KRATOCHVÍL, T. Ultrazvukový zobrazovací systém do USB [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2017.
Student se ve své práci zabýval návrhem a realizací jednoduchého ultrazvukového zobrazovacího systému do USB. Zadání práce si vytvořil student sám. Student k práci přistupoval s dosti kolísavou aktivitou. V průběhu práce nekonzultoval a pouze se omezil na občasné informování vedoucího o některých dílčích krocích po emailu. Navržený a realizovaný systém není plně funkční, nepodařilo se doplnit komunikaci s USB rozhraním a ani se nepodařilo provést alespoň nějaká pokusná měření s měniči. Co se týče textové části, tak podobu praktické části student se mnou vůbec nekonzultoval a před odevzdáním jsem je neviděl ani v rozpracované podobě. Bohužel musím konstatovat, že textová část je naprosto nevyhovující. Časté jsou zavádějící informace v návrhu, větná skladba mnohde nedává v kontextu smysl. Rovněž zařazení kapitoly, ve které měl student porovnat komerčně dostupný systém s navrženým je naprosto nevhodná, protože rozhodně nemělo jít o porovnání vnitřní struktury zařízení, ale o jeho funkčnost. Zadání práce je splněno částečně, ale vzhledem k zásadním nedostatkům v textové části práce navrhuji hodnocení 45/F.
Předložená práce studenta Tomáše Kratochvíla se zabývá konstrukcí přenosného ultrazvukového systému do USB. Práce je rozvržena do 7 kapitol na 46 stranách. V teoretické části práce je popsána problematika ultrazvuku, základní zobrazovací módy a požadavky na přístroje pro A-mód zobrazení. V této části se student dopouští celé řady nepřesností. Například píše, že rychlost ultrazvukové vlny je dána součinem vlnové délky a frekvence. Tato rovnice je sice správně, ale nevystihuje podstatu dané problematiky, že rychlost šíření je konstantní pro dané prostředí a pro šířící se vlnu s frekvencí f se dá takto určit vlnová délka vlnění. Dále zde zaměňuje pojmy měnič a sonda (kapitola 2.1), nepřesně uvádí rozlišení sondy, kde zaměnil elevační rozlišení za laterální. V rámci popisu A-módu ultrazvuku se také objevuje celá řada nepřesných tvrzení. V praktické části je proveden návrh a realizace obvodového řešení jednokanálového ultrazvukového systému pro měření s průmyslomým měničem Olympus se střední frekvencí 2,25 MHz. Zde je nutné říci, že celý proces návrhu a realizace byl proveden zcela nevhodnou metodou, kdy návrh nebyl ověřen testováním počítačovou simulací nebo na nepájivém poli, ale bylo přistoupeno přímo k výrobě desek plošných spojů jednotlivých částí obvodu. Tento postup je z pohledu vývoje takovéhoto zařízení zcela nevyhovující, což se skutečně prokázalo při oživování obvodu. Celou obvodovou část lze rozdělit do tří základních částí - budící obvod, přijímací obvod a napájecí část. V rámci budícího obvodu je použit monostabilní klopný obvod spínaný tlačítkem, u kterého je výstup přenesen optočlenem do výkonové části. Použitý optočlen není vhodně zvolen, protože zpoždění přenosu nástupné hrany při sepnutí z nízkého stavu na vysoký je dle datasheetu zhruba 50 ns a pro opačné sepnutí 35 ns. Při uvažování celkové délky pulzu 200 ns jsou tyto hodnoty příliš vysoké. Dále bych v návrhu očekával jinou metodu řízení spouštění pulzu než mechanickým tlačítkem vzhledem k požadované vysoké opakovací frekvenci při použití v praxi. Popis této části obvodu je chaotický, protože uvedené schéma neodpovídá realitě a byly prováděny změny v již vyrobené a osazené desce. Výkonová část budícího obvodu nebyla řádně otestována z důvodu nepřenesení generovaného pulzu na budič a tím nefunkčnosti celého navrženého obvodu. U popisu budící části také postrádám jakoukoli informaci o požadovaném tvaru pulzu a hodnotách napětí pro buzení použitého měniče Olympus. V rámci přijímacího obvodu byl zkonstruován filtr přijímaného signálu typu pásmová propust. Tento filtr byl navržen jako kombinace dolní a horní propusti prvního řádu tvořené rezistory a kondenzátory. Tento návrh není úplně vhodný pro požadované vysoké mezní frekvence filtrů 1 a 20 MHz. Zvolené pásmo je vzhledem ke střední frekvenci měniče (2,25 MHz), který měl být testován, příliš vysoké. Student filtr zkonstruoval a měřením zjistil, že horní mezní frekvence je jiná. Tuto skutečnost vysvětlil záměnou součástek při osazení desky a dále ji neřešil. Dalším stupněm je zesilovač, který je ko navržený jako neinvertující s konstatním zesílením (A=34). Tento návrh počítá s úrovní vstupního signálu 50 mV, aniž by tato hodnota byla jakkoli zdůvodněna, stejně tak není vysvětlena použitá hodnota zesílení. Signál je dále zpracován A/D převodníkem. Ten byl zvolen jako osmibitový, v tomto případě bych vzhledem k vysoké dynamice ultrazvukového signálu volil minimálně 12-bitový převodník. Rozsahy vstupních hodnot pro A/D převodník nejsou dostatečně zdůvodněny. V tomto kroku návrhu bych očekával zařazení časově proměnného zesilovače (TGC), který se u ultrazvukových systémů pro zesílení jednotlivých kanálů běžně používá. Dalším krokem měla být komunikační jednotka, která by výsledný signál převedla do počítače a dále zajistila řízení budícího obvodu. Bohužel k realizaci této části nedošlo skoro vůbec - autor zde uvádí, cituji: "Potřebný čas, ale díky podcenění situace autor už neměl.". Napájecí část se skládá ze třech základních modulů - vyskonapěťové napájení (200 V), převodník na 5 V/15 V a napájení z USB. Návrh a realizace napájecích obvodů je v pořádku. Bohužel uvedené zařízení nebylo zrealizováno do podoby, která by umožnila testování s ultrazvukovým měničem. V předloženém návrhu ani není počítáno s komplexním řízením režimu vysílání a režimu příjmu, což je základní blok ultrazvkových systémů. Z tohoto důvodu nebylo možné vypracování bodu 5 zadání - srovnání s komerčním USB ultrazvukovým systémem. Řešení tohoto bodu je nahrazeno srovnáním některých vlastností, které je vzhledem k nemožnosti testování systému zavádějící. Po formální stránce je práce zatížena celou řadou nedostatků. Vytýkám především rozdělení souvětí do samostatných vět, které znesnadňují pochopení textu. V textu je rovněž zaměňováno označení některých součástek. Zcela nevhodné je zobrazení průběhů z osciloskopu, kdy na první pohled nejsou patrné jednotky na osách, popř. použité "markery" jsou nevhodně nastaveny. Čtenáři tak trvá se vůbec zorientovat a pochopit, zda uvedený průběh je očekávaný nebo neočekávaný. Dále vytýkám obvodová schémata, které neodpovídají realitě a při realizaci a testování obvodu byla dále měněna. Zadání práce hodnotím jako nesplněné v bodech 3 - realizace a testování celého zařízení, 4 - spojení obvodu s PC pomocí USB a 5 - srovnání funkčnosti s komerčním zařízením. Bod 2 je splněn rámcově, protože uvedený návrh jako celek je značně nekoncepční - základními nedostatky jsou nezahrnutí řízení buzení měniče z řídící části (ale pouze řízení tlačítkem) a ve fázi příjmu signálu absence zdůvodnění návrhu pevně nastaveného zesílení bez možnosti regulace, popř. TGC zesílení. Student v práci opakovaně upozorňoval na nevhodné rozvržení práce na tématu a nedostatek času k dokončení své práce. Celkově předložená práce nedosahuje standardů pro diplomové práce, zadání práce považuji za nesplněné a nedoporučuji ji k obhajobě. Práci hodnotím známkou nevyhovující (F - 35 bodů). Přikládám otázky k obhajobě.
eVSKP id 102509