Sulautetun järjestelmän Web-käyttö

Diplomityössä on tutkittu sulautetun järjestelmän liittämistä Ethernet-verkkoon sekä TCP/IP-protokollapinoon kuuluvien tavallisimpien protokollien toimintaa. Työn tuloksien perusteella on suunniteltu harjoitustyö, jota voidaan käyttää sähkötekniikan osaston opetuksessa. Työssä hankittiin Atmelin sulautettu Web-serverikortti (EWS) ja STK500-kortti serverin ohjelmointiin. Serverin mukana tuli Internet-yhteyden mahdollistava TCP/IP-pinon lähdekoodi. Työssä selvitettiin TCP/IP:hen kuuluvien protokollien toimintaa teoriassa ja käytännön toteutusta EWS:n avulla. Lähdekoodiin lisättiin ominaisuudet, joiden avulla laite hakee kellonaikatiedot aikapalvelimelta time-protokollaa käyttäen ja lähettää sähköpostia määriteltyyn osoitteeseen sähköpostipalvelimen kautta. Laitetta käytettiin sekä palvelimena että asiakkaana. Työssä perehdyttiin sulautettujen järjestelmien yleisiin ominaisuuksiin ja erilaisiin verkonhallinnan apuohjelmiin. Työssä tutkittiin palvelin- ja asiakaskoneen välillä Ethernetissä kulkevaa verkkoliikennettä. Työssä minimoitiin protokollatiedostojen viemä tila prosessorin muistista ja tutkittiin Internet-yhteyden kuluttamien kellojaksojen määrää. Työssä selvitettiin tietoturva-kysymysten merkitystä ja toteutusta sulautetuissa järjestelmissä.

Methods of Design and Testing of Real Time Systems

Teollusuussovelluksissa vaaditaan nykyisin yhä useammin reaaliaikaista tiedon käsittelyä. Luotettavuus on yksi tärkeimmistä reaaliaikaiseen tiedonkäsittelyyn kykenevän järjestelmän ominaisuuksista. Sen saavuttamiseksi on sekä laitteisto, että ohjelmisto testattava. Tämän työn päätavoitteena on laitteiston testaaminen ja laitteiston testattavuus, koska luotettava laitteistoalusta on perusta tulevaisuuden reaaliaikajärjestelmille. Diplomityössä esitetään digitaaliseen signaalinkäsittelyyn soveltuvan prosessorikortin suunnittelu. Prosessorikortti on tarkoitettu sähkökoneiden ennakoivaa kunnonvalvontaa varten. Uusimmat DFT (Desing for Testability) menetelmät esitellään ja niitä sovelletaan prosessorikortin sunnittelussa yhdessä vanhempien menetelmien kanssa. Kokemukset ja huomiot menetelmien soveltuvuudesta raportoidaan työn lopussa. Työn tavoitteena on kehittää osakomponentti web -pohjaiseen valvontajärjestelmään, jota on kehitetty Sähkötekniikan osastolla Lappeenrannan teknillisellä korkeakoululla.

The high-speed induction motor: calculating the effects of solid-rotor material on machine characteristics

A method for the analysis of high-speed solid-rotor induction motors in presented. The analysis is based on a new combination of the three dimensional linear method and the transfer matrix method. Both saturation and finite length effects are taken into account. The active region of the solid rotor is divided into saturated and unsaturated parts. The time dependence is assumed to be sinusoidal and phasor quantities are used in the solution. The method is applied to the calculation of smooth solid rotors manufactured of different materials. Six rotor materials are tested: three construction steels, pure iron, a cobaltiron alloy and an aluminium alloy. The results obtained by the method agree fairly well with the measurement quantities.

Cooling system optimization in medium-speed engines

Tässä työssä optimoidaan keskinopean Wärtsilä 32 -dieselmoottorin jäähdytysjärjestelmää ja tutkitaan taajuusmuuttajien käyttömahdollisuutta kiertopumppujen yhteydessä niin, että järjestelmässä saataisiin kiertämään vain kulloinkin tarvittava määrä vettä. Tutkimuksen mallinnus on toteutettu laatimalla aiemmin käytössä olleista yksinkertaisista simulointimalleista yksi malli, johon on sisällytetty sekä virtauksen että lämmönsiirron laskenta, jotka on aiemmin mallinnettu erillisillä ohjelmilla. Diplomityö on osa projektia, joka on tehty Sähkötekniikan osaston tutkijan Mikko Pääkkösen kanssa yhteistyössä. Tämän diplomityö keskittyy lähinnä virtausteknisiin ja lämmönsiirtoon liittyviin asioihin, kun taas sähkötekniikan osuus on esitetty Mikko Pääkkösen raportissa. Tulosten perustella voidaan sanoa, että taajuusmuuttajakäyttö kannattaa kiertopumppujen yhteydessä. Käyttämällä pumppujen virtaussäätöä voidaan jäähdytysjärjestelmästä jättää monia komponentteja, kuten termostaattiventtiilejä pois. Mallinnetut yksinkertaiset piiriratkaisut näyttävät toimivan ainakin yleisellä tasolla. Tutkimusta pumppujen säädöstä ja tässä projektissa luoduista jäähdytysjärjestelmäkonfiguraatioista kannattaa jatkaa.

Lappeenrannan teknillisen yliopiston opiskelijoiden yrittäjyyshalukkuus, yrittäjyyssopivuus ja opintomenestys

The aim of this thesis was to clarify willingness and suitability for entrepreneurship among students of Lappeenranta University of Technology (LUT). In addition factors that would explain academic achievement and if there were relationship between academic achievement and willingness or suitability for entrepreneurship were examined. Questionnaires were sent via e-mail to 800 students of LUT in summer 2007. Response percent was 29,6 %. Based on the collected answers factors of entrepreneurial motivation and academic achievement were analyzed using mainly Pearson’s correlation coefficient and factor analysis. In the light of these factors willingness and suitability for entrepreneurship and academic achievement were examined. The results indicated that 36,7 % of the respondents were willing and 11,4 % were suitable for entrepreneurship. The largest share of the willing ones was focused on Department of Mechanical Engineering, whereas the smallest share on Department of Environmental Technology. The largest shares of the suitable ones were on Departments of Mechanical and Electrical Engineering, and the smallest shares on Departments of Environmental, Chemical and Energy Technology. Academic achievement was affected by, among others, exercising and success in high school. Academic achievement and willingness or suitability for entrepreneurship didn’t correlate. Yet, from factors of entrepreneurial motivation internal locus of control correlated positively with academic achievement.

Sähköurakoitsijan langattoman mobiiliratkaisun sunnittelu ja toteuttaminen

Kandidaatintyön tavoitteena on suunnitella ja toteuttaa tehokkaampi ajanhallintajärjestelmä sähköalan yritykseen. Ajanhallinnan tehostaminen oli tarkoitus saavuttaa siirtämällä työtuntien seuranta paperilomakkeiden käytöstä sähköiseen tietokantaan johon syötetään tiedot langattomilla päätelaitteilla. Päätelaitteiksi valittiin kämmentietokoneet jotka käyttävät tiedonsiirtoon langatonta lähiverkkoa ja yrityksen ulkopuolella GSMkännykkäverkon datasiirto-ominaisuuksia. Ohjelmisto koottiin useista eri sovelluskomponenteista Groupware-ohjelmistopaketin käyttämisen sijaan. Useiden eri sovellusten käyttö osoittautui virheeksi koska näiden erilaiset käyttöliittymät ja vaihtelevat ominaisuudet hankaloittivat käyttöä. Työn tehokkuutta mitattaessa havaittiin että järjestelmän käyttöönotto oli lisännyt ajanhallintaan liittyvien tehtävien pituutta eikä tehostanut niitä. Tämä johtuu osittain useiden eri sovellusten käytöstä ja niiden ominaisuuksien puutteista.

Pientalojen ilmalämpöpumput sähköverkossa

Työssä tutkitaan ilmalämpöpumppujen kokonaisvaltaista vaikutusta sähköverkkoon. Tarkastelu aloitetaan lämpöpumppujen toiminnasta ja rakenteesta, josta jatketaan laitteen käytettävyyteen ja muiden lämmitysmenetelmien vertailuun. Sähköisten ominaisuuksien tarkastelussa pohditaan ilmalämpöpumppujen vaikutusta suomalaiseen sähköverkkoon muun muassa yleissähkötekniikan, taloudellisuuden ja energiatehokkuuden sekä häiriöiden kannalta. Tämä tutkielma rajoittuu pientaloihin, ja niihin asennettuihin ilma-ilmalämpöpumppuihin. Työn loppupäätelmänä on, että ilmalämpöpumppujen käytöstä ei juuri aiheudu vaikutuksia suomalaiseen sähköverkkoon. Suurimmat ilmalämpöpumppujen käytöstä syntyvät seuraukset kohdistuvat sähköverkkoyhtiöihin, joihin ilmalämpöpumput aiheuttavat taloudellisia menetyksiä. Suuret ja tulevaisuudessa kasvavat ilmalämpöpumppumäärät aiheuttavat sähköntuotantoon lisätehontarvetta huippukuorman aikaan. Toisaalta välitehoalueella tehontarve sekä energiankulutus pienenevät. Sähköverkoissa ei ole toistaiseksi havaittu ilmalämpöpumpuista johtuvia häiriöitä.

Sähkökäyttöinen moottorikelkka

Diplomityö on tehty Lappeenrannan teknillisen yliopiston sähkötekniikan yksikössä. Työssä tarkastellaan mahdollisuuksia toteuttaa sähkökäyttöinen moottorikelkka. Työn alussa selvitetään, millaiset ovat moottorikelkan käytön aiheuttamat kuormat ja pyörimisnopeusalueet sekä miten polttomoottorit niistä selviävät. Seuraavaksi tarkastellaan eri sähkömoottorityyppien ja akkuvaihtoehtojen soveltuvuutta vastaavaan tehtävään. Työn tuloksena valitaan sähkökäyttöiseen moottorikelkkaan soveltuva sähkömoottori- ja akkutyyppi.

Sähköverkkoyhtiöiden omistajuus ja omistajuusstrategiat Suomessa

Kandidaatintyössä tarkastellaan Suomessa toimivien sähköverkkoyhtiöiden omistajuutta ja yleisesti käytössä olevia omistajuusstrategioita, sekä pohditaan onko omistajuudella vaikutusta yhtiössä valittuun omistajuusstrategiaan. Työssä kartoitetaan Suomessa toimivien sähkönjakeluyhtiöiden tietoja, sekä tarkastellaan yhtiöiden toimintaa sekä liiketoiminnalliselta kannalta, että asiakkaan näkökulmasta.

Analysis of electricity distribution network operation business models and capitalization of control room functions with DMS

Electricity distribution network operation (NO) models are challenged as they are expected to continue to undergo changes during the coming decades in the fairly developed and regulated Nordic electricity market. Network asset managers are to adapt to competitive technoeconomical business models regarding the operation of increasingly intelligent distribution networks. Factors driving the changes for new business models within network operation include: increased investments in distributed automation (DA), regulative frameworks for annual profit limits and quality through outage cost, increasing end-customer demands, climatic changes and increasing use of data system tools, such as Distribution Management System (DMS). The doctoral thesis addresses the questions a) whether there exist conditions and qualifications for competitive markets within electricity distribution network operation and b) if so, identification of limitations and required business mechanisms. This doctoral thesis aims to provide an analytical business framework, primarily for electric utilities, for evaluation and development purposes of dedicated network operation models to meet future market dynamics within network operation. In the thesis, the generic build-up of a business model has been addressed through the use of the strategicbusiness hierarchy levels of mission, vision and strategy for definition of the strategic direction of the business followed by the planning, management and process execution levels of enterprisestrategy execution. Research questions within electricity distribution network operation are addressed at the specified hierarchy levels. The results of the research represent interdisciplinary findings in the areas of electrical engineering and production economics. The main scientific contributions include further development of the extended transaction cost economics (TCE) for government decisions within electricity networks and validation of the usability of the methodology for the electricity distribution industry. Moreover, DMS benefit evaluations in the thesis based on the outage cost calculations propose theoretical maximum benefits of DMS applications equalling roughly 25% of the annual outage costs and 10% of the respective operative costs in the case electric utility. Hence, the annual measurable theoretical benefits from the use of DMS applications are considerable. The theoretical results in the thesis are generally validated by surveys and questionnaires.

Poster presentation as a report of a self-designed laboratory experiment : a case study

Julkaisumaa: 203 CZ CZE Tšekki

Taajuusmuuttajaohjattu kestomagneettitahtikone opetuslaboratoriokäytössä

Kestomagneettien kehittyminen on mahdollistanut sähkökoneen rakentamisen perinteisistä menetelmistä poiketen ja on samalla luonut uudenlaisia ominaisuuksia ja käyttökohteita. Erityisesti kestomagneettitahtikone (PMSM) on kasvattanut suosiota hyvän hyötysuhteen ja luotettavuuden myötä. Työssä esitellään kestomagneettitahtikonetta sen rakenteen ja toimintaperiaatteen avulla. Tarkastellaan kestomagneettien kehitystä ja tulevaisuuden näkymiä. Perehdytään myös taajuusmuuttajaan, mitä käytetään yleensä kestomagneettitahtikoneen ohjaukseen. Lisäksi esitetään taajuusmuuttajan erilaisia säätötapoja. Työn kokeellisessa osuudessa yliopiston opetuslaboratorioon kehitetään koneikko, jonka avulla tutkitaan kestomagneettitahtikoneen toimintaan osana sähkökäyttöä. Työn tavoitteena on selvittää PMSM:n ominaisuuksia sekä suunnitella sähkötekniikan työkurssille soveltuva mittaussarja, mikä johdattaa opiskelijat tässä työssä käsiteltyihin aihealueisiin.

Opiskelumotivaation selvitystyö sähkötekniikan opinnoissa Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa

Opiskelumotivaatio on monimutkainen käsite, johon vaikuttavat sekä sisäiset että ulkoiset tekijät. Motivaatiota voidaan tarkastella useasta eri näkökulmasta. Työn tarkoituksena on selvittää sähkötekniikan opiskelijoiden motivaation tilanne. Myös opetuksen käytännön tekijöiden vaikutus opiskeluun selvitetään. Työ toteutettiin määrällisenä kyselytutkimuksena; kysely lähetettiin sähkötekniikan opiskelijoille syksyllä 2014. Tuloksia verrattiin lisäksi muihin aihetta käsitteleviin tutkimuksiin. Tutkimuksessa havaittiin sähkötekniikan opiskelijoiden motivaation olevan hyvää tasoa. Sähkötekniikan opetus on yhteisöllistä ja opetushenkilökunta helposti lähestyttävää. Kyselyn vastauksista löytyi joitakin kursseja, joiden suorittaminen on opiskelijoille epämieluisaa. Vastaavasti tietyt kurssit ovat suosittuja suoritustapansa ja arvostelunsa takia. Opiskelumotivaation kannalta havaittiin palautteen ja opintojen tärkeyden kokemisen olevan merkittäviä tekijöitä. Sähkötekniikan opetus vaikuttaisi olevan hieman erilaista kuin muu opetus Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa. Käytännön asioiden ja työelämän taitojen opetusta olisi lisättävä.

Development of Measurement Systems in Scientific Research: Case Study

In recent years, technological advancements in microelectronics and sensor technologies have revolutionized the field of electrical engineering. New manufacturing techniques have enabled a higher level of integration that has combined sensors and electronics into compact and inexpensive systems. Previously, the challenge in measurements was to understand the operation of the electronics and sensors, but this has now changed. Nowadays, the challenge in measurement instrumentation lies in mastering the whole system, not just the electronics. To address this issue, this doctoral dissertation studies whether it would be beneficial to consider a measurement system as a whole from the physical phenomena to the digital recording device, where each piece of the measurement system affects the system performance, rather than as a system consisting of small independent parts such as a sensor or an amplifier that could be designed separately. The objective of this doctoral dissertation is to describe in depth the development of the measurement system taking into account the challenges caused by the electrical and mechanical requirements and the measurement environment. The work is done as an empirical case study in two example applications that are both intended for scientific studies. The cases are a light sensitive biological sensor used in imaging and a gas electron multiplier detector for particle physics. The study showed that in these two cases there were a number of different parts of the measurement system that interacted with each other. Without considering these interactions, the reliability of the measurement may be compromised, which may lead to wrong conclusions about the measurement. For this reason it is beneficial to conceptualize the measurement system as a whole from the physical phenomena to the digital recording device where each piece of the measurement system affects the system performance. The results work as examples of how a measurement system can be successfully constructed to support a study of sensors and electronics.

Control of a tibio-femoral virtual joint by means of a hybrid EEG-EMG scheme.

Tesis (Master of Science in Electrical Engineering) UANL, 2014.