a product message image
{' '} {' '}
Limited time offer
SAVE % on your upgrade

Page 1

Cijena 10 KN KNI;; 1,32 EUR EURI;; 1,76 USD; USD;I 2,52 BAM; BAM;I 150,57 RSD; RSD;I 80,84 MKD

I Kodiranje - BBC micro:bitI I SF priča I I Mala škola fotografije I

ISBN 0400-0315

Rubrike

Izbor I Kako funkcionira mreža 5G i je li uistinu opasna? I IS  hield-A, učilo za programiranje mikroupravljača (3) I I1  80-metarski toranj u kineskom gradu Hengyangu I I Paviljon za EXPO 2020 izrađen tehnologijom 3D-ispisa I Broj 632 I Veljača / February 2020. I Godina LXIV.

ČASOPIS ZA MODELARSTVO I SAMOGRADNJU

www.hztk.hr


INOVACIJE

U OVOM BROJU Tajanstvena matematička metoda riješila problem star 30 godina. . . . . . . . . . . 3 Kako funkcionira mreža 5G i je li uistinu opasna?. . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 BBC micro:bit [6]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Robotski modeli za učenje kroz igru u STEM-nastavi - Fischertechnik (27). . . . . 12 Slike u prilogu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 180-metarski toranj u kineskom gradu Hengyangu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Mala škola fotografije. . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Pogled unatrag. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Analiza fotografija. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Stražar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Shield-A, učilo za programiranje mikroupravljača (3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Zašto metal iskri u mikrovalnoj pećnici?. . . 27 Matematika oko nas. . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 ROTO(heli)KOPTER . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Zašto računala neće nikada biti stvarno svjesna . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Praantene i izumi prvotnih antena. . . . . . . . 33 Europska robotika. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Paviljon za EXPO 2020 izrađen tehnologijom 3D-ispisa . . . . . . . . . 40 Nacrt u prilogu: Robotski modeli za učenje kroz igru u STEM-nastavi - Fischertechnik (27) ROTO(heli)KOPTER

Nakladnik: Hrvatska zajednica tehničke kulture, Dalmatinska 12, P. p. 149, 10002 Zagreb, Hrvat­ska/Croatia Glavni urednik: Zoran Kušan Uredništvo: Ivan Jurić – Zagrebačka zajednica tehničke kulture, Sanja Kovačević – Društvo pedagoga tehničke kulture Zagreb, Neven Kepenski – Modra Lasta, Zoran Kušan – urednik, HZTK, Danko Kočiš – ZTK Đakovo DTP / Layout and design: Zoran Kušan Lektura i korektura: Morana Kovač Broj 6 (632), veljača 2020. Školska godina 2019./2020. Naslovna stranica: toranj Xiangjiang Gate u kineskoj provinciji Hunan Uredništvo i administracija: Dalmatinska 12, P.p. 149, 10002 Za­greb, Hrvatska

telefon (01) 48 48 762 i faks (01) 48 46 979; www.hztk.hr; e-pošta: abc-tehnike@hztk.hr “ABC tehnike” na adresi www.hztk.hr Izlazi jedanput na mjesec u školskoj godini (10 brojeva godišnje) Rukopisi, crteži i fotografije se ne vraćaju Žiro-račun: Hrvat­ska zajednica tehničke kul­ ture HR68 2360 0001 1015 5947 0 Devizni račun: Hrvatska zajednica tehničke kulture, Zagreb, Dalmatinska 12, Zagre­bačka banka d.d. IBAN: 6823600001101559470 BIC: ZABAHR2X Cijena za inozemstvo: 2,25 eura, poštarina uključena u cijeni Tisak: Alfacommerce d.o.o., Zagreb

Ministarstvo znanosti i obrazovanja preporučilo je uporabu “ABC tehnike” u osnovnim i srednjim školama


Tajanstvena matematička metoda riješila problem star 30 godina Matematičar je riješio problem na granici između matematike i informatike koji je star 30 godina. Koristio je inovativan, elegantan dokaz koji je njegove kolege zadivio svojom jednostavnošću. Hao Huang, docent matematike na sveučilištu Emory u Atlanti, dokazao je matematičku ideju nazvanu pretpostavkom osjetljivosti, koja, u grubim terminima, iznosi tvrdnju o tome koliko je moguće promijeniti ulaz u funkciju bez promjene rezultata (to je njegova osjetljivost).

U desetljećima otkad su matematičari prvi put predložili pretpostavku osjetljivosti (ne dokazujući je), teorijski računalni znanstvenici shvatili su da ona ima ogromne implikacije za utvrđivanje najučinkovitijih načina obrade informacija. Ono što je izuzetno u Huangovom dokazu, po sudu drugih stručnjaka u tom području, nije samo to što ga je Huang pokazao, već i elegantan i neposredan način na koji je to učinio. Njegov dokaz nije službeno pregledan niti objavljen u nekom matematičkom časopisu. No, ubrzo nakon što ga je Huang 1. srpnja stavio na internet, njegovi su ga kolege brzo prihvatili kao činjenicu. “Kad god postoji ovakva najava”, napisao je teorijski informatičar Scott Aaronson sa Sveučilišta Texas u Austinu u svom blogu, “u 99% slučajeva ili je dokaz pogrešan, ili je u svakom slučaju previše komplicirano da bi ga oni koji se ne bave informatikom brzo procijenili. Ovo je jedan od preostalih 1 posto slučajeva. Poprilično

PRIRODNE ZNANOSTI

sam uvjeren da je dokaz točan. Zašto? Zato što sam ga pročitao i za pola sata shvatio.” Ryan O’Donnell, profesor informatike koji proučava teoriju brojeva na Sveučilištu Carnegie Mellon u Pittsburghu, istaknuo je da se Huangov dokaz može sažeti u jednoj objavi na Twitteru.

Što je Huang zapravo dokazao?

Jednostavnosti radi, zamislite 3D-kocku sa stranicama duljine 1 jedinice. Ako ovu kocku stavite u 3D-koordinatni sustav (što znači da ima mjere u tri smjera), jedan ugao bi imao koordinate (0,0,0), a jedan pored njega (1,0,0), jedan iznad može biti (0,1,0) i tako dalje. Možete uzeti polovicu uglova (četiri ugla), a da nemate nijedan susjedni par: (0,0,0), (1,1,0), (1,0,1) i (0,1,1) nisu susjedni. Ovo možete pokazati gledajući kocku, ali mi to također znamo zbog toga što su sve one različite u više od jedne koordinate. Pretpostavka o osjetljivosti odnosi se na pronalaženje koliko susjednih uglova imate kada uzmete više od polovice uglova kocke veće dimenzije, hiperkocke, rekao je matematičar s hebrejskog sveučilišta Gil Kalai. Koordinate hiperkocke možete napisati kao nizove 1 i 0, gdje je broj dimenzija u duljini niza, kaže Kalai. Primjerice, za 4D-hiperkocku postoji 16 različitih točaka, što znači 16 različitih nizova od 1 i 0 koji sadrže četiri znamenke. Sada odaberite pola plus 1 pojedinačnu točku na hiperkocki (za 4D-hiperkocku to znači da

3


ćete odabrati devet - ili 8 + 1 - različitih točaka od ukupno 16). Iz ovog manjeg niza, pronađite točku s najviše susjednih - koji je najmanji broj susjednih koji može imati? (Susjedi se razlikuju za samo jedan broj. Na primjer, 1111 i 1110 su susjedni, jer trebate zamijeniti samo jednu znamenku da biste prvu pretvorili u drugu.) Huang je dokazao da ovaj ugao mora imati najmanje onoliko susjednih koliko je kvadratni korijen broja znamenki – u ovom slučaju kvadratni korijen od 4 – što je 2. Za male dimenzije ovo je jednostavno provjeriti. Primjerice, nije teško provjeriti 16 koordinata na kocki (ili “nizovima”) za susjedne. Ali svaki put kada kocki dodate dimenziju, broj nizova se udvostručuje. Dakle, problem vrlo brzo postaje sve teži za provjeru. Skup nizova koji sadrži 30 znamenki – koordinate do uglova 30-dimenzionalne kocke – ima više od milijardu različitih nizova u sebi, što znači da kocka ima više od milijardu uglova. S nizovima koji sadrže 200 znamenki, to je više novemdeciliona. To je milijun milijardi milijardi milijardi milijardi, ili 1 i 60 nula. To je razlog zašto matematičari vole dokaze. Oni pokazuju da je nešto istinito u svakom slučaju, a ne samo u jednom. “Ako je n jednak milijunu – to znači da imamo nizove duljine 1 milijun – pretpostavka je da ako uzmete 2 ^ 1.000.000-1 i dodate 1, onda postoji

Sveučilište Emory �askota �woop the �agle

4

niz koji ima 1.000 susjeda – kvadratni korijen od milijun“, kaže Kalai. Posljednji veliki napredak u pretpostavci osjetljivosti dogodio se 1988. godine rekao je Kalai, kad su istraživači dokazali da jedan niz mora imati barem logaritam n susjednih. To je mnogo manji broj; logaritam 1.000.000 je samo 6. Dakle, Huangov je dokaz upravo otkrio da postoji najmanje 994 drugih susjeda.

Elegantan i “tajanstven” dokaz

“To je vrlo tajanstveno”, rekao je Kalai o Huangovom dokazu. “On koristi spektralne metode koje su vrlo važne metode u mnogim područjima matematike. No, spektralne metode koristi na nov način. To je još uvijek tajanstveno, ali mislim da možemo očekivati da će ovaj novi način korištenja spektralnih metoda postupno imati više aplikacija”. U osnovi, Huang je konceptualizirao hiperkocku pomoću nizova brojeva u redovima i stupcima (zvanih matrice). Huang je smislio potpuno neočekivan način upravljanja matriksom s neobičnim rasporedom -1 i 1 koji “čarobno čini da sve to djeluje”, napisao je Aaronson u svom blogu. “Huang je uzeo ovu matricu i modificirao je na vrlo genijalan i tajanstven način”, kaže Kalai. “To je kao da imate orkestar i on svira neku glazbu, a zatim pustite neke od svirača da stoje na glavi i ta glazba postaje potpuno drugačija – tako nešto.” Ta drugačija glazba pokazala se ključnom za dokazivanje pretpostavke. Iako matematičari razumiju zašto je metoda funkcionirala u ovom slučaju, ne shvaćaju u potpunosti ovu novu “glazbu” niti u kojim bi drugim slučajevima ona mogla biti korisna ili zanimljiva. “30 godina nije bilo napretka i onda je Hao Huang riješio ovaj problem. Pronašao je vrlo jednostavan dokaz da je odgovor kvadratnom korijenu n”, rekao je Kalai. “Ali tijekom tih 30 godina... ljudi su shvatili da je ovo pitanje vrlo važno u teoriji računanja.” Huangov dokaz uzbudljiv je jer napreduje u području informatike. Također je značajan jer je uveo novu metodu, a matematičari još uvijek nisu sigurni što bi im Huangova nova metoda mogla omogućiti. Izvor: www.livescience.com Foto: Twitter Snježana Krčmar


Kako funkcionira mreža 5G i je li uistinu opasna? Peta generacija celularne tehnologije, 5G, sljedeći je veliki skok u brzini za bežične uređaje. Ova brzina uključuje i brzinu kojom mobilni korisnici mogu preuzimati podatke na svoje uređaje i vrijeme kašnjenja između slanja i primanja informacija. Cilj mreže 5G omogućiti je brzinu prijenosa podataka koja je 10 do 100 puta brža od trenutačnih mreža 4G. Korisnici mogu očekivati da će brzine preuzimanja biti u gigabitima po sekundi (Gb/s), što je puno veće od brzina mreže 4G koje se mjere u desetinama megabita u sekundi (Mb/s). “To je značajno jer će omogućiti nove aplikacije koje danas jednostavno nisu moguće”, rekao je Harish Krishnaswamy, izvanredni profesor elektrotehnike na Sveučilištu Columbia u New Yorku. “Samo za primjer, pri brzinama prijenosa gigabita po sekundi potencijalno biste mogli u nekoliko sekundi prenijeti film na svoj telefon ili tablet. Takve brzine podataka mogu omogućiti aplikacije virtualne stvarnosti ili vožnje automobila bez upravljanja.” Osim što zahtijevaju visoku brzinu prijenosa podataka, nove tehnologije koje stupaju u interakciju s korisnikovim okruženjem, poput proširene stvarnosti ili automobila koji sami voze, zahtijevat će i izuzetno mala kašnjenja. Iz tog razloga, cilj 5G je postići latencije ispod oznake od 1 milisekunde. Mobilni uređaji moći će slati i primati informacije u manje od jedne tisućinke sekunde, a korisniku će se to činiti kao trenutačno. Kako bi se postigla ta brzina, za uvođenje 5G potrebna je nova tehnologija i infrastruktura.

Nova mreža

Od najranije generacije mobilnih telefona, bežične mreže djeluju na istim radiofrekvencijskim opsezima elektromagnetskog spektra. No, kako sve više korisnika zagušuje mrežu i zahtijeva više podataka nego ikad prije, ove “radiovalne autoceste” postaju sve zakrčenije mobilnim prometom. Kako bi to nadoknadili, mobilni operateri žele se proširiti na veće frekvencije milimetarskih valova.

GLOBALNE MREŽE

Iako će 5G zahtijevati više baznih stanica, one će biti puno manje i zahtijevat će manje struje od tradicionalnih tornjeva

Milimetarski valovi koriste frekvencije od 30 do 300 gigaherca, koje su 10 do 100 puta više od radiovalova koji se danas koriste za 4G- i WiFi-mreže. Nazivaju ih milimetarskima jer njihove valne duljine variraju između 1 i 10 milimetara. Viša frekvencija milimetarskih valova može stvoriti nove trake na “komunikacijskoj magistrali”, ali postoji jedan problem: milimetarske valove lako apsorbiraju lišće i građevine, pa će to zahtijevati mnogo gusto smještenih baznih stanica, nazvanih – male stanice. Srećom, ove su stanice mnogo manje i zahtijevaju manje energije od tradicionalnih tornjeva, te se mogu postaviti na zgrade i svjetlosne stupove. Minijaturizacija baznih stanica omogućuje još jedan tehnološki iskorak za 5G: Masivni MIMO. MIMO označava višeulazni višestruki izlaz, a odnosi se na konfiguraciju koja koristi manje antene potrebne za milimetarske valove, što

5


drastično povećava broj antenskih ulaza u svakoj baznoj stanici. “Uz ogromnu količinu antena – od nekoliko desetaka do nekoliko stotina antena na svakoj baznoj stanici – moguće je istovremeno opsluživati mnogo različitih korisnika, povećavajući brzinu prijenosa podataka”, kaže Krishnaswamy. U laboratoriju za brzi i milimetarski IC (COSMIC) Columbia, Krishnaswamy i njegov tim dizajnirali su čipove koji omogućuju i milimetarske valove i MIMO tehnologije. “Milimetarski val i masivni MIMO dvije su najveće tehnologije koje će 5G upotrijebiti za postizanje većih brzina prijenosa podataka i manjih kašnjenja.” Iako će 5G trebati više baznih stanica, one će biti puno manje i zahtijevat će manje energije od tradicionalnih tornjeva.

Je li 5G opasna?

Iako nam 5G može poboljšati svakodnevni život, neki su potrošači izrazili zabrinutost zbog potencijalnih opasnosti po zdravlje. Mnoge od tih briga su zbog korištenja veće energije radijacije milimetarskih valova. “Često se brka ionizirajuće i neionizirajuće zračenje jer se izraz zračenje koristi za oboje”, kaže Kenneth Foster, profesor bioinženjeringa na državnom Sveučilištu Pennsylvania. “Svaka svjetlost zrači jer je ona jednostavno energija koja se kreće kroz svemir. To je ionizirajuće zračenje koje je opasno jer može razbiti kemijske veze.” Ionizirajuće zračenje razlog je zbog kojeg vani koristimo kremu za sunčanje, jer ultraljubičasto svjetlo s kratkom valnom duljinom s neba ima dovoljno energije za udaranje elektrona iz njihovih atoma, oštećujući stanice kože i DNK. Milimetarski valovi, s druge strane, nisu ionizirajući jer imaju veću valnu duljinu i nemaju dovoljno energije da izravno oštete stanice.

6

“Jedina utvrđena opasnost neionizirajućeg zračenja je previše zagrijavanja”, kaže Foster koji je proučavao zdravstvene učinke radiovalova gotovo 50 godina. “Pri visokim razinama izloženosti, energija radiofrekvencija (RF) doista može biti opasna, uzrokujući opekline ili druga termička oštećenja, ali ta izlaganja nastaju samo u radnim okruženjima u blizini visokonaponskih odašiljača, ili ponekad u medicinskim postupcima koji pođu po zlu.” Pojavilo se mnogo negodovanja javnosti zbog usvajanja 5G. Skeptici vjeruju da izloženost neionizirajućem zračenju odgovorna za niz bolesti, od tumora na mozgu do kroničnih glavobolja. Tijekom godina, tisuće studija istraživalo je ove probleme. U 2018. godini američki Nacionalni toksikološki program objavio je istraživanje koje je trajalo 10 godina i dalo je neke dokaze o povećanju tumora mozga i nadbubrežne žlijezde kod mužjaka štakora izloženih RF-zračenju koje su emitirali mobiteli 2G i 3G, ali ne i kod miševa ili ženki štakora. Životinje su bile izložene razini zračenja četiri puta većoj od maksimalne razine dopuštene za ljudsku izloženost. Mnogi protivnici korištenja RF-valova navode studije koje podupiru njihove argumente i često zanemaruju kvalitetu eksperimentalnih metoda ili nedosljednost rezultata, kaže Foster. Iako se ne slaže s mnogim zaključcima skeptika koji se odnose na prethodne generacije mobilnih mreža, Foster se slaže da je potrebno više istraživanja o potencijalnim učincima 5G-mreža na zdravlje. “Svi koje poznajem, uključujući mene, preporučuju još istraživanja 5G-a jer nema puno toksikoloških studija o ovoj tehnologiji”, kaže Foster. Što se tiče zagovornika 5G, mnogi vjeruju da koristi koje 5G može pružiti društvu daleko nadilaze nepoznanice. “Mislim da će 5G imati preobražavajući utjecaj na naš život i omogućiti temeljno nove stvari”, kaže Krishnaswamy. “Kakve će to biti vrste aplikacija i kakav će biti njihov utjecaj ovoga trenutka ne možemo sa sigurnošću reći. To bi moglo biti nešto što će nas iznenaditi i zaista nešto promijeniti u društvu. Ako nas je povijest ičemu naučila, onda će 5G biti još jedan primjer onoga što bežična mreža može učiniti za nas.” Izvor: Shutterstock Izvor: www.livescience.com Snježana Krčmar


BBC micro:bit [6] Poštovani čitatelji, u prošlom je nastavku serije predložen zadatak u kojem se tražilo da se robotska kolica kreću po radnom stolu, a kad dođu do ruba, promjene smjer da bi izmakla padu. Pritom je savjetovano da koristite blokove funkcija. Na Slici 6.1. ponuđeno je rješenje. Prvo morate razmisliti kako će robotska kolica promijeniti smjer na siguran način. Najsigurnije je da krenu ravno unazad otkud su došla, jer ako skrenu unazad mogla bi naići na drugi rub radnog stola. Tek kad su se odmakla od ruba stola mogu napraviti okret u mjestu, a potom nastaviti ravno naprijed. U ponuđenom programu možete primijetiti kako se iz pojedinih funkcija prozivaju nove funkcije. Kako to radi? Trebate imati na umu da se funkcije ponašaju tako da kad su prozvane obavljaju sve što im je naređeno, a kad iscrpe sve naredbe i dođu do kraja vraćaju nadzor glavnom programu i to na mjestu gdje su bile prozvane. Kad se iz funkcije prozove nova funkcija važi isto, nakon obavljenih zadataka nova funkcija vraća nadzor prethodnoj funkciji. Za potpuno razumijevanje pratite strelice na Slici 6.1. Kad se kod petlje “forever” ostvari uvjet pa robotska kolica moraju stati, proziva se funkcija “STANI” (lijeva crna strelica). Kad funkcija “STANI” obavi zadatke i zaustavi robotska kolica proziva se nova funkcija “voziNATRAG” (srednja crna strelica). Nakon vožnje unatrag iz funkcije “voziNATRAG” proziva

KODIRANJE

se nova funkcija “ZAOKRENI” (desna crna strelica). Kad i ova funkcija “ZAOKRENI” obavi sve zadatke vraća nadzor prethodnoj funkciji “voziNATRAG” na mjesto gdje je maloprije prozvana (desna crvena strelica). Kako nakon bloka “call ZAOKRENI” nema novih naredbi i ova funkcija vraća nadzor prethodnoj funkciji “STANI” (srednja crvena strelica). Ni ovdje nema novih zadataka pa se nadzor vraća glavnom dijelu programa “forever” (lijeva crvena strelica). Unutar spomenutih funkcija nije se dodatno provjeravalo stanje osjetila svjetlosti pa je početni podatak u promjenljivoj “svjetlo” još uvijek onaj isti koji je izazvao zaustavljanje i zakretanje robotskih kolica. Radi toga se preskače “else”, a “forever” vraća sve na početak. Nanovo se čita osjetilo svjetlosti čime se osigurava da robotska kolica voze ravno naprijed, ali sada u nekom drugom smjeru dok ne naiđu na drugi rub radnog stola.

Magneti

Magneti su predmeti s kojima se ljudi svakodnevno susreću, a često nisu toga svjesni. Razmislite i nabrojite, za što se magneti koriste u tehnologiji, u transportu, u zdravstvu i drugdje? Evo jednog primjera, magnetska brtva na vratima hladnjaka. Nemojte zaboraviti da postoje i elektromagneti, kao na primjer oni u elektromotorima. Kako magneti djeluju? Okolo magneta postoji magnetsko polje. Iako je to polje nevidljivo u njemu se osjeća djelovanje magnetske sile koja

Slika 6.1. Ovaj programski kôd slijedi upute koje su predložene u zadatku. Crvene i crne strelice nisu dio programa (objašnjenje potražite u tekstu)

7


Slika 6.2. Magnetsko polje valjkastog magneta. Skup silnica čini magnetski tok

može biti privlačna ili odbojna. Što je magnetsko polje? To je prostor okolo i unutar magneta u kojem djeluju magnetske sile. U crtežima se te magnetske sile prikazuju magnetskim silnicama, kao na Slici 6.2. Svaka je silnica zatvorena krivulja koja izlazi iz sjevernog pola N (north pole), prolazi vanjskim prostorom i ulazi u južni pol S (south pole). Sjeverni pol stalnog magneta najčešće je označen crvenom bojom, a južni plavom (iako to nije pravilo). Kad sjeverni pol jednog magneta približite južnom polu drugog magneta, oni se međusobno privlače, Slika 6.3. Kad sjeverni pol jednog magneta približite sjevernom polu drugog, oni se međusobno odbijaju. Isto važi i kad južni pol jednog magneta približite južnom polu drugog magneta, Slika 6.4. Prerežete li magnet, dobit ćete dva magneta svaki sa sjevernim i južnim polom. Ma koliko god biste puta

dijelili magnete na manje komadiće, nikad ne biste uspjeli odvojiti magnetske polove, Slika 6.5. Magnetiziranje, što je to? U blizini nekog magneta komad mekog željeza postaje magnetičan te privlači željezne predmete, ali čim magnet odmaknete meko željezo gubi magnetska svojstva. Ta se pojava naziva magnetskom influencijom. Kad umjesto mekog željeza koristite čelik, on će i nakon uklanjanja magneta zadržati magnetska svojstva. To je magnetiziranje. Stalni magneti napravljeni su od tvari koje se poput čelika daju magnetizirati, a takve se tvari nazivaju feromagnetnima. Važno svojstvo feromagnetnih tvari je da su vrlo magnetične te se mogu jako namagnetizirati u slabim magnetskim poljima. Na pločici BBC micro:bita ugrađen je instrument za mjerenje magnetske indukcije magnetometar. Magnetska indukcija je fizikalna veličina

Slika 6.3. Različiti polovi magneta međusobno se privlače

Slika 6.4. Istoimeni polovi magneta međusobno se odbijaju

Slika 6.5. Magnet je dipol, a to znači da ne postoje izolirani magnetski polovi

8


koja opisuje magnetsko polje. Obilježava se slovom B, a mjerna jedinica je tesla (T). Jako pojednostavljeno rečeno, to je broj koji nam kazuje koliko ima silnica po presjeku jezgre. U praksi, magnet je snažniji što je više silnica, odnosno što je njegova magnetska indukcija veća.Evo nekoliko primjera vrijednosti magnetske indukcije: na površini Zemlje magnetska indukcija ide od 22 µT (mikrotesla) do 66 µT; na većini zvijezda ide do 1 T; stalni magneti proizvode se do 1 T; najjače kontinuirano magnetsko polje nastalo u laboratoriju ide do 45 T.

Magnetičnost Zemlje

Da, planet Zemlja je magnet. Njen južni magnetski pol nalazi se blizu sjevernoga geografskog pola, negdje na sjeveru Kanade, a njen sjeverni magnetski pol nalazi se blizu južnoga geografskog pola, negdje u oceanu između Australije i Antarktika. Magnetsko polje najslabije je iznad ekvatora (22 µT–35 µT), a najjače je (kao i kod stalnih magneta) iznad magnetskih polova (60 µT–66 µT). Iznad naših krajeva magnetsko polje je 45 µT–50 µT. Pogledajte karte s izmjerama na http://wdc.kugi.kyoto-u. ac.jp/igrf/. BBC micro:bitom možete izmjeriti magnetsku indukciju u vašem mjestu, no trebate naučiti kako se to radi. Prvo odvojite pločicu BBC mikro:bita od robotskih kolica. Potom pripremite program sa Slike 6.6. tako da kod “magnetic force (µT)” izaberete “strength” te program otpremite. Nakon otpremanja trebate baždariti magnetometar. To činite tako da pločicu BBC micro:bita vrtite dok se na matrici ne upale sve LED-ice. Na računalu pokrenite i ugodite aplikaciju “Tera Term” kako je objašnjeno u prošlom nastavku serije. BBC micro:bit položite na radni stol podalje od kovina i magneta te na zaslonu sučelja aplikacije pročitajte dobivenu vrijednost. Vrijednost koju ste dobili ukupna je magnetska indukcija Zemlje u µT za područje gdje ste izveli mjerenje. Kako je prije spomenuto, možete očekivati magnetsku

Slika 6.6. Program za mjerenje magnetske indukcije u µT

Slika 6.7. Magnetsku indukciju valja pročitati uz pomoć aplikacije “Tera Term”

indukciju od 45 µT do 50 µT. Radi usporedbe, autor ovih redaka izmjerio je B = 48 µT, Slika 6.7.

Mjerenje stalnih magneta

U programu sa Slike 6.6. promijenite “magnetic force (µT)” tako da izaberete z-os. Program otpremite. Nakon baždarenja magnetometra pločicu BBC micro:bita položite na radni stol. Pročitajte i upamtite dobivenu vrijednost (na primjer 33 µT). Stalan magnet položite na pločicu BBC micro:bita ispod tipke “B”, Slika 6.8. Pročitajte i upamtite dobivenu vrijednost (na primjer 1952 µT), a zatim magnet okrenite naglavačke te pročitajte i upamtite dobivenu vrijednost (na primjer -1733 µT). Odmaknite magnet te pročitajte dobivenu vrijednost (na primjer 169 µT). Što je to? Što se to dešava? Je li BBC micro:bit poludio? Odgovor je da i ne, no idemo redom. Dok nije bilo stalnog magneta magnetometar je mjerio magnetičnost Zemlje po z-osi i do ovdje je sve regularno. Kad ste približili magnet dobili ste neku vrijednost koja nije realna jer prema

Slika 6.8. Stalan magnet položite na pločicu BBC micro:bita ispod tipke “B” jer se na tom mjestu s donje strane pločice nalazi magnetometar pa je tu najosjetljiviji

9


tvorničkom katalogu integrirani sklop MAG3110 (to je magnetometar) može mjeriti od -1000 µT do +1000 µT. Sve iznad i ispod toga nisu realne vrijednosti! Jedino što je ispravno je predznak, naime ako ste dobili predznak minusa onda ste magnetometru približili južni pol i obrnuto, ako nema predznaka onda ste približili sjeverni pol. Ali to nije sve. Kad ste magnet odmaknuli trebali ste dobiti vrijednost koju ste izmjerili na početku (33 µT), a dobili ste višestruko veću vrijednost (169 µT). To je tako jer je došlo do takozvane magnetske kontaminacije i tu nema pomoći nego nanovo baždariti magnetometar. Baždarenje magnetometra pokreće se automatski samo nakon otpremanja programa. Radi toga to nećete postići ni resetiranjem ni isključivanjem/uključivanjem napajanja BBC micro:bita. Radi lakšeg pristupanja baždarenju, pripremite i otpremite program sa Slike 6.9. Ima još nešto. U tvorničkom katalogu stoji upozorenje da se magnetometar može uništiti ako se kroz duže vrijeme izlaže magnetima koji imaju magnetsku indukciju veću od 100 000 µT. Autor ovih redaka izmjerio je laboratorijskim magnetometrom dvadesetak raznih magneta, od onih koji drže ukrase na vratima hladnjaka do magneta zvučnika. Svi su mjereni magneti imali više od 100 000 µT, čak i oni najslabiji. I vi ćete se susretati sa sličnim magnetima pa radi toga budite oprezni kako ne biste uništili magnetometar BBC micro:bita.

Feromagnetne tvari

Glavni predstavnici feromagnetnih tvari jesu željezo (Fe), kobalt (Co) i nikal (Ni), a skoro sve slitine iz kojih se proizvode stalni magneti

Slika 6.9. Istovremenim pritiskom tipki “A” i “B” pokreće se program baždarenja magnetometra

10

Slika 6.10. Magnet valja približiti magnetometru BBC micro:bita s lijeve strane po x-osi dok se ne dobije 50 µT

sastavljene su od najmanje jednog iz ove grupe elemenata. Izvedite eksperiment. Prvo prepravite program sa Slike 6.9. tako da u “magnetic force (µT)” ugodite x-os. Program otpremite, a potom magnetometar baždarite. Pločicu BBC micro:bita položite na radni stol. Pokrenite aplikaciju “Tera Term”. S lijeve strane BBC micro:bita približavajte magnet dok ne pročitate neku minimalnu magnetsku indukciju, na primjer 50 µT, Slika 6.10. S desne strane pločice BBC micro:bita približite komad pocinčanog željeznog lima (približno 60 x 60 x 0,5 mm, koji ste pronašli u školskoj radionici) ili neki emajlirani željezni poklopac tave (koji ste pronašli kod kuće), Slika 6.11. Primijetite što se dešava s magnetskom indukcijom. Ako je sve

Slika 6.11. Komad željeza namješten iza osjetila sebi privlači magnetske silnice pa magnetometar mjeri više µT


Slika 6.12. Komad željeza namješten između magneta i osjetila ometa silnicama prolaz pa magnetometarosjeća smanjenje µT

kako valja, tada magnetska indukcija raste. Isti komad lima, odnosno poklopac tave namjestite između magneta i lijeve strane pločice BBC micro:bita, Slika 6.12. Primijetite što se dešava s magnetskom indukcijom. Ako je sve kako valja, tada magnetska indukcija opada. Napomena! Kako ne biste došli do pogrešnih zaključaka imajte na umu da se x, y i z osi integriranoga sklopa (magnetometra) ne podudaraju s x, y i z osima pločice BBC micro:bita koje su navedene na službenim stranicama. Iz svega navedenog proizlazi da prisutnost željeza remeti magnetsko polje stalnog magneta, a iz toga se da zaključiti da će isto to željezo remetiti i magnetsko polje Zemlje. To ćete svojstvo iskoristiti za izradu detektora feromagnetnih tvari. Zasigurno se mnogi pitaju što je s drugim tvarima? Iako mnogi ljudi često misle da se magnetska svojstva odnose samo na feromagnetne tvari treba istaknuti da sve tvari imaju magnetska svojstva, iako u slabijem obliku. Te se tvari dijele na paramagnetske i dijamagnetske

Slika 6.13. BBC micro:bit ugradite tako da je matrica LED-ica usmjerena prema dolje. Električna instalacija je ista kao ona iz trećeg nastavka serije (ABC tehnike broj 629)

tvari. Dijamagnetske tvari imaju zajedničko svojstvo da se, iako vrlo slabo, odbijaju od magneta. U tu skupinu spadaju zlato (Au), srebro (Ag), cink (Zn), voda (H2O)… Paramagnetske tvari nešto su malo magnetične te ih magnet vrlo slabo privlači. U tu skupinu spadaju platina (Pt), aluminij (Al), titan (Ti), kisik (O)…

Robotska kolica s detektorom feromagnetnih tvari U zadatku koji slijedi na robotska kolica ugradite BBC micro:bit s matricom LED-ica usmjerenom prema dolje kako je prikazano na Slici 6.13. te spojite žice električne instalacije. Po završetku spajanja pripremite program koji će tjerati robotska kolica ravno naprijed na put od točno

Slika 6.14. Program za detekciju i brojanje feromagnetnih tvari. Iako u zadatku nije traženo, preporuka je da dodate blokove za baždarenje magnetometra

11


1 m. Neka na tom putu BBC micro:bit pobroji sve feromagnetne tvari na koje robotska kolica nailaze. Neka se na matrici LED-ica ispiše broj pronađenih komada feromagnetnih tvari. Nekoliko savjeta: • ugodite brzinu robotskih kolica na 10 %, • baždarite servomotore kako bi robotska kolica vozila potpuno ravno (ABC tehnike broj 629), • izračunajte brzinu kolica (ABC tehnike broj 630) te odredite vrijeme potrebno za put od 1 m, • ugodite blok “magnetic force (µT)” po z-osi, • odredite prag za magnetometar (ABC tehnike broj 631). Po radnom stolu trebate razasuti feromagnetne tvari po putanji robotskih kolica. To mogu biti pocinčani željezni limovi (približno 60×30×0,5 mm). Na Slici 6.14. možete vidjeti ponuđeno djelomično rješenje koda. Kad se mjeri magnetska indukcija Zemlje po z-osi mogu se pojaviti i negativni brojevi, a ovdje je upravo tako. Kako ne biste imali problema najbolje je sve te brojeve pretvoriti u pozitivne. Za to koristite blok “apsolute of” koji ćete pronaći u popisu blokova kod “Math”. U matematici je apsolutna vrijednost broja izraz koji određuje veličinu broja bez obzira na pozitivan ili negativan predznak. Program isprobajte, ali oprezno tako da robotska kolica ne padnu s radnog stola jer zadatak nije gotov. Naime, nedostaje zaustavljanje robotskih kolica nakon puta od 1 m. To riješite samostalno. Vježbajte zabavljajući se.

Za ove ste vježbe trebali

• BBC micro:bit, • USB-kabel, • kompletna robotska kolica od plastike, • stalan magnet, • komad pocinčanog željeznog lima (približno 60×60×0,5 mm) ili emajlirani poklopac tave, • pocinčane željezne limove (približno 60×30×0,5 mm), 4 komada. Marino Čikeš

12

“STEM” U NASTAVI

Robotski modeli za učenje kroz igru u STEM-nastavi Fischertechnik (27) Slike u prilogu Diljem svijeta nakon prestanka ratova dolazi do potrebe za detekcijom i uklanjanjem opasnih eksplozivnih sredstava. Područje pretrage i različite konfiguracije zemljišta koja su kontaminirana minsko-eksplozivnim sredstvima zahtijevaju različite pristupe pri razminiravanju. Specijalna robotska vozila svakodnevno upotrebljavaju različite alate i sustave detekcije prilikom traženja minsko-eksplozivnih sredstava. Automatizirana robotska vozila opremljena senzorima za detekciju metala omogućuju precizno i sigurno pronalaženje minsko-eksplozivnih sredstava. Potraga za opasnim napravama neophodna je radi povećanja sigurnosti i izbjegavanja stradanja nevinih ljudi. Upravljanje i manipuliranje robotiziranim vozilom omogućuje izrada preciznih algoritamskih rješenja koja osiguravaju izvršavanje programskoga koda i njegov rad. Dualni način rada automatiziranog robotskog vozila dozvoljava trenutno preuzimanje ručnim upravljanjem tijekom razminiravanja minama onečišćenog područja. Slika 1. RV

Robotsko vozilo za detekciju i sakupljanje metalnih predmeta Autonomno robotsko vozilo građeno je od pogonskog mehanizma (elektromotor), prijenosnog mehanizma (getriba) i gonjenog mehanizma (kotači). Senzori ugrađeni na robotskom vozilu smješteni su na prednjem donjem dijelu i osiguravaju potpunu kontrolu i kretanje. Izvor svjetla smješten je na podlozi gdje se robot neprekidno vrti oko svoje osi. Svjetlosni senzor (fototranzistor) traži izvor svjetla i kada


ga detektira (osvijetli) robotsko vozilo se zaustavi. Područje pretrage podijeljeno je na pravilne kvadratične površine koje detektira senzor za praćenje crte (podloge). Pravocrtnim gibanjem, autonomno robotsko vozilo detektira i sakuplja metalne predmete pomoću elektromagneta. Konstukcijski blokovi i elektrotehnički elementi omogućuju jednostavan odabir elemenata i izradu robotskog vozila. Slika 2. FT elementi Građevni blok s rupom ima dva otvora različitih dimenzija (veći i manji) kroz koji prolazi element s osovinom na kojem je smješten treći kotač. Slika 3. FT konstrukcija A Slika 4. FT konstrukcija B Građevni blok s provrtom povezan je građevnim elementom s dva spojnika i malim crnim građevnim blokom s dva spojnika. Poveznica između dva građevna bloka omogućuje čvrstu konstrukcijsku vezu oko koje spajamo pogonske mehanizme i elektromotore robotskog vozila. Slika 5. FT konstrukcija C Slika 6. FT konstrukcija D Elektromotori su povezani s prijenosnim mehanizmom koji prenosi vrtnju na pogonski mehanizam (kotače). Srednji kotač slobodno rotira oko osovine kojom je povezan postoljem čime je omogućeno skretanje. Slika 7. FT konstrukcija E Slika 8. FT konstrukcija F Pokretanje elektromotora osigurava vrtnju pri prolazu struje u oba smjera (cw, ccw). Navoji na osovini dodiruju zupčanik na prijenosnom mehanizmu koji su u interakciji i uzrokuju vrtnju zupčanika povezanog s osovinama lijevog i desnog kotača. Treći kotač upotrebljavamo pri promjeni smjera kretanja robotskog vozila čime je osigurana stabilnost i omogućeno upravljanje robotskim vozilom u svim smjerovima (naprijed, nazad, lijevo, desno). Napomena: Osovinu sa spojnim blokom rotirajućeg kotača pozicioniramo u rupu manjeg otvora. Slika 9. FT konstrukcija G Postavljanje i podešavanje pozicije maloga građevnog bloka na veliki građevni blok s rupom u sredini osigurava umetanje osovine lijevog i desnog kotača koja prolazi kroz vanjski otvor maloga građevnog bloka. Slika 10. FT konstrukcija H

Slika 11. FT konstrukcija I Povezivanje kotača i prijenosnog mehanizma nužan je korak koji omogućuje veliki crni građevni blok s rupom kroz koji osovina prolazi. Spajanje zupčanika s dijelovima prijenosnog mehanizma odvija se preko osovine, pri čemu dolazi do prijenosa gibanja na kotače vozila. Spajanje oplate kotača s gumom i maticom osigurava povezivanje u funkcionalnu cjelinu pomoću elementa za sastavljanje lijevog i desnog kotača (stezna matica). Prijenos kružnoga gibanja (rotacije) elektromotora na prijenosni mehanizam zupčanika ostvarena je neposrednim kontaktom i prolaskom struje kroz međusklop iz izvora napajanja. Slika 12. FT konstrukcija J Veliki crni građevni elementi omogućavaju povezivanje modela robotskog vozila u čvrstu cjelinu. Ovaj dio konstrukcije robotskog vozila osigurava veću kvalitetu pri izradi konstrukcije i poboljšava kompaktnost postolja robotskog vozila. Poboljšanje pojačanja čvrstoće konstrukcije osigurana je tankim spojnim elementima s obje strane donje površine velikih građevnih blokova. Stezanje velikog zupčanika oko osovine omogućava čvrstoću vrtnje kotača. Precizno podešavanje pozicije kotača pričvršćenog za osovinu omogućuje potpunu funkcionalnost robotskog vozila. Slika 13. FT konstrukcija K Slika 14. FT konstrukcija L Slika 15. FT konstrukcija LJ Dodatni građevni spojni elementi (crveni) postavljeni s gornje lijeve i desne strane vozila povećavaju čvrstoću konstrukcije modela. Osnovica za izradu pomične konstrukcije u podnožju vozila tri su velika građevna bloka koji dodatno učvršćuju model robotskog vozila. Središnji veliki crni građevni blok pomičan je i podešava visinu kojom osiguravamo stabilnost baterije. Slika 16. FT konstrukcija M Na veliki građevni blok umetnut je mali spojnji građevni blok koji je smješten u sredini nosača. Namjena je omogućiti lagano i jednostavno mijenjanje baterijskog bloka (izvora napajanja) robotskog vozila. Ovime je osigurana čvrstoća i nepomičnost baterijskog bloka tijekom kretanja robotskog vozila. Slika 17. FT konstrukcija N Slika 18. FT konstrukcija NJ

13


Tanki veliki građevni spojni elementi (crveni) postavljeni su na prednju i stražnju stranu vozila čime je povećana čvrstoća i cjelovitost konstrukcije robotskog vozila. Umetanje baterije osigurava dodatnu stabilnost robotskog vozila kojemu je velika masa ravnomjerno raspoređena na stražnji dio konstrukcije između elektromotora i trećeg pomoćnog kotača. Slika 19. FT konstrukcija O Slika 20. FT konstrukcija P Na vrhove nosača postolja za bateriju postavljeni su kosi elementi s jednom spojkom nagiba 30° okrenutim prema prednjem kraju robotskog vozila. Unutar kosih elemenata umetnut je mali spojnik koji omogućava postavljanje i podešavanje pozicije međusklopa na robotu. Ovime je osiguran uravnotežen raspored mase prednje i stražnje strane robota i omogućena je kompaktnost cijele konstrukcije. Crveni spojni elementi postavljeni na prednjoj strani osiguravaju dodatnu stabilnost međusklopa vožnjom po neravninama i preprekama. Pojačanje konstrukcije omogućeno je dugačkim crvenim tankim spojnim elementima koji sprečavaju pomicanje građevnih blokova na postolju robotskog vozila. Slika 21. FT konstrukcija R Slika 22. FT konstrukcija S Nosivi crveni spojni element postavljen na prednjoj desnoj strani osnovne konstrukcije omogućuje lakše podešavanje visine električnih elemenata (elektromagneta) postavljenih na nosač. Slika 23. konstrukcija Š IR-senzor (I8) je pozicioniran u sredini na prednjoj strani robotskog vozila i udaljen je od površine podloge 5 do 30 milimetara (mm). IR (infracrveni) senzor očitava količinu svjetlosti koja se reflektira od površine podloge. Kada je površina bijela, količina reflektirane IR-svjetlosti je velika (1) i obrnuto, kada senzor očita crnu crtu količina reflektirane IR-svjetlosti je mala (0). Slika 24. konstrukcija T Slika 25. konstrukcija U LED-signalna lampica (I7) postavljena je s lijeve strane u sredini kućišta međusklopa radi preglednosti i detekcije prijeđenih označenih kvadratičnih površina (crna traka). Slika 26. konstrukcija V Slika 27. FT konstrukcija Z Slika 28. konstrukcija W

14

Elektromagnet privlači željezne predmete koji se nalaze u njegovoj blizini kao trajni magnet dok protječe struja kroz njega. Desno na konstrukciji robotskog vozila na crvenom nosaču pozicioniran je elektromagnet (O5) na visini 3 mm od podloge. Na istoj strani smješteno je tipkalo (I1) na kućištu međusklopa. Ožičenje vodičima sa spojnicama osigurava kontinuiran rad svih spojenih električnih ulaznih i izlaznih elemenata i senzora. Slika 29. konstrukcija X Slika 30. konstrukcija Y Visina i pozicija elektromagneta (O5) u odnosu na položaj IR-senzora (I8) za detektiranje crne crte omogućuje precizan rad i potpunu funkcionalnost robotskog vozila. Umetanjem malog crvenog spojnog elementa omogućujemo dodavanje drugog elektromagneta (O6) čime povećavamo površinu detekcije i omogućujemo veću učinkovitost. Slika 31. konstrukcija XY Slika 32. konstrukcija XYZ Crvene držače vodilica u obliku potkove postavljamo radi urednijeg i lakšeg provlačenja vodiča čime je povećana funkcionalnost modela robotskog vozila. Napomena: Mjesta pozicioniranja vodilica definirana su pozicijom senzora i električnih elemenata u odnosu na položaj međusklopa. Slika 33. konstrukcija YZ Ožičenje elektrotehničkih elemenata (elektromotora M1, M2) započinje s lijeve strane robotskog vozila okrenutog naprijed. Povezivanje vodiča na ovaj način olakšava rad prilikom provjere i izrade algoritama programa. Slika 34. konstrukcija XZ Fototranzistor (I7) je elektronička sklopka koja reagira na svjetlost i ima dva stanja: a) ako na njega dovedemo svjetlost strujni krug je zatvoren i struja teče kroz fototranzistor, b) ako na njega ne dovedemo svjetlost strujni krug je otvoren i struja ne teče kroz fototranzistor. Slika 35. FT elementi1 Popis elemenata olakšava odabir konstrukcijskih blokova i elektrotehničkih elemenata pri izradi konstrukcije modela robotskog vozila koji provjerava, detektira i privlači (sakuplja) metalne predmete na površini. Slika 36. TXT


Spajanje elemenata s TXT-sučeljem: • elektromotori (M1 – lijevi, M2 – desni), • elektromagneti (O5 – lijevi i O6 – desni, crveno) i uzemljenje ( ┴, zeleno), • LED (O7, crveno) i uzemljenje ( ┴, zeleno), • tipkalo (I1), • fototranzistor (I7), • IR-senzor (I8) i + (napajanje) • baterija (U = 9V). Napomena: infracrveni senzor ima četiri vodiča. Umetnemo plavi vodič u žuto/plavi vodič i spojimo na digitalni ulaz (I8). Zeleni vodič spajamo u uzemljenje (┴) i crveni u istosmjerni izlaz ( + ) koji osigurava dodatno napajanje (U=9V) za rad senzora. Napomena: Obavezno podesiti duljine vodiča na idealnu udaljenost radi preglednosti spojeva između elektromotora, elektromagneta, LED-lampice, tipkala, svjetlosnog senzora (fototranzistora), IR-senzora, baterije i sučelja s vodičima. Pregledno i uredno povezane vodiče potrebno je grupirati radi izbjegavanja uplitanja s pokretnim rotirajućim dijelovima robotskog vozila (zupčanicima i kotačima). Slika 37. RV1 Provjera kontrole rada robotskog vozila: • vizualno ispitati i ispraviti nedostatake na robotskom vozilu i vodičima povezanima s TXT-om, • povezati TXT s računalom (USB, Bluetooth) i izvorom napajanja (baterijom U = 9V), • ispitati i provjeriti rad elektrotehničkih elemenata i senzora (tipkala, elektromotora, fototranzistora, IR-senzora, elektromagnata i lampica) s programom RoboPro. Zadatak 1: Konstruiraj model robotskog vozila na koje je postavljen senzor za detektiranje kvadratične površine omeđene crnom trakom, IR (infracrveni). Izradi program koji omogućava robotskom vozilu autonomno kretanje i svladavanje staze koja je dugačka 150 cm i široka 50 cm. Staza je isprekidana i podijeljena crnim trakama (crtama) na međusobnoj udaljenosti od 30 cm između crta. Pritiskom tipkala (I1) elektromotori (M1 = cw i M2 = ccw) pokreću vozilo koje se vrti (rotira) oko svoje osi. Detekcijom svjetlosti na površini okretanja (ispod vozila), fototranzistor (O7) i određuje smjer vožnje robotskog vozila. Robotsko vozilo kreće se naprijed (M1 i M2 = cw) i IR-senzor

(I8) neprekidno provjerava i detektira crne crte. Na prijeđenom putu vozilo sakuplja metalne kovanice (20 lipa) pomoću elektromagneta (O5 i O6) koji je neprekidno uključen. Robotsko vozilo mora samostalno proći cijelom svojom duljinom preko četvrte crte, okrenuti se za 180° i uključiti/ isključiti LED (O7) u intervalu od 1 sekunde onoliko puta koliko je crta prijeđeno. Slika 38. FT RV P Istovremeno se pokreću i izvršavaju dva programa. Lijevi program uključuje elektromagnete (O5 i O6) koji konstantno rade i na svom putu prikupljaju kovanice (20 lipa). Desni program upravlja radom robotskog vozila i sastavljen je od više potprograma. Slika39 FT RV PP Pritiskom tipkala (I1) program pokreće model robota koji izvršava potprogram (vrti) koji pokreće vrtnju motora (EM1 i EM2) u suprotnim smjerovima i započinje rotaciju oko svoje osi. Istovremeno stalno provjerava količinu svjetlosti na fototranzistoru (O7) i detekcijom svjetlosti izlazi iz potprograma (vrti), zaustavlja motore, potprogram (stop) i pokreće vozilo naprijed, potprogram (naprijed). Robotsko vozilo prati kvadratičnu površinu i pomoću detekcije IR-senzora očitava prijeđenu površinu (broj crnih crta) i upravlja smjerom gibanja vozila (3 crta). IR-senzor detektira količinu reflektirane svjetlosti od podloge i kada je razina velika (I8=1) vozilo se kreće naprijed (M1 i M2 = cw), potprogram (naprijed). Nailaskom na crnu podlogu, IR-senzor detektira manju količinu reflektirane svjetlosti (3 crta) i pohrani očitanu vrijednost u varijablu “crta”. Unutar potprograma izvršava se potprogram koji pokreće robotsko vozilo prema naprijed 1 sekundu. Slika 40. FT RV PP1 Prelaskom četiri crte, vozilo se zaustavi (M1 i M2 = stop), potprogram (stop). Izvršava se potprogram (okret 180° ), koji okreće vozilo u smjeru dolaska za 180°. Napomena: Potrebno je precizno odrediti i podesiti vrijeme rada motora koji se vrte suprotno jedan od drugoga. Zaustavljanjem robotskog vozila, potprogram (stop) izvršava se potprogram (blink), koji uključuje i isključuje naizmjenice LED (O7) četiri puta u jednoj sekundi.

15


Izazov 1. Konstruiraj model robotskog vozila na koje je postavljen senzor za detektiranje kvadratične površine omeđene crnom trakom, IR (infracrveni). Izradi program koji omogućava robotskom vozilu autonomno kretanje i svladavanje staze koja je dugačka 150 cm i široka 50 cm. Staza je isprekidana i podijeljena crnim trakama (crtama) na međusobnoj udaljenosti od 30 cm između crta. Pritiskom tipkala (I1) elektromotori (M1 = cw i M2 = ccw) pokreću vozilo koje se vrti (rotira) oko svoje osi. Detekcijom svjetlosti na površini okretanja (ispod vozila), fototranzistor (O7) zaustavlja

vozilo i određuje smjer vožnje robotskog vozila. Robotsko vozilo kreće se naprijed (M1,M2 = cw) i IR-senzor (I8) neprekidno provjerava i detektira crne crte. Robotsko vozilo mora samostalno prijeći cijelom svojom duljinom preko treće crte i okrenuti se za 180°. Na vozilu je LED-ica (O7) koja se uključuje i isključuje u intervalu od 0,5 sekunde onoliko puta koliko je crta prijeđeno. Konstantno su uključeni elektromagneti koji traže i sakupljaju na svom putu kovanice (20 lipa). Petar Dobrić, prof.

180-metarski toranj u kineskom gradu Hengyangu

Idejni projekt tvrtke RMJM Shanghai odabran je za izradu tornja Xiangjiang Gate u kineskoj provinciji  Hunan. Toranj visine 177 m služit će kao ulaz u grad Hengyang i predstavlje spoj povijesti i kulture ovoga mjesta s novim urbanim planom grada. S ciljem da bude znamenitost grada Hengyanga, projekt predstavlja vrata između kulture, održivosti i modernosti. Služit će za mješovitu uporabu, kao turistički informacijski centar u podnožju i kao panoramska platforma na samom vrhu tornja. U razini podija nalazit će se maloprodajni dućani i izložbeni prostori, muzej će biti na razini iznad, panoramski restoran, kafić i lounge bar na 140 metara, a panoramska platforma na najgornjem katu. Koncept Xiangjiang Gatea inspiriran je se trima važnim elementima za njihovu lokalnu

16

GRADITELJSTVO

zajednicu, a to su: rijeka, divlja guska i vatra, kao simboli kulture Hunana koji su duboko ukorijenjeni u povijest samoga grada. 180-metarski toranj predstavlja dvije divlje guske koje se izdižu iz vode, jedna od njih gleda prema starom dijelu grada, a druga gleda prema novom, budućem gradu. Ta dva elementa okomito postavljena u odnosu na rijeku čine vrata ili ulaz u nekakav budući urbanistički plan grada. Stvara se, zapravo, iluzija uskog potoka koji prolazi dvama odvojenim dijelovima grada, povezuje ih i svjedoči o konvergentnom duhu, Hangyanga jer je grad u kojem se isprepliće staro i novo, kultura i modernizam. Noću, pomoću svjetlosnih zidnih zavjesa, ova dva elementa pretvaraju se u veliki plamen koji različito svijetli, ovisno o kutu pod kojim ga promatramo. Uzeto je u obzir i pitanje održivosti i tehnologije, tako da se vodilo računa o zaštiti okoliša međudjelovanjem tehnologije, klimatskih čimbenika, građevnih materijala kao i ljudskog faktora. Izvor: www.archdaily.com Sandra Knežević


MALA ŠKOLA FOTOGRAFIJE Piše: Borislav Božić, prof.

RETUŠIRANJE II.

U PHOTOSHOPU Sama riječ retuširati (fr. retoucher) znači preraditi, prerađivati, dotjerati, dotjerivati, popraviti (kemijskim i mehaničkim metodama i sredstvima); popraviti sliku, osvježiti sliku; na fotografskim snimkama ili kopijama ukloniti pojedine dijelove ili u doslovnom prijevodu riječi retuširati, ponovno premazati tušem. Dakle, ono što je ključno kod retuširanja naš je estetski status, tj. što brisati, a što ne, jer brisanjem pojedinosti iz stvarnog realiteta snimke mijenjamo i njen sadržaj, kompozicijske odnose, što u konačnici znači da mijenjamo i estetski status naše fotografije. Fotografija desno od ovoga teksta ima sjenu koja dijelom narušava ovu priču o prozoru. Jednostavno, ovaj višak možemo “bezbolno” ukloniti pomoću alata Clon Stamp Tool koji biramo na alatnoj traci [slika A]. Suština ovog alata je da prenosimo dio slike s jednog mjesta na drugi, kloniramo. U ovom slučaju dio čistog zida

A

B


to jest lijepimo ga preko sjene i tako je uzastopnim ponavljanjem ove radnje prekrivamo, uklanjamo. Na fotografiji ispod uklonjena je sjena bez prepoznatljivih tragova retuširanja, jer je ovo bio relativno lak posao, zato što je ploha zida ravnomjerno i jednolično obojena. Nešto je teže uklanjati pojedine dijelove kada su koloristički raznoliki ili tonski neujednačeni. Pažljivim radom i dugotrajnom vježbom i to možemo uspješno riješiti. prenosimo i njime prekrivamo sjenu obilježenu pravokutnikom bijelom točkastom linijom. Na dio koji želimo prenijeti postavimo kursor i istovremenim pritiskom lijeve tipke miša i gumba “alt” na tipkovnici obilježimo dio koji želimo prenijeti (označi nam se križićem) na drugo mjesto, odnosno ovdje na sjenu. Na mjestu gdje prenosimo uzeti dio pojavljuje se kružić. Stiskom lijeve tipke miša prenosimo uzeti dio, Na fotografiji desno od ovoga teksta uklonjen je dio krošnje u desnom gornjem dijelu kadra koji se nije mogao izbjeći kod fotografiranja. U osnovi fotografija je mogla ostati i ovakva, ali poslije dužeg promatranja autoru je zasmetala ova grana koja više sliči na nekoj mrlji, nego na bojama rasplesani dio krošnje. Upotrebom alata Clon Stamp Tool uklonjena je.


POGLED UNATRAG RETUŠER Nakon konstituiranja fotografije kao važne i svakodnevne potrebe uvidjelo se da prilikom samog fotografiranja na snimci ima nedostataka koje treba popraviti. Nisu to samo nedostaci koji nastaju kod snimanja i kemijske obrade materijala, već i nedostaci na samim modelima ili motivu. Nekad je trebalo nešto retuširati, popraviti tušem, kao što je madež ili ožiljak na licu, a fotografirani ne bi htio da se vidi. Iz ove potrebe nastalo je novo zanimanje, retušer.

Dakle, retušer je osoba koja je bila sastavni dio svakoga fotografskog studija. Zadatak joj je bio retuširanje ili popravak negativa, a i pozitiva. Popravak u ovom slučaju znači crtanje grafitnim olovkama različite tvrdoće direktno na emulziju negativa. Pored grafičkih olovaka koje su korištene za sitne i male detalje, proizvodili su se i retušerski tuševi i boje koje je retušer nanosio

na veće površine. Boje su služile za koloriranje negativa ili pozitiva, a nanosile su se kvalitetnim kistovima od vrlo fine dlake. Sastavni dio retušerskog pribora i alata bio je i komplet malih, čeličnih, vrlo oštrih, različito profiliranih nožića koji su služili za skidanje, struganje dijelova negativa ili pozitiva. Cijeli svoj posao retušer je obavljao za retušerskim stolom koji je konstruiran tako da mu se radna ploha mogla namještati pod određenim kutom kako bi se što lakše obavljao ovaj, vrlo precizni posao. Prilikom rada korišteno je snažno povećalo kako bi majstor što preciznije izveo intervenciju. Ljudi koji su se školovali i radili retušerski posao morali su biti likovno senzibilizirani, morali s imati dara za crtanje i slikanje jer su oni praktički na crtačko-slikarski način intervenirali na negativu ili pozitivu. Dakle, ovom digitalnom tehnologijom dosta toga uređuju i programi ili mi sami, uz malo strpljenja, možemo obaviti sve popravke, tj. retuširanje naše snimke.


ANALIZA FOTOGRAFIJE Silvija Butković

Rođena je u Osijeku 1964. godine. Djetinjstvo je provela na otoku Lošinju, a sada živi i radi u Đakovu - u Državnoj ergeli Đakovo, u domeni turizma i marketinga. Silvija je svestrana autorica. U javnosti se predstavila kao pjesnikinja, spisateljica proze i području Županije. Godine 2014. godine dobiva Povelju zahvalnosti Zajednice tehničke kulture Grada Osijeka, a 2015. godine uručena joj je i Godišnja nagrada Grada Đakova za posebna ostvarenja na području kulture. Njen fotografski rad prepoznajemo po motivima konja i po pejzažima široke slavonske ravnice. Ima istančan osjećaj za motiv i kompoziciju i s nadahnućem iz svoga svakodnevnog okruženja stvara male fotografske eseje koje niže u trajnu slavonsku nisku. kao fotografkinja. Imala je više od 22 samostalne izložbe i sudjelovala je na više od 140 skupnih izložaba u zemlji i u svijetu. Njezine su fotografije objavljivane i u stručnim časopisima i turističkim vodičima za Slavoniju i Hrvatsku. Svojim je radovima ilustrirala nekoliko knjiga i naslovnica drugih autora. Kao aktivnoj članici FKK-a Đakovo dodijeljena joj je i plaketa Zajednice tehničke kulture Osječko-baranjske županije za 2010. godinu za iznimna postignuća i doprinos od osobitog značenja za razvitak tehničke kulture na


Stražar On je bio stražar. Počivao je u svome sarkofagu, na prvi pogled umrtvljen u kriosnu. Ali nije bio mrtav. Niti sasvim bez svijesti. Negdje duboko u njegovome usnulom umu postojao je djelić svijesti koji je primao informacije izvana, signale s promatračkih radara i prijemnika, obrađivao ih, pokušavao ih prepoznati, odrediti pripadaju li prijatelju ili neprijatelju. Ili nekom drugom. Njegov brod bio je maskiran kao asteroid, jedan od milijuna u asteroidnome pojasu između dva plinovita diva. Bio je na dužnosti već tisućljećima. Zadatak mu je bio da podigne uzbunu pojavi li se opet Neprijatelj. Ali, on je bio i prva crta obrane. I zato mu se brod, jednom kad primijeti da se Neprijatelj opet vraća i kad odbaci krinku, mogao pretvoriti u ubojiti borbeni stroj, visokih manevarskih svojstava, brz, naoružan s dovoljno oružja da uništi oba plinovita diva među kojima je plutao. Prošao je još jedan dan na dužnosti. Promatrački prijemnici nisu prijavili da Neprijatelj dolazi. Dobro je, pomisli stražar. Još jedan dan mira. *** Edita pogleda holosliku sustava. Zvijezda sa svojim parametrima, četiri manja planeta, potom dva plinovita diva s asteroidnim pojasom među njima, i još tri manja planeta. Elipse njihovih putanja oko zvijezde križale su se s putanjama poznatih kometa. Slika iscrtana u sredini upravljačke sobe obasjavala je Editu i Martina plavičastom bojom. “Što misliš?”, upita Martin. Otpijao je gutljaj jutarnje kave. “Možemo baciti pogled na asteroidni pojas”, odvrati Edita. “Nismo opremljeni za planete.” Činilo se kako sustav ne podržava život, barem ne neki evolucijski napredniji. Tvrdili su tako preliminarni nalazi daljinskih sondiranja, čiji su se rezultati ispisivali pored svakog planeta. “Ovo ćemo morati igrati pametno”, primijeti Martin. “Ako sustav ne podliježe Konvencijama...”

SF PRIČA Edita je znala na što misli. Bilo kakav život bacao je sustave pod zaštitu Konvencija. A onda se moglo zaboraviti slobodno rudarenje. “Ovako ne možemo znati”, upozori ga Edita. “Bez podrobnijh sondiranja...” “U redu, asteoridi”, složi se Martin. Sjeo je za upravljačku konzolu sondi i stao tipkati zapovijedi. Ubrzo se jato malih sondi istreslo iz njihova rudarskog broda i zaputilo prema pojasu. *** Signal uzbune proparao je tisućljetni spokoj. Tekućine što ih je u stražara ubrizgao automatski sustav za buđenje trgnule su ga iz kriosna u stanje polubudnosti. Još uvijek je krajičkom svoje svijesti analizirao podatke što ih je dobio. Naravno da je odmah našao gdje se nalazi uljez. Relativno mali brod prilazio je iz smjera vanjskih planeta. Snimka. Uvećanje, izoštravanje,

21


detalji. Usporedba s bazama podataka. Nepoznati brod nije bio u bazama. Zar je i mogao očekivati nešto drugo? Prošla su tisućljeća od Rata. Naravno da će Neprijatelj u međuvremenu smisliti nove tipove svemirskih brodova. Još izoštravanja. Gomila malih objekata što su se razmilili iz broda. Sonde? Uvećanje. Izoštravanje! Sonde, zaključi stražar. Netko istražuje. I dok je promatrao brod, stražar je bio sve sigurniji kako pred njim nije bio Neprijatelj. Oznake su mu bile nepoznate. Pismo kojim su bili ispisani natpisi na sivome trupu također. I to je mogla biti posljedica protoka vremena: nove oznake, novo pismo, nova kultura, ali svejedno stari Neprijatelj. Ono što je stražara zaustavilo da oglasi uzbunu i možda sam napadne nepoznati brod, a sigurno ga je imao čime potpuno uništiti, bilo je uvećanje jedne od sondi što je hitala baš prema njemu. Činilo se kako je sonda isključivo tehnogradnja. Neprijatelj je za svoje svemirske letjelice koristio isključivo hibridogradnju: kombinaciju i integraciju tehnoloških komponenti i genomodificiranih međuzvjezdanih organizama. Tehnogradnju je Neprijatelj napustio pola tisućljeća prije Rata. Prijatelj? Neprijatelj? Netko drugi? Sonda je bila brza. Stražar ju je promatrao dok je radila kočioni manevar, da bi onda ušla u orbitu oko njegova broda, skrivenog kao asteroid. To mu je bio razlog da zaključi kako oni koji su poslali sondu možda i ne znaju za Neprijatelja i Rat. Ali tko su oni? *** “Pažljivo”, upozori Edita. Martin je upravljačkom palicom oprezno približavao sondu asteroidu. Gledala je snimku na pomoćnom zaslonu, sivu stijenu kako zauzima sve veći i veći dio zaslona, a onda ga ispunjava u potpunosti. Detalji, sve bliži i bliži, a onda, nakon pet minuta, sonda se lagano zatresla kako su njene noge nježno dotakle površinu asteroida. “Sletio sam”, nasmiješi se Martin. Istovremeno se njihov rudarski brod, vođen autopilotom, približavao asteroidu na koji su spustili sondu. “Odlično”, kimne Edita. Promatrala je osvjetljenu stijenu pod sondom. Primila se manjeg upravljača, onog za baratanje kamerom. Zumirala

22

je da još bolje vidi detalje površine. A onda se namrštila. “Što?”, nije to promaklo Martinu. “Ne znam”, promrmlja ona. “Nešto... Oh, kvragu!” “Što?”, ponovno upita Martin. “Pogledaj ovo!” Martin priđe bliže, nije shvaćao što je to uznemirilo Editu. A onda je i on ugledao. I opsovao. Na zumiranoj površini asteroida vidjela se tanka crta. Crna, kao vrlo tanak urez. Kao da svjetlo ne prodire u nju. Ravna. Priroda i njeni procesi baš ne barataju pojmom “ravno”. Edita počne kamerom slijediti crtu preko neravne sive površine asteroida. “Spoj ploča!”, prvo je palo na pamet Martinu. “I to vrlo precizan. Uzak. Nisam ga uopće primijetila dok si se spuštao. Možda kakav ulaz”, kimne Edita. “Dokle ide?” “Hoćeš da se dignem? Da bolje vidimo s visine?”, upita Martin sa strepnjom. Urez je stvarno bio tanak, jedva vidljiv čim se malo odmaknuo, a i to samo zato što je sad znao gdje gledati. Takav stupanj preciznosti rijedak je na bilo čemu... civilnom, strese se Martin. “Ovaj, Edita, ljubavi?” “Da, Martine, dušo?” I ona je shvatila. Martin je dobro znao da se oženio pametnom ženom. “Ovo je nešto vojno. Što ne želi biti otkriveno.” *** Sonda je stajala na mjestu gdje je sletjela. Brod je bio uz sam asteroid. Nije se micao. Stražar je sad bio siguran kako njegovi posjetitelji nisu Neprijatelj. Isto tako je bio prilično siguran kako su otkrili da asteroid nešto skriva. Zašto bi se inače na brodu otvorila vrata i nešto izašlo van i krenulo, tjerano malim raketama, na asteorid? Što da radim, pitao se stražar. Ovoga nije bilo u protokolima, što da radim? Mogao je uništiti i sondu i brod i to nešto maleno. (Nakon pažljivijeg promatranja, vidio je da ima dva organa za baratanje predmetima i još dva organa, vjerojatno za kretanje po tlu, i da je očito zaštićeno, što je ukazivalo na biogradnju.) Sve bi bilo gotovo skoro odmah. Od posjetitelja bi ostalo samo nešto atoma da ih rasprši zvjezdani vjetar. Ali, upita se stražar, je li to u tom trenutku – kad je bio siguran da se ne suočava s Neprijateljem – bio njegov cilj? Stražar ispruži svoje pipce iz sarkofaga, već odleđenog, i povuče


svoje tijelo van. Zatim, elegantnim klizanjem dođe do upravljačke ploče, što je crvenkastim svjetlima obasjavala njegovo tijelo, poput izdužene prazne mješine koju je nosilo deset pipaca. *** Edita je stajala na asteroidu. Najmanji nagli pokret i odletjela bi s njega. Ona zakači sigurnosni kabel za ukotvljenu sondu. Odahnula je. Bila je donekle sigurna. Sagnula se koliko joj je to dopuštalo odijelo. Tražila je pogledom ravni crni urez, kao tušem iscrtan preko površine asteroida. Spazila ga je. Pažljivo je pošla za njim. Potplate njenih zaštitnih čizama ostavljale su tragove na tlu prekrivenom sitnom prašinom. “Vidiš ovo?”, začuje Edita Martina u slušalicama. “Vidim.” Uski urez išao je preko stjenovitih gromada. Kao da je površina bila modelirana, a onda je preko nje bila urezana crta. Martin je bio u pravu. Nešto je bilo dobro skriveno u asteroidu. Nagon joj je govorio da bi možda trebali pobjeći dok još mogu. Ali s druge strane, neki skriveni drevni svemirski brod uvijek je bio najbolji mogući ulov, često bolji i od najbogatijih žila plemenitih kovina. Zlata i platine ima posvuda. Drevnih komada povijesti, s tko zna kakvim tehnologijama i spoznajama, baš i ne. “Što ćemo?” “Idem dalje. Možda nađem kakav ulaz.” *** Stražar je bio zbunjen. Pratio je razgovor posjetitelja s nekim u brodu: nije mu bilo teško naći i prisluškivati frekvenciju. Nije razumio ni riječi, a ni jezični analizator nije bio od koristi, ali iz držanja posjetitelja na asteroidu shvatio je kako su otkrili da je asteroid tek krinka. Da li da ih uništi? Samo potjera? Time bi sigurno došli novi posjetitelji, možda ne više samo znatiželjni. Ili da... Njegovi pretpostavljeni, koji su mu nekoć davno povjerili zadatak, sad bi bjesnili na njega, ali... Što ako su posjetitelji stvarno bili samo radoznali? Zapravo prijatelji? Što ako bi mogao s njima ostvariti kontakt? Naučiti nešto? Ako će i poslati signal, a morao bi, tako će sigurno moći poslati više podataka. Promatrao je posjetitelja. Pratio je uski urez u stijeni. Stražar je znao kako će uskoro doći do jednog od servisnih ulaza.

Promatrao je. Razmišljao. Čekao, još uvijek neodlučan. *** Edita spazi vrata na četiri metra desno od sebe. “Vidiš li?”, upita ona Martina. Njena kamera prenosila mu je sve što ona vidi. “Vidim”, on odgovori. “Skriveni svemirski brod. Gotovo sigurno vojni.” “I gotovo sigurno nepoznat”, doda Edita. Oboje su pratili kataloge svemirskih brodova. Svi rudari ih prate, baš za situaciju da naiđu na nešto nepoznato, neotkriveno, novo. “Pitam se samo koja mu je svrha.” “Budi sigurna da je naoružan do zuba. Netko se jako potrudio da bude skriven.” Edita se približi vratima. Bila su pravokutna, sa zaobljenim vrhovima. Raspor između njih i okvira bio je otprilike milimetar. Edita nije sumnjala da su čvrsto zatvorena, sposobna preživjeti pokušaj nasilnog ulaska. Njihovi alati najvjerojatnije ih ne bi ni ogrebli. A onda ona osjeti kako je netko promatra. Nervozno se osvrnula oko sebe. Bila je sama. Pogledala je sondu. Njihov brod. Opet vrata. Pažljivo, pokušavajući otkriti skrivenu kameru. I našla ju je. Jedva uočljiva leća, na visini njene glave, skrivena pod slojem pažljivo nanesenog maskirnog sivog materijala. Mora biti nešto jednosmjerno, pomisli Edita, inače bi leću bilo lako vidjeti. Tada Edita odluči... Podigla je tamni vizir na svojoj kacigi. Da joj onaj s druge strane može vidjeti lice. *** Sada više nije bilo ni najmanje sumnje. Posjetitelj je znao da je asteroid u stvari svemirski brod. Stražar je bio razotkriven. Slijetanje na asteroid i pomno razgledanje bilo je nešto što njegovi zapovjednici nisu predvidjeli. Srećom, bio je siguran stražar, neznanac nije bio neprijateljski nastrojen. Nije mogao prepoznati kojoj rasi posjetitelj pripada. Nije nikad vidio nekog takvog. Ali znao je kako su prošla tisućljeća i na galaktičku scenu su u tom periodu sigurno izašli novi igrači. I bilo je vrijeme da ih upozna. Pokretom pipca stražar pritisne tipku za otvaranje servisnog ulaza 47. Aleksandar Žiljak

23


Shield-A, učilo za programiranje mikroupravljača (3) U prošlom nastavku saznali smo osnovno o pinovima mikroupravljača i napisali prvi program kojim smo palili i gasili svjetleću diodu D7. Sada ćemo pokazati kako naučeno primijeniti na drugoj komponenti – zujalici, a naučit ćemo i kako ograničiti trajanje nekog dijela programa.

Slika 14. Ovako je zujalica BZ1 povezana s mikroupravljačem ATmega328P

Kako je zujalica BZ1 s pločice Shield-A povezana s mikroupravljačem ATmega328P prikazuje Slika 14. Za razliku od svjetlećih dioda D7–D0, jedan izvod zujalice čvrsto je povezan s GND-priključkom, pa ćemo radom zujalice upravljati samo naponom na njenom drugom izvodu, tj. logičkim stanjem pina “13” na pločici Arduino Uno (odnosno, pina PB5 mikroupravljača). Međutim, zujalica neće zapištati čim taj pin postavimo u stanje logičke jedinice! Zujalica na pločici Shield-A je piezo tipa, bez vlastitog oscilatora; kako bi proizvela zvuk, moramo je priključiti na napon koji se mijenja u ritmu neke čujne frekvencije. Drugim riječima, mikroupravljač na pločici Arduino Uno trebat će mijenjati logička stanja pina “13” i tako proizvesti pravokutne impulse, a oni će zatitrati membranu piezo zujalice. 2. programski zadatak: zujalica treba proizvesti ton frekvencije 1 kHz Bascom-AVR rješenje (program Shield-A_2. bas) Kako smo objasnili u prošlom nastavku, svaki program Bascom-AVR započinjemo istim setom od 5 konfiguracijskih naredbi, iz kojih prevodi-

24

ELEKTRONIKA

telj Bascom-AVR saznaje za koji mikroupravljač pišemo program i druge važne stvari. Ovaj set naredbi slobodno možemo prekopirati iz programa objavljenog u prethodnom nastavku. Nakon toga ćemo konfigurirati pin PB5 kao izlazni: Config Portb.5 = Output i odmah zatim početi mijenjati njegovo logičko stanje, odnosno izlazni napon: Do Portb.5 = 1 ‘=5V Waitus 500 Portb.5 = 0 ‘=0V Waitus 500 Loop Program je vrlo sličan onome koji smo koristili za žmirkanje LE-diode, samo ovdje koristimo drugi pin i drukčiju naredbu za kašnjenje, Waitus 500. Ona će zadržati izvršenje programa 500 µs, pa će stanja “0” i “1” zajedno trajati 1000 µs, odnosno 1 ms. Upravo toliko nam je potrebno želimo li proizvesti ton frekvencije 1 kHz. Napomena: Bascom-AVR poznaje tri naredbe za kašnjenje: Wait (kašnjenje u sekundama), Waitms (kašnjenje u milisekundama) i Waitus (kašnjenje u mikrosekundama). Željeno kašnjenje zadaje se kao cjelobrojna vrijednost u rasponu 1-65535, a ostvareno vrijeme kašnjenja približno je zadanoj vrijednosti. Program za pobudu zujalice mogli smo napisati i jednostavnije: Do Portb.5 = Not Portb.5 Waitus 500 Loop Istu izmjenu možemo napraviti i u programu Shield-A_1.bas za žmirkanje LE-diode: Do Portd.7 = Not Portd.7 Wait 1 Loop Ovakvu modifikaciju možemo koristiti uvijek kada je potrebno samo mijenjati logičko stanje nekog pina ujednačenim ritmom. Ako želimo direktno utjecati na pojedino stanje (npr., ako želimo da LED-ica svijetli 2 s, a da bude ugašena


1 s), onda moramo koristiti prvobitnu verziju programa. Nakon što mikroupravljač programiramo programom Shield-A_2.bas, zujalica će pištati dokle god pločici Arduino Uno ne isključimo napon napajanja, ili dok ne obrišemo program iz mikroupravljača. Bascom-AVR ima u sučelju za programiranje naredbu (gumb) za brisanje programa, ali ona ne radi dobro s pločicom Arduino Uno. Zato ćemo postojeći program obrisati tako da ga zamijenimo novim programom, koji ima samo jednu izvršnu naredbu: End Pokušajte! Naravno, ne smijemo zaboraviti prije End upisati 5 konfiguracijskih naredbi kojima započinjemo svaki program. Takav program možemo nazvati npr. Shield-A_briši.bas i imati ga pri ruci kad god zatreba... Arduino rješenje (program Shield-A_2.ino) Kako smo objasnili u prošlom nastavku, svaki Arduino IDE sketch započinjemo funkcijom setup() u kojoj ćemo konfigurirati pin 13, odnosno PB5 kao izlazni: void setup() { pinMode(13,OUTPUT); } Mijenjanje njegovog logičkog stanja, odnosno izlazni napon, definiramo u funkciji loop(): void loop() { digitalWrite(13, HIGH); delayMicroseconds(500); digitalWrite(13, LOW); delayMicroseconds(500); } Napomena: Arduino IDE poznaje dvije naredbe za kašnjenje: delay() (kašnjenje u milisekundama) i delayMicroseconds (kašnjenje u mikrosekundama). Željeno kašnjenje za funkciju delay() zadaje se kao cjelobrojna vrijednost u rasponu 1–4294967295 (unsigned long), a ostvareno vrijeme kašnjenja približno je zadanoj vrijednosti. Dok se željeno kašnjenje za funkciju delayMicroseconds() zadaje kao cjelobrojna vrijednost u rasponu 1–65535 (unsigned int), ostvareno vrijeme kašnjenja približno je zadanoj vrijednosti. Program za pobudu zujalice mogli smo napisati i jednostavnije: void loop() { digitalWrite(13, !digitalRead(13)); delayMicroseconds(500); }

Na ovaj način radimo sljedeće: • čitamo stanje pina 13 (naredba digitalRead(13)) • invertiramo stanje (uskličnik označava inverziju – ukoliko je pročitano stanje logičke jedinice, invertirano stanje je logička nula i obratno • definiramo novo stanje pina 13 (naredba digitalWrite() ) Nakon što mikroupravljač programiramo programom Shield-A_2.ino, zujalica će pištati dokle god pločici Arduino Uno ne isključimo napon napajanja ili dok ne programiramo mikroupravljač novim programom. Novi program može biti i osnovni program koji sadrži samo definicije funkcija setup() i loop(): void setup() { } void loop() { } Pokušajte! Takav program možemo nazvati npr. Shield-A_briši.ino i imati ga pri ruci kad god zatreba... 3. programski zadatak: zujalica treba naizmjenično proizvoditi tonove frekvencije 500 Hz i 1 kHz, svaki u trajanju od po 1 s Bascom-AVR rješenje (program Shield-A_3. bas) Struktura svih programa vrlo je slična: nakon uvodnih naredbi (u kojima nešto konfiguriramo i zadajemo početna stanja) slijedi beskonačna petlja (unutar koje se programske naredbe uvijek iznova ponavljaju). Problem s beskonačnom petljom je što program iz nje ne može izaći (barem prema našem dosadašnjim znanju programiranja). Stoga rješenje poput ovoga koje bi nam prvo moglo pasti na pamet nije dobro: Do Portb.5 = Not Portb.5 Waitms 1 Loop Do Portb.5 = Not Portb.5 Waitus 500 Loop Da, u prvoj Do-Loop petlji bi se proizvodio ton frekvencije 500 Hz, a u drugoj ton frekvencije 1 kHz, samo što bi se naš program “uhvatio” u prvu petlju i ne bi mogao iz nje “izaći”. Rješenje ćemo naći primjenom drukčije petlje, čije je trajanje moguće ograničiti. Takva petlja je petlja For-Next: kojoj možemo zadati koliko puta se treba

25


izvršiti. Rješenje 3. programskog zadatka s For-Next petljama izgleda ovako: Dim I As Word ... Do For I = 1 To 1000 Portb.5 = Not Portb.5 Waitms 1 Next For I = 1 To 2000 Portb.5 = Not Portb.5 Waitus 500 Next Loop U obje petlje For-Next upotrijebili smo varijablu I, pomoću koje program broji koliko puta je petlja izvršena. Vrijednost brojača se pri svakom izvršenju petlje povećava za 1. Zbog toga će se prva petlja izvršiti 1000 puta, nakon čega će program izaći iz nje i početi izvršavati drugu petlju, i to 2000 puta. Obje petlje su smještene unutar beskonačne petlje Do-Loop pa će se naizmjenično izvršavati. Zašto su te vrijednosti morale biti različite? Jedno izvršenje prve petlje traje (oko) 1 ms pa će njenih 1000 izvršenja trajati približno 1 s. Druga petlja traje (oko) 500 µs i njenih će 2000 izvršenja također trajati oko 1 s, upravo kako je zadatak i bio postavljen.

Slika 15. Kada ustanovi grešku pri prevođenju programa, Bascom-AVR ispiše odgovarajuću poruku na dnu prozora

26

Napomena: Bascom-AVR ne zna što je to I. Zato smo mu na početku programa naredbom Dim I As Word morali objasniti, da smo tako nazvali jednu svoju varijablu. Varijable su dijelovi memorije, u koje možemo pospremati neke podatke ili pomoću njih računati, i mogu biti različitog tipa. Nama će u ovom programu najbolje odgovarati varijabla tipa Word, koja može sadržavati cjelobrojne vrijednosti u rasponu 0–65535. Izostavimo li definiciju varijable, Bascom-AVR će pri prevođenu javiti grešku (Slika 15.). Greške mogu biti različite vrste i ponekad je iz opisa teško ustanoviti o čemu se radi. Vrlo je važno da nakon prevođenja programa pogledamo na dno prozora i provjerimo, postoje li poruke o greškama. Ako ne razumijemo smisao tih poruka, najbolje je dvostruko kliknuti na jednu od njih, i tada će nam Bascom-AVR zacrveniti redak koji zbog nečeg nije uspio korektno prevesti. U primjeru sa Slike 15. greška se nalazi u retku u kojem smo prvi put spomenuli varijablu I, pa nas to navodi da provjerimo jesmo li je možda zaboravili definirati. Arduino rješenje (program Shield-A_3.ino) Struktura svih programa vrlo je slična: nakon uvodnih naredbi u funkciji setup() (kojima nešto konfiguriramo i zadajemo početna stanja) slijedi beskonačna petlja koja je definirana funkcijom loop() (unutar koje se programske naredbe uvijek iznova ponavljaju). Kako ne možemo imati dvije funkcije s istim imenom (na primjer loop()), intuitivno zaključujemo da moramo koristiti dvije petlje unutar beskonačne petlje funkcije loop(). Za to ćemo koristiti petlju for u kojoj zadajemo koliko puta se izvršava željeni niz naredbi: for ( int i = 1; i <= 1000; i++) { digitalWrite(13, !digitalRead(13)); delay(1); } for ( int i = 1; i <= 2000; i++) { digitalWrite(13, !digitalRead(13)); delayMicroseconds(500); } U prvoj for petlji se proizvodi ton frekvencije 500 Hz, a u drugoj ton frekvencije 1 kHz. U obje petlje for upotrijebili smo varijablu i pomoću koje program broji koliko puta je petlja izvršena. Vrijednost brojača se pri svakom izvršenju petlje povećava za 1. Zbog toga će se prva petlja izvršiti 1000 puta jer njezino izvršavanje


Slika 16. Kada ustanovi grešku pri prevođenju programa, Arduino IDE ispiše odgovarajuću poruku na dnu prozora

traje oko 1 ms, nakon čega će program izaći iz nje i početi izvršavati drugu petlju i to 2000 puta jer njezino izvršavanje traje oko 500 µs. Obje su petlje smještene unutar beskonačne petlje funkcije loop() pa će se naizmjenično izvršavati. Primijetili ste da je unutar svake petlje for varijabla i deklarirana kao cijeli broj. U pro-

gramskom jeziku C/C++ možemo u bilo kojem dijelu definirati varijablu, ali moramo paziti i na djelokrug njezinog djelovanja (scope). Djelokrug djelovanja može biti: cijeli program, funkcija ili petlja. Jedna od smjernica korištenja varijabli predlaže definiranje varijabli u onom dijelu programa u kojem su nam potrebne. Na primjer, možemo definirati varijablu na samom početku programa i ukoliko je program kratak (npr. do 50 linija koda) i koristimo malo varijabli (npr. do 5) moći ćemo bez problema zapamtiti za koju svrhu koristimo koju varijablu. Kod dužih programa to postaje sve teže i počinjemo primjenjivati dodatne tehnike kao što su načini imenovanja varijabli i mjesto gdje ih definiramo. Izostavimo li definiciju varijable, Adurino IDE će pri prevođenu javiti grešku (Slika 16.). Greške mogu biti različite vrste i ponekad je iz opisa teško ustanoviti o čemu se radi. Vrlo je važno da nakon prevođenja programa pogledamo na dno prozora i provjerimo postoje li poruke o greškama. U primjeru sa Slike 16. greška se nalazi u retku u kojem smo spomenuli varijablu i, pa nas upozorava da nismo definirali varijablu u djelokrugu (scope) petlje for. Napomena: Programi Shield-A_2.bas, Shield-A_3.bas, Shield-A_briši.bas, Shield-A_2. ino i Shield-A_3.ino, Shield-A_briši.ino mogu se besplatno dobiti od uredništva časopisa ABC tehnike. Vladimir Mitrović i Robert Sedak

Zašto metal iskri u mikrovalnoj pećnici?

ZANIMLJIVOSTI

Evo zašto metal u mikrovalnoj pećnici može proizvesti pravi svjetlosni šou. Rano je jutro i vi pospano pripremate svoju zobenu kašu. Stavite zdjelu u mikrovalnu pećnicu, pritisnete tipku za uključivanje i odjednom – vatromet! Zaboravili ste izvaditi žlicu iz zdjelice! Iako bi se po nekim filmovima moglo zaključiti da ovaj električni scenarij može dovesti do žestoke eksplozije, istina je da stavljanje žlice u mikrovalnu nije nužno opasno. No, zašto metal zapravo iskri kada se susretne s jednim od čuda tehnologije sa sredine XX. stoljeća? Da bismo dobili odgovor na to, prvo trebamo razumjeti kako radi mikrovalna pećnica. Ona se oslanja na uređaj nazvan magnetron, vakuumsku cijev kroz koju teče magnetsko polje. Uređaj vrti

elektrone oko sebe i proizvodi elektromagnetske valove s frekvencijom od 2,5 gigaherca (ili 2,5 milijardi puta u sekundi), kaže Aaron Slepkov, fizičar sa Sveučilišta Trent u Ontariju, Kanada. Za svaki materijal postoje određene frekvencije na kojima on posebno dobro apsorbira svjetlost, dodao je, a čini se da je 2,5 gigaherca ta frekvencija

27

Nastavak na 32. stranici


Matematika oko nas

TEHNIČKE POŠTANSKE MARKE

Gotovo da i ne postoji područje tehnike i tehničkih znanosti gdje se ne primjenjuje matematika. Obvezan je predmet u osnovnim i srednjim školama te na većini visokoškolskih ustanova. Iako je često školskoj djeci najteži predmet, ona je vrlo zanimljiva i korisna u rješavanju svakodnevnih problema. Matematičke postupke korstili su već stari Egipćani oko 1600. godine prije Krista. Nastavu iz matematike provodili su Sumerani već u Mezopotamiji na kojoj su rješavali čak linearne i kvadratne jednadžbe. Razvijali su je stari Grci, Kinezi, Indijci i Arapi po kojima su danas poznati arapski brojevi jer su preko njih došli u Europu. Manje je poznato da su znamenke od 0 do 9 izumili Indijci. Početak razvoja matematike u Europi veže se na XII. stoljeće. Od tada su zabilježena velika otkrića i razvoj. Matematika se danas manifestira kroz različite grane, od algebre, aritmetike, geometrije, kombinatorike pa sve do statistike i teorije vjerojatnosti. Brojne su institucije i udruge u svijetu koje se bave unapređenjem, promicanjem i primjenom matematike. Krovni svjetski matematički savez (engl. International Mathematical Union) ima sjedište u Berlinu, dok u Hrvatskoj djeluje Hrvatsko matematičko društvo. Poštanske marke kao najmanji identifikacijski dokument svake države s motivima matematičara, važnijih matematičkih događaja i različitih poučaka izdale su brojne države proteklih pedesetak godina: najvažniji hrvatski matematičar i autor knjige o matematičkoj analizi i

Slika 1. Od 2020. godine 14. ožujak obilježavat će se kao Svjetski dan matematike

28

sintezi Marin Getaldić (Hrvatska 2018.), Pitagora, grčki začetnik teorijske matematike (Makedonija 1998.), njemački matematičar Carl Friedrich Gauss, proslavio se posebno na području geometrije (SR Njemačka 1977.), 57. međunarodna matematička olimpijada Slika 2. Matematičke (Hong Kong, NR Kina olimpijade koje se održavaju od 1956. godine 2016.), Međunarodni pokazatelj su interesa matematički kongres mladih za ovaj znanstve- (Španjolska 2006.), John no razvijen logički sustav von Neumann, teorijska i primijenjena matematika (SAD 2005.), Indijsko matematičko društvo (Indija 2009.), Svjetska matematička godina (Hrvatska 2000.) i dr. Ove godine će se prvi put 14. ožujka svečano obilježiti i Svjetski dan matematike, i to na temu: “Matematika je posvuda”, pa se vjeruje da će određeni broj država izdati marke koje promoviraju ovu temu.

Oborine

Slika 3. Kišobran je najprikladnije sredstvo zaštite od oborina, a u opću uporabu u Europi ušao je u XIX. stoljeću


Slika 4. Meteorologija ima vrlo važnu ulogu za život cjelokupnog čovječanstva na Zemlji. Između ostalog bavi se i prognozom vremena

Podaci o oborinama jedne su od najvažnijih informacija tijekom zimskog perioda. Oborine utječu na gotovo svaki oblik ljudske djelatnosti. O njima ovise brojni poslovni i privatni poslovi, bilo da je riječ o svakodnevnim putovanjima na posao ili radu na otvorenom. Dok jedni žele da su oborine češće i intenzivnije radi različitih interesa (npr. snijeg zbog zimskog turizma), drugi pak priželjkuju lijepo vrijeme bez snijega i kiše radi primjerice mogućnosti obavljanja građevinskih radova. Upravo iz potrebe planiranja neophodnih radova ljudi su se još od davnina bavili prognozom vremena i sukladno tomu prilagođavali svoje svakodnevne i periodične obveze. Tek od XVII. stoljeća započela su prva instrumentalna promatranja, a osnovni instrumenti za provođenje tih promatranja i mjerenja bili su barometar, higrometar i termometar. U tome smislu u Beču je 1873. osnovana Svjetska meteorološka organizacija (engl. World Meteorological Organization, WMO), koja je poslije zbog velike važnosti za cjelokupno čovječanstvo postala posebna agencija UN-a. Pod pojmom oborina podrazumijeva se voda koja u tekućem ili čvrstom stanju pada iz oblaka na tlo ili nastaje na tlu kondenzacijom, odnosno odlaganjem vodene pare iz sloja zraka koji je u izravnom dodiru s tlom. Količina i razdioba oborina ovisi o geografskom položaju nekog područja i izravno utječe na klimu. Općenito se uzima da je godišnji prosjek količine oborina za Zemlju 1000 mm, s najvećom prosječnom količinom od 11.430  mm u mjestu Cherrapunji u sjevernoj Indiji, i s najmanjom od 10  mm u gradu Arici na sjeveru Čilea, obali Tihog oceana. Prosječna

godišnja količina oborina u Hrvatskoj kreće se od 600 mm do 3850 mm. Najviše oborina primaju planine Ćićarija, Velebit i Biokovo te okolica Dubrovnika, a najmanje Slavonija i Baranja. Oborine su oduvijek tamo gdje ih ima bile izazov za čovjeka. Tako su izumljene brojne naprave koje donekle štite i pomažu u svakodnevnom životu tijekom padanja i zadržavanja oborina na zemlji. Između ostalih, izumljeni su kišobrani i kišne kabanice, naprave za odvodnju poput žlijebova koji kišu usmjeravaju u odvodne kanale, skije (pomagala za kretanje po snijegu bila su u uporabi u IV.  tisućljeću  prije Krista), saonice (najstarije, a do pronalaska kola s kotačima i najraširenije prijevozno sredstvo) i dr. Kiša je najpoznatija i najčešća oborina, a pojavljuje se u obliku kapljica promjera većeg od 0,5  mm. Manja oborina naziva se rosulja. U nekim mjestima s ekvatorskom klimom kiša je gotovo svakodnevna, dok na drugima s pustinjskom klimom kiša ne pada i po nekoliko godina. Likovni umjetnici, književnici, glazbenici, filmski redatelji i dr. nerijetko su u svojim djelima naglasak stavljali na oborine: Kiša u Auversu, djelo Vincenta van Gogha, nizozemskog slikara i grafičara; Vlak u snijegu, roman dječjeg pisca Mate Lovraka; November Rain, pjesma američkoga glazbenog Slika 5. Na nepristupačnim sastava Guns područjima kao posljedica klime N‘ Roses; Voćka ili zimskih oborina koriste se poslije kiše pjegusjeničari sma književnika Dobriše Cesarića; film Kišni čovjek američkog redatelja Barryia Levinsona s Dustinom Hoffmanom i Tomom Cruiseom u glavnim ulogama, i dr. O velikom ekonomskom značenju kiše govori podatak kako se novčana jedinica sušne južnoafričke države Bocvane naziva “pula” (BWP), što na najraširenijem njihovom jeziku tswana znači kiša. Ivo Aščić

29


ROTO(heli)KOPTER

ZRAKOPLOVNO MODELARSTVO

Nacrt u prilogu Evo jednog modela – učila i igračke od papira; namijenjenog kako najmlađima tako i starijima koji bi se htjeli upoznati s modelima raketa tipa ŽIROKOPTER (Gyrocopter). Ovaj model od papira otkriva tajne letenja okretanjem, rotacijom. Njime se mogu organizirati natjecanja u trajanju leta, a istovremeno i u postizanju visine i dometa, odnosno duljine leta. Jednostavna po obliku, ova papirnata igračka koja se vrti, kovitla kroz zrak itekako podsjeća na mali helikopter. Nadam se da će se iz crteža 1, kao ilustracije, odmah razumjeti kako leti ovaj model. Na crtežima 2 i 3 prikazane su konstrukcija i izrada ovog modela. Što je potrebno napraviti i pripremiti? Pripremite grafitnu olovku, škare, uredsku spajalicu, kemijsku ili marker. Potom treba nacrtati razvijenu mrežu kao pripremu na papiru. Izaberite jednu od veličina tih priprema koje su prikazane na crtežu 2. Najmanja je namijenjena najmlađima. Odnosi međusobnih veličina su u postocima prema prvom 1, -100% posebno naznačeni. Koristiti 80 gramski papir za pisače. IZRADA. Pratite korak po korak tekst i crtež 3. Točno precrtajte izabrani crtež, pažljivo naznačite pune linije, a potom i one isprekidane. Upišite slova, kao što je prikazano na crtežu. Vidi crtež 3, korak 1. Preko punih linija se reže. To treba učiniti točno kako je naznačeno, ne prelaziti preko linija. Vidi crtež 3, korak 2. Savija se po crtkanim linijama. Korak 3, saviti dio A prema sebi, a potom saviti dio B od sebe, korak 4. Saviti označene dijelove C i D, jedan preko drugog. Trebaju biti dva suprotna preklopa. Vidi crtež 3, korak 5. Pri svakom koraku pratite strelice. Saviti krajeve C i D prema gore i spajalicom za papir učvrstiti preklop, korak 6. Možete obojiti vaš model, ali to treba učiniti prije nego mu savijete dijelove. Boje se moraju osušiti. KAKO LETI MODEL ROTOKOPTERA Uhvatite rotokopter za dio C/D gde je spajalica. Izbacite ga snažno, slično kao u bejzbolu, što više, koliko možete jače. On će se vrtjeti sve do poda. Pri bacanju možete se popeti na stepenice ili stolicu i onda ga izbaciti. Zašto rotokopter rotira? Kada rotokopter pada, zrak udara u lopatice i počinje ga pomalo okretati.

30

Kada zrak puše obrnuto na nakrivljene lopatice, neki od tih udara na njih izazvat će da idu u stranu ili horizontalno. Kako postoje dvije lopatice koje su podjednako nagnute, one zbog djelovanja zraka suprotnim silama pušu, guraju, radeći to zajedno. To je uzrok zašto rotokopter čas rotira, čas se kreće pravocrtno, spuštajući se vertikalno. Ako se rotokopter jednostavno kreće u stranu u odnosu na zrak, što se zbiva? Tada svaka od te dvije lopatice dobiva nešto vjetra, ali u suprotnom smjeru. Dva suprotna potiska, radeći zajedno, uzrokuju okretanje poput kovitlaca, vrtloga. Prateći put, odnosno let vašeg rotokoptera zapišite njegov smjer u kovitlacu kao pogrešan! Morate znati je li u smjeru kazaljke na satu ili je u suprotnom smjeru. Sada savijte lopatice u suprotan položaj od prethodnog: A – vratite unazad, B – savijte unaprijed. Pratite sada ponovo let rotokoptera, koji smjer sada ima njegovo okretanje? U vrtložnom okretanju nastaje zaostajanje, zrak puše nagore na stranu trake papira. Kada je ravna površina papirnate trake paralelna sa zemljom, kovitlac će se prenijeti na nju odozdo, ali ako kovitlac nagne ravnu stranu on će smanjiti kut prema tlu No ako pak traka papira dobije udar vjetra u stranu, na lopaticu, upravo će to dovesti do poželjnog kovitlanja. Tijekom vremena donja traka dobija okretanje, prima opet udar vjetra i ponovo se okreće. NATJECANJE. Natjecanje je, ustvari, igra i učenje. Može se organizirati u školskoj sportskoj dvorani. Obilježite startnu/položajnu liniju odakle će se izbacivati modeli. Na određenom razmaku (M) treba obilježiti krug ili kvadrat, recimo 0,5 metra. To se može učiniti papirom uočljive boje. Na tu površinu stavite u sredinu neko zrnevlje, recimo kukuruz ili grah. Ako model pogodi pri slijetanju centar, po rasutom zrnevlju vidjet će se točnost pogotka u cilj. Natječe je u dužini preleta i vremenu trajanja leta. Tijekom tih letova pratiti kako leti model, bilježiti što je uočeno. Poslije otkloniti pogreške i izraditi novi model s izmjenama. Koje bi to izmjene mogle biti? Recimo, u prvom redu, vrsta papira, na primjer tvrdoća, potom ukupna težina, promjena oblika lopatica, promjena ugiba lopatica itd. Aleksandar Stojanović


Zašto računala neće nikada biti stvarno svjesna Pokušaji da se napravi superračunalni mozak nisu ni blizu realizaciji te ideje. Mnogi napredni projekti umjetne inteligencije tvrde da rade na osmišljavanju svjesnog stroja temeljenog na ideji da mozak samo kodira i obrađuje multisenzorne informacije. Pretpostavlja se da će, kad moždane funkcije budu pravilno shvaćene, biti moguće programirati ih u računalo. Microsoft je nedavno objavio da će uložiti milijardu američkih dolara na projekt koji bi upravo to i učinio. Do sada se pokušaji izgradnje mozga superračunala nisu ni približili željenom cilju. Višemilijunski europski projekt koji je započeo 2013. godine smatra se u velikoj mjeri neuspješnim. Potom je uslijedio sličan, ali manje ambiciozan projekt u SAD-u, koji je razvijao nove softverske alate za istraživače za proučavanje podataka o mozgu, a ne za simulaciju mozga. Neki istraživači i dalje inzistiraju na tome da je pravi put simulacija neuroznanosti s računalima. Drugi pak smatraju da su ti napori osuđeni na neuspjeh, jer se svijest ne može ukalupiti u računalo. Osnovni argument za to je da mozak integrira i komprimira više komponenti iskustva, uključujući vid i njuh – što jednostavno nije moguće obraditi na način na koji današnja računala osjećaju, obrađuju i pohranjuju podatke.

Mozak ne funkcionira kao računalo

Živi organizmi pohranjuju iskustva u mozgu prilagođavajući neuronske veze u aktivnom procesu između subjekta i okoline. Suprotno tome, računalo bilježi podatke u kratkoročne i dugoročne blokove memorije. Ta razlika znači da se baratanje informacijama mozga također mora razlikovati od rada računala. Um aktivno istražuje okolinu kako bi pronašao elemente koji usmjeravaju izvođenje jedne ili druge radnje. Percepcija nije izravno povezana s osjetilnim podacima: osoba može prepoznati stol iz više različitih kutova, bez potrebe da svjesno interpretira podatke i zatim pita svoje pamćenje može li taj obrazac stvoriti naizmjeničnim prikazima predmeta koji su već prije identificirani.

UMJETNA INTELIGENCIJA

Cyborg možda izgleda svjesno, ali je li uistinu takav?

Drugi pogled na to je da su najdugovječniji memorijski zadaci povezani s različitim dijelovima mozga – od kojih su neki prilično veliki. Usvajanje vještina uključuje reorganizaciju i fizičke promjene, poput promjene intenziteta povezanosti između neurona. Te se preobrazbe ne mogu u potpunosti ponoviti na računalu s fiksnom arhitekturom.

Računalni procesi i svjesnost

Još nekoliko razloga zbog kojih svijest nije moguće smjestiti u računalo: Svjesna osoba svjesna je onoga što misli i ima sposobnost prestati razmišljati o jednoj stvari i početi razmišljati o drugoj – bez obzira na to što je bila početna misao. Računalo to ne može. Prije više od 80 godina britanski informatičar Alan Turing pokazao je da nema načina da se dokaže da se bilo koji računalni program zaustavi sam – a ta je sposobnost ključna za svijest. Njegov argument temelji se na triku logike u kojem on stvara nerazdvojivu kontradikciju: Zamislite da postoji opći postupak koji bi mogao odrediti hoće li program koji analizira zaustaviti. Izlaz tog procesa bio bi ili “da, zaustavit će se” ili “ne, neće se zaustaviti”. To je prilično jednostavno. Ali tada je Turing zamislio da je lukavi inženjer napisao program koji uključuje postupak provjere zaustavljanja, s jednim ključnim elementom: uputstvom da se program pokrene ako je odgovor bio “da, zaustavit će se”.

31


Pokretanje postupka provjere zaustavljanja na ovom novom programu nužno bi napravilo pogrešku provjere: Ako utvrdi da će se program zaustaviti, upute u programu bi rekle da se ne zaustavlja. S druge strane, ako bi utvrdio da se program neće zaustaviti, upute programa odmah bi zaustavile sve. To nema smisla i zbog toga je Turing zaključio da nema načina da se analizira program i bude potpuno siguran da se on može zaustaviti. Dakle, nemoguće je biti siguran da bilo koje računalo može oponašati sustav koji definitivno može zaustaviti svoj proces mišljenja i prebaciti se na drugi način razmišljanja – a ta je sposobnost sastavni dio svjesnosti. Još prije Turingovog rada, njemački kvantni fizičar Werner Heisenberg pokazao je da postoji znatna razlika u prirodi fizičkog događaja i pro-

matračevog svjesnog znanja o tome. Austrijski fizičar Erwin Schrödinger rekao je kako to znači da svijest ne može proizaći iz fizičkog procesa, kao kod računala koje sve operacije svodi na osnovne logičke argumente. Ove ideje potvrđuju nalazi medicinskih istraživanja da u mozgu nema jedinstvenih struktura koje se isključivo bave sviješću. Umjesto toga, funkcionalna MRI-snimka pokazuje da se u različitim područjima mozga odvijaju različiti kognitivni procesi. To je navelo neuroznanstvenika Semira Zekija da zaključi kako “svijest nije jedinstvo i da umjesto toga postoji mnogo svijesti koje su raspoređene u vremenu i prostoru”. Ta vrsta neograničenih mogućnosti mozga nije vrsta izazova s kojim se računalo može suočiti. Izvor: www.livescience.com (Shutterstock) Snježana Krčmar

Nastavak sa 27. stranice za vodu. Budući da većina hrane koju jedemo sadrži vodu, ta hrana apsorbira energiju iz mikrovalova i zagrijava se. Zanimljivo je da 2,5 gigaherca nije najučinkovitija frekvencija za zagrijavanje vode, kaže Slepkov. To je stoga što je tvrtka koja je izumila mikrovalnu pećnicu, Raytheon, primijetila da su visoko učinkovite frekvencije zapravo previše dobre za tu zadaću. Molekule vode u gornjem sloju hrane kao što je juha apsorbirale bi svu toplinu, tako da bi samo površina vode ključala, a ona ispod nje ostala bi hladna. A sada o iskrenju metala. Kada mikrovalovi stupaju u interakciju s metalom, elektroni na površini materijala razlete se okolo. To ne uzrokuje probleme ako je metal gladak po cijeloj površini. Ali tamo gdje je rub, poput zubaca vilice, naboji se mogu zgusnuti, i to rezultira velikom koncentracijom napona. Ionizirane čestice apsorbiraju mikrovalove još jače nego voda, tako da se, nakon što se pojavi iskra, pojavi još mikrovalova, ionizirajući još više molekula tako da iskra raste poput vatrene kugle. To se obično dogodi samo kad je u pitanju metalni predmet s grubim rubovima. Zato, ako uzmete aluminijsku foliju i stavite je u ravni krug, ona se možda uopće neće iskriviti. Ali ako je zgužvate u kuglu, brzo će se rasprsnuti. Iako ove iskre mogu naštetiti mikrovalnoj pećnici, hrana bi nakon toga trebala biti jestiva (za slučaj da ste zaista zaboravili tu žlicu u svojoj zobenoj kaši), navodi se u članku iz Mental Flossa.

32

Vatreno grožđe Ne stvaraju samo metalni predmeti svjetlosni šou u mikrovalnoj pećnici. Viralni internetski videozapisi također su pokazali prepolovljeno grožđe koje proizvodi spektakularne iskre. Različiti su znatiželjnici tragali za objašnjenjem, sugerirajući da je to povezano s nakupljanjem električnog naboja kao u metalu. Ali Slepkov i njegovi kolege proveli su znanstvena ispitivanja kako bi razjasnili ovaj fenomen. Punjenjem sfernih hidrogela (superupijajućeg polimera koji se koristi u pelenama za jednokratnu upotrebu) vodom, istraživači su otkrili da je geometrija najvažniji faktor pri pojavljivanju iskri u objektima nalik grožđu. Kuglice veličine grožđa posebno su dobri koncentratori mikrovalova. One uzrokuju nakupljanje mikrovalnog zračenja u sitnim plodovima, stvara se dovoljna količina energije za kidanje elektrona iz natrija ili kalija unutar grožđa, što proizvodi iskru koja prerasta u plazmu. Ovaj je eksperiment ponovljen s prepeličjim jajima, koja su otprilike iste veličine kao i bobice grožđa, a imaju i prirodnu, tekuću unutrašnjost. Jaja sa žumancem stvarala su vruće mrlje, a prazna jaja ne, što ukazuje na to da je, kako bi se pojavio spektakl iskrenja, potrebna kuglica veličine grožđa koja ima tekuću unutrašnjost. Izvor: www.livescience.com Foto: Getty Snježana Krčmar


Praantene i izumi prvotnih antena Antena je čudesna naprava. U njoj stojni val visokofrekvencijske struje iz radijskoga odašiljača uzrokuje elektromagnetsko zračenje koje se rasprostire u okolni prostor i tako omogućava prijenos informacija u elektromagnetskom obliku. Zrcalno simetrično, u anteni u radijskom prijamniku to odaslano elektromagnetsko zračenje inducira struju i tako informaciju u električnom obliku dovodi u radijski prijamnik za daljnju obradbu. Antena je bila prva i ostala izvorno radiotehnička naprava, kojom se uspostavljaju radiokomunikacije. Bez antena, kako god bile izvedene, nema radiokomunikacija. Od prvotnih antena razvile su se brojne konstrukcije antena, namijenjene za razne svrhe i primjene, ali je njihova primjena ostala jednaka. U ovom će se nizu1 opisati nastanak i izumi antena, s posebnim osvrtom na radioamaterske antene.

Nazivi

Naziv antenna potječe iz latinskoga jezika, iz kojega je ušao i u mnoge suvremene jezike. To je u romanskim jezicima još prije radiotehnike bio naziv za križak, križni jarbol koji nosi jedro jedrenjaka, a posredno i za stup šatora. U zoologiji je to naziv za ticala, par osjetilnih organa na glavama člankonožaca, kojima opipavaju svijet oko sebe. Prvi je naziv antena za radiotehničku sastavnicu upotrijebio Guglielmo Marconi (1874.–1937.), talijansko-engleski izumitelj i jedan od pionira radija. On je 1895. godine u svojim pokusima s Hertzovim valovima za bežičnu elektrokomunikaciju upotrijebio na izlazu odašiljača visoko istaknutu ploču kao zračilo te na ulazu prijamnika kao primalo. Ploče su bile postavljene na stupovima kakvi se rabe kao potpornji šatora, pa ih je prema talijanskom nazvao antenama. Taj je naziv za prvu izvorno radiotehničku sastavnicu ubrzo prihvaćen i u drugim jezicima, većinom kao jedini naziv. Jedino se u engleskom, ponaj1 U ovom su nizu upotrijebljene neke ilustracije i pojedini dijelovi teksta iz autorovog niza Antena nekad i danas, objavljivanog u časopisu Radio HRS 2011. i 2012. godine.

IZUMI I KONSTRUKCIJE ANTENA

prije u britanskom jeziku, rabi još i naziv aerial (prema engl. air: zrak), dakle ono što je u vezi sa zrakom ili ono što je u zraku, mi bismo rekli zračnica. Ovdje valja istaknuti da je antena u užem smislu naziv za zračilo ili radijator, što je kod jednostavnih antena i jedini dio, a u širem smislu naziv za cijeli antenski sklop ili antenski sustav, koji osim zračila sadrži i mnoge druge sastavnice, od niza dodatnih električnih sastavnica do mehaničkih nosača kojima se oblikuje sustav ili se njime upravlja. Brojne pojedine antene nose posebne nazive, bilo po izumiteljima ili konstruktorima (radioamaterske antene i prema pozivnim oznakama), bilo prema namjeni, primjeni, izgledu ili nekim posebnim svojstvima, bilo prema proizvođačima.

Sastavnice antena

Iako je antena u osnovi u prostoru istaknuti, većinom rezonantni vodič, u praktičnim izvedbama antena u širem smislu (antenski sustav) ima mnoge potrebne sastavnice. Antene su izumljene i konstruirane za određene namjene ili primjene. Glavni i neizostavni dio svake antene je zračilo (antena u užem smislu) koje se obično tako naziva i kod prijamnih antena, jer vrijedi potpuna simetrija, iako bi primjereniji naziv bio primalo. Sljedeća neizostavna sastavnica je antenski dovod, vodič kojim se zračilo spaja na radiouređaj. Slijede naprave za električno uravnoteženje i prilagodbu zračila i dovoda, sastavnice za usmjeravanje zračenja, tzv. direktori i reflektori (parazitne sastavnice), antenski izolatori na koje se učvršćuju vodljivi dijelovi, sustav za usmjeravanje snopa zračenja, sustav za uzemljenje ili njegov nadomjestak, tzv. protuuteg (potrebni za većinu antena za frekvencije niže od 100 MHz), mehanički nosači antena, osigurači od udara munje kod vrlo visokih antena i dr. U tzv. aktivnim ili pametnim antenama ugrađeni su elektronički sklopovi koji na neki način oblikuju signal.

Praantene

Malo je poznato kako su i prije Hertzovih pokusa neki izumitelji pokušavali elektroin-

33


Loomisove praantene podi- Shema Preeceovog bežičnog prijenosa telegrafije gnute zračnim zmajevima iz iz 1885. godine (onodobni crtež) 1860-ih godina (onodobni crtež)

Edisonove kapacitivne pločaste “antene” s malim dosegom (onodobni crtež)

dukcijski ostvariti bežični prijenos signala. U onodobnoj literaturi opisano je nekoliko takvih pokušaja. Joseph Henry (1797.–1878.), američki profesor i izumitelj, otkrivač pojave elektromagnetske samoindukcije svoje brojne izume nije patentirao, smatrajući kako oni pripadaju čovječanstvu. Po njemu se danas naziva mjerna jedinica SI indukcije henri (znak H). Prof. Henry obavljao je i pokuse s bežičnom telegrafijom, u kojima je u prosincu 1840. godine elektromagnetskom indukcijom premostio udaljenost od oko 30 metara. Dr. Mahlon Loomis (1826.–1886.), američki zubar i izumitelj, za bežičnu telegrafiju upotrijebio je dva vodiča podignuta vjetrom u zrak papirnatim zmajevima. U krugu jednoga vodiča bili su izvor struje i telegrafsko tipkalo, a u krugu drugoga galvanometar. U povoljnim atmosferskim prilikama (bez atmosferskog izbijanja) pri zatvaranju i otvaranju tipkala galvanometar Teslin patentni nacrt s rezonantnom odašiljačkom i prijamnom antenom za bežični prijenos energije i signala

Hertzov oscilator za stvaranje elektromagnetskih valova s dipolom A–B, pretečom svih dipolnih antena

34

je pokazivao otklon. Loomis je prvi takvu žicu podignutu zmajem nazvao aerial, što je do danas u engleskom jeziku ostao drugi naziv za antenu. Takvim nepouzdanim bežičnim komunikacijama Loomis je navodno premostio udaljenost oko 30 km. Svoj je sustav bežične telegrafije patentirao 1872. godine, a javno ga prikazao 1879. godine u Philadephiji (SAD), dakle davno prije Hertzovih pokusa, ali je taj njegov izum zbog nespretnosti ostao nezapažen. Drugi su izumitelji pokušavali prenijeti telegrafski signal između paralelno postavljenih telegrafskih vodova. Tako je 1885. godine Sir


Teslina vertikalna antena s kuglom na vrhu na pokusnoj postaji u Colorado Springsu za odašiljanje elektromagnetskih valova radi bežičnoga prijenosa električne energije i signala prepoznatljiva i u Teslin brod za daljinsko upravljanje sa suvremenoj vertikalnoj anteni štapnim antenama

William Henry Preece (1834.–1913.), glavni inženjer britanskih pošta, ostvario bežični prijenos signala preko rijeke, na udaljenosti od oko 900 metara, uporabom velikih žičanih petlji. Ranih 1890-ih godina Thomas Alva Edison (1847.–1931.), glasoviti američki izumitelj, primijenio je ploče kondenzatora za bežični prijenos signala, ali je domet bio vrlo malen. Valja uočiti da se u svim takvim pokusima radilo s istosmjernom strujom, uz koju samo pri promjeni, dakle pri uključivanju i isključivanju, dolazi do pojave elektromagnetske indukcije. Iako su to bili zanimljivi pokusi, kako se ne radi o visokofrekvencijskim izmjeničnim strujama (što je jedno od četiriju Teslinih načela radiokomunikacija) i stalnom odašiljanju elektromagnetskoga zračenja, to ipak nisu antene u smislu kakve se rabe u radiokomunikacijama. Ipak svi ti pokusi pokazuju kako su krajem XIX. stoljeća mnogi izumitelji razmišljali o bežičnom prijenosu informacija, tada u obliku telegrafskog signala.

Prvotne antene

Heinrich Hertz (1857.–1894.), njemački fizičar, u pokusima koje je obavljao 1887./88. godine dokazao je nastajanje elektromagnetskih valova oko električnoga iskrišta napajanog izmjeničnom strujom. To je bila prva konstruirana i uporablje-

Teslina nedovršena velebna antena na Long Islandu ranih 1900-ih godina, namijenjena za zamišljen, ali nikad ostvaren svjetski sustav prijenosa energije i informacija

na antena. Na izlazu je oscilatora bila zrcalno simetrična naprava, sastavljena od dviju kuglica kao iskrišta i vodiča na čijim su krajevima bile veće metalne kugle za ostvarenje električnoga kondenzatora. Takav simetrični električni dvopol ili dipol, pod nazivom Hertzov dipol osnova je mnogih antena. Nikola Tesla (1856.–1943.), genijalni izumitelj, u svojim je pokusima prenošenja električne energije i signala slobodnim prostorom 1890-ih godina rabio dojmljive antene. Istaknute vodiče s kuglom na vrhu i uzemljene u podnožju, dovedene u električnu rezonanciju, rabio je na izlazu odašiljača i ulazu prijamnika. Takve je antene prikazao i u svojim patentima. Velike odašiljačke antene postavio je za pokuse u Colorado Springsu, te za nikad dovršeni svjetski sustav odašiljanja energije i signala na Long Islandu. Alaksandr Stepanovič Popov (1859.–1906.), ruski izumitelj i konstruktor radioprijamnika kojim je unaprijed opažao približavanje munja, pa je prijamnik nazvan vjesnikom oluje. U prikazu svojih uređaja za bežičnu telegrafiju u mornarici, jasno je izjavio kako “električni jarboli” na izlazu odašiljača i ulazu prijamnika nisu ništa novo jer ih rabi “poznati elektrotehničar” Nikola Tesla u Americi. Guglielmo Marconi ubrzo je kao antene počeo također rabiti okomite istaknute štapove, stoga

35


• prema primjeni: radiokomunikacijske (radijske, televizijske, relejne, mjerne), antene mobilne telefonije, radarske, antene radioastronomije, • prema valnoj duljini, odnosno frekvenciji (dugovalne, srednjovalne, kratkovalne, ultrakratkovalne, mikrovalne itd.), • prema radijskim službama (profesionalne, komunikacijske, radiodifuzijske, amaterske), • prema izvedbi (žičane, stupne, štapne, okvirne, magnetske), • prema usmjerenosti (neusmjerene, usmjerene, jednosmjerne, rotirajuće), • prema pojasu (uskopojasne ili rezonantne antene, širokopojasne ili aperiodske antene), • prema radu (pasivne, aktivne ili pametne antene).

Popovljev radijski prijamnik sa štapnom antenom iz 1895. godine (replika)

se do danas takve antene nazivaju Marconijevim antenama, iako bi im pripadao naziv Tesline antene. Marconi je 1901. godine za uspostavljanje radioveze preko Atlantika postavio u Poldhuu u Engleskoj golemu antenu sastavljenu od dvadesetak štapova. Bura je tu konstrukciju srušila prije uporabe, pa je Marconi od ostataka improvizirao antenu kojom je 12. prosinca 1901. odaslan legendarni signal od kojeg je samo telegrafsko slovo S primljeno na drugoj strani Atlantika. Može se zaključiti kako su na izumu i primjeni antena nakon Hertza sudjelovala na svoj način sva trojica prvenaca radija: Nikola Tesla, Aleksandr Stepanovič Popov i Guglielmo Marconi.

Zaključak

Marconijev prvi odašiljač za bežičnu telegrafi- Marconijeva antena u Poldhuu s nizom ju s pločastom antenom štapova za pokušaj prijenosa radiosiiz 1895. godine (replika) gnala preko Atlantika iz 1901. godine...

Razvrstavanje antena

Antene se razvrstavaju prema nizu kriterija, uobičajeno: • prema namjeni (odašiljačke, prijamne, prijenosne, automobilske, brodske, zrakoplovne, satelitske),

36

Od ovih prvotnih antena razvijene su tijekom više od jednoga stoljeća brojne i vrlo različite namjenske antene, ali je načelo rada ostalo jednako. Teško je u štapiću koji viri iz prijenosnog ručnog primoodašiljača i radioastronomskoj anteni razapetoj između dvaju bregova prepoznati istu radiotehničku sastavnicu – antenu. Stoga će u nastavku ovoga niza biti prikazani najvažniji izumi i konstrukcije antena u svoj nji-

...te porušena snažnim vjetrom prije nego što je uporabljena

hovoj raznolikosti, razvrstani prema područjima valnih duljina. Dr. sc. Zvonimir Jakobović


Europska robotika Analitičari stanja i trendova u globalnoj robotici razlikuju na svjetskoj razini tri velika gospodarska područja: azijsko-australsko, europsko i američko. Europa, povijesno ishodište industrijskog duha ali i mehanicističkog životnog svjetonazora svijeta, danas se ne doživljava kao prostor vodećeg razvoja ili primjene robota. No njena robotika imala je snažan utjecaj na oblikovanje razvojnih trendova, institucionalizaciju te standardizaciju robotike. Danas je Europa u čvrstoj sredini, između snažno tržišno i trendovski usmjerenog Istoka (Japan, Južna Koreja, Kina) i pomalo uspavane zapadne Amerike. Zbog dugotrajne svjetske prevlasti Japana u robotizaciji, potom napredovanja Južne Koreje i u novije vrijeme Kine, uvriježilo se mišljenje da azijsko-australijsko područje prednjači u svemu vezanom uz robotiku. To je samo djelomična istina. Azijsko-australijska zona zaista je najveće svjetsko tržište robota koje bilježi ubrzani rast u robotici, ali Europa je s iznadprosječnom u odnosu na svjetski prosjek, kontinentalnom gustoćom od 114 robota na 10 000 zaposlenih u industrijskoj proizvodnji prva u svijetu. Na drugom je mjestu Amerika s gustoćom od 99 robota što je još uvijek dvostruko više od Kine. Azijsko-australijsko područje, gdje su zemlje

SVIJET ROBOTIKE

poput Japana, Singapura i Južne Koreje s pojedinačno najjače robotiziranom industrijom, ima prosječnih 75 jedinica na 10 000 zaposlenih u industriji pa je tek treće na usporednoj skali. Ti podaci svjedoče i o značajnim promjenama u robotizaciji koje su se kod najrazvijenijih zemalja događale u proteklom desetljeću. Na pojedinačnoj listi snage robotiziranosti vodeće zemlje Dalekoga istoka daleko su iznad europskog prosjeka: Singapur ima gustoću robota 856, ali je tako visoka gustoća posljedica i malog broja od svega 240 000 zaposlenih u proizvodnoj, uglavnom elektroničkoj, industriji. Južna Koreja s gustoćom od 710 drži primat još od 2010. godine kada je s tadašnjom gustoćom od 310 započela kontinuirani rast. Treća svjetski najrobotiziranija zemlja je Njemačka s 322 jedinice na 10 000 zaposlenih. Njemačka, najrobotiziranija zemlja Europe pretekla je čak i Japan koji ima gustoću od “svega” 308. Treba se prisjetiti da je Japan 2009. godine (prije “samo” deset godina) bio prvi u svijetu u robotizaciji industrije, ali mu od tada gustoća robota pada. Zanimljiv je i podatak da Njemačka (kao i Švedska, druga visoko robotizirana europska zemlja) ima homogenu raspodjelu robota u svim industrijama, što je razlikuje od Koreje i Kine gdje je visoko učešće robotizacijom uočljivo

INDUSTRIJSKA ROBOTIKA EUROPE U ODNOSU NA SVIJET. Po “gustoći industrijskih robota” u industrijskoj proizvodnji Europa je sa 114 robota na 10 000 zaposlenih u industriji prva u svijetu. Na globalnom dijagramu gustoće robota International Federation of Robotics (IFR) za 2019. godinu među prvom dvadeset i jednom zemljom čija je robotizacija industrije iznad svjetske prosječne od 99 čak je petnaest europskih država. Taj podatak govori o homogenoj robotizaciji europske industrije. No, dinamika europske robotizacije (dijagram lijevo) različita je od neposrednih globalnih konkurenata. Rast europske industrijske robotike (oker) linearan je po stopi od 10 do 14%, dok Daleki istok (zeleno) bilježi akcelerirajući rast iznad 20%. Ipak Europa je još uvijek iznad SAD-a (plavo) i Kine (crveno) koja također bilježi neujednačene, ali ubrzane godišnje stope rasta više od 20%.

37


NAJPOZNATIJI ROBOTI RAZVIJENI U EUROPI. Kooperacijski roboti (COBOT) iz serije UR danske tvrtke Universal Robots (slika lijevo) danas su, unatoč mnogim poznatim svjetskim proizvođačima, među najpoznatijim i najprodavanijim industrijskim robotima novog vala suradničke (kooperativne) robotike. Cobot je razvijen u Europi. Na slici desno najbrži je montažni robot s paralelnom strukturom koji je razvijen u Švicarskoj. Ova dva robota nastavljaju slavu europske razvojne robotike poznate još od vremena razvoja prvih potpuno električnih manipulacijskih robota švedske tvrtke ASEA, njemačke tvrte KUKA, ali i danas već zaboravljene male finske tvrtke s proslavljenim manipulatorima Trallfa.

samo u elektroničkoj i automobilskoj industriji. Za usporedbu, u Južnoj Koreji gustoća robota u općoj industriji samo je oko petine one u autoindustriji. Treba podsjetiti da je Europa i povijesno u mnogim stvarima što se moderne, posebice industrijske, robotike tiče bila prva. Između ostaloga europske tvrtke ASEA i KUKA razvile su prve potpuno električne robote. Neki europski proizvođači industrijskih robota, uz japanske, još uvijek dominiraju svjetskim tržištem. Od deset vodećih svjetskih proizvođača industrijskih robota (ABB,

The Yaskawa Electric Corporation, Midea Group (KUKA i ostali), The Fanuc Corporation, Kawasaki Heavy Industries, Epson Robots, Stäubli, Nachi Fujikoshi Corporation, Comau, Omron Adept Technology Inc.) čak četiri su iz Europe. Europsko tržište industrijskih robota doseglo je u 2018. godini 9,9 milijardi USD po čemu je drugo najveće regionalno tržište na svijetu sa 80 tisuća prodanih industrijskih robota godišnje. Zbog sve izraženijeg prihvaćanja industrijske robotike svoj vodeći položaj Europa će zadržati i

EUROPSKE TVRTKE KOJE SU PREUZELI STRANCI. U svijetu trgovine snažno je odjeknula vijest da je Midea, kineski proizvođač kućanskih aparata, 2018. kupio ponos njemačke robotike tvrtku KUKA, jednog od najstarijih i svjetski najpoznatijih proizvođača industrijskih robota. Snažna japanska grupacija SoftBank koja je otkupila mnoge svjetske robotske tvrtke (poput Boston Dynamicsa), posebice one koje se bave razvojem androida i servisnih robota, otkupila je i francusku tvrtku Aldebaran poznatu po razvoju i proizvodnji malog androida NAO.

38


SERVISNI (NEVOJNI) ROBOTI. Europska poduzeća koriste servisne (uslužne) robote (dijagram desno) pretežno za rad u skladištima (44%), nakon čega slijede transport ljudi ili robe (22%), poslovi čišćenja ili odvoza otpada, kao i radovi na montaži (svaki 21%). No Europa prema statistici IFR World Roboticsa 2019. ima i najveći broj proizvođača servisnih robota (dijagram lijevo je iz 2018. godine) u svijetu. U njoj su 2019. radile 293 tvrtke koje proizvode servisne robote, dok ih je u SAD-u 242, a u Aziji više nego upola manje, 134.

Europa drži visokih 63% od svjetske proizvodnje malih profesionalnih (nevojnih) servisnih robota. No njen udio u proizvodnji kućnih i servisnih robota je niskih 14%.

ubuduće zbog velikog udjela automobilske industrije u europskoj ekonomiji. U 2018. godini 7% poduzeća EU-a koja zapošljavaju najmanje 10 osoba koristilo je industrijske ili uslužne robote. Velika poduzeća puno više koriste robote (25% poduzeća koja zapošljavaju 250 ili više osoba) od srednjih (12% poduzeća zapošljavaju od 50 do 249 osoba) ili mala poduzeća (5% poduzeća zapošljavaju od 10 do 49 osoba).

Industrijske i/ili uslužne robote najviše koriste poduzeća u Španjolskoj (11%), Danskoj i Finskoj (10%) i Italiji (9%). Najniži postoci su na Cipru (1%), u Estoniji, Grčkoj, Litvi, Mađarskoj i Rumunjskoj (svi 3%). Industrijski roboti najčešće se koriste u proizvodnom sektoru (16%), a uslužni roboti u proizvodnji i trgovini na malo (4%). Poduzeća češće koriste industrijske robote (5%) od uslužnih robota (2%). Poduzeća servisne robote koriste za upravljanje skladištima (44%), za prijevoz ljudi ili robe (22%), za poslove čišćenja ili odvoza otpada, kao i za radove na montaži (svaki 21%). Robotika zauzima središnje mjesto u Europskoj digitalnoj strategiji pa je zabilježeno 196 registriranih mreža projekata koji su naveli robotiku kao područje posebnog zanimanja. Europska komisija od 2018. financira pet takvih mreža usmjerenih na robotiku s 80 milijuna €. U okviru područja razvoja “Horizon 2020” projekti “Trinity” i “DIH²” usredotočeni su na ubrzane robotizirane proizvodnje, projekt “RIMA” bavi se uvođenjem robota u inspekciju i održavanje, “DIH-HERO” usmjeren je na robotiku u zdravstvenom sektoru, dok projekt “agROBOfood” podržava prilagodbu robotike u agro-prehrambenom sektoru. Svi ovi strateški projekti posebno se koordiniraju uz podršku od 2 milijuna € tijekom sljedećih pet godina. To bi trebalo pomoći da Europa ostane razvojno i komercijalno konkurentna na svjetskoj razini. Specifičnost europske robotike je i u tome da je upravo u Europi potaknuta svjetska rasprava o potrebi etičkog, zakonskog i socijalnog istraživanja razvoja i korištenja robota. Igor Ratković

39


Paviljon za EXPO 2020 izrađen tehnologijom 3D-ispisa MEAN ili punim nazivom Middle East Architectural Network predložio je rješenje za jedan od paviljona izložbe Expo 2020 koja će se održati u Dubaiju. Paviljon je kružnog oblika promjera 8 m i predstavljat će nezaobilazan punkt koji će primati posjetitelje ove svjetske izložbe. Inspiraciju za ovaj paviljon autori su pronašli u logo znaku za Expo 2020 kao i u palmama koje su kroz povijest, a i danas, od iznimne važnosti za Ujedinjene Arapske Emirate. Instalacija svojom inovativnošću predstavlja svojevrstan spoj etike, održivosti i inovacije. Paviljon je sastavljen na licu mjesta; omogućava šetnju kroz šumu betonskih elemenata koji su izrađeni pomoću tehnologije 3D-ispisa. Materijal za izradu elemenata koji nalikuju palmama je beton ultravisoke čvrstoće (Ultra-HighPerformance Concrete – UHPC). Paviljon je opremljen i razgranatom LED-rasvjetom. Koristeći Expo 2020 kao platformu za predstavljanje mogućnosti ove nove građevinske tehnologije u svijetu, projekt je ujedno i samodostatan ener-

EXPO 2020

getski generator koji apsorbira obilje energije Sunca. Njegovi elementi proizvode energiju tijekom dana, a noću, animirani različitim načinima rasvjete, sjaje različitim uzorcima. Paviljon je znamenitost koja svojim modernim i urbanim izgledom plijeni pažnju i predstavlja spoj nove tehnologije, inovativnosti i održivosti kao najbolji način dobrodošlice svakom posjetitelju izložbe Expo 2020. On je podsjetnik da je ovaj sajam svojim inovativnim idejama za razvoj gradova u budućnosti važan i usmjeren na generacije koje tek dolaze. Izvor: www.archdaily.com Sandra Knežević

Profile for Zoran Kušan

Časopis ABC tehnike broj 632 za veljaču 2020. godine  

Poštovani čitatelji, korisnici i autori našeg časopisa evo i novog broja, broja 632 za veljaču 2020. godine. Unatoč Fašniku, virusima i osta...

Časopis ABC tehnike broj 632 za veljaču 2020. godine  

Poštovani čitatelji, korisnici i autori našeg časopisa evo i novog broja, broja 632 za veljaču 2020. godine. Unatoč Fašniku, virusima i osta...

Profile for zoran1002
Advertisement