Kompiuterijos ir ryšių technologijų katedra

Šiame baigiamajame darbe pristatomas išmanusis pėsčiųjų perėjos mygtukas, sukurtas naudojant ESP32. Įrenginys aktyvuojamas prisililietimu ir garsiniu signalu ir OLED atvaizduoja atgalinį skaičiavimą, vykdo vietinį laukimo ir ėjimo ciklą, per „Wi-Fi“ rodo viešojo transporto atvykimo laikus bei matuoja CO₂, temperatūrą ir drėgmę. Internetinė valdymo platforma saugo duomenis, skaičiuoja paspaudimus ir siunčia įrenginiui pranešimus, numato galimubę keisti pnašimo kalbą bei atvaizduoja būsenos pakeitimus. Darbo metu pagamintas prototipas atitinkantis visus reikalavimus, stabiliai veikia, nesant interneto ryšiui, veikia kaip įprastas mygtukas.

This thesis presents a smart pedestrian push-button built on an ESP32. The device confirms a touch with a beep and an OLED countdown, runs a local wait and walk cycle, shows public transport arrivals over Wi-Fi, and measures CO2, temperature and humidity. A web dashboard stores the data, counts presses, and sends the device messages, languages and state changes. The prototype met all requirements, ran stably for one hour, and kept working as a basic button when offline.

Baigiamajame bakalauro darbe suprojektuotas dūmų detektorius ir aplinkos stebėsenos įrenginys, skirtas stebėti kambario oro kokybę ir užfiksavus gaisro pavojų, pranešti apie galimą gaisro pavojų lokaliai, į išmanųjį įrenginį ir internetinį puslapį. Įrenginį sudaro oro kokybės jutiklis, temperatūros ir drėgmės jutiklis, 2 vnt., įtampos keitiklių, ličio polimerų baterija, įkroviklis, garsinė sirena, šviesos diodas, mikrovaldiklis ESP32-S3-WROOM-1. Išanalizavus analogiškus įrenginius, sudaryta išmanaus dūmų detektoriaus struktūrinė schema ir principinė elektrinė schema. Suprojektuota spausdintinė plokštė. Sudaryta mikrovaldiklio ir internetinio puslapio algoritmų schemos, parašytas programos kodas. Atliktas įrenginio testavimas ir darbo rezultatų apibendrinimas. Darbą sudaro 8 dalys: įvadas ir užduoties analizė, analogiškų įrenginių apžvalga, įrenginio modelio kūrimas, įrenginio projektavimas, įrenginio testavimas, rezultatų apibendrinimas, literatūros sąrašas, priedai. Darbo apimtis - 67 psl. teksto be priedų, 30 iliustracijų, 1 lentelė, 28 literatūros šaltinių, 10 priedų.

This bachelor’s thesis presents the design of a smoke detector and environmental monitoring device intended to monitor indoor air quality and, upon detecting a fire hazard, alert users locally, via a smart device, and through a website. The device consists of an air quality sensor, two temperature and humidity sensors, voltage converters, a lithium-polymer battery, a charger, an audible siren, an LED, and an ESP32-S3-WROOM-1 microcontroller. After analyzing similar devices, a block diagram and a schematic diagram of the smart smoke detector were created. A printed circuit board was designed. Algorithm diagrams for the microcontroller and the website were created, and the program code was written. The device was tested, and the results were summarized. The thesis consists of 8 sections: introduction and task analysis, review of similar devices, creation of the device model, device design, device testing, summary of results, bibliography, and appendices. The thesis comprises 67 pages of text excluding appendices, 30 illustrations, 1 table, 28 references, and 10 appendices.

Darbe nagrinėjama aukšto tikslumo belaidės laiko sinchronizacijos problema paskirstytose automatinių matavimų sistemose, kurios aktualumas didėja plėtojant išmaniuosius tinklus, pramoninį daiktų internetą ir realiojo laiko matavimo sistemas. Atlikta mokslinės literatūros ir analogiškų rinkoje esančių sprendimų analizė, įvertinti belaidžio ryšio protokolai bei jų tinkamumas tiksliai laiko sinchronizacijai. Sukurtas ir eksperimentiškai ištirtas ultraplačiajuosčiu (UWB) radijo technologija pagrįstas laiko sinchronizavimo sprendimas, kuriame taktinių generatorių poslinkiui ir slinkiui kompensuoti taikomas tiesinės regresijos modelis. Eksperimentinių duomenų analizei naudoti vidutinės paklaidos, standartinio nuokrypio ir vidutinės kvadratinės paklaidos metodai. Tyrimų rezultatai parodė, kad sukurta sistema užtikrina stabilų mikrosekundžių lygio sinchronizavimo tikslumą skirtingais atstumais tarp įrenginių. Nustatyta, kad UWB technologija yra tinkama aukšto tikslumo bevieliam laiko sinchronizavimui automatiniuose matavimuose.

This thesis investigates the problem of high-precision wireless time synchronization in distributed automated measurement systems, whose importance is increasing with the development of smart grids, the Industrial Internet of Things (IIoT), and real-time measurement applications. A review of scientific literature and an analysis of comparable solutions available on the market were conducted, and wireless communication protocols were evaluated in terms of their suitability for precise time synchronization. A time synchronization solution based on Ultra-Wideband (UWB) radio technology was developed and experimentally evaluated. The solution employs a linear regression model to compensate for clock offset and clock drift. Experimental data were analyzed using mean error, standard deviation, and root mean square error (RMSE) metrics. The results demonstrated that the developed system provides stable synchronization accuracy at the microsecond level over various distances between devices. It was concluded that UWB technology is suitable for high-precision wireless time synchronization in automated measurement systems.

Baigiamajame magistro darbe nagrinėjamas baterinio elektros energijos kaupiklio taikymas elektros suvartojimo kaštams optimizuoti. Sukurtas saulės jėgainės ir baterinio kaupiklio sistemos darbo optimizavimo matematinis modelis. Tiriamas optimizavimo modelio veikimas skirtinguose energijos vartojimo scenarijuose paros laiko horizonte, atliekama metinių rezultatų analizė ir vertinama baterijos parametrų įtaka. Apžvelgta baterinių elektros energijos kaupiklių sistemų (BEEKS) darbo optimizavimo mokslinė literatūra, aptarti optimizavimo uždavinių formulavimo ir sprendimo teoriniai aspektai, išnagrinėti BEEKS taikymo atvejai ir nustatyti svarbiausi modelio rezultatų vertinimo kriterijai. Modelis įgyvendintas „Python" programavimo kalba, o optimizavimo uždavinys sprendžiamas taikant mišriųjų sveikųjų skaičių tiesinio programavimo (MILP) metodą. Aprašoma daugiakriterė tikslo funkcija, kuria maksimizuojamas kainų arbitražo pelnas ir saulės jėgainės pagamintos energijos suvartojimas. Empirinio tyrimo metu nustatyta, kad santykinę ekonominę naudą reikšmingiausiai lemia baterijos C koeficientas. Darbo apimtis – 66 p. teksto be priedų, 35 iliustr., 4 lent., 45 bibliografiniai šaltiniai. Atskirai pridedami darbo priedai.

This master’s thesis investigates the application of a battery energy storage system for optimising electricity consumption costs. A mathematical model is developed to optimise the combined operation of a solar power plant and a battery energy storage system (BESS). The model behaviour is examined across multiple energy consumption scenarios on a daily time horizon, the annual results are analysed and battery parameter influence is evaluated. The thesis reviews the literature on BESS optimisation, discusses the theoretical aspects of optimisation problem formulation and solution, examines BESS use cases and identifies the main criteria for evaluating model outputs. The model is implemented using Python programming language and the optimisation problem is formulated as a mixed integer linear program (MILP) with a multi-objective function that maximises both price arbitrage profit and self-consumption of solar energy. The empirical study shows that relative economic benefit primarily depends on the battery C-rate. Thesis consists of 66 pages of text without appendixes, 35 pictures, 4 tables and 45 bibliographical sources. Appendixes included separately.

Šiame bakalauro darbe pristatomas prototipinio siuntos kokybės stebėjimo įrenginio projektavimas ir įgyvendinimas. Įrenginys skirtas veikti kaip neprisijungęs duomenų kaupiklis, registruojantis aplinkos sąlygas ir mechaninius įvykius siuntimo metu. Darbas apima komercinių ir akademinių duomenų registravimo sistemų apžvalgą, funkcinių reikalavimų apibrėžimą, komponentų parinkimą, schemos projektavimą, spausdintinės plokštės projektavimą, programinės įrangos kūrimą, duomenų paiešką ir programinės įrangos pagrindu veikiančią duomenų vizualizaciją. Prototipas pagrįstas ESP32-WROOM-32E mikrovaldiklio moduliu. Temperatūra ir santykinė drėgmė matuojamos naudojant HDC2080 jutiklį, o smūgiai aptinkami naudojant FXLS8971CF trijų ašių akselerometrą. Įrenginys maitinamas vieno elemento LiPo baterija ir turi atvirkštinio poliškumo apsaugą bei 3,3 V įtampos reguliavimą. Įrašyti duomenys saugomi ESP32 vidinėje „flash“ atmintyje naudojant „LittleFS“ failų sistemą, o po bandymo duomenų paieška atliekama per UART sąsają. Sukurta programinė įranga periodiškai įrašo temperatūros ir santykinės drėgmės vertes, aptinka smūgius naudodama akselerometro pertraukimo išvestį ir saugo įrašus CSV formatu su santykiniais laiko žymomis. Taip pat buvo sukurtas „Python“ pagrindu sukurtas vizualizavimo įrankis, skirtas apdoroti UART duomenų išklotinę ir rodyti temperatūros, drėgmės bei smūgių įvykių įrašus. Laboratorinė validacija patvirtino pagrindinius prototipo funkcinius kelius: jutiklių aptikimą ir konfigūravimą, periodinį aplinkos registravimą, pertraukimais pagrįstą smūgių įvykių registravimą, nepastoviąją saugyklą, UART duomenų paiešką ir papildomą apdorojimą asmeniniame kompiuteryje.

This bachelor thesis presents the design and implementation of a prototype shipment quality monitoring device. The device is intended to operate as an offline data logger that records environmental conditions and mechanical events during shipment. The work includes a review of commercial and academic data logging systems, definition of functional requirements, component selection, schematic design, printed circuit board design, firmware development, data retrieval, and software-based data visualization. The prototype is based on the ESP32-WROOM-32E microcontroller module. Temperature and relative humidity are measured using the HDC2080 sensor, while shock events are detected using the FXLS8971CF three-axis accelerometer. The device is powered from a single-cell LiPo battery and includes reverse polarity protection and 3.3 V voltage regulation. Recorded data is stored in the internal flash memory of the ESP32 using the LittleFS file system, while post-test data retrieval is performed through the UART interface. The developed firmware periodically records temperature and relative humidity values, detects shock events using the accelerometer interrupt output, and stores records in CSV format with relative timestamps. A Python-based visualization tool was also developed to process the UART data dump and display temperature, humidity, and shock event records. Laboratory validation confirmed the main functional paths of the prototype: sensor detection and configuration, periodic environmental logging, interrupt-based shock event logging, non-volatile storage, UART data retrieval, and post-processing on a personal computer.

Baigiamajame bakalauro darbe buvo suprojektuota ir sukonstruota Bluetooth garso kolonėlė su grojamos muzikos LED šviesų sinchronizacija. Įrenginys susideda iš maitinimo šaltinio, ESP32 ir STM32F405 mikrovaldiklių, garso gavimo bei apdorojimo sistemų, vartotojo sąsajos valdymo mygtukų bei WS2812B šviesos diodų juostos. Atlikus analoginių įrenginių analizę, padarytos išvados ir sukurta struktūrinė projektuojamo įtaiso schema bei principinė elektrinė schema. Suprojektuota ketursluoksnė spausdintinė plokštė ir įtaiso korpusas. Prieš programuojant buvo sudarytas programų algoritmas, realizuotas baigtinių būsenų automatų principu, ir toliau atlikti mikrovaldiklių programavimo bei dviejų valdiklių sąveikos kūrimo darbai. Galiausiai baigiamajame bakalauro darbe atliktas sukonstruoto įrenginio eksperimentinis testavimas, darbo tolesnio tobulinimo krypčių analizė ir darbo rezultatų apibendrinimas. Darbą sudaro 9 skyriai, tokie kaip įvadas, analoginių įrenginių analizė, struktūrinės schemos kūrimas, elektrinės principinės schemos ir spausdintinės plokštės projektavimas, programos algoritmo ir kodo kūrimas, eksperimentiniai tyrimai, tolesnio tobulinimo kryptys, rezultatų apibendrinimas ir literatūros sąrašas. Darbo apimtis – 64 psl. teksto be priedų, 47 iliustracijos, 3 lentelės, 12 literatūros šaltiniai, 10 priedų.

The device consists of a power supply, ESP32 and STM32F405 microcontrollers, audio acquisition and processing systems, user interface control buttons, and a WS2812B light-emitting diode strip. After conducting a review of analogous devices, conclusions were drawn, and a structural diagram along with principal electrical schematics of the designed device were developed. A four-layer printed circuit board and a device housing were designed. Prior to programming, a program algorithm flowchart based on the finite-state machine principle was established, followed by microcontroller programming and dual-controller interaction development tasks. Finally, in the bachelor’s thesis, experimental testing of the constructed device was performed, an analysis of directions for further improvement was conducted, and the work results were summarized. The thesis consists of 9 chapters, including the introduction, analysis of analogous devices, structural diagram development, design of electrical schematics and printed circuit board, software algorithm and code development, experimental research, directions for further improvement, result summary, and reference list. The thesis comprises 64 pages of text without appendices, 47 illustrations, 3 tables, 12 references, 10 appendices.

Baigiamajame darbe projektuojamas ir tiriamas iki 1 W išėjimo galios K dažnių juostos galios stiprintuvas, naudojant 250 nm GaN „WIN Semiconductors“ technologiją. Projektavimui naudojama „Keysight ADS“ programa. Projektuojamas AB klasės vienos pakopos galios stiprintuvas. Suprojektuota schema ir topologija. Analizuojami veikimo dažnio, išėjimo galios, stiprinimo, efektyvumo (PAE), harmonikų galių, triukšmo, stabilumo, tarpusavio moduliacijos produktų parametrai. Įvertinama aplinkos temperatūros ir ribinių sąlygų įtaka galios stiprintuvo parametrams. Atliktas schemos ir topologijos parametrų palyginimas. Išskirtos rezultatų tobulinimo kryptys. Baigiamąjį rašto darbą sudaro 8 dalys: įvadas kartu su darbo aktualumo pagrindimu ir tikslu; teorinės medžiagos analizė; analogiškų prietaisų analizė; naudojamos technologijos analizė; galios stiprintuvų parametrų analizė; schemos ir topologijos projektavimas; apibendrinimas. Darbo apimtis – 102 p. be priedų, 81 iliustracija, 4 lentelės, 38 literatūros šaltiniai, 7 priedai.

The final thesis presents the design and analysis of a K-band power amplifier with an output power of up to 1 W, implemented using 250 nm GaN technology by WIN Semiconductors. The design process was carried out using the Keysight ADS simulation environment. A single-stage Class AB power amplifier was designed, including both schematic and layout implementations. The work analyzes the amplifier’s operating frequency, output power, gain, power-added efficiency (PAE), harmonic power levels, noise performance, stability, and intermodulation products. The influence of ambient temperature and process corners on the amplifier parameters is also evaluated. A comparison between schematic- and layout-level simulation results is presented, and potential improvements for further optimization are identified. The thesis consists of eight chapters: introduction with motivation and objectives; theoretical background analysis; review of similar devices; analysis of the applied technology; analysis of power amplifier parameters; schematic and layout design; and conclusions. The thesis comprises 102 pages excluding appendices, including 81 figures, 4 tables, 38 references, and 7 appendices.

Baigiamajame bakalauro darbe suprojektuota elektros maitinimo tinklo stebėjimo ir apsaugos sistema, skirta matuoti kintamą elektros tinklo įtampą ir esant nustatytam nuokrypiui apsaugoti prijungtus įrenginius. Įrenginys veikia kintamos efektinės įtampos diapazone nuo 50 V iki 400 V. Slenkstinių verčių ir histerezės parametrų nustatymas vykdomas per „Bluetooth Low Energy“ sąsają, apie sistemos būseną vartotojas informuojamas tiek per OLED ekraną, tiek per mobiliąją programėlę. Elektros maitinimo tinklo stebėjimo ir apsaugos sistema susideda iš atgalinės eigos architektūros maitinimo šaltinio, kurio pagrindas VIPER267 keitiklis, žeminančio keitiklio TPS54308, mikrovaldiklio modulio ESP32-S3-WROOM-1-N16R8, izoliuojančio įtampos transformatoriaus ZMPT101B, elektromechaninės relės, 128x64 rezoliucijos OLED ekrano. Atlikus analogiškų įrenginių apžvalgą buvo suprojektuota įrenginio elektrinė principinė schema, spausdintinė plokštė, surinktas ant DIN bėgelio montuojamas prototipas, parašyti programiniai algoritmai. Galiausiai atlikti įrenginio funkcionalumo, apsaugos greitaveikos, matavimo tikslumų testavimai, padarytos išvados. Baigiamąjį darbą sudaro įvadas su užduoties analize, literatūros analizė, kuriamos sistemos projektavimo skyrius, sistemos testavimas, išvados, priedai ir literatūros sąrašas. Darbo apimtis – 66 p. be priedų, 38 paveikslai, 2 lentelės, 8 priedai, 22 literatūros šaltiniai.

In the final bachelor's thesis, an electrical power network monitoring and protection system was designed to measure alternating mains voltage and protect connected devices when predefined deviation occurs. The device operates within an AC RMS voltage range from 50 V, to 400 V. Threshold values and hysteresis parameters are configured via a Bluetooth Low Energy interface, and the user is informed about the system status both through an OLED display and a mobile application.The power network monitoring and protection system consists of a flyback converter based on VIPER 267, a TPS54308 buck converter, an ESP32-S3-WROOM-1-N16R8 microcontroller module, a ZMPT101B isolated voltage transformer, an electromechanical relay, and a 128x64 resolution OLED display. After reviewing similar devices, the system's schematics and printed circuit board were designed, a DIN-rail-mounted prototype was assembled, and software algorithms were developed. Finally, tests were carried out to evaluate device functionality, protection response time, and measurement accuracy, followed by conclusions. The thesis consists of an introduction with task analysis, a literature review, a system design section, system testing, conclusions, appendices, and a list of references. The total volume of the thesis is 66 pages (excluding appendices), including 38 figures, 2 tables, 8 appendices, and 22 literature sources.

Baigiamajame darbe projektuojamas ir tiriamas mažatriukšmis, plačiajuostis pereinamosios varžos stiprintuvas, skirtas aukštų dažnių signalų stiprinimui bei mažo triukšmo charakteristikų užtikrinimui, naudojant TSMC 90 nm KMOP technologiją. Projektavimui naudojama Virtuoso Cadence programinė įranga. Projektuojamas daugiapakopinis pereinamosios varžos stiprintuvas. Atlikta literatūros analizė. Analizuojamos skirtingos architektūros ir kompensavimo metodai. Suprojektuota schema ir topologija. Atlikti stiprintuvo kompiuteriniai modeliavimai bei ištirtos jo dažninės ir triukšmo charakteristikos. Įvertinti pereinamosios varžos stiprintuvo stabilumo, stiprinimo ir praleidžiamų dažnių juostos pločio parametrai. Baigiamąjį rašto darbą sudaro 5 dalys: įvadas kartu su darbo aktualumu ir tikslu, analitinė apžvalga, plačiajuosčio mažatriukšmio pereinamosios varžos stiprintuvo projektavimas, tyrimas ir rezultatų analizė, išvados. Darbo apimtis – 89 p. be priedų, 45 iliustracijos, 9 lentelės, 40 literatūros šaltiniai, 3 priedai.

The thesis presents the design and investigation of a low-noise, broadband transimpedance amplifier intended for high-frequency signal amplification while ensuring low-noise performance characteristics. The design is implemented using TSMC 90 nm CMOS technology. The Virtuoso Cadence software environment is used for the design process. A multistage transimpedance amplifier is designed. A literature review was conducted, analyzing different amplifier architectures and compensation methods. The circuit schematic and layout were designed. Simulations of the amplifier were performed to evaluate its frequency response, noise performance, gain, and bandwidth. The thesis consists of five parts: an introduction including the relevance and objective of the work, an analytical review, the design of the broadband low-noise transimpedance amplifier, investigation and analysis of the obtained results, and conclusions. The thesis comprises 89 pages excluding appendices, 45 figures, 9 tables, 40 references, and 3 appendices.

Baigiamajame bakalauro darbe suprojektuotas skubios pagalbos iškvietimo įrenginys, skirtas senjorams nelaimės atveju greitai informuoti artimuosius ir taip išsikviesti pagalbą. Sistemoje naudojamas ESP32-S3-WROOM-1-N16R2 mikrovaldiklis, USB-C jungtis, BQ24074RGTR akumuliatoriaus kroviklis, TPS63001 įtampos keitiklis, 500 mAh Li-Po akumuliatorius, šviesos diodų indikacija ir garsinis signalas. Išanalizavus analogiškus įrenginius, sudaryta sistemos struktūrinė ir principinė elektrinės schemos, suprojektuota dviejų sluoksnių spausdintinė plokštė ir korpuso eskizas. Taip pat sudaryti mikrovaldiklio ir internetinio puslapio algoritmai bei parašyti programų kodai. Baigiamajame darbe atliktas įrenginio testavimas ir darbo rezultatų apibendrinimas. Darbą sudaro 8 skyriai tokie kaip įvadas ir užduoties analizė, analogiškų įrenginių apžvalga, sistemos modelio kūrimas, sistemos projektavimas, įrenginio testavimas, rezultatų apibendrinimas, literatūros sąrašas ir priedai Darbo apimtis - 58 psl. teksto be priedų, 25 iliustracijos, 1 lentelė, 16 literatūros šaltinių, 10 priedų.

This bachelor’s thesis presents the design of an emergency call device intended to help seniors quickly notify their relatives and summon assistance in the event of an emergency. The system uses an ESP32-S3-WROOM-1-N16R2 microcontroller, a USB-C connector, a BQ24074RGTR battery charger, a TPS63001 buck-boost voltage converter, a 500 mAh Li-Po battery, LED indicators, and an audible signal. After analyzing similar devices, the system’s structural and schematic electrical diagrams were created, and a two-layer printed circuit board and an enclosure sketch were designed. Algorithms for the microcontroller and the website were also developed, and software code was written. The thesis includes device testing and a summary of the results. The thesis consists of 8 chapters, including an introduction and task analysis, a review of similar devices, system model development, system design, device testing, a summary of results, references, and appendices. The thesis comprises 58 pages of text excluding appendices, 25 illustrations, 1 table, 16 references, and 10 appendices.