Упутство за коришћење материјала за конструкторско обликовање за 8. разред основне школе by Izdavačka kuća Eduka

Др Драган Голубовић Небојша Д. Голубовић

ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЈА

uk a

Упутство за коришћење материјала за конструкторско моделовање у 8. разреду основне школе

Др Драган Голубовић Небојша Д. Голубовић ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЈА Упутство за коришћење материјала за конструкторско моделовање у 8. разреду основне школе ГЛАВНИ УРЕДНИК Проф. др Бошко Влаховић ОДГОВОРНA УРЕДНИЦА Доц. др Наташа Филиповић

РЕЦЕНЗЕНТИ Снежана Врањеш, дипл. инг. професор технике и технологије, ОШ „Жарко Зрењанин”, Зрењанин Др Момчило Вујичић, професор Факултета техничких наука, Чачак Зоран Јестровић, професор технике и информатике, ОШ „Вук Караџић”, Чачак

uk a

ПРЕЛОМ И ДИЗАЈН Студио INART

ЛЕКТУРА И КОРЕКТУРА Вуле Журић

ИЗДАВАЧ Едука д.о.о. Београд Ул. Змаја од Ноћаја бр. 10/1 Тел./факс: 011/2629 903, 3287 277, 3286 443 Сајт: www.eduka.rs; имејл: eduka@eduka.rs

CIP - Каталогизација у публикацији Народна библиотека Србије, Београд

ЗА ИЗДАВАЧА Проф. др Бошко Влаховић, директор ШТАМПА _____________ Издање бр.: 1, Београд, 2021. година Тираж: Министар просвете, науке и технолошког развоја Републике Србије одобрио је издавање и употребу овог уџбеника Решењем број: 650-02-00197/2020-07. Није дозвољено: репродуковање, дистрибуција, објављивање, прерада или друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму или поступку, укључујући и фотокопирање, штампање или чување у електронском облику. Наведене радње представљају кршење ауторских права.

САДРЖАЈ

УВОДНЕ НАПОМЕНЕ / 5 1. ЖИВОТНО И РАДНО ОКРУЖЕЊЕ / 6

2. САОБРАЋАЈ / 12

ШКОЛСКИ КАБИНЕТ ЗА ТЕХНИКУ И ТЕХНОЛОГИЈУ / 6 КОРИШЋЕЊЕ ОПРЕМЕ И МЕРНОГ ПРИБОРА / 6 САДРЖАЈ УЧЕНИЧКОГ КОНСТРУКТОРА УК 8 / 8 СПЕЦИФИКАЦИЈА МАТЕРИЈАЛА ЗА КОНСТРУКТОР УК 8 / 9 УПУТСТВО ЗА КОРИШЋЕЊЕ ПРОГРАМА ЗА ИЗБОР МАТЕРИЈАЛА У Excel-у / 10 МЕРЕ ЗАШТИТЕ НА РАДУ У ШКОЛСКОМ КАБИНЕТУ / 11

uk a

САОБРАЋАЈНА СРЕДСТВА НА ЕЛЕКТРО ПОГОН / 12 ЕЛЕКТРИЧНИ И ЕЛЕКТРОНСКИ УРЕЂАЈИ У САОБРАЋАЈНИМ СРЕДСТВИМА / 12 СЕМАФОР ЗА РАСКРСНИЦУ / 12

3. ТЕХНИЧКА И ДИГИТАЛНА ПИСМЕНОСТ / 14 РАЧУНАРСКИ СОФТВЕР ЗА СИМУЛАЦИЈУ ЕЛЕКТРИЧНИХ КОЛА / 14

4. РЕСУРСИ И ПРОИЗВОДЊА / 19

ОГЛЕДИ СА ЕЛЕКТРОПАНЕЛИМА – ЕЛЕКТРИЧНА КОЛА / 19 Вежба 4.1. Електрична кола – мерење параметара отпорника – потрошача / 20 Вежба 4.2. Серијска веза отпорника / потрошача / 21 Вежба 4.3. Паралена веза отпорника / потрошача /22 Вежба 4.4. Електрични грејач / 23 Вежба 4.5. Укључивање грејне плоче / 24 Вежба 4.6. Електромагнетни релеј / 25 Вежба 4.7. Електрично звонце / 26 Вежба 4.8. Електромотор / 27

5. КОНСТРУКТОРСКО МОДЕЛОВАЊЕ / 28 5.1. ОГЛЕДИ СА ЕЛЕКТРО-ПАНЕЛИМА – ЕЛЕКТРИЧНА КОЛА / 29 Пример 5.1. Моделирање електричног кола кућне инсталације сијалице са једнополним прекидачем / 29 5.2 ПРИМЕНА ДИОДА У ЕЛЕКТРОНСКИМ КОЛИМА / 33 Пример 5.2. Испитивање карактеристика светлеће диоде / 33 Пример 5.3. Примена обичне (исправљачке) и светлеће диоде / 37

5.3. ПРИМЕНА ТРАНЗИСТОРА У ЕЛЕКТРОНСКИМ КОЛИМА / 39 Пример 5.4. Индикатор позитивног напона батерије (+) / 39 Пример 5.5. Индикатор негативног напона батерије (–) / 41 Пример 5.6. Индикатор позитивног (+) и негативног (–) напона батерије / 42 Пример 5.7. Дојављивач прекида кола / 44 Пример 5.8. Реализација логичког кола „И” / 46 Пример 5.9. Реализација логичког кола „ИЛИ” / 48 Пример 5.10. Реализација логичког кола „НЕ” / 50

uk a

5.4.КОРИШЋЕЊЕ ИНТЕРФЕЈСА ЗА УПРАВЉАЊЕ ПОМОЋУ РАЧУНАРА / 52 Пример 5.11. Управљање рачунаром: Интерфејс – кодни индикатори (светлеће диоде) и релеји / 52 Пример 5.12. Управљање рачунаром: Интерфејс – зујалица / 55 5.5. ИЗРАДА ШКОЛСКОГ РОБОТА СОПСТВЕНЕ КОНСТРУКЦИЈЕ / 56

6. РЕЧНИК КЉУЧНИХ ПОЈМОВА / 62 7. ЛИТЕРАТУРА / 63 8. ИНДЕКС ПОЈМОВА / 64

ДОДАТАК – УК8/ОК8: МОДЕЛИ И МАКЕТЕ СА ТАКМИЧЕЊА ИЗ ТЕХНИЧКОГ СТВАРАЛАШТВА / 65

УВОДНЕ НАПОМЕНЕ

uk a

Драги ученици, Материјал за конструкторско моделовање (Ученички конструктор УК 8) представља основни материјал за реализацију практичних вежби из Технике и технологије у 8. разреду основне школе, у складу је са програмом и представља саставни део уџбеничког комплета. У њему се налази и Приручник, који представља водич за коришћење материјала са великим бројем инструктивних модела који вам могу послужити за пример моделовања из електротехнике, електронике и мехатронике. Кад проучите приказане моделе, од вас се очекује да ради стицања практичног искуства, изаберете њих неколико и да свој пројекат реализујете по алгоритму „од идеје до реализације”. Ваши модели не треба да буду обично копирање постојећих, већ нешто ново што ће бити потребно вама или некоме другом, нешто што ћете моћи да пласирате на тржишту. Шта садржи Конструктор УК 8 и шта се може помоћу њега реализовати? Конструктор садржи велики број елемената потребних за реализацију модела струјних и електронских кола и уређаја и то: елементе носеће структуре, електричне компоненте и електронске компоненте. Такође, садржи испитну плочу која својом конструкцијом омогућује моделирање струјних и електронских модела са моућности демонтаже (рециклаже компоненти). Електромотор-редуктор са својим карактеристикама даје широке могућности у моделовању, посебно код модела управљаних рачунаром. Уз мању дораду комплет омогућава да једноставном монтажом постојећег материјала реализујете једноставније моделе из електротехнике, електронике и мехатронике, па и из неких других области. Да би се лакше сагледале могућности реализације модела из Конструктора УК8 дат је кратак преглед основних варијантних модела који обухватају: формирање електричних кола, кућне инсталације и проверу одређених закона, провере термичког и магнетног дејства електричне струје, као и коришћење електронских кола са основним елементима – отпорницима, диодама и транзисторима. Дат је и пример реализације сложенијих модела са коришћењем више Конструктора УК 8 и других материјала. Овај преглед основних модела треба да послужи као узор при стварању сопствене идеје и начину њиховог моделовања. Осим Конструктора УК 8, за моделовање треба пре свега користити могућност да се сложенији модели реализују употребом више комплета УК 8, а допуну потребног материјала треба потражити и из одељенског комплета Конструктора ОК 8 или из неког другог материјала. Збирка материјала са упутством и ДВД-ом омогућиће вам да реализујете основне моделе који представљају инструктивне примере. Они могу да послуже као основа за постизање почетног нивоа знања, а за виши ниво знања пожељно је креирање нових, више или мање сложених модела за чију реализацију је потребно и веће залагање а препоручује се рад у групама. За највиши ниво знања потребно је реализовати оригиналне идеје. Желимо вам много успеха и радости у будућем стваралаштву! Аутори

1. ЖИВОТНО И РАДНО ОКРУЖЕЊЕ ШКОЛСКИ КАБИНЕТ ЗА ТЕХНИКУ И ТЕХНОЛОГИЈУ

Упознали сте појам и значај Технике и технологије у радном и животном окружењу. Сада треба да упознате своје радно и животно окружење у школском кабинету, где треба да реализујете практичне моделе из технике и технологије, како бисте усавршили своје знање и радне вештине. Зато, у циљу припреме за рад, подсетите се следећег: – правила понашања у Кабинету за Технику и технологију; – упазнајте организацију радних места; – упознајте алате и машине које ћете користити при раду; – детаљно анализирајте могућности коришћења садржаја материјала из конструктора; – посебно обратите пажњу на мере заштите при раду. KOРИШЋEЊE ОПРЕМЕ И MEРНОГ ПРИБОРА

uk a

За реализацију практичних вежби из електротехнике, електронике, рачунарства и мехатронике неопходно је користити одређене приборе као што су: – испитна плоча; – волтметар; – амперметар; – универзални мерни инструмент; – осцилоскоп; – пинцета, прибор за сечење и др. Мерна опрема (волтметар, амперметар, универзални мерни инструмент и рачунарски мерни инструменти (осцилоскоп) приказани су у одељку 4.7 уџбеника за осми разред.

Слика 1.1. ИСПИТНЕ ПЛОЧЕ: а) плоча од дрвета; б) мини-плоча за прикључивање отпорника, транзистора и сл.; в) плоча за прикључивање IC кола и светлосног дисплеја; г) специјална плоча за формирање електронских кола.

ИСПИТНА ПЛОЧА Испитна плоча служи да се формира електрично коло постављањем електричних и електронских елемената у предвиђене пинове, са могућношћу да се проводник одређеног пречника може поставити у одговарајуће пинове. Комплети пинова повезани су на одређен начин (кратки спој), те се на један прикључак може поставити више прикључних проводника. Ове плоче могу бити стандардне или специјалне намене, као што је показано на Слици 1.1. 6

ПЕРСОНАЛНИ РАЧУНАР (ПЦ) У циљу реализације мини- аутоматског модела из роботике коришћењем рачунара, модела из роботике, неопходно је да у школској радионици радна места буду опремљена персоналним рачунаром и потребним прибором, као и школским интерфејсом. Наравно, рачунар је пре свега потребан ради симулирања струјних кола у неком од програма, како је показано у одељку 3.4 уџбеника. ОСТАЛИ ПРИБОР На Слици 1.2. приказан је радни сто са потребним прибором за електричарске радове: – универзални инструменти; – мини-стега, маказе, свлакач изолације; – лемилица, калајна жица, паста за лемљење; – гарнитура мини-одвртача; – разне врсте клешта; – пинцета; – стона лампа и др.

uk a

Слика 1.2. РАДНО МЕСТО ЕЛЕКТРО-МОДЕЛАРА

Од Конструктора УК 8 могу се израдити различити једноставнији и сложенији модели технологијом склапања – монтажом. Ради тога је потребно извршити припрему материјала из комплета, што подразумева извесне дораде. Понекад је потребно и комплетирање са додатним материјалом из других извора, као и израда специјалних елемената. Тек тада се може приступити склапању модела на испитној плочи, што се мора изводити пажљиво, коришћењем потребних алата и прибора из комплета и школске радионице.

uk a

САДРЖАЈ уЧЕНИЧКОГ КОНСТРУКТОРА УК 8

uk a

СПЕЦИФИКАЦИЈА МАТЕРИЈАЛА ЗА КОНСТРУКТОР УК 8

УПУТСТВО ЗА КОРИШЋЕЊЕ ПРОГРАМА ЗА ИЗБОР МАТЕРИЈАЛА У Excel-у

uk a

Увид и избор материјала и алата Конструктора са детаљним прегледом може се једноставно и брзо извршити коришћењем програма који је дат на ДВД–у уз ову публикацију и материјал. Треба имати минимално знање о Еxel-у и наравно пратити следећи протокол: 1. Са ДВД-а стартовати фајл KONSTRUKTOR TT – Specifikacija materijala; тада ће се отворити прозор, где се нуди коришћење програма „Macro”, па га треба укључити кликом на „Enable Macros”, када ће се отворити следећи прозор „Pocetna”, који садржи базу података о материјалима. 2. Ако се жели излиставање препоручених конструктора, онда се на доњој линији линкова, који садрже поједине сетове материјала, кликне на жељену опцију, нпр. УК 8, која је и у вертикали била маркирана, када се појави жељена спецификација. 3. Приликом избора материјал по жељи, онда се кликом „Nazad na početak” враћамо на почетак „Pocetna” – базу података и у колону „Sopstveni izbor” уписујемо број комада прелиставајући цео мени, који прате слике у опису поједине групе материјала. На крају се кликне у доњој линији менија на „Sopstveni izbor” и тада ће се излистати комплет материјал за ту опцију. У овој опцији излистана је цела листа материјала са пратећим подацима. Да бисте уредили свој избор у спецификацију-наруџбеницу, потребно је реализовати још један корак.

4. Уређивање спецификације „Sopstveni izbor” у прегледну наруџбеницу: • из менија „Тoolls” бирате опцију „Macro”, а затим и потврдите избор чиме укључујете овај програм; • у прозору „Macro” нуди вам се опција „Delete Rows”, коју стартујете кликом на „Run”; • кликом на „Delete” добићете уређену спецификацију „Sopstveni izbor – Narudzbenica”. Даље се наруџбеница може штампати или запамтити на уобичајени начин, коришћењем, из менија „File”, опција за штампање „Print”, односно за памћење „Save As”. Треба имати у виду да се у бази података „Pocetna” може користити само колона за сопствени избор (остало замрзнуто), док се у сету „Sopetveni izbor” може користити колона „Број комада” и директно уписати жељени број комада. Детаљније информације доступне су на ДВД-у.

ВАЖНО УПОЗОРЕЊЕ !

МЕРЕ ЗАШТИТЕ НА РАДУ У ШКОЛСКОМ КАБИНЕТУ

uk a

При моделовању неопходно је да обратите пажњу на још једну важну појединост. Током рада потребно је да користите разне алате и машине у школском кабинету. Услед неправилног руковања и коришћења алата и машина, може доћи до повреда. Зато се алат, машине и друга средства морају користити врло опрезно током рада у школском кабинету. И зато се препоручује да се, пре него што започнете са радом, прво подсетите мера заштите на раду у школском кабинету из уџбеника и Правилника за рад у школском кабинету, и поред тога што имате искуства из претходних разреда. Пре почетка сваке вежбе подсетите се овог упозорења. Овде је то од посебне важности јер, осим могућности повређивања услед неправилног коришћења алата постоји још врло значајна опасност од удара електричне струје. Зато је неопходно да се подсетите могућих опасности и мера заштите од електричне струје из уџбеника (одељак 1.2). Електрични уређаји којима рукујете у школи, посебно у школској радионици – кабинету најчешће су добро заштићени и изоловани од спољашњих металних делова (кућишта). Међутим, никада не можемо бити потпуно сигурни да у међувремену није дошло до оштећења унутрашње изолације, услед чега њихови спољашњи делови могу бити под напоном. Стога их никада не би требало додиривати влажним рукама. Препоручљиво је да и подови и обућа буду добар изолатор. Чак и ако смо добро изоловани од пода, нисмо сасвим безбедни кад хватамо неки пријемник. Морамо пазити да истовремено неким другим делом тела не додирујемо радијатор, водоводну инсталацију, или неки други уређај који је добар проводник, а у вези је са земљом. Кад је у питању коришћење мерне опреме, унимера, или пробне лампе, никада не можемо бити сигурни да ли је неки контакт изостао, да ли мерно струјно коло није успостављено и зато у случајевима коришћења струје напона већих од 50 V морате бити врло опрезни. За своје моделе користите искључиво једносмерну струју батерија и исправљача са напонима који су знатно мањи од 50 V. Рад у школском кабинету мора бити добро организован, са потпуном применом средстава заштите на раду, посебно зато што ви, ученици, немате довољно радног искуства и навике да користите средства заштите на раду.

Превентивна вежба: ПРАВИЛНИК ЗАШТИТЕ НА РАДУ У ШКОЛСКОЈ РАДИОНИЦИ Према школском правилнику о заштити на раду провери предузете мере заштите и услове рада у школском кабинету. Упиши своја запажања у Радну свеску.

2. САОБРАЋАЈ ВЕЖБА 2.1. САОБРАЋАЈНА СРЕДСТВА НA ЕЛЕКТРО ПОГОН – ВРСТЕ Анализирати врсте и карактеристике електричних саобраћајних средстава у свом окружењу и предложити нека од побољшања структуре саобраћаја.

ВЕЖБА 2.2. ЕЛЕКТРИЧНИ И ЕЛЕКТРОНСКИ УРЕЂАЈИ У САОБРАЋАЈНИМ СРЕДСТВИМА На школској макети упознати електричне инсталације возила (аутомобила или трактора), њихово функционисање и руковање њима.

uk a

ВЕЖБА 2.3. За раскрсницу укрштања главног пута (А1 – правац кретања аутомобила) и локалног пута (А2 – правац кретања аутомобила) са семафорима (С1 – С4) сачинити алгоритам кретања, одредити логистику кретања за управљање коришћењем интерфејса и програма. У групном раду, од више материјала сачинити симулациону шему рада семафора.

РАСКРСНИЦА УКРШТАЊА ГЛАВНОГ И ЛОКАЛНОГ ПУТА: С – семафори, А – правци кретања аутомобила, П – правац кретања пешака

Са слике раскрснице закључује се да у правцу главног пута има четири семафора за аутомобиле А1 са истом сигнализацијом и три позиције (црвена, жута и зелена), који се могу прикључити паралелно на релеје Р1, Р2 и Р3. У истом правцу постоје два пешачка прелаза П1 са четири семафора за пешаке са сигнализацијом у две позиције (црвена и зелена), који се такође могу укључити паралелно на релеје Р1 и Р3, како је показано у алгоритму и логистичкој подршци рада семафора на раскрсници. Све исто важи за кретање аутомобила за правац А2, када се користе релеји Р4, Р5 и Р6 и кретање пешака П2, који се такође могу укључити паралелно на релеје Р4 и Р6, како је показано у алгоритму и логистичкој подршци. За симулацију су довољна два семафора за кретање аутомобила и два семафора за кретање пешака, са три, односно са две диоде у боји.

АЛГОРИТАМ РАДА СЕМАФОРА НА РАСКРСНИЦИ ПРАВАЦ ПУТА А2 – СЕМАФОРИ

ПРАВАЦ ПУТА А1 – СЕМАФОРИ

ЛОГИСТИЧКА ПОДРШКА РАДА СЕМАФОРА НА РАСКРСНЦИ Активни релеји (прекидачи) – кодни број Кретање

Бајта

А2 Ауто правац

Р5

Боја

Црвено

Црвено и жуто

Зелено

Црвено

Зелено

Црвено

Црвено и жуто

Р6

Р7

Р8

128

Р4

Зелено

Црвено

Зелено

ПРОГРАМ РАДА СЕМАФОРА ЗА УКРШТАЊЕ ПУТЕВА

П2 Пешачки правци

Р3

П1 Пешачки правци

Р2

uk a

А1 Ауто правац

Р1

Укупно бајта (дец. број)

3. ТЕХНИЧКА И ДИГИТАЛНА ПИСМЕНОСТ РАЧУНАРСКИ СОФТВЕРИ ЗА СИМУЛАЦИЈУ ЕЛЕКТРИЧНИХ КОЛА

uk a

Коришћењем рачунарских програма може се пројектовати неко струјно коло и извршити успешна симулација. Таква информација је врло значајна при изради сложеног модела, јер упућује на низ података потребних за пројектовање и извођење новог модела. Зато се препоручује да се, поред изучавања одређене материје из уџбеника и других школских учила, упоредо упознате са информацијама које даје неки од рачунарских програма и да његовим коришћењем покушате проверу замишљене идеје. За овакве симулације постоје развијени програми различитих нивоа, као што је Pintar VirtuaLab Electronics, National Instrument − MultiSIM, Spice и други. Као најпогоднији за ваше потребе препоручује се програм MultiSIM, који се даље демонстрира у обрађеној верзији.

Слика 3.10. РАДНО ОКРУЖЕЊЕ MultiSIM

На радној површини запажамо следеће групе алата: Menu Bar – линија са називима менија наредби. То су тзв. падајући менији, који се отварају када се једном кликне на њих. Померањем показивача по менију бира се наредба из менија.

Tool Bar – линија са најчешће коришћеним алатима. Овде се налазе пречице за отварање новог документа (New), снимање цртежа (Save), штампање документа (Print), увећање цртежа (Zoom In), умањење цртежа (Zoom Out) и др.

У линији Libraries налазе се библиотеке са компонентама електронских уређаја, индикаторима, инструментима, контролним блоковима итд. У горњем десном углу налази се главни прекидач, који је аналоган прекидачу којим се укључује било који електрични уређај. Помоћу њега се активира део програма који анализира нацртано електрично коло.

uk a

Libraries – библиотеке MultiSIM садржи библиотеке компоненти: Basic (основне компоненте), у којој се налазе отпорници, калемови, кондензатори, прекидачи и др.; Transistors (транзистори) са NPN, PNP, MOSFET, JFET транзисторима; Diodes (диоде) са ЛЕД, зенер и другим диодама; Indicators (показивачи), у којој се налазе уређаји помоћу којих се мере струја и напони у појединим гранама, односно тачкама; Sources (извори), садржај ове компоненте јесу извори једносмерног и наизменичног напона и струје.

Слика 3.11. СЕЛЕКТОВАЊЕ КОМПОНЕНТЕ

Избор компоненте из ове библиотеке биће приказан на примеру отпорности. Са палете Libraies кликом на другу иконицу отварамо прозор као на Слици 3.11. Овај прозор носи назив Select Component и у оквиру њега у подгрупи Family одаберемо Resistor (отпорник) и у делу Filter одаберемо јединицу (Ω, kΩ) и на крају из понуђене листе одаберемо жељену вредност отпора и притиснемо OK. 15

uk a

Ако одређену компоненту желимо да нађемо скраћеним поступком, можемо користити пречицу Search из прозора Select Component и навођењем ознаке компоненте вршимо претрагу. Библиотека Sources (извори) садржи: Battery (батерија), извор једносмерне струје чији је напон константан; DC Current Source, извор константне једносмерне струје; без обзира на то колика је отпорност прикљученог потрошача, струја кроз њега је константна; AC Voltage Source, извор наизменичне струје чији је напон константан. На Слици 3.12. приказан је прозор за избор извора напајања. Ако је потребно да променимо карактеристику извора, кликнимо у радном простору два пута брзо на објекат. Отвара се прозор Power Sources, у оквиру кога можемо подесити вредност напона једносмерног извора на жељену вредност, нпр. 4,5 V, а затим притиснути OK. Овај поступак приказан је на Слици 3.13.

Слика 3.12. ИЗВОРИ НАПАЈАЊА

Библиотека Indicators (показивачи) садржи: Волтметар, који се користи за мерење једносмерног напона или ефективне вредности наизменичног напона између тачака на које су прикључени његови крајеви. Ако се при мерењу једносмерног напона на волтметру појави негативан број, то значи да је негативан крај волтметра прикључен у тачку која је на већем потенцијалу од тачке у коју је прикључен позитиван крај. Амперметар, који се користи за мерење једносмерних струја или ефективне вредности наизменичних струја. Везује се редно са компонентом кроз коју меримо јачину струје. Поред ових елемената, библиотека садржи и индикаторе: сијалице, седмосегментни дисплеј, бар граф показивач и др. На Слици 3.14. приказан је избор елемената библиотеке Indicators. 16

Цртање електричне шеме

uk a

Узимамо пример простог кола, које чине извор једносмерног напона од 12 V и потрошач од 1kΩ. Потребно је измерити струју кроз потрошач. По извршеном избору елемената и њиховом постављању у радно окружење потребно је повезати елементе линијама (проводницима). Ако нисмо задовољни положајем појединих компонената, можемо их померати по радном простору тако што једним кликом селектујемо елеменат. Појавиће се плави правоугаоник око објекта. Мишем, уз притиснути тастер, померамо објекат по радном простору. Када дођемо на одговарајућу позицију, пустимо тастер и објекат остаје на том месту. Ако је потребно неки елеменат заротирати, треба кликнути на објекат да се појави плави правоугаоник око објекта. Кликом на десни тастер миша отвара се мени у коме се уз помоћ команде Rotate врши ротација објекта за 90 степени.

Слика 3.13. ПОДЕШАВАЊЕ НАПОНА ИЗВОРА

Повезивање елемената шеме врши се тако што се курсор миша постави на крајеве елемента. Када се појави црвена тачка, кликом на крајеве објекта појавиће се линија. Када дођемо до другог објекта и поновне појаве тачке, кликом мишем спајају се објекти. Ово понављамо док све објекте не повежемо. Често се јавља потреба да се нека од жица помери у нови положај који омогућава додавање нових компонената, а слику чини лепшом и прегледнијом. Врх курсора постави се тачно на жицу, а затим се држи притиснут леви тастер миша. Курсор мења облик и претвара се у двоглаву стрелицу која показује да жица може да се помери према доле или према горе. Померимо миш доле и пустимо дугме. Поступак спајања објеката линијама дат је на Слици 3.14.

uk a

Када је цео посао готов, потребно је активирати главни прекидач и симулација може да започне. Приликом сваке дораде шеме или додавања нових компонената, потребно је деактивирати главни прекидач. Програм се може зауставити и притиском на дугме „Pause” које се налази испод главног прекидача и поново се покренути притиском на њега. Цртеж се памти када из Meni bar групе селектујемо File, а потом и Save As и дамо име цртежу. Коначна шема везе са измереном вредношћу струје приказана је на Слици 3.14. На крају, треба знати да сваки покушај израде модела не може донети очекиване резултате, те треба покушавати поново. Успех неће изостати. Већи број примера симулације електричних кола дат је у 5. одељку Конструктора са применом алгоритма за моделирање електричних кола по систему ЕКСПЕРИМЕНТ–СИМУЛАЦИЈА–ИЗРАДА МОДЕЛА, према датом алгоритму.

Слика 3.14. БИБЛИОТЕКА Indicators

ВЕЖБА 1.4. КОРИШЋЕЊЕ СОФТВЕРА ЗА ФОРМИРАЊЕ ЕЛЕКТРИЧНИХ КОЛА Коришћењем софтвера MultiSIM симулирати струјно коло према примерима датим у 5. поглављу уџбеника, испитивати струјно коло, а затим реализовати вежбу са датим електричним и електронским материјалом у Конструктору.

4. РЕСУРСИ И ПРОИЗВОДЊА

ОГЛЕДИ СА ЕЛЕКТРОПАНЕЛИМА – ЕЛЕКТРИЧНА КОЛА

Моделирањем електричних кола кућних инсталација, електричних апарата и уређаја дају се примери електричних ресурса и производње. То су модели: 1. Електрична кола – мерење параметара отпорника / потрошача (Омов закон) 2. Серијска веза потрошача (Други Кирхофов закон) 3. Паралелна веза потрошача (Први Кирхофов закон) 4. Електрични грејач 5. Укључивање грејне плоче штедњака 6. Електромагнетни релеј 7. Електрично звонце 8. Галванометар 9. Електромотор

uk a

У збирци материјала за конструкторско моделовање (Kонструктор УК8) дат је читав низ интересантних инструктивних примера за вежбе, са намером да се укаже на методологију реализације вежбе. Ову и сваку другу вежбу треба посматрати не као дати протокол да се нешто састави и физички изведе, већ да послужи као пример експеримента, где треба јасно уочити и истражити низ питања која су значајна за неки систем или електрични апарат. Примери вежби дати су по алгоритму за моделовање струјних и електронских кола. Електро-конструкције, а посебно електронска кола, врло су специфична, па је неопходно додатно упознавање са специфичним алгоритмом за ове потребе. Општи алгоритам који се препоручује, и по коме треба решавати моделовање струјних и електронских кола, састоји се из већег броја корака који су показани на Слици 5.1 у уџбенику. Он подразумева следеће: −− Дефинисање полазних основа, што представља, најчешће, основну електричну шему кола (модела). −− Затим је неопходно ову шему и замисао експериментално проверити симулирањем на рачунару у једном од софтвера, нпр. Pintar, MultiSIM и др. −− По усвајању коначне шеме и параметара компонената, следећи корак предвиђа да се изврши њихов избор из постојећег асортимана из Kонструктора УК8 одређених компонената за реализацију реалног кола; −− Наравно, и са изабраним реaлним компонентама треба симулацијом поново проверити струјно коло. −− Тек тада могућа је успешна израда кола (модела) од изабраног материјала. −− Затим следи провера тестирањем, мерењем остварених параметара струјног кола. −− На крају је неопходно извршити одређене анализе ради побољшања модела. −− Понекад је потребно сачинити елаборат о изради модела са утврђивањем трошкова израде модела и евентуалног изласка на тржиште ради пласирања производа. −− У сврху успешног пласирања модела као производа потребно је понуђени модел учинити транспарентним преко разних медија, сајмова, изложби и слично. Значајни додатни подаци потребни за симулацију и израду модела, а у циљу интерактивног коришћења потребних материјала за учење, налазе се и на ДВД-у који прати уџбеник. Осим симулационих програма и примера, ДВД садржи презентације свих садржаја који се налазе у уџбенику и повезује садржаје Комплета материјала за конструкторско моделовање и уџбеника.

Вежба 4.1. ЕЛЕКТИЧНA КОЛA – МЕРЕЊЕ ПАРАМЕТАРА ОТПОРНИКА / ПОТРОШАЧА Упутство за рад Повезати шему електричног кола са једним отпорником на испитној плочи користећи елементе из комплета материјала и мерне уређаје (амперметар и волтметар, или унимер). Као извор електричне енергије користити батерију од 4,5 V, или електрични исправљач са напоном 4−6 V. Прекидач 2 је у функцији састављања, или одвајања проводника из отвора плоче. Измерити напон на отпорнику UR и струју IR и проверити Омов закон (магични троугао), користећи изразe: R = UR /IR , UR = R IR и IR = UR / R.

uk a

У мерењу и анализи применити алгоритам из уџбеника (Слика 5.1) и програм за симулацију Pintar. На Слици 4.1 приказано је симулационо коло у програму Pintar, а на Слици 5.2 модел струјног кола.

Слика 4.1. ШЕМА ЕЛЕКТРИЧНОГ КОЛА ОТПОРНИКА / ПОТРОШАЧА ЗА ЕКСПЕРИМЕНТ СИМУЛАЦИЈОМ: 1 – батерија, 2 – прекидач, 3 – осигурач, 4 – волтметар, 5 – амперметар, 6 – спојке 7 – променљиви отпорник, R1 – отпорник / потрошач.

Слика 4.2. СТРУЈНО КОЛО: а) шема (Е − електрични извор, R − отпор, P − прекидач, А − амперметар, V − волтметар), б) практичан модел струјног кола са батеријом и прикљученим мерним инструментима.

РЕЗУЛТАТИ ДОБИЈЕНИ МЕРЕЊЕМ / СИМУЛАЦИЈОМ:

Вежба 4.2. РЕДНА ВЕЗА ОТПОРНИКА / ПОТРОШАЧА

uk a

Упутство за рад Повезати шему редно везаних отпорника (R1 = 6,8 kΩ, R2 = 32 kΩ) према Слици 4.3а, и симулацијом и мерењем проверити да је: I = I1 = I2, односно да се струја у независном струјном колу не мења и не зависи од тачке где се мери. Проверити Други Кирхофов закон да је: Е = U1 + U2. На основу измерених вредности за U, U1, U2 и I, проверити да ли је R = R1 + R2, где је R укупни отпор у колу. Према Омовом закону је R = U / I , R1 = U1 / I и R2 = U2 / I. Да ли је тачан закључак да је еквивалентна отпорност отпорника у реду једнака њиховом збиру?

в)

Слика 4.3. МОДЕЛ СТРУЈНОГ КОЛА СА РЕДНО ВЕЗАНИМ ПОТРОШАЧИМА: а) електрична шема; б) практични модел; в) експериментално симулационо коло: 1 – батерија, 2 – прекидач, 3 – осигурач, 4 – волтметар, 5 – амперметар, 6 – спојке 7 – променљиви отпорник; R1 , Р2 – отпорници / потрошачи.

а)

___________________________________ *) Вежбе је неопходно прво симулирати у софтверу Pintar или MultiSIM, према одељку 3, а затим реализовати практични део према наведеним инструкцијама. **) За мерење се може користити мултиметар уместо волтметра и амперметра.

Вежба 4.3. ПАРАЛЕЛНА ВЕЗА ОТПОРНИКА / ПОТРОШАЧА

uk a

Упутство за рад Повезати шему паралелне везе отпорника (R1 = 6,8 kΩ, R2 = 32 kΩ) према Слици 4.4а и проверити симулацијом и мерењем да ли је: U = U1 = U2 = Е = const. Измерити струје I, I1 и I2 и проверити Први Кирхофов закон: I = I1 + I2. Измерити U и I и одредити отпорност R = U / I која је еквивалентна паралелној вези R1 и R2. Измерити U1, I1, U2 и I2 и проверити да ли је R1 = 6,8 kΩ = U1 / I1 и R2 = 32 kΩ = U2 / I2. Проверити да ли између R, R1 и R2 важe релацијe: I / R = I / R1 + I / R2 , или R = R1 R2 / (R1 + R2).

Слика 4.4 . МОДЕЛ СТРУЈНОГ КОЛА СА ПАРАЛЕЛНО ВЕЗАНИМ ПОТРОШАЧИМА: а) електрична шема; б) практични модел; в) експериментално симулационо коло: 1 – батерија, 2 – прекидач, 3 – осигурач, 4 и 6 – спојке, 5 – разделник, 7 – променљиви отпорник, V1 – волтметар, A – амперметар.

а)

Вежба 4.4. ЕЛЕКТРИЧНИ ГРЕЈАЧ

Упутство за рад Израдити модел електричне грејалице коришћењем материјала из комплета и другог приручног материјала и испитати да ли функционише. Високоотпорни проводник од Cr-Ni (цекас) из комплета намотати на цилиндар (оловку). Навој повезати на испитној плочи према шеми на Слици 4.5а. За напајање користити исправљач на 4–6 V, или батерију од 4,5 V. Руком проверити да ли се грејач угрејао. На основу измереног напона и струје израчунати снагу грејача преко израза: P = U I. Експериментално симулационо коло је исто као у Вежби 1, Слика 4.1. Измерите отпор грејача и симулирајте функционисање грејача.

Слика 4.5. ГРЕЈАЧ: а) електрична шема; б) начин повезивања (Е − извор струје, R − грејач, P − прекидач).

uk a

ЗАПАЖАЊА ДЕМОНСТРИРАЊА МОДЕЛА РЕСУРСИ И ПРОИЗВОДЊА:

Вежба 4.5. УКЉУЧИВАЊЕ ГРЕЈНЕ ПЛОЧЕ

Упутство за рад Расклопити и практично упознати делове и конструкцију једног електротермичког уређаја (на пример електрични штедњак или решо). Проучити Слику 4.7, која илуструје како се снага грејне плоче мења у функцији положаја прекидача на штедњаку, односно у функцији начина повезивања грејних тела чије су отпорности R1, R2 и R3. Види се да се постепеним смањењем отпорности, у положајима прекидача од 1 до 6, повећава снага грејања. Затим демонстрирати укључивање и искључивање грејних плоча на правом штедњаку. На основу измерених напона и јачине струје израчунај снагу симулираних грејача.

uk a

Слика 4.6. СИМУЛАЦИЈА УКЉУЧИВАЊА ГРЕЈНЕ ПЛОЧЕ (ПРВА ТРИ ПОЛОЖАЈА): а) начин повезивања на испитној плочи, б) мерни инструменти.

На слици 4.6 симулирана су три правца положаја прекидача штедњака на демонстрационој плочи. Положај сонде у тачки А одговара првом положају прекидача на Слици 4.7, док положај сонде у тачкама B и C одговара 2 и 3 положају истог прекидача. Констатовати да ће се померањем сонде из тачке А у тачку B, а затим у тачку C повећати осветљеност ЛЕД-диоде, што одговара повећању снаге грејача грејне плоче штедњака (Слика 4.7). На Слици 4.8 симулирани су положаји 4, 5 и 6 прекидача штедњака. У струјно коло са ЛЕД-диодом најпре повезати само отпорник од 6,8 кΩ и уочити интензитет осветљености ЛЕД-диоде. Затим, паралелно повезати отпорник од 220 Ω и уочити да се интензитет осветљености повећао. Најзад, паралелно повезати и отпорник од 18 Ω и констатовати да је интензитет осветљености ЛЕД-диоде највећи. На основу ове вежбе изводи се закључак да се паралелним везивањем отпорника смањује укупна отпорност у колу, те се струја повећава, што доводи до повећања осветљености ЛЕД-диоде. На исти начин се повећава снага грејача грејне плоче штедњака.

Слика 4.7. СИМУЛАЦИЈА УКЉУЧИВАЊА ГРЕЈНЕ ПЛОЧЕ – ЕЛЕКТРИЧНА ШЕМА: R1, R2, R3 − грејачи, F − прикључак за „+”; 0 − прикључак за „−“; 1, 2, 3, 4 − изводи грејача.

Слика 4.8. СИМУЛАЦИЈА УКЉУЧИВАЊА ГРЕЈНЕ ПЛОЧЕ (ДРУГА ТРИ ПОЛОЖАЈА): а) шема; б) начин повезивања на испитној плочи.

БЕЛЕШКЕ:

Вежба 4.6. ЕЛЕКТРОМАГНЕТНИ РЕЛЕЈ

Слика 4.9. ЕЛЕКТРОМАГНЕТНИ РЕЛЕЈ: а) шема: Е1 – извор напајања магнета, П – прекидач, Р – калем, С – сијалица, Е – напајање сијалице, К – котва; б) цртеж модела.

БЕЛЕШКЕ:

uk a

Електромагнетни релеји имају огроман значај у практичној примени као што је телеграфија, у аутоматици и др. У овом примеру у електрично коло је прикључена сијалица, па релеј служи као обичан прекидач. Пробај да изведеш сличну вежбу за прекидање струјног кола за потребе сопственог модела који треба напајати електричном струјом. Постоје и серијски израђени релеји који могу да реагују не само као прекидачи већ и у обрнутом (инверзном) смислу да укључе контакт кад се струјно коло које напаја електромагнет прекине. На посебном цртежу дати су технички детаљи неопходни за израду модела релеја, Слика 4.9б.

Упутство за рад Електромагнетни прекидач–релеј омогућава прекидање струјног кола који може бити удаљен, Слика 4.9а. Кад укључимо прекидач П, електромагнет ће привући котву К (малу гвоздену полугу), која ће довести до контакта и укључити секундарно струјно коло, у коме ће засветлети сијалица С. Електромагнет Р активира се протоком електричне струје кроз калем чија јачина зависи од намотаја и напона којим се напаја из електричног извора Е1.

ВИЈАК ПРИЧВРСНИ

М3х8 СА НАВРТКОМ

ПОДЛОГА

УНИВЕРЗАЛНА МОНТАЖНА ПЛОЧА

ПРОВОДНИЦИ

ИЗОЛ. БАКАРНА ЖИЦА 0.5х100 мм

ТАСТЕР ПРЕКИДАЧ

ЕЛАСТИЧНИ ЛИМЕНИ

ШИЉАК ЗА КОНТАКТ

БЕЛИ ЛИМ 8х100

НАПАЈАЊЕ

БАТЕРИЈА/ИСПРАВЉАЧ, 4,5–6 V

ВИБР. ПЛОЧИЦА

БЕЛИ ЛИМ

СИЈАЛИЦА И ГРЛО

Е 10, 35 V, 0,2 A

ЈЕЗГРО

КРАЈ ЈЕЗГРА САМ 3х8 СА НАВРТКОМ

КАЛЕМ

НАМОТАЈ СА 4м ЛАК ЖИЦЕ 0,25 мм

ПОЗ. НАЗИВ

АЛАТ: – ПРИБОР ЗА ЦРТАЊЕ – МАКАЗЕ ЗА ЛИМ – ОДВРТАЧ – БУШИЛИЦА

КОМ. МАТЕРИЈАЛ Вежба 4.6. ЕЛЕКТРОМАГНЕТНИ РЕЛЕЈ

ЦРТЕЖ БР: 1

Вежба 4.7. ЕЛЕКТРИЧНО ЗВОНЦЕ Упутство за рад Ако наизменично прекидамо струјно коло и напајамо котву К стварајући променљиво електромагнетно поље, а полугу која се помера изведемо у облику бата, добићемо звонце, Слика 4.10a. На истом принципу може се направити и електрична зујалица. На Слици 4.10б приказан је модел звонцета израђеног од материјала из конструкторског комплета.

БЕЛЕШКЕ:

uk a

Слика 4.10. ЕЛЕКТРИЧНО ЗВОНЦЕ: а) шема: ЕМ – електромагнет, К – полуга са батом Б, Т – тастер, З – звонце; б) модел (дат на цртежу).

ТАСТЕР ПРЕКИДАЧ

НАПАЈАЊЕ

4,5–6 V

ПОДЛОГА

ПЛОЧИЦА УНИВЕРЗАЛНА

ДИСТАНТНИ ЗАВРТАЊ

М3х30

СПОЉ. КРАЈ КАЛЕМА

ЛАКИРАНА ЖИВА 0,25

ОКЛОП МАГНЕТА

U-ПРОФИЛ

ЗАВРТАЊ

М3х8

ЗВОНО

Al ЛИМ 0,5

БАТ

10х80х2

НОСАЧИ

ПЕРФОРИРАНИ УГАОНИК

ЈЕЗГРО

КРАЈ ВИЈАК М3х40 СА НАВРТКОМ

КАЛЕМ

НАМОТАЈ СА 4м ЛАК ЖИЦЕ 0,25 мм

ПОЗ. НАЗИВ

КОМ. МАТЕРИЈАЛ Вежба 4.7. ЕЛЕКТРИЧНО ЗВОНЦЕ

ЦРТЕЖ БР: 1

АЛАТ: – ПРИБОР ЗА ЦРТАЊЕ – МАКАЗЕ ЗА ЛИМ – ОДВРТАЧ – БУШИЛИЦА

Вежба 4.8. ЕЛЕКТРОМОТОР

Упутство за рад Ако наизменично прекидамо струјно коло и напајамо ротор стварајући променљиво електромагнетно поље које је супротно наелектрисано од статора, добићемо електромотор чији је принцип рада приказан на Слика 4.11б. Мењањем полова на клизачу колектора врши се промена магнетног поља ротора које, због сталног деловања магнетног поља статора, покушава да се измакне, чиме се остварује стално кретање ротора.

Слика 4.11. ЕЛЕКТРОМОТОР: а) жичани модел: 1 – ротор, 2 – статор, 3 – клизачи за напајање ротора, 4 – прикључци за напајање; б) принцип рада електромотора – N, S полови сталног магнета; в) модел из конструктора: 1 – ротор са два намотаја, 2 – статор, 3 – клизачи за напајање ротора, 4 – прикључци за напајање.

uk a

На Слици 11а дати су технички детаљи неопходни за израду модела електромотора од свитка жице као ротора и сталног природног магнета као статора. Крајевима свитка жице учвршћује се свитак на средишним деловима и израђују се крајеви вратила ротора. Жице-вратила се уплету ради ојачања и скида изолација да би могао да се оствари контакт преко лежишта 3. Стални магнет 2 представља статор, а напајање се врши преко контакта 4 и извора батерије 4,5 V или исправљача од 6 V. Кад се прикључи напајање, потребно је направити иницијално кретање ротора. На Слици 4.11в приказан је модел електромотора израђеног од елемената из конструктора. ОВДЕ УПИШИТЕ ЗАПАЖАЊА И АНАЛИЗЕ О ИЗРАДИ И СТАРТОВАЊУ МОДЕЛА:

5. КОНСРУКТОРСКО МОДЕЛОВАЊЕ Овде се приказују модели на панелној плочи по методологији коришћења алгоритма датог у уџбенику (Слика 5.1) и то у следећим примерима:

ОГЛЕДИ СА ЕЛЕКТРО-ПАНЕЛИМА −− Пример 5.1. Моделовање електричног кола кућне инсталације – сијалица са једнополним прекидачем −− Пример 5.2. Испитивање светлеће диоде −− Пример 5.3. Примена обичне (исправљачке) и светлеће диоде −− Пример 5.4. Индикатор позитивног напона батерије −− Пример 5.5. Индикатор негативног напона батерије −− Пример 5.6. Индикатор позитивног и негативног напона батерије −− Пример 5.7. Дојављивач прекида кола −− Пример 5.8. Реализација логичког кола „И” −− Пример 5.9. Реализација логичког кола „ИЛИ” −− Пример 5.10. Реализација логичког кола „НЕ” КОРИШЋЕЊЕ ИНТЕРФЕЈСА ЗА УПРАВЉАЊЕ ПОМОЋУ РАЧУНАРА −− Пример 5.11. Управљање рачунаром: кодни индикатори и релеји −− Пример 5.12. Управљање рачунаром: Интерфејс – зујалица

uk a

ИЗРАДА ЈЕДНОСТАВНОГ ШКОЛСКОГ РОБОТА СОПСТВЕНЕ КОНСТРУКЦИЈЕ ИЛИ КОНСТРУКТОРСКОГ КОМПЛЕТА – ИНТЕРФЕЈС АМАТЕР Подсетимо се најбитнијих одлика електро моделовања. Електро-конструкције, а посебно електронска кола, врло су специфичне, па је неопходно додатно упознавање са специфичним алгоритмом за ове потребе. Општи алгоритам који се препоручује, и по коме треба решавати моделовање струјних и електронских кола, састоји се из већег броја корака који су показани на Слици 5.1 у уџбенику. Он подразумева дефинисање полазних основа, што најчешће представља, основну електричну шему кола (модела). Затим је неопходно ову шему и замисао експериментално проверити симулирањем на рачунару у једном од софтвера, нпр. Pintar, MultiSIM. По усвајању коначне шеме и параметара компонената, у следећем кораку је предвиђено да се изврши избор из постојећег асортимана Kонструктора одређених компоненти за реализацију реалног кола. Наравно, и са изабраним реaлним компонентама коло треба проверити симулацијом. Тек тада је могућа успешна израда кола (модела) од изабраног материјала, а онда следи провера тестирањем, мерењем остварених параметара и извршавање одређених анализа. Наведени примери дати су као инструктивни и треба да послуже као основ за сопствена експериментисања на својим оригиналним моделима. Значајни додатни подаци који су потребни за симулацију и израду модела налазе се и на ДВД-у који прати уџбеник, а употребљавају се за интерактивно коришћење потребних материјала. ДВД садржи, осим симулационих програма и примера, презентације свих садржаја који се налазе у уџбенику и повезује садржаје комплета материјала и радне свеске. Такође, садржи одређене програме које можете инсталирати, или упутства о томе како да дођете до потребних програма. И не заборавите да у моделовању обавезно користите једносмерну струју нижих напона (1,5– 24 V). То су најчешће батерије или струја добијена трансформацијом и исправљањем. Ипак, морате водити рачуна јер у вашем кабинету су и инсталације са струјом и од 230 V, која може бити опасна по вас и зато – опрез! Наравно да ће због овога ваш модел у појединим случајевима значајно одступати од оригинала, али зато ћете моћи да симулирате и проверите низ карактеристика неког система.

5.1. ОГЛЕДИ СА ЕЛЕКТРО-ПАНЕЛИМА − ЕЛЕКТРИЧНА КОЛА Примери су дати по алгоритму за моделовање струјних и електронских кола, Слика 5.1 у уџбенику. Примењивана је методологија експериментисања уз употребу неки од програма за конструисање и симулацију струјних, односно електронских кола. Наведен је већи број инструктивних примера из разних области.

Експеримент − симулација − израда модела ПРИМЕР 5.1.

МОДЕЛОВАЊЕ ЕЛЕКТРИЧНОГ КОЛА КУЋНЕ ИНСТАЛАЦИЈЕ СИЈАЛИЦЕ СА ЈЕДНОПОЛНИМ ПРЕКИДАЧЕМ

Моделовати електрично коло кућне инсталације сијалице са једнополним прекидачем. Експериментом проверити одабрани материјал из комплета за конструкторско моделовање као и друге параметре, користећи симулационе методе, или неке друге збирке материјала. Као извор електричне енергије користити батерију од 4,5 V или електрични исправљач на напоном од 4 до 6 V. У комплету материјала налази се сијалица са грлом карактеристика 3,5 V и 0,2 А.

uk a

Смернице за решење задатка следе према алгоритму, Слика 5.1.

1. корак − ШЕМИРАЊЕ КОЛА МОДЕЛА: На основу Слике 5.2а реалног система за осветљење сијалице са једним прекидачем и на основу знања о електричним колима, скицира се шема електричног кола, имајући у виду да се оно напаја једносмерном струјом. Та шема може послужити за основ израде модела од расположивог материјала, Слика 5.2б. Наравно, претпоставља се да је расположиви материјал погодан за предвиђени модел. 2. корак − ЦИЉ ЕКСПЕРИМЕНТА: На почетку се што прецизније мора одредити шта је циљ експеримента. У овом случају, то је пре свега реализација задатог струјног кола, а потом и утврђивање путем експеримента − симулације да ли у расположивом конструкторском комплету (нпр. УК 8) постоје одговарајуће компоненте. 3. корак − ШЕМИРАЊЕ ЕКСПЕРИМЕНТАЛНОГ КОЛА: Да би се извео експеримент са циљем да се утврди да ли су дате компоненте са својим карактеристикама задовољавајуће, потребно је сачинити кориговану шему електричног кола за симулацију (Слика 5.2в). Поједностављена шема дата под б) допуњена је једним променљивим отпорником Rp (потенциометром) и осигурачем О. Задатак променљивог отпорника јесте да се напон напајања сијалице може подесити према потреби. Осигурач има заштитну улогу – да уколико дође до прекорачења дозвољеног оптерећења за сијалицу, он прегори и спречи да прегори сијалица (под условом да је правилно одабран). 4. корак – ИЗБОР КОМПОНЕНАТА ЗА ЕКСПЕРИМЕНТАЛНО СИМУЛАЦИОНО КОЛО: У симулационом софтверу Pintar VirtuaLab Electronics бирају се потребне електрокомпоненте за потребе експерименталног кола. У менију сваке компоненте постоји кратко објашњење о њеним основним карактеристикама, како је показано у Табели 5.1.

5. корак – САСТАВЉАЊЕ ЕКСПЕРИМЕНТАЛНОГ СИМУЛАЦИОНОГ КОЛА: Пројектује се коригована шема електричног кола за експеримент симулацијом према Слици 5.2в. Тада добијамо симулациони модел показан на Слици 5.3.

Слика 5.2. МОДЕЛОВАЊЕ ЕЛЕКТРИЧНОГ КОЛА КУЋНЕ ИНСТАЛАЦИЈЕ СИЈАЛИЦЕ СА ЈЕДНОПОЛНИМ ПРЕКИДАЧЕМ: а ) стварна кућна инсталација; б) електрично коло: Е – извор, С – потрошач, А – амперметар, V – волтметар, П – прекидач; в) експериментално електрично коло за симулацију: О – осигурач, Rp – променљиви отпорник.

uk a

6. корак – СИМУЛАЦИЈА КОЛА СА ЕКСПЕРИМЕНТИСАЊЕМ: Укључити коло за симулацију. Експерименталном променом отпора – мењајући тиме напон напајања, утврђују се параметри компонената, у ком интервалу напона и струје сијалица светли, и осигурач, односно сијалица не прегорева, тј. одређују се оптимални параметри елемената у струјном колу. То су напон 3,5 V, струја 0,20 А, осигурач 0,22 А (Слика 5.3). 7. корак – ОДАБИР (ПРОВЕРА) КОМПОНЕНАТА ИЗ КОМПЛЕТА: Извршити комплетирање материјала за реализацију кола из Kонструктора, а ако је потребно, извршити и одређене допуне и измене садржаја материјала за моделовање.

8. корак − СИМУЛАЦИЈУ ПОНОВИТИ СА ПАРАМЕТРИМА ПОСТОЈЕЋИХ ЕЛЕМЕНАТА: То је сијалица од 3,5 V, напајање од 4,5 V, реостат заменити отпорником од 10 Ω из Kонструктора, а осигурач изоставити (нема га у комплету). При укључењу кола, констатујемо да и тада електрично коло нормално функционише. То значи да су компоненте за моделовање наведеног струјног кола правилно изабране (Слика 5.4). 9. корак – ИЗРАДИТИ МОДЕЛ ОД ИЗАБРАНОГ МАТЕРИЈАЛА: Израдити модел од постојећег материјала из Kонструктора, постављајући на плочу све елементе према електричној шеми (Слика 5.5). 10. корак – ТЕСТИРАТИ ИЗРАЂЕНИ МОДЕЛ: Тестирати функционалност струјног кола са више укључења и мерењем напона и струје у одређеним местима. 11. корак – АНАЛИЗИРАТИ ЗАПАЖАЊА У ВЕЗИ СА СИМУЛАЦИЈОМ И ИЗРАДОМ МОДЕЛА: Анализирати запажања у вези са комплетним експериментисањем и моделовањем струјног кола и извести одређене закључке или препоруке.

___________________________________

*) Pintar VirtuaLab Electronics један је од најједноставнијих софтвера за симулацију електричних кола и погодан је за кућне и сличне инсталације, где нису потребне посебне електронске компоненте

o om

uk a

Слика 5.3. Софтвер Pintar VirtuaLab Electrictonics – ПРОЈЕКТОВАНА КОРИГОВАНА ШЕМА ЕЛЕКТРИЧНОГ КОЛА ЗА ЕКСПЕРИМЕНТ СИМУЛАЦИЈОМ (ОПТИМАЛНО СТАЊЕ): 1) батерија за напајање; 2) сијалица (потрошач); 3) прекидач; 4) осигурач; 5) променљиви отпорник; 6) амперметар; 7) волтметар; 8) спојке; 9) старт-прекидачи (оптимално стање: напон напајања сијалице идеално 3,5 V; пад напона остварен отпором реостатом 5 од 5 Ω ; струја 0,20 А, осигурач максимум 0,22 А).

Слика 5.4. Софтвер Pintar VirtuaLab Electrictronics – СИМУЛАЦИОНО ЕЛЕКТРИЧНО КОЛО СА ПАРАМЕТРИМА ЕЛЕМЕНАТА ИЗ KОНСТРУКТОРА: напон напаја сијалице 4,5 V, струја 0,16 А, реостат замењен отпорником 5 од10 Ω

o om pr uk a Ed

Табела 5.1. Подешавање компонената електричног кола у Pintar VirtuaLab Electrictronics

Слика 5.5. РЕАЛНИ МОДЕЛ ЕЛЕКТРИЧНОГ КОЛА СИЈАЛИЦЕ СА ПРЕКИДАЧЕМ

ПРИМЕНА ДИОДА У ЕЛЕКТРОНСКИМ КОЛИМА Експеримент − симулација − израда модела ПРИМЕР 5.2.

ИСПИТИВАЊЕ КАРАКТЕРИСТИКА СВЕТЛЕЋЕ ДИОДЕ

Упознали сте светлећу диоду, њену основну улогу као индикатора и основне карактеристике, у одељку 4.10. Пред вама је задатак да се симулацијом на рачунару и практичном израдом електронског кола те карактеристике провере. На располагању је материјал за моделовање и то: светлећа диода L5 и отпорници – R = 220 Ω; 6,8 kΩ; 33 kΩ и 82 kΩ. Напајање кола и остали услови су стандардни.

Наравно, и у овом случају, користићемо смернице за решење задатка према алгоритму датом на Слици 5.1. Симулација ће се извести у софтверу MultiSIM (видети опис коришћења овог софтвера у одељку 3.4).

uk a

1. корак − ШЕМИРАЊЕ КОЛА МОДЕЛА: Шему бирамо према Слици 5.6, која ће послужити за основ израде модела од расположивог материјала. Наравно, претпоставља се да је расположиви материјал погодан за предвиђени модел и истраживање.

Слика 5.6. СТРУЈНО КОЛО СВЕТЛЕЋЕ ДИОДЕ: начин повезивања (E – извор, R – предотпор светлеће диоде, A – амперметар, V – волтметар, П – прекидач).

2. корак − ЦИЉ ЕКСПЕРИМЕНТА: У овом случају циљ експеримента је провера основне каракетеристике светлеће диоде, што подразумева следеће: – проверити утицај поларитета светлеће диоде (струја протиче само у једном смеру); – проверити утицај предотпора светлеће диоде (прилагођавање јачине струје). 3. корак – ШЕМИРАЊЕ ЕКСПЕРИМЕНТАЛНОГ КОЛА: Коригована шема електричног кола за експеримент симулацијом дата је на Слици 5.7. Наиме, основна шема је допуњена виртуалним отпорницима Ri, који се могу . У шеми наизменично укључити, док се код светлеће диоде поларитет може променити ротацијом за је прекидач изостављен јер се самим укључењем на главном прекидачу (1) укључују сва напајања. Треба напоменути да се у овом колу мора назначити уземљење (3), бар на једном месту, док у неким случајевима треба назначити масу (DND). Као извор за напајање кола узет је батеријски извор од 4,5 V. Напајање се може симулирати простим указивањем на одређено напонско напајање: VTT (једносмерно нисконапонско стање) или VDD (наизменично нисконапонско стање). Мерења јачине струје кола изводе се помоћу амперметра А1 а падова напона на отпорнику R и светлећој диоди помоћу волтметара V1 и V2. Ради прегледности праћења напона током времена, на одређеним тачкама кола бележи се јачина напона софтверским осцилоскопом XSC1. Унимер ХММ1 је овде искоришћен за мерење отпора, што је изводљиво само при контроли на слободном појединачном отпорнику при активној позицији главног прекидача. 33

o om pr

uk a

Слика 5.7. ЕКСПЕРИМЕНТАЛНО СИМУЛАЦИОНО СТРУЈНО КОЛО СА СВЕТЛЕЋОМ ДИОДОМ У СОФТВЕРУ MultiSIM: 1) главни прекидач напајања; 2) кратка порука; 3) уземљење, А1 – амперметар, V1, V2 – волтметри, XMM1 – унимер са дисплејом који се може подешавати (Multimeter), XSC1 – четвороканални осцилоскоп за праћење напона.

4. корак – ИЗБОР КОМПОНЕНАТА ЗА ЕКСПЕРИМЕНТАЛНО СИМУЛАЦИОНО КОЛО: У симулационом софтверу MultiSIM бирају се потребне електрокомпоненте према предвиђеној шеми експерименталног кола. Свака од ових компоненти и инструмената може се подешавати, а могу се бирати и одређени интервали рада преко менија који су дати у софтверу. У менију сваке компоненте и инструмента постоји кратко објашњење о основним карактеристикама. 5. корак – САСТАВЉАЊЕ ЕКСПЕРИМЕНТАЛНОГ СИМУЛАЦИОНОГ КОЛА: Сада се пројектује коригована шема електричног кола за експеримент симулацијом простим распоређивањем компонената и инструмената повезивањем мрежом (Сликa 5.7). То се остварује једним левим кликом миша на место прикључка компоненте или инструмента и повлачењем до следећег прикључка. 6. корак – СИМУЛАЦИЈА КОЛА СА ЕКСПЕРИМЕНТИСАЊЕМ: Коло за симулацију укључи се преко главног прекидача напајања 1. Тиме се све компоненте и инструменти стављају у активно стање. Запажања бележимо у Табелу 5.2 – струју кола и напоне на појединим местима или падове напона. Утврдићемо следеће: при кратком споју тачака А и B, ако диода светли, правилно је окренута – поларисана. Ако не светли, треба променити крајеве диоде и она ће светлети. Даље експериментишемо укључивањем појединачних отпорника у коло преко виртуалног отпорника. Приметићемо да са отпорником R1 = 220 Ω диода светли, а да са другим отпорницима не светли. Вредности појединих струја и напона за разне отпорнике дати су у Табели 5.2. Свака промена кола изводи се претходним искључењем, или стављањем у режим паузе. На Слици 5.8. дат је графички приказ анализе утицаја предотпора на карактеристике испитиване светлеће диоде. Тиме je одређено оптимално коло са предотпорником и светлећом диодом: напајање батеријско 4,5 V, диода – карактеристика: напон 1,66 V и струја 5 mА, предотпор мањи од 560 Ω.

uk a

7. корак – ОДАБИР (ПРОВЕРА) КОМПОНЕНАТА ИЗ КОМПЛЕТА: Извршити комплетирање материјала за реализацију кола из Kонструктора, а ако је потребно, извршити и одређене допуне и измене садржаја материјала за моделовање. Постоје одговарајуће компоненте, те се бира постојећа диода са наведеним карактеристикама и постојећи отпорник од 220 Ω. 8. корак − СИМУЛАЦИЈУ ПОНОВИТИ СА ПАРАМЕТРИМА ПОСТОЈЕЋИХ ЕЛЕМЕНАТА: Наравно, то је светлећа диода са напоном 1,66 V, струје 5 mА, напајање у колу је 4,5 V и отпорник је од 220 Ω. При укључењу кола констатујемо да и тада електрично коло нормално функционише. То значи да су правилно изабране компоненте за моделовање наведеног струјног кола (Слика 5.9). 9. корак – ИЗРАДИТИ МОДЕЛ ОД ИЗАБРАНОГ МАТЕРИЈАЛА: Израдити модел од постојећег материјала из Kонструктора постављајући све елементе према електричној шеми (Слика 5.10). 10. корак – ТЕСТИРАТИ ИЗРАЂЕНИ МОДЕЛ: Тестирати функционалност струјног кола са више укључења и мерењем напона и струје. У Табелу 5.2. уписати добијене податке.

Слика 5.8. ДИЈАГРАМСКИ ПРИКАЗ КАРАКТЕРИСТИКА ИСПИТИВАНЕ СВЕТЛЕЋЕ ДИОДЕ

Табела 5.2. Испитивање карактеристика светлеће диоде

o om pr

uk a

Слика 5.9. СИМУЛАЦИОНО СТРУЈНО КОЛО СА СВЕТЛЕЋОМ ДИОДОМ СА ОДАБРАНИМ КОМПОНЕНТАМА У СОФТВЕРУ MultiSIM

Слика 5.10. МОДЕЛ ЕКСПЕРИМЕНТАЛНОГ СТРУЈНОГ КОЛА СА СВЕТЛЕЋОМ ДИОДОМ СА ОДАБРАНИМ КОМПОНЕНТАМА: а) практична реализација кола; б) мерење струје кола и пада напона на диоди.

Експеримент − симулација − израда модела ПРИМЕР 5.3.

ПРИМЕНА ОБИЧНЕ (ИСПРАВЉАЧКЕ) И СВЕТЛЕЋЕ ДИОДЕ

а) Обична (исправљачка) диода Проверити параметре и карактеристике исправљачке D2 (обичне) диоде из Конструктора, коришћењем електронског кола датог на шеми (Слика 5.11а). ЛЕД1-диода овде користи као индикатор да струја у колу протиче, а предотпор R користити за смањење напона ради заштите ЛЕД1-диоде. б) Светлећа диода На сличан начин, на већ постојећој повезаној шеми, за случај када светли ЛЕД1-диода, окренути крајеве ЛЕД1-диоде. Када се окрену крајеви ЛЕД1-диоде, она неће светлети, што ће се догодити како на симулационом, тако и на реалном моделу.

uk a

Према алгоритму за решавање задатака овог типа, први корак је већ учињен, шема је већ задата и треба је користити и реализовати са материјалом задатим у Kонструктору (Слика 5.11а). Циљ експримента је такође дефинисан тиме што треба проверити да исправљачка диода пропушта струју само у једном смеру, као што то чини и ЛЕД1-диода, што је урађено у Вежби 5.2. Шемирање, избор компонената и састављање експерименталног симулационог кола приказани су на Слици 5.12. На шта треба обратити пажњу при симулационом експерименту и реализацији модела? Водити рачуна о томе да крај диоде D2 (1N 4148) означен тачком (цртом) буде окренут према ЛЕД1-диоди (Слика 5.11б). Уколико ЛЕД1-диода не светли, заменити јој крајеве и она ће засветлети. Ако се затим замене крајеви диоде D2, ЛЕД1-диода ће престати да светли. Дакле, окренута у једном смеру, диода D2 пропушта струју батерије кроз ЛЕД1-диоду и она светли. Окренута у супротном смеру, диода D2 не пропушта струју и ЛЕД1-диода као индикатор не светли. Затим израдити модел од изабраног материјала из Kонструктора (Слика 5.11.б), извршити проверу мерењем основних добијених параметара о понашању диоде D2 и записати запажања. Наравно да се закључци добијени симулацијом и у овом случају потпуно верификују.

Слика 5.11. ВЕЖБЕ СА ДИОДАМА: а) шема; б) начин повезивања.

uk a

Према томе, ЛЕД1-диода, као и она исправљачка, има својство да у једном смеру пропушта, а у другом смеру не пропушта струју. Међутим, ЛЕД1-диода светли када кроз њу протиче струја, те се у ту сврху често користи као индикатор. У вежбама које следе, ЛЕД1-диода се углавном користи као индикатор. Отпорник R служи да ограничи пролазак струје кроз диоде да оне не би прегореле (предотпор). На основу ове вежбе, произилази да диода представља струјни прекидач у једном смеру. Када диода проводи, одговара затвореном прекидачу (Слика 5.13а). Ако се диоди окрену крајеви, она постаје непроводна, што одговара отвореном прекидачу (Слика 5.13б). У Табели 5.3. наведене су све комбинације у којима се могу наћи диода D2 и ЛЕД1-диода у погледу њихове проводности. Попуњена је рубрика „ЛЕД1-диода светли” са ДА или НЕ. Да ли из Табеле 5.3. следи одговор да ЛЕД1-диода светли само ако проводе и диода D2 и диода ЛЕД1? Одговор је позитиван. Нацртати шеме веза за сва четири случаја из Табеле 5.3, тако што ће се диода D2 и ЛЕД1-диода заменити отвореним или затвореним прекидачима.

Слика 5.12. СИМУЛАЦИЈА ВЕЖБЕ СА ДИОДАМА LED1 и обичном D2

Слика 5.13 СВЕТЛЕЋА ДИОДА КАО ПРЕКИДАЧ: a) затворени прекидач; б) отворени прекидач.

Табела 5.3

5.2 ПРИМЕНА ТРАНЗИСТОРА У ЕЛЕКТРОНСКИМ КОЛИМА Експеримент − симулација − израда модела ПРИМЕР 5.4.

ИНДИКАТОР ПОЗИТИВНОГ НАПОНА БАТЕРИЈЕ (+)

Користећи одговарајуће делове из Конструктора, повезати шему индикатора (+) напона батерије, према шеми датој на Слици 5.15а. Утврдити да ли NPN транзистор може играти улогу прекидача и како.

uk a

Прво треба формирати симулационо електронско коло према задатој шеми и извршити потребна експериментисања (Слика 5.15а), а затим од изабраних компонената из Kонструктора израдити модел електронског кола и извршити практичне провере функционалности (Слика 5.17.д). Пре свега, треба водити рачуна о томе да крајеви транзистора типа NPN: колектор (C), емитор (E) и база (B) буду повезани као на Слици 5.14, на којој је приказан размештај колектора, емитора и базе за транзистор BC 182 A (или C546B) који се користи у Kонструктору. Уградњу транзистора извести као што је приказано на Слици 5.14б. Изводи транзистора могу додиривати кућиште пошто је оно пластично. Водити рачуна о томе да светлећа диода буде окренута тако да проводи струју.

Слика 5.14. ТРАНЗИСТОР BC182А: а) распоред извода; б) припрема за уградњу; в) провера транзистора.

Слика 5.15. ИНДИКАТОР ПОЗИТИВНОГ НАПОНА БАТЕРИЈЕ: а) шема везе индикатора; б) начин повезивања.

После повезивања, према датој шеми, прикључити батерију од 4,5 V, или напон са неког извора напајања од 4 до 6 V. Сондом индикатора додирнути (+) крај батерије и диода ће засветлети. Ако диода не светли, окренути јој крајеве. Ако и у том случају не светли, проверити да ли су правилно повезани (+) и (−) крајеви батерије. Утврдити да диода светли само ако је сонда на (+) крају батерије, а не светли ако је постављена на (−) крај батерије, или ако нигде није везана. Може ли се извести закључак да транзистор представља прекидач који струју батерије, преко колектора, пропушта на емитор? Свакако, транзистор је затворен прекидач само ако је извод базе (B) повезан на (+) крај батерије. Ако то није случај, транзистор је отворен прекидач. Транзистор је као прекидач шематски приказан на Слици 5.17(а, б, в) за разне варијанте. Према томе, уместо руком као код обичног прекидача, транзистор се отвара и затвара променом напона на бази, те у том случају служи као електронски прекидач. Преместити светлећу диоду у колектор, као на Слици 5.17.г и на исти начин проверити како ради индикатор. Да ли је реакција обрнута (представља ли инвертор)? Симулационо коло индикатора позитивног напона дато је на Слици 5.16. 39

o om

uk a

Слика 5.16. СИМУЛАЦИЈА ИНДИКАТОРА ПОЗИТИВНОГ НАПОНА БАТЕРИЈЕ (+)

Слика 5.17 ТРАНЗИСТОР NPN КАО ПРЕКИДАЧ: а) затворен прекидач; б) отворен прекидач; в) улога базе код транзистора као прекидача; г) допунска вежба; д) модел према шеми (а). 40

Експеримент − симулација − израда модела ПРИМЕР 5.5.

ИНДИКАТОР НЕГАТИВНОГ НАПОНА БАТЕРИЈЕ (–)

Користећи одговарајуће делове из Конструктора, повезати шему индикатора (–) напона батерије, према шеми датој на Слици 5.18а. Утврдити да ли транзистор PNP такође може играти улогу прекидача и како.

uk a

Слично као у претходној вежби, пратећи алгоритам моделовања електронских кола, користећи симулациони софтвер Multisim, треба проверити прекидачку функцију транзистора PNP у различитим варијантама. Прво треба формирати симулационо електронско коло према задатој шеми и извршити потребна експериментисања (Слика 5.21), а затим од изабраних компонената из Kонструктора израдити модел електронског кола и извршити практичне провере функционалности (Слика 5.18б). Даље се дају краћа упутства за реализацију ове вежбе. Пре свега, водити рачуна о томе да код PNP транзистора, какав је BC 327, емитор (Е) мора бити повезан на виши напон него колектор, што је супротно у односу на транзистор NPN, који је коришћен у претходном примеру 5.4. Распоред извода транзистора је као на Слици 5.14. Транзистор уградити на монтажну шему према Слици 5.18б. Сва остала упутства из претходних примера важе и за овај пример. После уградње елемената и прикључења батерије, сондом индикатора додирнути (−) крај батерије и светлећа диода ће засветлети. Ако не засветли, окренути крајеве диоде и по потреби проверити да ли је шема исправно повезана. Утврдити да светлећа диода светли само ако је сонда индикатора на (−) крају батерије, а да не светли ако је сонда на (+) крају батерије, или ако није нигде везана. Да ли се и за PNP транзистор може извести закључак да има прекидачко својство као и NPN транзистор? Да ли је једина разлика у томе што, да би PNP транзистор био затворен прекидач, базу B треба везати на (−) крај батерије, док базу B NPN транзистора треба везати на (+) крај батерије (видети претходну вежбу)? Нацртати за PNP транзистор еквивалентне шеме затвореног и отвореног прекидача на начин на који је то урађено за NPN транзистор (као на Слици 5.17). Повежите светлећу диоду у колектор PNP транзистора као на Слици 5.19 и проверите кoје су функције кола, односно индикатора.

Слика 5.18. ИНДИКАТОР (−) НАПОНА БАТЕРИЈЕ: а) шема везе индикатора; б) начин повезивања.

82 kΩ

Слика 5.20. ШЕМА ЗА ДОПУНСКУ ВЕЖБУ

uk a

Слика 5.19. РАСПОРЕД ИЗВОДА ТРАНЗИСТОРА PNP BC 327

Слика 5.21. СИМУЛАЦИЈА ИНДИКАТОРА НЕГАТИВНОГ НАПОНА БАТЕРИЈЕ (−)

Експеримент − симулација − израда модела ПРИМЕР 5.6.

ИНДИКАТОР ПОЗИТИВНОГ (+) И НЕГАТИВНОГ (–) НАПОНА БАТЕРИЈЕ

На основу претходне две вежбе, извршити симулацију у софтверу MultiSIM и израдити модел индикатора (+) и (–) напона батерије. При томе користити комбиновану шему кола која је дата на Слици 5.22а.

uk a

Као у претходне две вежбе, пратећи алгоритам моделовања електронских кола и користећи симулациони софтвер MultiSIM, треба проверити прекидачке функције транзистора типа NPN (BC182А) и транзистора типа PNP (ВС327) у различитим варијантама. Прво треба формирати симулационо електронско коло према задатој шеми и извршити потребна експериментисања (Слика 5.23), а затим од изабраних компонената из Kонструктора израдити модел електронског кола и извршити практичне провере функционалности (Слика 5.22.б). Ево и краћег упутства за реализацију ове вежбе. Индикатор (+) и (−) напона састоји се од индикатора (+) напона и индикатора (−) напона, који су незнатно промењени у односу на индикаторе описане у претходним вежбама, да би их било могуће везати тако да користе заједничку сонду. Када се индикатор прикључи на напон између 4V и 6V, засветлеће обе светлеће диоде. Када светле обе диоде, то је знак да је прикључен напон на испитној плочи. Због тога овај склоп уједно представља и индикатор прикљученог напона. Сва упутства у вези са уградњом транзистора и смера светлеће диоде из претходна два примера важе и за овај пример. После уградње свих елемената прикључења напона и када засветле обе светлеће диоде, спојити крај сонде на (+) крај батерије. Тада ће и даље светлети само ЛЕД1-диода, док ће се ЛЕД2-диода искључити. Затим прикључити сонду на (−) крај батерије, при чему ће се искључити ЛЕД1-диода, а укључити ЛЕД2-диода. Према томе, ЛЕД1-диода показује индикацију (+) напон, а ЛЕД2-диода (−) напон батерије. На основу резултата ових испитивања, попуњена је Табела 5.4, са ДА или НЕ. Извести закључак о томе за шта се све може користити индикатор. Ако је батерија прикључена на индикатор, извести закључак о томе које диоде ће засветлети – ЛЕД2-диода, ЛЕД1-диода или обе диоде. Ову вежбу потребно је да изводе по два ученика у пару, користећи материјал из два Kонструктора.

Слика 5.22. МОДЕЛ ИНДИКАТОР (+) И (−) НАПОНА БАТЕРИЈЕ: а) шема везе индикатора; б) начин повезивања.

Табела 5.4

Да ли светли ЛЕД1-диода?

Да ли светли ЛЕД2-диода?

НЕ

Искључен напон батерије.

ДА

Прикључен напон, а сонда слободна.

ДА

НЕ

Прикључен напон, а сонда на (+).

НЕ

ДА

Прикључен напон, а сонда на (–).

Стање

o om pr

uk a

Слика 5.23 СИМУЛАЦИЈА ИНДИКАТОРА (+) И (−) НАПОНА БАТЕРИЈЕ

Експеримент − симулација − израда модела

ПРИМЕР 5.7.

ДОЈАВЉИВАЧ ПРЕКИДА КОЛА

Користећи одговарајуће делове из Конструктора, повезати шему према Слици 5.24а. Симулацијом у софтверу MultiSIM и израдом практичног кола, експериментисањем утврдити функционалност кола.

Пратећи алгоритам моделовања електронских кола и користећи симулациони софтвер MultiSIM, треба проверити функцију прекида кола. Прво треба формирати симулационо електронско коло према задатој шеми и извршити потребна експериментисања (Слика 5.25), а затим од изабраних компоненти из Kонструктора израдити модел електронског кола и извршити практичне провере функционалности (Слика 5.24б). Даље се дају још неке напомене. Дојављивач прекида, према Слици 5.24, поред транзистора, отпорника и светлеће диоде, садржи и проводник велике дужине чија је отпорност означена са Rpr. Проводник велике дужине поставља се због тога да би се и на већим растојањима открила провала у штићени простор или објекат, или да би се регистровао неки други догађај који може изазвати прекид проводника. Отпорност Rpr повећава се са дужином проводника. Да би коло на Слици 5.24. функционисало, максимално Rpr је до 30 kΩ, те бакарна жица пречника 2 mm може бити дуга више стотина километара. За извођење ове вежбе користити проводник из комплета, али и неки дужи проводник.

После повезивања дате шеме, извући један крај проводника, што одговара његовом прекидању, и светлећа диода ће засветлети. Поново вратити проводник у претходни положај и треба га на било ком месту пресећи сечицама, после чега ће диода такође засветлети. Поновите експеримент користећи неки дужи проводник.

а)

uk a

Слика 5.24. ДОЈАВЉИВАЧ ПРЕКИДА: а) шема везе; б) начин повезивања.

Слика 5.25. СИМУЛАЦИЈА ДОЈАВЉИВАЧА ПРЕКИДА КОЛА

Експеримент − симулација − израда модела ПРИМЕР 5.8.

РЕАЛИЗАЦИЈА ЛОГИЧКОГ КОЛА „И”

Користећи одговарајуће делове из Конструктора, повезати шему према Слици 5.26а логичког кола „И”. Логичко „И” коло има два улаза (А и В) и излаз који показује ЛЕД-диода. Ако се означи: – присуство (+) напона на неком улазу са 1 (логичка јединица), – присуство (–) краја батерије на неком улазу са 0 (логичка нула), (ЛЕД светли – представља логичку јединицу, ЛЕД не светли – представља логичку нулу), проверити истинитост Табеле 5.4. У ту сврху користити (+) крајеве батерије и (–) крајеве батерије додиривањем преко сонде, према примеру 5.6 (Слика 5.22).

uk a

Полазећи од алгоритма моделовања електронских кола и користећи симулациони софтвер MultiSIM, треба проверити функцију „И” кола. Зато формирати симулационо електронско коло према задатој шеми и извршити потребна експериментисања (Слика 5.27), а затим од изабраних компонената из Kонструктора израдити модел електронског кола „И” и извршити практичне провере функционалности (Слика 5.26в). Ако се светлећа диода схвати као излаз „И” кола, важи закључак да се на излазу „И” кола генерише логичка јединица само када је она присутна на свим улазима, тј. и на улазу А и на улазу B. У ствари, Табела 5.3. (пример 5.3) такође предстваља „И” коло, само реализовано помоћу диода. Ако се у Табели 5.3. ДА замени са 1, НЕ са 0, добиће се Табела 5.5. Можемо извести закључак да је разлика између „И” кола реализованих помоћу диоде и транзистора само у томе што се крајеви диода морају окренути руком да би представљали отворене или затворене прекидаче, док се код транзистора то постиже довођењем напона (+) и (−) на базу транзистора. Изглед реализованог модела „И” кола од елемената из Kонструктора показан је на Слици 5.26в. Улазни сигнали су решени избором извора напајања. Логичко коло „И” представља једну од основних компонената рачунара за генерисање логичке 0 и логичке 1 по одређеним условима и има ознаку према Слици 5.26б. На сличан начин функционише и логичко коло „НИ” које представља инвертор од „И” кола. То значи да су на излазу „НИ” кола све супротне вредности од излаза код „И” кола (видети Табелу 5.9). Покушајте да симулирате ово логичко коло.

Табела 5.5

Улаз А

Улаз В

Излаз – ЛЕД

uk a

Слика 5.26. ЛОГИЧКО „И” КОЛО: а) шема везе; б) означавање „И” кола; в) начин повезивања.

Слика 5.27. СИМУЛАЦИЈА ЛОГИЧКОГ КОЛА „И”

Експеримент − симулација − израда модела

ПРИМЕР 5.9.

РЕАЛИЗАЦИЈА ЛОГИЧКОГ КОЛА „ИЛИ”

Користећи одговарајуће делове из комплета, повезати шему према Слици 5.28а и добиће се логичко „ИЛИ” коло. Логичко „ИЛИ” коло има два улаза А и В и светлећу диоду, која, када светли, означава један напонски ниво на излазу, а када не светли, означава други нижи напонски ниво. Проверити истинитост Табеле 5.5 која дефинише функцију логичког кола „ИЛИ”. У ту сврху користити (+) крајеве батерије и (–) крајеве батерије, према примеру 5.6.

Излаз – ЛЕД

Табела 5.6

uk a

Слично као у претходном примеру 5.8, према алгоритму моделовања електронских кола, користећи симулациони софтвер MultiSIM, треба проверити функцију „ИЛИ” кола. Формирати симулационо електронско коло према задатој шеми и извршити потребна експериментисања (Слика 5.29), а затим од изабраних компонената из Kонструктора израдити модел електронског кола „ИЛИ” и извршити практичне провере функционалности (Слика 5.28в). Може ли се извести закључак да „ИЛИ” коло представља логичку јединицу на излазу (диода светли) ако је присутна логичка јединица бар на једном улазу (А или В)? Свакако да следи тај закључак, а то је проверено симулацијом и на самом реалном моделу према Слици 5.28в, док је функционалност приказана у Табели 5.6.

Да би се од Табеле 5.3. у примеру 5.6. добила Табела 5.6, са ДА и НЕ заменити – ПРИКЉУЧЕН НАПОН и ИСКЉУЧЕН НАПОН логичким ознакама 1 и 0. Логичку ознаку 1 ставити уместо ДА и ПРИКЉУЧЕН НАПОН, а логичку ознаку 0 уместо НЕ и ИСКЉУЧЕН НАПОН. Тада су табеле идентичне, што указује на то да се логичко коло „ИЛИ” може реализовати на више начина. И логичко коло„ИЛИ” представља основу рачунара за генерисање логичке 0 и логичке 1 под одређеним условима, и има ознаку према Слици 5.28б. На сличан начин функционише и логичко коло „НИЛИ” које представља инвертор од „ИЛИ” кола. То значи да су на излазу „НИЛИ” кола све супротне вредности од излаза код „ИЛИ” кола (видети Табелу 5.8). Покушајте да симулирате ово логичко коло.

uk a

Слика 5.28. ЛОГИЧКО КОЛО „ИЛИ”: а) шема везе; б) означавање „ИЛИ” кола, в) начин повезивања.

Слика 5.29. СИМУЛАЦИЈА ЛОГИЧКОГ КОЛА „ИЛИ”

Експеримент − симулација − израда модела ПРИМЕР 5.10.

РЕАЛИЗАЦИЈА ЛОГИЧКОГ КОЛА „НЕ”

Користећи одговарајуће делове из Конструктора, повезати шему према Слици 5.30а и добиће се логичко „НЕ” коло. Логичко „НЕ” коло има један улаз и један излаз, који увек представља негацију улаза. То значи да, ако је на улазу 1, на излазу је 0, и обрнуто. Као и у претходним примерима, усваја се да је на излазу генерисана логичка јединица када диода светли. Проверити истинитост Табеле 5.7 за „НЕ” коло.

Излаз – ЛЕД

Улаз

Табела 5.7

uk a

Слично као у претходним примерима 5.8. и 5.9, према алгоритму моделовања електронских кола, користећи симулациони софтвер MultiSIM, треба проверити функцију „НЕ” кола. Зато формирати симулационо електронско коло према задатој шеми и извршити експериментисања (Слика 5.31), а затим од изабраних компонената из Kонструктора израдити модел електронског кола „НЕ” и извршити практичне провере функционалности (Слика 5.30а). Симулационо коло је показано на Слици 5.31, где је добијање сигнала решено напајањем VCC уместо додиривањем сондом на (+) батерију. Може се констатовати да је и у симулацији и на практичном моделу задовољена Табела 5.7, која дефинише функционалност „НЕ” кола. И логичко коло „НЕ” представља основу рачунара за генерисање логичке 0 и логичке 1 под одређеним условима и има ознаку према Слици 5.30б.

Слика 5.30. ЛОГИЧКО КОЛО „НЕ”: а) шема везе; б) означавање „НЕ” кола; в) начин повезивања.

o om pr

uk a

Слика 5.31. СИМУЛАЦИЈА ЛОГИЧКОГ КОЛА „НЕ”

ЗАПАЖАЊА О ПРИМЕНИ ДИОДА И ТРАНЗИСТОРА:

5.3. КОРИШЋЕЊЕ ИНТЕРФЕЈСА ЗА УПРАВЉАЊЕ ПОМОЋУ РАЧУНАРА Примену IC кола упознаћете на примерима коришћења ових рачунарских компоненти код интерфејса, са детаљнијим електронским објашњењем кроз два примера: кодни индикатори (светлеће диоде) и релеји и зујалица.

Експеримент − симулација − израда модела ПРИМЕР 5.11.

УПРАВЉАЊЕ РАЧУНАРОМ: ИНТЕРФЕЈС – КОДНИ ИНДИКАТОРИ (СВЕТЛЕЋЕ ДИОДЕ) И РЕЛЕЈИ

На основу школског Интерфејса сачинити електронску симулацију за случај слања сигнала на један кодни индикатор и релеј. Симулацију проверити на школском училу Интерфејс.

uk a

У седмом разреду, при изучавању управљања рачунаром, упознали сте значај и домете ове области, као и школско учило популарно названо Интерфејс, које је одређено за демонстрацију могућности управљања различитим објектима од стране PC-ја и њима компатибилних рачунара. Такође сте упознали, а и лично сте вероватно пробали, како се овим системом, уз коришћење рачунара, могу једноставно израдити разни аутоматски уређаји, манипулатори и роботи. Сада вам је јасније шта значи кодно место и како се бинарни бројни систем користи у сврху слања наредби (преко интерфејса) машинама које распознају тај језик и изводе одређене операције. Цео проблем се своди на то да треба добро проучити логику неких жељених операција, а то се најчешће реализује прекидачком техником у времену. Рад уређаја се остварује под контролом рачунарског програма. Интерфејс је у свему томе имао важан задатак – да окружење повеже са рачунаром и да програм учини употребљивим.

Слика 5.32. ОСНОВНА КОНФИГУРАЦИЈА ЕЛЕКТРОНСКОГ ШКОЛСКОГ ИНТЕРФЕЈСА: изглед са приказом укључења првог кодног места слањем декадног броја 1 на излазни паралелни порт

pr IC КОЛО

ЗУЈАЛИЦА

РЕЛЕЈИ

СЕМАФОР

uk a

DND

ЛЕД-ДИОДЕ

Остало је још једно важно питање: шта је у електронском смислу Интерфејс, од чега се састоји и како функционише? Одговор ћемо потражити кроз вежбе и моделовања из електронике на основу знања које сте стекли у овој школској години из ове области. Ради поједностављења, анализираћемо Интерфејс, који сте већ користили у седмом разреду и који је показан на Слици 5.32. Већ сте упознати са тим да Интерфејс има широке могућности примене управљања светлошћу, звуком, моторима, релејима, а преко њих спољашњим окружењем (разводницима, рекламама, машинама и др.). Остваривање функције рачунарског управљања постиже се преко модула: блок за напајање, интерфејс, индикација бинарних бројева (светлеће диоде), семафор, зујалица, електромотор, низ релејних излаза. А сада да се детаљније упознамо са функционисањем електронских кола Интерфејса. Он се састоји се из више блокова – модула који чине електронска кола. Модул НАПАЈАЊЕ. С обзиром на то да се у истом тренутку, по правилу, неће вршити управљање различитим објектима, Интерфејс поседује блок за НАПАЈАЊЕ, који поред тога што обезбеђује све потребне напоне за његов рад, већ омогућава да се напајање доведе само на жељени блок. Он се састоји од стабилизатора напона (5 V, 1 A) и четворополног прекидача који обезбеђује појединачно напајање свих модула (Слика 5. 33). Модул ИНТЕРФЕЈС. Блок ИНТЕРФЕЈС реализован је на бази интегрисаног кола 74LS244 – линијски појачавач, који обезбеђује да остали блокови уређаја ИНТ1 директно не оптерећују линије за податке порта за штампач PC-ја. Распоред пинова овог кола дат је на Слици 5.34 и има их 20; има 8 улаза А1–А8 и 8 излаза Y1–Y8, два контролна улаза G1 и G2, напајање +VCC и уземљење GND. Улазни сигнали Аi (напон од 5 V) преко излазног порта рачунара (LPT-порт), преко конектора, прослеђују се у IC коло на одређене улазне пинове (2, 4, 6, 8, 11, 13, 15, 17). Ови сигнали се обрађују у IC колу тако што им се напон прилагођава (на 1,8 V), а затим даље прослеђују у струјна кола других модула.

Слика 5.33. МОДУЛ ЗА НАПАЈАЊЕ − ШЕМА: Q ) регулатор напона; Ј ) четворополни прекидач.

Слика 5.34. ИНТЕГРИСАНО КОЛО 74LS244: са улазима А1−А8, излазима Y1−Y8, контролним улазима 1G и 2G, напајањем + VCC и уземљењем GND

Модул СВЕТЛЕЋЕ ДИОДЕ И РЕЛЕЈИ. На Слици 5.35. показано је симулационо коло напајања за светлеће диоде и релеје. Показан је положај IC кола у симулационом моделу са функционалним улазима и излазима и контролним улазима (са примером улаза само на првој линији 1А1 – пин 2, и излазом 1Y1 – пин 18). Овде је изостављено напајање на пин 20 IC кола и уземљење на пину 10, јер се то подразумева због већ активираних истих параметара на тој шеми. Овде се формирају три струјна кола. Када се пошаље сигнал из рачунара преко паралелног порта LPT1 (пошаље излаз на други излазни порт од 5V), онда се успоставља струјно коло преко отпорника R2, који обезбеђује напајање транзистора, а који реагује као прекидач. Тим укључењем транзистора као прекидача стартује се и друго коло које укључује релеј–транзистор–DND. Тако се стартовањем ова три струјна кола остварује да светлећа диода засветли, а релеј се укључи као интерни

прекидач. Наравно, све се ово догађа уз стартовање програма који из рачунара шаље сигнал на излазни паралелни порт LPT1, на његов први излаз (пин 2). Као што вам је познато из седмог разреда, да би се послао сигнал на прво кодно место, на излаз треба послати декадни број 1, стартујући програм BIN02 написан у FreeBasic-у, како је показано у Табели 5.8. Табела 5.8

Програм

Коментар ’ ПРЕТВАРАЊЕ ДЕКАДНОГ БРОЈА У БИНАРНИ, BIN 02 Брисање монитора. Излаз на порт 888 број 1; ЛЕД-диода светли. Застој у трајању од 20000 ms (20 s).

Застој у трајању од 2000 ms (2 s).

uk a

Крај програма.

Излаз на порт 888 број 0; ЛЕД-диода се гаси.

Слика 5.35. СИМУЛАЦИЈА УКЉУЧЕЊА ЕЛЕКТРОНСКИХ КОЛА СА СВЕТЛЕЋОМ ДИОДОМ И РЕЛЕЈОМ: 1. коло: СИГНАЛ 5V – IC − ОТПОРНИК R2 – ТРАНЗИСТОР Q2 – УЗЕМЉЕЊЕ (МАСА, −) DND; 2. коло: ИЗВОР VCC – LED1 − ОТПОРНИК R1 – ТРАНЗИСТОР Q2 – УЗЕМЉЕЊЕ (МАСА, −) DND; 3. коло: ИЗВОР VCC1 – РЕЛЕЈ Ј2 – ТРАНЗИСТОР Q2 – УЗЕМЉЕЊЕ (МАСА, −, DND).

Разуме се, на исти начин функционише укључење светлећих диода и релеја и на другим кодним местима као и у разним другим комбинацијама (показана је једна линија укључења). Вежбајте симулацију стартовањем и других улаза и утврдите шта се тада догађа. Ако би се улазни сигнали генерисали преко тајмера, онда би симулација могла да буде комплетна са осам кодних места (светлећих диода) и могле би се симулирати разне вежбе предвиђене са интерфејсом. 54

Експеримент − симулација − израда модела ПРИМЕР 5.12.

УПРАВЉАЊЕ РАЧУНАРОМ: ИНТЕРФЕЈС – ЗУЈАЛИЦА

На основу школског Интерфејса сачинити електронску симулацију за случај слања сигнала на модул зујалица. Симулацију проверити на училу Интерфејс.

uk a

Даље се наводи још један пример симулације који се односи на Интерфејс, а то је симулација формирања звука. Шема за симулацију показана је на Слици 5.36. на модулу зујалица. На основу ова два примера, пробајте да симулирате у софтверу MultiSIM и остале блокове интерфејса, као и могућност генерисања улазних сигнала преко тајмера.

Слика 5.36. СИМУЛАЦИЈА УКЉУЧЕЊА МОДУЛА ЗУЈАЛИЦЕ ШКОЛСКОГ ИНТЕРФЕЈСА

Наведени примери струјних и електронских кола у овом поглављу имају циљ да вас подстакну на размишљање о поступцима при решавању оваквих проблема. Очекује се да ћете њиховим решавањем стећи одређено искуство за истраживања рачунарском симулацијом и експериментисањем на самом реалном моделу. У прилогу овог уџбеника је ДВД који, сем комплетног уџбеника, садржи много више информација које треба да омогуће да реализујете планиране вежбе. Ту су подаци о збирци материјала Kонструктор за Технику и технологију са низом нових примера и инструкција и конкретне могућиности располагања и другим потребним материјалом. Желимо вам много успеха у реализацији наведених садржаја и много нових и успешних иновација.

5.4. ИЗРАДА ШКОЛСКОГ РОБОТА СОПСТВЕНЕ КОНСТРУКЦИЈЕ

ЗАСТОЈ (t2 s)

PUT [mm]

НАПРЕД Н (t1 s)

uk a

До сада сте изучавали разне области које се односе на роботику тако да, на пример, већ знате да је робот машина која се може препрограмирати, да има носећу структуру и покретне механизме преко којих се остварују жељена кретања за извршење неког задатка, да мора имати решено управљање, а то је данас рачунар (срце робота). Сада ћемо да проширимо знања из роботике израдом једног модела мини-робота, анализирајући све сегменте његове израде. У ери примене информатичких технологија, током пројектовања и израде савремених машина и модела, потребно је спровести следеће кораке: I корак: решити механику и логику кретања – пројектовати алгоритам и путању кретања у реалним условима; II корак: конструктивно реализовати машину са целокупном структуром; III корак: одредити логику управљања и превeсти на дигиталну форму; IV корак: сачинити рачунарски програм за остварење управљања; V корак: тестирати машину, анализирати и отклонити недостатке, или је унапредити. Даље су приказани основни елементи за један једноставан пример који указује на основне принцип реализације модела са рачунарским (електронским) управљањем, или пак ручним управљањем могућом симулацијом прекидачке технике. За наведене моделе неопходно је експериментисати, посебно у одређивању времена реализације појединих кретања. Углавном је реч о управљању без повратне спреге, док би приликом примене сензора тај део могао да се упрости, али је интерфејс сложенији. Модели се могу реализовати из две, или више збирки материјала. Зато је неопходано реализовати пројекат у групи. Претпоставља се да сте сачували нешто од материјала из седмог разреда, јер ће вам бити потребан за израду носеће структуре и кретних механизама. Овде ћемо детаљније обрадити управљање роботом коришћењем рачунара. Како бисте тестирали своје умеће и при том се забавили, израдите свој модел робота. Подсетимо се начина на који можете израдити школски робот на примеру индустријских колица. ИДЕЈА: Желимо да израдимо модел индустријских колица која могу да се крећу праволинијски, по затвореном путу, или шинама, у роботизованој фарбари, где је потребно да се део премешта са једног места на друго тамо задржи једно време, враћа назад до одређене тачке итд.

НАЗАД Р (t3 s)

VREME [ms]

ЗАСТОЈ (t4 s)

Слика 5.37. АЛГОРИТАМ КРЕТАЊА РОБОТА ИК

Слика 5.38. ДИЈАГРАМ КРЕТАЊА РОБОТА ИК

АЛГОРИТАМ КРЕТАЊА. У првој варијанти Робот ИК треба да реализује пет циклуса кретања напред-назад са истим временима кретања t1 = t3 и застојем t2, Слика 5.37. Временима су сразмерни путеви. Робот се креће напред до одређене тачке, затим застаје и врати се на почетну позицију за исто време, само у супротном смеру. Ручним управљањем трополним прекидачем могла би да се изведе промена смера и застој, али врло тешко би се временски ускладио. Рачунарским управљањем то се једноставно усклађује избором одређених времена (у програму 300 ms). ДИЈАГРАМ КРЕТАЊА. Ова идеја би могла да се претвори у дијаграм кретања Робота ИК, датог на Слици 5.38. Робот ИК креће се напред-назад: једно одређено време t1, застане za t2, врати на почетак па застане t4: понови циклус са дупло дужим интервалом. Укупни циклус се може понављати колико год то желимо. Наравно, овде време треба претворити у дужину пута. 56

КОНСТРУКЦИЈА РОБОТА ИК. На Слици 5.39 приказана је конструкција Робота ИК. Притом је као материјал коришћен један део комплета Конструктора УК 7, па ће бити корисно ако сте сачували радни материјал из 7. разреда, када сте покушавали да раеализујете неке од робота. Можда сте и успели, али је због недовољног познавања електротехнике и електронике, ипак, доста тога остало недоречено. Сада је добра прилика да сва та знања обједините и допуните. Може се констатовати да је Робот ИК монтиран од два перфорирана U-профила, два бочна спојна елемента L-профила, четири пнеуматика, једне осовине и једног вратила постављеног на редуктор, Слика 5.39.

Слика 5.39. ИНДУСТРИЈСКА КОЛИЦА (ИК)- РОБОТИЗОВАНА СА ПОГОНОМ И УПРАВЉАЊЕМ: 1 – електромотор – редуктор, 2 – интерфејс.

uk a

РУЧНО УПРАВЉАЊЕ РОБОТОМ ИК. Погон Робота ИК остварује се тако што еластичним проводником прикључујемо погонски мотор (варијациони редуктор или електромотор–редуктор) на напајање преко извора (батерије или исправљача 4,5 или 6 V). Посредством прекидачке технике – за ручно управљање преко трополног прекидача (а), а за управљање преко рачунара посредством интерфејса (2) и релеја.

УПРАВЉАЊЕ СА ЈЕДНИМ ЕМ РУЧНО ТРОПОЛНИМ ПРЕКИДАЧЕМ – ДУПЛИМ СА УНАКРСНОМ ВЕЗОМ Промена смера кретања ЕМ остварује се променом полова напајања унакрсном везом (шема).

Слика 5.40. РОБОТ ИК – ШЕМА УПРАВЉАЊА ТРОПОЛНИМ ПРЕКИДАЧЕМ: а) трополни прекидач; б) смерови кретања 1 – генерално оба смера, 2 – један смер, 3 – супротан смер.

На Слици 5.40 приказана је шема управљања трополним прекидачем. Прекидач има три пола у две линије, па се на средишње тачке прикључује напајање извора струје на „+” и на „–” . Преко троположајног преклопника се укључује напајање (2) када се остварује један смер, или супротни смерови напајање по шеми (3). Овде се ради о управљању једним мотором. УПРАВЉАЊЕ РАЧУНАРОМ РОБОТОМ ИК Да би се обезбедило управљање са једним мотором примењена је шема повезивања електромотора на релеје према шеми дате на слици 5.41, али је било неопхпдно повезати два извора напајања струјом у редној вези. За један пнеуматик потребна су два релеја да би се остварила оба смера кретања. Са слике је уочљиво да се успостављају два струјна кола са различитим поларитетима укључењем релеја Р1 и Р5. Мора се водити рачуна да при укључењу свих релеја и различитих смерова кретања може доћи до кратког споја батерија а тиме и пражњења, или прегоревања исправљача. Тиме је решена прекидачка техника управљања Роботом ИК.

uk a

УПРАВЉАЊЕ СА ЈЕДНИМ ЕМ КОРИШЋЕЊЕМ РАЧУНАРА Промена смера ЕМ остварује се променом полова напајања преко интерфејса Р1, Р2, Р3, Р4 негативно напајање „–” Р5, Р6, Р7, Р8 позитивно напајање „+”

Слика 5.41. РОБОТ ИК – ШЕМА УПРАВЉАЊА КОРИШЋЕЊЕМ РАЧУНАРА: смерови кретања 1 – генерално оба смера, 2 – један смер, 3 – супротан смер.

ЛОГИСТИКА УПРАВЉАЊА РЕЛЕЈИМА Са Слике 5.41 може се закључити следеће: случај 2) укључењем релеја Р1 успоставиће се струјно коло „–” – Р1 – Е2 – „+” и оствариће се кретање у једном смеру; случај 3) и укључењем релеја Р5 успоставиће се струјно коло „+” – Р5 – Е1 – „–” и оствариће се кретање у супротном смеру. У Табели 5.8 дати су подаци за свих 8 релеје који су прикључени на 8 кодних места паралелног излазног порта рачунара, где свако кодно места има одређени број бајта. Кад пошаљемо на излазни порт број бајта (у форми децималног броја), онда ће се реализовати слање сигнала за укључење кодних места, односно релеја, па ће се слањем на излазни порт броја 1 укључити релеј Р1 и остварити кретање напред Робота ИК, а када се пошаље број 16 укључиће се реле Р5 и кретање ће бити према назад. Табела 5.9. Робот ИК – логистика управљања релејима Активни релеји (прекидачи) кодни број

Кретање Р1

Р2

Р3

Р4

Р5

Р6

Р7

Р8

Бајта по релеју

128

Напред, Н

Назад, Р

Р1, Р2, Р3, Р4 – негативно напајање ЕМ „–”

Укупно бајта (дец. број)

Р5, Р6, Р7, Р8 – позитивно напајање ЕМ „+”

ПРОГРАМИРАЊЕ КРЕТАЊА РОБОТА ИК Програмирањем кретања омогућује се остварење кретања Робота по алгоритму датом на Слици 5.40, односно по хистограму кретања датом на Слици 5.41. Програми су дати у Табелама 5.9 и Табели 5.10.

Табела 5.10. Робот ИК – програм кретања по програму

Табела 5.9. Робот ИК – програм кретања 5 циклуса напред-назад

uk a

ВЕЖБА 5.4. ПРЕПРОГРАМИРАЊЕ РОБОТА На основу искуства стеченог из програмирања у примеру Робота ИК сачините свој програм за неко замишљено кретање. Демонстрирајте свој програм на моделу и анализирајте до којих је промена дошло.

Вежбе 5. 5. ИЗРАДА РОБОТА СОПСТВЕНЕ КОНСТРУКЦИЈЕ / КОНСТРУКТОРСКОГ КОМПЛЕТА а) Реализујте сопствену конструкцију робота, примењујући поступак „од идеје до нове конструкције” и алгоритам за електро моделирања датог на Слици 5.1. При том користите приручни материјал, полуготове моделе и материјал из конструкторских комплета, као и друге материјале до којих дођете. Максимално користите рачунар и интерфејс технологије, јер је врло погодан, посебно за управљање моделима. б) Реализујте или демонстрирајте нови конструкторски комплет, нпр. Интерфејс аматер.

Ево једне нове идеје за сопствену вежбу – демонстрирање новог комплета електроматеријала за израду интерфејса, Слика 5.42. Склопити интерфејс – демонстрација коришћења материјала, према датим подацима у спецификацији и електричне шеме Слика 5.43 коришћењем стандардног електронског материјала према спецификацији. Детаљи дати на ДВД-у који подржава Уџбенички комплет ТТ8.

Ред. број

Назив и ознака

uk a

СПЕЦИФИКАЦИЈА МАТЕРИЈАЛА – ИНТЕРФЕЈС АМАТЕР

Слика 5.42. ИНТЕРФЕЈС АМАТЕР

Параметри

Ком. у комплету

220 Ω

330 Ω

ф5 – црвена

ф5 – зелена

ф5 – жута

Отпорник Р1, Р2

Отпорник Р3, Р4

Лед-диода

Прекидач четворополни

Растер 2 mm

Конектор 25 полни, мушки

За рачунар

Конектор 25 полни кућиште за кабл

10.

Вишежилни проводник (10 жилни)

11.

Светлосни дисплеј (10 прикључака) ЛТС-547 АП

12.

Плочица штампана двострано 2,5 mm растер

ПЕРТ 50х100 mm

13.

Ногица – завртањ

М4х15

14.

ДВД – Упутство

А5

15.

Кутија

120х70х30 mm

1 ф0,8 mm

1,5 m

Слика 5.43. ШЕМА ИНТЕРФЕЈСА АМАТЕР

uk a

ОВДЕ УПИШИ СВОЈА ПОСЕБНА ЗАПАЖАЊА:

6. РЕЧНИК КЉУЧНИХ ПОЈМОВА

О осигурач – заштићује струјно коло од недозвољеног повећања струје отпорник – електронска компонента са тачно одређеном отпорношћу С сензор (често и – давач, осетило) – уређај који мери физичке величине и конвертује их у сигнал који је читљив посматрачу и/или инструменту статор – гвоздени непокретни оквир са жлебовима у које су смештени намотаји, у којима се, када се поред њих крећу полови магнета, индукује електрична струја

Д дигитална електроника – део електронике у коме се уместо аналогних сигнала користе дигитални сигнали дигитални сигнал – у електроници ниво напона или струје чија се вредност може мењати само у одређеном ограниченом броју стања или корака диода – електронска компонента која дозвољава протицање струје само у једном смеру

Н NPN транзистор – један од два типа биполарног транзистора

Г галванометар – инструмент за мерење веома малих једносмерних струја који ради на принципу инструмента са кретним калемом

М микроелектроника – грана електронике која се бави минијатуризацијом електронских елемената, склопова и система микропроцесор (СРU – Централна процесорска јединица) – најважнији чип у рачунару

А aлтернатор – уређај за производњу струје код аутомобила aмперметар – инструмент за мерење једносмерних и наизменичних струја aналогни сигнал – у електротехници континуални напон, или струја

uk a

Е елeктрана – део електроенергетског система у којој се енергија разних облика (воде, угља, нафте и др.) претвара у електричну енергију електромагнетни релеј – електрични склоп са два струјна кола електромотор – машина за претварање електричне енергије у механичку електронске компоненте – основни електронски елементи са две или више металних електрода или жица И интегрисано коло (IC) – сложено електрично коло састављено из мноштва елемената (углавном транзистора) обједињених на јединственој подлози интерфејс (Interface) – веза између два уређаја исправљач – уређај који, прикључен на градску мрежу, ствара једносмерни напон за напајање електронског уређаја или склопа К конектор – прикључак којим се завршава кабл за повезивање рачунара

Т телеграфија – комуникациони систем, остварен телеграфским електричним импулсима, данас одређеном групом импулса, који на даљину могу преносити писан текст, цртеж итд. транзистор – комбинација p и n полупроводника (pnp или npn), чије је основно својство да може вршити појачање сигнала У уземљење – термин којим се означава да је неко коло, степен, уређај итд., везан за потенцијал земље; електрични вод који се спаја на кућиште уређаја и у случају кратког споја одводи електричну струју у земљу Ф фазни вод – електрични вод под напоном фреквентна карактеристика – показује како се мења појачање или слабљење у функцији учесталости

7. ЛИТЕРАТУРА Антоан Икар, Шта знам о науци, Београдски издавачко-графички завод, Београд, 1986. Фернанд Лот, Дечије свезнање, Велика открића и проналасци, Београдски издавачко-графички завод, Београд, 1986. [3] ***Група аутора: Еnciklopedia Enkarta, Microsoft Corporation, електронско издање, 1999. [4] *** Велика енциклопедија света (The Kingfidsher Children’s Encyklopedia), Змај, Нови Сад, 2002. [5] *** Група аутора: Наука и техника младима: Електротехника, Машинство, Енергетика, Кибернетика и аутоматика, Радиотехника, Микрорачунари, Конструкторство и проналазаштво, Научнотехничко стваралаштво младих Србије, Београд, 2002. [6] Драган Голубовић, Управљање рачунаром – интерфејс технологије, Технички факултет, Чачак, 2002. [7] Steve Parker, Brian Wiliams, Question & Answer, Encyklopedia, Emiles Kelly Publishig Ltd, Essex, 2004. [8] Michel Bright, David Burnie, Tamsin Constable, Paul Simons, Хиљаду чуда природе, Младинска књига, Београд, 2006. [9] Зоран Лапчевић, Техника и технологија за 5. разред, Едука, Београд, 2018. [10] Зоран Лапчевић, Техника и технологија за 6. разред, Едука, Београд, 2019. [11] Драган Голубовић, Бошко Стојановић, Милан Гудељ, Саша Липовац, Методика наставе техничког и информатичког образовања, ун. уџбеник, Компјутер библиотека, Београд, 2008. [12] Драган Голубовић, Ђурђе Перишић, Техничко образовање за 8. разред, Завод за уџбенике и наставна средства, Београд, 2009. [13] Драган Голубовић, Техничко и информатичко образовање за 8. разред, Едука, Београд, 2010. [14] Драган Голубовић, Техничко и информатичко образовање за 8. разред, радна свеска, Едука, Београд, 2011. [15] Драган Голубовић, Небојша Голубовић, Техничко и информатичко образовање за 8. разред, радна свеска, Едука, Београд, 2011. [16] Драган Голубовић, Небојша Голубовић, Техничко и информатичко образовање – Конструктор од 5. до 8. разреда, збирка материјала са упутством, Едука, Београд, 2011. [17] Драган Голубовић, Небојша Голубовић, Техничко и информатичко образовање – Конструктор УК 8, за 8. разреда, збирка материјала са упутством, Едука, Београд, 2011. [18] Сајтови [1] [2]

uk a

http://www.wikipedia.rs http://www.google.rs http://www.muzejnt.rs http://www.planeta.rs http://energetika.ibn.com http://www.hobbyvista.com http://www.all-model.com http://www.itn.sanu.ac.rs http://www.pronalazac.org http://www.mfkg.rs http://www.solidworkslaunch.com http://www.polj.uns.ac.rs http://www.vokabular.org http://www.samsvojmajstor.com http://www.techedu.com/pintar.asp http://www.techedu.com/Pintar_01101.аsp http://www.zisman.ca/files/VLabs_Electricity _Setup.zip

http://www.cent.mas.bg.ac.rs http://www.metalurgija.org.rs http://www.duzs.org.rs http://www.izvorienergije.com http://www.alwayshobbies.com http://www.svastara.com http://www.internetmodeler.com http://ldd.lego.com/download/default.aspx http://www.focuseducational.com/category/ design- technology/2 http://www.focuseducational.com/product/design- technology-mechanisms/38 http://www.corel.com/servlet/Satellite/eu/en/ Content/1150905725000 http://web.riverdeep.net/portal/page?_page id=818, 1382928,818_1382947&_dad=portal&_schema= PORTAL http://sine.ni.com/nips/cds/view/p/lang/en/nid/203432

8. ИНДЕКС ПОЈМОВА А алгоритам 8, 9, 16, 39, 41, 42, 54, 58 амперметар 16, 17, 18, 28, 29, 31, 32 аналогни сигнал 60

О осигурач 16, 17, 18, 27, 28, 29 отпорник 11, 15, 16, 17, 18, 20, 25, 27, 28, 29, 31, 32, 33, 36, 42, 51, 52

Б бајт 52, 53, 56

П појачавач 51 пријемник 7 програмирање 57 производња електричне енергије протокол 6, 15, 21 процесор 60

uk a

Е елeктрана 60 електрично коло 11, 14, 15, 16, 21, 23, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33 електроенергетски системи 60 електромагнет 15, 21, 22, 24 електромагнетни релеј 15, 21 електромотор 15, 24, 51, 55, 56 електронске компоненте 28, 60 електроника 51, 55, 60 енергија 16, 60

Р PC 50, 51 RAM 11, 61 регистри 42 ROM 6, 7, 10, 13, 27, 28, 29, 30, 61 реостат 28, 29 ротор 6, 15, 21, 24

Д дигитално 54, 60 диода 8, 11, 20, 25, 26, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 39, 41, 42, 43, 44, 46, 49, 50, 51, 52

Г галванометар 15, 23

И индикатор 12, 26, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 50 интегрисана кола 51 интерфејс 8, 26, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 58, 61 исправљач 7, 16, 19, 24, 26, 35, 36, 55, 56 Ј једносмерна струја 7, 12, 27, 60 К кондензатор 11 конектор 51 Л логичка кола 26, 44, 46, 47, 48, 49 М магнетни 15, 21, 22, 23, 24 моделовање 7, 28, 33, 48, 51 наизменична струја 12, 60

С сензор 54 сигнал 8, 44, 48, 51, 52, 53, 56, 60 симулација 8, 10, 14, 15, 16, 17, 18, 20, 26, 27, 28, 29, 31, 32, 33, 35, 36, 38, 40, 42, 43, 46, 47, 48, 49, 52, 53, 54 софтвер 14, 15, 17, 26, 27, 28, 29, 31, 32, 34, 39, 41, 42, 44, 46, 48, 53 соларна енергија 85 статор 20, 24, 29, 48, 55 ч чип 43 Т транзистор 11, 25, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 44, 49, 51, 52, 60 трансформација 26 У уземљење 31, 32, 51, 52

uk a

ДОДАТАК – УК 8/ОК 8: МОДЕЛИ И МАКЕТЕ СА ТАКМИЧЕЊА ИЗ ТЕХНИЧКОГ СТВАРАЛАШТВА

uk a

Ed o

uk a

Ed o

uk a

Ed o

uk a

Ed o

uk a

Ed o

uk a

Ed o

uk a

Ed o

uk a

Ed o

uk a

Ed o