Přehled témat a tematických okruhů pro práce SOČ

Katedra Název tématu Anotace Kontaktní osoba
13101 Geometrie viděná přes komplexní čísla Cílem je prozkoumat zajímavé aplikace komplexních čísel v geometrii roviny a sféry. Popis geometrických útvarů (kružnice, Besiérovy křivky atd.) a symetrií mezi nimi pomocí komplexních funkcí. Popis geometrických útvarů na sféře pomocí stereografické projekce (Ptolemiova věta). Mimo analytických odvozování a výpočtů je možné též vytvořit počítačovou vizualizaci a simulaci. prof. RNDR. Jan Hamhalter, CSc.
13102 Zlepšení akustických vlastností prostoru Předmětem práce je návrh akustických úprav prostoru, který si student sám vybere (např. nějaká zkušebna, poslechová místnost, domácí kino, klubovna, apod.). Student si sám nalezne a zajistí vhodný prostor pro návrh akustických úprav. Student navrhne ve spolupráci s vedoucím práce postup měření a provede je. Na základě měření navrhne ve spolupráci s vedoucím práce akustické úpravy prostoru pro zlepšení jeho akustických vlastností z hlediska jeho využití. Akustická laboratoř katedry fyziky poskytne měřicí techniku, prostředky pro zpracování měření a odborné konzultace. Marek Brothánek
13102 Smartphone jako zvukoměr Předmětem práce je měření vlastností vybraných aplikací pro smartphone s funkcí zvukoměru ve speciální bezodrazové místnosti. Měření bude provedeno v bezodrazové místnosti na katedře fyziky ČVUT FEL s použitím po vhodné techniky dostupné v akustické laboratoři. Předpokladem je, že student má chytrý telefon a nainstaluje si do něj a zprovozní (alespoň 3) aplikace s funkcí zvukoměru. Student navrhne metodiku měření v bezodrazové místnosti pro ověření vlastností (parametry: např. hladina akustického tlaku A, frekvenční charakteristika) těchto aplikací. Metodika bude založena na porovnání změřených hodnot pomocí aplikací ve smartphonu s hodnotami změřenými standardním zvukoměrem. V současné době jsou články na toto téma publikovány i v renomovaných časopisech. Vojtěch Jandák
13102 Smartphone jako vysokorychlostní kamera Předmětem práce je snímání vibrací těles pomocí smartphonu. Předpokladem je, že student má chytrý telefon a nainstaluje si do něj a zprovozní aplikaci (aplikace) umožňující záznam vysokorychlostního videa (více než 100 frame/s). Cílem projektu je navrhnout postup založený na synchronním snímání vibrací pomocí akcelerometru a videa pomocí smartphonu. Měření proběhne v akustické laboratoři, která poskytne prostředky pro záznam vibrací. Pro zpracování videa a signálu vibrací budou využity volně dostupné programy. Vojtěch Jandák
13102 Počítačová simulace fúzního plazmatu Předmětem práce je vytvoření výpočetních simulací, které budou popisovat pohyby iontů v magnetickém poli vytvářeném vysokoproudým výbojem (tzv. z-pinčem), ve kterém dochází k fúzním reakcím. Simulace budou vytvořeny na základě numerických metod. Slučují znalosti z fyziky, matematiky a programování. Práce bude probíhat v úzké spolupráci s vedoucím práce. Výsledky budou porovnány s měřenými daty, která byla získána v reálných fúzních experimentech. Práce bude využita v aktuálním mezinárodním výzkumu. Karel Řezáč
13102 Vliv vody na míchání nanočástic diamantu Předmětem práce je prozkoumat vliv vody vázané na nanočásticích diamantu s různou povrchovou modifikací (vodíkem, kyslíkem) na jejich mísení do roztoku. Množství vody na nanočásticích bude regulováno zahříváním na plotýnce. Následně budou částice přimíchávány do roztoku pomocí ultrazvuku a jejich velikost, respektive velikost jejich shluků, bude měřena rozptylem světla. Výsledkem práce bude závislost velikosti nanočástic/shluků v roztoku na teplotě sušení, která bude sloužit jako podklad pro účinné mísení nanočástic diamantu do polymerů využívaných v biomedicíně nebo ve slunečních článcích. Bohuslav Rezek
13102 Měření nasákavosti papíru ultrazvukem Předmětem práce je návrh a realizace aparatury pro měření nasákavosti papíru v kapalinách pomocí ultrazvuku. Získané výsledky potom aplikovat na využití výkonového ultrazvuku s cílem zlepšit kvalitu papíru během výrobního procesu. Od zájemce se očekává tvůrčí přístup, znalost AJ, manuální zručnost, zájem o vysokofrekvenční techniku a elektroniku. Rudolf Bálek
13102 Srovnávací měření radiační odolnosti materiálů pro kosmický výzkum Na základě měřícího modulu použitého na družici miniCube sestavte měřící aparaturu a realizujte měření radiační odolnosti materiálů použitelných při konstrukci družic. Na oběžné dráze kromě vakua a tepelného namáhání, působí na materiály kosmické záření, především slunečního větru. Na družici miniCube se měří stínící účinky nových materiálů, jako jsou uhlíkové kompozity s nanesenou ochrannou vrstvou kovu, které mají ochránit jednotlivé systémy družice (elektronika, senzory a detektory...) proti účinkům radiace, která způsobuje stárnutí či nevratné poškození dílů družice. Výstupem práce bude porovnání výsledků získaných na oběžné dráze s výsledky získanými v laboratorních podmínkách ve spolupráci s VZLU Leťňany a firmou Rigaku a Dentec. Ladislav Sieger
13102 Srovnávací měření stárnutí materiálu v podmínkách kosmického prostředí Na základě měřícího modulu použitého na družici miniCube sestavte měřící aparaturu a realizujte měření stárnutí projevující se změnou fyzikálních vlastností uhlíkových kompozitů. Na oběžné dráze kromě vakua a radiace působí periodické tepelné namáhání. Při něm se mění teploty v rozsahu větším než -40°C až 100°C. Úkolem by bylo sestavit aparaturu pro měření v uvedeném teplotním rozsahu. Měření změny vlastností se provádí frekvenční analýzou na základě změny rezonančních frekvencí kmitání zkoumaného nosníku. Výstupem práce bude porovnání výsledků získaných na oběžné dráze s výsledky získanými v laboratorních podmínkách ve spolupráci s VZLU Leťňany a firmou Rigaku. Ladislav Sieger
13102 Měření elektrických parametrů dielektrického bariérového výboje Účinným zdrojem nízkoteplotního plazmatu pro ekologické aplikace jsou dielektrické bariérové výboje pracující na frekvencích jednotky až desítky kilohertz. Elektrické parametry výboje potom určují energie a koncentrace částic, které se pro dané aplikace využívají. Pro určení energetické účinnosti výboje pro danou aplikaci je tedy nezbytná znalost průběhů napětí, proudu výboje a přesné určení příkonu do výboje. Cílem práce bude proto měření těchto elektrických parametrů výboje různými metodami, zejména se zaměřením na určení příkonu, a s tím související energetické účinnosti. Stanislav Pekárek
13117 Vyzařování elektromagnetických vln - antény Většina soustav (zařízení), které nejsou stíněné a kterými protéká střídavý elektrický proud, vyzařuje elektromagnetickou energii nesenou elektromagnetickou vlnou. Toto vyzařování závisí na frekvenci, geometrii soustavy, okolním prostředí a na způsobu napájení ze zdroje. U většiny zařízení je toto vyzařování nechtěné a projevuje se jako ztráty, které se snažíme potlačit. U antén je vyzařování požadováno a snažíme se ho mít co nejúčinnější. Seznamte se se základními druhy antén, jejich funkcí a se základními parametry, které tuto funkci popisují. Shrňte tyto poznatky do krátké rešerše. Věnujte se způsobům, jak lze elektronicky, tj. bez mechanických zásahů do struktury antény, nebo její polohy, ovlivňovat její vyzařování, zejména směrové vlastnosti. Toto se týká tvarování tzv. vyzařovacího diagramu antény, tj. změny účinnosti vyzařování antény do jednotlivých směrů v prostoru. Prof. Jan Macháč
13117 Tajemný J.C. Maxwell: Proč se vlny šíří - modely pro ukázky elektromagnetických vln vedených a vyzařovaných Cílem práce je navrhnout a ve spolupráci s vedoucím a jeho pracovištěm realizovat přípravky, které ukáží transformaci elektromagnetické vlny .vedené. vodiči na elektromagnetickou vlnu .vyzařovanou. do prostoru. Základem bude jednoduchý přenosový řetězec vysílač . přijímač s různými typy výstupních vedení a antén. Na přípravku potom budou viditelné různé fyzikální jevy související s vedením a šířením elektromagnetických vln. Vhodné experimenty budou základem pro videoukázky (viz např. ukázka na www.elmag.org nové video Polarizace světla a Brewsterův úhel) Prof. Miloš Mazánek
13131 Hudební syntezátor Naprogramujte hudební syntezátor. Vstupem budou MIDI-klávesy nebo klávesnice počítače. Vyberte si jakýkoli druh syntetizovaného zvuku (elektronické zvuky, tabulková syntéza akustických nástrojů aj.). Použijte vhodné programovací prostředí např. Pure Data. Ing. Jan Kudláček
13131 Zvukový multiefekt Naprogramujte několik zvukových efektů (např. reverb, delay, chorus, distortion, pitch shift, compressor, equalizer). Vstupem bude mikrofonní vstup počítače. V případě velmi propracované realizace stačí jeden efekt. Pozn.: v případě zájmu v oboru zvuku a hudby lze konzultovat další témata. Ing. Jan Kudláček
13131 Precizní zesilovač pro audiotechniku Cílem práce je realizace a ověření vlastností vysoce kvalitního audio-zesilovače. Úkolem je provedení podrobné rešerše vyráběných obvodů jak pro signálové části zesilovače, tak pro výkonové stupně. Výsledkem rešerše by měl být návrh obvodového zapojení zesilovače, které po konzultaci s vedoucím a případných úpravách bude student realizovat. Realizace bude spočívat v navržení plošného spoje, jeho osazení, oživení zesilovače a měření jeho vlastností. Práce je vhodná pro studenta se zájmem o audio techniku, který bude rád řešit problémy se stavbou takovéhoto zařízení. Studentovi bude pod odborným dohledem k dispozici špičkově vybavená laboratoř pro osazení, oživení a měření vlastností zesilovače. Student se také naučí pracovat v profesionálním systému pro návrh plošných spojů. Doc. Dr. Ing. Jiří Hospodka
13131 Inteligentní spínací modul Navrhněte zapojení, vyrobte ověřovací vzorek a vytvořte základní programové vybavení pro jednoduchý univerzální a konfigurovatelný ovládací modul s mikrokontrolérem AVR řady ATtiny. Modul by měl umožnit spínání zvoleného zařízení (ventilátor, LED světlo, apod. s napájecím napětím 12 V) na základě vyhodnocení vnějšího čidla. U spínání by měla být programovatelná doba zpoždění sepnutí po změně stavu čidla a doba trvání sepnutého stavu. Ing. Jan Havlík, Ph.D., Ing. Zdeněk Horčík
13131 Datalogger Navrhněte a ověřte jednoduchý datalogger s mikrokontrolérem AVR řady ATtiny nebo ATmega. Datalogger má umožnit záznam velikosti fyzikální veličiny (napětí, teplota apod.) na SD kartu ve zvolených časových intervalech. Variantou je záznam dat do externí I2C EEPROM a přenos dat přes USB rozhraní. Zvažte energetickou náročnost a navrhněte vhodný zdroj energie pro napájení zařízení. Ing. Jan Havlík, Ph.D., Ing. Zdeněk Horčík
13131 Optický snímač otáček/posunu Navrhněte a konstrukčně realizujete prototyp bezkontaktního optického senzoru otáček/posunu, který umožní snímání obvodové/translační rychlosti >3 ms-1. Senzor musí být odolný vůči běžnému elektrickému a světelnému rušení vyskytujícímu se běžně v průmyslových aplikacích. Součástí zařízení bude programovatelná část zajišťující možnosti korekce, kalibrace a komunikace s dalšími rozhraními. Práce zahrnuje všechny kroky prototypové výroby od teoretického návrhu, realizace elektrických i konstrukčních částí, programování a ověření funkčnosti v reálných podmínkách. Od řešitele(ů) se očekává tvůrčí přístup, schopnost samostudia, manuální zručnost, zájem o elektroniku (analogovou i digitální) a programování. Ing. Radek Janča, Ing. Havel Tomáš, Ing. Jiří Balach
13131 Aplikace pro analýzu povrchového EMG Cílem práce je implementace samostatně spustitelné aplikace sloužící pro analýzu povrchového EMG pořízeného během výkonu cyklických sportovních aktivit ve spolupráci s Fakultou tělesné výchovy a sportu Univerzity Karlovy. Potřebné funkce jsou již k dispozici v programovacím prostředí MATLAB. Preferovaný programovací jazyk pro implementaci C#. Hlavním smyslem práce je osvojení metod signálového zpracování biologických signálů a jejich využití v reálné praxi. Ing. Jan Sedlák
13131 Webové rozhraní pro úlohy rozpoznávání řeči a řečníka Dlouhodobým cílem tohoto rámcového tématu je vytvořit jednoduché uživatelské Webové rozhraní pro rozpoznávání řeči a řečníka. Pro tyto účely je nutné řešit několik dílčích úkolů: vytvořit interface pro on-line vstup z mikrofonu přes WEBové rozhraní z aktuálně dostupných modulů (WEB server na platformě Linux) a vytvořit vhodné grafické rozhraní, zvládnout základy práce s řečovým signálem pro účely rozpoznávání řeči a řečníka a implementovat rozpoznávání na bázi dostupných nástrojů KALDI, implementovat různé úlohy rozpoznávání řeči, pro rozpoznávání řečníka vyřešit reprezentaci mluvčích a zápis nového mluvčího přes webové rozhraní. Doc. Ing. Petr Pollák, CSc.
13132 Elektromagnetické polia Postavenie modelu elektrického zariadenia v software Metódy konečných prvkov. Spustenie výpočtu a zobrazenie výsledkov. Prehľad možností využitia softwareového systému. prof. Ing. Dušan Maga, PhD.
13132 Návrh pasivní optické přístupové sítě, realizace ukázkové sítě Odborná část: Přístupové sítě, xDSL, PON, VHDL. Teoretická část: přehled pasivních optických sítí PON, návrh sítě pro modelovou lokalitu (útlumová bilance, topologie, konfigurace sítě) Praktická část: realizace demonstrační PON sítě, její konfigurace a ověření parametrů pomocí analyzátorů, diagnostika pomocí OTDR Ing. Pavel Lafata, Ph.D.
13133 Simulované statistické experimenty Pomocí počítačové simulace modelů (metoda Monte Carlo) lze demonstrovat např. vlastnosti hazardních her, pravidla společenského či ekonomického vývoje, přirozený výběr a zastoupení druhů v populaci apod. Cílem je zpracovat, vyzkoušet a posoudit některé z těchto modelů. prof. Ing. Mirko Navara, DrSc.
13133 Simulated statistical experiments Computer simulation (Monte Carlo Method) allows to demonstrate properties of hazard games, rules of social and economical development, natural selection and population dynamics in nature, etc. The aim is to perform computer experiments with some of these models and discuss the results. prof. Ing. Mirko Navara, DrSc.
13134 Mnohavidová planární optická rozbočnice Návrh a realizace optické planární mnohavidové rozbočnice se skokovou změnou indexu lomu z polymerních materiálů a nebo s gradientním indexem lomu vytvořenou iontovou výměnou do skleněných podložek Ing. Václav Prajzler, Ph.D.
13134 Spínané napájecí zdroje různých typů DC-DC měniče. Konstrukce, řešení a testování takovýchto zdrojů. Ing. Lubor Jirásek, CSc.
13134 Umělé elektrické svaly, a jejich netradiční aplikace Umělé elektrické svaly na bázi elektroaktivních polymerů (EAP), Testování vlastností různě připravené základní hmoty, Testování stability parametrů připravené hmoty, Aplikace. Ing. Lubor Jirásek, CSc.
13134 Výbava modelu elektromobilu s ohledem na ekologické-úsporné řešení spotřebičů a rekuperaci(návrat) nespotřebované energie Výbava modelu elektromobilu s ohledem na ekologické-úsporné řešení spotřebičů a rekuperaci návrat) nespotřebované energie. Různé prvky/zařízení elektromobilu řešené s ohledem na snížení vlastní spotřeby energie, případně možného navrácení energie do systému vozidla. Ing. Lubor Jirásek, CSc.
13134 Mikrogenerátory elektrické energie Využití základních fyzikálních principů (piezoelektrikcý, elektromangetický, tepelý), využití vibrací, návrh a realizace, elektronické vyhodnocovací a ukládací obvody prof. Ing. Miroslav Husák, CSc.
13134 Mikroakční součástky a systémy Návrh a realizace modelů malých manipulátorů, motorků lineárních 1D nebo 2D nebo kruhových na základě využití základních fyzikálních principů (např. elektrostatický, elektromagnetický, piezoelektrický....), realizace modelů prof. Ing. Miroslav Husák, CSc.
13134 Aplikace 8bitových mikrokontrolérů Programování 8bitových mikrokontrolérů Microchip PIC, obsluha vstupních periferií (tlačítka, senzory a snímače), ukládání a zpracování dat, přenos dat (drátový i bezdrátový) do PC, zobrazení dat na LED, displeji a v aplikaci pro PC. Ing. Tomáš Teplý
13136 Oral history - Historie počítačů v Českolovensku. Zmapování vzpomínek pamětníků, kteří byli u vývoje a zavádění počítačů u nás. Výsledkem by měla být www stránka a publikace, která by obsahovala známé i neznáme informace o počátcích počítačů v ČR. Texty by vznikaly ve spolupráci se známými vývojáři výpočetní techniky v ČR. V rámci mezigeneračního dialogu by studenti spolupracovali i s účastníky kurzů U3V na FEL. ing. Božena Mannová, PhD.
13136 Podpora výuky algoritmizace a programování pro studenty středních škol. Práce na přípravě elektronické učebnice algoritmizace pro střední školy. Učebnice by obsahovala jednoduché interaktivní programy, které by pomohly studentům pochopit, jak a proč popsané algoritmy pracují. Součásí práce by byla i volba vhodného prostředí pro publikaci učebnice. ing. Božena Mannová, PhD.
13136 Aplikace pro plánování studia a volného času studentů Seznámení s dostupným softwarem pro plánování času. Na základě získaných znalostí navrhněte elektronický diář, který by pomáhal uživateli efektivně využívat čas. Systém by umožňoval vkládat, mazat a zobrazovat akce různých kategorií, vést plánovací kalendář uživatele, spravovat dokumenty k různým projektům uživatele. Aplikace by dále umožňovala sdílet kalendář, nebo jeho část s vybranými uživateli. ing. Božena Mannová, PhD.
13136 Počítačová hra pro mého malého sourozence Seznámení s jednoduchými hrami pro děti. Provést rešerši takových her, jejich porovnání a zhodnocení podle zvolených kriterií. Seznámit se s možnostmi volně dostupných prostředí pro tvorbu her. Navrhnout a realizovat jednoduchou hru. Hru ověřit na skupině dětí. ing. Božena Mannová, PhD.
13136 Portál pro doučování Navrhnout a implementovat webový portál pro zprostředkování doučování. Doučování je možnérealizovat jak on-line tak i face-to-face. Součástí práce by měla být i rešerše existujících produktů na trhu i průzkum toho, co by očekávali potenciální uživatelé. Portál by měl sloužit lektorům i žákům.. ing. Božena Mannová, PhD.
13136 Malá satelitní platforma - Senzory, elektronika a řízení V projektu se předpokládá práce na bezdrátově ovládané platformě, která ilustruje principy stabilizace kosmickýh prostředků - Malá satelitní platforma. Práce zahrnuje integraci nových senzorů, algoritmů zpracování a fůze dat, ověření přesnosti senzorového systému, modelu systému a jeho použitelnosti pro stabilizaci a navigaci kosmických prostředků. Cílem je postupná náhrada existujících senzorů a obvodů modernějšími alternativami. doc. Ing. Pavel Pačes, Ph.D.
13137 Jednoduchý audiometr a jeho kalibrace Cílem práce je vytvoření jednoduchého zařízení (nebo software) pro testování prahu lidského sluchu. Nedílnou součástí práce je nalezení vhodné metody pro kalibraci takovéhoto zařízení (zejména použitých sluchátek). Výstupem budou data o prahu slyšení ve vhodném formátu. Ing. František Rund, Ph.D.
13137 Přípravek pro demonstraci vlastních kmitů prostoru Navrhněte a realizujte přípravek pro demonstraci vlastních kmitů pravoúhlého prostoru. Přípravek bude sestávat z modelu pravoúhlého prostoru se zdrojem zvuku (základní verze je k dispozici) a z mikrofonní sondy, kterou bude možné monitorovat akustický tlak v libovolném bodě prostoru. Přípravek může být doplněn o řízení posunu sondy, případně o program vizualizující naměřená data. Ing. František Rund, Ph.D.
13137 Sluchátka pro rozšířenou realitu Cílem práce je vytvoření sluchátek, jejichž účelem bude dopravit posluchači další zvukové informace, bez ovlivnění normálního slyšení (a prostorové orientace). Ideální je kombinace klasických sluchátek a "sluchátek" pro kostní vedení zvuku, která umožní porovnat oba způsoby. Součástí přípravku může být i detekce pohybů hlavy posluchače (testovací prototyp je k dispozici). Příkladem užití přípravku může být např. vytvoření zvukového naváděcího systému pro orientaci za zhoršené viditelnosti. Ing. František Rund, Ph.D.
13138 Vzdálený přístup k osciloskopu Cílem práce je vytvoření obslužné aplikace k osciloskopu Tektronix ve vývojovém prostředí Matlab. Aplikace bude umožňovat inicializaci, nastavení a sběr dat. Součástí práce je také vytvoření jednoduchého GUI. Ing. Jakub Svatoš, Ph.D.
13138 Elektronická USB - KPZ Návrh a realizace multifunkčního přístroje: elektronická USB - KPZ (Krabička poslední záchrany) s rozhraním USB a 32- bitovým mikrořadičem STM32F042F6P6 s jádrem ARM Cortex – M0. KPZ bude sloužit jako doplněk notebooku a bude mít funkci kapesního laboratorního přístroje s funkcemi voltmetru, zkratové zkoušečky, ohmmetru, impulsního, generátoru, čítače,. Další informace jsou na https://embedded.fel.cvut.cz/temata_soc Řešení USB – KPZ může být ve více variantách, proto jej může řešit nezávisle více studentů. Doc. Ing. Jan Fischer, CSc.
13138 Návrh paralelních úkolů pro subjektivní testy Předmětem je rešerše možných paralelních úloh, které jsou používány při laboratorních testech srozumitelnosti či kvality přenosu hlasu řešeny testovanými subjekty. Výsledkem je vlastní návrh několika hybridních úloh s vysokou opakovatelností, snadnou laboratorní realizací a s minimalizací citlivosti na odlišné (fyzické i mentální) dispozice probandů. Možnost využití virtuální reality. Možnost laboratorního ověření vybraných metod při profesionálních subjektivních testech. prof. Ing. Jan Holub, Ph.D.
13138 Systém pro vyhodnocení údajů leteckých snímačů Práce by se měla zaměřit na využití Raspberry Pi 3 s implementovým RTOS (Real-Time Operating System) pro vyhodnocení výstupního signálu/dat z leteckých snímačů. Těmito snímači mohou být např. zubový snímač pro měření otáček motoru N1, měření teploty výstupních plynů či teploty oleje/paliva apod. Úkolem tedy bude implementovat RTOS do Raspberry Pi 3 a dané použít pro vyčítání dat z měřicího systému tak, aby bylo možné jejich zobrazení v Matlabu. Vznikne tak levná platforma pro digitalizaci a přenos výstupních signálů leteckých palubních snímačů do PC pro jejich následné zpracování a zobrazení. doc. Ing. Jan Roháč, Ph.D.
       
Za obsah odpovídá: doc. Ing. Ivan Jelínek, CSc.