__MAIN_TEXT__
feature-image

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 Zaštitna maska I I Shield-A, učilo za programiranje mikroupravljača (6) I IŠ  krinja za blago I I Roboti u industrijskim klaonicama I

Broj 635 I Svibanj / May 2020. I Godina LXIV.

ČASOPIS ZA MODELARSTVO I SAMOGRADNJU

www.hztk.hr


INOVACIJE

Pametni telefon

U OVOM BROJU Pametni telefon. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Uklonjen oštećen sjeverni toranj Zagrebačke katedrale. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Škrinja za blago . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Pretinci za odlaganje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Kvantni internet. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Zaštitna maska. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 BBC micro:bit [9]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Robotski modeli za učenje kroz igru u STEM-nastavi - Fischertechnik (30) . . . . . . 16 Mala škola fotografije. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Pogled unatrag. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Analiza fotografija. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Shield-A, učilo za programiranje mikroupravljača (6). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Podzemna željeznica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Kratkovalne i ultrakratkovalne antene (2). . . . 29

Roboti u industrijskim klaonicama . . . . . . . . . 34 Samsung prikazuje prototip savitljivog uređaja Nacrt u prilogu: Samsung radi na pametnom telefonu kojem se ekran može presaviti na veličinu tableta. Robotski modeli za učenje kroz igru Južnokorejski koncern predstavio je prototip u STEM-nastavi - Fischertechnik (30) uređaja. Zasad je otvoreno kada će uređaj biti na tržištu. Proizvodnja potrebnog ekrana počet će Škrinja za blago u sljedećim mjesecima, izjavio je Justin Denison, Samsungov menadžer. DM Nakladnik: Hrvatska zajednica tehničke telefon (01) 48 48 762 i faks (01) 48 46 979; 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 9 (635), svibanj 2020. Školska godina 2019./2020. Naslovna stranica: Detalj sa Zagrebačke katedrale, prilikom sanacije sjevernog tornja Uredništvo i administracija: Dalmatinska 12, P.p. 149, 10002 Za­greb, Hrvatska

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


Uklonjen oštećen sjeverni toranj Zagrebačke katedrale Potres koji je 22. ožujka 2020. u jutarnjim satima pogodio Zagreb, oštetio je brojne kuće, zgrade i povijesne objekte. Snaga mu je bila 5,5 stupnjeva po Richteru, a seizmolozi su javili da je epicentar bio 7 km sjeverno od središta Zagreba (naselje Markuševec), na dubini od 10 km. Napukla i srušena pročelja, pregradni zidovi i dimnjaci te strah od dodatnog urušavanja promijenili su to jutro živote mnogih Zagrepčana. Potresi (nakon prvog bilo ih je još nekoliko slabijih) izazvali su niz oštećenja i na kulturno-povijesnoj graditeljskoj baštini grada Zagreba. Oštećeni su brojni objekti u kojima su do sada bile smještene državne, odnosno javne institucije: zgrada Hrvatskog sabora, palača Hrvatske akademije znanosti i umjetnosti, zgrade Pravnog fakulteta u Zagrebu, Hrvatskoga glazbenog zavoda, Muzeja za umjetnost i obrt, Medicinskog fakulteta na Šalati, dijelovi arkada na groblju Mirogoj... Bio je to potres koji će mnogi pamtiti: najjači u zadnjih 140 godina. Iako su brojni građani imali osobne brige, njihovi pogledi često su bili usmjereni prema poznatoj Zagrebačkoj katedrali, simbolu grada Zagreba. Riječ je o najvećoj hrvatskoj sakralnoj građevini i jednom od najvrjednijih spomenika hrvatske kulturne baštine, čiji je arhitekt poznati Herman Bollé. Vidjelo se da je potres srušio vrh njenog južnog tornja. Fotografije tog tužnog događaja prenijeli su brojni svjetski mediji. Iako je katedrala oštećena na brojnim mjestima, ranjeni toranj nikoga nije ostavio ravnodušnim. Sada je trebalo provjeriti u kakvom je stanju drugi, sjeverni vrh katedrale. Nakon pregleda bespilotnom letjelicom (dronom) stručnjaci su zaključili da postoji velika vjerojatnost da će se on i pri manjem potresu srušiti te izazvati još veća oštećenja katedrale i okolnoga prostora. Naime, toranj je po visini povezan šipkama i kao takav je krut, no ipak, cijeli se okrenuo za 12 do 15 centimetara. Trebalo je brzo reagirati jer je njegova dužina 13,5 m, a težina više od 25 tona. U pomoć su pozvani pripadnici Hrvatske vojske, građevinski stručnjaci, arhitekti, statičari, alpinisti, profesori Rudarsko-geološko-naftnog

POTRES U ZAGREBU

Obnovljena Zagrebačka katedrala godine 1905. Takva je bila do potresa ove godine

fakulteta... Zaključeno je da je najveće oštećenje sjevernog tornja između 72. i 73. reda, te da bi ga najbolje bilo tu odvojiti od ostatka katedrale. Na tom mjestu precizno bi trebalo probušiti i ukloniti čelične sidrene klinove i presjeći nategnuto čelično uže u sredini tornja. Prihvaćena je ideja da se to učini kontroliranom eksplozijom. Za to će trebati izbušiti devet rupa koje treba napuniti eksplozivom, povezivati ga i, naposljetku, aktivirati eksploziv. S obzirom na to da su sagledane sve mogućnosti, utvrđen cilj i možebitne posljedice, riječ je o radnjama koju mogu izvesti samo vrhunski stručnjaci. Skidanje vrha tornja planirano je u protekla dva tjedna: učinci simulacije eksplozije testirani su u dvorištu katedrale (odvajanje metalnih trnova zalivenih olovom na starim kamenim elementima baldahina druge galerije), kako bi se utvrdilo koliko eksploziva treba za presijecanje, te se na kraju matematički

3


akcije, projektirana je i skela u apsidi i izvan nje koja će omogućiti demontažu vrijednih vitraja i oštećenih kamenih prozorskih elemenata, ali i druge radove na sanaciji. Demontirane su i klupe iz svetišta, zaštićena su dva oltara neposredno uz sjeverni zvonik, zaštićena je kamena propovjedaonica, sarkofag Bl. Alojzija Stepinca te uklonjeni svi liturgijski predmeti, svijećnjaci, raspela i ostali pokretni dijelovi s oltara. Prošli su sati prije nego je stiglo zeleno svjetlo. Proračuni su pokazali da je sigurnosna zona nekih 75 metara od samoga mjesta eksplozije. Sve prometnice oko katedrale bile su zatvorene. Nitko nije smio ni blizu. Problem je i dalje stvarao vjetar, zbog kojeg se dosad dvaput odustajalo od zahvata, za koji su statičari procijenili da je opasan za okolinu. Prvo su se alpinisti uspeli do 92. metra sjevernog tornja s unutarnje strane i ubrzano postavili hrastove klade u centru

Pripreme za uklanjanje sjevernog tornja zvonika 17. travnja 2020. Južni toranj (lijevi) srušio se u potresu 22. ožujka 2020.

dobila količina kojom bi se minimalno oštetio toranj. Čekao se dan bez vjetra jer, ipak, riječ je o 92, odnosno 105 metara od zemlje, a gore zna biti vjetrovito, te nije lako raditi iz košara zakačenih na visokoj dizalici. Vjetar ne smije biti jači od 5 m/s (18 km/h). I došao je taj 17. travnja za koji se pretpostavilo da bi sve moglo biti u redu. Prije same

Uzbudljivo podizanje alpinista. Potrebno je prije eksplozije još jednom sve provjeriti

4

Pripadnici Hrvatske vojske pratili su s tri drona u svakom trenutku stanje u blizini tornja kao i mjesto gdje bi trebalo doći do eksplozije

zvonika koje će pomoći pri samom dizanju. Morali su sajlama zavezati vrh tornja za dizalicu te viseći na užadi folijom omotati dio koji se skida. Potom su pripadnici Hrvatske vojske na tu visinu podignuti u košari. Nakon što su izbušili rupe na dijelovima sjevernog tornja katedrale, u njih su postavili 48 grama plastičnog eksploziva pentrita. Zatim su hrvatski alpinisti još jednom provjerili je li sve osigurano... U 17:58 sati uslijedila je eksplozija. Dron je obletio oko tornja da bi se potvrdilo da je napravljen precizan rez. U 18:06 sati golemom 500-tonskom dizalicom brižljivo se podiže toranj


Zagrebačka katedrala tjedan dana kasnije: mada oštećena još uvijek djeluje impozantno

Izgled prve katedrale nije poznat, ali zato se već mnogo više zna o prvoj sljedećoj katedrali, čiji je izgled očuvan na pečatu Kaptola iz 1297. godine te na zrcalnoj kopiji pečatnjaka iz 1371. godine. Za prve obnove katedrale zaslužan je biskup Timotej (1263.‒1287.) koji ju je počeo temeljito obnavljati u gotičkom stilu nakon što je teško nastradala za provale Tatara (1242. godine). Katedrala je pratila sudbinu svoga naroda. Obnova je nastavljena u XIV. i XV. stoljeću. U XVI. stoljeću katedrala je utvrđena zidinama i kulama (Bakačeva kula i dr.), a između 1633. i 1641. godine dobiva svoj masivan renesansni toranj, izveden po projektu Hansa Alberthala, koji je u katedrali 1632. godine izveo mrežasti kasnogotički svod. Požari i navala neprijatelja više su ju puta oštećivali, ali najteži udarac ju je pogodio u velikom potresu 1880. godine. Nakon potresa provedena je temeljita obnova katedrale u neogotičkom stilu (1880.‒1906.), po nacrtima bečkog graditelja F. Schmidta, a gradnju je vodio Hermann Bollé.

Kontrolirana eksplozija kojom je odvojen gornji dio tornja

Zagrebačka katedrala dan nakon uklanjanja vrha sjevernog tornja

te se polagano spušta. Oni koji vode preciznu evidenciju o ovoj akciji zapisali su: Uklanjanje vrha sjevernog tornja Zagrebačke katedrale uspješno je izvedeno u 18:39 sati. Bio je to povijesni uspjeh svih onih koji su sudjelovali. Sada slijedi dugotrajna obnova ovog nadaleko poznatog simbola Zagreba. Izvor fotografija: MORH, Jutarnji list, autor priloga Amanita

5


Škrinja za blago

MODELARSTVO

Nacrt u prilogu tako da ima osobnu crtu u odnosu na osobu kojoj ćete škrinjicu pokloniti. Ako znate što netko voli dodajte kao detalj na škrinjici (cvijet, loptu, lik iz crtića, djetelinu s četiri lista i drugo). Dodatke izradite sami, neka to bude doprinos dizajnu škrinjice. Zanimljiva može biti i pirografija koja nam daje široke mogućnosti ukrašavanja. Škrinjica nije prevelika tako da može biti ukras police, ormarića ili stola. O tome što ćete u nju staviti ovisit će njena vrijednost. Ukoliko je želite pretvoriti u kasicu napravite otvor na poklopcu za ubacivanje novčića. Šarke koje sam postavljao na škrinjicu, zbog nemogućnosti nabavljanja, sam sam izradio.

Materijal potreban za rad: Škrinjica za blago sastoji se od dva osnovna dijela: kutije i poklopca. Škrinjica je rad za modelare koji nikada nemaju mira i koji moraju nešto raditi kako bi se osjećali dobro. Koliko će biti zahtjevna za izraditi ovisi o vama. Preciznost i urednost u radu, rezanje po crti i kratko brušenje pomoći će vam da izrada ovog rada ne bude previše zahtjevna, a tko zna ‒ možda se i zabavite. Uživajte u radu! Modelarski uradak za laganu te kreativnu zabavu je škrinjica za blago. Postoji niz različitih škrinjica koje možemo naći u trgovinama, no ova je specifična jer me je okupirala za vrijeme korone te skratila vrijeme provedeno u stanu. S obzirom da modelarski stroj pri radu stvara priličnu buku, škrinjica je oblikovana ručnim alatom, lukom i pilicom te ručnim turpijama i brusnim papirom. Uz to kažu da nam nedostaje fizičkog rada i razvoja motoričkih sposobnosti za primjenu alata ‒ pa evo prilike da to pro mijenimo. Iako na sebi ima dovoljan broj ukrasa, njih nikada previše, ako tako volite. A možda je nekome previše ‒ taj će smanjiti broj ukrasa. U svakom slučaju svaki modelar koji odluči izraditi škrinjicu imat će dovoljno radnih sati provedenih u modelarstvu. Važno je biti precizan i uredan u radu, mirne ruke i velike volje za rad. Sve ostalo doći će samo po sebi. Ukoliko znate za koga bi takav poklon izradili, modelarski uradak izradite

6

Za izradu škrinjice potrebno je sedam šperploča A4-formata debljine 3 mm, tanki pocinčani lim 100x100x0,3 mm (sličan onom iz radnih kutija za tehničku kulturu), vijci promjera do 2 mm i duljine 8 mm – deset komada, jedan vijak za drvo u obliku prstena, vrpca debljine 1‒2 mm od pamuka ili lana – duljine 500 mm.

Alati potrebni za rad:

Modelarska pilica ili luk i pilica te stalak za piljenje, šilo, kutnik, pribor za crtanje, bravarske turpije, svrdlo promjera 2 mm i aku-bušilica, modelarski nožić i škare, brusna daščica i brusni papir različite gradacije, različite stege, kvačice, kuhinjske gumice i krep-traka širine 10 mm.


Tijek izrade škrinjice:

Ocrtajte materijal ili spojite samoljepljivi papir na koji ste ispisali crteže s materijalom, šperpločom. Prije lijepljenja papir lijepite na majicu kako bi ljepilo na papiru oslabilo prije spajanja sa šperpločom. Pomoću modelarske pilice ili luka i pilice odvojite pozicije dna – unutarnji i vanjski dio, prednje i stražnje strane kutije – unutarnji i vanjski dio. Pomoću ručne pile izrežite četiri letvice jednakih dimenzija koje će služiti za ojačanje škrinjice. Nakon oblikovanja piljenjem, turpijanjem i brušenjem, spojite zasebno unutarnje i vanjske pozicije kutije, dno, prednju i stražnju stranu te bočne strane. Pri spajanju koristite kvačice kako bi spojevi unutarnje i vanjske pozicije bili što kvalitetniji. Dodajte letvice koje će ojačati vaše kutije, ali i mjesto gdje ćete poslije spojiti nosače – šarke za poklopac škrinjice.

Piljenjem odvojite ukrase za kutiju te ih doradite turpijama i brusnim papirom. Kad bude moguće, lijepljenjem ih spojite na prednju i stražnju stanu kutije. Spojite dno, prednju stranu, bočnu lijevu i desnu stranu te stražnju stranu kutije. Krep-trakama spojite pozicije tako da kutija bude kvalitetno spojena. Vodite računa da letvice za ojačanje moraju sjesti na svoje mjesto pri spajanju stranica kutije. Brušenjem doradite spojeve kutije kako bi poklopac škrinjice mogao “sjesti” na svoje mjesto. Piljenjem oblikujte pozicije za izradu poklopca škrinjice. Nakon toga ih doradite brušenjem. Spojite bočne vanjske i unutarnje pozicije poklopca u cjelinu. Koristite se kvačicama kako biste postigli kvalitetan spoj. Brušenjem doradite pokrov poklopca te ga uz potrebnu doradu i prilagodbu spojite na poklopac. Spajanje počnite s najširom gornjom stranicom i dvije vanjske stranice. Primite spojeve krep-trakom. Prilagodite i spojite ostale pozicije poklopca na njihovo mjesto. Sve još primite krep-trakom kako bi spojevi bili što kvalitetniji. Doradite spojeve i cijeli poklopac brušenjem. Piljenjem izdvojite ukrase za poklopac iz materijala, turpijanjem i brušenjem doradite ukrase. Nakon dorade potrebno ih je lijepljenjem spojiti s poklopcem na predviđena mjesta. Kako bi spoj bio što kvalitetniji, doradite da brušenjem i pri spajanju koristite krep-traku. Piljenjem izdvojite pozicije za izradu nožica za škrinjicu. Svaka strana ima po tri pozicije, doradite ih brušenjem i međusobno spojite lijepljenjem (3 + 3). Spojene pozicije postavite i lijepljenjem spojite za dno škrinjice. Postavite poklopac škrinjice na njegovo mjesto te ga pomoću šarka i vijaka spojite u cjelinu. S prednje strane postavite prstenasti vijak i šarku za zaključavanje škrinjice. Postavite platnene trake na bočne strane. Njihovu duljinu možete samostalno odrediti. Tko želi može filcanom krpom ukrasiti unutrašnjost škrinjice te na taj način zaštititi blago koje će spremati u škrinjicu. Moje blago, vijke i čavliće, ne treba posebno zaštititi. Rad na dizajnu i funkcionalnosti škrinjice je poželjan no ne i neophodan. Škrinjica ima već istaknuta poboljšanja. Ivan Rajsz, prof.

7


Pretinci za odlaganje

NOVE TEHNOLOGIJE

Pretinac s instrumentnom pločom koja se pojavljuje i nestaje pri jednom pokretu ruke Pretinci za odlaganje u automobilima mogu biti pravi sakupljači prašine. Ali oni također ispunjavaju korisnu funkciju. Gdje drugdje pohraniti sunčane naočale, papirnate maramice ili karticu za parking? Nova vrsta ladice za odlaganje, koju je izradio Institut Fraunhofer za alatne strojeve i tehnologiju oblikovanja IWU, skriva se na nadzornoj ploči i tek se po potrebi otvara. Pri kupnji novog automobila dizajn kokpita može biti prilično važan čimbenik u izboru modela. Na primjer, jesu li svi razni pretinci i spremnici na pravom mjestu? No, prilikom iznajmljivanja automobila izbor je naravno manji. Budući da stručnjaci predviđaju da će ubuduće sve više ljudi dijeliti jedan automobil, proizvođači automobila sada razmatraju načine dizajniranja unutrašnjosti automobila na takav način da se može prilagoditi individualnim zahtjevima. Pokret ruke otvara pretinac Istraživači s Instituta Fraunhofer za alatne strojeve i tehnologiju oblikovanja IWU udružili su se s tvrtkom za autodijelove Brose Fahrzeugteile kako bi riješili ovaj problem. Ono što su smislili je pretinac za odlaganje skriven na nadzornoj ploči vozila, koji se otvara samo po potrebi. Ako zaboravite uzeti svoje stvari iz njega pri izlasku iz vozila, promijenjeni oblik površine nadzorne ploče podsjetit će vas na to: “Pretinac se otvara poput origami figure”, objašnjava Lukas Boxberger, menadžer grupe u Fraunhofer IWU-u. “To djeluje pomoću legure memorijskog oblika (SMA). To su posebni materijali koji se pretvaraju u određeni oblik do ponovnog zagrijavanja, nakon čega se vraćaju u svoj prvobitni oblik.” Senzor registrira pomicanje ruku u odgovarajućem području nadzorne ploče. To pak aktivira sljedeći postupak: električna struja kratko poteče kroz žice izrađene od legure memorije oblika. Ove žice povezuju parove susjednih uglova pretinca četvrtastog oblika. Kada struja poteče, žice se zagriju i vraćaju svom izvornom obliku. Kao rezultat toga, svaki se od četiri ugla ravnomjerno povlači prema zajedničkoj srednjoj točki. To stvara pritisak prema dolje na površini i tako stvara

8

udubljenje u obliku pretinca na gornjem rubu armaturne ploče. Ideja za mehanizam za sklapanje potekla je od vodene biljke mesožderke. Čim vozač isprazni pretinac ‒ ili ako u njega ništa nije stavljeno ‒ on poprima svoj izvorni, ravni oblik. Struja teče kroz žice samo kada mijenja oblik. Sustav je izuzetno izdržljiv, može izvršiti tri milijuna ciklusa širenja, kontrakcija bez primjetnog zamora. Pri gradnji pokaznog primjerka Fraunhoferovi istraživači upotrijebili su trodimenzionalni ispis. Planovi za industrijsku proizvodnju Međutim, trodimenzionalni tisak nije prikladan za potrebe masovne proizvodnje. U sljedećem koraku, istraživači razmatraju načine izrade pretinca za oblikovanje memorije pomoću ubrizgavajućeg lijevanja ili postupkom rola do rola. Ubrizgavanje bi bilo pogodno samo za proizvodnju velikih serija. Za razliku od toga, postupak rolo-valjanja valja koristiti za proizvodnju malih i velikih serija. I ovdje je svijet prirode poslužio kao nadahnuće ‒ u ovom slučaju to su ljudska koža i mišići ispod nje. Koža se sastoji od više slojeva, od kojih svaki ispunjava drugačiju funkciju. Epiderma, na primjer, štiti ljudsko tijelo od štetnih čimbenika okoliša, dok mišići ispod nje omogućuju kretanje. Istraživači žele primijeniti iste principe za daljnji razvoj ovog pretinca: poput epiderme, vanjski sloj štiti od utjecaja okoline; njegov prijemčivi sloj sadrži senzore za registriranje pokreta ruku u području pretinca; endoskelet načinjen od čvršće plastike omogućuje kontrolu snage i pokreta; a SMA-žice formiraju mišiće i pokreću. Istraživači će sada ispitivati je li te pojedinačne slojeve najbolje lijepiti, prešati zajedno ili printati. Njihova će zadaća biti razviti proizvodne procese koji isporučuju


visokokvalitetni proizvod koji se može reciklirati, a istovremeno je ekonomski i ekološki prihvatljiv. Gledajući dalje unaprijed, planira se kreiranje i drugih oblika ‒ za dublje pretince za skladištenje i izrada pretinaca od drugih materijala, poput furnira ili tekstila. Ostale primjene u

automobilima također su potpuno zamislive: samoaktivirajući štitnici za sunce, automatski otvori za ventilaciju ili individualizirani položaji sjedala. Izvor: www.techxplore.com Snježana Krčmar

Kvantni internet Fizičari povezali kvantnu memoriju na najdužu udaljenost ikad Jedan smo korak bliže kvantnom internetu. Ali, čekajte malo, što je to uopće - kvantni internet? Tim znanstvenika iz Kine povezao je kvantne uspomene uz pomoć više od 50 kilometara dugog optičkog kabela, nadmašivši prethodni rekord preko 40 puta. Znanstvenici ističu kako je to važan korak prema internetu zaštićenom od hakera. Internet koji danas koristimo bio je uistinu revolucionaran izum. Povezao je svijet informacijama i omogućio nam dijeljenje milijuna fotografija slatkih i umiljatih mačaka. Ali internet je također prepun hakera koji pokušavaju presresti važne ili osjetljive informacije. Da bi uzvratili, fizičari su pronašli rješenje, uz malu pomoć Schrödingerove mačke, poznate hipotetičke mrtve i žive mačke koja je imala za cilj otkriti čudnu prirodu subatomskih čestica. Predloženo rješenje predstavlja novi internet kojim vlada bizarni svijet kvantne mehanike. Takav bi internet jednog dana mogao postati standard za sigurno slanje, primanje i pohranu podataka. Princip superpozicije U klasičnom računalnom svijetu informacije su predstavljene bitovima s vrijednostima 0 ili 1. Kvantni internet, poput kvantnog računala, iskoristio bi jedno od osnovnih svojstava kvantne mehanike, princip superpozicije. Ovaj je princip izvrsno opisan koristeći paradoks fizičara Erwina Schrödingera o tome da je mačka u kutiji istodobno i mrtva i živa. Kvantna računala koriste kvantne bite, ili “qubite”, koji mogu postojati u stanju superpozicije u kojem imaju vrijednost od 1 i 0 istovremeno. Kubit postoji u ovom stanju nesigurnosti sve dok ga promatrač ne odredi, rušeći kubit u određeno stanje 0 ili 1.

NOVE TEHNOLOGIJE

Ako uparite dva ili više qubita zajedno, oni se isprepletu. Kvantna isprepletenost je eterična veza dviju ili više čestica, tako da bilo koja radnja izvršena na jednoj trenutačno utječe na ostale, bez obzira na to koliko su udaljene od njih. Albert Einstein poznati je fenomen nazvao “sablasno djelovanje na daljinu”. Prava čarolija kvantnog interneta započinje kada se informacija pošalje koristeći isprepletene čestice, koje se nazivaju i kvantna teleportacija. “Kvantna teleportacija način je prijenosa nepoznatog kvantnog stanja iz jedne čestice u drugu na udaljenom mjestu, bez slanja same originalne čestice”, kaže Jian-Wei Pan, profesor fizike na Kineskom sveučilištu za znanost i tehnologiju u Hefei i koautor studije. Budući da zapleteni kubiti nisu fizički povezani ni u kojem obliku, presretanje komunikacija između njih nije moguće. Kvantne memorije Pan i njegov tim već su demonstrirali isprepletenost svjetlosnih čestica, odnosno fotona, na velike udaljenosti kroz prazan prostor. Godine 2017. njegov je tim isprepleo dva fotona na udaljenosti od 1200 km pomoću satelitskog releja po imenu Micius koji orbitira oko Zemlje.

9


U praksi je ispreplitanje vrlo sitničav posao. Najmanji poremećaji, poput promjene temperature ili vibracije, mogu prekinuti vezu između isprepletenih čestica, urušavajući njihovo zajedničko stanje. Kako bi kreirali pravi kvantni internet, fizičari će se morati poslužiti takozvanim kvantnim memorijama. Kvantna memorija uređaj je koji pohranjuje kvantne informacije. On treba čuvati superpoziciju dva stanja. U studiji, objavljenoj u američkom časopisu Nature, Pan i njegovi kolege uspjeli su ispreplesti kvantne memorije duž 50 km dugog optičkog kabela. Prethodni rekord razdvajanja memorija iznosio je 1,3 km. U eksperimentu nove studije kvantna memorija je skup laserski hlađenih atoma rubidija zarobljenih u vakuumu. Tim je koristio fotone za čitanje i pisanje u oblak od 100 milijuna zarobljenih atoma. Fotoni su korišteni kako bi

Zaštitna maska

pobudili atome u više energetsko stanje, postavljajući kubite koje su istraživači željeli ispreplesti i proizveli isprepleteni foton za slanje niz optički kabel. Potom su istraživači trebali promijeniti frekvenciju fotona kako se ne bi izgubio u 50 km optičkog kabela namotanog u njihovom laboratoriju. Naposljetku, foton bi mogao biti poslan na svoje putovanje kroz kabel kako bi uspješno upleo drugu kvantnu memoriju. Iako je postigao kvantno ispreplitanje između memorija, tim tek treba izvesti kvantnu teleportaciju informacija između dva čvora. Istraživači su rekli kako se nadaju da će ovaj rad utrti put stvaranju mreže kvantnih relejnih stanica koje bi proširile isprepletenu komunikaciju na veće udaljenosti, što bi na kraju vodilo prema kvantnoj mreži velikih razmjera. Izvor: www.livescience.com Foto: Shutterstock Snježana Krčmar

ABC tehnike

Ovih dana svi smo svjedoci vrlo ružne pojave da su maske za zaštitu od koronavirusa poskupjele na 15 kn!

10

Stoga predlažemo da sebi, ukućanima, susjedima i prijateljima napravite jednostavne maske prema sljedećem opisu: Potrebno je nabaviti valjak salveta čiji pojedinačni listovi imaju dimenziju približno 216 x 292 mm. Prvi korak je da se list salvete presavija u cik-cak obliku, prema crtkanim linijama kako je to prikazano na nacrtu. Naravno, te crtkane linije ne treba crtati i svejedno je hoćete li nakon savijanja dobiti 9 ili 10 ili 11 podužnih traka. Drugi korak je da se tako presavijena salveta složi kao harmonika. Treći, i zadnji, korak je da se oba kraja presaviju, u njih se umetnu gumice i spoje se klamericom. Gumica bi trebala imati promjer od 60 mm. Sve to vidljivo je na nacrtu i fotografiji. Bojan Zvonarević


BBC micro:bit [9]

KODIRANJE

Poštovani čitatelji, u zadatku iz prošlog nastavka serije trebalo je proširiti ponuđeni programski kôd za daljinsko upravljanje s dvije nove komande: ubrzavanje i usporavanje vožnje robotskih kolica. Na Slici 9.1. ponuđeno je rješenje odašiljača, a na Slici 9.2. rješenje prijemnika.

Slika 9.1. Ovaj programski kôd odašiljača valja otpremiti do BBC micro:bita daljinskog upravljača

Kako je vidljivo u programu odašiljača dodana su dva nova bloka za tipke A i B. Izabrano slovo H (od engleskog High) koje će se pojaviti na LED-matrici daljinskog upravljača nakon kratkotrajnog pritiska tipke A ukazuje na veću brzinu, a izabrano slovo L (od engleskog Low) koje će se pojaviti na LED-matrici daljinskog upravljača nakon kratkotrajnog pritiska tipke B ukazuje na manju brzinu. Za programski kôd prijemnika trebate najprije odrediti promjenljivu “BRZINA”. S obzirom da je u zadatku zatraženo da se kod prvog pokretanja robotska kolica kreću sporije (servomotori ugođeni na 10%) u bloku “on start” umetnite blok “set BRZINA to -10”. Vjerojatno se mnogi pitaju zašto je izabran negativan broj. Odgovor je jednostavan. S blokom “absolute of …” lako je pretvoriti taj broj u pozitivan. Radi toga unutar logičkih blokova “if….then” bit će dovoljno da umetnete blok promjenljive “BRZINA” kad god servomotori zatrebaju negativan broj, a tamo gdje servomotori zatrebaju pozitivan broj trebate dodati i blok “absolute of …”. Opis bloka

Slika 9.2. Ovaj programski kôd prijemnika valja otpremiti do BBC micro:bita robotskih kolica

11


“absolute of …” objavljen je u 6. nastavku ove serije (ABC tehnike broj 632). Sad kad imate tako pripremljeno daljinsko upravljanje mogli biste se okušati u nekoj igri spretnosti, na primjer “Slagalica”.

Slagalica

Igra se svodi na premještanje figurica različitih boja guranjem. Uz pomoć robotskih kolica s daljinskim upravljanjem trebate preseliti tri figurice iz startne pozicije A u ciljnu poziciju B, pritom pazite da sparite boje figurica s bojama ciljnih kvadrata. Robotska kolica startaju s mjesta koje se naziva DOM, a igra traje 2,5 minute. Na Slici 9.3. vidljiv je raspored elemenata igre.

Slika 9.4. Za ovu su igru potrebne tri figurice, svaka u svojoj boji

S obzirom da figurice morate gurati treba vam i dodatak za robotska kolica kao ovaj na Slici 9.5. Crtež možete preuzeti na https://www.thingiverse.com/thing:4234814.

Slika 9.5. Robotska kolica opremite ovim dodatkom za guranje figurica, a za to će vam trebati dvije matice M3 i dva vijka M3 × 8 (× 10)

Dodatak za guranje trebate ugraditi na prednji kraj robotskih kolica, ispod pločice BBC micro:bita, Slika 9.6.

Slika 9.3. Raspored elemenata igre “Slagalica”

Na radnom stolu crnom izolirajućom trakom označite prostor približnog formata A1 (594 × 840 mm) i granice DOM-a veličine 150 × 200 mm. Komadima izolirajuće trake označite šest kvadrata veličine 10 × 10 mm u tri boje (na primjer dva crvena, dva zelena i dva plava). Prije odbrojavanja vremena robotska kolica moraju biti unutar DOM-a, a tri figurice na startnim pozicijama A. Tri figurice možete 3D printati. Učinite to u tri različite boje tako da odgovaraju bojama zalijepljenih kvadrata (na primjer crvena, zelena i plava), kao na Slici 9.4. Gotov crtež možete preuzeti na https://www.thingiverse.com/ thing:4234812 .

12

Slika 9.6. Ovako izgledaju robotska kolica s ugrađenim dodatkom za guranje figurica

Ovom ćete igrom upoznati sve mane vaših robotskih kolica. Naime, ako u programskom kodu niste predvidjeli i softverski popravili puta-


nju vožnje robotskih kolica tako da servomotori ne vuku na jednu stranu onda ćete imati problema s preciznošću pa to učinite sada. Detaljne upute možete pronaći u trećem nastavku ove serije (ABC tehnike broj 629, strana 11). Osim toga, saznat ćete koja vam brzina više odgovara, 10% ili 50%. Ako smatrate da igru možete riješiti brže onda softverski prepravite i taj podatak.

Treći servomotor

Na pločici BBC mikro:bita nije iskorišten priključak P2. Mogli biste ga koristiti za pokretanje neke vrste robotske ruke. Za to će vam trebati servomotor koji zakreće vratilom do nekog određenog kuta, kao na primjer servomotor HEXTRONIK HXT900 sa Slike 9.7.

Slika 9.8. Servomotor HEXTRONIK spojite umjesto servomotora POLOLU

Slika 9.7. Servomotor HEXTRONIK HXT900

Prema tvorničkom katalogu servomotor HXT900 može zakrenuti vratilo za 90° ulijevo i udesno. To provjerite tako da na robotskim kolicima odvojite tri žice s konektora servomotora lijevog kotača koje idu na P1 i baterije te umjesto njega spojite ovaj novi servomotor. Pogledajte Sliku 9.8. Vrlo je važno da poštujete boje žica. Crnu žicu koja ide s baterija trebate spojiti na smeđu žicu servomotora. Crvenu žicu koja ide s baterija trebate spojiti na crvenu žicu servomotora. Žicu koja ide s P1 trebate spojiti na narančastu žicu servomotora. Pripremite program sa Slike 9.9. te ga otpremite do pločice BBC mikro:bita robotskih kolica. Ako je sve kako valja, nakon otpremanja vratilo servomotora automatski se namješta na

poziciju 90°. Na vratilo servomotora ugradite kraći dodatak koji ste dobili tako da ga usmjerite okomito prema van (ne trebate ga pričvršćivati vijkom). Robotska kolica namjestite tako da gledate u matricu LED-ica BBC micro:bita, a servomotor držite u ruci. Kratkotrajno pritisnite tipku A. Vratilo bi se trebalo pomaknuti 10° ulijevo (giba se suprotno od kazaljke na satu). Kratkotrajno pritisnite tipku A još osam puta uzastopno tako da dođete do pozicije 0°. Resetirajte pločicu BBC micro:bita. Vratilo bi se trebalo vratiti na poziciju 90°. Kratkotrajno pritisnite tipku B. Vratilo bi se trebalo pomaknuti 10° udesno (giba se u smjeru kazaljke na satu). Kratkotrajno pritisnite tipku B još osam puta uzastopno tako da dođete do pozicije 180°. Ako ste, kako je savjetovano, servomotor držali u ruci onda ste sigurno osjetili da kod dva krajnja položaja vratila (0° i 180°) servomotor vibrira. To se dešava zbog tolerancije elemenata servomotora. Ove ćete dvije krajnje pozicije u

Slika 9.9. Programski kôd za ispitivanje servomotora s ograničenim zakretanjem vratila

13


Slika 9.11. Robotska kolica s nosačem trećeg servomotora

Slika 9.10. Nosač trećeg servomotora

budućim eksperimentima izbjegavati kako ne biste uništili servomotor. Resetirajte pločicu BBC micro:bita kako bi se prije nastavka aktivnosti vratilo namjestilo na poziciju 90°. Isključite baterije. Za nastavak aktivnosti prvo što ćete trebati je 3D-printani nosač trećeg servomotora, kao ovaj na Slici 9.10. Gotov crtež možete preuzeti na https://www. thingiverse.com/thing:4223218. Na robotska kolica ugradite nosač servomotora umjesto dodatka za guranje figurica s dva vijka M3 × 8 (× 10) i dvije matice M3, Slika 9.11. Sa servomotora skinite nastavak za vratilo. Servomotor ugradite na nosač te ga pričvrstite vijcima koje ste dobili u kompletu, Slika 9.12. Sljedeće što trebate 3D printati je robotska ruka. Gotov crtež preuzmite na https://www. thingiverse.com/thing:4234824. To i nije neka ruka, prije bi ju mogli nazvati viljuškom ili slično. Kako god, poslužit će vam za

dizanje tereta. Ugradite je na vratilo servomotora i pričvrstite vijkom koji ste dobili u kompletu. Prilikom ugradnje pokušajte ju usmjeriti ravno naprijed, paralelno s radnom površinom.

Električna instalacija

Postojeću električnu instalaciju robotskih kolica trebate proširiti za napajanje trećeg servomotora. Odvojite sve žice s konektora drugog servomotora kotača robotskih kolica (prije ste već odvojili žice s konektora prvog servomotora). Otpustite vijak s GND-a pločice BBC micro:bita kako biste potpuno oslobodili električnu instalaciju napajanja, Slika 9.13. Oštrim nožem (skalpelom) oprezno uzdužno odrežite te uklonite crveni i crni termobužir. Pripremite i odmah uvucite nova dva termobužira. Pripremite i zalemite treću crvenu i četvrtu crnu žicu na postojeće žice. Preko zalemljenih dijelova navucite termobužire i zagrijte ih kako bi se stegnuli. Pripremite žicu s okatom stopicom.

Slika 9.13. Ovo je postojeća električna insta- Slika 9.14. Ovo je proširena električna lacija napajanja robotskih kolica koju valja instalacija za robotska kolica s tri servoprilagoditi za prihvat trećeg servomotora motora

14

Slika 9.12. Treći servomotor s ugrađenom “robotskom rukom”

Slika 9.15. Električna montažna shema robotskih kolica s tri servomotora


Nakon svega obavljenog trebate električnu instalaciju koja je prikazana na Slici 9.14. Sve trebate spojiti prema električnoj montažnoj shemi sa Slike 9.15. Servomotor desnog kotača ide na P0, servomotor lijevog kotača ide na P1, a servomotor robotske ruke ide na P2. Crna žica s okatom stopicom ide na GND-pločice BBC micro:bita. Trebate još jedan vijak M3 × 8 (× 10) i jednu maticu M3.

na način da se dugim pritiskom tipke A vilica neprekidno podiže (giba se samo dok je tipka pritisnuta), ali ne više od 130°, a dugim pritiskom tipke B neka se vilica neprekidno spušta (giba se samo dok je tipka pritisnuta), ali ne niže od 50°. Ostale komande pokretanja robotskih kolica neka ostanu iste kao one sa Slike 9.1. Kod prvog startanja neka se vilica robotske ruke namjesti vodoravno u odnosu na radnu površinu. Vježbajte zabavljajući se.

Provjeravanje funkcionalnosti

Za ove ste vježbe trebali

Slika 9.16. Program za ispitivanje funkcionalnosti robotskih kolica s robotskom rukom

NAPOMENA! Proteklih se nekoliko mjeseci ljudi žale kako je pristup internetskoj stranici www.thingiverse.com nevjerojatno usporen, a kad se veza ostvari javlja grešku tipa “404 YOU HAVE REACHED THE END OF THE THINGIVERSE. THERE IS NOTHING AWESOME HERE… YET.”. Zbog toga sve crteže ove i prošlih lekcija možete preuzeti i s internetske stranice https:// cults3d.com/en/3d-model/various/abc-robotska-kolica-s-bbc-micro-bitom. Morat ćete se besplatno registrirati za što ćete trebati valjanu adresu e-pošte. Marino Čikeš, prof.

Prije nego se upustite u neko zahtjevnije kodiranje provjerite funkcionalnost robotskih kolica s robotskom rukom. U tu svrhu prepišite program sa Slike 9.16.

Program otpremite. Ako je sve kako valja sva će se tri servomotora vrtjeti. Lijevi i desni će tjerati robotska kolica naprijed/nazad, a robotska ruka će podizati/spuštati vilicu. Ako nešto ne radi kako valja, morat ćete prekontrolirati sve spojeve i način spajanja prema električnoj montažnoj shemi. Kad ustanovite da je sve u redu možete krenuti s pisanjem novih ili prepravljanjem starih programa za odašiljač i prijemnik daljinskog upravljanja. Daljinski upravljač neka ima dvije komande za podizanje i spuštanje vilice robotske ruke. Za to koristite tipku A i tipku B odašiljača

• BBC micro:bite, 2 komada, • USB-kabel, • baterije za robotska kolica, • baterije za daljinski upravljač, • robotska kolica od plastike, • kutiju za daljinski upravljač od plastike, • 4 komada električarske izolirajuće trake u raznim bojama (crna, crvena, zelena i plava), • 3 figurice od plastike (3D-printane u tri različite boje: crvena, zelena i plava), • guralo od plastike (3D-printano), • servomotor s ograničenim zakretanjem vratila (na primjer HEXTRONIK HXT900), • nosač servomotora od plastike (3D-printano), • viljušku robotske ruke od plastike (3D-printano), • crni vodič s muškim konektorom, 50 mm, • crveni vodič s muškim konektorom, 50 mm, • narančasti vodič s muškim konektorom, 50 mm, • okatu stopicu 3,2 × 1,5 mm, • termobužir, 2 × 20 mm, • matice M3, 3 komada, • vijke M3 × 8 (× 10), 3 komada.

15


Robotski modeli za učenje kroz igru “STEM” U NASTAVI u STEM-nastavi - Fischertechnik (30) Slike u prilogu Pandemija koja je pogodila cijeli Svijet uzrokovana virusom COVID19 proširila se u vrlo kratkom vremenu i prouzročila je višemilijunsku zarazu stanovnika različitih dobnih skupina. Pravovremena detekcija zaraženih je ključna u borbi s virusom koji se širi među ljudskom populacijom na svim kontinentima. Mobilni roboti pomažu ljudima u suzbijanju globalne pandemije tako da istodobno mjere temperaturu do 10 osoba zahvaljujući ugrađenoj strojnoj i programskoj opremi. Programska rješenja idu korak dalje i omogućuju kombiniranje fotografskih snimaka osoba kojima je detektirana povišena tjelesna temperatura. Sustav je povezan internetom (5G) s bazama podataka stanovnika koje se u vrlo kratkom vremenu pretražuju. Brzina detekcije i pro­ nalazak osoba zaraženih virusom (COVID19) nužan je korak u zaustavljanju prijenosa virusa i smanjenju mogućnosti daljnjeg prijenosa bolesti među populacijom. Beskontaktni infracrveni termometri (toplo­ mjeri) upotrebljavaju se za brzo i neinvazivno mjerenje temperature i pravovremenu procjenu opasnosti za zdrave ljude. Mjerenje temperature na čelu ne uključuje direktan kontakt s površinom tijela i izbjegava socijalni kontakt između osoba koje su zaražene, ali ne pokazuju simptome. Ovime je rizik od infekcije minimalan i smanjuje se mogućnost infekcije koronavirusom koji nezaustavljivo velikom brzinom putuje svijetom. Metoda temporalnog mjerenja temperature pouzdano, precizno i brzo očitava i prikazuje rezultate mjerenja. Robotska vozila neumorno mjere temperaturu ljudi koji se kreću javnim prostorom i javnim ustanovama (zdravstvene stanice, poliklinike, bolnice, autobusni putnički terminali, tramvajska stajališta, željeznički kolodvori, aerodromi i riječne i morske luke). Termalna kamera visoke rezolucije provjerava deset osoba odjednom i detektira povišenu temperaturu kod grupe prolaznika. Primjena robota u zdravstvenim ustanovama (bolnicama) od iznimne je važnosti u suzbijanju

16

prijenosa zaraze koronavirusom. Robotska vozila jednom dnevno raspršuju u suhi zrak dezinficijens i čiste kontaminirani prostor od oku nevidljivih čestica virusa. Slika 1._RV_Temp Robotsko vozilo očitava (mjeri) temperaturu Model robotskog vozila građen je od pogonskog mehanizma (dva elektromotora), prijenosnog mehanizma (dvije getribe) i gonjenog mehanizma (dva kotača). Izrada konstrukcije robotskog vozila za mjerenje temperature, povezivanje i pokretanje modela pomoću međusklopa, senzora za detektiranje crte, elektromotora za vrtnju kotača, senzora za detektiranje topline (NTC-otpornika) i signalnih lampica za detekciju temperature. Izrada projekta i sastavljanje konstrukcije robotskog vozila odvija se u fazama koje omogućuju optimalnu konstrukciju i pravilan rad robota. Senzor za detektiranje crte na bijeloj podlozi (IR-senzor) osigurava kretanje robotskog vozila prateći stazu i putanju uz konstantno očitanje podloge. Robot istovremeno konstantno provjerava temperaturu prolaznika i javlja ako detektira povišenu emisiju topline. Odabir konstrukcijskih blokova i elektrotehničkih elemenata omogućava sustavan detaljan popis i olakšava izradu modela robotskog vozila koje autonomno prati crtu i očitava temperaturu.


Slika 2._FT_Elementi Građevni blok s provrtom sadrži otvore različitih promjera (manji i veći) i nalazi se na stražnjoj strani robotskog vozila. Povezan je s građevnim elementom s dva spojnika i građevnim blokom s dva spojnika spojenima u jedinstvenu cjelinu. Nosivi element s osovinom prolazi kroz manji provrt i omogućuje njegovu nesmetanu rotaciju. Nasuprot osovini smješten je utor koji povezuje postolje malog rotirajućeg trećeg kotača. Ovi elementi čine osnovnu konstrukciju koja je smještena između dva pogonska mehanizma (elektromotora) robotskog vozila. Slika 3._konstrukcijaA Slika 4._konstrukcijaB Kroz središte trećeg malog kotača prolazi mala osovina oko koje se rotira kotač i omogućuje njegovu poziciju i funkciju. Treći kotač omogućuje promjenu smjera kretanja robotskog vozila i osigurava njegovu stabilnost. Time je omogućeno upravljanje i pokretanje robotskog vozila u različitim smjerovima (naprijed, nazad, lijevo, desno). Napomena: Spojni blok rotirajućega kotača umećemo u rupu manjeg otvora koja je okrenuta prema podlozi. Slika 5._konstrukcijaC Slika 6._konstrukcijaD Pogonski elektromotor s prijenosnim mehanizmom spajamo umetanjem do krajnjeg položaja u njegove utore. Prijenos kružnoga gibanja (rotacije) elektromotora na prijenosni mehanizam zupčanika ostvarena je čvrstom vezom. Posljedica je nemogućnost vrtnje elektromotora dok ga ne spojimo na sučelje i izvor napajanja (bateriju). Elektromotor se vrti pri prolasku struje u dva smjera (cw, ccw) i rotacijom pužnog vijka omogućava pokretanje pogonskog mehanizma. Navoji pužnog vijka dodiruju zupčanik prijenosnog mehanizma koji je direktno u međusobnoj interakciji s drugim zupčanicima i uzrokuju njihovo pokretanje (rotaciju). Uloga zupčanika usporavanje je vrtnje osovine lijevog i desnog kotača. Napomena: Pozicija lijevog i desnog elektromotora određena je konstrukcijskim zahtjevima robotskog modela. Pravilno podešavanje i simetrično pozicioniranje osigurava potpunu funkcionalnost robotskog vozila.

Slika 7._FT_konstrukcijaE Slika 8._FT_konstrukcijaF Povezivanje kotača s prijenosnim mehanizmom ostvareno je velikim građevnim blokom s provrtom u sredini kroz koji prolazi osovina pričvršćena za kotač. Precizno podešavanje pozicije maloga građevnog bloka pričvršćenog na veliki građevni blok s rupom u sredini omogućava velika osovina umetnuta unutar dva bloka. Smještena je u sredini velikoga građevnog bloka i prolazi kroz vanjski otvor maloga građevnog bloka. Slika 9._FT_konstrukcijaG Slika 10._FT_konstrukcijaH Veliki građevni elementi osiguravaju konačne dimenzije postolja modela robotskog vozila i povezivanje u kompaktnu i funkcionalnu cjelinu. Na prednjem dijelu konstrukcije robotskog vozila pozicioniran je senzor za detekciju podloge (IR-senzor) koji osigurava njenu potpunu cjelovitost. Postavljanje senzora za detekciju podloge između velikih crnih građevnih blokova i njegova udaljenost u odnosu na podlogu definirana je veličinom (obujmom) kotača. IR- (infracrveni) senzor očitava količinu IR-svjetlosti koja se reflektira od površine podloge. Kada je površina bijela, količina reflektirane IR-svjetlosti je velika (1). Kada senzor očita crnu crtu količina reflektirane IR-svjetlosti je mala (0). Slika 11._FT_konstrukcijaI Slika 12._FT_konstrukcijaJ Spajanje zupčanika s dijelovima prijenosnog mehanizma ostvaruje se osovinom koja prenosi gibanje (rotaciju) 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). Podešavanje i učvršćivanje pozicije kotača spojenog s osovinom omogućuje kretanje robotskog vozila. Stezna matica s obrubom smještena je na velikom zupčaniku i osigurava čvrstoću gonjenog mehanizma pri rotaciji kotača i osovine. Napomena: Osovine na krajevima velikih zupčanika ne smiju se dodirivati. Slika 13._FT_konstrukcijaK Slika 14._FT_konstrukcijaL Slika 15._FT_konstrukcijaLJ Slika 16._FT_konstrukcijaM

17


Pojačanje i cjelovitost konstrukcije robotskog vozila osigurana je tankim spojnim elementima umetnutim s obje strane donje površine velikih građevnih blokova. Slika 17._FT_konstrukcijaN Slika 18._FT_konstrukcijaNJ Konstrukcija na bočnim stranama elektromotora izrađena je od malih crnih jednostranih građevnih blokova koji imaju ulogu postolja za nosače temperaturnih senzora (NTC-otpornika). Slika 19._FT_konstrukcijaO Slika 20._FT_konstrukcijaP Dodatni crveni građevni spojni elementi postavljeni su na gornju lijevu i desnu stranu konstrukcije robotskog vozila. Njihova je uloga povećati čvrstoću konstrukcije modela robota i omogućiti izradu pomične konstrukcije smještene na podvozju robotskog vozila. Slika 21._FT_konstrukcijaR Slika 22._FT_konstrukcijaS Tri velika građevna bloka međusobno su povezana u funkcionalnu cjelinu. Na veliki građevni blok umetnut je veliki crni građevni blok smješten između dva građevna bloka nosača. Namjena je omogućiti lagano i jednostavno mijenjanje baterijskog bloka (izvora napajanja) robotskog vozila. Ovime je osigurana stabilnost baterijskog bloka tijekom gibanja robotskog vozila. Slika 23._konstrukcijaŠ Na vrhove nosača postolja za bateriju postavljeni su kosi elementi s jednom spojkom od 30° nagiba prema prednjem kraju robotskog vozila. Unutar kosih elemenata umetnut je mali spojnik koji omogućava postavljanje i podešavanje pozicije međusklopa na robotskom vozilu. Uravnotežen raspored mase između prednje i stražnje strane omogućuje kompaktnost konstrukcije robotskog vozila. Slika 24._konstrukcijaT Slika 25._konstrukcijaU Umetanje baterijskog bloka osigurava dodatnu stabilnost robotskog vozila kojemu je velika masa baterijskog bloka ravnomjerno raspoređena na stražnji dio konstrukcije trećeg pomoćnog kotača. Tanki crveni veliki građevni spojni elementi postavljeni su na prednju i stražnju stranu vozila. Ovime je dodatno povećana čvrstoća konstrukcije robotskog vozila. U sredini gornjeg elementa umetnut je mali

18

crveni građevni element na kojem se nalazi izvor napajanja (baterija). Napomena: Pozicija baterije uvjetovana je niskim težištem robota, čime je osigurana stabilnost i jednostavna zamjena pri pražnjenju. Slika 26._konstrukcijaV Slika 27._konstrukcijaZ Slika 28._konstrukcijaŽ Umetanje žutih potpornih kutnih elemenata postavljenih bočno na male crne građevne blokove osigurava dovoljan razmak i smještaj postolja za senzore koji očitavaju temperaturu (NTC-otpornika). Spojni elementi postavljeni na prednjoj strani osiguravaju dodatnu stabilnost sučelja pri vožnji po neravnom terenu. Napomena: Na krajevima senzora temperature pričvršćene su spojnice koje su umetnute u utore postolja za lampice i osiguravaju stabilnost senzora. Slika 29._konstrukcijaX Slika 30._konstrukcijaY Pomicanje međusklopa uslijed vožnje je onemogućeno umetanjem velikih spojnih crvenih elemenata na prednju stranu robotskog vozila. Postolja za signalne lampice smještena su na gornjoj strani međusklopa s obje strane robotskog vozila. Kapice na signalnim lampicama su crvene i plave boje. Uloga im je signalizirati očitano stanje temperature. Slika 31._konstrukcijaW Slika 32._konstrukcijaQ Slika 33._konstrukcijaXY Slika 34_.konstrukcijaXZ Količina i vrsta konstrukcijskih blokova i elektrotehničkih elemenata olakšava izradu konstrukcije modela robotskog vozila. Napomena: Obavezno podesiti duljine vodiča na prikladnu udaljenost radi preglednosti spojeva elektromotora, svjetlosnih senzora (fototranzistora) i sučelja s vodičima. Pregledno i uredno povezati vodiče, potrebno ih je grupirati radi izbjegavanja uplitanja s rotirajućim dijelovima robotskog vozila (kotačima i zupčanicima). Slika 35._FT_elementi1 Povezivanje električnih elemenata (2 elektromotora, senzor za detektiranje crte, senzori za očitanje topline i lampice) s vodičima, TXT-međusklopom i izvorom napajanja. Spajanje elemenata s TXT-sučeljem:


• elektromotori (M1 – lijevi, M2 – desni) na izlaze, • lampice (O5 i O6 ‒ lijevo) na izlaze, • toplinski senzor (NTC-otpornik), (I1 ‒ lijevo) na ulaz, • lampice (O7 i O8 ‒ desno) na izlaze, • toplinski senzor (NTC-otpornik), (I2 ‒ desno) na ulaz, • IR-senzor za detekciju crte (I7 ‒ lijevi i I8 ‒ desni) na ulaze, • baterija (U = 9 V). Napomena: infracrveni (IR) senzor ima četiri vodiča. Spojimo plavi i žuto-plavi vodič u digitalne ulaze (I7 i I8). Zeleni vodič spajamo u uzemljenje (┴) i crveni u istosmjerni izlaz (+) koji osigurava dodatno napajanje (U = 9 V) za rad senzora. Slika 36._TXT Toplinski senzor (NTC-otpornik) mjeri promjenu temperature kod prolaznika na javnim mjestima i signalizira porast topline tijela, uključuje i isključuje lampice (O5, O6, O7, O8) ovisno o očitanim ulaznim vrijednostima. Analogna vrijednost toplinskih senzora odgovara promjeni temperature bolesne (zaražene) osobe. Napomena: Porast topline uzrokuje smanjivanje analogne vrijednost NTC-otpornika. Tablica istine NTC-otpornika (toplinski senzori) i indikatora temperature (lampica) Temp.

NTC-otpornik Lampice, plave Lampice, crvene I1, I2

O5, O7

O6, O8

>37°C

<600

0

1

<37°C

>600

1

0

Slika 37._RV1_Temp Zadatak_1: Konstruiraj model robotskog vozila koje se autonomno giba po površini koja je označena crnom širokom crtom. Elektromotori (M1 i M2) pokreću vozilo prema naprijed (cw) sve dok IR-senzori (I7, I8) ne detektiraju bijelu (1) podlogu i robot se zaustavi. Slika 38._RV_IR_crta Program pokreće model robota koji očitava podlogu i ovisno o detekciji reflektirane svjetlosti IR-senzora upravlja radom vozila. IR-senzori očitavaju količinu reflektirane svjetlosti od podloge i ako je razina mala (I7, I8 = 0) vozilo se kreće naprijed (M1 i M2 = cw). Nailaskom na

bijelu podlogu (I7, I8 = 1), IR-senzori detektiraju veću količinu reflektirane svjetlosti i vozilo se zaustavi (M1 i M2 = stop). Tablica istine ulaznih/izlaznih elemenata IR (Trail) senzor

MOTOR

I7

I8

M1 (lijevi)

0 (crno)

0 (crno)

cw (naprijed) cw (naprijed)

0 (crno)

1 (bijelo)

stop

1 (bijelo)

0 (crno)

cw (naprijed) stop

1 (bijelo)

1 (bijelo)

stop

M2 (desni) cw (naprijed)

stop

Zadatak_2: Konstruiraj model robotskog vozila koje se autonomno giba po površini koja je označena crnom (0) širokom crtom. Istovremeno toplinski senzori (NTC-otpornici) očitavaju promjenu topline prolaznika. Elektromotori (M1 i M2) pokreću vozilo prema naprijed (cw) sve dok IR-senzori (I7, I8) ne detektiraju bijelu podlogu (1). Robot se zaustavi (M1, M2 = stop) i konstantno očitava promjenu topline osoba unutar dometa toplinskih (NTC) senzora (I1 i I2). Očitanje toplinskih senzora definirano je uključivanjem (1) i isključivanjem (0) lampica (O5–O8). Povećanjem topline uključuju se crvene lampice i obrnuto plave lampice. Slika 39._Temperatura_PP Programsko rješenje osiguravaju potprogrami koji su zaduženi za neprekidan rad NTC-otpornika koji detektiraju promjenu topline. Ako osoba ima povišenu tjelesnu temperaturu, uključi se crvena lampica i, obrnuto, ako nema plava lampica. Slika 40._RV_Temperatura_IR_crta Izazov_1. Konstruiraj model robotskog vozila koje se autonomno giba po površini koja je označena bijelom (1) širokom crtom. Istovremeno toplinski senzori (NTC-otpornici) očitavaju promjenu topline prolaznika. Elektromotori (M1 i M2) pokreću vozilo prema naprijed (cw) sve dok IR-senzori (I7, I8) ne detektiraju crnu podlogu (0). Robot se zaustavi (M1, M2 = stop) i konstantno očitava promjenu topline osoba unutar dometa toplinskih (NTC) senzora (I1 i I2). Očitanje toplinskih senzora definirano je uključivanjem (1) i isključivanjem (0) lampica (O5–O8). Povećanjem topline uključuju se crvene lampice i obrnuto plave lampice. Petar Dobrić, prof.

19


MALA ŠKOLA FOTOGRAFIJE Piše: Borislav Božić, prof.

MONOKROMATSKA ILI JEDNOBOJNA FOTOGRAFIJA Kada govorimo o monokromatskoj ili jednobojnoj fotografiji, to ne znači da je ona crno-bijela, već može biti u bilo kojem tonu neke boje. Dakle, govorimo o jednoj boji, a najčešće je to smeđi ton ili sepija. Može biti i u plavim tonovima ili crvenim ‒ sve ovisi o našim željama, o temi ili sadržaju fotografije. Kako to dobivamo pokazat ćemo u programu Photoshopa.

Vrlo često, kada pregledavamo stare fotografije iz obiteljskog albuma ili neke druge arhive, nailazimo na fotografije koje nisu crno-bijele, već imaju žutosmećkast ton, tj. sepija ton. Sepija je boja dobivena iz crnila sipe. Slikari je koriste od XVIII. stoljeća kao pigment za vodene boje ili u obliku krede kojom crtaju, a slike i crteži su

20


toplog, ugodno smeđeg tona s mnoštvom nijansi. Taj ugodan smeđi ton možemo dobiti i u našem Photoshopu. Postupak je jednostavan, a rezultat može biti vrlo atraktivan. Na prethodnoj stranici ispod uvodnog teksta dvije su fotografije istog motiva. Lijeva je crno-bijela, a desna u sepija tonu. Treća fotografija ispod njih pokazuje da smo išli u izbornik i odabrali Image, pa zatim Adjustments i onda Photo Filter. U prozorčiću Photo Filtera nudi se niz različitih filtara. Mi biramo Sepia, slika lijevo gore. Kod odabira ove opcije otvara se prozor s mogućnošću biranja postotka u kojem želimo obojiti našu fotografiju. Pomicanjem klizača na postotnoj skali biramo koji postotak želimo ‒ slika lijevo od ovoga teksta pokazuje primjer 50% obojenosti slike sepija tonom. Slika ispod je primjer 100% obojenosti u sepija tonu. Razlika između 50% i 100 % obojenosti je očigledna. Koji ćemo postotak primijeniti ili kojom ćemo bojom tonirati našu fotografiju ovisi od nas samih. Evo primjera kada se u mnoštvu filtara odabere Blue (plavo) u 100% obojenju; onda fotografija izgleda ovako:

21


POGLED UNATRAG TONIRANJE ANALOGNIH FOTOGRAFIJA U vrijeme analogne fotografije autori su mogli crno-bijelu fotografiju tonirati, tj. obojiti u neku boju. Taj se postupak radio naknadno u posebno pripremljenim kemikalijama. Pravilno eksponiranu, dobro fiksiranu i ispranu crno-bijelu fotografiju mogli smo tonirati u smeđe, plave, crvene itd. tonove, ovisno u kojoj smo kemikaliji tretirali fotografiju. Za postupak toniranja fotografije morali smo imati veoma pravilno eksponiranu, kvalitetno fiksiranu i dobro ispranu crno-bijelu fotografiju. Najčešće su autori tonirali u sepija ton, tj. fini spektar smeđih tonova. Toniranje je kemijski postupak u kojem se oslobađaju neugodne pare pa se cijeli proces morao raditi na otvorenom ili u dobro zračenim prostorijama. U prvoj fazi fotografiju stavljamo u posudu s izbjeljivačem gdje ostaje dvije do tri minute dok fotografija ne izblijedi skoro do kraja. Nakon izbljeđivanja fotografiju dobro isperemo, stavljamo u posudu s tonerom i držimo je pet do šest minuta, dok ne dobijemo fine tamnosmeđe tonove. Nakon toniranja fotografiju dobro isperemo u vodi. Ako želimo tonirati samo jedan dio fotografije, onda ćemo postupak izbjeljivanja raditi kistom i to samo one dijelove fotografije koje želimo tonirati. Dakle, selektivno izbjeljujmo i toniramo po želji u odnosu na sadržaj fotografske slike

22


ANALIZA FOTOGRAFIJA

Čedomil Gros Rođen je u Zagrebu gdje se školovao i proveo cijeli radni vijek. Odlaskom u mirovinu 2000. godine otkriva fotografiju kao dobru aktivnost za popunjavanje slobodnoga umirovljeničkog vremena. Kako bi što više naučio o fotografiji i družio se s fotografskim istomišljenicima, učlanjuje se u Fotoklub Zagi-foto, a zatim 2002. godine u Fotoklub Zagreb. To je bilo sudbinski jer je klupska atmosfera djelovala poticajno na njega tako da vrlo brzo počinje izlagati svoje fotografije na klupskim, nacionalnim, međunarodnim i FIAP-izložbama. Ohrabren početničkim uspjesima i pozitivnim kritikama, razvija vrlo živu i dinamičnu izlagačku aktivnost. Dosad je imao više od 35 samostalnih i više od 300 skupnih izložbi. Ova impresivna izlagačka aktivnost rezultirala je nizom nagrada i priznanja, a on posebno ističe izložbe pod pokroviteljstvom FIAP-a, gdje stječe počasno zvanje AFIAP 2006. godine i počasno zvanje EFIAP 2013. godine. Na svim FIAP-ovim izložbama izložio je 421 fotografiju, a na 210 izložbi prihvaćene su mu 252 različite fotografije od kojih je 37 nagrađeno. Njegov fotografski opus je različit i bogat temama i područjima kao što su: street, life, nature, panorame, creative, portrait, nude itd. Pored niza nagrada i priznanja valja posebno istaknuti Nagradu Tošo Dabac koju dobiva 2019. godine. A uz članstvo u Fotoklubu Zagreb aktivno sudjeluje u radu Fotogalerije Dubrava Narodnog sveučilišta Dubrava i član 23 je njenoga Umjetničkog savjeta.


Shield-A, učilo za programiranje mikroupravljača (6) Mehaničke sklopke nisu savršene: opruga zna zatitrati pa zatvaranje ili otvaranje kontakata ne prođe uvijek glatko i ponekad se ostvari koje zatvaranje ili otvaranje više od željenog. Slika 20. ilustrira taj problem. Na gornjem dijelu slike je idealna situacija: zatvaranje tipkala “ruši” napon pina na 0 V, što mikroupravljač čita kao logičku nulu, otvaranjem tipkala, napon pina skače na 5 V, što mikroupravljač čita kao logičku jedinicu. Ako opruga zatitra pri otvaranju sklopke, nastaje situacija prikazana na donjem dijelu Slike 20. označenom strelicom: prije nego li se kontakt “za stalno” otvori, dogodit će se nekoliko brzih prelaza između stanja otvoreno i zatvoreno. Ista pojava može se dogoditi i prilikom zatvaranja sklopke. Radi se o nestabilnosti koja traje tek koju milisekundu, ali mikroupravljač je vrlo brz i on će registrirati i te brze prelazne pojave i smatrat će kao da se tipkalo nekoliko puta uzastopno otvorilo i zatvorilo. Brojimo li koliko je puta tipkalo pritisnuto, eto problema! U ovom ćemo nastavku najprije pokazati da opisani problem zaista postoji, a zatim ćemo potražiti odgovarajuće rješenje. Koristit ćemo LE-diode D7‒D0 i tipkala SW1 i SW2 u spoju prema Slici 18. iz prošlog nastavka, ali ćemo malo modificirati programski zadatak: umjesto da svjetlo “trči” dokle god je pritisnuto

Slika 20. Ilustracija nesavršenosti mehaničkih sklopki i tipkala

24

ELEKTRONIKA

neko od tipkala, sada ćemo zahtijevati da se sa svakim pritiskom pomakne za samo jednu poziciju. 6. programski zadatak: upaliti LE-diodu D0, a sve ostale pogasiti; pritiscima na tipkalo SW1 redom se trebaju paliti LED-ice D1, zatim D2 pa sve do D7, prema pravilu “jedan pritisak, jedan pomak”; pritiscima na tipkalo SW2, svjetlo treba putovati” u suprotnom smjeru, od D7 prema D0, prema istom pravilu. Prvo rješenje Bascom-AVR-a (program ShieldA_6a.bas) Programski zadatak vrlo je sličan prethodnom, pa je i ulazne i izlazne pinove potrebno konfigurirati na isti način. Je li tipkalo pritisnuto ili nije provjeravat ćemo naredbom If, a program unutar beskonačne petlje izgledat će ovako: Do If Pinc.1 = 0 Then Rotate Portd , Left While Pinc.1 = 0 Wend End If If Pinc.2 = 0 Then Rotate Portd , Right While Pinc.2 = 0


Wend End If Loop Ako je pritisnuto tipkalo SW1, bit će zadovoljen uvjet iz prve naredbe If, pa će se izvršiti u njoj ugniježđena naredba Rotate Portd , Left i svjetlo će se pomaći jednu poziciju ulijevo. Ako je pritisnuto tipkalo SW2, bit će zadovoljen uvjet iz druge naredbe If, izvršit će se naredba Rotate Portd , Right i svjetlo će se pomaći jednu poziciju udesno. Kako bismo osigurali da se sa svakim pritiskom na tipkalo dogodi samo jedan pomak, nakon naredbi Rotate dodali smo prazne petlje While-Wend. Petlje koriste isti uvjet kao naredbe If unutar kojih se nalaze, pa će zadržati izvršenje programa dokle god taj uvjet bude vrijedio, odnosno, dok se tipkalo ne otpusti. Prvo rješenje Arduina (program Shield-A_6a.ino) Ulazne i izlazne pinove potrebno je konfigurirati na isti način kao u prethodnom zadatku te definirati varijablu ukljucenaLED, ali provjeru je li tipkalo pritisnuto ili ne provjeravat ćemo naredbom If. Program funkcije loop() izgledat će ovako: void loop() { if (digitalRead(A1) == 0) { digitalWrite(ukljucenaLED, LOW); if ( ukljucenaLED == 7 ){ ukljucenaLED = 0; } else { ukljucenaLED++; } digitalWrite(ukljucenaLED, HIGH); while (digitalRead(A1) == 0){ } } if (digitalRead(A2) == 0){ digitalWrite(ukljucenaLED, LOW); if ( ukljucenaLED == 0 ){ ukljucenaLED = 7; } else { ukljucenaLED--; } digitalWrite(ukljucenaLED, HIGH); while (digitalRead(A2) == 0){ } } }

Ako je pritisnuto tipkalo SW1, bit će zadovoljen uvjet iz prve naredbe If, pa će se izvršiti u njoj ugniježđen set naredbi koje simuliraju Bascomovu naredbu Rotate Portd , Left i svjetlo će se pomaći jednu poziciju ulijevo. Ako je pritisnuto tipkalo SW2, bit će zadovoljen uvjet iz druge naredbe If, izvršit će se u njoj ugniježđen set naredbi koje simuliraju Bascomovu naredbu Rotate Portd , Right i svjetlo će se pomaći jednu poziciju udesno. Kako bismo osigurali da se sa svakim pritiskom na tipkalo dogodi samo jedan pomak, nakon naredbi za pomak dodali smo prazne petlje while. Petlje koriste isti uvjet kao naredbe If unutar kojih se nalaze, pa će zadržati izvršenje programa dokle god taj uvjet bude vrijedio, odnosno, dok se tipkalo ne otpusti. Ako smo programe dobro zamislili, oni će raditi upravo ono što je zadano: sa svakim pritiskom na neko tipkalo zasvijetlit će susjedna LE-dioda i zatim se neće događati ništa dok tipkalo ne otpustimo i ponovo pritisnemo. I zaista, većina pritisaka na tipkala uzrokuje samo jedan pomak svjetla ulijevo ili udesno. Tipkate li dovoljno dugo, a posebno tipkate li brže, primijetit ćete da svjetlo ponekad zna “preskočiti” jednu ili više pozicija. Razlog tome je prije opisano nesavršeno ponašanje mehaničkih sklopki: mikroupravljač registrira istitravanje sklopke kao dva ili više uzastopna pritiska i napravi upravo ono što “misli” da želimo. Ovo je vrlo ozbiljan problem koji će doći do izražaja u svim sklopovima u kojima su na mikroupravljač povezane mehaničke sklopke. Moguće ga je rješavati na sklopovskom i na programskom nivou, a mi ćemo sada ponuditi programsko rješenje. Drugo rješenje Bascom-AVR-a (program ShieldA_6b.bas) Bascom-AVR ima savršenu naredbu za ovaj slučaj: Debounce. Program uz upotrebu naredbe Debounce izgleda ovako: Do Debounce Pinc.1 , 0 , Lijevo , Sub Debounce Pinc.2 , 0 , Desno , Sub Loop End

25


Lijevo: Rotate Portd , Left Return Desno: Rotate Portd , Right Return

}

Za razliku od naredbe If, Debounce unutar 25 ms dva puta provjerava je li zadani uvjet zadovoljen i samo ako su obje provjere zadovoljene, izvršava pridruženi potprogram. Konkretno, prvi Debounce će provjeravati stanje pina PC1, odnosno tipkala SW1, i kada “bude siguran” da je tipkalo zatvoreno, izvršit će potprogram Lijevo, u kojem se nalazi samo jedna naredba, Rotate Portd , Left. Debounce ima ugrađenu odgovarajuću logiku pa će sljedeći put izvršiti potprogram Lijevo tek kada ustanovi da je tipkalo bilo otpušteno i ponovo pritisnuto. Drugi Debounce provjeravat će stanje tipkala SW2 i, prema istom kriteriju, pozivati potprogram Desno s naredbom Rotate Portd , Right. Drugo rješenje Arduina (program Shield-A_6b. ino) S obzirom da Arduino IDE nema naredbu Debounce, rješenje zadatka osmislit ćemo na način da simuliramo njeno djelovanje. Program izgleda ovako: void loop() { if (digitalRead(A1) == 0) { delay(25); if (digitalRead(A1) == 0) { lijevo(); while (digitalRead(A1) == 0){ } } } if (digitalRead(A2) == 0) { delay(25); if (digitalRead(A2) == 0) { desno(); while (digitalRead(A2) == 0){ } } } }

digitalWrite(ukljucenaLED, LOW); if ( ukljucenaLED == 7 ){ ukljucenaLED = 0; } else { ukljucenaLED++; } digitalWrite(ukljucenaLED, HIGH);

void desno(){ digitalWrite(ukljucenaLED, LOW); if ( ukljucenaLED == 0 ){ ukljucenaLED = 7; } else { ukljucenaLED--; } digitalWrite(ukljucenaLED, HIGH); } S prvom naredbom If provjeravamo je li pritisnuto tipkalo SW1, ukoliko je pritisnuto čekamo 25 ms i ponovno provjeravamo je li tipkalo SW1 pritisnuto. Samo ako je u obje provjere pritisnuto tada se izvršava funkcija lijevo(). U funkciji lijevo() simulira se naredba Rotate iz Bascom-AVR-a. Primijetite da se i dalje koristi varijabla ukljucenaLED i stoga ona mora biti definirana na početku programa s djelokrugom djelovanja na cijelom programu. Ista logika se primjenjuje na trećoj i četvrtoj naredbi If, kada se provjerava stanje tipkala SW2 i izvršava funkcija desno(). Program Bascom-AVR s naredbom Debounce i njegova inačica Arduino rade savršeno! Provjerite! Koristit ćemo ih uvijek kada se želimo osigurati od “lažnih očitanja stanja” sklopki i tipkala.

Napomena:

Programi Shield-A_6a.bas, Shield-A_6b.bas, Shield-A_6a.ino i Shield-A_6b.ino mogu se besplatno dobiti od uredništva časopisa ABC tehnike.

Vladimir Mitrović i Robert Sedak

void lijevo(){

26


Podzemna željeznica

Slika 1. Londonska podzemna željeznica otvorena 1863., danas je s 274 postaje i 408 km linija jedna od najduljih na svijetu

Razvoj gradova i industrijska revolulucija u XIX. stoljeću izravno su se odrazili na željeznicu i promet. Prva gradska putnička vozila na tračnicama bili su tramvaji na konjsku vuču. Najveći i gospodarski razvijeni gradovi uveli su inovativna rješenja koja su omogućavala veliku prijevoznu sposobnost, pa su već od druge polovice XIX. stoljeća imali u prometu podzemnu željeznicu (fr. métro, engl. subway, njem. U-Bahn): London 1863., Budimpešta 1896., Boston 1897., Pariz 1900., New York 1904. i dr. Daljnji napredak tehnologije te ubrzan način života u stalno rastućim svjetskim gradovima uvelike se

TEHNIČKE POŠTANSKE MARKE

odražavao na daljnji razvoj gradskog prometa i izgradnju podzemnih željeznica: Buenos Aires (1913.), Madrid (1919.), Barcelona (1923.), Tokyo (1927.), Moskva (1935.) i dr. Ovaj željeznički sustav javnoga gradskog (i prigradskog) prijevoza je fizički odvojen od drugih, ali se itekako  nadopunjuje s ostalim granama gradskog prometa. Podzemnom željeznicom prometuju elektromotorni vlakovi najčešće na metalnim kotačima i kolosijeku širokom od 1,3 do 1,5  m. Napajaju se istosmjernom strujom napona od 600 do 825 V preko treće tračnice, dviju strujnih tračnica ili zračnim vodom. Vlak ima do desetak vagona. Svaki je duljine oko 20  i širine 3  m, a prima oko 150 putnika. Najčešća brzina ovih vlakova je između 70 i 80  km/h, premda može voziti i preko 100 km/h. Kolosijeci su uglavnom postavljeni u prokopima ili tunelima ispod ulične razine, no katkad i na vijaduktima ili nasipima.

Slika 3. Ulaz u podzemnu željeznicu olakšan je pokretnim stubama, dizalima te neprekidnim pješačkim trakovima. Detalj s kijevske podzemne željeznice

Slika 2. Po prvoj liniji podzemne željeznice u Parizu Chemin de fer Métropolitain (skr. Métro), u mnogim zemljama svijeta preuzet je skraćeni naziv za podzemnu željeznicu

Međusobno se obično križaju u dvije ili više razina čije su stanice (prometno-tehnički objekti) međusobno povezane pokretnim stubama, dizalima te neprekidnim pješačkim trakovima. Podzemna željeznica radi se obično na dubinama do 6 m (tzv. plitka), a izvodi se pretežito iskopom s površine jer je jeftinija, te na dubinama do 40 metara (tzv. duboka) koja se gradi kopanjem tunela, pa se njezina trasa može voditi neovisno o zgradama na površini, odnosno

27


može prolaziti i ispod njih. Ovaj sustav prijevoza o m o g u ć u j e postizanje velikih prosječnih brzina, veliku učestalost vlakova te brz ukrcaj i iskrcaj putnika. Zbog problema s rentabilnošću, p o d z e m n e željeznice se grade u gusto napučenim Slika 4. Danas se najviše podzemnih gradovima, najčešće željeznica gradi u milijunskim grado- u onima iznad 1,5 vima Azije. Na marki detalj s otvore- milijuna stanovnika. nja tokijskog metroa 1927. Ima i izuzetaka, npr. švicarski grad Lausanne sa 150 tisuća stanovnika, Genova u Italiji sa 600 tisuća. Također, postoje milijunski gradovi bez podzemne željeznice, najčešće u siromašnim ili manje razvijenim zemljama Afrike i Južne Amerike. Danas u svijetu podzemnu željeznicu ima skoro 60 država u oko 180 gradova, najviše u Kini, i to čak u četrdesetak gradova. Stajališta metroa postavljena su na udaljenostima od 1 000 do 1 500 metara u središnjim gradskim zonama, a izvan gradskih središta i na većim udaljenostima. Nadzor i upravljanje podzemnom željeznicom provodi nadzorno-prometni centar s pomoću složenih telekomunikacijskih, informatičkih i videosustava. Danas je sve češće i automatizirano upravljanje samim vlakovima, bez strojovođa (npr. metro u Parizu). Brojne su zanimljivosti povezane s podzemnom željeznicom prikazane i na markama. One se gotovo svake godine nadopunjuju jer se izgrađuju nove i modernije: stanica Park moskovskog metroa nalazi se na Slika 5. Priznanje zdravstvenim najvećoj dubini, i to djelatnicima u borbi protiv pančak na 84 metra ispod demije koronavirusa (Covid-19) zemlje (SSSR 1938.), šalje se i markama

28

najstarija podzemna željeznica u Londonu 2013. obilježila je 150 godina neprekidnog rada (Velika Britanija 2013.), 30 godina podzemne željeznice u Taškentu (Uzbekistan 2007.), uvođenje druge linije podzemne željeznice u Kairu (Egipat 2005.) i dr.

Priznanje zdravstvenim radnicima

Tijekom prošlosti od zaraznih bolesti umrli su milijuni stanovnika. Neke od najpoznatijih bolesti bile su pandemije kuge, gripe i kolere. Svakoj se bolesti “stalo na kraj” uz pomoć različitih načina prevencija i liječenja, odnosno primjenom javnozdravstvenih mjera. Suvremena medicina, odnosno vrijedna medicinska dostignuća i inovacije, medicinske kampanje te zaslužne osobe mogu se pratiti i uz pomoć poštanskih maraka: Australija 2020. (HPV-cjepivo, elektrostimulator srca, sprej za kožu protiv opeklina i medicinski penicillin); Hrvatska 2007. (lik Đure Baglivija, koji je u svom djelu O medicinskoj praksi 1696. prikazao metode i zadaće kliničke medicine); San Marino 1982. (lik Hipokrata, grčkog utemeljitelja znanstvene medicine iz V./IV. stoljeća prije Krista. Po njemu je nazvana prisega kojom se liječnici obvezuju da sve liječničke postupke usmjeravaju prema svojim silama i znanju, na dobrobit bolesnika.); Monako 2003. (lik Britanca Alexandera Fleminga, izumitelja prvog antibiotika 1928.); BiH Mostar 2018. (Svjetski dan darivatelja krvi); Moldavija 2018. (donacija organa); Bocvana 2017. (borba protiv malarije, zarazne bolesti ljudi); Bugarska 2015. (120 godina Medicinske vojne akademije); Francuska 2011. (otkriće inzulina 1921.); Slovačka 2009. (Louis Braille, izumitelj sustava pisma za slijepe 1829.); Zapadna Njemačka 1951. (Wilhelm Conrad Röntgen, otkrio krajem XIX. stoljeća rendgensko zračenje koje je omogućilo velik napredak u medicinskoj dijagnostici); Ujedinjeni narodi 2002. (prevencija HIV-bolesti); Poljska 2002. (borba protiv zloćudnog tumora) i dr. Vjeruje se da će uskoro “osvanuti” i marka koja prikazuje i svijetu predstavlja medicinske institute, laboratorije ili izumitelje lijeka protiv pandemije koronavirusa Covid-19. Virus se od kraja 2019. iz kineskog grada Wuhana, proširio na cijeli svijet te odnio brojne ljudske živote i napravio neprocjenjivu gospodarsku štetu. Ivo Aščić


Kratkovalne i ultrakratkovalneIZUMI I KONSTRUKCIJE ANTENA antene (2) Okvirne antene

Okvirne ili petljaste antene (engl. loop antenne) velika su skupina antena od zatvorenog jednog zavoja, iznimno više njih. Okvir može biti različitih geometrijskih likova, pa se antene nazivaju kružna, kvadratna, pravokutna, trokutna, a općenito može biti bilo kakav zatvoreni okvir. Traženja najpovoljnijeg oblika nisu dala odgovor koji je oblik najbolji. Nekoliko je skupina takvih antena, različitih po odnosu opsega okvira i valne duljine: - okvir znatno manjeg opsega od valne duljine zrači u ravnini okvira, pa se antena postavlja u okomitoj ravnini, - okvir opsega reda vrijednosti valne duljine zrači u pravcu koji je os okvira, dakle okomito na ravninu okvira, - okvir kojemu je stranica jednaka polovici valne duljine (to je izobličeni zatvoreni dipol) zrači slično kao poluvalni dipol. Kružna antena (engl. ring antenna) okvir je od jednog zavoja oblika kružnice. Napaja se simetrično na mjestu prekida kružnice. Nekada se takva antena naziva hula-hup antena ili hula-lup antena (engl. hula-hoop antenna ili hula-loop antena) prema igraćem kolutu. DDRR-antena (prema engl. Directly Driven Resonant Radiator: izravno napajano rezonantno zračilo) kružna je četvrtvalna antena iznad vodljive podloge. Konstruirao ju je i patentirao 1962. godine američki radioamater M. Boyer, W6UYM. Uz četvrtvalni opseg kružnice promjer antene je d =  0,078  λ, a najmanji promjer podloge D  =  1,25  d. Antena je oslonjena na izolatore, udaljena od podloge samo 0,007 λ.

DDRR-antena iznad vodljive podloge

Antena zrači u vodoravnoj ravnini u svim smjerovima, slično kao GP-antena, ali je od nje znatno niža. Nedostatak joj je vrlo mali otpor zračenja, manji od 1 Ω, pa antena mora biti načinjena od deblje, dobro vodljive cijevi. Punovalni okvir rabi se, već prema obliku, kao kvadratna antena (engl. quad antenna), pravokutna antena (engl. oblong antenna), i trokutna antena ili delta-antena (engl. delta loop antenna) zbog sličnosti s grčkim slovom delta (Δ). Posljednju je antenu prvi opisao 1967. godine američki radioamater Dave Laag, W6DL. Njihov je opseg nešto veći od valne duljine, oko 1,02  λ, a impedancija je reda vrijednosti 100 Ω, ovisno o mjestu napajanja. Te antene zrače u smjeru okomitom na ravninu petlje. Rjeđe se rabe kao posebne antene, većinom kao sastavnice složenih antena.

Usmjerene složene antene

Nekoliko poluvalnih dipola slaže se u skupine radi povećanja usmjerenosti. Razlikuju se antene složene od dvaju, četiriju ili više dipola, u različitim slogovima. Na toj je zamisli konstruirano nekoliko vrlo zanimljivih antena. Lijeno H-antena (engl. lazy H-antenna) slog je od četiriju poluvalnih dipola, od kojih po dva u liniji čine punovalni otvoreni dipol, paralelan drugom, udaljenom 3…6 λ/8. Antena je šaljivo nazvana lijenim ha, zbog oblika sličnog položenom slovu H. Punovalni su dipoli međusobno spojeni paralelnim dvovodom u mjestu napajanja. Antena se napaja simetrično, na sredini ili na kraju paralelnog dvovoda, kada dvovod zbog ispravne faze mora biti zakrenut.

Lijeno H-antena napajana u sredini

29

W8JK-antena predviđena za napajanje dvovodom


Napaja se simetričnim dvovodom ili koaksijalnim kablom preko prilagodnog baluna. Dobitak je lijenoga H prema poluvalnom dipolu 4,3…6,7 dB, ovisno o razmaku dipola i načinu napajanja. Lijeno H postavlja se u okomitoj ravnini, a zrači u oba smjera okomita na ravninu antene. Zbog jednostavnosti izradbe i dobre usmjerenosti nekada je to bila omiljena radioamaterska KV-antena. W8JK-antena (engl. W8JK-antenna) dvoelementna je antena s protufazno napajanim poluvalnim dipolima. Konstruirao ju je američki radioastronom, teoretičar antena i radioamater dr. sc. John Daniel Kraus, W8JK (1910.–2004.). Objavio ju je u časopisu QST, 1/1938. On je izumitelj i nekoliko drugih antena, među njima helikoidalne antene. W8JK-antena zrači u ravnini dipola u oba smjera, okomito na dipole. Kao antena za više područja ima dobitak prema poluvalnom dipolu oko 3,5 dB na 20-metarskom području, do 5  dB na 10-metarskom području. Proteklih je godina objavljeno niz konstrukcija, od 20-metarskog do 6-metarskog područja. HB9CV-antena (engl. HB9CV-antenna) dvoelementna je antena s protufazno napajanim zračilom i reflektorom, koji su izvedeni kao poluvalni dipoli nejednakih duljina. Neki ju nazivaju i dvoelementnom Yagijevom antenom. Konstruirao ju je 1950-ih godina švicarski

HB9CV-antena napajana koaksijalnim kabelom

30

radioamater Rudolf Baumgartner, HB9CV i objavio u časopisu Old Man, 12/1954. Slične su joj ZL-specijalna antena (engl. ZL-spezial antenna), koju je 1949. godine konstruirao novozelandski radioamater George C. Murphy, ZL3MH i Moxonova antena (engl. Moxon antenna), koju je 1952. godine konstruirao engleski radioamater Leslie A. Moxon, G6XN (1909.–2004.), te Marija maluka-antena (engl. Maria maluca-antenna, prema lat. malus: zlo, u amer. španj. razgovorno nešto kao luckasta djevojka, vragolanka), dvoelementna kompromisna antena koju je 1957. godine konstruirao brazilski radioamater José Salvador Luiz Victor Marinaro, PY2BBP, a osuvremenio njemački radioamater Helmut Oeller, DC6NY, kada ima prema poluvalnom dipolu dobitak čak 6…11,5 dB (dakle uistinu vragolanka!).

HB9CV-antena za 50 MHz


D2T-antena za opseg 1,5…200 MHz

T2FD-antena kompromisno napajana koaksijalnim kabelom

T2FD-antena, TFD-antena, TTFD-antena i W3HH-antena (engl. TFD-antena, prema Terminaded Folded Dipol: zaključeni savijeni dipol, i Tilted Terminated Dipol: nagnuti zaključeni dipol) nerezonantna je širokopojasna antena. Razvijena je krajem 1940-ih godina u mornarici SAD-a, ubrzo su ju počeli rabiti i radioamateri, a objavio ju je američki radioamater, kapetan Gil L. Countryman, W1RBK (W3HH) u časopisu QST, lipanj/1949. To je savijeni dipol, dugačak λ/3, a širok λ/100, gdje je λ najveća valna duljina na kojoj se radi. Antena ima podjednaka svojstva u rasponu valnih duljina λ do 0,2 λ, pa i više. Najkritičniji dio antene je završni otpornik koji mora biti neinduktivan i sa što manjim kapacitetom. Njegova vrijednost ovisi o impedanciji dovoda (za dvovod od 300  Ω potreban je otpornik od 390 Ω), a snaga mora biti makar trećina snage odašiljača. Može se napajati i 50-omskim koaksijalnim kabelom, uz uporabu transformatora impedancije. Radioamateri ju rado rabe zbog njezine jednostavnosti i širokopojasnosti, osobito u skučenom prostoru. D2T-antena (engl. D2T-antenna; prema Double Terminaded Dipol: dvostruki zaključeni dipol) dvoelementna je nerezonantna širokopojasna antena, inačica T2FD-antene. Konstruirana je 1990-ih godina u talijanskoj tvrtki Giovannini

Yagi-Udina antena za 2-metarsko područje

Elettromeccanica pokraj Firence u kojoj se i proizvodi. Izvedbom sliči na ZL-specijalnu antenu, ali radi na drugom načelu. Antenom, kojoj su elementi dugi 6 m, a razmaknuti 2  m, pokriva se širok pojas od čak 1,5…200  MHz. Jedan je dipol napajan 50-omskim koaksijalnim kablom, preporučeno duljine najmanje 60  m, preko

Kvad-antena s dva elementa

baluna 1 :  16, a drugi je završen neinduktivnim otpornikom od 820 Ω sa zakrenutim dvovodom. Ta neobična antena zrači na područjima nižim od 10  MHz u smjeru iz dipola s balunom, a na

Logaritamsko-periodična antena za televiziju

31


višim područjima u smjeru iz dipola sa završnim otpornikom. Dobitak prema poluvalnom dipolu jako ovisi o frekvenciji, na 20-metarskom području je samo 0,3 dB, a na 10-metarskom području je već 1,7 dB. D2T-antena se zbog njezine širokopojasnosti i jednostavnog napajanja bez ugađanja te mogućnosti smještaja na samo 2  m iznad podloge i relativno malih izmjera rado rabi, osobito u skučenom prostoru. Yagi-Udina antena, Yagijeva antena, razgovorno jagica (engl. Yagi-Uda antenna) donedavno je bila najšire rabljena usmjerena antena, osobito kao prijamna antena za FM-radio i televiziju. Izumili su ju 1926. godine profesor Hidetsugu Yagi (1886.–1976.) i njegov suradnik Shintaro Uda (1896.–1976.) na japanskom Carskom sveučilištu Tohoku. Yagi ju je patentirao iste godine u Japanu i SAD-u. Potom su antenu zajednički razvijali i objavljivali rezultate, pa je Yagi zahtijevao da se antena naziva po obojici. Antena se sastoji od niza paralelnih poluvalnih dipola u jednoj ravnini, razmaknutih oko 0,1 λ, koji usmjereno odašilju i, obratno, pojačavaju pri primanju. Napaja se jedan, tzv. aktivni dipol, iza njega je malo dulji parazitni dipol, tzv. reflektor koji vraća zračenje osnovnog zračila, a ispred je malo kraći dipol, tzv. direktor, ili više njih koji pojačavaju zračenje u istom smjeru. Antena se obično sastoji od jednog zračila, makar jednog reflektora i nekoliko direktora. Impedancija je ovisna o izvedbi zračila, za jednostruki dipol je oko 70 Ω, a za savijeni dipol oko 300 Ω. Usmjerenje i dobitak Yagi-Udine antene ovise o broju direktora. Dobitak je s jednim direktorom oko 7 dB (tj. 5 puta pojačan signal), a za dugačku antenu s jedanaest direktora oko 14 dB (25 puta pojačan signal). Yagi-Udine antene desetljećima su bile antene s najboljim usmjerenjem i najvećim dobicima. Stoga su bile gotovo jedine antene na UKV-područjima u širokoj primjeni,od komunikacijskih profesionalnih i radioamaterskih te od odašiljačkih do prijamnih radijskih i televizijskih antena. Tek su ih protekla tri desetljeća počele zamjenjivati logaritamsko-periodične antene. Radioamateri rabe Yagi-Udine antene od 1950-ih godina kada su počeli raditi na UKV-području, a ubrzo su ju primijenili i na KV-područjima, od 20-metarskog nadalje. Kako je to bila desetljećima najbolja usmjerena antena,

32

nazvali su ju razgovorno bim-antenom ili samo bimom (engl. beam-antenna; prema beam: zraka, snop radiovala). Logaritamsko-periodične antene, LP-antene, LPA (engl. Log Periodic antenna) su posebna velika skupina iznimno širokopojasnih usmjerenih antena. Konstruirali su ih Dwight E. Isbell (1929.–2011.) i Raymond H. DuHamel (1921.–1993.), a inačicu je izradio prof. Paul E. Mayes (1928.–2014.). Patentirana je 1957. i 1958. godine na Sveučilištu u Illinoisu (SAD). Tvrtke Channel Master iz New Yorka i Blonder-Tongue iz New Jerseyja proizvodile su i prodavale te antene bez obzira na patente, pa je nastao sudski spor između izumitelja i proizvođača, što je u patentnom pravu rezultiralo znamenitom Blonder-Tongue doktrinom. Logaritamsko periodična antena izgledom sliči Yagi-Udinoj anteni, ali se od nje bitno razlikuje. Čini ju niz paralelnih dipola u ravnini, kojih se duljine i razmaci mijenjaju logaritamski s frekvencijom pobudnoga signala. Ako su sastavnice postavljene dovoljno gusto ta su svojstva gotovo stalna u vrlo širokom području frekvencija, omjera većega od 1 : 3. Ta širokopojasnost nije zanimljiva radioamaterima, jer oni rade u uskim harmonijskim područjima. Dobitak je LP-antene prema poluvalnom dipolu obično 6  dB, najviše 8,5  dB, što i nije posebno prema drugim usmjerenim antenama. Omjer naprijed-nazad iznimno je velik, do 35  dB, što je osobito važno kod televizijskih antena, jer se uklanjaju različiti u okolini reflektirani signali. To je svojstvo, kao i njezina širokopojasnost razlogom što su LP-antene u televizijskom prijamu protekla tri desetljeća gotovo potisnule Yagi-Udine antene.

Kubne antene

Okvirne antene se, slično dipolima, mogu slagati u niz po osi. Tako nastaju prostorne tvorevine, koje se slikovito nazivaju kubnim antenama. Primjenjuju se punovalni elementi. Uporabom dvaju elemenata napajaju se protufazno oba elementa. Takve se antene grade kao kubno-kvadratne ili kubno-trokutne antene, rijetko kao kubno-kružne antene. Kubno-kvadratna antena, razgovorno kvad (engl. cubical quad antenna; prema quad: kvadrat) slog je dviju kvadratnih antena na istoj osi. Prvotno je kubno-kvadratnu antenu konstruirao


Piramidna antena: a) konstrukcija, b) shema napajanja na vrhu

i 1947. godine patentirao američki radioamater Clarence C. Moore, W9LZX (1904.–1979.). Njezin je dobitak prema poluvalnom dipolu oko 6 dB. Kvad je za srednja KV-područja prilično velikih izmjera, za 20-metarsko područje stranice okvira su oko 5 m, a razmak oko 2,5 m, što predstavlja prilično velike mehaničke poteškoće za postavljanje i zakretanje, osobito u krajevima s jakim vjetrovima. Stoga se nekada radi sa stalnim usmjerenjem, razapet između stupova ili stabala. Ipak, njegov su veliki dobitak i usmjerenost velik izazov za gradnju i postavljanje. Inačica je švicarski kvad (engl. Swiss quad antenna), slog dvaju ukriženih okvira. Konstruirao ju je i 1961. godine patentirao Rudolf Baumgartner (konstruktor HB9CW-antene). Zbog mehaničkih poteškoća gradi se obično za viša KV-područja. Piramidna antena (engl. pyramidal antenna) punovalna je žica oblikovana u piramidu. Tu je antenu teško smjestiti u neku skupinu, ali kako je prostorna tvorevina, formalno se može smatrati kubnom antenom. Čine ju dva trokuta sa stranicama duljine po λ/6, kojima su osnove paralelne i razmaknute λ/6, a vrhovi približeni. Sliči kubno-trokutnoj anteni s približenim vrhovima, ali radi drugačije. U krajnjim točkama punovalne žice, koje su na vrhu piramide,

impedancija je 60…100 Ω, pa se može napajati izravno 50-omskim koaksijalnim kabelom, iako bi se mogao staviti i balun. Struje su u bočnim stranicama u fazi, pa stranice zrače, a u vodoravnim stranicama su u protufazi, pa one gotovo ne zrače. Zračenje je usmjereno u dva suprotna smjera iz trokutnih stranica. Radioamateri grade piramidne antene za niža KV-područja, a iako je punovalna zauzima razmjerno malen prostor. Treba slobodan prostor oko sebe, bez okolnih zgrada, zidova i stabala, a osobito električnih vodova. Zaključak Izumljene, konstruirane i većinom patentirane brojne KV- i UKV- amaterske antene velik su doprinos radioamatera radiokomunikacijama. Osim opisanih postoji još niz radioamaterskih antena, osobito složenih za više područja, tzv. multiband antena, ali njihov opis nadilazi opseg ovih napisa. Izumitelji i konstruktori KV- i UKVantena su u širokom rasponu od znanstvenika do hobista. Samo opisanim najvažnijim primjerima nastojala se pokazati velika inventivnost zaljubljenika u sve oblike radiokomunikacija, velebnom tehničkom dostignuću koje je obilježilo XX. stoljeće i bez kojega bi nam danas život bio nezamisliv. Dr. sc. Zvonimir Jakobović

33


Roboti u industrijskim klaonicama

SVIJET ROBOTIKE

Tipičan moderni pionirski robotski sustav za otkoštavanje svinjskih nogu kakav je HAMDAS-R na slici desno sastoji se od tri Stäublijeva šestoosna manipulatora RX160 HE koji rade kao glavni mesari. Tehnička specifikacije robota za tvornicu mesa obuhvaća rigorozne higijenske zahtjeve za rukovanje svježim mesom. Linija za preradu svakodnevno se dezinficira vodom i deterdžentima. Manipulatori su prekriveni vodonepropusnim ceradama pod unutarnjim nadtlakom (slika lijevo).

Vjerojatno ne postoji primjena robota koja u promatraču izaziva više neugode od robotiziranog (ili automatiziranog) postrojenja obrade mesa svježe zaklanih životinja. Ali sasvim je sigurno da je još neugodnije vidjeti iste te prizore u kojima rade samo ljudi. Čak i kada se zanemare svi ekološki razlozi vezani uz proizvodnju i potrošnju mesa, industrijske klaonice s postrojenjima za obradu svježeg mesa su jedni od najnehumanijih radnih prostora. Suočavanje s prizorima iz te proizvodnje vjerojatan je povod tvrdnji da ne postoji nešto što bi se moglo nazvati humanim mesarom. Tim

više, robotiziranje proizvodnje obrade svježe zaklanog mesa obilježava, osim ekonomskog, i važan moralni učinak. Statistički podatak da se u svijetu svaki dan zbog mesa ubije tri milijarde životinja je zastrašujući. Ukupno je to 80 milijardi životinja godišnje. U proteklih 50 godina potrošnja mesa u svijetu se učetverostručila, a danas ga se proizvodi više od 320 milijuna tona godišnje. Najveći potrošači mesa najrazvijenije su zemlje s godišnjom potrošnjom od 140 kilograma po stanovniku. Industrija proizvodnje i prerade mesa u stalnom je linearnom porastu.

Rad na tekućoj vrpci iscrpljuje koncentraciju radnika pa se na nekim radnim mjestima gdje se radi s oštrim noževima ili brzim cirkularnim pilama učestalo događaju ozljede koje se najčešće taje inspekcijskim uredima. Rezultat je nedostatak radne snage na kritičnim mjestima. Mesna industrija objavila je podatke o znatnom smanjenju ozljeda i bolesti u proteklom desetljeću dijelom i zbog povećanja automatizacije.

34


Robotizirani mesarski sustavi novozelandske tvrtke “Scott” dizajnirani su primarno za obradu sirovih životinjskih trupala janjetine, svinjetine i govedine. Tvrtka je počela s robotima za obradu janjećeg mesa kada je povećana potrošnja janjetine po glavi stanovnika u Novom Zelandu i Australiji. Cilj je opremiti robotskim postrojenjima sve tvornice za govedinu i svinjetinu po svijetu. Optimistične prognoze predviđaju da bi se to moglo dogoditi u sljedeća dva desetljeća. Tvrtka je dobila veliko razvojno pojačanje kada je najveći svjetski prerađivač mesa JBS otkupio 40% njenih udjela.

Proteklih desetljeća način jedenja mesa prilagodio se ubrzanom životu i načinu prehrane. Stoga se promijenio i način trgovanja mesom koje se ne prodaje u klasičnim mesarnicama, već u trgovačkim centrima koji nude zapakirane standardizirane dijelove životinja. Sve manje se, primjerice, traže cijeli pilići, a trgovine brze prehrane specijaliziraju se za pileće batake i krilca. To se odrazilo na proces obrade pilećeg mesa: čak 90% piletine sječeni su dijelovi, a to povećava ručni rad u procesu od razrezivanja, otkoštavanja do pakiranja. Industrija obrade mesa po broju zaposlenih jedan je od najvećih sektora prehrambene industrije. U razvijenim zemljama njen udio je i do jedne četvrtine. Mesarski posao zahtijeva određene vještine. Težak repetitivni rad pod vremenskim pritiskom odvija se u neprijatnim

uvjetima. Odljev radne snage i zahtjevi za višom plaćom u uvjetima globalne konkurencije gotovo imperativno potiče automatizaciju i robotizaciju. Robotizacija postupaka industrijske obrade mesa noviji je trend koji obuhvaća radne postupke nedostupne klasičnoj automatizaciji. No robotizacija mesarstva nije ni jednostavna ni jeftina. Potrebni su posebni manipulatori prilagođeni najvišim higijenskim zahtjevima. Još je važnija “online” brza vizualna dijagnostika položaja kostiju i mesa. Upravo zbog složenosti i osjetljivosti mesarskog posla nije uspjelo nekoliko dosadašnjih zamisli robotiziranja. Robotski mesarski sustavi nastoje oponašati rad ljudi koji koriste nož u jednoj ruci, kuku (ruku) za pridržavanje objekta rezanja i osjetilo vid (oči) za planiranje i kontroliranje putanje alata za rezanje. Zbog toga su u pravilu to

Preciznost mesarskog reza robota temelji se na primjeni rendgenskih snimki za otkrivanje položaja kostiju u mesu i izračunavanju putanje reza. Rendgenski sustav stvara 3D-sliku kostiju unutar trupla. Slika daje točne izmjere razmaka i kutova za svaki rez po kojima se vodi odgovarajući rotacijski rezač s točnošću pozicioniranja i čistoćom koja je viša od ljudskih. Podaci s rendgena šalju se duž cijele proizvodne linije za otkoštavanje. Sustav reducira otpad pri rezu, optimizira izbor reza i povećava učinkovitost i sigurnost rada.

35


višeručni robotički sustavi sastavljeni od tri robotske ruke. Jedna vodi nož po putanji rezanja, druga pridržava i pozicionira objekt, dok treći manipulator nosi vizualni sustav. Pri rezanju nož se, osim po poziciji i brzini, vodi i po povratnoj petlji sile primjenom višeosnog senzora sile u zglobu šake. Na traci tijela kokoši protiču brzinom od 100 do 140 komada u minuti, a svinjske šunke brzinom od 50 komada u minuti što je na granici čovjekovih sposobnosti praćenja transfera. Zato su radni uvjeti na pokretnim vrpcama klaonica zastrašujući i malo je reći da radnici imaju zdravstvene tegobe: od ukočenosti zglobova (sindrom karpalnog tunela) do oteklina na rukama zbog kojih nose sve veće rukavice (3X). Poslodavci vrše na radnike stalni pritisak zbog konkurentne proizvodnosti i povećanja profita. Na temperaturama od 40 ℃ radnicima se brani odlazak na zahod pa nose pelene. Zarade su od 8 do 9 USD na sat dok radnici traže barem 15 USD. Danas je većina industrija za obradu mesa pod velikim pritiskom povećanja proizvodnje koja k tome mora biti isplativa. U najvećim industrijama, koje su i najopremljenije pomagalima, ozljede se događaju po stopi od najmanje jedne svakih dva i pol dana. Zbog navedenoga napori za automatizacijom mesarske obrade trupala zaklanih životinja su stalni. Prvi korak u tom procesu standardizacija je postupka rezanja trupala pojedinih vrsta životinja. Najprije zbog veličine, a potom i zbog anatomskih razloga. Postupci obrade tijela pilića vrlo su različiti od postupaka obrade trupala goveda, svinja, ovaca. Razlika je i u količinama. Obrada piletine do sada je bila najviše automatizirana. Drugi je korak anatomska standardizacija obrade dijelova tijela s obzirom na način tržišne ponude i naknadne gastronomske obrade: npr. goveđe ili svinjske polovice, svinjski butovi, pileći bataci, unutarnji organi (srca, bubrezi, crijeva) itd.

Zbog dugačke tradicije za svaku vrstu životinja postoje vrlo razrađene anatomske mesarske sheme komadanja i razrezivanja trupala. Iz globalnih standarda izdvajaju se obrade za potrebe religijskih zajednica, npr. košer ili halal proizvodi. Mesarski postupci obrade pojedinih vrsta životinja tradicionalno su poznati i razrađeni u detalje. Od strojeva se traži da takve postupke ponavljaju vrlo točno jer su mesarski standardi preduvjet za kulinarske postupke. Visoka su očekivanja za proizvodnost (brzinu rada), preciznost i fleksibilnost. Robotizirani sustav obradi 500 svinjskih nogu na sat. Nijedan komad svinjetine nije jednak drugom. Rad se obavlja u apsolutno čistom prostoru uz rigorozne higijenske mjere. Za tako zahtjevne primjene koriste se manipulatori posebne konstrukcije (s unutarnjim nadtlakom i vodonepropusnim zglobovima s brtvama po standardu zaštite IP 65 ili čak IP 67) prilagođene intenzivnom pranju i čišćenju u prehrambenoj industriji. Neki sustavi kao higijensku zaštitu koriste vodonepropusne navlake u koje se upuhuje zrak kako bi se osiguralo da se manipulatori ne prskaju vanjskim tekućinama. Kabliranje strujnih vodova je okomito, a svi priključci su ispod postolja gdje su sigurni od prodora vode. Posebnost ovih strojeva vidljiva je i u uporabi ulja za podmazivanje NSF H1 sigurnog za hranu. Za razliku od starijih strojeva koji su koristili unaprijed programirani nacrt trupa, noviji modeli rendgenski skeniraju svako truplo i po tim slikama planiraju i izvode precizne rezove. Algoritmi se baziraju na tehnici deep learninga, što znači da roboti tijekom rada uče iz prikupljenih podataka. Proizvodnja mesa vrlo je značajan ekološki čimbenik: od povećanja metana u atmosferi do potrošnje vode. U izboru između bjesomučnog zlostavljanja radnika s jedne strane ili nadolazećih robota mesara najhumaniji, a i najzdraviji izbor čini se opredjeljenje za vegetarijanstvo. Igor Ratković

Profile for Zoran Kušan

Časopis ABC tehnike broj 635 za svibanj 2020. godine  

Dragi čitatelji pred vama je novi broj časopisa ABC tehnike i to broj 635 za svibanj 2020. godine. Unatoč problemima koji su nas zadesili na...

Časopis ABC tehnike broj 635 za svibanj 2020. godine  

Dragi čitatelji pred vama je novi broj časopisa ABC tehnike i to broj 635 za svibanj 2020. godine. Unatoč problemima koji su nas zadesili na...

Profile for zoran1002
Advertisement

Recommendations could not be loaded

Recommendations could not be loaded

Recommendations could not be loaded

Recommendations could not be loaded