MAŠTERA, M. Měřicí a linearizační zobrazovací jednotka pro průtokoměry [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2015.
Zadání diplomové práce patřilo svým rozsahem mezi obtížnější a to z důvodů požadované praktické realizace zařízení. Diplomant Bc. Martin Maštera se měl během plnění zadání diplomové práce seznámit s postupy pro přesný výpočet průtoku pomocí zubových průtokoměrů. Navrhnout, realizovat a zhodnotit výpočetní algoritmy nutné pro linearizaci změřené hodnoty průtoku. Na základě výpočetní náročnosti výpočetní algoritmů a požadavků zadavatele zvolit vhodný mikrokontroler nebo vývojový kit. Diplomant nastudoval obecné znalosti z oblasti návrhu elektronických obvodů a vývoje embedded aplikací. Zadání bylo diplomantem realizováno ve spolupráci s externím konzultantem Ing. Jaroslavem Čápem, Ph.D. ze zadavatelské společnosti Bosch Diesel s. r. o. . Student pracoval iniciativně ale možná až příliš samostatně. Možnosti konzultací využíval bohužel pouze minimálně. Většina bodů zadání byla sice splněna ale pouze na minimální úrovni. Jako problematické body zadání, které nejsou uspokojivě v práci řešeny, spatřuji body zadání 2 a 3. V těchto bodech zadání měl student provést matematický rozbor výpočetních algoritmů a na základě počtu vstupů nutných pro měření doplňkových veličin a požadované přesnosti výstupní hodnoty průtoku následně zvolit vhodný mikrokontroler. Z textu práce ovšem není zřejmé na základě jakých kritérií student výslednou volbu mikrokontroleru provedl, neboť matematický rozbor není v textu práce dostatečně zpracován. Diplomant zvolil pro realizaci testeru vývojový kit Freescale Kinetis K21 obsahující mikrokontroler rodiny ARM M4. S ohledem na chybějící matematický rozbor výpočetních algoritmů, ale nelze spolehlivě ověřit, zda se jedná o správné řešení. Diplomant následně navrhl a realizoval obvodové schéma testeru včetně propojení s deskou obsahující dotykovou obrazovkou pro uživatelské rozhraní a implementoval firmware pro mikrokontroler. Popisu vyhodnocení funkčnosti u zadavatele je věnována kapitola 4.8. Student věnoval řešení práce dostatek času, jednotlivé úkoly si hlavně v počátcích řešení práce (tj. v semestrálním projektu) vhodně rozvrhl. V dalším průběhu práce se ale pravděpodobně dostal do časové tísně, kterou ani zvýšeným úsilím už v závěru nedokázal překonat. Zodpovědně také musím konstatovat, že výsledné a funkční zařízení mi student nepředvedl. Osobně se domnívám, že nový koncept rozdělení výuky, kdy diplomanti v poslední semestru studia již realizují pouze diplomovou práci bez nutnosti absolvování další výuky, se ukazuje jako nevhodný. V drtivé většině případu rozsah výsledné diplomové práce totiž neodpovídá časovému rozsahu, který studenti v posledním semestru studia mají pro řešení diplomové práce k dispozici. Pokud dosažené výsledky uvedené v práci svědčí o inženýrských schopnostech diplomanta, tak pouze v minimální míře a doporučuji komisi podmínit udělení titulu předvedení funkčního zařízení diplomantem. Předložené práci navrhuji hodnocení: Dostatečně – E.
Diplomant Bc. Martin Maštera řešil ve své diplomové práci návrh a realizaci hardware a software měřicí a linearizační jednotky pro zubové průtokoměry KRACHT. Zadání zahrnuje oblast návrhu a realizace jednoduchých elektronických obvodů, které umožní připojit výstupy z průtokoměru na vstupy mikrokontroléru, volbu vhodného mikrokontroléru pro danou aplikaci, návrh výpočetních algoritmů pro linearizaci charakteristik průtokoměru zpracovávaných v mikrokontroléru a návrh a implementaci software pro počítač s OS Windows umožňující zadávání kalibračních křivek do linearizační jednotky. Náročnost zadání považuji za odpovídající požadavkům kladeným na diplomovou práci. Dle 1. bodu zadání se diplomant měl seznámit s postupy nutnými pro přesný výpočet průtoku pomocí zubového průtokoměru a nutnými kalibračními křivkami. Autor v kapitole 2 nazvané TEORIE sice na 18 stranách popisuje obecně různé principy měření průtoku, ale konkrétní informace o zubových průtokoměrech a nutných postupech pro přesný výpočet průtoku pomocí těchto průtokoměrů ani o korekčních křivkách jsem v práci nenašel. Stejně tak jsem zde nenašel vůbec žádné konkrétní informace o průtokoměrech KRACHT, se kterými měl diplomant pracovat. Proto bod 1. zadání považuji za nesplněný. Ve 2. bodě zadání bylo požadováno, aby diplomant navrhnul, realizoval a zhodnotil výpočetní algoritmy pro linearizaci měřené hodnoty. Bohužel žádný návrh těchto algoritmů jsem v práci nenašel. Proto bod 2 zadání považuji za nesplněný. Bod 3 zadání požadoval po diplomantovi, aby na základě výpočetní náročnosti, požadavků na velikost paměti a nutného počtu vstupů a výstupů zvolil vhodný mikrokontrolér. Výběru mikrokontroléru se diplomant snažil věnovat v kapitole 4.1 na str. 36. Bohužel, jsem zde nenašel žádné konkrétní informace o výpočetní náročnosti použitých algoritmů ani o požadavcích na velikost paměti. V prvním odstavci kapitoly diplomant jako požadavek na mikrokontrolér uvádí: „Ze zadání vyplynulo, že musí zvládnout minimálně jeden analogový vstup a výstup, a to s frekvencí 1 kHz“. V zadání ovšem žádný takový požadavek uveden není. Z textu není vůbec zřejmé, jaké časové průběhy signály na vstupu a výstupu mají a o jakou napěťovou případně proudovou úroveň se jedná, ani k čemu dané signály mají sloužit. Diplomant dále uvádí, že mikrokontrolér musí současně zvládnout na digitálním vstupu měřit frekvenci od 0.5 Hz do zhruba 2 kHz. Opět není uvedeno, o jaký signál se jedná, ani s jakou přesností má být frekvence měřena. Ve 2. odstavci na str. 36 diplomant píše, že „jednotka bude pracovat s desetinnými čísly, a to minimálně na tři desetinná čísla. Nebylo jasné, jaký řád bude před desetinnou čárkou.“ To, že si diplomant před vlastním návrhem neujasnil, jaký číselný rozsah bude v navrhované jednotce zpracovávat, považuji za závažnou chybu. Ve 3. odstavci diplomant uvádí: „Pro lehkou zaměnitelnost jsem se rozhodl, že zařízení bude obsahovat SD kartu“. Z textu není vůbec zřejmé, co diplomant hodlá s čím zaměňovat. Diplomant také neučinil žádné úvahy, zda je vhodnější navrhnout a realizovat vlastní mikroprocesorový systém nebo použít vývojový kit, který je k dispozici na trhu. (Cenové porovnání vzhledem k předpokládanému množství vyrobených linearizačních jednotek.) Diplomant si bez hlubších technických úvah zvolil kit s označením TWR-K21F120M. Ani se neobtěžoval uvést typ mikrokontroléru, který kit obsahuje a mikrokontrolér stručně popsat. Místo toho uvádí nastavení jumperů kitu. Tento postup diplomanta považuji za chybný. Správně měl zvolit pro danou aplikaci vhodný mikrokontrolér a teprve následně hledat na trhu vhodný vývojový kit s tímto mikrokontrolérem. Vzhledem k absenci konkrétního vyjádření výpočetní náročnosti a požadavků na velikost paměti považuji také bod 3 zadání za nesplněný. K návrhu elektronických obvodů mám následující připomínky: - V kapitole 4.3 na str. 39 se diplomant nejprve snažil použít termočlánek typu J. Bohužel neuvádí schéma zapojení obvodů, pomocí nichž se snažil termočlánek připojit k A/D převodníku mikrokontroléru. - Větu „Už od počátku jsem věděl, že při měření bude nejspíš problém s rozlišovací schopností, neboť nejmenší referenční napětí pro analogový vstup je 1,2 V a A/D převodník je 16 bitový.“ by si budoucí inženýr neměl dovolit vůbec vyslovit. Jednoduchým řešením je přece použití vhodného zesilovače. Problematikou kompenzace studeného konce se diplomant bohužel vůbec neobtěžoval. - Dole na str. 39 diplomant uvádí, že rozptyl šumu stabilizátoru referenčního napětí byl 40 mV. Nechápu proč diplomant tento „problém“ nevyřešil. Problém mohl být způsoben buď vadným zdrojem referenčního napětí, nebo chybným zapojením. Typicky mívají referenční zdroje RMS šumového napětí v řádu mikrovoltů. - Diplomant nakonec zvolil měření teploty pomocí odporového teploměr snímače teploty Pt100, avšak použil nevhodné zapojení s děličem napětí připojeným na napájecí napětí, u kterého není zaručena dostatečná přesnost a stabilita. - Diplomant se nezatěžoval úvahami o vlivu procházejícího proudu způsobujícího ohřev snímače ani o vlivu odporu přívodů na přesnost měření. Také nechápu, proč prováděl měření (viz Tabulka 3 na str. 41), když velikost změny napětí na výstupu děliče v závislosti na velikosti napájecího napětí a změně teploty lze zjistit jednoduchým výpočtem. I k softwarovému řešení mám vážné výhrady: - V práci postrádán návrh a popis celkové koncepce software. - Měření frekvence popsané na str. 45 a 46 považuji za nevhodné. Při návrhu způsobu měření je třeba vycházet z požadované přesnosti měření. Přesnost měření si však diplomant dopředu nedefinoval. Místo použití dvou čítačů by bylo vhodnější použít funkci Input capture s počítáním přetečení volně běžícího čítače. - Algoritmus na str. 47 je popsán nesrozumitelně bez použití matematických vztahů. - Struktura souborů popisovaných na str. 56 není jednoznačně a plně definována, popis je velmi vágní. V práci jsem postrádal podrobnější popis současného stavu testování průtokoměrů ve firmě BOSCH Diesel s. r. o. včetně blokového schématu a zejména úplný popis signálů, které generují průtokoměry KRACHT. Za velmi závažný nedostatek práce považuji absenci jakýchkoli koncepčních úvah o možnostech realizace navrhovaného zařízení, výběr z více variant možných řešení. Diplomant do práce nezařadil kapitolu, kde by bylo uvedeno a popsáno blokové schéma jím navrhovaného zařízení včetně zařazení do celého měřícího řetězce. Diplomant pracoval metodou pokus omyl. Bez hlubších úvah nebo výpočtu zkusil nějaké řešení, když nefungovalo, nehledal příčinu, ale zkusil něco jiného (str. 41, 42, 45, 50, 51, 52). Po formální stránce mám k práci také množství výhrad: nevhodné názvy kapitol, používání netechnických formulací, střídání 1. a 3. osoby a chybějící odkazy v textu (např. str. 50, první věta). Po grafické stránce je práce na solidní úrovni. Na závěr bohužel musím konstatovat, že diplomant Bc. Martin Maštera dostatečně neprokázal inženýrské schopnosti. Práce je dle mého názoru jak po odborné, tak po formální stránce na velmi nízké úrovni. Vzhledem k výše uvedeným velmi závažným nedostatkům musím hodnotit práci pana Bc. Maštery známkou nevyhověl (F/30 b) a navrhuji komisi, aby nechala diplomanta práci přepracovat.
eVSKP id 85525