se ukázalo, že i květiny se dají skládat do pravého úhlu a tím výrazně komprimovat. Majitelka si zatím nestěžovala, možná i proto, že nastávající manžel prohlašoval cosi o zacpávání nového domu a blízkém kontejneru. Snad jediným černým místem cesty byl okamžik, kdy jsem za Prahou zjistil, že společenský oblek vesele odpočívá někde na posteli v Liberci. Vzhledem k tomu, že z Liberce už nikdo nejel, zvolil jsem variantu ignorace problému a věnoval se veselé konverzaci s řidičem, aby se zbytečně nesoustředil na řízení. Večer po příjezdu proběhl v rozvláčném okukování svatebních hostů, zejména těch, kteří nevěděli, že jsou svatebními hosty. To je totiž typické pro Moniku, že ráda překvapuje lidi a tak pozvala 30 osob na kolaudaci nového domu. To, že se účastní svatby, jim bylo oznámeno v pátek večer, již za tmy, asi aby nestihli utéci.

Novomanželka dostává krušovické tradici


4

TUL, FM


V tomto bodě musím poznamenat prostý fakt, že takto sehranou partu jsem ještě nepotkal. I přes velmi pozdní dobu dokázali vytvořit svatební dary a druhý den ráno byli připraveni k svatebnímu obřadu. Celá noc před svatebním obřadem probíhala klidně a spořádaně, o čemž svědčí fakt, že jsem si večer vyčistil zuby. A to byl k dispozici sud piva i s pípou, obojí plně funkční.

Nejfotogeničtější místo obřadní místnosti Jakkoliv meteorologové pozorují své oblíbené rosničky, vždy se někde vloudí chyba. Slibovali déšť a chlad, jenže ranní vítr rozfoukal mlhu a mraky a během zbytku dne bylo slunečno a velmi příjemno. Nebyla by to bývalá slečna Matušková, kdyby neměla něco extra i na svatbě. A tak nevěsta se ženichem jeli vstříc svému životnímu okamžiku zcela ekologicky – na koních. Snad předzvěst budoucích časů kdy Monika či Jiří, coby hardwaroví a softwaroví experti, budou dojíždět ke svým zákazníkům na ušlechtilých ořích a dostávat tučné příplatky za ekologickou dopravu. My jsme na uvedenou skutečnost byli upozorněni dopředu. Leč nelze říci, že by nás to neohromilo. Takový kůň je velké, převážně neočistitelné zvíře a v davu více či méně slušně oblečených svatebčanů působí jako pověstný slon v porcelánu. Ještě, že je oba měli pevně v rukou. Mírným překvapením byl světlý oblek ženicha, což bych vzhledem k výše zmíněnému hodnotil jako hazardování se svatebními fotografiemi. Ono rozhodující „ano“ pronesli novomanželé v reprezentační místnosti Krušovického pivovaru před starostkou Krušovic. Na záda jim při tom koukali nejen svatební hosté, ale i v kovu vyvedený Rudolf II., kterému se rozhodně musela zamlouvat nevěsta. Nejen pro její vnady, ale i pro chuť, s níž se pustila do jeho královského krušovického moku. Právě tuplák řezaného krušovické-

ho moku měl být stvrzením manželského slibu. Inu v Krušovicích žijí pivem a tak se není co divit. Novopečený manžel, aby hned nevypadal jako alkoholik, decentně upil a předal manželce. Co se jí tou dobou honilo hlavou, nevíme. Možná si říkala: „Tohle chce zapít“. Výsledkem ovšem bylo, že k úžasu všech přítomných do sebe v několika okamžicích vlila zhruba polovinu zmíněného tupláku. Od dopití ji prý zastavily je zuby, jež se díky chladu začaly ozývat. Nu aspoň manžel ví, co si vzal. Focení svatebních fotografií proběhlo vcelku klidně, neboť celý pivovar má pouze dvě fotogenická místa. Prvním je malý zelený trávníček, na kterém se vystřídaly desítky různých kombinací svatebčanů a je zdrojem takových těch reprezentativních fotek, které se posílají upjatým příbuzným a rámečkují na zeď. Druhé, daleko fotogeničtější místo, je areál skladu lahvového piva. V širou dál táhnoucí se řady pivních bas, každá slibující onen známý koncert cinkajících lahváčů a veselých zážitků je až mystickým místem, konkurující chrámům v Tibetu, stříbřitě vzdouvajícím se hladinám oceánů či strmým hřbetům Himaláje. To jsou fotografie na celý život. Škoda, že profesionální fotograf tuto atmosféru nechtěl nebo nedokázal zachytit. Po fotografování proběhly typické postobřadní akce typu zasypávání novomanželů rýží. Výše zmínění hosté, jenž netušili, že mají být svatebními hosty, uspořádali pro novomanžele velmi pěknou akci spojenou s předáváním lopatky, sazenice stromu, koně a sena pro krmení koně. Kůň byl dřevěný houpací, prý nešel tak rychle sehnat ten z masa a žvýkací.

Post-obřadní tradice – sypání rýží Jak je obvyklé při zasypávání objektů manželského svazků rýží, nejvíce zábavy vyvolal fakt, že rýže má silnou tendenci zůstávat v účesu a hluboko v dekoltu svatebních šatů. Velmi zábavné vytřepávání a obírání novomanželky si rozhodně nenechte ujít. Celková atmosféra byla výborná a


5

TUL, FM


zejména na nás bylo znát, že se všichni dobře baví a přejí novomanželům ze srdce mnoho štěstí.

Autor: jBF, Foto: MiT, KJ

My si raději několika fotografiemi připomeňme slavný to mechatronický okamžik. Mladí liberečtí vědci se těšili na motoristický zážitek projížďky v oblacích. „Bohužel“ jim počasí nepřálo, byl totiž nádherný slunečný den. Z nezapomenutelné široko-daleké vyhlídky z mostu také sešlo. Jak je patrné z fotografií, silnice totiž nebyla z průhledného materiálu a most nebyl bez zábradlí, jak by si posádka představovala. Přejezd se tak nestal ničím mimořádným.

Nejvyšší most světa dobyt Nejvyšší most světa byl mechatroniky dobyt. Při srpnové cestě na jih, do slunečných toulouských krajin, se naskytla příležitost spatřit nejvyšší most na světě.

Uspokojení přinesl až pohled ze zdola od řeky Tarn, nikoli z pahorku nad sedmi pilíři. Gigantičnost celé stavby se odtamtud projevila v celé kráse a chlapci si mohli se zadostiučiněním říci: "Most byl dobyt!"

Nalézá se na dálnici A75 spojující Paříž s Montpellier, nedaleko jihofrancouzského města Millau. Technické detaily nechme na jiných. Pokud však někoho opravdu zajímají, stačí ve vyhledávači zadat heslo „nejvyšší most světa“.


Autor: Kopr, Foto: Bery, NoMiR 6

TUL, FM, KSI

Napište si překladač 2. díl – Vyhodnocování výrazů

Napište si překladač 2. díl – Vyhodnocování výrazů Tomáš Martinec Technická univerzita v Liberci, Fakulta mechatroniky a mezioborových inženýrských studií, Katedra softwarového inženýrství, Hálkova 6, 461 17 Liberec, Tel.: 485 353 526, E-mail: [email protected]

Abstrakt: Druhý díl seriálu o překladačích se věnuje vyhodnocování jednoduchých matematických výrazů s jednoznakovými konstantami. Na závěr se zamýšlí nad optimalizací.

– Chyby budeme ošetřovat tak, že překladač vypíše korektní chybové hlášení a skončí. – Vstupní jazyk budeme definovat „za běhu“.

Kolébka Úvod Tento seriál je zaměřen velmi prakticky. Hlavní důraz je kladen na ilustrativní příklady. Proto doporučuji čtenáři, aby si všechny ukázkové programy hned zkoušel. Ukážeme si základy syntaktické analýzy, tzv. parsování. Budeme psát rekurzivní top-down parser, což je prakticky jediná technika, používaná pro ručně psané parsery. Ostatní přístupy jsou použitelné pouze s nějakým softwarovým nástrojem, jako je např. YACC. V minulém díle byl ukázáno blokové schéma překladače. Parser je na tomto schématu obklopen ještě spoustou dalších bloků. Abychom mohli náš program hned zkoušet, a nemuseli kvůli tomu psát i ostatní části překladače, zavedeme si některá zjednodušení: – Vstup parseru budeme zadávat přímo z klávesnice. – Budeme používat jednoznakové symboly (tokeny) bez mezer. To nám pro začátek umožní velmi zjednodušit lexikální analýzu a integrovat jí do parseru. Program ale budeme psát tak, že rozšíření na vstup ze souboru a na tokeny libovolné délky bude velmi snadné. Další zjednodušení budeme používat i ve všech ostatních dílech: – Programovat budeme v Pascalu a to po velmi malých a snadno pochopitelných krocích. – Výstupem parseru nebude jazyk IL, ale přímo assembler procesorů řady x51. – Vůbec si nebudeme lámat hlavu s efektivností generovaného kódu (s výjimkou kapitoly o optimalizaci), prioritou bude správná funkce a jednoduchost.

Každý program potřebuje ke své práci základní rutiny. Jedná se zejména o funkce pro vstup, výstup a ošetřování chyb. Budeme je potřebovat i pro náš překladač. Proto než ho začneme psát, vytvoříme si nejprve „kolébku“, ze které bude postupně růst. {*******************************************} program Kolebka; {*******************************************} { Deklarace konstant } const Tab=#9; {*******************************************} { Deklarace promennych } var Look:char; {*******************************************} { Cteni noveho znaku ze vstupu } procedure GetChar; begin Read(Look); end; {*******************************************} { Vypis chyboveho hlaseni a ukonceni programu} procedure Error(s:string); begin WriteLn; WriteLn('Chyba: ',s,'.'); Readln; Halt; end; {*******************************************} { Hlaseni o neocekavanem vstupu } procedure Expected(s:string); begin Error('Ocekavano: '+s); end;


7

TUL, FM, KSI


{*******************************************} { Hledání specifického znaku na vstupu } procedure Match(x:char); begin if Look=x then GetChar else Expected('"'+x+'"'); end; {*******************************************} { Rozpoznani znaku na vstupu } function IsAlpha(c:char):boolean; begin IsAlpha:=upcase(c) in ['A'..'Z']; end; {*******************************************} { Rozpoznani cisla na vstupu } function IsDigit(c:char):boolean; begin IsDigit:=c in ['0'..'9']; end; {*******************************************} { Nacti jmeno } function GetName:char; begin if not IsAlpha(Look) then Expected('identifikator'); GetName:=UpCase(Look); GetChar; end; {*******************************************} { Nacti cislo } function GetNum:char; begin if not IsDigit(Look) then Expected('cislo'); GetNum:=Look; GetChar; end; {*******************************************} { Vystup } procedure Emit(s:string); begin Write(Tab,s); end; {*******************************************} { Vystup s odradkovanim } procedure EmitLn(s:string); begin Emit(s); Writeln; end; {*******************************************} { Inicializace prekladace } procedure Init; begin GetChar; end; {*******************************************} { Hlavni program } begin Init; Readln; end.

Zkopírujte si tento zdrojový text do vašeho vývojového prostředí. Je psaný jako konzolová aplikace, takže by měl jít bez problému přeložit a spustit např. v Turbo Pascalu nebo v Delphi. Zkuste ho spustit, ještě nebude nic smysluplného dělat, a poté si ho někam uložte, budeme s ním dále pracovat.

Jednoduché výrazy Když už máme napsanou kolébku, můžeme začít s překladem jednoduchých matematických výrazů. Definici, jak vypadá výraz, budeme postupně zpřesňovat. Prozatím budeme výrazem rozumět např. pravou stranu takovéto rovnice: „X = 2*Y + 3 / ( 4*Z )”. Jak bylo slíbeno, budeme pokračovat po velmi malých krocích. Tím prvním krokem bude vyhodnocení jednoznakového číselného výrazu (konstanty). Udělejte si kopii kolébky a nakopírujte do ní tento kousek kódu: {*******************************************} { Prelozeni matematickeho vyrazu } procedure Expression; begin EmitLn('MOV A,#'+GetNum); end;

Poté doplňte volání této procedury do hlavního programu. {*******************************************} { Hlavni program } begin Init; Expression; Readln; end.

Teď spusťte tento program a zkuste mu zadat jako vstup nějaké číslo. Výstupem bude jeden řádek v assembleru (uložení konstanty do akumulátoru). Pak zkuste zadat nějaký znak a zkontrolujte, jak vyhodnocuje tento překladač chyby. Blahopřeji. Právě jste napsali svůj první překladač. Sice toho zatím moc neumí, ale generuje správný kód z korektního vstupu a na nekorektní vstup zareaguje chybovým hlášením. To jsou dvě nejdůležitější charakteristiky každého překladače. Na tomto místě bych ještě rád upozornil na dvě věci. V našem překladači není odděleno parsování a generování kódu. Jakmile parser porozumí nějaké části vloženého kódu, ihned vyge-


8

TUL, FM, KSI


neruje odpovídající kód v assembleru. Tak tomu bude i nadále. Dalším významným bodem je, že výsledný kód je ve formě mnemonických instrukcí assembleru a nikoliv přímo v binárním kódu. To je z toho důvodu, že tento výstup se dá snadno kontrolovat a generovat místo něj binární kód je již triviální úloha. První krok tedy máme za sebou. Teď si definici výrazu trochu zobecníme. Budeme požadovat, aby se náš překladač dokázal vyrovnat i se složitějšími výrazy, jako např.: „1+2“ nebo „3−4“. Obecně je můžeme napsat takto:

Tyto dvě procedury napište před proceduru Expression. Obě pracují tak, že načtou druhý term a provedou příslušnou matematickou operaci. Výsledek je uložen v akumulátoru. Teď si zkuste tento program spustit a zkontrolujte, zda správně reaguje na vstup. Také si ověřte, jestli správně reaguje na chybné zadání. Nyní se podíváme na generovaný kód. Zkuste zadat např. výraz „1+2“. Výsledkem bude kód: MOV MOV MOV ADD

A,#1 R0,A A,#2 A,R0

+/−

Tomuto způsobu zápisu říkáme BackusNaurova forma (BNF). Tento konkrétní zápis nám říká, že je nejprve nutné, aby nějaká procedura vyhodnotila term (v našem případě zatím jen číslo), někam uložila jeho hodnotu, a další procedura aby rozeznala správně matematickou operaci a vygenerovala odpovídající strojový kód. Proceduru pro vyhodnocení termu již v podstatě máme napsanou. Jen jí zatím říkáme Expression. Takže teď přejmenujte původní proceduru Expression na Term a napíšeme novou proceduru pro vyhodnocení výrazu. {*******************************************} { Prelozeni matematickeho vyrazu } procedure Expression; begin Term; EmitLn('MOV R0,A'); case Look of '+': Add; '-': Substract; else Expected('operator + nebo -'); end; end;

Tato procedura nejprve načte term a uloží jeho hodnotu do pomocného registru. Poté se rozhodne dle operátoru, jak bude tuto matematickou operaci dál zpracovávat. Dále si tedy musíme napsat procedury pro sčítání a odčítání. {*******************************************} { Prelozeni matematicke operace scitani } procedure Add; begin Match('+'); Term; EmitLn('ADD end;

Pokud bychom psali tento kód ručně, byl by výsledek pravděpodobně kratší. Mohl by vypadat např. takto: MOV MOV ADD

R0,#1 A,#2 A,R0

Nebo dokonce takto: MOV ADD

A,#2 A,#1

Ale jak už bylo řečeno, cílem není generování optimálního kódu, ale správně fungujícího kódu. Optimalizace je poměrně obtížná úloha a žádný překladač neumí programovat tak efektivně, jako zkušený programátor. S tím se musíme smířit, je to daň za používání vyšších programovacích jazyků. Ještě se musíme zastavit u jedné maličkosti. Tento náš jednoduchý překladač je sice zdánlivě v pořádku, ale generuje chybný kód. Zkušenější čtenář si již pravděpodobně všiml několika nesrovnalostí. Hlavním problémem je to, že u operace odečítání záleží na pořadí operandů. A v tomto případě se odečte první operand od druhého, což je samozřejmě špatně. Tuto chybu můžeme opravit např. použitím pomocného registru. Druhým problémem je, že instrukce SUBB u procesorů řady x51 odečte od výsledku ještě bit Carry. Proto ho musíme předem vynulovat. Upravená procedura pro odečítání pak bude vypadat takto: {*******************************************} { Prelozeni matematicke operace odecitani }

A,R0');

{*******************************************} { Prelozeni matematicke operace odecitani } procedure Substract; begin Match('-'); Term; EmitLn('SUBB A,R0'); end;

procedure Substract; begin Match('-'); Term; EmitLn('MOV R1,A'); EmitLn('MOV A,R0'); EmitLn('CLR C'); EmitLn('SUBB A,R1'); end;


9

TUL, FM, KSI


Generovaný kód je ještě méně efektivní, než před chvilkou. Tentokrát je však v pořádku. Na podobný problém narazíme ještě u operace dělení. V této chvíli umí náš překladač zpracovávat součet nebo rozdíl dvou čísel. V jednom z předchozích kroků jsme zpracovávali pouze jednočíselné výrazy. Ale reálné matematické výrazy mohou mít obě podoby a krom toho mohou nabývat ještě mnohem více možných tvarů. Takže si zkusme zadat jako vstup třeba číslo „1“. Nefunguje, že? A proč by taky mělo, když jsme původní program upravili na zpracovávání výrazů typu součet nebo rozdíl. Reálné výrazy se však mohou skládat z jednoho nebo více termů, které jsou odděleny operátory plus nebo mínus, nadále budeme tyto operátory označovat jako addop. Zápis v BNF pak vypadá takto: <expression> ::= []*

muset přikročit k rekurzivnímu zpracování podvýrazů. Každý podvýraz bude potřebovat další prostor pro odkládání mezivýsledků a pokud bychom k tomuto účelu chtěli i nadále používat registry, mohli by nám u složitějších výrazů volné registry dojít. Řešení tohoto problému je poměrně prosté – použijeme zásobník. Pomocí instrukce PUSH vložíme hodnotu na vrchol zásobníku a instrukcí POP tuto hodnotu opět vyzvedneme. Takže v proceduře Expression nahradíme řádek: EmitLn('MOV

R0,A');

řádkem: EmitLn('PUSH ACC');

V proceduře pro sčítání přidáme jeden řádek: {*******************************************} { Prelozeni matematické operace scitani }

Tento zápis nám říká, že výraz může být jeden term, nebo libovolné množství termů, které jsou odděleny operátorem sčítání nebo odečítání. K docílení této funkčnosti stačí přidat dva řádky do procedury Expression:

procedure Add; begin Match('+'); Term; EmitLn('POP EmitLn('ADD end;

{*******************************************} { Prelozeni matematickeho vyrazu }

Bez pomocného registru R0 se sice úplně neobejdeme, ale potřebujeme ho jen během dvou instrukcí a tak stačí používat jen jeden registr pro všechny operace a to i v rekurzi. Podobně upravíme i proceduru pro odečítání.

procedure Expression; begin Term; while Look in ['+','-'] do begin EmitLn('MOV R0,A'); case Look of '+': Add; '-': Substract; else Expected('operator + nebo -'); end; end; end;

Jak můžete vidět, procedura Expression zpracovává námi definovaný výraz velmi průhledně, přesně podle zadané BNF. Tento přístup umožňuje psát parser podle BNF definice jazyka stejnou rychlostí, jakou dokážete psát na stroji.

Používání zásobníku V této chvíli by se mohlo zdát, že psaní parseru a generování kódu je triviální záležitost. Musíme si ale uvědomit, že zatím jsme vyhodnocovali jen velmi jednoduché výrazy. Jako pomocné proměnné pro dočasné odkládání hodnot jsme používali akumulátor A a registry R0 a R1. Jakmile budeme chtít zpracovávat výrazy, které obsahují závorky a operátory s různou prioritou, budeme

0'); A,R0');

{*******************************************} { Prelozeni matematické operace odecitani } procedure Substract; begin Match('-'); Term; EmitLn('MOV R0,A'); EmitLn('POP ACC'); EmitLn('CLR C'); EmitLn('SUBB A,R0'); end;

Použitím zásobníku můžeme minimalizovat potřebu pomocných registrů. Výsledný kód je sice ještě méně efektivní, ale tento krok je nezbytný před dalším rozvojem parseru.

Násobení a dělení Ve výrazech se obvykle vyskytují i jiné matematické operace, než je sčítání a odečítání. Může se v nich objevit např. násobení a dělení. Tyto operace mají vyšší prioritu, než sčítání a odečítání.


10

TUL, FM, KSI


Ošetření priorit provedeme jednoduchou úpravou naší BNF definice termu. Podle této nové BNF bude již hračka upravit parser:

Ošetření výrazů v závorkách je poměrně snadné. Pro tento účel stačí pouze dodefinovat další možný tvar faktoru takto:

::= [ <mulop> ]*

::= ( <expression> )

V tomto zápisu je mulop operátor násobení nebo dělení a factor je zatím jen číselná konstanta. Proceduru pro zpracování faktoru získáme přejmenováním procedury Term. Nová procedura pro zpracování termu bude velmi podobná proceduře Expression:

Tím ovšem poprvé zavádíme do vyhodnocování rekurzi. Výraz se může skládat z faktorů a faktor může být výraz v závorce. Abychom mohli z procedury Factor volat proceduru Expression (která je definovaná až později), musíme si zavést její dopřednou definici.

{*******************************************} { Prelozeni faktoru }

{*******************************************} { Prelozeni faktoru } procedure Expression; Forward;

procedure Factor; begin EmitLn('MOV A,#'+GetNum); end; {*******************************************} { Prelozeni matematicke operace nasobeni } procedure Multiply; begin Match('*'); Factor; EmitLn('POP B'); EmitLn('MUL AB'); end; {*******************************************} { Prelozeni matematicke operace deleni } procedure Divide; begin Match('/'); Factor; EmitLn('MOV B,A'); EmitLn('POP ACC'); EmitLn('DIV AB'); end; {*******************************************} { Prelozeni termu } procedure Term; begin Factor; while Look in ['*','/'] do begin EmitLn('PUSH ACC'); case Look of '*': Multiply; '/': Divide; else Expected('operator * nebo /'); end; end; end;

Závorky Další věc, která může změnit prioritu vyhodnocování, jsou závorky. Výraz v závorce má ještě vyšší prioritu, než násobení a dělení. Závorky nám také dovolují zapsat výraz o libovolné složitosti. Např. výraz „(1+2)/((3+4)+(5−6))” by bez použití závorek ani nebylo možné zapsat.

procedure Factor; begin if Look = '(' then begin Match('('); Expression; Match(')'); end else EmitLn('MOV A,#'+GetNum); end;

Unární operátory V této chvíli se zdá, že už náš překladač umí zpracovat jakýkoli výraz. Zkusme si však vložit např. výraz „−1“. Ač vypadá jednoduše, náš překladač si s ním neporadí. Do této chvíle jsme totiž předpokládali, že každý výraz začíná číslem. V reálném životě ale existují i unární operátory. Nejjednodušším způsobem jak se s tím vyrovnat je přidat před celý výraz nulu, pokud začíná znaménkem: {*******************************************} { Prelozeni matematickeho vyrazu } procedure Expression; begin if IsAddop(Look) then EmitLn('MOV A,#0') else Term; while Look in ['+','-'] do begin EmitLn('PUSH ACC'); case Look of '+': Add; '-': Substract; else Expected('operator + nebo -'); end; end; end;

Funkce pro rozeznání znaménka se nám bude hodit i nadále, proto si jí přidejte i do kolébky: {*******************************************} { Rozpoznani znamenka na vstupu }


11

TUL, FM, KSI


function IsAddop(c:char):boolean; begin IsAddop:=c in ['+','-']; end;

Opět si zkuste upravenou verzi překladače přeložit a spustit. Zkuste, jak reaguje na různě složité výrazy na vstupu. Teď si zkuste vložit opět výraz „−1“. Výstupem je osm instrukcí assembleru. Na nahrání jedné konstanty do registru je to docela síla. Ale vzpomeňte si, co bylo řečeno na začátku tohoto dílu. Výsledkem nemá být dokonalý překladač, který chrlí optimální kód. V tomto seriálu tvoříme velmi jednoduchý, snadno pochopitelný překladač, který generuje korektní kód. To co jsme zatím stvořili je parser, který umí zpracovat téměř libovolný výraz, složený z jednočíselných konstant. V následujícím díle si ukážeme, jak jednoduché je přidat funkce, proměnné a podporu víceznakových tokenů.

Pár slov o optimalizaci Jak už bylo řečeno, optimalizace není hlavní prioritou tohoto seriálu. Stejně tak jste ale mohli v minulém odstavci vidět, že bez ní je generovaný kód prakticky nepoužitelný. Proto si dovolím v závěru tohoto dílu malé zamyšlení na téma optimalizace. Jsou v podstatě dva přístupy, jak zvýšit efektivitu výsledného kódu. Prvním z nich je zaměřit se na kvalitu kódu přímo při generování. Výhodou je, že známe význam kódu a tak můžeme optimalizovat velmi efektivně. Například je možné předem vypočítávat výrazy a testovat, zda výraz není konstanta. Nebo je možné počítat při vyhodnocování výrazů počet potřebných registrů, a pokud jich stačí málo, pak je výhodnější použít volné registry místo zásobníku. Tyto testy nejsou příliš složité, ale náš překladač by se jejich implementací stal velmi nepřehledným, a to nechceme. Druhým přístupem je vylepšování již vygenerovaného kódu. Je nutné ho procházet, hledat určité kombinace instrukcí a ty nahrazovat kratšími kombinacemi se stejným významem. Hlavní výhodou této metody je, že je naprosto transparentní a lze jí psát nezávisle na ostatních částech překladače. Jediná komplikace je velké množství možných kombinací, které můžeme nahrazovat. Výsledkem však může být dramatické vylepšení kvality kódu s minimálním zásahem do struktury překladače. Této metodě se také říká „peephole“ optimalizace, protože pracuje najednou vždy jen s několika málo instrukcemi. Proto jí také může-

me implementovat přímo do procedury Emit a provádět jí již během generování kódu. Obvykle se však tato optimalizace provádí v dalším průběhu, až po překladu. Je dokonce možné tuto optimalizaci přenechat jinému programu, než je vlastní překladač. Nevýhodou je poměrně velká časová náročnost, protože je nutné porovnávat různě dlouhé části kódu se všemi vzorky, které umí program zjednodušit.

Použitá literatura [1] Crenshaw J. Let's Build a Compiler. [online] 1997. Dostupné na www: http://compilers.iecc.com/crenshaw/

Šifrovací koutek Děkanát Fakulty mechatroniky (DFM) o prázdninách testoval možnosti šifrování při rozesílání hromadných e-mailů. Naší redakci se podařilo odhalit jednu z tajemných zpráv. ------From: To: Date: ------Subject: Date:

Forwarded Message Follows -----"Kvestor" Vazene pani tajemnice Fri, 19 Aug 2005 09:34:23 +0100 Fw: P epojovssno kabelo optiky Fri, 19 Aug 2005 07:59:08 +0200

Oznamuji vssm, xe ve tvrtek, 25.srpna 2005 v dob po 16.00 hod. bude p epojovssno optickTheta vedeno sot TUL, tyto prssce mohou mot dopad na funk nost PC sot . Jan Havrda, 60xx10674 SSAE a.s.

Zkušební provoz šifrování e-mailů byl zatím pozastaven, protože DFM odmítá v rámci potírání SPAMů zveřejnit veřejný klíč. Redakční kryptoanalytik podrobil zprávu důkladné expertíze. Text se bohužel podařilo dešifrovat jen částečně se spolehlivostí 2e-6. Zpráva obsahuje upozornění na rozšíření služeb menzy v souladu s novým nařízením o nakládání s odpady. Od 25. srpna zde bude odpad, který zde produkují, možno i ekologicky zlikvidovat. Novou službu si můžete stejně jako obědy objednat přímo z vašeho PC. Autor: NoMiR, DFM


12

TUL, FM

Pro nás? Spíše o nás bez nás…

Pro nás? Spíše o nás bez nás… Je to možná rok, co jsem se dozvěděl, že se má stavět nějaká budova před budovou E, či snad jen k budově E cosi přistavovat. Nevěnoval jsem tomu patřičnou pozornost, byla to jen zpráva ve stylu „jedna paní povídala…“, nic oficiálního jsem neobjevil.

Dnes je situace jiná – začalo se kopat a na rohu stavby se objevil plakát s kresbou budoucí stavby. Ohromilo mě to. Bohužel velmi negativně a dá se říci, že jsem byl až zděšen mohutností stavby a hlavně jejím nanejvýš necitlivým umístěním na volném prostranství místo části stávajícího parku. Ano, park nebyl patřičně udržován, ale symbolizoval pro mě svobodu a volnost, kterou mám spojenou s vysokoškolským životem. Z mého pohledu by bylo nejšťastnější vybudování podzemních garáží a park patřičně upravit a zachovat jej jako přirozený „campus“, jaký je obvyklý na jiných univerzitách ve světě.

Navíc jejich informovanost byla dosti podobná mé, nikdo do dnešní doby o té stavbě v podstatě nic konkrétního nevěděl. Docela by mě také zajímal proces schvalování takovéhoto projektu. Kolik lidí vlastně o stavbě „pro nás“ rozhodlo. Je asi celkem zbytečné volit ostrá slova směrem k architektovi, či lidem, kteří tento projekt odsouhlasili, neboť za prvé neznám pozadí schvalování celého projektu a za druhé, stejně by to nic neřešilo, vždyť už se kope a finance jsou uvolněny. Jen tolik bych chtěl dodat, že samotná stavba je avantgardní a netradiční a zcela jistě zaujme fotografy a hodnotitele, zodpovědné za výběr „stavby roku“. O to víc bude, alespoň pro mě, symbolem touhy jednotlivce, či jednotlivců, se zviditelnit na úkor obecného zájmu. Po určitém pátrání jsem objevil celý generel vysokoškolského areálu na www stránkách fakulty architektury a zdá se mi, že budova G, umístěná za budovami E a F by zcela jistě pokryla nároky na prostory a navíc by přirozeně dotvořila celý areál do tvaru U. Náklady na budovu G budou jistě o mnoho vyšší, ale než stavět výše zmiňovanou budovu by bylo vhodnější nějakou dobu počkat, než se uvolní finance na určitě rozumnější dílo. Vím, že svým postojem ke stavbě nic nevyřeším, jen využívám demokracie a své možnosti svobody projevu, abych si nemusel připadat jako v dobách komunismu, kdy většina národa potají potichu nadávala a bála se veřejně projevit… [1] Generel technické univerzity v Liberci. [on-line] [cit. 29. 9. 2005] Dostupné na www:

Navíc kombinace železa se sklem ve staré zástavbě mně rovněž připadá velmi nešťastná. Z mého malého průzkumu na univerzitě i mimo ni jsem zjistil, že umístění stavby se jako velmi nevhodné jeví valné většině dotázaných.

Autor: Lubomír Slavík, Grafika: [1], Foto: JJ


13

TUL, FM, KSI

Používané šifrovací módy

Používané šifrovací módy Monika Matušková

TU v Liberci, Fakulta mechatroniky a mezioborových inženýrských studií, Katedra softwarového inženýrství, Hálkova 6, 461 17 Liberec, Tel.: 485 353 641, E-mail: [email protected]

Abstrakt: Základní verze šifrovacích algoritmů bychom nalezli spíše v aplikacích pro výzkumné účely. V praxi se většinou používají takzvané operační módy šifer, které ještě dále ztěžují práci potenciálním útočníkům. Jejich typy a použití budou vysvětleny v následujícím článku.

1. Základní termíny Šifrovací algoritmy rozdělujeme do dvou skupin, na symetrické a asymetrické (s veřejným klíčem) [1]. Základní rozdíl mezi nimi spočívá v použití šifrovacího klíče. Zatímco symetrické algoritmy šifrují i dešifrují týmž klíčem K, u asymetrických algoritmů je potřeba dvojice klíčů Ke a Kd. pro šifrování a pro dešifrování. Označíme-li volný text P a zašifrovaný text C, můžeme pro symetrický algoritmus napsat rovnice 1.1 a 1.2, kde EK je funkce pro šifrování a DK pro dešifrování klíčem K. Z 1.3 vidíme, že EK a DK jsou inverzní.

C = E K (P ) P = DK (C ) P = DK (E K (P ))

2. Módy blokových šifer Pokud si pro svoji práci vybereme nějaký blokový šifrovací algoritmus, je třeba začít pomýšlet na to v jakém operačním módu jej chceme používat. Od operačního módu se odvíjí další úroveň bezpečnosti. Má však také vliv na rychlost šifrování a dešifrování a tak bychom neměli zapomínat ani na účel, ke kterému algoritmus potřebujeme. Jiný šifrovací mód je vhodný pro velké objemy dat, jiný pro šifrovanou komunikaci. Základními používanými módy jsou: ECB Electronic CodeBook CBC Cipher Block Chaining CFB Cipher Feedback Mode OFB Output Feedback Mode CTR (CM) Counter Mode 2.1. ECB

(1.1) (1.2) (1.3) Obr.1: Šifrování pomocí Electronic CodeBook

Asymetrické šifrování lze zapsat podobně jako symetrické, jak vidíme v 1.4 až 1.6. Funkce šifrování a dešifrování však nejsou inverzní.

C = E K e (P ) P = DK d (C ) P = DK d (E K e (P ))

(1.4) (1.5) (1.6)

Symetrické algoritmy ještě dále můžeme dělit na blokové a proudové šifry. Jak již název napovídá, blokové šifry, jako např. AES, zpracovávají volný text po blocích určité délky, zatímco proudové, jako např. RC4, pracují s proudem dat. Dále se budeme zajímat pouze o blokové algoritmy a jejich šifrovací módy.

Nejjednodušší ze šifrovacích módů je ECB [2], který rozdělí volný text na bloky a každý z nich šifruje zvlášť podle vzorce 1.1. Dešifrování probíhá podle vzorce 1.2. Základní vlastností a zároveň nevýhodou této metody je, že shodný volný text je zašifrován na stejný šifrovaný text, což umožňuje vytvoření kódové knihy obsahující páry nezašifrovaného a zašifrovaného textu. V případě kdy narazíme na slovo, obsažené v kódové knize, nemusíme šifrovat (popř. dešifrovat) a jeho partnera rovnou zapíšeme. Mluvila jsem o tom, že to může být i jistou nevýhodou, uvědomíme-li si však, že pro bloky délky n by bylo zapotřebí 2n slov pro každý z 2Nk klíčů (Nk je délka klíče v bitech), je jasné že profesionální kryptoanalytici se raději než k hrubé


14

TUL, FM, KSI


síle přikloní k jiným metodám analýzy, nebo k metodám tvorby kódových knih, které jsou založeny na statistické analýze. Výhodou naopak je nezávislost jednotlivých šifrovaných bloků na zbývajících. To umožňuje paralelní šifrování. Tento mód je vhodný pro šifrování velkého množství dat. 2.2. CBC

Obr.2: Šifrování pomocí Cipher Block Chaining CBC [4] každý blok volného textu xoruje se zašifrovaným textem předchozího bloku. Tímto jednoduchým způsobem vznikne kompletní datová závislost na šifrovaných datech. Vztahy pro šifrování a dešifrování bychom mohli popsat takto:

C i = E K (Pi ⊕ C i −1 ) Pi = Ci −1 ⊕ DK (Ci )

(2.7) (2.8)

Tento způsob odstraňuje problém, který jsem popisovala u ECB, totiž že stejné bloky jsou zašifrovány na stejný šifrový text. U CBC však může dojít ke stejnému problému na úrovni celé zprávy. Naštěstí lze pravděpodobnost, že k tomu dojde snížit vhodnou volbou inicializačního vektoru. Ze vzorce 2.8 vidíme, že dešifrování se provádí stejným způsobem, neboť jak víme, inverzní operací ke XOR je opět XOR. Tento mód je vhodný pro šifrování souborů, neboť je výrazně bezpečnější než ECB.

2.3. CFB

Obr.3: Šifrování pomocí Cipher FeedBack mode Výše zmiňované operačními módy ECB a CBC nám kromě problémů se stejně zašifrovaný-

mi částmi přináší další nevýhodu, pracují s bloky dat pevné délky. V některých případech ovšem potřebujeme přistupovat k jednotlivým bitům zprávy okamžitě, bez potřeby znát celý blok, pracovat tedy s proudem dat (síťové aplikace). Pro tento případ byl zaveden Cipher FeedBack mode, který v podstatě blokovou šifru převádí na proudovou [5]. Ke generování bloků potřebné délky je použit posuvný registr, do něhož na počátku uložíme inicializační vektor v. Při šifrování je registr posouván o potřebnou délku j, která představuje délku šifrovaných dat (1 bit, 1 byte, ...) a k výsledku je poté přičten zašifrovaný text. Blok, který tak vznikne je použit pro zašifrování dalšího bitu, nebo znaku. Celý proces můžeme vidět na Obr. 3, nebo ze vzorce 2.9.

C i = Pi ⊕ E K (C i −1 + vi −1 << j ) Pi = C i ⊕ DK (C i −1 + vi −1 << j )

(2.9) (2.10)

Dešifrování se provádí stejným způsobem jako šifrování, viz. vzorec 2.10. Z obrázku 3 je patrné, že i tento způsob bude mít svoje nevýhody, které souvisí s použitím posuvného registru se zašifrovaným textem. Díky způsobu tvorby bloků pro šifrování se bude v případě jejího výskytu snadno šířit chyba.

2.4. OFB

Obr.4: Šifrování pomocí Output FeedBack mode Output FeedBack (OFB) [6] mode je velice podobný CFB. Narozdíl od něj však v případě výskytu chyby nedochází k jejímu šíření, protože pro XORování volného textu je vždy použit zašifrovaný inicializační vektor a samotný šifrovaný text tuto složku vůbec neovlivňuje. Tento jednoduchý způsob můžete vidět na Obr. 4, nebo ve vzorci 2.11.

C i = Pi ⊕ E K (vi ) Pi = C i ⊕ DK (vi )


(2.11) (2.12)

15

TUL, FM, KSI


Dešifrování provádíme podle předpisu 1.12.

2.5. CTR

Obr.5: Šifrování pomocí CounTeR mode CounTeR mode [7] je další modifikací OFB. Jediným rozdílem je, že změna inicializačního vektoru není zajištěna jeho zašifrováním, ale tím, že je rozdělen na dvě části. Levá část je náhodné číslo n a v pravé části je tzv. counter r, tedy čítač (postačí 8 bitů). K němu je v každé rundě přičítána jednička. Po této změně je celé číslo použito pro šifrování za účasti klíče a nakonec je výsledek opět xorován s volným textem, čímž vznikne zašifrovaný text, jak můžete vidět na Obr. 5. Zápis šifrování je ve vzorci 2.13 a dešifrování ve vzorci 2.14.

C i = Pi ⊕ E K (vi ), vi = n | ri −1 + 1 Pi = C i ⊕ DK (vi ), vi = n | ri +1 − 1 r1 = 00000000

[1] Grošek O., Porubský Š. Šifrovanie – algoritmy, metódy, prax. Grada, 1992 [2] Schneier B. Section 9.1 Electronic Codebook Mode. Applied Cryptography Second Edition: Protocols, Algorithms and Source Code in C. New York: John Wiley & Sons, 1996 [3] Dworkin M. Recommendation for Block Cipher Modes of Operation. NIST, Special Publication 800-38A, 2001 Edition [4] Schneier B. Section 9.3 Cipher Block Chaining Mode. Applied Cryptography Second Edition: Protocols, Algorithms and Source Code in C. New York: John Wiley & Sons, 1996 [5] Schneier B. Section 9.6 Cipher-Feedback Mode. Applied Cryptography Second Edition: Protocols, Algorithms and Source Code in C. New York: John Wiley & Sons, 1996 [6] Schneier B. Section 9.8 Output-Feedback Mode. Applied Cryptography Second Edition: Protocols, Algorithms and Source Code in C. New York: John Wiley & Sons, 1996 [7] Schneider B. Section 9.9 Counter Mode. Applied Cryptography Second Edition: Protocols, Algorithms and Source Code in C. New York: John Wiley & Sons, 1996 [8] Schneider B. Section 9.10 Other Block Cipher Modes. Applied Cryptography Second Edition: Protocols, Algorithms and Source Code in C. New York: John Wiley & Sons, 1996

(2.13) (2.14) (2.15)

Brigáda v oboru nejen pro doktorandy

2.6. ostatní módy Existují ještě další operační módy odvozené ze základních. Jsou to například PCBC (Propagating Cipher Block Chaining Mode) [8], proložené CBC (Interleaved Cipher Block Chaining Mode) [4], proložené CFB (Interleaved Cipher Feedback Mode) [6] a další. Nejpoužívanější jsou však první čtyři základní: ECB, CBC, CFB, OFB.

Firma e4t (dceřiná společnost Škoda Auto) hledá studenta s hlubokými znalostmi systému LINUX a to hlavně jeho serverové části, zabezpečení, FTP, http serveru a dalších protokolů. Předpokládá se i znalost HW PC. E4t předpokládá dlouhodobou spolupráci s výhledem na zaměstnání.

3. Závěr Z kapitoly 2 můžete vidět, že k tomu abychom začali šifrovat je třeba se zamyslet i nad tím, jaký šifrovací mód použijeme. Důležité je poznání, že díky změně pouhého šifrovacího módu můžeme i blokovou šifru přeměnit na proudovou. Také některé argumenty hovořící pro zvýšení bezpečnosti nás mohou ovlivnit při rozhodování.

kontakt: [email protected]


16

TUL, FM


Rady a návody – Mechatronická svíce Ochody s dekorativními a dárkovými předměty hýří a překypují pestrou nabídkou předmětů a nástrojů určených pro přebití přirozeného pachu domova či pokoje. Výběr vůní těchto přehlušovačů smradu se postupně ustálil na silně omezené komerční sadě počínající vanilkou či citrónem a konče lesní vůní. Nic moc na výběr pro pravověrného mechatronika, pro nějž je např. růže díky trnům, vadnutí a omezenému výběru barev a vůní pouze betaverzí slušné kytky. Mechatronik je ovšem tvor hloubavý a akční, neustále nespokojený s udržováním statutu quo. A tak vám přinášíme návod na výrobu typické mechatronické svíce. Co tedy potřebujeme? V první řadě 30 let starý elektrolytický kondenzátor na 50 µF/400V firmy Jensen Capacitors, 20 sýrů typu hermelín, kleště, česnek, bavlněný motouz, 10 cm měděného drátu o průměru 1 mm, kilo cibule, feferonky, pilu na kov, pepř, pilník a slunečnicový olej. Do vhodné nádoby o obsahu asi 3 litry, od níž máme k dispozici dobře těsnící víčko, vkládáme postupně jednotlivé sýry, které vrstvu po vrstvě prokládáme drceným česnekem, cibulí pepřem a feferonkami. Máme-li naskládány všechny sýry, nebo se nám do nádoby už další nevejde, přelijeme obsah slunečnicovým olejem a uzavřeme. Celou nádobu odložíme na týden do chladu a temna, na místo, kde je minimalizována šance přirozeného úbytku obsahu nádoby v důsledku kamarádů.

Uchopte kondenzátor a přiměřeně hrubou silou odstraňte vrchní víčko s kontakty. Pokud není možné ani po použití nepřiměřeně hrubé síly odstranit víčko kondenzátoru, použijte pilku na kov a trošku uzávěru pomožte.

Při odstranění víčka se vám obvykle podaří odstranit i vlastní kondenzátor, což je papírokovový svitek čišící čímsi zdraví méně prospěšným. Ten ekologicky zlikvidujte do nejbližšího koše a ponechte si pěkný kovový kalíšek, jenž bude základem vaší mechatronické svíce.

Pokud dbáte na estetiku, můžete pilníkem zahladit stopy pilky a hrubého násilí na kalíšku. Odstraněním ostrých hran a otřepů také zabráníte poškození rtů, pokud si někdo splete budoucí svíci s panákem. Na připraveném kousku drátu vytvořte kleštěmi uprostřed očko, kterým provlékneme bavlněný motouz jako knot. A to je vše, máte malou nádobu či kalíšek sloužící jako svíce. Vlastní fantazii se meze nekladou, velmi efektní je např. použití elektronických prvků či drahých šperků jako držáku knotu.

V této chvíli je vhodné uspořádat malou párty, případně večeři. Během ní s troškou pečiva systematicky vylovte a ve svých interních odpadkových koších zpracujte pár kousků sýrů z velké nádoby. Upozorňuji, z té velké! Pokud jsou v té malé kousky něčeho, co připomíná sýr, garantuji vám, že by je potravinářská komise pravděpodob-


17

TUL, FM


ně doporučila na hubení potkanů. Díky zásahu do obsahu velké nádoby se v ní utvořil přebytek tekutiny, kterou přelijte do připravené svíce. Ponechte chvíli nasáknout knot a zapalte.

V tento přenádherný okamžik, kdy se začne mihotat radostný plamínek vaší exkluzivní

mechatronické svíce, by jste měli pocítit přitažlivou, pachové i chuťové pohárky dráždící vůni nakládaných hermelínů. Garantujeme vám, že vás tato vůně nikdy nepustí. Přirozeně totiž velmi rychle prostupuje veškerými pórovitými věcmi a neopouští je po řadu měsíců. Podobného efektu lze dosáhnout i tehdy, když během přelévání tekutiny nebudete škudlit a věnujete trošku i vašemu koberci. Pokud rádi experimentujete, určitě vyzkoušejte jako náplň svíce olej pro dvoutaktní motory. Nová vůně domova a la Trabant tak ohromí, že vás nenechá ani nadechnout. Závěrem bychom rádi upozornili na dodržování požárních předpisů a opatrnou práci s luštěninami.

Práci zdar!

Autor, foto: jBF

Komentáře – Všechno bude možná jinak Upozornění: Článek je pouze smyšlenkou z reálně dostupných informací. Nelze jej brát příliš vážně. Pokud se alespoň trošku zajímáte o výpočetní techniku, jistě vaší pozornosti neuniklo neustálé soupeření mezi komerčním a tzv. volným či otevřeným softwarem. Tento boj je zřejmě nejvíce patrný v konfliktu Microsoft vs. „open“ komunita ať již jde o MS Windows kontra Linux nebo MS Office kontra OpenOffice, StarOffice apod. Skalní fandové Linuxu nechť mne omluví a nezahrnují časopis haldami nesouhlasných ohnivých emailů, ale co se týče tohoto systému, jsem mírně skeptický k funkčnosti, zejména u distribucí, které jsou skutečně zdarma. Nejenže mám pocit, že nelegálně, tj. v podstatě zdarma, instalovaných komerčních systémů je daleko více než těch nekomerčních, což ve výsledku činí komerční systémy levnější, ale také skutečnost, že jen málo kdo počítá cenu svého času. Týdenní řešení problému je v případě Linuxu zábavou a sportem, zatímco u prokletých Windows již po minutě nadávám na zk****ný systém. Tak to dělám já a myslím, že naprostá většina trošku šťouravějších uživatelů. Problém je, když se zaměstnavatel zeptá, co jsem minulý týden dělal. To, že jej můj sport a zábava přišly na pět, deset i více tisíc, jej vysloveně nepotěší. Ale tolik konec pesimistickému pohledu, MS Windows a jiné systémy si svůj čas

také vyberou. Výhodou v tomto případě ovšem je to, že si můžeme společně zanadávat na Microsoft, zatímco v případě Linuxu budu tím viníkem jen a jen já. V této souvislosti mě zaujala zpráva o dohodě mezi vyhledávacím gigantem Google a NASA. Na tom, že se dohodli na vzájemné spolupráci, není nic divného. Podobných dohod se uzavírají ročně desítky.

Dle této dohody má Google ve známém silikonovém údolí vybudovat přibližně 100 000 m2 kancelářských prostor pro vývoj a výuku (ano skutečně výuku) distribuovaných technologií. NASA má totiž zájem o využívání výpočetní síly mnoha miliónů malých počítačů. Proto také opustila od dalších plánů na nákup superpočítačů a vypadá to, že IBM přišla o kšefty. To však nic neříká o tom, co pro nás, běžné uživatele a šťouraly, znamená tato dohoda. V podstatě nic. Až na drobnost, že to je jen jeden z růžků, které Google vystrkuje. Tím dalším je prohlášení Google o plánech na boj proti tzv. “office curse“, což v překladu znamená, že chce na-


18

TUL, FM


stoupit do ofenzivy proti Microsoftu a jeho balíku kancelářských produktů. Vizí společnosti Google je, což by nikdo nečekal ☺, převedení veškeré kancelářské agendy do webové platformy. Že to myslí vážně, dokazuje fakt, že Google ve Spojených státech skupuje optické páteřní sítě a otevřeně prohlašuje cosi o využití prozatím nevyužívané kapacity těchto sítí označované jako “dark fiber“. A k čemu to všechno? Vypadá to tak, že do poměrně ustálených vod hry kdo od koho nakrade více technologií mezi komerčními firmami a open komunitou vstupuje třetí hráč, který technologicky stojí stranou od hlavního proudu. Pokud se společnosti Google podaří splnit její vize, stane tak pravděpodobně nejen softwarovým, ale také telekomunikačním gigantem výrazně ovlivňujícím podobu kancelářské výpočetní techniky, podobně jako to dnes dělá Microsoft. Ačkoliv prohlašují něco o webové kanceláři zdarma, zadarmo nehrabe ani pověstné kuře, natož pak Google. V budoucnu možná vytlačí zbylé dva hráče této hry a na každém PC bude kasička na mince či čtečka platebních karet. Uživatel vhodí pětikorunu a bude si moci nadatlovat další dvě stránky svého dokumentu a odeslat výsledek svému zaměstnavateli. Celé zpracování dokumentu proběhne mezi milióny distribuovaných počítačů. Včetně toho, na kterém právě uživatel pracoval. Koupíte si počítač a ještě budete platit za jeho používání, ovšem Google vám zpětně bude platit za výpočetní kapacitu, kterou využije a prodá dalším firmám. Uvidíme co bude. Už tu začínala být trošku nuda.

Táhneme za jeden provaz Technická univerzita v Liberci je Evropskou jedničkou v zavádění nových nařízení unie k rovnému přístupu k prostředkům a totální emancipaci. Rekonstrukce budovy F3 v areálu univerzity Husova probíhá již podle nových pravidel. Nové toalety jsou slunné, prostorné a každý si může vybrat tu svoji mísu či pisoár, aniž by škubáním za kliku zkoušel, jestli není obsazeno.

Pracovníci obou fakult (FM, TF) nové vybavení hodnotí velmi kladně: „Společně se prý lépe táhne (pozn. redakce: nebo tlačí) a využijeme lépe čas odbornou diskusí nebo společnou četbou denního tisku, který si můžeme operativně navzájem půjčovat.“

Zdroje: [1] Mayers M. Google-NASA partnership rockets Web debate. [online] CNET tech sites. [cit. 25. 9. 2005] Dostupné na www [2] Mills E. Can Google beat the new-office curse? [online] CNET tech sites. [cit. 25. 9. 2005] [3] Mills E. Google builds an empire to rival Microsoft. [online] CNET tech sites. [cit. 25. 9. 2005] Autor: jBF

Autor NoMiR, Foto Uďa, NoMiR K^7 vědecko populární časopis TU v Liberci 3/05 –- http://k7.vslib.cz

19

TUL, FM, KEL

Eliminace zapínacího proudu transformátoru…

Eliminace zapínacího proudu transformátoru metodou řízeného spínání Radek Vystrčil Technická univerzita v Liberci, Fakulta mechatroniky a mezioborových inženýrských studií, Katedra elektrotechniky, Hálkova 6, 461 17 Liberec, E-mail: [email protected]

Úvod Při zapojení transformátoru k napájecímu napětí dochází ke vzniku krátkodobého, někdy značně velkého, zapínacího proudu. Tento proud může způsobit selhání jištění transformátoru, může dojít k poškození vinutí transformátoru velkými magnetickými silami nebo k poškození ostatních součástek obvodu. Zapínací proud vzniká jako odezva na saturaci magnetického obvodu jádra. Ta je způsobena rozdílem mezi magnetickým indukčním tokem φ, který by procházel jádrem v ustáleném provozním stavu a zbytkovým magnetickým indukčním tokem. Zbytkový tok zůstává v jádře po vypnutí transformátoru díky remanentní magnetizaci jádra. Velikost zbytkového toku je ovlivněna magnetickými vlastnostmi jádra, vzduchovou mezerou jádra, kapacitou vinutí a ostatními kapacitami připojenými k transformátoru. Nežádoucí efekty přechodového děje mohou být potlačeny nadhodnocenou pojistkou, záměrným zvětšením odporu na primární straně transformátoru nebo zapojením elektronického obvodu měkkého startu.

Pro optimální řešení problémů zapínacího proudu je třeba vzít v úvahu velikost zbytkového magnetického toku v okamžiku sepnutí a velikost magnetického indukčního toku generovaného přiloženým napětím. Velikost offsetu sinusového toku generovaného přiloženým napětím je závislá na okamžité hodnotě přiloženého napětí. To ukazuje obr. 1. Špička magnetického toku může teoreticky nabýt velikosti φmax = φzbytkový + 2*φnormal. Obrázek 1 ukazuje nejvážnější případ, a to zapínání transformátoru při nulovém napájecím napětí. Špička přechodového toku jádrem je teoreticky více než dvakrát větší než špička toku v ustálením stavu a jádro transformátoru je v saturaci.

Obr. 2 Optimální zapínací okamžiky jednofázových transformátorů

Obr. 1 Průběhy napětí a toků při sepnutí v nejméně vhodném okamžiku.

Připojené napájecí napětí vytváří v jádře indukovaný magnetický tok. Abychom eliminovali přechodový jev musíme zajistit, aby tento tok byl stejně veliký, jako zbytkový tok procházející jádrem transformátoru. Obr. 2 ukazuje očekávaný průběh magnetického indukčního toku a zbytkového toku jádrem. Z obrázku je patrné, kdy je výhodné připnout transformátor k napájecímu napětí.


20

TUL, FM, KEL


Řízené zapínání třífázových transformátorů Situace přechodového jevu je u vícefázových transformátorů komplikovanější, než u jednofázových transformátorů. Pouze transformátory s jednofázovými uzemněnými vinutími mohou být uvažována jako spojení jednofázových transformátorů. Většina výkonových transformátoru je ale zapojena tak, že jednotlivé fáze mají mezi sebou magnetickou vazbu. U těchto transformátorů není po připojení jedné fáze magnetický indukční tok ostatních fází statický, ale proměnný. Obr. 4 Zapínání transformátoru bez zbytkových toků. Průběhy magnetických toků ve všech fázích a vhodné okamžiky k připnutí transformátoru k napájecímu napětí.

Obr. 3 Model třífázový transformátoru s jednofázovými jádry a sekundárním vinutím zapojeným do trojúhelníka. Šipky naznačují velikosti a směry toků v jednotlivých fázích. Uvažujme třífázový transformátor se třemi oddělenými jádry a sekundárními vinutími zapojenými do trojúhelníka, jak naznačuje obr.3. Dále uvažujme, že zbytkový tok je ve všech třech fázích nulový. V tomto případě je optimální okamžik připnutí první fáze, když by byl budoucí tok nulový. Takový okamžik nastane, když je napájecí napětí první fáze v maximu. Po připojení první fáze je magnetický tok, díky spojení sekundárních vinutí do trojúhelníka, generován i v ostatních dvou fázích. Tyto toky jsou poloviční amplitudy a jsou v protifázi oproti první fázi. Vztahy mezi amplitudami a fázemi toků ve všech třech fázích jsou stejné jako mezi napětími příslušných vinutí. V tomto případě může být optimální sepnutí dosaženo připojením zbylých dvou fází v okamžiku čtvrt cyklu po připojení první fáze, když je očekávaný a dynamický tok v každé fázi stejný. Tato situace je naznačena na obr. 4. Při hledání optimálního zapínacího okamžiku jsme uvažovali transformátor, jehož jádrem neprochází žádný nulový tok. Ve většině případů však zbytkový tok nebývá nulový. John H. Brunke ve své práci [2] uvádí, že zbytkový tok může nabývat až 85 % jmenovité hodnoty. Zbytkové toky nejsou ve všech fázích stejně veliké. V mnoha případech je zbytkový tok v jedné fázi skoro roven nule a v ostatních fázích je stejně veliký, ale v protifázi.

Uvažujme nyní transformátor na obr. 3 a předpokládejme, že zbytkový tok není nulový a že není ve všech fázích stejný. Podle obr. 4 sepneme v optimálním okamžiku fázi s nulovým zbytkovým tokem (fáze „A“). Tj. na průběhu napětí v maximu, tak aby vytvořený tok byl nulový. V jádru se vytvoří dynamický tok, který nebude v ostatních dvou fází rozdělen rovnoměrně. Dynamické toky (viz. obr.5) začínají na úrovních zbytkových toků a probíhají podle hysterezní smyčky v původním směru. Fáze „C“ bude nad kolenem saturační části hysterické smyčky a fáze „B“ bude v lineární části smyčky. Jestliže jsou výrazně odlišné indukčnosti obou vinutí, budou i odlišné náběhy charakteristik. Proto je napětí na vinutí nerovnoměrně rozděleno, např. vinutí s větší indukčností bude mít větší napětí. Toto větší napětí vytvoří větší tok a dojde ke zvětšení toku fází „B“ směrem k velikosti toku fází „C“. V důsledku toho se toky ve fázích „B“ a „C“ rychle vyrovnávají. Tento jev se označuje jako „vyrovnání toku jádra.“

Obr. 5. Průběhy magnetických toků po zapnutí transformátoru. Případ odpovídá obr. 4 Při postupném zapínání fází transformátoru je v jedné fázi transformátoru v každém okamžiku tok roven očekávanému toku. Protože oče-


21

TUL, FM, KEL


kávané toky a toky jádrem musí dát v součtu nulu, jsou indukované dynamické toky jádrem rovny jejich očekávaným tokům dvakrát za cyklus.

nání“ (simultaneous closing strategy) a je výhodná pro spínání nízko napěťových transformátorů s velkým zbytkovým tokem v jádře. Jak již bylo dříve zmíněno po připojení jedné fáze nastane jev vyrovnání toku v jádru. Toky ve zbylých fázích mají tendenci se vyrovnat. To znamená, že jestliže je jedna fáze sepnutá v okamžiku kdy jsou si očekávaný a zbytkový proud rovny a sepnutí zbylých dvou fází je o několik cyklů opožděno, může být zbytkový tok na těchto dvou fázích ignorován. Této strategii se říká „zpožděné zapínání“ (delayed closing strategy) . Obr. 7. ukazuje průběhy indukčních toků při zpožděném zapínání transformátoru.

Obr. 6 Očekávané a dynamické toky jádrem třífázového transformátoru

Závěr

Tuto situaci znázorňuje obr 6. Fáze „A“ je bez zbytkového toku a je připojena v okamžiku „A“. Okamžitě se začnou indukovat dynamické toky ve fázích „B“ a „C“. V závislosti na polaritách očekávaných toků ve fázích se očekávané toky a dynamické toky rovnají (B a C body). Tyto dva body nabízejí vhodnou příležitost k zapnutí zbylých dvou fází aniž by došlo k saturaci jádra. Bod B je zřejmě výhodnější pro sepnutí fází, neboť průběhy toků se, na rozdíl od bodu C, v průběhu několika milisekund pomalu mění. Tento způsob se nazývá „rychlé zapnutí transformátoru“ (rapid closing strategy).

U většiny třífázových transformátorů lze zjistit zbytkový tok a řízeným spínáním eliminovat zapínací proud. V článku byly prezentovány tři strategie řízeného zapínání třífázových transformátorů. Pro všechny strategie platí, že abychom optimálně sepnuli transformátor, bez saturace jádra a přechodových jevů, je třeba při spínání jednotlivých vinutí dodržet rovnost očekávaného a dynamického toku. • Strategie rychlého sepnutí – tato metoda spočívá v sepnutí nejprve jedné fáze a během čtvrtiny cyklu zbylých dvou. Je potřeba znát zbytkový tok ve všech třech fázích a model transformátoru. • Strategie zpožděného sepnutí – tato metoda spočívá nejprve v sepnutí jedné fáze a ostatních dvou v průběhu dvou až tří period. Vyžaduje znalost zbytkového toku pouze v jedné fázi, ale nepotřebuje znát žádné parametry transformátoru. • Strategie souběžného sepnutí – tato strategie zavírá všechny tři fáze společně v optimálním bodě. Je potřeba znát zbytkový tok ve všech třech fázích

Literatura Obr. 7 Průběhy magnetických toků jádrem třífázového transformátoru zapínaného metodou „delayed closing strategy“ Další zajímavá příležitostí k sepnutí zbylých fází je rovněž patrna z obr. 6. V bodě A, kde je první fáze sepnuta jsou dynamické a očekávané toky všech fází téměř stejné. Pokud by byly zbytkové toky ve fázích „B“ a „C“ nepatrně větší, tak aby byly rovny očekávaným tokům, byl by bod A optimální k současnému sepnutí všech tří fází najednou. Tato strategii se nazývá „souběžné spí-

[1] Brunke J. H., Fröhlich K. Elimination of Transformer Inrush Currents by Controlled switching Part I - Theoretical Considerations. [online] [cit 29. 9. 2005] Dostupné na www: <www.ewh.ieee.org/soc/pes/switchgear/CIGR ECSseminar/Txinrushpart1.pdf> [2] Brunke J. H. Elimination of Transient Inrush Currents When Energizing Unloaded Power Transformers. Doctoral Dissertation No. 12791, ETH Zurich 1998.


22

TUL, FM

Dívka čtvrtletí

Dívka čtvrtletí V tomto čísle přinášíme skutečnou lahůdku, kterou je již vystudovaná mechatronička. Doufám, že interview zaujme nejen současné doktorandy, kteří s ní studovali, ale i Vás ostatní. Dívkou podzimu je…

Lea Farská Absolventka FM 2004 Obor Automatizované řízení a inženýrská informatika johnybf (11:20 AM) : Jak jsi přišla ke přezdívce Sunny? Sunny (11:20 AM) : podle nejoblíbenější písničky johnybf (11:20 AM) : Jaká to je? Sunny (11:21 AM) : Sunny od Bonney M Sunny (11:21 AM) : (tohle je jedna z nejtěžších otázek, víš to? :o) ) johnybf (11:22 AM) : Vím, chtěl jsem ji vytáhnout až na konci, ale ty jsi si začala. ;-)

johnybf (11:23 AM) : Takže reprezentuje tvůj hudební vkus, nebo se pobytem v našem ústavu něco změnilo? Sunny (11:25 AM) : Pobytem v našem ústavu se na mém hudebním vkusu nic nezměnilo :o) Ale nedá se říct, že ta písnička reprezentuje můj hudební vkus, já mám velice široký záběr, co se hudby týče. johnybf (11:26 AM) : Například? Sunny (11:26 AM) : Například – to znamená odtud – potud? johnybf (11:26 AM) : Například… :-) Sunny (11:28 AM) : Mojí nejoblíbenější skupinou je ABBA, ale ráda poslouchám i Scooter, moderní country, muzikály, podle nálady i operu nebo dechovku. Ovšem nejkrásnější muzika je ta od táboráku ;o) Sunny (11:29 AM) : resp. ta U táboráku ;o) johnybf (11:29 AM) : Opravdu široký záběr. Znamená to, že ráda trampuješ? A jak jsi na to se zpíváním u táboráku? johnybf (11:30 AM) : To ,,U táboráku“ jsem nestihnul :-) Sunny (11:30 AM) : Jak, nestihnul? johnybf (11:32 AM) : Odeslal dřív než jsem si to přečetl – ale odpovídej na moje dotazy, já se tu ptám! ;-) Sunny (11:32 AM) : Jasně, šéfe ;o) Sunny (11:32 AM) : Trampování – když je příležitost, tak si do přírody vyrazím ráda. Ale můj zpěv by zřejmě vyplašil většinu zvířeny v okolí :o) johnybf (11:33 AM) : Takže si zpívání přece jen někdy zkoušela? Sunny (11:33 AM) : jako malá jsem na základní škole zpívala ve sboru. Ale to už je opravdu dávno. johnybf (11:34 AM) : A jak jsi přišla na to plašení dravé zvěře? Sunny (11:34 AM) : Ty jsi mě někdy slyšel zpívat? Nebo jinak: Slyšel jsi mě někdy zpívat? Sunny (11:36 AM) : (to neni řečnická otázka :o) ) johnybf (11:36 AM) : Žel bohu ne. Ale věřím, že by to byl krásný zážitek.


23

TUL, FM Sunny (11:40 AM) : Tak to buď rád, že ne :o) Na veřejnosti zpívám pouze jednu písničku a to jen když hodně prší. Naučil mě ji táta a bezpečně zahání mraky. johnybf (11:38 AM) : Když už jsme u trampování. Ty jsi byla během prázdnin doma. V které části republiky to bylo? Sunny (11:40 AM) : O prázdninách jsem strávila dva bezvadné týdny v Krkonoších. johnybf (11:40 AM) : Cestování? Výlety? Sunny (11:41 AM) : Spousta výletů. A taky spousta borůvek. johnybf (11:42 AM) : Tak borůvky jsou samozřejmě skvělé. A co houbičky, sbíráš? Pojídáš? Sunny (11:43 AM) : Houbičky sbírám, pojídám a dokonce z nich dokážu i něco uvařit. Ale nejsem žádný Smotlacha, sbírám jen to, co nemá čárky pod kloboukem. Sunny (11:44 AM) : Ovšem letos jsem dostala lekci, že ne všechny rourkovaté houbičky jsou OK. Sunny (11:44 AM) : Našla jsem klouzka, co chutnal jako česnek... Sunny (11:45 AM) : (hele, doufám, že do toho časopisu nepřijdou ty hrubky, co máš v těch otázkách?) johnybf (11:47 AM) : (v pohodě, ty editor opraví) Jo chybami se člověk učí. Já osobně nechávám své sbírky překontrolovat. Slyšel jsem také, že máš jednoho velkého koníčka, spíše koně? Sunny (11:48 AM) : No, zatím jsou koně jen můj koníček, na vlastního si musím ještě chvíli počkat. Sunny (11:51 AM) : Ale kromě koní mám i jiné koníčky. Třeba film, fascinují mě možnosti tzv. bílé magie, miluju práci se dřevem... johnybf (11:51 AM) : Jak dlouho se koňům věnuješ? Sunny (11:56 AM) : Dalo by se říci že od školky. Když mě poprvé sestřenice posadila na hřbet hnědáka, který si jako první získal moje srdce. Jmenoval se Astor. Neublížil by mouše, ale suverénně skákal i přes ty nejvyšší překážky. V sedmé třídě jsem se přihlásila do oddílu v Ústí nad Labem a tam zůstala šest let, do maturity. Pak nastala pětiletá přestávka díky vysoké škole (vždyť to znáte - protokoly, projekty, zkoušky a zase protokoly :o) ). Nebyl čas. Teď jsem se zase do oddílu přihlásila, tentokrát tady, v Liberci. Bohužel toho času je pořád málo, ale snad se mi nějaký podaří „uloupit“ :o)

Dívka čtvrtletí johnybf (12:00 PM) : To jsi jezdila parkur? Sunny (12:02 PM) : Ano, ale jen pár menších závodů v rámci oddílu, třeba na závěr jezdecké sezóny. Na ty velké jsem si nikdy neudělala licenci. Vždycky mě víc lákalo se o koně starat, zajímat se o jejich zdraví (fyzické i psychické) a případně si někdy vyjet na vyjížďku. johnybf (12:03 PM) : Docela mne zaujala „bílá magie“. Je to něco jako léčitelství? Sunny (12:05 PM) : Správně. „Bílá magie“ je o bylinkách, léčivé síle kamenů, aromaterapii apod. I ten přívěsek, co mám na krku, je toho součástí. Je to biogenerátor, dodává mi sílu a energii. Sunny (12:06 PM) : (máš ho určitě někde na těch fotkách.. ;o) ) johnybf (12:07 PM) : Hmmm, vidím že jsi vysloveně přírodně orientovaná. Jak jsi se vlastně dostala k mechatronice? Sunny (12:07 PM) : :o))) johnybf (12:09 PM) : Moc se nesměj. Nebyla by lepší třeba zemědělka?

Sunny (12:09 PM) : Chtěla jsem být veterinářkou, ale všichni mě varovali, jak je to těžká práce a že jako ženskáveterinářka neseženu práci. Až mi táta řekl: Běž studovat elektrotechniku, tak místo vždycky najdeš a technici jsou dobře placení. Mně to bylo v podstatě jedno, ve škole mi šlo všechno. Sunny (12:11 PM) : A pak jsem přijela na den otevřených dveří a jednak se mi moc líbil Liberec a jednak tu byli skvělí lidi. Tak jsem řekla: Liberec nebo nic.


24

TUL, FM johnybf (12:12 PM) : Orientace na elektrotechniku je tedy spíše důsledkem životních rozhodnutí než zájmem? A co Liberec po letech? Stále přitažlivý? johnybf (12:13 PM) : Táta je docela prozíravý muž. Sunny (12:14 PM) : Liberec je po letech pořád přitažlivý – a elektrotechnika už taky. Prvotní rozhodnutí „z rozumu“ se změnilo v zájem. Myslím, že je to lepší, než kdyby to bylo obráceně :o) johnybf (12:15 PM) : To nezbývá než souhlasit. V jakém oboru jsi promovala? Co bylo tvojí diplomovou prací? Sunny (12:17 PM) : Promovala jsem v oboru Automatizace a inženýrská informatika. Moje diplomová práce se zabývala návrhem a realizací přístroje, který by umožnil měřit koeficient tření mezi dvěmi plošnými textiliemi. johnybf (12:21 PM) : To téma docela zavání textilem a nevypadá příliš elektrotechnicky. Nebo se mýlím? Volba tématu vycházela z tvého, řekněme „ženského“, zájmu o textil, nebo za tím vězí něco jiného?

Sunny (12:26 PM) : Bylo potřeba sestrojit přístroj na měření. V tom žádný textil není. Přišlo to jako nabídka z textilní fakulty v rámci spolupráce mezi fakultami. Bylo tam spousta (netextilních) věcí – sehnat vhodné snímače, osadit přístroj snímači, naprogramovat ovládání motoru, sběr dat ze snímačů, vyhodnocení dat ze snímačů... Dalo by se říci, že textil byl vlastně až to poslední, co mě zajímalo. Tehdy :o) johnybf (02:24 PM) : Takhle nějak si představuji mechtronickou práci. S čím jsi se nevíce na diplomce natrápila? Sunny (02:29 PM) : Abych pravdu řekla, nejvíc jsem se natrápila s Wordem :o) Ale na zařízení samotném mě asi

Dívka čtvrtletí nejvíc trápil IRC snímač. Měla jsem starý IRC a nevěděla jsem, který drátek vede jaký signál. Naštěstí mám pár chytrých kamarádů, kteří byli ochotni pomoct.

johnybf (02:34 PM) : A co programování? Určitě bylo součástí diplomky. Sunny (02:36 PM) : Programování bylo součástí diplomky. S Matlabem jsme se poměrně rychle stali kamarádi. johnybf (02:38 PM) : Nyní pracuješ jako doktorandka na katedře oděvnictví. Je to také výsledek diplomové práce? Sunny (02:38 PM) : :o) Výsledkem diplomky bylo zařízení a titul... johnybf (02:39 PM) : To je všechno? Takže jak to teda bylo? :-) Sunny (02:40 PM) : Je to pokračování diplomové práce. V rámci diplomky jsem „si vyrobila přístroj“, pomocí kterého bych teď měla provést a vyhodnotit řadu měření. johnybf (02:41 PM) : Ještě našim čtenářům prozraď kolikátým rokem jsi na postgraduálním studiu a jak daleko jsi se svými výzkumy? Sunny (02:44 PM) : Na postgraduálním studiu jsem druhým rokem a výzkumy stále probíhají. Zatím jsem většinu času strávila vyhledáváním informací k problematice tření textilií. johnybf (02:48 PM) : Necháme studia a vrhneme se do víru studentského života. Jak trávíš volný čas, když jsi v Liberci? Koně už jsme probrali, tak očekávám návštěvy nočních barů a pařby až do rána :-). Sunny (02:54 PM) : Tady asi čtenáře zklamu, nejsem pařící typ. Nejraději trávím volný čas nějak aktivně – plaváním,


25

TUL, FM procházkou, teď uvažuju o břišních tancích. Když celý den ve škole sedím u počítače, potřebuju se trochu protáhnout – nechci jednou skončit jako želva – na zádech hrb místo krunýře a hlavu vystrčenou daleko před sebe :o) Část volného času věnuju i dalšímu studiu, například angličtině nebo dalšímu programovacímu jazyku. A samozřejmě taky svému příteli – a koním :o) johnybf (02:58 PM) : Co plánuješ po skončení postgraduálního studia? Máš vymyšlený nějaký ideální způsob trávení zbytku času do důchodu?

Sunny (03:07 PM) : Ideální – to je dost relativní. Ráda bych si našla práci blízko domku se zahradou, na zahradě by mi pobíhal kůň, dva psi a pár dětí. Chtěla bych se ještě trochu podívat po světě. Ale konec postgraduálního studia je až za dva roky, do té doby se moje plány ještě určitě změní ;o) johnybf (03:13 PM) : Změny plánů se dají očekávat, takže se máme na co těšit ;-). Kam do světa by jsi se ráda podívala? Sunny (03:16 PM) : Dalo by se říct, že všude, kromě velkých měst. Láká mě Skotsko, Skandinávie, ráda bych se podívala někam do Egypta a na mayské pyramidy.

Dívka čtvrtletí Sunny (03:17 PM) : Budu si muset najít skutečně dobře placenou práci ;o) johnybf (03:22 PM) : Nebo budeš mít další dva roky studia docela nabitý program. Vnímáš bytí mechatroničkou a zkušenosti ze školy jako pomoc k budoucímu zaměstnání? Například ta práce se dřevem. Tam se asi mnoho tvých znalostí neuplatní. ;-) Sunny (03:25 PM) : Jenže já nechci být tesařem :o) Ráda bych se věnovala programování robotů a PLC a tam mi mechatronika pomůže hodně. johnybf (03:29 PM) : Vzhledem k tvým budoucím nárokům na výplatu asi neuvažuješ o akademické kariéře? Např. tady Doc. Záda má roboty a zoufale rychle mu ubývají krásné a sympatické ženy :-). Sunny (03:30 PM) : :o))))))))))))))))))))))))))))))))))))))) Sunny (03:33 PM) : O akademické sféře neuvažuji. Jsem člověk zaměřený spíš prakticky, než teoreticky. A děsí mě představa přednášet před velkým množstvím lidí. johnybf (03:36 PM) : Viděla jsi někdy nějaký akční japonský sci-fi film. Co třeba řízení 30-ti metrových, 100 tunových humanoidních robotů? Taky, roboti... ;-) Sunny (03:37 PM) : Dobrá ukázka, jakým směrem by se lidstvo rozhodně ubírat nemělo. Většinou mi takové filmy ale přijdou k smíchu. Sunny (03:38 PM) : To už by mě spíš lákalo kromě robotů na lince věnovat se robotům pracujícím ve vesmíru, jako byl třeba Pathfinder. johnybf (03:40 PM) : Musím jedině souhlasit. Tímhle to asi ukončíme, protože novinář začíná být zřejmě pěkně sjetý, pravděpodobně čajem, a rozhovor se začíná ubírat špatným směrem. Jak se vůbec cítíš jako dívka čtvrtletí? A nějaký poslední vzkaz čtenářů (pozor můžeš takhle zasáhnout do osudu celého světa :-) )? Sunny (03:45 PM) : Je to skvělý pocit, tři měsíce vládnout všem mechatroničkám :o) Vzkaz čtenářům? Možná: Žijte tak, abyste si na konci života nemuseli říkat, co všechno jste nestihli jen proto, že jste se báli to udělat anebo jste na to „neměli čas“. johnybf (03:53 PM) : :-) Děkuji za rozhovor a těším se na setkání, přinejmenším v příštích dvou letech. Sunny (03:53 PM) :

Rádo se stalo :o) Autor: jBF, fotosérie: NoMiR, jBF, LD, KE


26

TUL, FM


Dívka čtvrtletí

27

TUL, FM


Dívka čtvrtletí

28

TUL, FM


Dívka čtvrtletí

29

TUL, FM


Dívka čtvrtletí

30

TUL, FM


Dívka čtvrtletí

31

TUL, FM


Dívka čtvrtletí

32

TUL, FM, KAM

Amarant – rostlina, kterou možná neznáte 3. díl

Amarant – rostlina, kterou možná neznáte

3. díl Využití amarantu v potravinářství Jiří Jelínek

Technická univerzita v Liberci, Fakulta mechatroniky a mezioborových inženýrských studií, Katedra měření, Hálkova 6, 461 17 Liberec, Tel.: +420 485 353 647, E-mail: [email protected].

Abstrakt: Ve třetím dílu seriálu připomenu historii pěstování amarantu, dočtete se o původu této plodiny a o současném využití v potravinářském průmyslu. Amarant je představen v číslech a grafech a je srovnáván s konvenčními zemědělskými plodinami, jako jsou pšenice, ječmen, žito, rýže, kukuřice a v minulosti přeceňovaná sója.

lina je příbuzná špenátu. Je zařazována do rodiny ,,Chenopodiaceae“, ale často ji najdeme popisovanou ve vlastní rodině ,,Amaranthaceae“. Jméno je odvozeno od řeckého slova ,,marainein“ - znamenající nikdy nevadnoucí, protože není jednoduché rozpoznat, zda-li rostlina kvete, či je již odkvetlá.

Úvod Amarant byl pěstován původním obyvatelstvem jižní Ameriky. Z historie víme, že tento kontinent byl kolonizován Španělskem. Původní indiánská kultura byla devastována a pěstování amarantu bylo křesťanskými misionáři zakázáno. Amarant jako zemědělská plodina byl z náboženských důvodů na několik staletí téměř zapomenut. Před 40 lety byly v řadě výzkumných pracovištích v USA zkoumány vybrané odrůdy amarantu z pohledu nutričních vlastností a možností jeho zemědělského uplatnění. Zde byla znovu objevena výjimečnost amarantu. Aztékové, Inkové a Mayové se nemýlili. Amarant má zajímavé složení z hlediska dnes sledovaných látek ve srovnání například s obilovinami a dalšími zemědělskými plodinami [1]. Navážeme na první díl seriálu a budeme se zabývat amarantem jako zemědělskou plodinou.

Popisná charakteristika Amarant je jednoletá rostlina vysoká 150 213 cm, se širokými sytě zelenými listy a s velkými hlavicemi červených, purpurových nebo žlutých květů. Palice květu obsahují tisíce drobounkých semínek (0,7–2 mm) čočkovitého tvaru, zlatavě až krémově snědé, některé odrůdy tmavé až černé barvy. Nejsou to pravá obilná zrna. Rost-

Obr. 1: Amarant - zemědělská odrůda (Amarant K237) Dnes se pěstuje již v řadě zemí ve velkém na polích, které vesměs upoutají svou nádhernou barev přecházejících od tmavě červené, fialové, nachové, oranžové, růžové, světle zelené až do bílé. Kromě toho, že je amarant vzhledově atraktivní, je nenáročný, snadno se přizpůsobuje horku i suchu, netrápí ho žádné vážné choroby a škůdci. Droboučká semínka amarantu mají mírně nahořklou ořechovou chuť, listy mají mírně nasládlou chuť podobnou špenátu [2].

Složení zrna amarantu Amarantové zrno převyšuje klasická obilná zrna svými nutričními hodnotami viz obr. 2.


33

TUL, FM, KAM


Nutriční složení amarantového zrna (100 g) lze jednoduše vyčíslit: energie bílkoviny tuky sacharidy

1550 KJ, 18 g, 8 g, 57 g [3].

20

%

15 10

Amarant obsahuje velmi kvalitní bílkoviny, ve srovnání s ostatními obilovinami až dvojnásobně více. Svým složením se bílkoviny amarantu blíží bílkovinám živočišného původu. Mají vysoký obsah esenciálních aminokyselin viz obr. 3, zejména lysinu, albuminů a sirných aminokyselin. Bílkoviny v amarantu neobsahují gliadin a glutenin, proto je tato rostlina plodinou přirozeně bezlepkovou.

5 0 Amarant

Pšenice

Rýže

Kukuřice

Žito

Obr. 2: Porovnání % bílkovin amarantu s obilovinami

amarant sója pšenice

2,5 % 2 1,5 1 0,5 0 lyzin

leucin

isoleucin

fenylalanin

metionin

threonin

tryptofan

valin

Obr. 3: Zastoupení esenciálních aminokyselin v bílkovinách amarantu, sóji a pšenici

300

Ca

mg/100g

Mg

250

Fe Mn Zn

200

150

100

50

0 amarantová

pšeničná

kukuřičná

rýžová

ječmenná

žitná

Obr. 4.: Porovnání obsahu minerálů v amarantové mouce s obilovinami


34

TUL, FM, KAM


Amarant je výborný zdroj minerálních látek viz obr. 4 a tab. 1. Obsahuje velké množství vápníku, hořčíku, železa, fosforu i některých stopových minerálů. Obsah vápníku je srovnatelný s mléčnými výrobky. Tab. 1: Porovnání obsahu minerálů v amarantu a v pšenici [4] [5]

Vápník

mg/100 g amarantu 153

% více než v pšenici 528

Hořčík

266

211

Železo

7,5

238

níčku tak může pomoci snížit hladinu cholesterolu v krvi. Skvalen je zároveň antioxidantem, který působí příznivě jak uvnitř organismu, tak na povrchu (pokožce). Tuk ze zrna amarantu lze extrahovat a získat tak čistý amarantový olej, který je vhodnou komponentou v kosmetických přípravcích, kde prokazatelně působí preventivně i léčebně na kůži. Je požíván i jako dietetikum. Skutečnost, že množství skvalenu v amarantu je výjimečné, ukazuje tab. 3. Tab. 3: Obsah skvalenu v některých olejích [9]

7

% obsahu skvalenu v oleji 7,0

olivový

36

0,4

rýžový

16

0,3

kukuřičný

4

0,03

arašídový

47

0,03

slunečnicový

47

0,01

7

0,01

35

0,002

původ oleje

Fosfor

455

158

Zinek

3,2

120

amarantový

Měď

0,8

179

Amarant je bohatý na některé vitamíny, hlavně řady B a antioxidanty, jako je vitamín E. V listech jsou obsaženy flavonoidy, zejména rutin (někdy označován jako vitamín K) [6] [7]. V tab. 2 jsou uvedeny procenta denní doporučené dávky (RDA), které získáme ze 100 g amarantového zrna. Tab. 2: % RDA ze 100 g amarantového zrna [8]

Vitamin E [mg]

100g %RDA %RDA amarantu muži ženy 1,0 10,0 8,2

Vitamin C [mg]

4,2

6,8

6,8

Vitamin B1 [mg]

0,8

52,0

71,0

Riboflavin B2 [mg]

0,2

12,0

15,6

Niacin: B3 [mg]

1,3

6,6

8,3

Vitamin B6 [mg]

0,2

10,8

13,6

47,8

23,9

26,6

Folacin [mcg]

Obvykle je značná část vitamínů, minerálů a vlákniny obsažena ve slupkách. U amarantových zrn je tomu také tak. Zrno amarantu je však na rozdíl od ostatních obilovin mleto v kladívkových mlýnech celé (neloupané). Amarantový tuk je v zrnu v množství 6– 8 % a obsahuje v převážné míře nenasycené mastné kyseliny (kyselina linolová, olejová, linolenová), které příznivě ovlivňují zdravotní stav současného člověka ohrožovaného civilizačními chorobami. Tuková složka amarantu navíc obsahuje významnou složku – skvalen (7–8 % z celkového množství tuku). Důležitou vlastností skvalenu je, že brání nadbytečné syntéze cholesterolu v organismu. Zařazení potravin s amarantem do jídel-

z bavlněného semene kokosový

% oleje v surovině

Amarant pro vyšší obsah některých zdraví prospěšných látek tak podporuje regeneraci buněk, významně ovlivňuje látkovou výměnu, zvyšuje imunitu. Je velmi vhodný pro rekonvalescenty a lidi s psychickou a fyzickou zátěží. Mohou ho konzumovat lidé trpící celiakií a potravinovými alergiemi. Podporuje tvorbu mozkových buněk, zlepšuje trávení. Jeho vláknina je prevencí rakoviny tlustého střeva a konečníku, pomáhá při zácpě, snižuje hladinu cholesterolu v krvi. Požití samotného amarantu je obvyklé v podobě POPu – zrno expandované v horkém vzduchu. Tato tepelná úprava umožňuje amarantové zrno používat i bez další tepelné úpravy např. do cereálních směsí, v cukrářských výrobcích. Je to nejpoužívanější forma úpravy amarantu ve světě – až jedna polovina produkce. Další část je používána na výrobu amarantové mouky, která se přidává do různých pokrmů. Amarant je považován za funkční potravinu [10].

Co jsou funkční potraviny? Funkční potravina musí obsahovat významně vyšší množství látek, které mají prokazatelný a prokázaný příznivý efekt na zdraví. Do


35

TUL, FM, KAM


této kategorie se tedy nepočítají potraviny obohacené (fortifikované) vitamíny nebo minerálními látkami. Funkční potravina musí poskytnout tyto látky ve větším, takzvaně nutričně významném množství. Nesmí se jednat pouze o tabletovou formu. Zatím je stále nepřehledná legislativní stránka této problematiky a její sjednocení v Evropské unii. Funkční potraviny se získávají tak, že se v původní receptuře významně zvýší obsah příznivě působících látek (speciálních typů vlákniny, izoflavonů, probiotik nebo prebiotik) nebo je použita surovina, v níž je vyšší obsah žádoucí látky dosažen speciálním šlechtěním. Funkční potravina může také vzniknout i tak, že je z ní odstraněna nežádoucí složka (například alergizující). Pokud chce výrobce použít novou látku – funkční přísadu, se kterou nejsou dlouhodobé zkušenosti, musí projít schvalovacím procesem [11]. Z předcházejících údajů je zřejmé, že amarant svým vysokým obsahem některých látek splňuje kritéria pro funkční potravinu. Jen desetiprocentní přídavek amarantové mouky do potravin již významně zlepší jejich nutriční hodnoty. Koncentrováním některých látek a amarantu, nebo jejich separací lze následně jednoduše vyrábět funkční potraviny, doplňky stravy nebo tablety. Jde například o vlákninové koncentráty a již zmíněný amarantový olej.

Potraviny z amarantu Amarantová mouka vyrobená mletím neloupaného zrna obsahuje olej a tím se liší od pšeničné mouky. Odstraněním oleje získáme mouku, kterou lze skladovat a používat při výrobě pečiva obvyklým způsobem. Amarantová mouka váže mnohem více vodu. Je oblíbená v masném průmyslu k zahušťování. Amarantovou mouku lze přidávat do pšeničné mouky (asi 15 %) a péct pečivo podle obvyklých receptur. Již dnes jsou na našem trhu dostupné různé těstoviny a křupky. Zdravé populaci pomáhají potraviny vyrobené z amarantové mouky odolávat civilizačním chorobám. Kvalitní výživa vede k lepším sportovním i duševním výkonům. Významný je preventivní účinek proti nádorovým onemocněním tlustého střeva. Lidem, kteří jsou nemocní celiakíí, amarant, jako přirozeně bezlepková potravina, umožňuje konzumaci pečiva. Pro osoby s alternativním způsobem stravovaní (vegetariáni, makrobiotici) je vhodným zdrojem kvalitní bílkoviny [2].

Závěr Představil jsem vám amarant jako zemědělskou plodinu. Na základě výše přiblíženého příznivého složení zrna amarantu lze předpokládat, že v následujících letech a desetiletích budou běžně používané receptury a výrobní postupy v potravinářském průmyslu amarant vyžadovat více a více. V příštím díle seriálu se dozvíte více o vláknině obsažené v zemědělských plodinách.

Reference [1] Michalová A. Opomíjené obiloviny a pseudoobiloviny v Evropě. In: Pěstování a využití některých opomíjených a netradičních plodin v ČR, VÚRV Praha-Ruzyně, 2001. [2] Kohout, P., Pavlíčková, J. Amaranth vaříme a pečeme z pokladu starých Inků. Praha: 2000, Medica Publishing. [3] Myers, Robert L. Grain Amaranth. Published by the Jefferson Institute, Columbia 2001, MO. 4 p. 999. [4] Baltensperger, David D. Amaranth Grain Production in Nebraska [online]. [cit.24.8.2005]. Dostupné z: . [5] Bressani, R.. Grain amaranth. It's chemical composition and nutritive value. In: Proc. Fourth Amaranth Symp. University Minnesota, St Paul. 1990. [6] Pedersen B., Knudsen B. K. E., Eggum B. O. The nutritive value of amaranth grain. In: 3. Energy and fiber of raw and processed grain. Plant Foods Hum. Nutr. 40:61-71. 1990. [7] Stallknecht G. F., Schulz-Schaeffer J.R. Amaranth Rediscovered [online]. [cit.24.8.2005]. Dostupné z: . [8] USDA Nutrient Database for Standard Reference. Nutrition content of Amaranth [online]. [cit.24.8.2005]. Dostupné z: . [9] Frank, O. Amaranth Seed Oil. SÖFW-Journal 4-2005. [10] Paredes-López O. Amaranth Biology Chemistry and Technology. Boca Raton, CRC Press,1994. [11] Fórum zdravé výživy [online]. [cit.24.8.2005]. Dostupné z: .


36

TUL, FM, KEL

Zapínací proud třífázových transformátorků

Zapínací proud třífázových transformátorků Miroslav Novák Technická univerzita v Liberci, Fakulta mechatroniky a mezioborových inženýrských studií, Katedra elektrotechniky, Hálkova 6, 461 17 Liberec, Tel.: 485 353 290, E-mail: [email protected] Anotace: V článku jsou prezentována měření zapínacího proudu třífázového síťového oddělovacího transformátorku Yy0 Legrand 10 kVA a vliv zapojení středního vodiče na velikost zapínacího proudu.

indukčnost transformátoru L1 .

Zapínací proud

Důsledkem je odpovídající nárůst magnetizačního proudu

Vznik zapínacího proudu (inrush current) si vysvětlíme pro názornost na jednofázovém jádrovém transformátoru, protože je zde konfigurace magnetického obvodu jednoduchá. Zapínací proud vzniká díky přesycení, tj. saturaci, magnetického obvodu transformátoru. Přičemž saturace je zakřivení hysterezní smyčky B(H ) . Při přesycení se prudce sníží okamžitá hodnota relativní permeability µ r (t ) =

dB magnetického obvodu a tak klesne dH

L1 (t ) =

l N2 ; ℜ(t ) = µ 0 µ r (t )S ℜ(t )

I mag =

U . jωL1

(1)

(2)

K přesycení transformátoru dochází díky tomu, že magnetický tok φ (t ) = B(t )S po zapnutí transformátoru může mít libovolnou hodnotu v rozmezí − B r , B r a nemusí tak odpovídat magnetickému toku v ustáleném provozním stavu transformátoru viz obrázek 1.

Obr. 1: Vznik zapínacího proudu. Průběhy po zapnutí jsou červeně, průběhy v ustáleném stavu jsou černě. Magnetický tok po zapnutí je tedy posunut o počáteční remanentní indukci B0 , což znamená nesymetrickou hysterezní smyčku a saturaci magnetického obvodu. Podle konstrukce magnetického obvodu, vi-

nutí a použitého materiálu jádra transformátoru může zapínací proud až několikasetnásobně přesahovat magnetizační proud v ustáleném stavu. Typický diagram zapínacího proudu v závislosti na úhlu připnutí, tzn. okamžiku připnutí, a remanentní


37

TUL, FM, KEL

Zapínací proud třífázových transformátorků formátorku je 0,6 A. To znamená, že zapínací proud byl až 700krát větší než normální hodnota v ustáleném stavu. Obvyklým projevem velkého zapínacího proudu je vybavení jističe nebo pojistky při zapnutí transformátoru.

počáteční indukci UI transformátorku s relativně vysokým sycením jádra je na obrázku 2. Plocha vytýčená křivkami pro maximální kladnou a zápornou remanentní indukci ukazuje oblast ve které se zapínací proud pohybuje. Normální magnetizační proud tohoto trans-

500 400 300 200

0

I

t max

[A]

100

-100 -200 -300 B r = 0.66 [T]

-400 -500

B r = -0.66 [T] 0

45

90

135

180

225

270

315

360

φ [°]

Obr. 2: Maxima zapínacího proudu UI transformátoru Sved RJV 6,3 v závislosti na φ a Br, při Bprac=1,6 T [1]. Třífázové transformátory Nežádoucí zapínací proud samozřejmě postihuje také třífázové transformátory. Situace je zde komplikovanější. Je nutno vzít do úvahy konfiguraci magnetického obvodu a zapojení vinutí. Možných kombinací je nepřeberně, přitom je nutné řešit každou variantu zvlášť. Zde se budeme zabývat nejběžnější variantou malých oddělovacích transformátorků. To jsou stroje s jádrem EI a zapojením vinutí Yy0, tj. primární i sekundární vinutí jsou zapojena do hvězdy. Magnetický obvod je tedy společný pro všechny fáze a ty se jeho prostřednictvím navzájem ovlivňují. Dojde-li k přesycení jednoho sloupku transformátoru ztrácí indukčnost i cívky ostatních fází. Měření byla provedena na transformátorku Legrand 776862 10 kVA v zapojení Yy0 230//230 V. Pracovní magnetická indukce transformátorku je 1,6 T. Sloupky a spojky jádra jsou složeny z plechů

a spojeny svorníky a to bez prokládání. Vinutí jsou provedena se vzduchovou mezerou viz obrázek 4. Primární vinutí je vnější. Toto uspořádání účinně omezuje velikost zapínacího proudu.

φ1

φ2

φ3

A

B

C

a

b

c

Obr. 3: Konfigurace magnetického obvodu třífázového EI transformátoru


38

TUL, FM, KEL


Obr. 5: Transformátor při měření

Obr. 4: Konfigurace vinutí měřeného transformátorku Díky poměrně velkým vzduchovým mezerám v magnetickém obvodu, které jsou důsledkem absence přeplátování, má jádro malou remanentní magnetickou indukci B r . Maximální změřená hodnota remanentní indukce byla B r = 0.14 T . Měření proto byla měřena zjednodušeně bez předmagnetování jádra transformátoru před měřením. Průběhy jsou proto mírně kostrbaté, což způsobuje právě nedefinovaná počáteční remanentní indukce. Úhel připojení napětí k primárnímu vinutí na grafech je dán vždy průběhem napětí v první fázi L1. Připínání bylo provedeno přípravkem s třemi triaky a mikrokontrolerem, který umožňuje spínání v definovaném okamžiku vzhledem k průběhu napětí v síti. Na obrázku 5 je vidět připojení přípravku k transformátoru (šedá krabička v horní části) a proudových sond PR200 pro měření primárního proudu. Diagram zapínacího proudu v zapojení Yy0 s připojeným středem primární hvězdy ke střednímu vodiči napájecí sítě je na obrázku 6. Průběhy zapínacího proudu pro jednotlivé fáze jsou téměř identické, ale jsou samozřejmě posunuty o 120°. Zapínací proud se v tomto zapojení uzavírá podle Kirchhoffova zákona do ostatních fází, ale většina odtéká právě středním vodičem. V obrázku jsou maxima proudu středním vodičem I t max N vyznačena světle modrou čarou.

Důležitý poznatek plyne z průběhu znázorněného černou čarou, což je absolutní hodnota nejvyššího zapínacího proudu ze všech třech fází. Z průběhu plyne, že maximum zapínacího proudu třífázového transformátoru je téměř nezávislé na úhlu připnutí. Pro toto zapojení transformátoru je střední hodnota absolutní hodnoty maxima zapínacího proudu 215±3 A. Zapínací proud takto zapojeného třífázového transformátoru nelze tedy ovlivnit volbou okamžiku připnutí. Odpovídající časové grafy v jednotlivých fázích jsou pro jedno z měření uvedeny na obrázku 7. V zapojení s odpojeným středním vodičem je situace odlišná. Zapínací proud se může uzavírat pouze zbylými vinutími. Jeho velikost tedy navíc omezují rozptylové indukčnosti a činné odpory primárních vinutí dalších fází. Toto zapojení je tedy z pohledu omezení zapínacího proudu výhodnější. Diagram zapínacího proud je na obrázku 8. Pro toto zapojení je střední

hodnota absolutní hodnoty maxima zapínacího proudu 154±2 A. Zapínací proud je téměř o třetinu nižší než u zapojení s připojeným středním vodičem. Literatura [1] Hynková E. Nelineární vlastnosti transformátorů v závislosti na pracovní indukci. [diplomová práce] TU v Liberci, FM, 2004. [2] Novák M. Přechodový děj při zapnutí transformátoru – způsoby omezování zapínacího proudu. [disertační práce] 1. vyd. Liberec: TU, 2003. 256 s.


39

TUL, FM, KEL


Obr. 6: Maxima zapínacího proudu EI transformátoru Legrand 776862 v závislosti na φL1 zapojení Yy0 s vyvedeným středem. Files: In3fMode0_R50load_xx

Obr. 7: Průběhy primárních napětí a proudů v jednotlivých fázích při φL1=180° zapojení Yy0 s vyvedeným středem. Maximální zapínací proud –225 A ve fázi L1. File: In3fMode0_R50load_42.mat K^7 vědecko populární časopis TU v Liberci 3/05 –- http://k7.vslib.cz

40

TUL, FM, KEL


Obr. 8: Maxima zapínacího proudu EI transformátoru Legrand 776862 v závislosti na φL1 zapojení Yy0 s odpojeným středem. Files: In3fMode0_R50load__odpojenStredTrafa_xx

Obr. 9: Průběhy primárních napětí a proudů v jednotlivých fázích při φL1=180° zapojení Yy0 s odpojeným středem. Maximální zapínací proud –153 A ve fázi L1. File: In3fMode0_R50load__odpojenStredTrafa_00.mat K^7 vědecko populární časopis TU v Liberci 3/05 –- http://k7.vslib.cz

41

TUL, FM


Za sportem a zdravím do Chorvatska, aneb tak trochu jiný tábor Již potřetí se letos o prázdninách konal pod hlavičkou Domu dětí a mládeže v Liberci tábor, který již svým názvem „Za sportem a zdravím do Chorvatska“ bourá představy o tom, že tábor musí být ve stanech nebo v chatkách někde za humny, ale nabízí deset dní příjemné rekreace ve slunné Dalmácii. Především opalování, koupání v moři a k tomu další doprovodný program, to byly hlavní důvody, proč se s námi některé děti vydaly na dvacet hodin trvající cestu do Chorvatska. Je jasné, že svým zaměřením je tábor určen spíše pro starší děti ve věku od 12–18 let, neboť osmiletý capart krásy Jadranu příliš nedocení a daleko více si užije v našich domácích podmínkách, když si může na potoce stavět hráze a v lese hrát na vojáky. Naopak pro pubescenty, jak mi někdy říkáme „puboše“, je dobré to, že si můžou užít sluníčka a vodních radovánek se svými vrstevníky. Přitom se bavit o problémech, které je trápí a nemusí se otravovat se svými rodiči.

Ubytování dětí je typicky táborové ve stanech v kempu Lysičina v letovisku Omiš, které je ještě asi 30 km pod Splitem. V kempu je kuchyně s jídelnou, kde pro děti výborně vaří dvě české kuchařky. Město Omiš má všechno, co by správné letovisko mělo poskytovat. Především jsou to dvě pláže, písková a oblázká. Zatímco písková pláž s uměle navezeným pískem je mělčí, více rušná a blíže centru města, oblázková pláž je čistě přírodní, klidnější, čistší a více vhodná pro plávání, protože se hned svažuje do hloubky. Voda, tak jako všude na Jadranu, je velmi příjemně teplá a čistá. Další devizou městečka Omiš je síť úzkých křivolakých uliček starého města, ve kterém se dá díky celodennímu stínu vydržet i v pravém poledni. Velmi příjemná je večerní a noční tvář města, kdy se otevřou všechny možné restaurace a

konoby. Zde si člověk může sednout, zahnat žízeň po celodenním žáru a přitom vychutnávat všeobecné hemžení starého města. Příjemným zpestřením v době našeho pobytu bylo konání festivalu dalmáckých kapel, při kterém 4 až 6 členné sbory zpívají na hlavním náměstí lidové písně.

Kromě moře a pláží nabízí středisko Omiš množství dalších turistických atrakcí. Řadu z nich nabízí ústí řeky Cetiny do moře. Protože má Cetina stále dost vody a je to řeka dosti divoká, umožňuje ve vzdálenosti asi 10 km od pobřeží vyzkoušet rafting. Blíž k pobřeží je to již poklidná a široká řeka, a tak umožňuje výletní vyjížďky na motorových člunech. I některé naše děti si zkusily raftovat, a protože jsme si z Čech přivezli několik gumových člunů, kousek klidnější řeky si sjeli všichni. K velmi oblíbeným atrakcím patří výlet motorovou lodí na ostrov Brač spojený s koupáním a s fishpiknikem. Společností, které toto nabízejí, je hned několik a každá jezdí na jiné místo na ostrově. My jsme byli v městečku Supertar. K určitě ne posledním turistickým aktivitám patří návštěva dvou hradů v blízkosti Omiše. Jeden je téměř v centru města a druhý je dosti vysoko na kopci. Výstup na hrad nepatří pro děti k příliš oblíbeným aktivitám, protože je díky velmi teplému počasí velmi fyzicky náročný. Výhlídka z hradu se ovšem za vynaložené úsilí vyplatí. A aby toho všeho ještě nebylo málo, máme k dispozici řadu výtvarného vybavení, takže děti si mohou po večerech namalovat kamínky, které nasbírají na pláži. Letos si dokonce mohli vymalovat čajovou skleničku, nebo uplést nára-


42

TUL, FM


mek z bužírky a přivézt tak domů hodnotný ručně dělaný dárek.

Co se vlastního průběhu tábora týká, tak si to děti určitě užily. Vytvořila se zde docela dobrá parta, ve které nechyběla sranda, dobrá nálada, první lásky a s tím spojené rozchody. Důkazem toho jsou pro mě zatlačované slzy především holek při loučení. A mě nezbývá nic jiného, než si přát, aby se příští rok všechno vydařilo alespoň tak dobře jako letos. Autor, foto: KJ

§2 Konstrukce umělých tepelných zdrojů musí bezpodmínečně splňovat rozumné požadavky na zamezení samovolného šíření nebezpečného tepla do okolí během provozování tepelného zdroje. Rozumnými požadavky se myslí požadavky zdravého rozumu. Konstrukce chovanců psychiatrických ústavů, jakkoliv míněné dobře, se nepovažují za rozumné, pokud s nimi nesouhlasí alespoň dvě osoby diagnostikované jako zdravé. Souhlas personálu ústavu není považován za relevantní. Odstavec 2. Provoz umělých tepelných zdrojů. §1 Umělý tepelný zdroj může provozovat pouze osoba dobře seznámená s jeho funkcí, zejména se správným postupem spouštění a ukončování funkce zdroje. Všechny osoby nacházející se v okolí tepelného zdroje jsou povinny zakročit v případě, že někdo prohlásí: „Máte štěstí, že jdu kolem.“ Za takových okolností je třeba uvedené osobě neprodleně zamezit jakémukoli kontaktu s tepelným zdrojem. §2 Tepelný zdroj provozujeme v místech, kde nemůže způsobit vznícení nebo tepelné poškození materiálu okolí. Negativním příkladem může být např. přímotop v iglú. Pro případnou izolaci od materiálu okolí použijeme nehořlavé a mechanicky odolné podložky.

Bezpečnost práce Část článků v tomto čísle je věnována konstrukcím tepelných zdrojů a jejich následnému používání v domácnostech, případně i studentských pokojích. Jak se počasí stává chladnějším a chladnějším, potřeba instalace a hlavně používání nepřirozených zdrojů tepla výrazně roste. Komisařům rady výboru elektrotechniků (K.R.V.E.) tento problém není neznámý a již v minulosti se k němu postavili čelem. Při tom rozpracovali metodiku bezpečného používání umělých zdrojů tepla a někteří získali docela pěknou pleš. Během tohoto stavění se čelem vyplodili čtvrté z pravidel. Pravidlo IV. Odstavec 1. Umělé tepelné zdroje §1 Mezi umělé tepelné zdroje jsou počítána ta zařízení, která produkují teplo přírodně nepřirozeným způsobem. Teplota jejich povrchu je vyšší než teploty okolí a vydávané množství tepla je vyšší než spotřebované z blízkého okolí. Typickým příkladem může být otevřená lednička. Vznik tepla vyvolaný třením a chemickými pochody v těle živých tvorů, ačkoliv se jedná o nestandardní situaci, je považován za přirozený zdroj.

§3 Pracuje-li tepelný zdroj s plamenem či jiskrami, dbáme na udržení bezpečné koncentrace výbušných plynů. Naprostou většinu hořlavých plynů lze běžně identifikovat dle pachových stop, podstatně dříve než dosáhnou výbušných koncentrací. Pozor! Nárůst koncentrace může být velmi rychlý a je potřeba reagovat okamžitým ukončením provozu potenciálně nebezpečných tepelných zdrojů. Příkladem může být párty pořádaná po té, co byl v jídelně nabízen široký výběr luštěnin. Autor jBF


43

TUL, FM

Šroubárna

Šroubárna Jako obvykle ve tu pár otázeček k nakopnutí koleček v hlavě. Spektrum je tradičně široké z historie fakulty, kateder a základních znalostí z mechatronického učiva. Správné odpovědi na jednotlivé otázky naleznete, jako vždy, na poslední straně. A jako vždy, správná odpověď může být jedna, více, všechny anebo taky vůbec žádná :-) Pozor, je tu změna, v každém čísle nyní jen 12 otázeček

5) Jaké technické zařízení/pomůcka/přístroj je zobrazen na obrázku?

1) Číslo PÍ zná jistě každý a jeho význam je nesporný. Víte však, jak se této konstantě říká i jinak? a. b. c. d. e.

Wronskián Stefan-Boltzmannova konstanta Avogadrova konstanta Ludolfovo číslo Jiffy

2) Znaky pro integrál, sumu a nekonečno (ležatá osmička) jsou ve vyšší matematice běžné. Kdo je však v 18.století zavedl? a. b. c. d. e.

Leonhard Euler Isaac Newton Ludwig Edward Boltzman Gauss Karl Friedrich Lorentz Hendrik Antoon

3) Víte co je to koloid? a. Jedná se o název pro molekuly s vázanými řetězci OH b. Suspenze mikročástic rovnoměrně rozptýlených ve vodním nebo hydrofilním nosiči c. Sportovní náčiní míčového charakteru d. Sub nanoatomární částice e. Odborný název pro železné špony 4) Voda (H2O) se nachází ve třech skupenstvích, kapalném, plynném a pevném. Při jaké teplotě má voda největší hustotu? Jako nápovědu lze uvést, že jeden kilogram byl původně definován jako hmotnost 1dm3 čisté odvzdušněné vody právě při této teplotě. a. b. c. d. e.

0oC 1 oC 2 oC 3 oC 4 oC

a. Magdeburgovy hemisféry pro měření atmosférického tlaku b. Pascalovy vázy, kterými dokazoval, že tlak závisí pouze na hloubce, nikoliv na tvaru c. Jedná se o tlakový ventil s přetlakovou ručně nastavitelnou pojistkou d. Helmholtzova dvojitá siréna e. Katerova kyvadla 6) Na Studentském náměstí začala pomalu růst budova informačního centra TUL. Jak dlouho od začátku října se můžeme těšit/litovat toho, že nás z výuky budou vyrušovat neustálé detonace při odstřelování skalnatého podloží? a. b. c. d. e.

Dva až čtyři týdny Tři až pět týdnů Čtyři až šest týdnů Pět až šest týdnů Šest až osm týdnů

7) Za jaké postačující podmínky platí vzorec pro činný výkon střídavého proudu P=UI cosφ ? a. Proud musí obsahovat body s nespojitostí prvního typu b. Proud musí obsahovat body s nespojitostí druhého typu c. Proud musí být periodickou funkcí d. Proud musí být harmonický e. Proud musí být spojitou funkcí času 8) Kdo byl druhý muž na měsíci, jenž na něj vstoupil přibližně 20 minut po Neilu Armstrongovi? a. Edwin „Buzz“ Aldrin


44

TUL, FM b. c. d. e.

John Young George W. Bush John Glenn Alan B. Shepard, Jr.

Vaříme s drátem 12) Na následujícím obrázku je věc, kterou možná někdo z Vás i zná? Co to je?

9) Na obrázku najdete matematicko-geografickou hádanku. Jsou určeny cílové body, vzdálenosti a směr. A otázka je, Kde to je? Respektive, kde se nachází uvedený rozcestník?

a. b. c. d. e.

Edisonova baterie Mramorová urna Elektrodynamometr Napěťový násobič Proudový bočník Autor: MiT, NoMiR

Vaříme s drátem a. b. c. d. e.

Grónsko Jižní afrika Kuba libre Indie Indonésie

10) Hledejte odpověď na otázku: Co to je?

a. b. c. d. e.

Amorův šíp Větrné křídlo (tzv. ukazatel větru) Starověký šíp do luku Oštěp náčelníka kmene Zuluů Mýtický artefakt

11) Jaký význam má pojem ASCII Art? a. Zkratka Asociace filmových impresionistů (Association of Cinema Impressionists) b. Obecnější název, kam patří emotikony c. Umělecké písmomalířství – kaligrafie d. Nadmnožina pro smajlíky e. Obrázek vytvořený seskupení typografických znaků

Už je to tady. Ze dne na den, 21. září, se srovnal den s nocí a od toho okamžiku nám nastal astronomický podzim. Pomalu, ale jistě, přicházejí podzimní sychravé noci a průměrný mechatronik se ptá: „Co teď?“ Častý vytrvalý déšť, vlezlý vlhký chlad a syrový podzimní vítr brání, mezi českými studenty tolik oblíbeným, velkým zahradním párty s grilováním šťavnatých hovězích steaků zapíjených Coca-Colou, či hnusným plechovkovým pivem. Znamená to tedy konec grilovacích párty? Rozhodně neznamená! Ani z daleka není vše ztraceno. Je tu váš oblíbený časopis a tato rubrika, aby pomohli i v takto problematické situaci. Oslovili jsme tedy několik odborníků z oblastí vaření a kultury stolování, kteří nám pomohli uskutečnit příjemnou gril-párty během jednoho studeného podzimního večera. Jak tedy na věc? Oslovená expertka na kulturu stolování, MuGa. Monika Pidrmanová, přišla se šokujícím zjištěním. Dle nových pravidel Severo-Evropské Restaurační Unie (SERU) a Národní Aliance pro Tradiční Opékání (NATO) je dovoleno pořádat párty v zastřešených a dokonce i uzavřených prostorách. To vše samozřejmě s dodržením všech potřebných bezpečnostních předpisů, o kterých se


45

TUL, FM můžete dočíst na stránkách tohoto časopisu. Co z toho pro nás, obyčejné grilníky, pařmeny a pařmenky plyne? Tedy ve zkratce. Za předpokladu, že provedení gril-párty v otevřené prostoře brání neodstranitelné překážky, jako je třeba vytrvalý déšť, příliš nízká teplota vzduchu či správce pozemku, je možné přesunout takovou párty do zastřešených či uzavřených prostor. To vše pouze za předpokladu, že se do příslušné prostory všichni vejdete a majitel s tím souhlasí, nebo se o tom nedoví. Zde je na místě rada našeho časopisu – pozvěte majitele prostory na gril-párty také! Nejlepší pozvánka je formou překvapení. Oznamte majiteli tuto skutečnost cca. 2 hodiny po začátku párty. Většina majitelů pak instinktivně reaguje připojením se k příjemně rozjeté párty. Teď již k vlastnímu vaření. K němu jsme přizvali známého odborníka na gastronomii a mikroskopickou polovodičovou litografii, Ing. Miroslava Nováka, Ph.D., který se s námi ochotně podělil o své rozsáhlé znalosti a zkušenosti. Spolu s ním jsme pro vás připravili dokonce dva recepty a to na 100 MHz „KUŘE“ a OSTŘE NABITÉ „KUŘE“. Proč zrovna kuře? Dle našeho experta se jedná o plnohodnotnou náhradu hovězích steaků. Ačkoliv drůbež roste výrazně rychleji než hovězí skot, jsou u kuřat, zejména díky moderním ekologickým postupům chovu, dosahovány stejné nebo vyšší hodnoty obsahu škodlivých a karcinogenních látek v mase. Začneme tedy nákupem pěkných kuřecích řízků.

Vaříme s drátem dem k uzavřené místnosti jsme, dbalí požárních předpisů, zavrhli klasický gril s dřevěným uhlím, protože by mohlo dojít k výbuchu. Někteří hosté totiž obědvali luštěninu. Mechatronik se však nevzdává. Proto byla navržena konstrukce elektrického grilu s nadčasovou sklo-keramickou deskou splňující nejen hygienické ale i estetické požadavky. Aktivním prvkem celého grilu je, zejména pro svou univerzálnost, oblíbený Intel P100 série XLV722573. Pokud nemáte v šuplíku kus právě této série, je třeba dodržet alespoň pracovní frekvenci. Precizní časování je totiž základem každého grilování. Díky svému špičkovým výkonu 30 W jsou tyto procesory vhodné i ke grilování velkých kusů masa. Postup sestavení grilu spočívá v pořízení zmíněného procesoru, vodičů průřezu alespoň 1 mm2, napájecího zdroje alespoň 7V s proudovým omezením a vhodné, tepelně odolné, nehořlavé podložky. Přizvaný odborník Ing. Novák, Ph.D. pro nás sestavil z uvedených prvků elektrický gril. Je nutno poznamenat, že konstrukce je jednoduchá a zvládne ji každý mechatronik, který udrží v ruce pájku aniž by někoho zranil. Nešikovnější kusy požádají o pomoc.

Práce odborníka

Kuřecí řízky pečlivě očistíme např. od chlupů, které se na ně mohly nedopatřením dostat. Po očištění a opláchnutí řízky naklepeme a okořeníme či namarinádujeme. Marinádu či koření volíme dle vlastních preferencí, my (na zvěřinu) preferujeme česnek. Maso je třeba nechat uležet a této doby využijeme k sestavení grilu a svolání přátel. Konstrukce grilu se nakonec ukázala jako technický vlašák, který se díky radám přítomného odborníka podařil úspěšně rozlousknout. Vzhle-


Hotový gril 46

TUL, FM

Vaříme s drátem

Původní plán konstrukce grilu zahrnoval vytvoření hodinového generátoru, obvodu emulace MMU a jednoduchého zatěžovacího programu. Ing. Novák, Ph.D. jakožto odborník na polovodičovou litografii prohlédl výkresy leptacích masek procesorového čipu a navrhl jednoduchou úpravu, která by v budoucnu snad mohla být oceněna Nobelovou cenou za přínos zdravému rozumu.

S takto připraveným grilem se můžete vrhnout na vlastní grilování. My jsme to udělali také a nelitovali. O vlastní přípravu se postarala MuGa. Pidrmanová, jenž zručně připravila obrovské, nádherně propečené, karcinogenní „kuřecí“ steaky. Můžeme potvrdit, že ty jsou tou pravou delikatesou, jenž může uspokojit mechatronický, lihem vycvičený jazýček.

Objev nesrovnalosti mezi výpočtem a experimentem

Párty v plném proudu

Pečlivě propočítal elektrostatické potenciály ve všech 10-ti miliónech polovodičových přechodech a nakonec připojil vodiče na několik desítek speciálních vývodů procesoru, tak aby procesor pracoval i bez zmíněných periferií. Šlo o vývody VDD a VSS. Přesným výpočtem dospěl k závěru, že potřebná proudová hustota jádrem bude dosažena při napětí 5,39 V.

Pokud máte zájem dále experimentovat, použijte následující recept na OSTŘE NABITÉ “KUŘE“. Místo sklo-keramického grilu použijte více klasičtější konstrukci z bezpečnostní mřížky ke 120-ti milimetrovému ventilátoru. Zdroj sálavého tepla v tomto případě představují dvě mechatronické svíce, jejichž konstrukce je také uveřejněna v tomto čísle časopisu. Dbejte na požární předpisy a nejezte luštěniny! Chuť takto připravených steaků je trochu jiná, téměř připomíná lahodnou chuť buřtu na pneumatice. Dobrou chut!.

5,3 V; 2,9 A: To to peče, to to smaží! Realita byla velmi blízko, leč jinde. Žádaného proudu 3 A bylo dosaženo při 5,45 V. Ing. Novák slíbil, že zjistí, proč jeho výpočty nesouhlasí a v některém z příštích čísel vyjde jeho odborný článek na téma diferenciace elektronové hustoty v excitovaných strukturách 0.18 µm CMOS technologie. Máme se tedy na co těšit!

Variace na téma grilování Autor, foto: jBF Experiment: MuGa, NoMiR, jBF, MiT


47

TUL, FM

Komiks: Bzuk & Bzik


48

TUL, FM

Komiks: Bzuk & Bzik


49

TUL, FM

Společenská rubrika – Fakultní cykločundr

Společenská rubrika – Fakultní cykločundr Sobota 1. 10. 2005 nebyl ledajaký den. Byl to velký Den. Byl to den konání grandiosního cyklistického výletu celé fakulty. Ano, obavy pořadatelů ze zaplavení Jizerek pracovníky (lépe řečeno zaměstnanci) Fakulty mechatroniky se naplnily. Považte, že už v Bedřichově se sjelo celých 9 účastníků a k tomu ještě jeden přibyl cestou k Janovské přehradě! A to není vše – Pepa Janeček, jeden z organizátorů, si teprve v autobuse vzpomněl, že kolo nechal doma a společně s paní Evou Konečnou tedy absolvoval celý cyklistický výlet pěšky! Ano, nebylo malých hrdinů té památné soboty a Jizerky praskaly ve švech.

Startovalo se za krásného počasí, organizátoři si dali opravdu záležet na výběru dne a po nezbytném fernetovém loku se pokračovalo přes Janovskou přehradu, Krystiánov a Rozmezí na Jizerku. V Pešákovně došlo k prvnímu zaplavení hospody a nepříliš vydařenou polévku (ještě, že byl k dispozici známý dojížděč Jakub) bylo nutno řádně zalít. Ostatně každý ví, že v těchto extrémních nadmořských výškách není možno význam hojného pití zanedbat. S plnými bachory se hned jelo veseleji… Tedy do prvního kopce ze Smědavy, kdež zvláště dámy vznášely celkem nepřiměřené kritiky k osvěžujícímu kopečku.

Závěr akce na Nové louce stál za to. Cyklistická i pěší skupina se zde kupodivu sešly a obsadily zamluvený salónek, načež pak holdovaly veselení se a doplňování jak tekuté tak netekuté energie. A co víc, celou výpravu poctil návštěvou i sám velký Míra Novák, starý lišák, jenž dobře odhadl vrchol akce a zbytečně se netarabil jizerskou pahorkatinou. Inu nezbývá než zvolat „Cyklistům 3× zdar a mechatronickým zvláště!“

Autor, foto: Uďa


50

S veselou myslí do nového semestru!

Zadávání bakalářských prácí Do 27. října 2005 – registrace témat BP u vedoucího katedry (formulář ze studijního oddělení, odevzdat opět na studijním) V období 15–30. listopadu 2005 si vyzvednou na studijním oddělení děkanem podepsané zadání

52

Úvodní slovo. Obsah. Za redakční radu NoMiR. K^7 vědecko populární časopis TU v Liberci

Recommend Documents