ŠKORPÍK, D. Optický analyzátor koncentrace CO2 v dechu [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2019.
Student se zabýval přesným, kvantitativním měřením koncentrace CO2 v dechu s využitím pokročilého CO2 detekčního prvku, s principem založeným na infračervené spektrometrii. V rešerši představuje rozsáhlý úvod do infračervené spektroskopie, zabývá se zdroji záření a detekčními prvky pro využití v infračervené fotometrii, také samotnou metodou a principy praktického uplatnění metody při měření CO2. Představená rešerše je vhodného rozsahu, dobře strukturovaná a tvoří vhodný teoretický podklad k navazující praktické části. Kapitoly jsou logicky řazeny a mají jasnou návaznost. Jen kapitola 6.5 Využití v lékařství mohla být většího rozsahu a zahrnovat podrobnější informace o uplatnění analýzy CO2 v dechu, a to nejen v lékařství. V další fázi se student zabývá praktickou realizací zdroje IR záření a obvodového řešení pro obsluhu kvantitativního IR detektoru. K řízení procesů měření a komunikace se zobrazovacím zařízením (v tomto případě mobilní telefon) využívá Arduino. Realizaci podkládá výpočty a doplňuje o konstrukční řešení zařízení. Student se ve velké části svých aktivit zabýval právě obvodovou realizací a úpravou konstrukčního řešení tak, aby dosáhl funkčního měření CO2 v dechu při vdechování vzduchu do trubice s vysokou koncentrací CO2. Kladně hodnotním studentem projevovanou průběžnou aktivitu a snahu o dosažení funkčnosti zařízení jako celku. Student mimo konstrukci věnoval i dostatek aktivity pro oživení zařízení, jeho kalibraci a ověřování. Výsledky a testy jsou názorně a přehledně prezentovány. Výsledné zařízení má však značnou nevýhodu v absenci kontinuálního měření CO2 vzhledem k nevhodné volbě programovacího prostředí mobilní aplikace. Jelikož zařízení zobrazuje pouze maximální hodnotu CO2 při výdechu, nevyužívá tak plný potenciál detektoru CO2 a limituje uplatnění při měření dechové křivky u pacientů nebo sportovců. Tato popsaná odchylka od zadání byla provedena po vzájemné dohodě s vedoucím práce a zadání přesto považuji v plné míře za splněné. Navíc student nedostatek zdůvodňuje limitací funkcí programovacího prostředí a jde pouze o potřebné funkční rozšíření softwarového charakteru, kdy je na hardwarová část pro tento účel připravena. I přes další mírné nedostatky, jakými jsou obvodové a konstrukční nepřesnosti nebo ne zcela optimální způsob kalibrace, kde kombinuje teoretické hodnoty s měřenými, práci hodnotím kladně a doporučuji k obhajobě.
Student měl za úkol sestavit přenosný optický analyzátor CO2 v dechu za pomocí předem zadaného IR detektoru (Hamatsu T11722-01) a arduina. Práce má rozsah 55 stran, kde teoretický úvod do problematiky je rozepsán v kapitolách 2-6. Text je psán velmi obecně a obsahuje informace irelevantní (např. student zmiňuje vliv CO2 na životní prostředí, nebo uvádí, že kvůli směrnici EU se přestávají vyrábět klasické žárovky), neúplné, nebo zastaralé (např. sekce 6.1.3 Bolometr). Celkově je teoretická část napsaná přehledně a na závěr každé kapitoly, uvadí student podkapitolu, ve které popisuje jím zvolený přístup, což hodnotím kladně. Podkapitola 6.4 má sloužit jako přehled komerčně užívaných přístrojů, celá podkapitola však působí spíše jako reklamní sdělení bez udání jakýchkoli technických parametrů. Obrázek 6.8 neodpovídá jeho textovému popisu. U obrázku 3.1 spektrum elektromagnetického záření, je vyznačena viditelná složka spektra, přestože student v textu popisuje IR záření. V kapitole 7 student představuje platformu arduino. Podkapitoly 7.1-7.3 vypadají jako doslovný překlad dokumentace uváděné na stránkách arduina, navíc s chybami (např. student uvádí, že analogové vstupy slouží pro referenční napětí, nikoli že využívají vnitřního referenčního napětí). Na obrázku 8.2 uvádí student schéma obvodu a v následující tabulce seznam součástek. Student nijak nevysvětuje volbu rezistorů, kondenzátorů ani step-up měniče SX1308 (uvádí pouze, že návrhy převzal z odborné literatury). Na obrázku 8.5 prezentuje student step-up měnič SX1308 jako modul, který pouze připojí ke zdroji napájení a slouží k napájení zdroje IR záření. V technickém listu tohoto měniče je však kladen důraz na správnou volbu rezistorů, kondenzátorů a cívky používané s tímto měničem, neboť jejich volba výrazně ovlivňuje vlastnosti měniče, student tyto součástky ani nezmiňuje a uvádí pouze trimr k výsledné regulaci výstupního napětí. Dále student uvádí, že výstupní napětí použitého čidla je v řádu V a volí tedy zesílení 1001, což při rozlišovací schopnosti použitého ADC (LSB 5 mV) je nepoužitelné. Studentova volba napájecího zdroje ve formě čtyř 1,5 V baterií s kapacitou 2700 mAh je také nešťastná. Těchto 6 V přivádí na vnitřní stavbilizátor arduina, který ke své optimální funkci vyžaduje alespoň 6V. Stabilizovaných 5 V používá k napájení zesilovačů LTC1050, které v přápadě nesouměrného napájení, potřebují minimálně 4,75 V. Step-up měnič SX1308 má ve svém technickém listu uvedené nižší účinnosti při malých napětích a malém odběru proudu (pod 100 mA, student uvádí spotřebu 30 mA). Jelikož jsou baterie spojeny v sérii, je celková kapacita zdroje 2,7Ah, nikoli 16 Ah jak uvádí student a při použití kvalitních baterií lze očekávat životnost maximáně v desítkách hodin, nikoli ve stovkách jak je prezentováno. Úkolem studenta bylo také vytvořit mobilní aplikaci pro zobrazení a zpracování měřených dat. Byla mu doporučena aplikace MIT app inventor 2. Student však v podkapitole 7.6 uvádí svou volbu pro prostředí Blynk pro její výhody. Student uvádí pár snímků z této aplikace, avšak veškerá měření, která jsou uváděná dále jsou prováděna pomocí osciloskopu namísto z aplikace, kvůli jejím limitacím. Aplikace umožňuje pouze přenos 1 vzorku za sekundu, což je pro měření v reálném čase nedostatečné. Kapitola 9 Ověření funkčnosti zařízení na mne působila celkově velmi protichůdně. Student například uvádí pro svůj prototyp rychlost odezvy 100ms, při praktickém měření však uvádí nutnost čekat 30 s. Dále uvádí přesnost resp. rozlišení svého přístroje na +-100ppm resp. 1ppm. Není jasné odkud se tyto hodnoty berou, neboť při uvedeném zapojení a předpokládaným naměřeným hodnotám studenta by rozlišení muselo být v řádu tisíců ppm. K přesnosti přístroje se nedá ani moc vyjádřit, neboť student tvořil kalibrační křivku z teoretických předpokladů a dat naměřených dvěmi komerčními přístroji za neznámých podmínek. Práce celkově neobsahovala mnoho gramatických chyb a student uvádí 45 zdrojů literatury, převážně anglické. Oceňuji čerpání i z jiné cizojazyčné literatury[25], kterou student hojně cituje v teoretické části. Literatura však také obsahuje položky, které nejsou v práci zmíněny vůbec [10,13,16,32]. Ve světle všech zmíněných skutečností hodnotím práci stupněm E, 53bodů.
eVSKP id 120493