Komende dagen zal waarschijnlijk geen nieuwe artikelen komen omdat de professor fysiek en mentaal uitgeschakeld is. We houden jullie op de hoogte van zijn gezondheidstoestand. Mijn naam is Arianne en heb toestemming om zijn berichten te bekijken en te beantwoorden. De professor is in een verplichte rusttoestand. Hij gaf me mee dat hij zijn excuses aanbiedt voor deze korte afwezigheid. Wie de professor kent, dan zal hij niet lang naar mij blijven luisteren, de koppige ezel! Groeten van Arianne (arianne.kempe@telenet.be)
De professor schrijft is een blog met korte teksten over elektronica, computers, wetenschap & techniek, sociaal en andere onderwerpen in zo goed mogelijk begrijpbare taal.
28 januari 2023
27 januari 2023
HDMI shit
HDMI
Omdat ik problemen heb met bepaalde soorten televisies aan te sluiten via HDMI op bijvoorbeeld Nvidia Shield en andere soorten van computers, heb ik het één en het ander opgezocht en dit in een tekst gegoten. Er is extreem veel informatie over te vinden, je ziet het bos niet meer door de bomen. Er is veel verschil in de HDMI wereld. Het zou gestandaardiseerd moeten zijn, maar dit is dezelfde grap zoals in de USB wereld, daar hebben ze de USB C uitgevonden die vaak voor compatibiliteitsproblemen zorgen. Met HDMI is dito zo :-(
Hier een samenvatting wat ik heb gevonden:
HDMI
(High-Definition Multimedia Interface) is een digitale interface voor
de overdracht van audio- en videosignalen. Het wordt gebruikt om
apparaten zoals computers, spelconsoles en Blu-ray spelers aan te
sluiten op beeldschermen zoals tv's, monitoren en projectoren. HDMI
ondersteunt high-definition video en audio, en kan videoresoluties
tot 4K met 60 beelden per seconde en audioformaten zoals Dolby Atmos
en DTS-X doorgeven. HDMI ondersteunt ook HDCP (High-bandwidth Digital
Content Protection) om ongeoorloofd kopiëren van beschermde inhoud
te voorkomen. HDMI-kabels zijn verkrijgbaar in verschillende lengtes
en versies, zoals HDMI 1.4, HDMI 2.0 en HDMI 2.1, die verschillende
niveaus van ondersteuning bieden voor functies zoals hogere
resoluties en vernieuwingsfrequenties.
HDMI 1.4 werd
uitgebracht in 2009 en ondersteunt 3D-video, Audio Return Channel
(ARC) en 4K-resolutie met 24 frames per seconde. HDMI 2.0,
uitgebracht in 2013, ondersteunt 4K-resolutie met 60 beelden per
seconde en 32 audiokanalen. HDMI 2.0 ondersteunt ook dynamische
synchronisatie van video- en audiostromen, wat zorgt voor een
soepelere kijkervaring. HDMI 2.1, uitgebracht in 2017, ondersteunt
8K-resolutie met 60 beelden per seconde en 4K-resolutie met 120
beelden per seconde. Het ondersteunt ook eARC (Enhanced Audio Return
Channel), wat de overdracht van hoogwaardige audioformaten zoals
Dolby Atmos en DTS:X mogelijk maakt.
HDMI heeft ook
verschillende andere functies, zoals CEC (Consumer Electronics
Control), waarmee via HDMI aangesloten apparaten elkaar kunnen
bedienen wanneer ze zijn aangesloten, en HDMI-CEC maakt
one-remote-to-rule-them-all mogelijk, waarbij u alle via HDMI
aangesloten apparaten met slechts één afstandsbediening kunt
bedienen. Een andere functie is HDMI-ARC (Audio Return Channel),
waarmee de TV via dezelfde HDMI-kabel audio terug kan sturen naar de
audio-video-ontvanger of soundbar, zodat er geen aparte audiokabel
nodig is.
HDMI-kabels zijn er in verschillende versies,
zoals Standaard HDMI, High-Speed HDMI en Premium HDMI-kabels.
Standaard HDMI kabels ondersteunen 1080p resolutie, terwijl
High-Speed HDMI kabels 4K resolutie en hogere vernieuwingsfrequenties
ondersteunen. Premium HDMI-kabels zijn ontworpen om een stabieler
signaal en betere prestaties te leveren, maar ze zijn doorgaans
duurder dan standaard of high-speed HDMI-kabels.
In het
algemeen is HDMI een veelgebruikte standaard voor het overbrengen van
audio- en videosignalen tussen apparaten. Het biedt high-definition
video en audio, en vele functies zoals CEC, ARC en eARC om de
ervaring van de gebruiker te verbeteren.
HDMI bevat ook een
functie voor automatische formaatdetectie, "Deep Color"
genaamd, die een hogere bitdiepte en een nauwkeurigere kleurweergave
mogelijk maakt. Deze functie verhoogt het aantal kleuren dat op een
scherm kan worden weergegeven, wat resulteert in levendigere en
realistischere beelden.
Een ander kenmerk van HDMI is
"x.v.Color", een uitbreiding van de kleurruimte die in het
videosignaal wordt gebruikt. Hierdoor kan een breder scala aan
kleuren op het scherm worden weergegeven, wat resulteert in
nauwkeuriger en levendiger beelden.
HDMI bevat ook een
functie voor automatische inhoudsverbetering, genaamd "x.v.Color"
of "xvYCC", die het mogelijk maakt een breder kleurengamma
weer te geven dan standaard RGB, wat resulteert in een nauwkeuriger
en levendiger kleurweergave.
HDMI omvat ook "HDMI-CEC"
(Consumer Electronics Control) waarmee meerdere apparaten met slechts
één afstandsbediening kunnen worden bediend. Ook kunnen audio- en
videobronnen automatisch worden omgeschakeld en kunnen aangesloten
apparaten worden in- en uitgeschakeld.
HDMI omvat ook
"EDID" (Extended Display Identification Data), een
gegevensstructuur die door een beeldscherm aan een bronapparaat wordt
verstrekt en die informatie bevat over de mogelijkheden van het
beeldscherm en de ondersteunde resoluties. Hierdoor kan het
bronapparaat zijn uitvoer automatisch aanpassen aan de best mogelijke
resolutie en vernieuwingsfrequentie.
Samengevat is HDMI
een krachtige en veelzijdige interface die een groot aantal functies
biedt om de audio- en video-ervaring te verbeteren. Het ondersteunt
high-definition video en audio, en kan videoresoluties tot 8K met 120
beelden per seconde en audioformaten zoals Dolby Atmos en DTS-X
doorgeven. Het bevat ook functies zoals CEC, ARC, EDID en
kleurverbetering die zorgen voor een meer naadloze en
gebruiksvriendelijke ervaring.
Als u problemen hebt
met het aansluiten van uw apparaten via HDMI, zijn er een paar dingen
die u kunt proberen om het probleem op te lossen.
Controleer
de aansluitingen: Controleer of de HDMI-kabel goed is aangesloten
op zowel het bronapparaat als het weergaveapparaat. Controleer of er
verbogen of beschadigde pinnen op de HDMI-aansluitingen
zitten.
Controleer de kabel: Probeer een andere
HDMI-kabel te gebruiken om te zien of dat het probleem oplost.
Sommige kabels kunnen beschadigd zijn of kunnen het vereiste signaal
niet overbrengen.
Controleer de instellingen van het
bronapparaat: Zorg ervoor dat het bronapparaat is ingesteld om
video en audio uit te voeren via de HDMI-poort. Sommige apparaten
hebben meerdere opties voor video-uitvoer, zoals HDMI en
VGA.
Controleer de instellingen van het
weergaveapparaat: Controleer of het weergaveapparaat is ingesteld
op de juiste ingangsbron. Sommige beeldschermen hebben meerdere
HDMI-ingangen, dus het kan zijn dat u moet overschakelen naar de
juiste ingang.
Controleer de HDMI-versie: Zorg
ervoor dat zowel het bronapparaat als het weergaveapparaat dezelfde
HDMI-versie ondersteunen. Als het bronapparaat HDMI 2.1 ondersteunt,
maar het beeldscherm alleen HDMI 1.4, kunnen zich
compatibiliteitsproblemen voordoen.
Controleer de
stroomvoorziening: Controleer of zowel het bronapparaat als het
weergaveapparaat zijn ingeschakeld en of er geen stroomproblemen
zijn.
Probeer het apparaat opnieuw op te starten:
Soms kan het opnieuw opstarten van de apparaten het probleem
oplossen.
Als geen van de bovenstaande stappen het
probleem oplost, kan het probleem liggen bij het bronapparaat, het
beeldscherm of de HDMI-kabel. In dat geval moet u wellicht de
fabrikant raadplegen voor verdere hulp of overwegen het defecte
onderdeel te vervangen.
Hetzelfde als hierboven maar nu specifiek voor de Nvidia Shield:
Als u problemen
ondervindt met uw Nvidia Shield bij het aansluiten op een
weergaveapparaat via HDMI, zijn er een paar dingen die u kunt
proberen om het probleem op te lossen:
Controleer de
HDMI-kabel: Zorg ervoor dat de HDMI-kabel goed is aangesloten op
zowel de Nvidia Shield als het weergaveapparaat. Probeer een andere
HDMI-kabel te gebruiken om te zien of dat het probleem
oplost.
Controleer de instellingen van het Shield:
Zorg ervoor dat de Shield is ingesteld om video en audio via de
HDMI-poort uit te voeren. Ga naar het instellingenmenu van het Shield
en controleer de video- en audio-instellingen om ervoor te zorgen dat
de juiste uitvoer is geselecteerd.
Controleer de
instellingen van het weergave-apparaat: Zorg ervoor dat het
weergave-apparaat is ingesteld op de juiste ingangsbron. Sommige
weergaveapparaten hebben meerdere HDMI-ingangen, dus het kan zijn dat
u naar de juiste moet overschakelen.
Controleer de
resolutie: Zorg ervoor dat de resolutie op de Shield en het
weergaveapparaat overeenkomen. Als de resolutie op de Shield is
ingesteld op 4K, maar het weergaveapparaat ondersteunt alleen 1080p,
kunt u compatibiliteitsproblemen ondervinden.
Controleer
op updates: Zorg ervoor dat de Shield de laatste firmware-updates
heeft. Ga naar het instellingenmenu van de Shield en controleer op
updates.
Start de Shield opnieuw op: Soms kan het
opnieuw opstarten van de Shield het probleem oplossen.
Controleer
op compatibiliteit: Als u een monitor of tv gebruikt die niet
compatibel is met de Shield, kan dit problemen veroorzaken. Zorg
ervoor dat uw weergave-apparaat HDMI 2.0 of hoger ondersteunt.
Als
geen van de bovenstaande stappen voor probleemoplossing het probleem
oplost, kan het probleem liggen bij het Shield, de HDMI-kabel of het
weergave-apparaat. In dit geval moet u mogelijk Nvidia of de
fabrikant van het beeldscherm raadplegen voor verdere hulp of
overwegen het defecte of niet compatibele onderdeel te vervangen.
In het kort herhaald, bekende
problemen die kunnen optreden bij HDMI-verbindingen:
Geen
signaal: Dit is een van de meest voorkomende HDMI-problemen,
waarbij het beeldschermapparaat geen signaal ontvangt van het
bronapparaat. Dit kan worden veroorzaakt door een defecte HDMI-kabel,
onjuiste instellingen op het bronapparaat of een defect
bronapparaat.
Audio en video lopen niet synchroon:
Dit probleem doet zich voor wanneer de audio en video niet synchroon
lopen, wat resulteert in een merkbare vertraging tussen het geluid en
het beeld. Dit kan worden veroorzaakt door een defecte HDMI-kabel,
onjuiste instellingen op het bronapparaat of een probleem met het
weergaveapparaat.
Audioformaat wordt niet ondersteund:
Sommige HDMI-apparaten ondersteunen bepaalde audioformaten niet, wat
resulteert in geen geluid of geluid van lage kwaliteit.
HDCP-fouten
(High-bandwidth Digital Content Protection): Dit is een vorm van
digitale kopieerbeveiliging die problemen kan veroorzaken bij het
aansluiten van apparaten die verschillende HDCP-versies hebben. Dit
kan resulteren in een leeg scherm of een "HDCP error"
bericht.
Onjuiste resolutie: Als de resolutie op
het bronapparaat en het weergaveapparaat niet overeenkomen, kan dit
resulteren in een wazig of vervormd beeld.
HDMI
handshake problemen: Dit gebeurt wanneer het bronapparaat en het
weergaveapparaat niet in staat zijn een verbinding tot stand te
brengen en over de instellingen te onderhandelen. Dit kan worden
veroorzaakt door een defecte HDMI-kabel, onjuiste instellingen op het
bronapparaat of een probleem met het beeldscherm.
Interferentie:
Dit kan optreden wanneer er interferentie is van andere elektronische
apparaten, zoals draadloze routers of andere
HDMI-apparaten.
Compatibiliteitsproblemen: Sommige
apparaten zijn mogelijk niet compatibel met bepaalde HDMI-versies of
functies, waardoor problemen met de verbinding ontstaan.
Sommige
van de bovenstaande problemen kunnen worden veroorzaakt door een
defecte HDMI-kabel of een kabel met een oude versie, dus u kunt een
nieuwe kabel proberen om te zien of dat het probleem oplost.
Veel succes, mijn haar is al flink grijs door geworden :-)
Chris de professor
20 januari 2023
Supercondensators
Supercondensators
Ik experimenteer veel met supercondensators en ik vind het fascinerend hoeveel stroom ze kunnen opslaan. Ik heb een 3000 Farad van 2,8 volt in huis en kan daar al wat mee. Ik heb een experiment gedaan met een upconverter die deze 2,8 volt omzet naar 12 volt en hiermee voor een lange tijd een 12 volt ledstring laten branden.
Hier wat meer informatie:
Een
supercondensator, ook wel ultracondensator genoemd, is een type
condensator dat een grote hoeveelheid elektrische energie kan opslaan
in een kleine fysieke ruimte. In tegenstelling tot traditionele
condensatoren, die energie opslaan door de accumulatie van
elektrische lading op twee geleidende platen, slaan
supercondensatoren energie op in een elektrische dubbele laag die
wordt gevormd op het oppervlak van een geleidend materiaal, zoals
actieve kool. Hierdoor kunnen zij een veel hogere energie- en
vermogensdichtheid hebben dan traditionele
condensatoren.
Supercondensatoren worden op verschillende
manieren gebruikt, onder meer in energieopslagsystemen,
vermogenselektronica en vervoer. In sommige toepassingen kunnen zij
worden gebruikt als alternatief voor batterijen, aangezien zij een
langere levensduur hebben en sneller kunnen worden opgeladen en
ontladen. Zij kunnen ook worden gebruikt in combinatie met batterijen
om de algemene prestaties van een systeem te
verbeteren.
Supercondensatoren zijn beschikbaar in een
groot aantal maten en ontwerpen, en kunnen worden gemaakt van een
verscheidenheid aan materialen, waaronder actieve kool, grafeen en
metaaloxiden. De prestaties van een supercondensator worden bepaald
door een aantal factoren, waaronder de oppervlakte van het geleidende
materiaal, de dikte van de elektrische dubbele laag en de gebruikte
elektrolyt.
Over het geheel genomen zijn
supercondensatoren een veelbelovende technologie met een breed scala
van potentiële toepassingen. Naarmate het onderzoek en de
ontwikkeling van de supercondensatortechnologie voortschrijden, wordt
verwacht dat de energiedichtheid en de vermogensdichtheid ervan
zullen blijven verbeteren, waardoor zij in bepaalde toepassingen een
nog levensvatbaarder alternatief worden voor batterijen.
Supercondensatoren
kunnen worden ingedeeld in twee typen op basis van de manier waarop
zij energie opslaan: elektrostatisch en
elektrochemisch.
Elektrostatische supercondensatoren slaan
energie op door de accumulatie van elektrische lading op het
oppervlak van een geleidend materiaal, zoals actieve kool. Zij hebben
een zeer hoge capaciteit maar een lage energiedichtheid. Zij staan
ook bekend als elektrische dubbellaagse condensatoren (EDLC's) of
supercondensatoren van type 1.
Elektrochemische
supercondensatoren, ook bekend als pseudocapacitors of
supercondensatoren van type 2, slaan energie op door middel van een
omkeerbare chemische reactie die plaatsvindt op het grensvlak tussen
het geleidende materiaal en een elektrolyt. Zij hebben een lagere
capaciteit dan elektrostatische supercondensatoren, maar een hogere
energiedichtheid.
Hybride supercondensatoren zijn een
combinatie van type 1- en type 2-supercondensatoren. Zij zijn een
combinatie van twee condensatoren, de ene is een EDLC en de andere
een pseudocapacitor.
Supercondensatoren hebben een aantal
voordelen ten opzichte van batterijen, waaronder een langere
levensduur, het vermogen om een groter aantal laad- en ontlaadcycli
te doorstaan, en snellere laad- en ontlaadtijden. Zij belasten het
milieu ook relatief weinig in vergelijking met batterijen, wat voor
bepaalde toepassingen nuttig kan zijn.
Supercondensatoren
hebben echter ook enkele beperkingen. Zij hebben momenteel een lagere
energiedichtheid dan batterijen, waardoor zij niet voor alle
toepassingen geschikt zijn. Ook zijn de kosten per eenheid opgeslagen
energie hoger dan bij batterijen.
Supercondensatoren zijn
een veelbelovende technologie met een groot aantal potentiële
toepassingen. Zij hebben voordelen ten opzichte van batterijen, zoals
een langere levensduur, een snellere laad- en ontlaadtijd en een
gering milieueffect. Momenteel hebben zij echter een lagere
energiedichtheid en zijn zij duurder per eenheid opgeslagen energie.
Naarmate het onderzoek naar en de ontwikkeling van de
supercondensatortechnologie voortschrijden, zullen deze beperkingen
naar verwachting worden overwonnen, waardoor zij in bepaalde
toepassingen een nog levensvatbaarder alternatief voor batterijen
zullen worden.
De grootste
supercondensatoren die momenteel op de markt zijn, hebben doorgaans
een capaciteit van enkele honderden tot enkele duizenden farads. Deze
supercondensatoren worden hoofdzakelijk gebruikt in grootschalige
energieopslagsystemen en industriële toepassingen.
Sommige
fabrikanten bieden bijvoorbeeld supercondensatoren aan met een
capaciteit tot 3000 Farads; deze zijn bedoeld voor toepassingen met
een hoog vermogen, zoals in elektrische bussen, trams en treinen. Zij
worden gebruikt in combinatie met batterijen voor regeneratief remmen
en voor het besparen van piekvermogen.
Een ander
voorbeeld, supercondensatoren met een capaciteit tot 5000 Farads,
zijn beschikbaar voor energieopslagtoepassingen op netwerkschaal.
Deze supercondensatoren kunnen grote hoeveelheden energie snel
opslaan en ontladen, waardoor zij nuttig zijn om het netwerk in
evenwicht te houden tijdens perioden van grote vraag.
Opgemerkt
zij dat de capaciteit van een supercondensator niet de enige factor
is die de prestaties ervan bepaalt. Andere belangrijke factoren zijn
de spanning, de vermogensdichtheid en het aantal laad- en
ontlaadcycli dat het apparaat aankan.
Kortom, de grootste
supercondensatoren die momenteel op de markt zijn, hebben een
capaciteit van enkele honderden tot enkele duizenden farads. Deze
supercondensatoren worden hoofdzakelijk gebruikt in grootschalige
energieopslagsystemen en industriële toepassingen zoals elektrische
bussen, trams, treinen, energieopslag op netniveau en andere
toepassingen met een hoog vermogen.
De "beste"
supercondensator hangt af van de specifieke toepassing en de eisen
van de gebruiker. Verschillende supercondensatoren hebben
verschillende kenmerken en presteren beter in bepaalde
toepassingen.
Zo hebben supercondensatoren op basis van
actieve kool een hoog specifiek oppervlak, waardoor zij zeer geschikt
zijn voor toepassingen met een hoog vermogen, zoals regeneratief
remmen in elektrische voertuigen. Supercondensatoren op basis van
grafeen daarentegen hebben een hoog geleidingsvermogen, waardoor zij
zeer geschikt zijn voor energierijke toepassingen zoals energieopslag
op netwerkschaal.
Supercondensatoren gemaakt met
metaaloxiden, zoals pseudocapacitoren, hebben een hoge
energiedichtheid, waardoor zij geschikt zijn voor toepassingen die
een hoge energieopslag in een kleine ruimte vereisen, zoals draagbare
elektronische apparaten, noodstroomvoorziening en
energiewinning.
Hybride supercondensatoren zijn ook een
goede optie, zij zijn een combinatie van type 1 en type 2
supercondensatoren, zij hebben de voordelen van beide typen, hoge
vermogensdichtheid en hoge energiedichtheid.
Bij het
kiezen van een supercondensator is het belangrijk rekening te houden
met factoren zoals de vereiste capaciteit, de spanning, de
vermogensdichtheid en het aantal laad- en ontlaadcycli dat het
apparaat aankan. Ook de kosten, de omvang en het milieueffect van het
apparaat moeten in aanmerking worden genomen.
Om kort te zeggen, de
"beste" supercondensator hangt af van de specifieke
toepassing en de eisen van de gebruiker. Verschillende
supercondensatoren hebben verschillende kenmerken en presteren beter
in bepaalde toepassingen. Supercondensatoren op basis van
geactiveerde koolstof zijn zeer geschikt voor toepassingen met een
hoog vermogen, supercondensatoren op basis van grafeen zijn zeer
geschikt voor toepassingen met veel energie en supercondensatoren op
basis van metaaloxiden hebben een hoge energiedichtheid en zijn
geschikt voor toepassingen waarbij veel energie moet worden
opgeslagen in een kleine ruimte. Hybride supercondensatoren zijn ook
een goede optie omdat zij de voordelen hebben van beide typen, hoge
vermogensdichtheid en hoge energiedichtheid.
Verdere ontwikkelingen in de toekomst:
Er zijn
verschillende nieuwe ontwikkelingen gepland voor de toekomst van de
supercondensatortechnologie. Onderzoekers en fabrikanten werken aan
de ontwikkeling van nieuwe materialen, ontwerpen en
fabricagetechnieken om de prestaties van supercondensatoren te
verbeteren en ze levensvatbaarder te maken voor een groter aantal
toepassingen.
Enkele van de nieuwe ontwikkelingen die
gepland zijn voor de toekomst van de supercondensatortechnologie
zijn:
Ontwikkeling van nieuwe materialen: Onderzoekers
werken aan de ontwikkeling van nieuwe materialen met verbeterde
eigenschappen zoals een hoger geleidingsvermogen, een hoger specifiek
oppervlak en een grotere stabiliteit. Deze materialen omvatten
grafeen, koolstofnanobuizen en metaal-organische kaders (MOF's).
Ontwikkeling van
nieuwe elektrolyten: Onderzoekers werken aan de ontwikkeling van
nieuwe elektrolyten met verbeterde eigenschappen zoals een hoger
geleidingsvermogen, een hogere stabiliteit en een betere thermische
stabiliteit. Deze elektrolyten omvatten ionische vloeistoffen en
elektrolyten in vaste toestand.
Ontwikkeling van
nieuwe fabricagetechnieken: Onderzoekers werken aan de
ontwikkeling van nieuwe fabricagetechnieken om de prestaties van
supercondensatoren te verbeteren. Deze technieken omvatten 3D printen
en roll-to-roll productie.
Ontwikkeling van
nieuwe ontwerpen: Onderzoekers werken aan de ontwikkeling van
nieuwe ontwerpen voor supercondensatoren om hun prestaties te
verbeteren en ze geschikter te maken voor specifieke toepassingen.
Deze ontwerpen omvatten asymmetrische supercondensatoren en
gestapelde supercondensatoren.
Naast bovengenoemde
ontwikkelingen werken onderzoekers ook aan de ontwikkeling van
supercondensatoren die bij hoge temperaturen kunnen werken, waardoor
ze geschikt zouden zijn voor gebruik in ruwe omgevingen. Zij werken
ook aan de ontwikkeling van supercondensatoren die kunnen worden
geïntegreerd in stoffen en andere flexibele materialen, waardoor zij
geschikt zijn voor gebruik in draagbare elektronica en andere
flexibele apparaten.
Kortom, er zijn verschillende nieuwe
ontwikkelingen gepland voor de toekomst van de
supercondensatortechnologie, waaronder de ontwikkeling van nieuwe
materialen, elektrolyten, fabricagetechnieken, ontwerpen en de
integratie van supercondensatoren in flexibele materialen. Deze
nieuwe ontwikkelingen zullen naar verwachting de prestaties van
supercondensatoren verbeteren en ze levensvatbaarder maken voor een
groter aantal toepassingen, waaronder ruwe omgevingen en flexibele
apparaten.
Chris de professor
19 januari 2023
Joule-thief
Een dief die functioneel is
Soms geef ik een demonstratie van een Joule-thief. Zelf heb ik diverse schakelingetjes in elkaar gefabriceerd die met de weinige componenten zeer goed werken. Maar onlangs heb ik in China kant en klare Joule-thieves aangekocht. Het zijn minuscule moduletjes die zeer goed werken. Je hebt ze in versies van 3,3 volt en 5 volt uitgangsspanning en ze beginnen al goed te werken bij 0,8 volt. Ze zijn spotgoedkoop te verkrijgen. Onderaan deze blog geef ik een kleine demonstratie van zo’n module en dit met een bijna lege AAA batterij en 4 parallel geschakelde led’s van 1 watt en 3v3 werkspanning.
Wat is een Joule-thief in detail uitgelegd:
Een Joule-thief is
een eenvoudige schakeling waarmee een batterij een belasting kan
aandrijven met een lagere spanning dan de nominale spanning van de
batterij. De schakeling wordt een "Joule-thief" genoemd
omdat zij energie "steelt" van de batterij door er kleine
hoeveelheden stroom aan te onttrekken, zelfs wanneer de spanning van
de batterij zeer laag is.
De schakeling bestaat meestal
uit een transformator, een schakeltransistor en een diode. De
transformator verhoogt de spanning van de batterij en de transistor
schakelt de schakeling snel aan en uit, waardoor een gepulseerde
uitgang ontstaat die naar de belasting wordt geleid. De diode
voorkomt dat de in de transformator opgeslagen energie terugvloeit
naar de batterij wanneer de transistor is
uitgeschakeld.
Joule-thieves kunnen worden gebruikt om een
grote verscheidenheid aan belastingen te voeden, zoals led's, kleine
motoren en zelfs sommige kleine elektronische apparaten. Ze zijn
bijzonder nuttig in toepassingen waar de batterijspanning naar
verwachting aanzienlijk zal dalen, zoals in systemen op zonne-energie
of in apparaten die batterijen gebruiken die het einde van hun
levensduur naderen.
Een Joule-thief is een zeer eenvoudige
en goedkope schakeling, die gemakkelijk kan worden gebouwd met een
klein aantal componenten. Ze zijn ook gemakkelijk te gebruiken, omdat
ze geen aanpassingen of speciale instellingen vereisen.
Vanwege
hun eenvoud en efficiëntie zijn Joule-thieves populair geworden in
doe-het-zelf- en hobbyprojecten, waar ze vaak worden gebruikt om
batterijen en andere elektronische componenten opnieuw te gebruiken
of de levensduur ervan te verlengen.
Joule-thieves zijn
bijzonder nuttig voor toepassingen met een laag vermogen waarbij de
belasting een lagere spanning vereist dan de batterijspanning. De
schakeling kan de spanning verhogen en een constante output
handhaven, zelfs als de batterijspanning daalt. Dit maakt ze ideaal
voor gebruik in draagbare elektronische apparaten, zoals zaklampen,
radio's en sensoren, die worden gevoed door batterijen die niet
volledig zijn opgeladen of die het einde van hun levensduur
naderen.
Joule-thieves kunnen ook worden gebruikt in
zonne-energiesystemen, waar ze kunnen helpen een constante
uitgangsspanning van een zonnecel te handhaven, zelfs als het niveau
van het zonlicht verandert. Hierdoor kan de zonnecel zelfs bij weinig
licht de belasting blijven voeden.
Een andere toepassing
van Joule-thieves is in verlichtingssystemen met lage spanning, zoals
led-verlichting. led's hebben een constante en consistente spanning
nodig om goed te functioneren, en Joule-thieves kunnen helpen die
spanning te handhaven, zelfs als de accuspanning daalt.
Het
is vermeldenswaard dat het Joule-thief circuit niet het meest
efficiënte circuit is, maar het is zeer eenvoudig en goedkoop te
bouwen en het kan zeer nuttig zijn in een breed scala van
toepassingen waar efficiëntie niet de belangrijkste zorg
is.
Samengevat is de Joule-thief een eenvoudige schakeling
waarmee een batterij een belasting kan aandrijven met een lagere
spanning dan de nominale spanning van de batterij. Het is nuttig voor
toepassingen met een laag vermogen, met name voor toepassingen die
een constante uitgangsspanning vereisen als de batterijspanning
daalt. Het is een eenvoudige, goedkope en gemakkelijk te gebruiken
schakeling die vaak wordt gebruikt in doe-het-zelf- en
hobbyprojecten.
De basiscomponenten
die nodig zijn om een Joule-thief-schakeling te bouwen zijn:
Een
transformator: Dit is de kerncomponent van de schakeling en is
verantwoordelijk voor het opvoeren van de spanning van de batterij.
De transformator die in een Joule-thief-schakeling wordt gebruikt is
meestal een transformator met een ferrietkern en een zeer hoge
omwentelingsverhouding, zoals een verhouding van 1:100 of 1:200.
Een
schakeltransistor: Deze component wordt gebruikt om de schakeling
snel aan en uit te schakelen, waardoor een gepulseerde uitgang
ontstaat die aan de belasting wordt toegevoerd. Gebruikelijke soorten
transistors in Joule-thief-schakelingen zijn bipolaire transistors
(zoals het NPN- of PNP-type) en veldeffecttransistors (zoals het
N-kanaals- of P-kanaalstype).
Een diode: Deze
component wordt gebruikt om te voorkomen dat de in de transformator
opgeslagen energie terugvloeit naar de batterij wanneer de transistor
is uitgeschakeld. Een gebruikelijke diode die in
Joule-thief-schakelingen wordt gebruikt is een standaard
siliciumdiode.
Een weerstand: Deze component wordt
gebruikt om de stroom door de transistor te beperken en hem te
beschermen tegen schade.
Een belasting: Dit is de
component die de Joule-thief schakeling moet voeden. De belasting kan
van alles zijn, van een LED tot een kleine motor tot een klein
elektronisch apparaat.
Dit zijn de basiscomponenten die je
nodig hebt om een Joule-thief schakeling te bouwen. U kunt ook een
optionele condensator over de basis en emitter van de transistor
plaatsen om de schakeling te stabiliseren.
De exacte
componenten en waarden die in een Joule-thieveschakeling worden
gebruikt, hangen af van de specifieke toepassing en de gewenste
uitgangsspanning en -stroom. Het is belangrijk de juiste
transformator en transistor te gebruiken voor de specifieke
spannings- en stroomvereisten van de belasting.
Chinese Joule-thief demonstratie:
Chris de professor
Batterijen
Batterijen van elektrische voertuigen
Elektrische auto's
gebruiken oplaadbare batterijen om de energie op te slaan die de
elektrische motor aandrijft. Het meest gebruikte type batterij in
elektrische auto's is lithium-ion, dat een hoge energiedichtheid en
een lage zelfontladingssnelheid heeft. Andere soorten batterijen die
in elektrische auto's worden gebruikt zijn nikkel-metaalhydride- en
loodaccu's. De energiecapaciteit van een autobatterij wordt gemeten
in kilowattuur (kWh), en de actieradius van een elektrische auto bij
een volledige lading is direct gerelateerd aan de capaciteit van de
batterij.
De ontwikkeling van de batterijtechnologie is
een belangrijke factor in de groei van de elektrische auto-industrie,
aangezien verbeteringen in de energiedichtheid van batterijen en
verlaging van de kosten kunnen leiden tot een grotere actieradius en
een grotere betaalbaarheid voor elektrische auto's.
Naast
energiedichtheid en kosten, zijn andere belangrijke factoren om te
overwegen als het gaat om batterijen voor elektrische
auto's:
Oplaadtijd: Dit verwijst naar hoe lang het
duurt om een batterij tot een bepaald niveau op te laden of volledig
op te laden. Sommige elektrische auto's kunnen in slechts 30 minuten
tot 80% worden opgeladen met behulp van snellaadtechnologie, terwijl
het bij andere auto's enkele uren kan duren om volledig op te
laden.
Levensduur: Dit verwijst naar het aantal
keren dat een batterij kan worden opgeladen en ontladen voordat de
prestaties beginnen af te nemen. De meeste accu's voor elektrische
auto's zijn ontworpen om minstens 8 tot 10 jaar mee te gaan en een
aanzienlijk deel van hun oorspronkelijke capaciteit te
behouden.
Temperatuurbeheer: Extreme temperaturen
kunnen de prestaties en de levensduur van een batterij beïnvloeden,
dus elektrische auto's hebben vaak ingebouwde
temperatuurbeheersystemen om de batterij op een optimale
bedrijfstemperatuur te houden.
Batterijbeheersysteem
(BMS): Dit is een elektronisch systeem dat de ladingstoestand van
de batterij, de temperatuur en andere parameters controleert en
beheert om de veilige en efficiënte werking van de elektrische auto
te garanderen.
In het algemeen blijft de
batterijtechnologie van elektrische auto's verbeteren en evolueren,
waarbij bedrijven en onderzoekers werken aan nieuwe soorten
batterijen, zoals solid-state batterijen en lithium-zwavel
batterijen, die het potentieel hebben om een nog hogere
energiedichtheid en lagere kosten te bieden dan de huidige
lithium-ion batterijen.
Een ander belangrijk
aspect van de batterijtechnologie voor elektrische auto's is de
recycling en verwijdering van gebruikte batterijen. Naarmate het
aantal elektrische auto's op de weg toeneemt, zal ook het aantal
gebruikte batterijen toenemen, en het wordt belangrijk om deze
batterijen op de juiste manier te recyclen of te verwijderen om hun
impact op het milieu te minimaliseren. Veel bedrijven werken aan de
ontwikkeling van recyclingprocessen om waardevolle materialen uit
gebruikte batterijen terug te winnen, zoals lithium, kobalt en
nikkel, die kunnen worden gebruikt om nieuwe batterijen te
maken.
Bovendien wint de second-life toepassing van
gebruikte batterijen voor elektrische voertuigen aan belang, vooral
voor stationaire energieopslagsystemen. Deze accu's kunnen onder meer
worden gebruikt voor netstabilisatie, peak shaving en load
balancing.
De veiligheid van batterijen is een belangrijke
overweging bij elektrische auto's. Lithium-ion batterijen, het meest
gebruikte type batterij in elektrische auto's, kunnen in brand
vliegen of exploderen als ze beschadigd raken of aan extreme
temperaturen worden blootgesteld. Om de veiligheid van elektrische
auto's te garanderen, nemen de fabrikanten een aantal
voorzorgsmaatregelen, zoals het ontwerp van de batterijen om bestand
te zijn tegen botsingen en het inbouwen van veiligheidsvoorzieningen
zoals systemen voor thermisch beheer en batterijbeheersystemen
(BMS).
Het BMS controleert de ladingstoestand van de
batterij, de temperatuur en andere parameters om de veilige en
efficiënte werking van de elektrische auto te garanderen. Het
beschikt ook over veiligheidsmechanismen om de batterij uit te
schakelen in geval van abnormale omstandigheden zoals overladen,
overontladen of te hoge temperatuur.
Fabrikanten van
batterijen moeten ook verschillende veiligheidscertificaten en
-voorschriften doorstaan om de veiligheid van hun batterijen te
garanderen.
Het is ook belangrijk op te merken dat
elektrische auto's minder bewegende delen hebben dan
verbrandingsmotoren, wat betekent dat ze minder dingen hebben die mis
kunnen gaan, waardoor ze over het algemeen veiliger te bedienen
zijn.
Kortom, veiligheid is een belangrijke overweging als
het gaat om elektrische auto's en hun batterijen. Fabrikanten nemen
een aantal voorzorgsmaatregelen om de veiligheid van de batterijen en
de auto's te garanderen, en de batterijen moeten verschillende
veiligheidscertificaten en -voorschriften doorstaan. Elektrische
auto's hebben ook minder bewegende delen dan verbrandingsmotoren,
waardoor ze over het algemeen veiliger te bedienen zijn.
Het milieueffect van
elektrische auto's wordt over het algemeen als minder groot beschouwd
dan dat van traditionele benzine- of dieselauto's. Een van de
belangrijkste redenen hiervoor is dat elektrische auto's geen
uitlaatgassen produceren en dus niet bijdragen tot de
luchtverontreiniging of de uitstoot van broeikasgassen.
De
productie van elektrische auto's en hun batterijen kan echter ook een
aanzienlijk milieueffect hebben, afhankelijk van de gebruikte
materialen en het fabricageproces. De winning van lithium, kobalt en
andere in batterijen gebruikte materialen kan bijvoorbeeld
aanzienlijke milieuschade veroorzaken indien dit niet op verantwoorde
wijze gebeurt. Bovendien kan het fabricageproces van batterijen en
elektrische auto's energie-intensief zijn, wat kan bijdragen tot de
uitstoot van broeikasgassen.
Het milieueffect van
elektrische auto's hangt ook af van de bron van de elektriciteit die
wordt gebruikt om ze op te laden. Als de elektriciteit voor het
opladen van elektrische auto's wordt opgewekt uit hernieuwbare
bronnen zoals zonne- of windenergie, dan zal het totale milieueffect
veel kleiner zijn dan wanneer de elektriciteit wordt opgewekt uit
fossiele brandstoffen zoals kolen of aardgas.
Kortom,
elektrische auto's hebben het potentieel om het milieu minder te
belasten dan traditionele benzine- of dieselauto's, maar het
milieueffect van elektrische auto's hangt af van het soort gebruikte
materialen en het fabricageproces, alsook van de bron van de
elektriciteit die wordt gebruikt om ze op te laden. Het is belangrijk
de hele levenscyclus van elektrische voertuigen, van productie tot
einde levensduur en recycling, in aanmerking te nemen om het
milieueffect te evalueren.
De groei van de
elektrische auto-industrie kan het elektriciteitsnet onder druk
zetten, aangezien meer elektrische auto's op de weg meer
elektriciteit nodig zullen hebben om hun accu's op te laden. Er zijn
echter verschillende manieren om dit probleem aan te pakken:
Smart
Charging: Dit is een techniek waarmee elektrische auto's kunnen
worden opgeladen op momenten dat de vraag naar elektriciteit laag is,
zoals 's nachts. Dit kan helpen om de druk op het elektriciteitsnet
te verminderen.
Hernieuwbare energiebronnen:
Naarmate meer hernieuwbare energiebronnen zoals zonne- en windenergie
in het elektriciteitsnet worden geïntegreerd, zal de belasting van
het elektriciteitsnet door elektrische auto's afnemen.
Modernisering
van het netwerk: Het verbeteren van de infrastructuur van het
elektriciteitsnet, zoals het bouwen van nieuwe transmissielijnen en
onderstations, kan ervoor zorgen dat er voldoende capaciteit is om
aan de groeiende vraag naar elektriciteit van elektrische auto's te
voldoen.
Batterijopslag: Systemen voor
batterijopslag kunnen worden gebruikt om overtollige elektriciteit op
te slaan die tijdens perioden van geringe vraag is opgewekt, en deze
vervolgens vrij te geven tijdens perioden van grote vraag. Dit kan de
druk op het elektriciteitsnet helpen verminderen en ervoor zorgen dat
er voldoende elektriciteit is om elektrische auto's op te
laden.
Vehicle to grid (V2G): Met deze technologie
kunnen de accu's van elektrische auto's worden gebruikt als een bron
van energieopslag, waardoor de auto's in feite mobiele accu's worden.
Deze energie kan worden gebruikt om het net te ondersteunen in tijden
van grote vraag, of worden teruggeleverd aan het net in tijden van
geringe vraag, waardoor de druk op het elektriciteitsnet wordt
verminderd.
De batterijtechnologie zal naar verwachting
blijven verbeteren, waarbij onderzoekers en bedrijven werken aan
nieuwe soorten batterijen, zoals solid-state batterijen, die het
potentieel hebben om een hogere energiedichtheid en een langere
levensduur te bieden dan de huidige lithium-ionbatterijen. Naarmate
de batterijtechnologie verbetert, zullen de actieradius en de
betaalbaarheid van elektrische auto's naar verwachting ook
verbeteren.
Er zal ook een toenemende vraag zijn naar
oplaadinfrastructuur, zowel thuis als op openbare plaatsen, om het
groeiende aantal elektrische auto's op de weg te ondersteunen.
Overheden over de hele wereld zullen naar verwachting ook beleid
blijven voeren om de invoering van elektrische auto's te bevorderen,
zoals financiële prikkels, regelgeving inzake voertuigemissies en
regelgeving ter bevordering van de installatie van
oplaadinfrastructuur.
Aangezien de markt voor elektrische
auto's blijft groeien, wordt bovendien verwacht dat meer
autofabrikanten de markt zullen betreden en dat de concurrentie zal
toenemen, wat zou kunnen leiden tot een verdere verlaging van de
kosten en een grotere beschikbaarheid van elektrische
auto's.
Algemeen wordt verwacht dat de elektrische
auto-industrie in de nabije toekomst zal blijven groeien, dankzij de
vooruitgang in de batterijtechnologie, de stijgende consumentenvraag
en het overheidsbeleid om de invoering van elektrische auto's te
bevorderen.
Chris de professor
Extra informatie over de Lithium-ionbatterijen:
Lithium-ionbatterijen voor elektrische auto's worden gewoonlijk gemaakt door een aantal afzonderlijke batterijcellen samen te voegen tot een groter batterijpak. De afzonderlijke cellen worden gemaakt door een laag lithiumkobaltoxide (LiCoO2), lithiummangaanoxide (LiMn2O4) of lithiumijzerfosfaat (LiFePO4) te sandwichen tussen twee elektroden van lithiumkobaltoxide (LiCoO2), lithiummangaanoxide (LiMn2O4) of lithiumijzerfosfaat (LiFePO4) en een poreuze separator. De elektroden worden geplaatst in een cilindrische of rechthoekige behuizing, bekend als een bus, die vervolgens wordt gevuld met een elektrolytoplossing. Deze afzonderlijke cellen worden vervolgens in serie en parallel geschakeld om een groter accupakket te vormen dat de gewenste spanning en capaciteit voor het elektrische voertuig levert.
De cellen worden gemaakt door eerst het actieve materiaal (LiCoO2,
LiMn2O4, of LiFePO4) te mengen met een geleidend materiaal zoals
koolstof, en dan het mengsel aan te brengen op het oppervlak van de
elektrode in een proces dat coating wordt genoemd. De beklede
elektroden worden vervolgens in een kalander- of walspers geplaatst,
waar ze tot een bepaalde dikte en dichtheid worden geperst.
Vervolgens worden de elektroden in de gewenste vorm en grootte
gesneden.
Zodra de elektroden zijn gemaakt, worden zij
samen met de poreuze separator in het blik geplaatst. De separator is
een microporeus membraan dat voorkomt dat de twee elektroden met
elkaar in contact komen, maar dat de elektrolytoplossing doorlaat.
Het blik wordt vervolgens afgesloten en gevuld met de
elektrolytoplossing, die gewoonlijk bestaat uit een lithiumzout
opgelost in een organisch oplosmiddel.
Nadat de cellen
zijn geassembleerd, worden ze in serie en parallel geschakeld om een
groter accupakket te vormen. De cellen worden in serie geschakeld om
de spanning te verhogen, en parallel om de capaciteit te verhogen.
Het pakket wordt vervolgens in een beschermende behuizing geplaatst,
die ontworpen is om schade aan de cellen te voorkomen en een veilige
en betrouwbare verbinding met het elektrische systeem van het
voertuig tot stand te brengen.
Ten slotte wordt het
batterijpakket onderworpen aan een reeks tests om ervoor te zorgen
dat het aan de gewenste specificaties voldoet. Deze tests omvatten
capaciteitstests, levensduurtests en thermische tests. Zodra het
batterijpakket veilig en betrouwbaar is bevonden, is het klaar om in
een elektrisch voertuig te worden geïnstalleerd.
Het in batterijen gebruikte lithium is grotendeels afkomstig uit
Chili, Argentinië en Australië, kobalt uit de Democratische
Republiek Congo, nikkel en mangaan uit Rusland, China, Brazilië,
Zuid-Afrika en Australië, en grafiet uit China.
Vermeldenswaard
is dat de winning en verwerking van deze grondstoffen negatieve
ecologische en sociale gevolgen kan hebben, en het is belangrijk
ervoor te zorgen dat zij op verantwoorde en duurzame wijze worden
verkregen.
Chris de professor
18 januari 2023
Miniaturisering
Miniaturisering
Miniaturisering is het proces waarbij de omvang van een voorwerp of systeem wordt verkleind, met behoud of verbetering van de functionaliteit ervan. Dit kan op verschillende manieren worden bereikt, bijvoorbeeld door het gebruik van kleinere onderdelen, een efficiënter ontwerp of nieuwe technologieën. Miniaturisering wordt vaak toegepast bij de ontwikkeling van elektronische apparaten, zoals smartphones en computers, en in de geneeskunde en biologie, waar het kan worden gebruikt om kleinere, beter draagbare diagnostische instrumenten of apparaten voor het uitvoeren van operaties te maken.
Miniaturisering kan
veel voordelen opleveren, zoals grotere draagbaarheid, lager
energieverbruik en lagere kosten. Op het gebied van elektronica heeft
miniaturisatie bijvoorbeeld geleid tot de ontwikkeling van kleinere
en krachtigere apparaten, zoals smartphones en laptops. In de
geneeskunde heeft miniaturisering het mogelijk gemaakt preciezere en
minder invasieve chirurgische instrumenten te ontwikkelen. Op het
gebied van biologie en chemie heeft miniaturisering geleid tot de
ontwikkeling van microfluïdische apparaten en
lab-on-a-chiptechnologie, die kunnen worden gebruikt voor taken als
DNA-analyse en het ontdekken van geneesmiddelen.
De
miniaturisering brengt echter ook een aantal uitdagingen met zich
mee, zoals de noodzaak van meer geavanceerde fabricagetechnieken en
een grotere precisie bij het ontwerp en de engineering. Bovendien
kunnen apparaten, naarmate zij kleiner worden, gevoeliger worden voor
externe factoren, zoals temperatuur en vochtigheid, wat hun
prestaties kan beïnvloeden.
Al met al heeft
miniaturisering een sleutelrol gespeeld in de vooruitgang van veel
verschillende industrieën en heeft zij een grote invloed gehad op de
manier waarop wij vandaag leven en werken.
Miniaturisering
heeft ook een belangrijke rol gespeeld in de luchtvaart- en
defensie-industrie, met de ontwikkeling van kleinere, efficiëntere
voortstuwingssystemen en geminiaturiseerde sensoren en
communicatieapparatuur. Hierdoor konden kleinere en wendbaardere
drones worden gebouwd en geminiaturiseerde satellieten worden
ontwikkeld voor gebruik bij ruimteverkenning en teledetectie.
In
de automobielindustrie heeft miniaturisering geleid tot de
ontwikkeling van kleinere en efficiëntere motoren en de integratie
van geavanceerde elektronica en sensoren in voertuigen. Dit heeft de
ontwikkeling van hybride en elektrische voertuigen mogelijk gemaakt,
waardoor het brandstofverbruik sterk kan worden verbeterd en de
uitstoot kan worden verminderd.
Miniaturisering heeft ook
een groot aantal potentiële toepassingen op het gebied van
hernieuwbare energie. Zo kan de ontwikkeling van kleinere en
efficiëntere zonnecellen, windturbines en waterkrachtcentrales
hernieuwbare energie kosteneffectiever en op grotere schaal ingang
doen vinden.
Al met al is miniaturisering een continu
proces dat vorm blijft geven aan veel verschillende industrieën, en
naar verwachting een sleutelrol zal spelen bij het stimuleren van
innovatie en vooruitgang in de toekomst.
Hier
zijn enkele voorbeelden van hoe miniaturisatie op verschillende
gebieden is toegepast:
Elektronica: Een van
de bekendste voorbeelden van miniaturisering in de elektronica is de
verkleining van transistors, de basisbouwsteen van moderne
elektronische apparaten. Door de transistors te verkleinen, kunnen
ingenieurs er meer in een bepaalde ruimte stoppen, wat heeft geleid
tot de ontwikkeling van kleinere en krachtigere apparaten zoals
smartphones en laptops. Bovendien heeft miniaturisering ook geleid
tot de ontwikkeling van meer geavanceerde en efficiënte
geheugenapparaten, zoals flash-geheugen en solid-state drives, die nu
algemeen worden gebruikt in een groot aantal elektronische
apparaten.
Geneeskunde: Miniaturisering heeft een
sleutelrol gespeeld bij de ontwikkeling van medische apparatuur en
instrumenten, waardoor deze draagbaarder en minder invasief zijn
geworden. Een voorbeeld is de ontwikkeling van endoscopen, kleine
camera's die in het lichaam kunnen worden ingebracht om interne
organen te bekijken. Het gebruik van miniaturisering heeft geleid tot
de ontwikkeling van kleinere en flexibelere endoscopen, die kunnen
worden gebruikt voor een breed scala van diagnostische en
therapeutische procedures. Een ander voorbeeld is de ontwikkeling van
laparoscopische chirurgische instrumenten, die kleinere versies zijn
van traditionele chirurgische instrumenten, waardoor minder invasieve
procedures mogelijk zijn.
Lucht- en ruimtevaart:
Miniaturisering heeft een cruciale rol gespeeld bij de ontwikkeling
van de lucht- en ruimtevaarttechnologie, waardoor kleinere en
efficiëntere aandrijfsystemen en geminiaturiseerde sensoren en
communicatieapparatuur konden worden ontwikkeld. Geminiaturiseerde
traagheidsmeeteenheden (IMU) worden bijvoorbeeld gebruikt om de
hoeksnelheid en lineaire versnelling van een voertuig te meten, en
zijn essentieel voor de navigatie en besturing van ruimtevaartuigen,
drones en raketten. Bovendien zijn geminiaturiseerde satellieten, die
kleiner en lichter zijn dan traditionele satellieten, steeds
populairder geworden voor gebruik bij aardobservatie,
telecommunicatie en wetenschappelijk onderzoek.
Automobielindustrie:
Miniaturisering is toegepast in de automobielindustrie door de
ontwikkeling van kleinere en efficiëntere motoren en de integratie
van geavanceerde elektronica en sensoren in voertuigen. Zo heeft de
ontwikkeling van compacte en lichte elektromotoren de efficiëntie
van elektrische voertuigen sterk verbeterd, en heeft het gebruik van
geminiaturiseerde sensoren en camera's de ontwikkeling mogelijk
gemaakt
van geavanceerde hulpsystemen voor de bestuurder (ADAS), zoals waarschuwingen voor het onbedoeld verlaten van de rijstrook en automatische noodremming.
Hernieuwbare energie: Miniaturisering heeft ook een belangrijke rol gespeeld in de industrie van hernieuwbare energie, door het mogelijk te maken kleinere en efficiëntere zonnecellen, windturbines en waterkrachtcentrales te maken. Zo heeft de ontwikkeling van micro-omvormers, die gelijkstroom (DC) omzetten in wisselstroom (AC) op het niveau van de afzonderlijke zonnepanelen, het mogelijk gemaakt meer stroom op te wekken uit kleinere zonnepanelen, en heeft de ontwikkeling van micro-windturbinegeneratoren het gebruik van kleinere windturbines in stedelijke en voorstedelijke gebieden mogelijk gemaakt.
Ter conclusie, wat mogen we nog verwachten?
Naarmate de trend
van miniaturisering zich voortzet, zijn er een aantal potentiële
ontwikkelingen die we in de toekomst kunnen verwachten. Hier volgen
enkele voorbeelden:
Biotechnologie: Verwacht wordt
dat miniaturisering een belangrijke rol zal spelen bij de
ontwikkeling van nieuwe biotechnologische instrumenten en apparaten.
Onderzoekers werken bijvoorbeeld aan de ontwikkeling van
microfluïdische apparaten, kleine lab-on-a-chip apparaten die kunnen
worden gebruikt voor taken als DNA-sequentiebepaling, proteïneanalyse
en het ontdekken van geneesmiddelen. Bovendien wordt verwacht dat
geminiaturiseerde biosensoren en implanteerbare medische apparatuur
in de toekomst steeds vaker zullen voorkomen.
IoT:
Miniaturisering zal naar verwachting ook een sleutelrol spelen in de
ontwikkeling van het internet van de dingen (IoT), aangezien hierdoor
kleinere en energie-efficiëntere sensoren en communicatieapparatuur
kunnen worden gecreëerd. Dit zal de ontwikkeling mogelijk maken van
een breed scala aan verbonden apparaten, zoals slimme huishoudelijke
apparaten, industriële automatiseringssystemen en draagbare
apparaten.
Robotica: Miniaturisering zal naar
verwachting de ontwikkeling mogelijk maken van kleinere en
wendbaardere robots, die kunnen worden gebruikt in een breed scala
van toepassingen, zoals fabricage, landbouw en gezondheidszorg.
Micro-robots worden bijvoorbeeld reeds ontwikkeld voor gebruik bij
taken zoals precisieassemblage en zoek- en
reddingsoperaties.
Kwantumcomputers:
Miniaturisering zal naar verwachting ook een rol spelen bij de
ontwikkeling van quantumcomputing, omdat hierdoor kleinere en
stabielere quantumapparaten kunnen worden gemaakt. Geminiaturiseerde
qubits, de basiseenheid van kwantuminformatie, zullen het mogelijk
maken geavanceerdere en krachtigere kwantumcomputers te creëren, die
mogelijk problemen kunnen oplossen die momenteel met klassieke
computers onoplosbaar zijn.
Verkenning van de ruimte:
Miniaturisering zal ook bij de verkenning van de ruimte een
sleutelrol blijven spelen, omdat daardoor kleinere en lichtere
ruimtevaartuigen kunnen worden ontwikkeld, en nuttige ladingen die
minder energie verbruiken en goedkoper kunnen worden gelanceerd. In
de toekomst kunnen we verwachten dat geminiaturiseerde rovers en
landers en geminiaturiseerde wetenschappelijke instrumenten een
sleutelrol zullen spelen bij de verkenning van andere planeten en
manen in ons zonnestelsel.
Dit zijn maar een paar
voorbeelden van hoe miniaturisering in de toekomst naar verwachting
van invloed zal zijn op verschillende gebieden. De potentiële
toepassingen van miniaturisatie zijn enorm en we kunnen in de
toekomst meer nieuwe ontwikkelingen verwachten naarmate de
technologie voortschrijdt.
Chris
de professor
17 januari 2023
Kunstmatige intelligentie
Wat mogen we verwachten van kunstmatige intelligentie?
De toekomst van kunstmatige intelligentie (AI) zal naar verwachting aanzienlijke vooruitgang brengen in een groot aantal sectoren, waaronder gezondheidszorg, financiën, vervoer en productie. Sommige deskundigen geloven dat AI uiteindelijk zo geavanceerd zal worden dat het taken zal kunnen uitvoeren waarvoor momenteel menselijke intelligentie nodig is, zoals het begrijpen van natuurlijke taal, het herkennen van voorwerpen en gezichten en het nemen van beslissingen. Bovendien wordt verwacht dat de toenemende beschikbaarheid van grote hoeveelheden gegevens en krachtige computerapparatuur de ontwikkeling van geavanceerdere AI-systemen zal stimuleren. Er bestaat echter ook bezorgdheid over de mogelijke negatieve gevolgen van AI, zoals banenverlies en de ontwikkeling van autonome wapens, dus het is belangrijk om het onderzoek naar en de ontwikkeling van ethische richtsnoeren voor het gebruik van AI voort te zetten.
Naarmate het gebied
van AI zich verder ontwikkelt, zullen we waarschijnlijk meer
doorbraken zien op gebieden als diep leren en machinaal leren. Bij
deep learning, een onderdeel van machinaal leren, worden neurale
netwerken met meerdere lagen gebruikt om gegevens te analyseren en te
begrijpen. Deze techniek is al gebruikt om de beste resultaten te
behalen bij taken als beeld- en spraakherkenning. In de toekomst
zullen we wellicht nog geavanceerdere neurale netwerken zien die in
staat zijn in real time te leren en zich aan te passen.
Een
ander gebied van AI dat naar verwachting in de toekomst aanzienlijk
zal groeien is natuurlijke taalverwerking (NLP). NLP omvat het
gebruik van AI-technieken om menselijke taal te begrijpen en te
genereren. Deze technologie wordt al gebruikt in virtuele assistenten
zoals Google, Siri en Alexa, en zal in de toekomst naar verwachting
nog geavanceerder worden, waardoor meer natuurlijke en naadloze
interacties tussen mensen en machines mogelijk worden.
Een
van de meest veelbelovende gebieden in AI is reinforcement learning,
een vorm van machinaal leren die zich richt op het trainen van
modellen om beslissingen te nemen en acties te ondernemen in een
omgeving om een beloning te maximaliseren. Het is met succes gebruikt
in een groot aantal toepassingen, van spelletjes tot robotica.
Er
wordt verwacht dat AI een grote rol zal spelen bij de ontwikkeling
van autonome systemen, zoals zelfrijdende auto's en drones. Deze
systemen zullen beslissingen kunnen nemen en acties ondernemen zonder
menselijke tussenkomst, wat een revolutie kan betekenen voor
transport en logistiek.
In het algemeen heeft AI het
potentieel om veel industrieën te transformeren en ons leven op een
aantal manieren te verbeteren, maar het is belangrijk om rekening te
houden met de mogelijke negatieve gevolgen en te werken aan de
ontwikkeling van ethische richtlijnen voor het gebruik ervan.
Er zijn
verschillende potentiële gevaren van kunstmatige intelligentie (AI)
die door deskundigen op dit gebied aan de orde zijn gesteld. Enkele
van de belangrijkste punten van zorg zijn
Banenverlies:
Naarmate AI-systemen geavanceerder worden, kunnen ze wellicht taken
uitvoeren waarvoor momenteel menselijke intelligentie nodig is, wat
mogelijk leidt tot banenverlies en werkloosheid.
Vooringenomenheid:
AI-systemen zijn slechts zo onbevooroordeeld als de gegevens waarop
ze worden getraind. Als de gegevens die worden gebruikt om een
AI-systeem te trainen bevooroordeeld zijn, zal het systeem ook
bevooroordeeld zijn in zijn besluitvorming en voorspellingen. Dit kan
leiden tot discriminatie van bepaalde groepen mensen.
Privacy
en veiligheid: Naarmate AI-systemen geavanceerder worden, zullen
ze toegang moeten krijgen tot grote hoeveelheden persoonlijke
gegevens, waardoor zorgen ontstaan over privacy en
veiligheid.
Autonome wapens: De ontwikkeling van
autonome wapens, dat wil zeggen wapens die zonder menselijke
tussenkomst beslissingen kunnen nemen en acties kunnen ondernemen,
geeft aanleiding tot ernstige ethische bezwaren, zoals het mogelijke
verlies van menselijke controle over het gebruik van
geweld.
Black-box-probleem: AI-systemen kunnen
moeilijk te begrijpen en te interpreteren zijn, waardoor het voor
mensen moeilijk te begrijpen is waarom een bepaalde beslissing of
voorspelling is gedaan. Dit kan een probleem zijn in situaties waarin
het belangrijk is de redenering achter de beslissing van een
AI-systeem te begrijpen.
Afhankelijkheid van
technologie: Naarmate AI-systemen geavanceerder worden, kunnen
mensen er afhankelijker van worden, wat mogelijk leidt tot een
verlies van kritisch denken en beslissingsvaardigheden.
Het
is belangrijk op te merken dat deze zorgen niet onvermijdelijk zijn
en kunnen worden verzacht door verantwoorde en transparante
ontwikkeling, tests en inzet van AI-systemen, en door regelgeving en
richtsnoeren op te stellen om ervoor te zorgen dat AI-systemen op
ethische wijze worden ontwikkeld en gebruikt.
De verwachtingen
voor de toekomst van kunstmatige intelligentie (AI) variëren
afhankelijk van het perspectief, maar enkele van de meest genoemde
mogelijkheden zijn:
Meer automatisering: Naarmate
AI-systemen geavanceerder worden, zullen ze in staat zijn een breed
scala aan taken te automatiseren waarvoor momenteel menselijke
intelligentie nodig is, wat leidt tot meer efficiëntie en
productiviteit in verschillende industrieën.
Verbeterde
besluitvorming: AI-systemen zullen beter worden in het analyseren
van gegevens en het doen van voorspellingen, wat zal leiden tot
betere besluitvorming op gebieden als gezondheidszorg, financiën en
vervoer.
Vooruitgang op het gebied van natuurlijke
taalverwerking (NLP): AI-systemen zullen steeds beter worden in
het begrijpen en genereren van menselijke taal, waardoor meer
natuurlijke en naadloze interacties tussen mensen en machines
mogelijk worden.
Doorbraken op het gebied van "deep
learning" en "reinforcement learning": Deep
learning, een subset van machinaal leren, omvat het gebruik van
neurale netwerken met meerdere lagen om gegevens te analyseren en te
begrijpen. Reinforcement Learning is een vorm van machinaal leren waarbij
modellen worden getraind om beslissingen te nemen en acties te
ondernemen in een omgeving om een beloning te maximaliseren. Deze
technieken zullen leiden tot geavanceerdere AI-systemen die in staat
zijn in real time te leren en zich aan te passen.
Ontwikkeling
van autonome systemen: AI zal een grote rol spelen bij de
ontwikkeling van autonome systemen zoals zelfrijdende auto's en
drones, die zonder menselijke tussenkomst beslissingen kunnen nemen
en acties kunnen ondernemen.
Vooruitgang in de door AI
ondersteunde gezondheidszorg: AI zal worden gebruikt om medische
gegevens te analyseren om de diagnose en behandeling te verbeteren,
en om gepersonaliseerde geneeskunde te ontwikkelen.
Vooruitgang
op het gebied van AI-gebaseerde huizen en entertainment: AI zal
worden gebruikt om slimme thuisapparaten, digitale assistenten en
entertainmentproducten te maken die natuurlijke taalcommando's kunnen
begrijpen en erop kunnen reageren.
Vooruitgang op het
gebied van AI-gebaseerde beveiliging en bewaking: AI zal worden
gebruikt om de nauwkeurigheid en snelheid van beveiligings- en
bewakingssystemen te verbeteren en om te helpen bij het identificeren
en opsporen van potentiële bedreigingen.
Het is
belangrijk op te merken dat de toekomst van AI onzeker is en zich
mogelijk niet ontwikkelt zoals verwacht. Het is ook belangrijk om de
mogelijke negatieve gevolgen in overweging te nemen en door te gaan
met het onderzoek naar en de ontwikkeling van ethische richtsnoeren
voor het gebruik van AI.
Er zijn verschillende belangrijke dingen die we vandaag en in de toekomst kunnen leren van kunstmatige intelligentie (AI):
Gegevens
zijn cruciaal: AI-systemen zijn slechts zo goed als de gegevens
waarop ze worden getraind. Daarom is het belangrijk ervoor te zorgen
dat de gegevens die worden gebruikt om AI-systemen te trainen
accuraat, divers en onbevooroordeeld zijn.
Interdisciplinaire
aanpak: AI-onderzoek en -ontwikkeling is interdisciplinair en
vereist inbreng van deskundigen op gebieden als
computerwetenschappen, techniek, wiskunde en statistiek, alsmede
deskundigen op het specifieke gebied waarop het AI-systeem zal worden
toegepast.
Ethische overwegingen: Naarmate
AI-systemen geavanceerder worden, is het belangrijk rekening te
houden met de mogelijke negatieve gevolgen en ethische richtsnoeren
voor het gebruik ervan te ontwikkelen. Dit houdt onder meer in dat
ervoor moet worden gezorgd dat AI-systemen transparant, verklaarbaar
en controleerbaar zijn en dat zij niet worden ontworpen om bepaalde
groepen mensen te discrimineren.
Voortdurend leren:
AI ontwikkelt zich snel en het is belangrijk om op de hoogte te
blijven van nieuwe ontwikkelingen en beste praktijken om ervoor te
zorgen dat AI-systemen veilig, betrouwbaar en effectief
zijn.
Samenwerking: AI is een wereldwijd vakgebied
en het is belangrijk om samenwerking tussen onderzoekers,
ontwikkelaars en industriële leiders uit verschillende landen en
culturen te bevorderen om het vakgebied vooruit te helpen en ervoor
te zorgen dat AI wordt ontwikkeld en gebruikt ten behoeve van de hele
mensheid.
Mensgerichte benadering: AI moet worden
ontworpen om menselijke vermogens te vergroten en te verbeteren, niet
om ze te vervangen.
Menselijk toezicht is cruciaal:
Ook al worden AI-systemen steeds geavanceerder, menselijk toezicht
blijft nodig om ervoor te zorgen dat de AI-systemen werken zoals
bedoeld, om fouten en vertekeningen op te sporen en om ervoor te
zorgen dat de AI in overeenstemming is met de ethische en morele
beginselen.
Chris de professor
Komende dagen zal waarschijnlijk geen nieuwe artikelen komen omdat de professor fysiek en mentaal uitgeschakeld is. We houden jullie op de h...
-
Satire, vaak onbegrepen Satire is een genre van literatuur, en soms van grafische en uitvoerende kunsten, waarin ondeugden, dwaashede...
-
Is het World Economic Forum slecht? Ik hoor en lees veel slechte dingen over het WEF en vroeg me af waarom? Ik ben er wat dieper op i...
-
De robot invasie Robots zijn machines die zelfstandig of met begeleiding taken kunnen uitvoeren. Zij worden steeds meer gebruikt in de...