Časopis ABC tehnike broj 650 za prosinac 2021. godine

Page 1

Rubrike

I Kodiranje - BBC micro:bitI I Shield-A, učilo za programiranje I I Mala škola fotografije I

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

Izbor I Od ideje do albuma I I IHoteli u našim dvorištima I I Shield-A, učilo za programiranje mikroupravljača (20)I

Prilog

IR obokup 2022.

15. kup Hrvatske zajednice tehničke kulture u robotici I

www.hztk.hr ČASOPIS ZA MODELARSTVO I SAMOGRADNJU

Broj 650 I Prosinac / December 2021. I Godina LXV.


NATJECANJA

Robokup 2022. 15. kup HZTK u robotici

U OVOM BROJU Od ideje do albuma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Hoteli u našim dvorištima. . . . . . . . . . . . . . . . . 5 BBC micro:bit [24]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Robokup 2022.

15. kup Hrvatske zajednice tehničke kulture Robokup je ekipno natjecanje učenika u u robotici. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 području elementarne robotike koje Hrvatska zajednica tehničke kulture provodi na području Mala škola fotografije. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Republike Hrvatske u suradnji s Hrvatskim roboPogled unatrag. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 tičkim savezom, županijskim i gradskim zajednicama tehničke kulture, društvima pedagoga tehAnaliza fotografija. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ničke kulture i osnovnim školama. Natjecateljsku ekipu čine tri učenika osnovnih škola, udruga Shield-A, učilo za programiranje ili posebnih odjela osnovnih škola od petog do mikroupravljača (20). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 osmog razreda koje na natjecanje dovodi jedan mentor. U popratne aktivnosti Robokupa uključeMjerna jedinica vat. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 na su djeca predškolske dobi, učenici nižih razreU Tajlandu puštena u pogon najveća da osnovnih škola i djeca s posebnim potrebama. Robokup se provodi kroz dvije razine natjecahibridna hidro-solarna elektrana na svijetu . . 32 nja: županijsku i državnu. Biti robot. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Županijska razina 15. Robokupa može se održati u svakoj županiji tijekom školske godine Fora kuća koja reagira na kretanje sunca . . . 36 zaključno do 30. travnja 2022. Na županijskoj razini Robokupa mogu se natjecati učenici i učenice viših razreda (5.-8. razreda) osnovnih Nacrt u prilogu: škola s područja županije. Ovisno o prostornim i Prerada jedrilice u RC-jedrilicu financijskim mogućnostima, organizator određuje maximalan broj ekipa koje mogu sudjelovati Osnove aerodinamike leta modela na natjecanju. Robokup 2022. 15. kup Hrvatske zajednice Državnu razinu Robokupa organizira Hrvatska zajednica tehničke kulture u suradnji tehničke kulture u robotici s Hrvatskim robotičkim savezom. Državna razina 15. Robokupa održat će se od 13. do 15. svibnja 2022. u Stubičkim Nakladnik: Hrvatska zajednica tehničke kulture, Uredništvo i administracija: Dalmatinska 12, P.p. Toplicama. 149, 10002 Za­greb, Hrvatska Dalmatinska 12, P. p. 149, 10002 Zagreb, Hrvat­ telefon (01) 48 48 762 i faks (01) 48 46 979; HZTK će nagraditi tri učenika ska/Croatia www.hztk.hr; e-pošta: abc-tehnike@hztk.hr iz pobjedničke ekipe državne Glavni urednik: Zoran Kušan “ABC tehnike” na adresi www.hztk.hr razine Robokupa sudjelovanjem Uredništvo: Ivan Jurić – Zagrebačka zajednica Izlazi jedanput na mjesec u školskoj godini na Ljetnoj školi tehničkih aktiv(10 brojeva godišnje) tehničke kulture, Sanja Kovačević – Društvo nosti. Rukopisi, crteži i fotografije se ne vraćaju 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 4 (650), prosinac 2021. Školska godina 2021./2022. Naslovna stranica: Robokup 2022.

Žiro-račun: Hrvat­ska zajednica tehničke kul­ture 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


Od ideje do albuma Zadnjih nekoliko godina u časopisu ABC Tehnike pisano je o ulozi poštanskih maraka u smislu promidžbe tehnike. No o tome kako marke nastaju, tiskaju se te završavaju u albumima ili muzejima, ukratko ćemo se osvrnuti u ovome broju. Krenimo! Poštanske marke izdaju mjerodavna državna tijela, najčešće nacionalni poštanski operatori, npr. u Španjolskoj Correos, ali i mjerodavna ministarstva, npr. u Češkoj Ministarstvo za trgovinu ili u Njemačkoj Ministarstvo financija. Marke izdaju primjerice i Ujedinjeni narodi, ali i Malteški red koji ima sjedište u Rimu. Marke se tiskaju sukladno programu za određenu godinu, npr. Irska pošta temeljem javnog poziva do početka travnja 2022. prikuplja prijedloge motiva za marke u 2024. godini. Najčešće su to obljetnice, sportski uspjesi, događaji i sl. Shodno donesenom planu, uobičajeno se objavljuje natječaj za dizajn poštanskih maraka u kojem se između ostalog navodi koje uvjete dizajner treba ispunjavati (npr. diploma o završenom studiju dizajna), ali i nagrade za izabrane radove. Odabir motiva, kao i izbor radova vrši povjerenstvo imenovano uglavnom od mjerodavnog ministarstva ili same vlade u pojedinim državama. Najčešće su to stručnjaci iz različitih područja, npr. profesori s fakulteta za dizajn. Zanimljivo je kako je i britanska kraljica Elizabeta II. članica povjerenstva za izbor motiva na markama Ujedinjenog Kraljevstva. Marke se tiskaju u za to specijaliziranim tiskarama s tzv.

Slika 1. Tijekom više od 180 godina proizvodnje maraka korišteni su različiti tiskarski strojevi. Na marki švicarski tiskarski stroj iz 1930.

TEHNIČKE POŠTANSKE MARKE

Slika 2. Prije konačnog tiska, pomoću nekoliko dubinskih provjera pozorno se kontrolira svaki detalj na marki

zaštićenim tiskom, npr. Agencija za komercijalnu djelatnost iz Zagreba tiska marke za nekoliko država, a francuska tiskara Cartor za njih desetke. Marke se tiskaju u različitim oblicima, formatima, tehnikama tiska (višebojni ofset, duboki tisak) i nakladama koje mogu biti od nekoliko tisuća do više milijuna komada. Prije konačnog tiska provjerava se svaki detalj na marki, što rade naručitelj, tiskara i dizajner, pa se radi probni tisak. Papir za marke također mora biti određenih tehničkih svojstava, npr. gumirani, a najpoznatiji proizvođač papira je Tullis Russell iz Velike Britanije. U zadnje vrijeme marke se izrađuju i od različitog materijala, npr. kože i tkanine. Nominalne vrijednosti maraka označavaju se arapskim brojevima u valuti zemlje porijekla ili slovnom oznakom koja vrijedi određeni iznos u određenom trenutku (npr. A, B, C). Vrijednost se određuje sukladno potrebama poštanskog prometa, odnosno cijenama poštarine za određene stope mase pošiljaka. Oblici izdanja maraka uglavnom se definiraju prema namjeni (redovite, prigodne). Redovite marke izdaju se u većim arcima od npr. 50 maraka ili 100 maraka u roli Slika 3. Važnu ulogu u filateliji zbog praktične imaju žigovi kojima se dokumentira mjesto i vrijeme prijma pošiljke

3


uporabe za frankiranje, dok prigodne uglavnom u manjim arcima i one su namijenjene uglavnom filatelistima. Isto tako, marke se izdaju i u blokovima, ukoliko se radi o nekim cjelinama i o atraktivnosti izdanja. Uz marke izdaju se vrlo često i popratna izdanja poput omotnice prvog dana (FDC), maksimum karta, karnet, prigodni album i sl. Zbog krivotvorenja, brojni izdavači na marke stavljaju sigurnosne elemente, bilo da se radi o specifičnom perforiranju, zaštiti u papiru, nanošenju nevidljivih boja i sl. Za svaku marku određuje se datum izdavanja, odnosno prvi dan uporabe u poštanskim prometu. Nakon što marka krene na svoje putovanje, filatelisti nastoje doći do njih kroz različite kanale, bilo kao poništene na pismima ili nerabljene izravno od izdavača ili drugih prodavača. Pohranjuju se u za to predviđene albume. Što je marka rjeđa, ona je na filatelističkom tržištu skuplja. Danas je najskuplja marka ona Britanske Gvajane iz 1856. koja vrijedi skoro deset milijuna američkih dolara!

Božićna priča

Iako se godinama čarolija Božića prikazuje na markama, ovaj najpoznatiji kršćanski blagdan svake godine inspirira slikare i dizajnere u stvaranju novih minijaturnih umjetničkih djela. Kao i prijašnjih godina, i ovogodišnje božićne marke izdane su u studenom ili početkom prosinca kako bi krasile božićne čestitke na pismima. Imaju važnu ulogu u prenošenju dobrih želja prije svega zbog epidemioloških ograničenja. Marke su prilika za prenošenje različitih običaja slavljenja i doživljaja Božića, dana Isusova rođenja. Božić je drugi najvažniji kršćanski blagdan, odmah iza Uskrsa. Božićno vrijeme traje od prve nedjelje adventa ili došašća, pa sve do Bogojavljenja, odnosno blagdana Tri kralja, ukupno četrdesetak dana. S ovim vremenom povezano Slika 4. Proslava Božića je puno svjetovnih neizbježna je bez slatkih običaja. Najpoznatiji medenjaka čija priprema su kićenje bora, priima tradiciju staru više od prema božićnih kolača tisuću godina

4

Slika 5. Uz motiv rođenja Isusa, Tri kralja jedan je od najčešćih motiva na božićnim poštanskim markama koje se redovito izdaju zadnjih pedesetak godina

i, zadnje ali ne manje važno, božićni ručak i otvaranje božićnih poklona. Prema dostupnim podacima, Kraljevska pošta Velike Britanije (engl. The Royal Mail) izdala je ove godine čak šest maraka kojima dočarava Božić (ukazanje zvijezde i poklonstvo mudraca s Istoka: Gašpar, Melkior i Baltazar), Australci su na dvije marke prikazali religiozne teme (Bogorodica s djetetom), a na tri svjetovnu tematiku (medenjaci); Estonci tradicionalno prikazuju zimsku idilu (vjeverica i ptica zimovka u svome prirodnome staništu); Alderney, najsjeverniji otok u skupini britanskih Kanalskih otoka u Engleskom kanalu izdao je čak sedam maraka s citatima iz Biblije, npr. Evanđelje po Mateju 2,14 “On ustane, uzme noću dijete i majku njegovu te krene u Egipat”; Česi su uobičajeno prikazali dekorativne ukrase na boru (medenjaci, zvončići, jabuke i sl.); susjedna Slovenija, koja tiska marke u Zagrebu, izdala je dvije marke: Kristovo rođenje i Tri kralja; Vatikanska pošta je uz onu Ujedinjenih naroda najreprezentativnija, a ove godine izdala je dvije marke (prva prikazuje mudrace koji su došli u Betlehem kako bi se poklonili Božanskom Djetetu, a druga prikazuje Dijete Isusa, Djevicu Mariju i Svetog Josipa). Marke je dizajnirao Adam Piekarski, mladi poljski slikar koji je beskućnik. I za kraj nekoliko zanimljivosti oko božićnih maraka: uglavnom se izdaju od 1960-ih godina; najčešći motivi su: Bijeg u Egipat, Dijete Isus, Tri kralja ili mudraca, božićno drvce; ovogodišnje novozelandsko izdanje (Novi Zeland ima oko četiri milijuna stanovnika) koje se sastoji od četiri marke i nekoliko filatelističkih proizvoda košta otprilike 165 novozelandskih dolara (oko 745 kn); prva božićna marka izdana je u Kanadi 1898. Ivo Aščić


Hoteli u našim dvorištima Dok zima balansira na rubovima jeseni, ćudljivo vrijeme ove sezonske razmeđe svakako ima i svojih čari, no koje je nekako ipak ugodnije promatrati iz zagrijana doma! Šečući već pomalo mrzovoljno zbog osjetne promrzlosti s četvrtom ili petom rundom pasa tog vlažnog i maglovitog popodneva, naiđoh na (barem s obzirom na godišnje doba) vrlo neobičan prizor – jedna je malena izgubljena gusjenica probijala svoj put asfaltom prema otočiću zelenila prekrivena lišćem. Ponijela bih je sa sobom, kada bih samo znala gdje joj je dom… I, ima li ga još uopće?! Ljudi su danas dosta skloni uzimati prirodu zdravo za gotovo, još uvijek ne smatrajući njezin gubitak nekom neposrednom prijet­njom za naše zdravlje, društvo i život općenito. Kukci su pritom izvrsna ilustracija svekolike dobrobiti koju ćemo zasigurno izgubiti ukoliko nastavimo uništavati planet. Tek su početkom ovoga stoljeća – što je već gotovo i prekasno! ‒ klimatske promjene došle u fokus političara i javnosti, dok istovremeno činjenica nestanka prirode i urbanističkog uništavanja ekosustava i dalje leži u drugom planu, što još više dovodi u pitanje kvalitetu naših života i opstanak samog čovječanstva. Pritom niti jedan znanstvenik ne može sa sigurnošću ustvrditi koliko smo zapravo bliže ili dalje od te kritične točke. Ono što, međutim, jako dobro znamo jest da se populacije kukaca, a posebice populacije kukaca oprašivača koji su ključni za opstanak svakog ekosustava, rapidno smanjuju i da gubimo vrste tempom koji nadmašuje čak i sva ona velika izumiranja o kojima smo učili u Zemljinoj povijesti! Primjerice, svakoj trećoj vrsti leptira i divljih pčela – kojih u Europi ima skoro 2000 ‒ populacija zabrinjavajuće

TEHNIKA I PRIRODA

opada, dok je čak svaka deseta vrsta na samom pragu izumiranja. Štoviše, trenutno se nalazimo u 6. masovnom izumiranju vrsta, i prvom koje uzrokuje jedna vrsta – čovjek. Znanstvenici stoga, ukoliko jedan takav ključni element poput oprašivača nestane, predviđaju kaskadni efekt unutar globalnog ekosustava. Naime, bez prirodnih oprašivača, nestat će i velik dio biljnog, a potom i životinjskog svijeta koji neposredno ovisi o njemu. Potom smo na redu i mi sami. Pritom, najveće su prijetnje oprašivačima gubitak staništa i hrane uslijed intenzivne poljoprivredne proizvodnje te uporabe pesticida, dok istovremeno svoj danak svakodnevno uzimaju i klimatske promjene, galopirajuća urbanizacija te njeni izravni produkti u vidu onečišćenja. Sve su ovo veliki problemi koji zahtijevaju sustavnu promjenu globalnih gospodarskih modela, kao i našeg razmišljanja te navika na individualnoj razini. Zapravo, uzmemo li u obzir da smo upravo mi, “mali ljudi” oni krajnji potrošači i konzumenti suvremenog društva te njegovih tekovina, promjenom pristupa i svijesti upravo na toj individualnoj razini možemo učiniti neizmjerno mnogo! Kao prvo, možemo pisati i govoriti o problemu, aktivirati se u zajednici, zahtijevati promjene ili učiniti neku možda naizgled manju, ali opipljiviju i neposredniju promjenu u vlastitom okruženju; možemo, primjerice, svoju okolinu učiniti dobrim mjestom za oprašivače tako da prirodi jednostavno damo više mjesta! Promjenu možemo započeti već ovoga trenutka u svome vlastitom dvorištu, sadeći autohtone biljke i cvijeće kojima se oni hrane, koseći travu tek kada travnjak procvjeta, izbjegavajući upotrebu pesticida ili izgradnjom kućica za divlje

5


životinje! Možemo smanjiti i vlastiti utjecaj na naš planet birajući organsku i sezonsku hranu koja se više temelji na voću i povrću, smanjiti potrošnju energenata ili smanjiti količinu teško ili nikako razgradivog otpada (pogotovo plastike, kojoj smo već prije posvetili jedan čitav članak!). Zatim, možemo paziti kako se grijemo, putujemo, u kakvim zgradama živimo itd. U svakom slučaju, koraka je mnogo pa svatko može pronaći način kojim mu je najlagodnije doprinijeti poboljšanju općeg stanja Zemlje. Pa ipak, želite li doprinijeti očuvanju prirode i okoliša, najbitnije je nadići jednu od najvećih zabluda današnjeg vremena a to je da smo mi, kao pojedinci, premali i prebeznačajni kako bismo učinili razliku. Vjerujte mi – svatko od nas ponaosob važan je poput samih oprašivača! Sortiranje smeća ili sadnja pokoje kontinentalne trajnice, gašenje nekog od električnih aparata kad nije u neposrednoj upotrebi možda vam se i ne čini kao neki monumentalni ekološki pothvat, no takve sitnice zaista čine razliku! Ona, međutim, prvo mora nastati u svijesti ljudi da bi se potom uspješno reflektirala i na okoliš. To je nešto slično fenomenu 101 majmuna; što se više ljudi uključi u određeni oblik djelovanja, tim više zamaha dobiva domino-efekt koji slijedi. Ušteda energije ili sadnja grmlja u jednom kućanstvu naizgled možda ne znači mnogo na globalnoj razini, no uvijek imajte na umu da niste jedini koji upravo tako postupa u datom momentu! Stoga, ako ste danas vi taj novi “regrut” na strani ekologije, ne sumnjajte da će se već sutra pojaviti još jedan, pa još jedan… bilo da na nekoga utječete izravno vlastitim primjerom, bilo da se utjecaj odvija na mnogo suptilnijoj razini – onoj podsvjesnoj. Dakle, svaki mali korak pojedinaca ima zapravo enorman utjecaj na razvoj globalne situacije ‒ jer nas je zaista puno! Nadalje, pokušajmo zajedno kod ljudi osvijestiti koliko smo, kao i sva druga bića na Zemlji, dio jednog fantastičnog prirodnog sustava koji se razvijao milijunima godinama i koliko izravno ovisimo o njemu. Svaki djelić te prirodne slagalice, pa i ona najmanja živa bića na planetu Zemlji, ima svoju funkciju i ključan je za naš opstanak. Kukci, između svega ostalog, oprašuju biljke, uključujući oko 80% globalno najvažnijih usjeva od kojih se sastoji naša prehrana. Ključni su dio hranidbenog lanca mnogih životinja pa bismo njihovim nestankom izazvali lančanu reakciju koja bi, u

6

konačnici, dovela do kolapsa čitavog ekosustava. Međutim, diljem Europe i svijeta broj divljih oprašivača dramatično opada uslijed industrijske poljoprivrede, širenja gradova, onečišćenja, pesticida i klimatskih promjena. Naspram uvriježenog mišljenja, ne žive svi oprašivači u košnicama, a samo jedna od 10 000 vrsta oprašivača proizvodi med. No svi su oni neizmjerno važni za ravnotežu prirode i, posredno, kvalitetu našeg života. Možda jedan od najboljih primjera (ne)poznavanja raznih vrsti oprašivača predstavljaju tzv. solitarne (divlje) pčele. Naime, naspram onih domaćih pčala (medarica), koje zahvaljujući “mednom marketingu” i arhetipskom simbolu saća najčešće vizualiziramo i kao jedine postojeće, divlje ili solitarne pčele uopće ne žive u košnicama, ne roje se, nemaju maticu niti radilice i sve rade same. Upravo stoga ih i zovemo solitarne pčele ili pčele zidarice, budući da svoja gnijezda pregrađuju i zatvaraju blatom. No, u čemu je konkretno njihova važnost i koje su još razlike između solitarnih i domaćih pčelica (medarica)? Prije svega, solitarne pčele lete pri nižim dnevnim temperaturama od pčela medarica, što je iznimno važno za oprašivanje biljaka u rano proljeće, posebice u voćnjacima! Nadalje, učinkovitost pri oprašivanju voćaka jedne ženke solitarne pčele može se usporediti s učinkovitošću 120 letačica pčele medarice. Tako je, primjerice, za oprašivanje jednog hektara komercijalnog nasada jabuke potrebno svega 500 jedinki solitarnih pčela, odnosno, čak pune tri košnice pčela medarica s ukupno 60 000 radilica! A osobita korist solitarnih pčela ogleda se u oprašivanju kruške; vidite, cvijet kruške luči miris amin koji pčele medarice ne vole, stoga se medarice, da bi se navele na oprašivanje krušaka, moraju podvrgnuti posebnoj dresuri. Solitarne pčele, pak, nemaju preferencija s obzirom na vrstu, već im je bitno samo da je voćka blizu, zbog čega su pogodnije za oprašivanje nasada kruške. Zašto? Stoga što solitarna pčela leti uokrug svega 200 do 250 m od svoje kućice! Nadalje, solitarne pčele nemaju maticu, ne roje se i žive same. Same polažu jajašca i stvaraju potomke. U tijeku svog životnog ciklusa, solitarne pčele mogu iznijeti svega 20 do 30 jajašaca, ovisno o slobodnom prostoru za njihovo polaganje. Za polaganje jajašaca solitarne pčele koriste duplje drveća, cigle ili trstike. Pritom prvo očiste mjesto za polaganje jaja, zatim nanesu zid


od blata, unesu pelud i nektar, polegu jajašca te ih zapečate zidom od blata. Ovako zaštićenih, a ovisno o dubini rupe, može se izleći svega 6 do 8 mladih pčelica. Nakon što su pripremile sve za potomstvo, solitarne pčele nastavljaju potragu za novim mjestom za svoje potomke, te nakon završenog nešenja jajašaca ugibaju. Veliku većinu svog životnog vijeka solitarne pčele koriste za sakupljanje materijala za pravljenje gnijezda za potomstvo i osiguravanje hrane za njihov opstanak i normalan razvoj. Za razliku od drugih insekata koji tijekom svog životnog ciklusa izlegnu na stotine jajašca, solitarna pčela se sa svojih maksimalno 30 jajašca na godinu jako teško oporavlja od neželjenih posljedica koje joj čovjek nanosi upotrebom zaštitnih sredstava u poljoprivredi, pri čemu najviše pčela i stradava! Ujedno, sve manji broj drvenih kuća, gdje su npr. solitarne pčele iz roda Osmia nalazile svoje stanište, primjena novih građevinskih materijala (osobito u kombinaciji sa sve većom uporabom pesticida), ugrožava opstanak ovih vrsta. Budući da je čovjek narušio biološku ravnotežu, uništio biološku raznolikost, onečistio okoliš te utjecao na smanjenje broja ovih korisnih pčela u prirodi, zaista je krajnje vrijeme da im se bar nekako odužimo. Poželite li se nakon ovoga članka nekako odužiti pčelicama za sve što čine za nas, svakako pratite ovih nekoliko jednostavnih koraka! Imate li vrt, ili barem neki omiljeni park – napravite im kućicu ili čak pravi mali hotel! Kućice mogu biti od barske trstike, drvenih blokova u kojima možete izbušiti rupe, siporeks-blokova ili šupljikave cigle. Posebno bih napomenula da solitarne pčele nisu u kompeticiji s pčelama medaricama ili pak bumbarima. Dapače, njihovim zajedničkim radom povećat će se broj zametnutih plodova u prirodi, a, štoviše,

ovakve kućice za pčele pomažu da sačuvamo i ostale dobre kukce u ekosustavu, poput bubamara ili uholaža, a za dobrobit čitavog ekosustava! No kako napraviti hotel za oprašivače? Vanjske zidove hotela možete napraviti od prirodnog drveta ili ostataka koje pronađete u okruženju, kao i drvene građe. Može biti kojih god želite dimenzija, kao i oblika, a jedino što bi trebalo ispoštovati jest da okvir bude dubok cca 15 do 20 cm te zatvoren sa stražnje strane. Krov, za koji možete koristiti drvo, trebao bi biti nešto duži i malo nagnut, radi zaštite od kiše. Ako ste skloni uljepšavanju pa želite obojati svoju konstrukciju, napomenula bih da će pčelice čekati da se miris izvjetri kako bi se uselile. Potom, izradite im i sobice koje nisu ništa drugo do li rupe izbušene u drvenim blokovima. U tu svrhu možete koristiti i dijelove debljih grana, plastične cijevi, trstiku ili bambus. Važno je samo da sve sobe budu iste dužine, odnosno, u skladu s dubinom okvira (15 do 20 cm). Zatim pronađite pravo mjesto za hotel ‒ ogradu, vanjski zid ili bilo koju drugu vertikalnu površinu, a najbolja pozicija bi bila da hotel bude okrenut prema jugu i da bude postavljen što je više moguće. Naime, tako ćete, zbog topline i teže dostupnosti predatorima, stvoriti idealne uvjete za polaganje jaja od proljeća do jeseni! Također, ukoliko sam vas ovim člankom uspjela inspirirati na ovakve kreativne i vrlo konkretne, a istovremeno ekološki korisne aktivnosti, iskreno preporučam da potražite i neki od mnogih predivnih videotutoriala na ovu temu koje možete naći diljem interneta! Ovi hladni zimski dani koji nam prethode zaista mogu za nekoga polučiti novi topli dom za iduću sezonu, a taj “netko”, koliko god bio sićušan, bit će vam od srca zahvalan! U slučaju da niste baš neki osobiti fan kukaca, ne brinite – zimske dane možete lakše prebroditi postavljajući hranilice za divlje ptice, čijoj ćemo izradi, koristi i navikama posvetiti sljedeći članak! Dotle, svakako upamtite da svatko od nas ima neizmjeran potencijal pomoći prirodi, biljkama, životinjama i ljudima koje ona sačinjava! U ove hladne dane i uz tople članke ‒ ostajte mi dobro, zdravo i primite naiskrenije čestitke i najljepše želje za predstojeće blagdane od cijele ekipe iz Hrvatskog društva za istraživanje i zaštitu divljih životinja! Ivana Janković, Croatian Wildlife Research and Conservation Society

7


BBC micro:bit [24]

KODIRANJE

Poštovani čitatelji, u prošlom ste nastavku naučili skoro sve o piezo-električnim elementima. Na kraju teksta predloženo je da sagradite protuprovalni alarm za automobil ili alarm koji će čuvati ladicu vašeg radnog stola od znatiželjnika. Za to trebate dva piezo-električna elementa. Prvog ćete koristiti kao zujalo, a drugoga kao osjetilo vibracija. Također, predloženo je da u svrhu povećanja osjetljivosti osjetilu vibracija dodate njihalo koje ćete pripremiti prema Slici 24.1. Izvode piezo-električnog osjetila utaknite na eksperimentalnu pločicu i preko paralelno spojenog otpornika od 1 MΩ priključite sve na GND i P1 pločice BBC micro:bita. Piezo-električno zujalo priključite na GND i P0 BBC micro:bita. Na Slici 24.2. možete vidjeti kako to izgleda u stvarnosti. Prepišite program sa Slike 24.3. te ga otpremite i isprobajte. Ako je osjetilo vibracija previše osjetljivo tada morate povisiti prag s trenutnih 100 na neki broj koji trebate odrediti eksperimentom. Umetnite alarm u ladicu koju želite nadzirati te uživajte u saznanju da će se svaki znatiželjnik iznenaditi, a možda i prepasti kad bude otvarao ladicu vašeg radnog stola. U nastavku članka bit će opisano jedno vrlo zanimljivo osjetilo. DHT11 osjetilo vlažnosti i temperature zraka DHT11 je digitalno osjetilo vlažnosti i temperature zraka, a sastoji se od kapacitivnog

Slika 24.2. Fotografija prikazuje sastavljeni alarm

elementa koji se brine za detekciju vlage i NTC-elementa koji detektira temperaturu. Sastavni dio osjetila je i osambitni mikrokontrolor koji upravlja s ta dva elementa. DHT11 je baždaren u tvornici u izuzetno preciznoj prostoriji za baždarenje vlažnosti, a dobiveni podaci pohranjeni su u OTP-memoriji (One-Time-Programmable Memory) i služe za internu obradu signala detekcije. Tehničke karakteristike: raspon mjerenja za temperaturu zraka ide od -20°C do +60°C uz toleranciju od +/-2°C, a raspon za koncentraciju

Slika 24.1. Amaterska izrada vodoravnog njihala. Jedan kraj spajalice za papir (koju ste prethodno izravnali) zalemite za veći dio piezo-električnog elementa (straga), a na drugi kraj spajalice pričvrstite neki teret, na primjer tri elementa redne stezaljke

8


Slika 24.3. U ovom kodu treba imenovati promjenljivu “Prag”

vlage u zraku ide od 5% do 9% uz toleranciju od +/-5%. Razlučivost kod mjerenja temperature je 0,1°C, a kod mjerenja koncentracije vlage je 1%. Osjetilo je moguće napajati naponom od 3,3 V do 5,5 V, a potrošnja struje ide od 0,06 mA do 1 mA. Period uzorkovanja je 1 sekunda. Moguć je prijenos signala kabelom do 20 metara udaljenosti. Zbog malih gabarita, male potrošnje i niske cijene često ga koriste amateri, ali i poluprofesionalci pa ga i vi možete isprobati. U prodaji su dvije inačice, golo osjetilo DHT11 s četiri izvoda (Slika 24.4.) i isto to osjetilo zalem­ljeno na tiskanu pločicu VMA311 Velleman s tri izvoda gdje je dodan pull-up otpornik od 10 kΩ, Slika 24.5. Pull-up otpornik trebate svaki put kada osjetilo koristite za blisko povezivanje s BBC micro:bitom. Kada signal vodite preko 20 metara kabela tada pull-up otpornik ne trebate.

Kako se osjetilo ponaša? Komunikacija osjetila i BBC micro:bita odvija se preko serijske veze s jednim vodom (Single-Wire Two-Way). Paket informacija koji šalje osjetilo uključuje podatke o temperaturi i vlažnosti i zauzima 40 bita, a prijenos traje 4 ms. U trenutku priključivanja na napon, osjetilo prelazi u način rada niske potrošnje, takozvano stanje pripravnosti. Kad BBC micro:bit pošalje signal za pokretanje, osjetilo se prebacuje u način rada čekanja da se ugrađeni mikrokontrolor pokrene. To traje približno 1 sekundu. Nakon završetka faze pokretanja osjetilo šalje paket informacija. Bez startnog signala ugrađeni mikrokontrolor nikada neće dati podatke. Nakon što je faza prijenosa podataka završena, osjetilo se vraća u stanje pripravnosti sve dok ne dobije novi startni signal. Prema Slici 24.6. sastavite sklop.

Slika 24.6. Montažna shema osjetila vlažnosti i temperature zraka s VMA311. Izvod S valja spojiti na P0 BBC micro:bita, izvod (+) ide na 3 V BBC micro:bita, a izvod (–) na 0 V pločice BBC micro:bita

Ako ste nabavili golo osjetilo DHT11 i namjeravate ga izložiti vremenskim prilikama i neprilikama tada je najbolje da ga s BBC micro:bitom priključite preko trožilnog kabela dužine 20 metara. Pogledajte Sliku 24.7. Ako ste nabavili golo osjetilo DHT11, a želite ga koristiti blizu BBC micro:bita tada morate spojiti pull-up otpornik od 4,7 kΩ do 10 kΩ, Slika 24.8.

Kodiranje Slika 24.4. Golo osjetilo DHT11; 1: V (+), 2: Out, 3: nije spojeno, 4: GND

Slika 24.5. Osjetilo na tiskanoj pločici s pull-up otpornikom, VMA311; 1: Out (S), 2: V (+), 3: GND (-)

Sigurno već znate da ćete trebati ekstenziju. Pokrenite MakeCode Editor, imenujte projekt te potražite i učitajte ekstenziju DHT11/DHT22. Dobit ćete nekoliko novih blokova, Slika 24.9.

9


Slika 24.7. Ako želite izbjeći izlaganje BBC micro:bita vanjskim utjecajima vlage i kiše tada ga držite unutra, a izložite samo osjetilo DHT11. Za spajanje koristite trožilni kabel dužine 20 metara

Slika 24.9. Novi blokovi za upravljanje s osjetilima DHT11 i DHT22

Na Slici 24.10. prikazan je kôd koji preko serijske veze šalje podatke o temperaturi i vlažnosti zraka. Program preuzmite i otpremite do BBC micro:bita. Na računalu pokrenite i ugodite aplikaciju TeraTerm. Kod prvog učitavanja vjerojatno će se javiti pogreška, pojavit će se broj -999. Resetiranjem pločice BBC micro:bita trebalo bi

Slika 24.8. Golo osjetilo DHT11 moguće je koristiti u blizini BBC micro:bita, bez kabela, ali tada morate dodati pull-up otpornik od 10 kΩ (4,7 kΩ)

Kako je vidljivo na slici postoji i osjetilo DHT22. U čemu se razlikuje od osjetila DHT11? DHT22 ima nešto bolje karakteristike od DHT11, no načelno je sve više-manje isto. Jedino vrijed­ no pažnje je razlika u periodu uzorkovanja. Za DHT22 to je vrijeme od 2 sekunde pa kod kodiranja valja to imati na umu.

10

Slika 24.10. Programski kôd za čitanje podataka s osjetila DHT11 i njihovo serijsko slanje prema računalu


Slika 24.11. Kod prvog paljenja osjetilu DHT11 treba dati malo vremena da se pokrene

Slika 24.12. Vrijednosti s osjetila DHT11 prikazuju se u prozoru aplikacije TeraTerm

se sve početi odvijati normalno, odnosno trebali biste vidjeti očitane vrijednosti vlažnosti i temperature zraka. Kako biste izbjegli pogrešku kod startanja prepravite postojeći program tako da dodate pauzu od 100 ms, Slika 24.11. Na Slici 24.12. možete vidjeti podatke koje je dobio autor ovog teksta. Kako je vidljivo, vlaga u zraku je poprilično visoka, 83%. To je tako jer je za vrijeme mjerenja padala kiša i puhao je vrlo jak južni vjetar. Temperatura zraka idealna je s obzirom da je mjereno u studenom. Pod tim uvjetima, bez obzira na temperaturu, čovjeku nije ugodno jer idealna vlažnost zraka treba biti između 40% i 60%. Na Slici 24.13. vidljive su vrijednosti koje su dobivene 15 minuta poslije. Kako je vidljivo, temperatura je neznatno viša, 22°C, ali je vlaga u zraku pala na 72%. Zašto tako? Vlaga se u 15 minuta nije mogla toliko sniziti, krivac za toliku razliku je samo osjetilo. Naime, osjetilu je potrebno nekoliko minuta da se stabilizira i prikaže stvarnu količinu vlage u zraku. Kod temperature je ta mana slabije izražena. U nastavku, nekoliko ideja za samostalan rad. 1. Pošaljite vrijednosti do LCD-a preko I2C. 2. Dodajte dvije tipke. Kod tipkanja prve tipke neka se na LCD-u prikazuje temperatura zraka, a

Slika 24.13. Vrijednosti dobivene 15 minuta nakon prvog paljenja

kod tipkanja druge tipke neka se na LCD-u prikazuje vlaga u zraku. 3. Kod tipkanja bilo koje tipke neka se upali i neka 5 sekundi svijetli pozadinsko osvjetljenje LCD-a. Nakon isteka zadanog vremena neka se pozadinsko osvjetljenje ugasi. Za ove ste vježbe trebali: - BBC micro:bit, - USB-kabel, - baterije za BBC micro:bit, - rubni priključak za BBC micro:bit, - spojne žice u raznim bojama, - eksperimentalnu pločicu na ubadanje, - otpornik od 10 kΩ (SMEĐA-CRNA-NARANČASTA-ZLATNA), - otpornik od 1 MΩ (SMEĐA-CRNA-ZELENA-ZLATNA), - dva piezo-električna zujala, - spajalicu za papir ili komad krute bakrene žice dužine 100 mm, - trodijelnu rednu stezaljku, - lemilo i malo lema, - modul VMA311 ili osjetilo DHT11, - LCD, - dvije tipke. Marino Čikeš, prof.

11


Robokup 2022.

Slike u prilogu

NATJECANJA

15. kup Hrvatske zajednice tehničke kulture u robotici Robokup je ekipno natjecanje iz elementarne robotike koje se organizira u Hrvatskoj na županijskoj i državnoj razini. Županijsko natjecanje odvija se po županijama u timovima od tri učenika koji rješavaju problemske zadatke iz područja robotike. Učenici u timu međusobno surađuju, analiziraju i rješavaju zadatke iz suvremenih područja tehnike: elektronike, automatike i robotike. U prvom izazovu timovi rješavaju dva zadatka sa strujnim krugovima smještenima na eksperimentalnoj pločici međusobno povezanih vodičima i elektroničkim elementima. Slika 1. Eksperimentalna pločica Eksperimentalna pločica omogućava provjeru funkcionalnosti elektroničkih sklopova sastavljanjem strujnih krugova uz pomoć elektroničkih elemenata. Spojni vodovi na eksperimentalnoj pločici osiguravaju protok električne energije kroz električne kontakte u koje umećemo krajeve elektroničkih elemenata prema zadanoj shemi spajanja. 1. Izrada i spajanje strujnih krugova pomoću zadane sheme ‒ Upravljanje trošilima (LED) s izmjeničnim prekidačima Slika 2. Svjetleća dioda Svjetleća dioda (LED) je poluvodički elektronički element u strujnom krugu koji prolaskom električne energije svijetli. Kod svjetleće diode (LED) smjer propusnosti električne energije je jednosmjeran od anode (+) prema katodi (-). Slika 3. Izmjenični prekidač Izmjenični prekidač ima tri izvoda: jedan zajednički i dva upotrebljavamo za spajanje na izvor napajanja ili za prebacivanje iz jednog u drugi strujni krug. Izmjenični prekidač ima funkciju da u strujnom krugu izmjenom položaja mijenja protok električne energije. Srednji izvod spajamo na negativan pol baterije i jedan ulaz na katodu (-) svjetleće diode. Drugi ulaz svjetleće diode je anoda (+) koja je spojena na pozitivan pol baterije. Potrošači (LED) su povezani vodičima kojima prolazi električna energija. Dinamiku

12

i smjer protoka električne energije kontroliraju izmjenični prekidači u strujnom krugu. Slika 4. Izmjenični prekidač OFF ON Izmjenični prekidač ima jedan zajednički kontakt u sredini i dva kontakta koji upravljaju (otvaraju i zatvaraju) strujni krug. Shema spojnih kontakata prikazuje izmjenični prekidač u položaju kada je isključen zajednički kontakt s kontaktom 1. Shema spojnih kontakata prikazuje izmjenični prekidač u položaju kada je uključen zajednički kontakt i kontakt 1 (crveno). Napomena: Redoslijed spajanja elemenata strujnog kruga definiran je logičnim slijedom koji osigurava pouzdan rad: 1. vodiče i izvor električne energije povezujemo u seriju s ostalim, elektroničkim elementima, 2. spajamo paralelno spojene elektroničke elemente, 3. zatvaramo strujni krug s izvorom električnog napona (baterija U = 3 V). Napomena: Nakon provjere funkcionalnosti elektroničkog sklopa, strujni krug odspojimo s izvora napajanja. Elektronički (logički) sklopovi Elektronički uređaji građeni su od elektroničkih logičkih sklopova koji rade na principu binarne logike. Moguća su dva stanja koja određuju protok električne energije: logička “1” i logička “0”. Funkcioniranje logičkih sklopova: NE (NOT), I (AND) i ILI (OR) prikazujemo električnom shemom strujnog kruga i tablicom istine. Strujni krug s izmjeničnim prekidačem prikazan je logičkim sklopom NE (NOT), strujni krug sa serijski spojenim prekidačima prikazan je logičkim sklopom I (AND), a strujni krug s usporedno spojenim prekidačima prikazan je logičkim sklopom ILI (OR). Izmjenični prekidač ‒ logički sklop “NE” (NOT) Izmjenični prekidač je u položaju da nije pritisnut. Pomicanjem sklopke dolazi do spajanja kontakata i strujni krug je zatvoren, LED svijetli. Kada u strujnom krugu promijenimo položaj izmjeničnog prekidača, LED ne svijetli.


Postavimo li u početni položaj izmjenični prekidač, LED svijetli jer je strujni krug zatvoren. Slika 5. NOT shema Slika 6. NOT sastavni crtež Tablica istine - logički sklop “NE” P LED 0 1 1 0 Tablica istine prikazuje ovisnost ulaznih (P) i izlaznih (LED) elemenata. Vrijednost “0” označava stanje kada prekidač nije pomaknut i “1” označava stanje kada je prekidač pomaknut. Zadatak 1. Prema zadanoj shemi povežite elektroničke elemente na eksperimentalnoj pločici u strujni krug koji prikazuje rad logičkog sklopa “NE”. Elemente koje treba upotrijebiti su izmjenični prekidač, LED, baterija (U = 3 V) i vodiči. Napomena: Strujni krug moguće je drugačije spojiti na eksperimentalnoj pločici. Položaj uključeno izmjeničnog prekidača preusmjerava protok električne energije kroz njega i svjetleća dioda (LED) ne svijetli. Usporedni spoj tipkala ‒ logički sklop “ILI” (OR) Usporedni spoj prekidača prikazuje logički sklop “ILI” koji omogućava da LED ne svijetli ako su oba stanja na ulazu “0”. To znači da prekidači nisu pomaknuti i zadržavaju stanje “0”. Strujni krug je otvoren i struja ne teče. U ostala tri položaja LED svijetli jer je strujni krug zatvoren. Slika 7. OR sheme1 Slika 8. OR sheme2 Slika 9. OR sastavni crtež Dva izmjenična prekidača P1 i P2 spojena su usporedno. LED ne svijetli u slučaju kada prekidači nisu pritisnuti i strujni krug nije zatvoren. Prekidače P1 i P2 spajamo usporedno tako da vodičima međusobno povežemo prekidače. Kod usporednog spoja tipkala bez obzira koliko je tipkala pritisnuto, strujni krug se zatvara i svjetleća dioda (LED) svijetli. Tablica istine pokazuje četiri moguća stanja na izlazu. LED ne svijetli jedino kada su oba prekidača u stanju “0”. U ostalim slučajevima LED svijetli. Tablica istine za logički sklop “ILI” P1 P2 LED 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1

Zadatak 2. Prema zadanoj shemi spojite elektroničke elemente na eksperimentalnoj pločici u strujni krug koji prikazuje rad logičkog sklopa “ILI”. Elementi koje treba upotrijebiti su izmjenični prekidači (2 kom), LED i baterija (U = 3 V) s vodičima. Serijski spoj tipkala ‒ logički sklop “I” (AND) Serijski spoj dva prekidača prikazuje logički sklop “I” koji omogućava da LED svijetli ako su oba stanja na ulazu “1”. To znači da su prekidači u položaju uključeno i zadržavaju stanje “1”, strujni krug je zatvoren i struja teče kroz LED. U druga tri slučaja LED ne svijetli jer je strujni krug otvoren. Slika 10. AND sheme1 Slika 11. AND sheme2 Slika 12. AND sastavni crtež U serijskom spoju elektronički elementi spajaju se u nizu jedan za drugim tako da kroz komponente protječe jednaka jakost struje. Tablica istine za logički sklop “I” P1 P2 LED 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 Tablica istine pokazuje ovisnost izlaznih vrijed­nosti o ulaznim vrijednostima u strujnom krugu. Oznaka “0” (nula) označava stanje kada prekidač nije pomaknut iz početnog položaja (isključen), a oznaka “1” označava stanje kada je prekidač pomaknut (uključen). LED svijetli kada su oba prekidača u stanju “1”. U svim ostalim slučajevima LED ne svijetli. Zadatak 3. Prema zadanoj shemi spojite elektroničke elemente na eksperimentalnoj pločici u strujni krug koji prikazuje rad logičkog sklopa “I”. Elektronički elementi su izmjenični prekidači (2 kom.), svjetleća dioda (LED) i baterija (U = 3 V) s vodičima. Zadatak 4. Prema zadanoj shemi spojite elektroničke elemente na eksperimentalnoj pločici u strujni krug koji prikazuje rad izmjeničnog prekidača (P) i dvije LED (D1 i D2). Elementi koje treba upotrijebiti su izmjenični prekidač, LED (2 kom.) i baterija (U = 3 V) s vodičima. Slika 13. Izmjenični prekidač 2LED sheme Slika 14. Izmjenični prekidač 2LED sastavni crtež Elektronički sklop građen je od izmjeničnog prekidača, vodiča, izvora napajanja i dvije svje-

13


tleće diode (LED). Promjenom položaja prekidača (P) u prvom strujnom krugu svijetli crvena (D2) i vraćanjem u početni položaj zatvara se prvi strujni krug i svijetli žuta (D1). Izmjenični prekidač upravlja (uključuje/isključuje) dva strujna kruga. Tablica istine za izmjenični prekidač P LED1 LED2 0 1 0 1 0 1 Zadatak 5. Prema zadanoj shemi spojite elektroničke elemente u seriju na eksperimentalnoj pločici u strujni krug. Elementi koje treba upotrijebiti su izmjenični prekidač, LED (2 kom.) i baterija (U = 3 V) s vodičima. Slika 15. Izmjenični prekidač 2LED serijski shema1 Slika 16. Izmjenični prekidač 2LED serijski shema2 Slika 17. Izmjenični prekidač 2LED serijski sastavni crtež Elektronički sklop sastavljen je od izmjeničnog prekidača, vodiča, izvora napajanja i dvije svjetleće diode (LED). Kada prebacimo prekidač (P) u prvom strujnom krugu svijetle dvije LED (D1, D2) jer su serijski povezane. Svjetlost dviju LED je jedva primjetna zbog pada vrijednosti napona na svakoj LED. Ako prekidač postavimo u početni položaj zatvara se prvi strujni krug i LED se isključe (ne svijetle). Tablica istine za izmjenični prekidač 2LED serijski P LED1 LED2 0 0 0 1 1 1 Zadatak 6. Prema zadanoj shemi spojite elektroničke elemente usporedno na eksperimentalnoj pločici u strujni krug. Elementi koje treba upotrijebiti su izmjenični prekidač, LED (2 kom.) i baterija (U = 3 V) s vodičima. Slika 18. Izmjenični prekidač 2LED usporedni sheme Slika 19. Izmjenični prekidač 2LED usporedni sastavni crtež Elektronički sklop građen je od izmjeničnog prekidača, vodiča, izvora napajanja i dvije LED. Kada prebacimo prekidač (P) u prvom strujnom krugu svijetle usporedno povezane dvije LED (D1, D2). Svjetlost svjetlećih dioda jednakog je intenziteta. Kada prekidač postavimo u početni položaj svjetleće diode (LED) ne svijetle.

14

Sastavite strujne krugove i riješite izazove za vježbu: Izazov 1. Nacrtaj shemu, zadane elektroničke elemente te ih serijski spoji na eksperimentalnu pločicu u strujni krug. Elementi koje treba upotrijebiti su izmjenični prekidač, LED (3 kom.) i baterija (U = 3 V) s vodičima. Napiši tablicu istine i objasni rad zadanog sklopa. Izazov 2. Nacrtaj shemu, zadane elektroničke elemente te ih usporedno spoji na eksperimentalnu pločicu u strujni krug. Elementi koje treba upotrijebiti su izmjenični prekidač, LED (3 kom.) i baterija (U = 3 V) s vodičima. Napiši tablicu istine i objasni rad zadanog sklopa. Zadatak 7. Prema zadanoj shemi na eksperimentalnoj pločici spojite elektroničke elemente u elektronički sklop koji će uključivati i isključivati rasvjetu na stubištu. Pritiskom na izmjenični prekidač uključi se stubišna LED-rasvjeta. Penjanjem na kat i pritiskom na izmjenični prekidač isključujemo stubišnu LED-rasvjetu. U ovom zadatku koristimo dva izmjenična prekidača, svjetleću diodu (LED), bateriju (U = 3 V) i vodiče. Slika 20. Strujni krug Stubište shema OFF Slika 21. Strujni krug Stubište shema ON Elektronički sklop sastavljen je od dva izmjenična prekidača (P1, P2), vodiča, izvora napajanja i svjetleće diode (LED). Zajednički kontakti (srednji) izmjeničnih prekidača spojeni su krajevima na LED (P1) i na negativni pol (-) izvora napajanja (P2). Kada prebacimo izmjenični prekidač (P2) strujni krug je zatvoren i LED svijetli. Kada prekidač (P1 ili P2) postavimo u početni položaj svjetleća dioda (LED) ne svijetli. Slika 22. Izmjenični prekidači2 LED Stubište sastavni crtež Tablica istine za stubišnu rasvjetu PREKIDAČI SVJETLEĆA DIODA P1 P2 LED 0 0 OFF 0 1 ON 1 0 OFF 1 1 ON Izazov 3. Nacrtaj dvije sheme uz pomoć gornjih s elektroničkim elementima te ih spoji na eksperimentalnu pločicu u strujni krug. Elementi koje treba upotrijebiti su dva izmjenična prekidača, LED i baterija (U = 3 V) s vodičima. Upotrijebi gornju tablicu istine i objasni rad zadanog elektroničkog sklopa.


Smjer vrtnje elektromotora (EM) ovisi o polaritetu izvora električnog napona čija je vrtnja određena položajem izmjeničnih prekidača u električnoj shemi (H-spoj). Zadatak 8. Prema zadanoj shemi spojite elektroničke elemente u elektronički sklop koji će pokazivati smjer vrtnje elektromotora ovisno o stanju na izmjeničnim prekidačima. Elementi koje treba upotrijebiti su izmjenični prekidači (2 kom.), LED (2 kom.) i baterija (U = 3 V) s vodičima. Slika 23. Strujni krug H spoj shema OFF Slika 24. Strujni krug H spoj shema ON Elektronički sklop građen je od dva izmjenična prekidača, vodiča, izvora napajanja i dvije svjetleće diode (LED) koje spajamo umjesto elektromotora (M) i simuliraju njegovu vrtnju. Svjetleće diode (D1 i D2) ne svijetle kada su izmjenični prekidači (P1 i P2) isključeni. Uključivanjem izmjeničnog prekidača (P1) u prvom strujnom krugu svijetli crvena svjetleća dioda (D1). Kada uključimo izmjenični prekidač (P2) svjetleće diode (D1 i D2) ne svijetle. Uključivanjem izmjeničnog prekidača (P2) u drugom strujnom krugu svijetli zelena svjetleća dioda (D2), a crvena (D1) je isključena. Tablica istine za H spoj PREKIDAČI ELEKTROMOTOR SVJETLEĆE DIODE P1 P2 M LED1 LED2 0 0 STOP 0 0 1 0 CCW 0 1 1 1 STOP 0 0 0 1 CW 1 0 Napomena: Svjetleće diode (D1 i D2) usporedno su povezane i suprotno pozicionirane. 2. Izrada modela uporabom mikrokontrolerskog sučelja (ArduinoUno) – Automatizirano upravljanje Zadatak 1: Konstruirajte automatizirani model rasvjete kojim programski upravljamo mikrokontrolerom. Prema montažnoj shemi na mikrokontroler spojite jedno tipkalo i jednu svjetleću diodu koji su smješteni na eksperimentalnoj pločici. Napišite program koji će pritiskom tipkala promijeniti zatečeno stanje svjetleće diode: a) kada je dioda isključena i pritisnemo tipkalo, svjetleća dioda (LED) će svijetliti, b) kada je dioda uključena i pritisnemo tipkalo, svjetleća dioda (LED) neće svijetliti. Slika 25. Arduino Prekidač LED sastavni crtež Materijal, oprema i pribor: mikrokontrolersko sučelje (ArduinoUno), napajanje mikrokontrolerskog sučelja, računalo s programom, eksperi-

mentalna pločica, tipkalo, svjetleća dioda (LED), otpornik (R=470 Ω) i spojni vodiči. Slika 26. P Tipkalo LED Definiranje spojenih elemenata na početku programa osigurava komunikaciju između mikrokontrolera i elektroničkih elemenata. Postavljanje i definiranje spojenih elemenata u dijelu programa void setup() osiguravamo naredbama koje se izvode samo jednom na početku. U dijelu programa void loop() naredbe se neprekidno izvršavaju, ako je mikrokontroler spojen na napajanje. Zadatak 2: Konstruirajte automatizirani model stubišne rasvjete kojim programski upravljamo mikrokontrolerom. Prema montažnoj shemi na mikrokontroler spojite dva tipkala i jednu svjetleću diodu koji su smješteni na eksperimentalnoj pločici. Napišite program koji će pritiskom bilo kojeg tipkala uključiti svjetleću diodu koja svijetli ako je pritisnuto bilo koje od dva tipkala. Kada su oba tipkala otpuštena svjetleća dioda ne svijetli. Slika 27. Arduino 2Prekidač LED sastavni crtež Materijal, oprema i pribor: mikrokontrolersko sučelje (ArduinoUno), napajanje mikrokontrolerskog sučelja, računalo s programom, eksperimentalna pločica, dva tipkala, svjetleća dioda (LED), otpornik (R=470 Ω) i spojni vodiči. Slika 28. P 2Tipkalo LED Zadatak 3: Konstruirajte automatizirani model javne rasvjete kojim programski upravljamo mikrokontrolerom. Pomoću montažne sheme na analogni izvod mikrokontrolera spojite fotootpornik, otpornik (R=10 KΩ) i svjetleću diodu. Izradite program koji uključuje i isključuje svjetleću diodu u ovisnosti o izmjerenoj količini svjetlosti. Kada fotootpornik ne detektira dovoljnu količinu svjetlosti (noć), svjetleća dioda svijetli. Ako je fotootpornik osvijetljen (dan), svjetleća dioda ne svijetli. Slika 29. Arduino Fotootpornik LED sastavni crtež Materijal, oprema i pribor: mikrokontrolersko sučelje (ArduinoUno), napajanje mikrokontrolerskog sučelja, računalo s programom, eksperimentalna pločica, fotootpornik, svjetleća dioda (LED), otpornici (R=470 Ω i R=10 KΩ) i spojni vodiči. Slika 30. P Fotootpornik LED Napomena: očitanje fotootpornika osigurava naredba Serial.println(ocitanjefoto); koja se izvr-

15


šava i šalje na zaslon programa serijskom vezom iz mikrokontrolera na koji je spojen fotootpornik analogno. 3. Izrada robotičke konstrukcije, povezivanje elemenata i pokretanje modela robotskog vozila autonomno pomoću međusklopa, senzora za detektiranje crte, senzora za boju, elektromotora i lampice Planiranje, izrada i sastavljanje konstrukcije modela robotskog vozila izvršava se u fazama. Senzor za detektiranje crne crte na bijeloj podlozi (IR-senzor) očitava podlogu i ovisno o očitanju uključuje elektromotore koji pokreću model robotskog vozila. Robotsko vozilo detektira podlogu i boju Zadatak 1: Konstruirajte model robotskog vozila na koje je postavljen senzor za detektiranje crne crte (IR ‒ infracrveni). Elektromotori (M1 i M2) pokreću vozilo prema naprijed (cw) prateći crnu crtu zalijepljenu na bijelu podlogu. Robotsko vozilo se kontinuirano kreće po kružnoj stazi poligona prateći crnu crtu. Umetanje i pozicioniranje pogonskog mehanizma (elektromotora) određeno je odabirom elemenata konstrukcije koji osiguravaju stabilnost i postojanost konstrukcije. Pogonski elementi spojeni su u kompaktnu cjelinu s trećim kotačem koji ima ulogu zadržavanja stabilnosti zadnjeg dijela robotskog vozila tijekom skretanja. Slika 31. RV1 Slika 32. RV2 Dva elektromotora (M1 i M2) osiguravaju neovisno pokretanje i potpunu kontrolu pri upravljanju robotskim vozilom. Ovime je osigurana stabilnost i mogućnost vožnje u svim smjerovima. Treći kotač umetnut je u građevni crni blok koji ima dva provrta (manji i veći). Mali kotač slobodno rotira oko svoje osi tijekom promjene smjera kretanja robotskog vozila. Slika 33. RV3 Slika 34. RV4 Prijenos kružnog gibanja iz elektromotora na prijenosni mehanizam zupčanika potrebno je omogućiti čvrstim spojem elektromotora s prijenosnim mehanizmom. Napomena: Vrtnja elektromotora onemogućena je dok ga ne spojimo na sučelje s izvorom napajanja (baterija). Čvrsta simetrična konstrukcija robotskog vozila osigurava umetanje senzora za detektiranje crte između velikih crnih građevnih blokova. Visina položaja senzora definirana je visinom

16

modela vozila (kotači). Dodatnu stabilnost osigurava veliki crveni spojni element postavljen s donje strane robotskog vozila. Slika 35. RV5 Slika 36. RV6 Cjelovitost konstrukcije dodatno je osigurana grupiranjem građevnih blokova crvenim spojnim elementom umetnutim sa stražnje strane elektromotora i trećeg kotača na robotskom vozilu. U sredini je ugrađen nosač koji sadrži tri velika crna građevna elementa međusobno spojena u cjelinu. U sredinu gornjeg elementa umetnut je mali crveni građevni element na kojem se nalazi izvor napajanja (baterija). Napomena: Pozicija baterije osigurava brzu i jednostavnu zamjenu. Na nosač baterije učvršćen je međusklop koji upravlja električnim elementima i senzorima robotskog vozila. Kutni elementi (30°) s malim spojnicama umetnuti su na vrh nosača radi bolje stabilizacije međusklopa. Pomicanje međusklopa tijekom vožnje onemogućeno je postavljanjem velikih spojnih crvenih elemenata na prednji nosač konstrukcije robotskog vozila. Slika 37. RV7 Slika 38. RV8 Slika 39. RV9 Povezivanje građevnih blokova i električnih elemenata (2 elektromotora, senzor za detektiranje crte, senzor za mjerenje boje i lampice) s vodičima, TXT-međusklopom i izvorom napajanja. Spajanje elemenata s TXT-sučeljem: elektromotore spajamo na izlaze međusklopa (M1 – lijevi, M2 – desni), lampicu na izlaz (O8 i ┴, zelena), senzor za detekciju crte na ulaze (I1 i I2) i senzor boje (I8) i istosmjerni izlaz (+) koji osigurava dodatno napajanje (U = 9 V) za rad senzora. IR ‒ infracrveni senzor ima četiri vodiča. Umetnemo plavi u I1, žuto/plavi u I2, zeleni vodič spajamo u uzemljenje (┴) i crveni u istosmjerni izlaz (+) koji osigurava dodatno napajanje (U = 9 V) za rad senzora. Senzor boje ima tri vodiča: I8 (crna), uzemljenje (┴, zelena), izlaz 9 V (+, crvena). Slika 40. TXT S lijeve strane međusklopa umetnuto je postolje s lampicom i zaštitnom kapicom narančaste boje. Postavljanje izvora napajanja (baterije) na postolje modela robotskog vozila nužno je zbog velike mase baterije. Pozicija međusklopa i bateNastavak na 21. stranici


MALA ŠKOLA FOTOGRAFIJE Piše: Borislav Božić, prof.

DODAVANJE DIJELOVA SADRŽAJA OSNOVNOJ FOTOGRAFIJI U ovom prilogu riječ je o dodavanju samo manjih dijelova sadržaja osnovnoj fotografiji kako bismo upotpunili i pojačali dojam sadržaja osnovne fotografije. Ova intervencija ne mijenja osnovni smisao i poruku, već podcrtava i naglašava postojeću atmosferu.

Jedno od obilježja svih primorskih mjesta su galebovi. Oni su naprosto inventar luka, lučica, morskih obala. Teško je napraviti fotografiju bez ovih neobičnih ptica. Ako i napravimo fotografiju bez njih, onda je neobično što ih nema na slici kada su stalno negdje oko nas. U tom slučaju možemo ih naknadno montirati kako bismo pojačali dojam naše snimke.


Kod ovakvih intervencija trebamo voditi računa o proporciji i položaju galeba kojeg montiramo u odnosu na perspektivu i sadržaj snimljene panorame. U arhivi trebamo imati

i panoramu i slike galeba koje želimo spojiti. Slike galeba i panorame i po rezoluciji i po kutu snimanja trebaju biti usklađene kako bi u konačnici ostavljale dojam jedinstvene snimke. Postupak je jednostavan, ali zahtijeva strpljenje i upornost. Prvo ćemo očistiti pozadinu na slikama galeba, a to se radi u Photoshopu, kao i cijeli postupak montaže. Kada smo otvorili sliku galeba, biramo alat Magic Eraser Tool (Čarobni alat za brisanje) u vertikalnom izborniku. U ovoj grupi alata za brisanje imamo i alat Eraser Tool (Alat za brisanje) i Background Eraser Tool (Alat za brisanje pozadine). Koji god izaberemo, moći ćemo izbrisati pozadinu galeba što je nama bitno jer kada ga ugradimo na sliku panorame, želimo da se vidi samo pozadina te panorame, a ne pozadina galeba koja je drugačija i bojom i izgledom. Niz slika gore i lijevo od ovoga teksta pokazuje postupak obrade fotografija galeba i njihove ugradnje na osnovnu sliku. Galeb se na osnovnu sliku ugrađuje jednostavno povlačenjem kursorom na osnovnu fotografiju i kursorom fotografiju galeba pomičemo dok ne odaberemo najbolji položaj. Možemo ugraditi jednog, dva ili tri galeba. To je stvar osobne estetike i izbora.


POGLED UNATRAG DIANA Diana je najobičnija plastična kutija vrlo loše izrade. Proizvodio ju je Hong Kong i prodavala se za pola dolara, a najčešće se poklanjala kupcima uz kupovinu nekih drugih proiz­ voda. Ma koliko god bila loše izrade, ipak je napravljena kao fotoaparat s namjerom fotografiranja. Koristi roll­film s formatom negativa 42×42 mm. Film je dosta neiskorišten s obzirom na to da se na njemu može napraviti negativ 58×58 mm. Objektiv je plastična meniskus­leća s vrlo lošim kontrastom i zbog loše konstrukcije aparata pravi vinjetirane slike. Ima tri otvora objektiva, i to: f 11, 13 i 19 i dvije brzine zatvarača, B i 1/40. Izoštravanje je moguće na tri razine: 1×2 m, 2×4 m i od 4 m do beskonač-

nosti. Fotografiranje ovim aparatom je “prava lutrija” jer se plastika začas iskrivi i svjetlo nekontrolirano ulazi na film ili se pak film vrlo teško transportira, uz niz drugih nedaća. No, neovisno o svim nepogodnostima, uspije se napraviti fotografija koja je u crtežu i oštrini “meka” što daje posebnu poetičnost snimljenim prizorima. Ove dvije fotografije koje sam nedavno snimio pokazuju da ovaj aparatić, ma koliko “loš”, ipak napravi korektnu fotografiju.


ANALIZA FOTOGRAFIJA

Sandra Polić Živković Rođena je u Rijeci gdje je završila Učiteljski fakultet i stekla zvanje magistre ranog i predškolskog odgoja i obrazovanja. Sandra je svestrana osoba. Ona piše poeziju, svira, a nadasve je fotografija u potpunosti okupira i smiruje. Kao dokazano kreativno biće, sve svoje potencijale uključuje u promatranje i interpretiranje svijeta oko sebe fotografskom slikom, posebno snimajući seriju fotografija izbliza u vrtu none Ružice. Svojstvo makrofotografije ili fotografije izbliza, jest plitko polje dubinske oštrine pa je iz toga razloga važno što će nam biti oštro, a što zamućeno i u kojoj je razini zamućeno. Sandra u fokus bira samo djelić cvijeta, biljke ili bube, insekta, a sav ostali dio ansambla slike je u nekoj količini zamućenosti. Ta zamućenost je pastelno poetična i svojim prostorom vodi nas ka ključnom dijelu motiva koji vrlo snažno i asocijativno budi misao i iskustvo promatrača. Neovisno o tome radi li se o djeliću leptira, ili znatiželjnog puža, ili pak biljke, Sandra stvara ovaj estetski koloplet temeljem osjećaja i znanja. Proces stvaranja ovih fotografskih slika odvija se na svim razinama jer je autorica uključila sva svoja čula.


Nastavak sa 16. stranice rije osigurava stabilnost robota jer je baterija polegnuta na elektromotore i ojačane elemente konstrukcije stražnje strane robotskog vozila. Umetanje međusklopa u središnji dio centralnog nosača omogućuje jednaku udaljenost električnih elemenata tijekom postavljanja vodiča na robotsko vozilo. Urednost vodiča i čvrstoća spojnica olakšava povezivanje električnih i elektroničkih elemenata s međusklopom. 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). Podešavanje senzora za detekciju crte omogućava alat programa RoboPro koji istovremeno pomaže u provjeri ispravnosti ostalih spojenih električnih elemenata. Senzor boje odašilje crveno svjetlo, koje se različitim intenzitetom reflektira od različitih obojenih površina. Količina reflektiranog svjetla mjeri se pomoću fototranzistora i na izlazu TXT-sučelja (međusklopa) očitava se kao napon između (0 V i 10 V). Program RoboPro preračunava izlaznu vrijednost napona i prikazuje kao analognu vrijednost. Senzor boje radi na principu “tamne komore” kako bi se spriječilo prekomjerno raspršivanje svjetlosti. Kroz otvor senzora dolazi reflektirana vrijednost očitane boje te ga je nužno približiti površini na kojoj očitava boju. Napomena: Različita očitanja senzora boje ovise o rasvjeti prostorije i intenzitetu svjetlosti. Slika 41. FT elementi Popis zadanih konstrukcijskih elemenata omogućava jednostavan odabir gradivnih blokova, spojnih i električnih elemenata sa senzorima koji pokreću autonomni robotski model pomoću prijenosnog mehanizma s elektromotorom. Slika 42. crta Program pokreće model robota koji prati crnu crtu na bijeloj podlozi i ovisno o detekciji IR-senzora upravlja radom vozila. IR-senzor detektira količinu reflektirane svjetlosti od podloge i kada je razina velika (I1, I2 = 0) vozilo se kreće naprijed (M1 i M2 = cw). Nailaskom na crnu podlogu, IR-senzor detektira manju količinu reflektirane svjetlosti i vozilo zadržava kretanje po crti promjenom smjera vrtnje jednog motora

ROBOKUP

siječanj 2022. Stubičke Toplice MINISTARSTVO ZNANOSTI I OBRAZOVANJA REPUBLIKE HRVATSKE

HRVATSKI ROBOTIČKI SAVEZ

(M1 ili M2 = ccw) ovisno o skretanju s crte (lijevo ili desno). Tablica istine ulaznih/izlaznih elemenata IR senzor MOTORI I1 (lijevi) I2 (desni) M1 (lijevi) M2(desni) 0 (crno) 0 (crno) cw (naprijed) cw (naprijed) 0 (crno) 1 (bijelo) ccw (natrag) cw (naprijed) 1 (bijelo) 0 (crno) cw (naprijed) ccw (natrag) Zadatak 2: Konstruirajte model robotskog vozila na koje je postavljen senzor za detektiranje crne crte (IR ‒ infracrveni) i senzor za očitanje boje (Color). Elektromotori (M1 i M2) pokreću vozilo prema naprijed (cw) prateći crnu crtu zalijepljenu na bijelu podlogu. Izradite program koji omogućava robotskom vozilu kretanje po kružnoj stazi poligona prateći crtu dok senzor boje (I8) ne detektira crvenu boju na podlozi. Robotsko vozilo se zaustavi, lampica (I8) za­ svijetli na jednu sekundu i vozilo nastavlja pratiti crtu. Slika 43. crta boja Glavni program detektira stanje podloge pomoću dva IR-senzora (I1 i I2) za praćenje crte. Potprogram M1 stop zaustavlja robotsko vozilo (M1 i M2 = stop) u trenutku detektiranja crvene podloge. Potprogram crvena konstantno prati vrijednost napona reflektirane podloge (boju), detektira promjenu boje na podlozi i ovisno o očitanju senzora boje (I8) signalizira uključivanjem lampice (O8). Petar Dobrić, prof.

21


ELEKTRONIKA

Shield-A, učilo za programiranje mikroupravljača (20) Od svih modula s čipom PCF8574, jedan ima vrlo specifičnu namjenu: taj modul ima takav raspored izvoda da ga je moguće postaviti na poleđinu standardnog alfanumeričkog displeja (Slika 59.). Time se modul i displej povezuju u funkcionalnu cjelinu, a sheme na Slici 60. ilustriraju što smo postigli. Tipičan način povezivanja alfanumeričkog displeja s mikroupravljačem prikazan je shemom na lijevoj polovici slike: za to nam je potrebno 6 priključaka mikroupravljača. Koristimo li serijski I2C LCD-modul, izvode LCD-a povezat ćemo na njegove izvode, a za povezivanje s mikroupravljačem bit će dostatna samo dva komunikacijska pina, SDA i SCL (desna shema). I ne samo to: više ovakvih modula možemo povezati paralelno na iste SDA- i SCL-pinove, pod pretpostavkom da smo njihove adresne pinove A2-A0 postavili na različite vrijednosti

‒ sa samo dva pina mikroupravljača možemo potpuno nezavisno ispisivati različite poruke na 16 LCD-a (8 s I2C-modulima baziranima na čipu PCF8574 i 8 s I2C-modulima baziranima na PCF8574A)! Pogledamo li pažljivije shemu na Slici 60. desno, uočit ćemo da se na I2C LCD-modulu nalazi i trimer za ugađanje kontrasta alfanumeričkog displeja te tranzistor kojim možemo uključivati i isključivati njegovo pozadinsko osvjetljenje. Ovim tranzistorom također upravljamo pomoću jednog pina PCF-čipa, dakle, preko iste I2C-sabirnice kojom šaljemo poruke na displej. Napomena: raspored izvoda na serijskom I2C LCD-modulu odgovara alfanumeričkim displejima kod kojih je priključak 15 anoda, a priključak 16 katoda pozadinskog osvjetljenja; kod displeja na kojima je raspored ovih izvoda zamijenjen nećemo moći upravljati pozadinskim

Slika 59. Serijski I2C LCD-modul moguće je postaviti na poleđinu standardnog alfanumeričkog displeja

22


Slika 60. Standardni način povezivanja alfanumeričkog displeja s mikroupravljačem (lijevo) i povezivanje preko serijskog I2C LCD-modula (desno)

osvjetljenjem ako ne napravimo odgovarajuće korekcije. U ovom ćemo nastavku ilustrirati kako to funkcionira u praksi. Koristit ćemo spoj prema Slici 61., na kojem su dva alfanumerička displeja povezana s priključcima razvojnog sustava Shield-A SDA i SCL preko svojih serijskih I2C LCD-modula. Na iste priključke povezan je i I2C-ekspander s četiri tipkala (jednako dobro će poslužiti i modul iz “kućne radinosti” sa Slike 58., o kojem smo pisali u prošlom nastavku). Svi ovi moduli napajaju se s priključaka razvojnog sustava VCC i GND. Kako bi ovakva konfiguracija mogla raditi, nužno je osigurati da su adrese modula različite. Upotrijebljeni serijski I2C LCD-moduli imaju na sebi čip PCF8574A, a adresni pinovi A2-A0 su im postavljeni u stanje “111” na prvom i “110” na drugom modulu. Upotrijebljeni I2C-ekspander ima na sebi čip PCF8574 (kao i modul iz prošlog nastavka) i adresnu kombinaciju “111”. Zbog toga će adrese spojenih modula biti: “01001110” za I2C-ekspander “01111110” za LCD1 i “01111100” za LCD2. Na isti način bi na konektor J1 moglo biti povezano još ovakvih ili drugih I2C-modula: dokle god su im adrese različite, mikroupravljač može uspostaviti “privatnu” komunikaciju sa svakim od njih!

18. programski zadatak: Za sklop prema Slici 61. napisati program koji će

Slika 61. Konfiguracija pomoću koje ćemo ispitati mogućnosti I2C-komunikacije

23


• na prvom alfanumeričkom displeju ispisati poruku *** LCD1 *** *** Shield-A *** • na drugom alfanumeričkom displeju ispisati poruku *** LCD2 *** * ABC tehnike * • pritiscima na tipkalo S0 naizmjenično selektirati LCD1 i LCD2, • pritiscima na tipkalo S1 naizmjenično paliti i gasiti pozadinsko osvjetljenje selektiranog displeja, • pritiscima na tipkalo S2 pomicati sadržaj selektiranog displeja ulijevo, • pritiscima na tipkalo S3 pomicati sadržaj selektiranog displeja udesno. Rješenje Bascom-AVR-a (program Shield-A_18. bas) U Bascom-AVR-u nije moguće konfigurirati alfanumerički displej sa serijskim I2C-modulom, pa smo njegove mogućnosti nadogradili bibliotekom I2CLCD.sub. Kada je dodamo našem programu, ona će “presretati” Bascomove LCD-naredbe i “preraditi” ih u oblik u kojem ih zatim šalje modulu s čipom PCF8574A preko I2C-sabirnice. Pored toga, biblioteka sadrži nekoliko novih naredbi koje će nam olakšati rad s LCD-om. Koristit ćemo ove naredbe: • Lcd$init: Prijavljuje programu adresu LCD-a i inicijalizira LCD; naredbu je potrebno izvršiti za svaki LCD spojen na sabirnicu. • Lcd$select: Selektira jedan od LCD-a spojenih na sabirnicu; nakon toga, sve LCD-naredbe prosljeđivat će se tom LCD-u. • Lcd$on: Uključuje prikaz na selektiranom LCD-u. • Lcd$off: Isključuje prikaz na selektiranom LCD-u. • Lcd$bl_on: Uključuje pozadinsko osvjetljenje selektiranog displeja. • Lcd$bl_off: Isključuje pozadinsko osvjetljenje selektiranog displeja. Od koristi će nam biti i varijabla Lcd$current iz biblioteke, jer ona sadrži adresu trenutno selektiranog LCD-a. Adresa je zapisana u obliku četverobitnog binarnog broja “xaaa”, pri čemu x = 0, ako se koristi čip PCF8574, odnosno x = 1, ako se koristi čip PCF8574A, dok je “aaa” stanje adresnih bitova A2-A0. Isti oblik adrese koriste i naredbe Lcd$init i LCD$select.

24

Program ćemo započeti konfiguracijom LCD-a, nakon čega uključujemo biblioteku I2CLCD.sub: Config Lcd = 16 * 2 $include „I2CLCD.sub“ Još moramo definirati i koje ćemo pinove mikroupravljača koristiti za I2C-komunikaciju: Config Sda = Portc.4 Config Scl = Portc.5 I2cinit Sada ćemo inicijalizirati LCD1 (čip PCF8574A, A2-A0 = “111”) i odmah na njemu ispisati pozdravnu poruku: Lcd$init &B1111 Lcd „*** LCD1 ***“ Home L Lcd „** Shield-A **“ Isto ćemo ponoviti s LCD2 (čip PCF8574A, A2-A0 = “110”): Lcd$init &B1110 Lcd „*** LCD2 ***“ Home L Lcd „* ABC tehnike *“ Primijetimo ovdje kako je nakon naredbe Lcd$init odnosni LCD odmah i selektiran, pa će se sljedeće poruke ispisati na njemu. Prije ulaza u glavnu petlju još ćemo morati konfigurirati I2C-ekspander, kako bismo mogli očitavati stanja na njega spojenih tipkala S0-S3: Za_pcf = &B11111111 Gosub Pcf_pisi Pojedinim bitovima u kojima su zapisana trenutna stanja tipkala pridijelili smo alternativne nazive S0-S3, jer će tako program biti “čitljiviji”: S0 Alias Iz_pcf.0 S1 Alias Iz_pcf.1 S2 Alias Iz_pcf.2 S3 Alias Iz_pcf.3 O potprogramima Pcf_pisi i Pcf_citaj, kao i općenito o načinu na koji koristimo taj modul, detaljno smo pisali u prethodnom nastavku. U glavnoj petlji očitavamo stanja tipkala S0-S3 i, ako je neko od tipkala pritisnuto, izvršavamo pridruženi potprogram. Do Gosub Pcf_citaj If S0 = 0 Then Gosub S0_sub Elseif S1 = 0 Then Gosub S1_sub Elseif S2 = 0 Then Gosub S2_sub


Elseif S3 = 0 Then Gosub S3_sub End If Loop Kako smo postavili u zadatku, ako je pritisnuto tipkalo S0 moramo ustanoviti koji je LCD trenutno selektiran i zatim selektirati onaj drugi. U tome će nam pomoći varijabla Lcd$current iz biblioteke I2CLCD.sub: S0_sub: If Lcd$current = &B1111 Then Lcd$select &B1110 Else Lcd$select &B1111 End If Promjenu ćemo signalizirati tako što ćemo nekoliko puta isključiti i ponovo uključiti prikaz na upravo selektiranom LCD-u For Brojac = 1 To 4 Waitms 250 Lcd$off Waitms 250 Lcd$on Next i onda pričekati da se tipkalo otpusti, kako bismo mogli krenuti dalje: While S0 = 0

Slika 62. Prikaz I2C-ekspandera s kratkospojnicima žute boje

Waitms 25 Gosub Pcf_citaj Wend Return Pritiskom na S1 moramo upaliti ili ugasiti pozadinsko osvjetljenje selektiranog displeja. Trenutno stanje pozadinskih osvjetljenja upisano je u varijablama Lcd1_bl i Lcd2_bl za prvi i drugi LCD, pri čemu “0” znači da je osvjetljenje ugašeno, a “1” da je uključeno. U potprogramu moramo prvo ispitati koji je LCD trenutno selektiran i ispitati stanje njegovog pozadinskog osvjetljenja kako bismo ga mogli promijeniti: S1_sub: If Lcd$current = &B1111 Then If Lcd1_bl = 0 Then Lcd$bl_on Lcd1_bl = 1 Else Lcd$bl_off Lcd1_bl = 0 End If ... U nastavku ćemo ponoviti isto za LCD2 i zatim pričekati da se S1 otpusti. Potprogram za pomak prikaza na displeju ulijevo koristi Bascomovu naredbu Shiftlcd Left, nakon čega čeka da se tipkalo otpusti: S2_sub: Shiftlcd Left While S2 = 0 Waitms 25 Gosub Pcf_citaj Wend Return Potprogram S3_sub za pomak prikaza udesno vrlo je sličan, samo se u njemu koristi naredba Shiftlcd Right i čeka da se otpusti tipka S3. Rješenje Arduina (program Shield-A_18.ino) Zna se dogoditi da serijski I2C LCD-moduli koji imaju na sebi čip PCF8574A imaju i drugačiju adresu. Umjesto do sada spomenute “0B01111111” (ili heksadecimalno “0x3F”, mogu imati “0B00100111” (ili heksadecimalno “0x27”) što je ista adresa koju ima naš I2C-ekspander. U tom ćemo slučaju promijeniti adresu I2C-ekspandera pomoću kratkospojnika u “0B00100100” (ili heksadecimalno “0x24”) kao što je prikazano na Slici 62. Zbog toga će adrese spojenih modula biti: “0B00100100” (“0x24”) za I2C-ekspander

25

Nastavak na 29. stranici


Mjerna jedinica vat

MJERNE JEDINICE NAZVANE PO ZNANSTVENICIMA

održavanje mjernih instrumenata na sveučilištu u Glasgowu. Popravljajući prvotne parne strojeve znatno ih je usavršio, tako da su njegovi strojevi postali poznati. Znatno je usavršio stapni cilin­ dar, primijenio centrifugalni regulator brzine vrtnje. Definirao je konjsku snagu kao mjernu jedinicu snage, koja je potom mjeriteljski normirana i bila u uporabi gotovo dva stoljeća. Na svijetu prvu tvornicu stapnih parnih strojeva Boulton & Watt osnovao je 1774./1782. godine u Sohu pokraj Birminghama. Wattova tvornica proizvela je preko tisuću parnih strojeva i oni su bili osnova industrij­ ske revolucije u Velikoj Britaniji krajem XVIII. stoljeća. James Watt, izumitelj i konstruktor poboljšanoga parnog stroja (portret Carla Frederika von Breda)

Neke su mjerne jedinice od XIX. stoljeća nazivane po zaslužnim znanstvenicima. Danas je u Međunarodnom sustavu jedinica (SI) takvih 19 jedinica, a još je jedna iznimno dopuštena. Takvi nazivi mjernih jedinica starih sustava ili izvan sustava (angstrem, gaus, kiri, meksvel, rendgen i dr.) otišli su u povijest. Opisat će se kako je 20 danas zakonitih jedinica nazvano po znanstvenicima i kako su normirane. U ovom se nizu1 opisuje i kako se kroz gotovo dva stoljeća mijenjalo oslanjanje jedinica od tvarnih pramjera, do suvremenog oslanjanja na prirodne stalnice ili konstante2. Jedinice su u nizu navedene uglavnom po vremenu usvajanja. Vat (engl. watt; znak W) je mjerna jedinica snage, izvedena je jedinica Međunarodnog sustava jedinica (SI). Nazvan je po Jamesu Wattu.

Podrijetlo naziva mjerne jedinice vat

James Watt (1736.–1819.), škotski inženjer i izumitelj. Prvotno je radio u radionici za

1 Osnova ovoga niza, uz ostale izvore, je i niz napisa o povijesti, nazivima i definicijama mjernih jedinica, objavljenih u autorovu Leksikonu mjernih jedinica te u časopisima Svijet po mjeri i Radio HRS. 2 Vidi o tome npr.: Z. J., Nove definicije osnovnih SI jedinica-a. ABC tehnike, br. 622, veljača 2019., str. 15-16 i 21.

26

Stare mjerne jedinice snage

Snaga je mjerna veličina koja opisuje brzinu prijenosa energije i rada. Definirana je omjerom energije ili rada i vremena. Znanstvena istraživanja snage bila su posljedica primjene strojeva i motora u doba tzv. industrijske revolucije početkom XIX. stoljeća. U mnogim tehničkim primjenama nije važna samo energija ili obavljeni rad, nego upravo brzina kojom se energija prenosi, predaje ili uporabljuje, odnosno brzina kojom je rad obavljen. Stoga je tijekom XIX. stoljeća nastalo nekoliko jedinica snage. CGS-sustav, nazivan i apsolutnim ili fizikalnim sustavom mjernih jedinica, prihvaćen je na 1. međunarodnom elektrotehničkom kongresu u Parizu 1881. godine i tada je nazvan “jedinstvenim sustavom sveukupne znanosti”. Osnivao se na trima osnovnim jedinicama: duljine centimetar (stoti dio međunarodnoga metra), mase gram (tisućiti dio međunarodnoga kilograma) i vremena sekunda (tada još definirana srednjim sunčevim danom). Isti je kongres prihvatio i nazive triju izvedenih jedinica: jedinice sile din (izvorno i znak dyn), jedinice energije i rada erg (znak erg) koji je din puta centimetar, tj. erg = dyn∙cm, te jedinice snage erg u sekundi (znak erg/s). Jedinica snage erg u sekundi (znak erg/s) bila je jedinica CGS-sustava. Slijedila je iz definicije rada kao umnoška sile i duljine podijeljeno s


vremenom. Danas bi jedinicu erg u sekundi opisali kao omjer erga i sekunde, vrijednosti erg /s = din·cm/s = 10–7 J/s = 10–7 W. Jedinica erg u sekundi već je davno otišla u povijest. Jedinica snage kilopondmetar u sekundi (znak kp∙m/s) bila je jedinica Tehničkoga sustava, definirana omjerom rada i vremena, dakle kilopondmetra i sekunde, vrijednosti 9,806 65 W. U tehničkoj praksi rijetko se rabila. Izvansustavna jedinica konjska snaga nastala je za potrebe tehničke primjene, kao opis prosječnoga rada koji bi uvjetno konj kao radna životinja mogao obavljati tijekom radnog vremena. Bila je definirana radom od 75 kp·m obavljenim u 1 s, dakle KS = 75 kp·m/s. Izražena SI jedinicom snage vat (W) je KS = 735,498 W. Na drugim jezicima jedinica konjska snaga ima druge nazive i znakove: njem. Pferdstärke (PS), franc. cheval-vapeur (CV), tal. cavallo vapore (CV), rus. лошадиная сила (Л. С.), dok je u SAD-u bila nešto drugačije vrijednosti: engl. horse power (HP = 1,013 87 KS = 745,7 W,). Bilo je nekoliko konjskih snaga, vrlo bliskih vrijednosti: mehanička KS = 745,700 W, električna KS = 736 W, britanska električna KS = 746 W i dr. U engleskom govornom području još se mogu naći jedinice snage definirane angloameričkim jedinicama, na primjer Btu na sat (engl. British thermal unit per hour; znak Btu/h), vrijednosti Btu/h ≈ 0,293 071 07 W. Konjska snaga se svojedobno rabila uz jedinice Tehničkoga sustava, pa su mnogi smatrali da mu pripada. U većini je zemalja nezakonita od 1980. godine, ali se razgovorno zadržala do naših dana, jer su njome bile opisane snage pogonskih

Watt je za parni stroj konstruirao centrifugalni regulator pare s kuglama

motora, ponajprije za vozila, a tako navedena u registracijskim i prometnim dokumentima i sl. Stoga i Smjernica EU 80/181/EEC od 1. siječnja 2010. dopušta konjsku snagu samo kao dopunsku jedinicu uz vat. Praktički to znači da podatak o snazi izražen u vatima može biti dopunski izražen i u konjskim snagama, ponajprije radi usporedbe s nekadašnjim podacima.

Povijest mjerne jedinice vat

Mjerna jedinice vat bila je prihvaćena još na 2. kongresu Britanskoga društva za unapređenje znanosti 1889. godine. Pojavila se u stručnoj literaturi početkom XX. stoljeća, a razmjerno je brzo ušla u širu tehničku primjenu stoga što su vatom gotovo od prvih dana elektrifikacije označavane snage električnih trošila. Zanimljivo je, kako je do polovice XX. stoljeća vat na žaruljama razgovorno nazivan svijećom.

SI jedinica vat

Wattov parni stroj iz 1848. godine

Vat je bio definiran u okviru definicija električnih jedinica još na CIPM-u 1946. godine, što je odobrio i 9. CGPM (1948.), koji je tada prihvatio i naziv jedinice sile njutn. Ta je, danas malo nespretna definicija, glasila:

27


Spomenik Jamesu Watu ispred Centralne knjižnice u Birminghamu, UK (Alexander Munro, 1898. godine)

“Vat (jedinica snage): Vat je snaga koja u jednoj sekundi proizvede energiju od jednoga džula.”

28

Na 11. zasjedanju CGPM-a 1960. godine je novi, općeniti i suvisli sustav nazvan Međunarodnim sustavom jedinica (SI). U njemu se tada već nalazila većina današnjih SI jedinica, među njima i vat kao izvedena SI jedinica s posebnim nazivom i znakom. Definicija glasi: Vat (znak W) je jedinica snage, izvedena SI jedinica. Definiran je snagom kojom se u jednoj sekundi obavi rad od jednoga džula, dakle vat je džul po sekundi, tj. W = J/s. U tehničkoj praksi rabe se i decimalni višekratnici i nižekratnici, ponajviše: kilovat (kW), megavat (MW), teravat (TW), milivat (mW), mikrovat (μW) i dr. U elektrotehnici se pri uporabi izmjenične struje, kod koje između napona U i struje I može postojati fazni pomak φ, razlikuju djelatna snaga (P = U · I ∙ cos φ), jalova snaga (Q = U · I ∙ sin φ) i prividna snaga (S = U · I). Djelatna snaga izražava se jedinicom vat (W), a da bi se jasno razlikovale druge dvije tradicijski se navode drugim nazivima za vat: Var (kratica od voltamaper, reaktivni; znak var ili VAr) je jedinica jalove snage izmjenične struje, jednaka vatu, tj. var = W. Voltamper (znak VA ili V∙A) je jedinica prividne snage izmjenične struje, jednaka vatu, tj. V·A = W. Mukotrpno definiranje i uporaba različitih jedinica snage kroz povijest, dovelo je danas do uporabe jedne jedinice vata za sve oblike snage, s iznimkom posebnih naziva var i voltamper u elektrotehnici. Dr. sc. Zvonimir Jakobović


Nastavak s 25. stranice

Slika 63. Padajući izbornik za upravljanje bibliotekama

“0B00100111” (“0x27”) za LCD1 i “0B00100110” (“0x26”) za LCD2. U Arduino IDE moguće je instalirati biblioteku za upravljanje LCD-om preko I2C-protokola koja se zove “LiquidCrystal I2C”. Za instaliranje biblioteke potrebno je odabrati padajući izbornik “Tools->Manage Libraries...” kao što je prikazano na Slici 63. Odabirom padajućeg izbornika prikaže se dodatni prozor “Library Manager” (Slika

Slika 64. Prozor za upravljanje bibliotekama

64.). U gornjem desnom polju upisujemo ključne riječi “liquidcrystal i2c” za filtriranje popisa biblioteka. Na sredini popisa pronaći ćemo traženu biblioteku, postavimo pokazivač miša na traku s opisom biblioteke te s lijeve strane pritisnemo virtualnu tipku “Install”. Nakon instalacije zatvorimo prozor pritiskom na virtualnu tipku “Close”. Program ćemo započeti navođenjem biblioteka koje ćemo koristiti: #include <Wire.h> #include <LiquidCrystal_I2C.h> Za razliku od Bascomove biblioteke, biblioteka LiquidCrystal_I2C stvara zasebne objekte te nije moguće definirati I2C-adresu LCD-a u varijabli kako bismo pomoću nje upravljali LCD-ima. Zbog toga ćemo definirati po jedan objekt za svaki LCD: lcd1 i lcd2. U trenutku definicije naznačimo koju I2C-adresu koristimo za taj objekt te vrstu displeja. Zatim definiramo varijablu lcd_aktivni u koju spremamo broj trenutno aktivnog LCD-a: LiquidCrystal_I2C lcd1(0x27,16,2); LiquidCrystal_I2C lcd2(0x26,16,2); byte lcd_aktivni = 1; Definiramo varijable za komunikaciju s I2C-ekspanderom, Za_pcf i Iz_pcf: byte Za_pcf = 0; byte Iz_pcf = 0; Za praćenje kojem LCD-displeju je uključeno pozadinsko osvjetljenje koristimo varijable lcd1_bl i lcd2_bl te im dodijelimo vrijednost 1 s obzirom da ćemo kod inicijalizacije odmah uključiti i pozadinsko osvjetljenje: boolean lcd1_bl = 1; boolean lcd2_bl = 1; U funkciji setup() prvo inicijaliziramo I2C-komunikaciju: void setup() { Wire.begin(); Zatim inicijaliziramo objekte lcd1 i lcd2, za svaki uključimo pozadinsko osvjetljenje pomoću funkcije objekta backlight(), definiramo položaj kursora pomoću funkcije objekta setCursor() te ispišemo tekst s funkcijom objekta print(): lcd1.init(); lcd2.init(); lcd1.backlight(); lcd1.setCursor(0,0); lcd1.print(„*** LCD1 ***“); lcd1.setCursor(0,1); lcd1.print(„** Shield-A **“); lcd2.backlight();

29


lcd2.setCursor(0,0); lcd2.print(„*** LCD2 ***“); lcd2.setCursor(0,1); lcd2.print(„* ABC tehnike *“); Na kraju varijable Za_pcf upisat ćemo početno stanje “11111111” (ne svijetli niti jedna LE-dioda na PCF-modulu) i pošaljemo I2C-ekspanderu novi sadržaj varijable Za_pcf: Za_pcf = 0B11111111; pcf_pisi(); } // kraj setup() U prethodnom nastavku opisali smo rad funkcija pcf_pisi() i pcf_citaj(). Sada je razlika u tome da u programskom kodu definiramo novu I2C-adresu (“0x24”) za I2C-ekspander. U funkciji loop() čitamo sadržaj registra I2C-ekspandera te na osnovu stanja tipkala pozivamo pridružene funkcije: void loop() { pcf_citaj(); if (bitRead(Iz_pcf, 0) == 0) { S0_function(); } else if (bitRead(Iz_pcf, 1) == 0){ S1_function(); } else if (bitRead(Iz_pcf, 2) == 0) { S2_function(); } else if (bitRead(Iz_pcf, 3) == 0) { S3_function(); } } // kraj loop() Kako smo postavili u zadatku, ako je pritisnuto tipkalo S0 moramo ustanoviti koji je LCD trenut-

30

no odabran i zatim odabrati onaj drugi. U tome će nam pomoći varijable lcd_aktivni: void S0_function(){ if (lcd_aktivni == 1) { lcd_aktivni = 2; } else { lcd_aktivni = 1; } Promjenu ćemo signalizirati tako što ćemo nekoliko puta isključiti i ponovo uključiti prikaz na upravo odabranom LCD-u za što koristimo kontrolu switch...case pomoću koje izvršavamo programski kod pisan za odabrani LCD: switch (lcd_aktivni) { case 1: for (byte brojac = 0; brojac < 4; brojac++){ delay(250); lcd1.noDisplay(); delay(250); lcd1.display(); } break; case 2: for (byte brojac = 0; brojac < 4; brojac++){ delay(250); lcd2.noDisplay(); delay(250); lcd2.display(); } break; } i onda pričekati da se tipkalo otpusti, kako bismo mogli krenuti dalje: while (bitRead(Iz_pcf, 0) == 0){ delay(25); pcf_citaj(); } } //kraj S0_function() Pritiskom na S1 moramo uključiti ili isključiti pozadinsko osvjetljenje odabranog displeja. Trenutno stanje pozadinskih osvjetljenja upisano je u varijablama lcd1_bl i lcd2_bl za prvi i drugi LCD, pri čemu “0” znači da je osvjetljenje isključeno, a “1” da je uključeno. U potprogramu moramo prvo ispitati koji je LCD trenutno odabran i ispitati stanje njegovog pozadinskog osvjetljenja te promijeniti pomoću funkcija objekta backlight() i noBacklight(). Nakon promjene pozadinskog osvjetljenja moramo zapisati novo stanje u pripadajuću varijablu za LCD. void S1_function(){


Slika 65. Evo dokaza da sve radi kako smo i zamislili!

switch (lcd_aktivni) { case 1: if (lcd1_bl == 0){ lcd1.backlight(); lcd1_bl = 1; } else { lcd1.noBacklight(); lcd1_bl = 0; } break; case 2: if (lcd2_bl == 0){ lcd2.backlight(); lcd2_bl = 1; } else { lcd2.noBacklight(); lcd2_bl = 0; } break; } i onda pričekati da se tipkalo S1 otpusti, kako bismo mogli krenuti dalje: while (bitRead(Iz_pcf, 1) == 0){ delay(25); pcf_citaj(); } } // kraj S1_function()

Potprogram za pomak prikaza ulijevo na displeju prvo detektira koji LCD je aktivan, za njega koristi funkciju objekta scrollDisplayLeft(), nakon čega čeka da se tipkalo S2 otpusti: void S2_function(){ switch (lcd_aktivni) { case 1: lcd1.scrollDisplayLeft(); break; case 2: lcd2.scrollDisplayLeft(); break; } while (bitRead(Iz_pcf, 2) == 0){ delay(25); pcf_citaj(); } } // kraj S2_function() Funkcija S3_function() za pomak prikaza udesno je vrlo slična, samo se u njoj koristi funkcija objekta scrollDisplayRight() i čeka da se otpusti tipka S3. Napomena: Programi Shield-A_18.bas i Shield-A_18.ino mogu se besplatno dobiti od uredništva časopisa ABC tehnike. Vladimir Mitrović i Robert Sedak

31


ENERGIJA

U Tajlandu puštena u pogon najveća hibridna hidro-solarna elektrana na svijetu Tajland je u cilju ostvarenja plana da do 2050. godine postane ugljično neutralna država službeno u rad pustio hibridnu hidro-solarnu elektranu. Najveća plutajuća hidro-solarna farma nalazi se na brani Sirindhorn na rijeci Lam Dom Noi. Prostire se na površini velikoj kao 70 nogometnih igrališta, a sastavljena je od 144 417 solarnih panela koji plutaju na vodi, što osigurava njihovo manje zagrijavanje, zbog čega su i do 15 posto učinkovitiji nego da su postavljeni na kopnu. Paneli su postavljeni pod kutom u odnosu na platformu što omogućuje prodiranje sunčeve svjetlosti u vodu, bez štetnog utjecaja na podvodni okoliš. Farma proizvodi struju korištenjem energije sunca pomoću solarnih panela, ali ugrađene su i tri turbine koje pokreće tekuća voda kako bi se energija dobivala i kad nema sunčeve svjetlosti. Izlazna snaga farme je 45 MW. Za usporedbu, u prošloj godini, kombiniranjem hidroenergije, solarne i energije vjetra Tajland je uspio proizvesti tek nešto manje od 10% ukupno proizvedene električne energije, dok je gotovo 2/3 proizvodnje električne energije dobivene iz prirodnog plina. Cilj razvoja i izgradnje hibridnih hidro-solarnih elektrana jest upravo smanjenje masovne uporabe neobnovljivih izvora energije.

32

Ovaj projekt je prvi od ukupno 16 planiranih za izgradnju čime bi Tajland znatno povećao kapacitet proizvodnje električne energije pomoću hidro-solarnih postrojenja. Planirani su i turistički obilasci postrojenja hibridne hidro-solarne farme kako bi se potaknuo interes za nove i održive tehnologije, a ujedno i stvorila ekološki održiva radna mjesta u regiji. Sandra Knežević


Biti robot Sve je uočljivije da se opseg i način komunikacije (npr. glasom) čovjeka sa strojevima proširuje i da će se u tim sve složenijim odnosima javljati i nejasnoće u tumačenju ponašanja robota. Te nejasnoće bit će, osim mnogih drugih, posljedica i razlike unutarnjeg svijeta stroja oblikovanog podacima nedostupnih ljudima dobivenih od osjetila (senzora) kakve ljudi nemaju. Uz senzore kojima se prikupljaju podaci o okolini ključno pitanje je hoće li stroj, nalik organizmu, moći oblikovati i imati unutarnji svijet koji je zapravo temelj i predvorje neke protosubjektivnosti. To pitanje je važno i zbog mišljenja da bi robot, zbog toga što znamo sve procesorske resurse i tokove podataka unutar njega, sa svojim artificijelnim unutarnjim svijetom, mogao biti sredstvo za razumijevanje porijekla i prirode “umjetne svijesti” stroja pa posljedično i svijesti organizama. Mogli bismo tako saznati kako stroj postaje subjekt, pa posljedično tome i kako je to biti robot. Protivnici toga stava dokazuju da kao ni kod organizama nikada nećemo znati kako je to biti robot jer će i njihovi subjektivni svjetovi (kad ih

SVIJET ROBOTIKE

Unatoč tome što tvorci robota imaju uvid u način rada njegovih sklopova i različitih vrsta senzora, način njihova korištenja u okolini nedostupnoj čovjeku bit će prepreka našoj sposobnosti da znamo kako je to biti robot. budu imali) biti različiti od ljudske subjektivnosti. Primjerice, ljudi i psi žive u istom svijetu (okolini), ali je temelj oblikovanja unutarnjeg svijeta psa njuh, dok je čovjeku primarno osjetilo vid pa je subjektivni njušni svijet psa ljudima nedostupan i nerazumljiv. Na isti način unutarnje iskustvo robota može biti oblikovano senzorima koje čovjek nema pa će ista okolina u kojoj su ljudi i strojevi za njih biti vrlo različita. Ljudska svijest subjektivan je osjećaj i nemoguće je racionalno dokazivati da su i drugi ljudi svjesni. To se naziva “problem drugih umova”. O svjesnosti drugih ljudi zaključujemo po sličnosti ponašanja. Da su i kralješnjaci nižih kognitivnih mogućnosti svjesni zaključuje se na temelju njihove evolucijske homolognosti, tj. po sličnosti evolutivnog razvoja.

KAKO JE TO BITI ŠIŠMIŠ? Istraživačka konstrukcija krila šišmiša (slika lijevo) omogućava racionalan uvid u fiziku šišmiševa leta, ali to nam ne omogućava saznati kako je biti organizam šišmiš (slika desno). Pitanje “Kako je to biti šišmiš?” naslov je glasovitog filozofskog teksta Thomasa Nygela iz 1974. posvećenog problemu svijesti. Nygel smatra da se svijest oblikuje na subjektivnom iskustvu organizma. Epizode pamćenja temelj su proživljenog subjektivnog iskustva koje je kod šišmiša izgrađeno na osjetilu za ultrazvučno “gledanje” u prostoru. Objektivan način promatranja šišmiša izvana, korištenje eholokatora, kao ni simulacije ne omogućavaju subjektivno iskustvo “kako je to biti šišmiš”. Jedini način da se doživi svijest šišmiša je da se bude šišmiš. I roboti, poput šišmiša, mogu imati mnoštvo posebnih senzora koji oblikuju njihova ponašanja. Hoćemo li ikada znati kako je to biti robot?

33


UNUTARNJI SVIJET ORGANIZMA I STROJA. Životinje i strojevi mogu dijeliti istu okolinu i pri tome tu okolinu osjećati na posve različit način. Tako ljudi primarno vide svijet, a psi ga mirišu (slika u sredini). Svijet mirisa bogat je barem koliko i svijet vida. Hobotnica (slika lijevo) primjer je jedine paralelno razvijene inteligencije na Zemlji s distribuiranim mozgom. Njezin unutarnji svijet je neshvatljiv čovjeku. Svijet percepcije i aktivnosti robota Spot (slika desno) oblikovan je desecima senzora i fizičkim aktivnostima na poslu čuvanja distance šetača po parkovima Singapura. Neki ljudi osim nepovjerljivosti i straha od nepoznatog imaju osjećaj da su ponašanja toga stroja svjesna.

Pojednostavljeno rečeno, biti robot znači imati umjetno tijelo i preko senzora i aktuatora ostvarivati nekakav suodnos s neposrednim, prirodnim ili umjetnim, okruženjem. Sveukupno djelovanje okoline na senzoriranu tjelesnost robota, ali i djelovanje robota na neposrednu okolinu stvara “unutarnji svijet” robota kao memorirano iskustvo “svijeta osjeta” i “svijeta aktivnosti”. Ta dva skupa zabilježenih iskustava temelj su ili početak stvaranja subjektivnog iskustva stroja. Otkuda ideja o unutarnjem svijetu ili čak subjektivnom iskustvu robota i zbog čega bi ona mogla biti važna za budućnost odnosa ljudi s robotima? Radi se zapravo o preslikavanju biološkog koncepta “okolišnog svijeta životinja” predloženog početkom XX. st. prema kojem okolina i okolišni svijet organizma nisu isto. Dok

je okolina sveukupnost onoga što nas okružuje, okolišni svijet nekog stvorenja uključuje to stvorenje, svijet u kojem se ono nalazi, svijet njegovih aktivnosti (učinci koje organizam može imati na svijet) i njegov osjetilni svijet, tj. sposobnost organizma da osjeti svijet. Okolišni svijet okruženje je koje organizam osjeća i na koje djeluje u zatvorenoj petlji i u kojem je on, po svojoj građi i osjetilima, jedino što može biti. Izvanjski promatrač, zbog drugačije građe i drugačijih osjetila, ne sagledava uključenost životinje u njen okolišni svijet na način kako ga doživljava životinja. No mogu li se uspoređivati stroj i organizam? Organizam nije, poput stroja, stvoren montažom sastavnih dijelova već je kompleksan sustav koji je više od zbroja vlastitih dijelova i ne može se rastavljati bez utjecaja na funkcionalnost. Uz to,

KAKO JE TO BITI ROBOT? Najnoviji model tržišno najstarijeg kućnog robota Roomba iz 2002. znatno je promijenjen s obzirom na vrstu i broj senzora. Prije su njegova ponašanja bila isključivo reaktivna, dok danas koristi vizualni sustav simultanog lokaliziranja i mapiranja (VSLAM) za izradu modela svoje okoline (slika lijevo) u kojoj planira vremenski optimalno čišćenje. Roomba tako stvara memorijske epizode (sjećanja) koje još ne može poopćavati, ali bi one mogle biti začetak primitivnog unutarnjeg svijeta. Povezanost s osobnim asistentima poput Alexa (slika desno) proširuje potencijalnu autonomnost djelovanja robota.

34


Može se s priličnom sigurnošću reći da niti jedan robot izgrađen do danas nema ni rudimentarnu formu subjektivnog iskustva vlastite okoline, posebice nekakav osjećaj sebe. organizam i njegov životni okoliš tvore funkcionalnu cjelinu. Organizam nije samo fizički smješten u svoj okoliš već je ukorijenjen u njemu što je rezultat dugog procesa uzajamne interakcije ili strukturnog povezivanja. Zbog toga se kaže da organizam ima unutarnju svrhovitost u svojoj životnoj sredini, dok svrhu stroja određuje njegov izvanjski konstruktor. Iz tako shvaćene razlike stroja i organizma proizlaze i različiti stavovi o mogućnosti da i roboti stvore svoj unutarnji svijet i oblikuju osobine subjekta. Jedni su mišljenja da roboti ne mogu biti ukorijenjeni u svijetu organizama jer oni i nisu od tog (organskog) svijeta pa djelovanja robota u organskom svijetu nema iste učinke kakve ima ponašanje organizma. Robot je, ipak, samo mehanizam sa senzorima, motorima i upravljačkim sklopovima. Po drugom mišljenju robot, već zbog toga što ima senzore kojima kodira (pamti) stvarnost, zaista može oblikovati i imati vlastiti unutarnji osjetilni svijet. Njegov autonomni senzoričko-motorički ustroj u okolini koju osjeća i na koju djeluje rezultirat će memoriranim kodovima i posljedično ponašanjem u artificijelnoj okolini nedostupnoj subjektivnom iskustvu drugih organizama (čovjeka). Ta okolina može oblikovati poseban unutarnji svijet robota. No ono što robot

(još uvijek) nema je reprezentacija (predstava) vlastitog unutarnjeg osjetilnog svijeta pa zato ne može postići razinu svjesne autonomnosti. Mogućnosti masovnijeg razvoja servisnih robota s potencijalom dosezanja višeg stupnja unutarnje složenosti povećava se zbog dostupnosti snažnog i jeftinog hardvera s pametnih telefona pa će graditelji biti sposobniji za razvoj naprednih generacija robota s rudimentima subjektivnog iskustva. Mnoga ponašanja stroja u sve kompleksnijem digitaliziranom okolišu nećemo znati racional­ no objasniti i zbog unutarnjeg svijeta stroja oblikovanog memorijskim zabilješkama osjetila koje nemamo i s tjelesnom građom različitom od ljudske. Kućni roboti moći će zbog povezanosti s digitalnim uređajima koje ljudi koriste čitati i analizirati njihova stanja. Hoće li taj unutarnji osjetilni svijet robota prerasti u neko subjektivno iskustvo ovisit će o načinu i razinama obrade senzoriranih podataka. Racionalan uvid u ta subjektivna mentalna stanja robota, nastala na senzorici koju nemamo, bit će nam nedostupna. Dakle, kao što ne znamo kako je to biti šišmiš filozofa Nygela nećemo znati ni kako je to biti robot. To nam (subjektivno) neće biti zagonetka ako i sami, proširujući ljudske senzorno-motoričke sposobnosti, postanemo roboti. Tada će dio našeg subjektivnog svijeta u digitalnom okruženju imati iste korijene kao i svijet stroja pa ćemo, po spomenutom načelu analognosti primijenjenom na druge ljude vjerovati da su i strojevi svjesni. Ali taj subjektivni doživljaj nećemo moći racionalno dokazati. Igor Ratković

OKOLINA I OKOLIŠNI SVIJET STROJA. Okolina robota (predstavljen crnim krugom) na crtežu lijevo šarenija je nego što je on, ako ima senzore samo za zeleno, zapaža. Njegov okolišni svijet (slika desno) sastavljen samo od zelenih pravokutnika. Okolišni svijet kućnog robotskog usisavača (slika u sredini ) obuhvaća i sve Bluetooth uređaje poput računalnih miševa, tipkovnica, vaga, fitbitova, satova, zvučnika itd. Preko WiFi-veze robot usisavač može komunicirati s pisačima, prijenosnim računalima, tabletima, “pametnim” telefonima i televizorima. To mnoštvo uređaja (kao i pristup IOT preko mobitela) omogućuje robotu percipirati svijet koji će se uvelike razlikovati od onoga što će njegov konstruktor moći izravno vidjeti. Osjetilni svijet kućnog robota može biti nedostupan izravnom subjektivnom iskustvu čovjeka.

35


GRADITELJSTVO

Fora kuća koja reagira na kretanje sunca

Tlocrt prizemlja - pomicanje terase

Poljski arhitekt Robert Konieczny dizajnirao je projekt pod nazivom “Quadrant house”. Projekt predstavlja primjer kinetičke arhitekture koja prati kretanje sunca. Što bi to točno značilo? Projekt je prema zahtjevima klijenta napravljen kao jednostavan, osunčan i opuštajući dom. Želja investitora bila je jednostavna kuća s ravnim krovom, no lokalnim planom nametnuti su kosi krovovi s obzirom da se radi o naselju s tradicionalnim obiteljskim kućama. Dakle, s ulične strane kuća ima dvovodni krov, a s vrtne strane ravni krov, što je u konačnici stvorilo nestandardni, karakteristični oblik kuće. Kuća ima pokretni vanjski životni prostor koji se primiče sobama s obje strane vrta, ovisno o položaju sunca. Pokretni dio predstavlja terasu, trajno zasjenjenu i ugodnog protoka zraka, koja prati kretanje sunca i okreće se između dnevnog boravka i spa centra. Kada pristaje uz bilo koji

od tih dvaju unutarnjih prostora, stvara prostor na otvorenom. Ovisno o godišnjem dobu, upravo ovaj pokretni dio kontrolira količinu sunčeve svjetlosti: ljeti kada stvara veći hlad i zimi kada propušta veću količinu svjetla u unutrašnjost. Kretanje terase i njena brzina prilagođena je sunčevoj putanji. Pogonski sustav potpuno je automatiziran i ima napredne sigurnosne senzore ‒ ako naiđe na prepreku, terasa se zaustavlja, što je čini potpuno sigurnom za korištenje. Međutim, iz funkcionalnih razloga moguće je i ručno upravljanje. Terasa je programirana da bude u stalnom pokretu tijekom dana, zahvaljujući čemu ispod nje raste prirodna trava. Sandra Knežević


Millions discover their favorite reads on issuu every month.

Give your content the digital home it deserves. Get it to any device in seconds.