ABC tehnike broj 582

I Nobelovci i izumi I I SF priča I I Mala škola fotografije I Izbor

I Mozgalice I Poštanske marke - edukativni medij I I Koliko stvarnost može biti široka? I I Kako dohvatiti dugu? I I USB – eksperimentalna pločica I

ISBN 1334-4374

Rubrike

Robotika

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

I Roboti za terapiju hodaI

Prilog

I Svjetionik na Oštrom - Kraljevica I Broj 582 I Veljača / February 2015. I Godina LIX.

www.hztk.hr

ČASOPIS ZA MODELARSTVO I SAMOGRADNJU

MATEMATIČKE ZAGONETKE

Mozgalice Mozgalica 14

Magarica i mula Mozgalica potječe iz zbirke Antologia Graeca, koja je napisana oko 500. godine nove ere i sadrži razne upute za računanje, epigrame i 44 mozgalice. Ovo je jedna od najpoznatijih: Magarica i mula teško natovarene vinom kreću se putem. Magarica stenje pod teretom.

Tada joj mula reče: “Majko, ako mi predaš jedan tvoj teret, nosit ću dvostruki teret od tebe, ali ako ti uzmeš jedan teret, nosit ćemo jednake terete.”

Matematičaru, izračunaj mi kako su bile opterećene magarica i mula.

Vaš MIMAT

Mozgalica 13. Rješenje Kralj Shirham morao je postaviti na prvo polje šahovske ploče: 1 -> 20 zrno, na 2 -> 21, na 3 -> 22, i tako dalje, do 64 polja -> 263.

Napravimo tablicu: Broj polja Broj zrna Eksp. oblik Zbroj do polja Eksp. oblik

1 1 20 1 21 -1

2 2 21 3 22 -1

3 4 22 7 23 -1

4 8 23 15 24 -1

Broj 264-1 = 18 446 744 073 709 551 615 zrna pšenice je tako velik da kralj Shirham nije mogao ispuniti želju Dahira, jer ni danas cijeli prinos pšenice ne bi bio dostatan. Ovim bi se zrnima pšenice mogla prekriti sedmina površine zemaljske kugle, uključivši oceane.

Vaš MIMAT

5 64 16 24 263 31 25 -1 264-1

U OVOM BROJU Mozgalice. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Projekt Sokrat. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Prvi božićni kup u COO “Ivan Štark”. . . . . . . 6 Koliko stvarnost može biti široka? . . . . . . . . 7 Komunikacija. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 USB – eksperimentalna pločica . . . . . . . . . 10 Kako dohvatiti dugu?. . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Novi je laser stigao u grad . . . . . . . . . . . . . 14 - milijun puta slabiji od običnog laserskog pokazivača! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Svjetionik na Oštrom - Kraljevica . . . . . . . . 15 Vroom box. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Mala škola fotografije. . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Pogled unatrag. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Analiza fotografije. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Programiranje mikrokontrolera (7).

AVR Studio i main() - MyFirstProgram . . . . 21 Arduino kroz jednostavne primjere . . . . . . . 23 Minolovci. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Kako radi naponski stabilizator [2]. . . . . . . 27 I. Akasaki, H. Amano, S. Nakamura. i plavi LED. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Roboti za terapiju hoda. . . . . . . . . . . . . . . . 34 Poruke koje stižu daleko. . . . . . . . . . . . . . . 37 Nove dimenzije u proizvodnji. sirovog željeza. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 Nacrt u prilogu: Svjetionik na Oštrom - Kraljevica

Nakladnik: Hrvatska zajednica tehničke

telefon i faks (01) 48 48 762 i (01) 48 48 641;

kulture, Dalmatinska 12, P. p. 149, 10002

www.hztk.hr; e-pošta: abc-tehnike@hztk.hr

Zagreb, Hrvat­ska/Croatia

“ABC tehnike” na adresi www.hztk.hr

Uredništvo: Damir Čović, prof., Damir Gornik, dr. sc. Zvonimir Jako­bović, Zoran

Izlazi jedanput na mjesec u školskoj godini (10 brojeva godišnje)

Kušan, Ivan Lučić, dipl. ing. Miljen­ko Ožura,

Rukopisi, crteži i fotografije se ne vraćaju

prof, Ivan Rajsz, prof., mr. Bojan Zvonarević

Žiro-račun: Hrvat­ska zajednica tehničke kul­ ture HR68 2360 0001 1015 5947 0

Glavni urednik: Zoran Kušan, ing.

Priprema za tisak: Zoran Kušan, ing.

Lektura i korektura: Morana Kovač Broj 6 (582), veljača 2015. Školska godina 2014./2015.

Naslovna stranica: Uredništvo i administracija: Dalmatinska 12, P.p. 149, 10002 Za­greb, Hrvatska

Devizni račun: Hrvatska zajednica tehničke kulture, Zagreb, Dalmatinska 12, Zagre­bačka banka d.d. IBAN: 6823600001101559470 BIC: ZABAHR2X Cijena za inozemstvo: 2,25 eura, poštarina uključena u cijeni (PDF na CD-u) Tisak i otprema: DENONA d.o.o., Getaldićeva 1, 10 000 Zagreb

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

Projekt Sokrat NEPOZNATI PROJEKT SOKRAT Investicija od 2,5 milijarde eura koja Hrvatsku može izvući iz krize Vlada uopće ne zna da se uz jezero Peruća grade hidroelektrana i termoelektrana.

Tko je ikada čuo za Ravno vrdovo? To je mala, pusta udolina na sjeveroistočnoj strani Dinare okrenutoj Bosni i Hercegovini. Prekrivena je oskudnim raslinjem, do nje nema cesta i putova ucrtanih na karte hrvatskih prometnica, nema naselja ni crkve, ni potoka ni šume. Tek dvije-tri pastirske kućice bez pastira i stoke.

Ravno vrdovo ne čini se važno baš ni po čemu.

No, u njega bi se moglo uliti 20 milijuna litara vode i tako dobiti umjetno jezero površine nešto veće od 210 hektara. A budući da bi se to jezero nalazilo na nadmorskoj visini od oko 600 metara višoj od visine na kojoj je akumulacijsko jezero Peruća, u koje stane čak 565 milijuna litara vode, rijetka i sretna kombinacija tih dviju golemih planinskih “posuda” ima investicijski potencijal od gotovo 20 milijardi kuna i sposobnost da Hrvatsku izvuče iz aktualne ekonomske krize.

Kako je to moguće? Tajnu nam je otkrio Ivica Jakić, a zove se projekt SOKRAT. Ivica Jakić, diplomirani inženjer strojarstva iz Zagreba, duže od 30 godina radi u Austriji i

ENERGETIKA

Švicarskoj na poslovima energetike i crne metalurgije. Prije nego što je pokrenuo vlastiti posao u inozemstvu, u Hrvatskoj je bio angažiran na uvozu dijelova za nuklearnu elektranu Krško, kao sudski vještak radio je procjenu TE Plomin 2 i sudjelovao u brojnim drugim energetskim projektima. Proteklih 12 godina konzultant je najveće švicarske energetske tvrtke Alpiq za proizvodnju i trgovinu električnom energijom na području jugoistočne Europe i Izraela, gdje se bavi organizacijom gradnje elektrana te tranzitom i trgovinom strujom.

Viškovi struje

U projektu SOKRAT, zasnovanom na dinarskom fenomenu Ravno vrdovo, Ivica Jakić glavni je konzultant za pojedine objekte složenog sustava, zadužen za privlačenje investitora, dok je nositelj i vlasnik projekta, razvoja i ishođenja svih potrebnih dozvola (developer) zagrebačko projektno poduzeće MCC, čiji je direktor diplomirani inženjer Zoran Burić.

Upravo su MCC-ovi inženjeri otkrili i shvatili izvanredan energetski potencijal Ravnog vrdova i pretočili ga u prve skice, izračune i dijagrame. A od tada projekt se neslućeno razgranao i raširio.

Premda mu je težište na slivu rijeke Cetine, gdje

3

će pojačati i podržati sustav vodenih tokova, akumulacija i elektrana koje tamo već postoje, područje SOKRAT-ova djelovanja nevjerojatno je široko. On zahvaća energetiku od juga Njemačke, preko cijele jugoistočne Europe, Balkana i Italije sve do plinskih nalazišta u istočnom Mediteranu ispred obale Izraela i Palestine!

Pritom, riječ je o obnovljivim izvorima energije koje će samo poduprijeti najčišća plinska termoelektrana, o domaćoj pameti i proizvodnji koja se neće zadržati samo na energetici nego će omogućiti i razvoj gradova i ekološke poljoprivrede u cetinskom kraju. Svi, naime, žele imati čiste i obnovljive vjetroparkove i solarne elektrane, ali one imaju nezgodnu “narav”...

Vjetar na širem području središnje i jugoistočne Europe, Alpa i Mediterana zapuše redovito predvečer, kada se Sunce sprema na počinak, pa tada punom snagom prorade i vjetroelektrane i počnu proizvoditi obilje “čiste” električne energije. Nevolja je, međutim, što u to vrijeme i ljudi odlaze na spavanje, gase televizore, štednjake, klime i svjetla, pa tu noćnu struju iz vjetroelektrana nema tko potrošiti. Istovremeno struju u dalekovode nabijaju i termoelektrane na ugljen i nuklearke koje daju bazni napon i koje svoju snagu ne mogu bitnije smanjivati. Tada viškove struje nekako treba pohraniti za doba dana kada se potrošnja opet povećava.

4

Postoji nekoliko načina za to, na primjer, punjenje automobilskih i stacionarnih akumulatora, tlačenje zraka u spremnike, proizvodnja vodika elektrolizom vode... no sve je to tek kap u moru potreba. Glavni masovni način pumpanje je vode na veću visinu u tzv. reverzibilnim ili pumpnim hidroelektranama, kakva kod nas postoji na južnim obroncima Velebita, iznad mjesta gdje se Zrmanja ulijeva u more.

Upravo takvu jednu hidroelektranu, ali tri puta jaču od one na Zrmanji, tvrtka MCC i Ivica Jakić zamislili su između jezera Peruća i Ravnog vrdova. Ona bi noću i danju skupljala i skladištila viškove električne energije iz vjetrenih i solarnih elektrana, pa i klasičnih ako zatreba, na širokom teritoriju jugoistočne Europe, pa i podmorskim kabelom iz Italije, tako što bi vodu iz Peruće kroz cijevi i tunele pumpala na 600 metara veću nadmorsku visinu u Ravno vrdovo. A kad potrošnja struje naraste, tu bi vodu ispuštala natrag u Peruću i proizvodila struju za trgovce i potrošače. Čisto energetski gledano, ta operacija uopće nije pametna. Jasno je da se pumpanjem pa ponovnim ispuštanjem vode veliki dio proizvedene energije gubi. Tako će i RHE Vrdovo na godinu trošiti 2000 gigavatsati (GWh) struje, a proizvoditi oko 1600 GWh. Ali, ta operacija ima svoju ekonomsku i energetsku i logiku i računicu. Naime, noćna struja iz elektrana koje rade

neprekidno i struja iz vršnih elektrana, koje se pale povremeno i prema potrebama, ne može imati istu cijenu. Ne može jednako stajati energija za kojom postoji ogromna potražnja i ona suvišna.

Zarada 50 milijuna eura

Tako će struja koju će Vrdovo trošiti stajati oko 42 eura po megavatsatu (MWh), a ona koju će vraćati u mrežu vrijedit će 84 eura. Ostvare li se na tržištu te prosječne cijene (a one u stvarnosti dosežu i puno veću razliku), operatori RHE Vrdovo mogu računati na čistu godišnju zaradu od oko 50 milijuna eura. I to samo od proizvodnje struje, ne računajući prihod od snage koju će rezervirati i čuvati za velike klasične elektrane. A da bi došao do te zarade, investitor će u gradnju pumpne HE Vrdovo trebati potrošiti čak 592 milijuna eura. Bez te i takvih investicija, međutim, nije moguće ostvarenje plana Europske unije da do 2020. godine 20 posto energije pro­ izvodi iz obnovljivih (tj. neiscrpnih) izvora.

I u Hrvatskoj je već instalirano oko 400 megavata (MW) snage u vjetroelektranama, u koje je uloženo oko 580 milijuna eura, a moglo bi se sagraditi i do 800 MW, što je više od snage nuklearke Krško (696 MW). Ukupna instalirana snaga vjetroelektrana u Europi do 2020. doseći će 215 000 MW, a do 2030. godine 400 000

megavata. Bez pomoći reverzibilnih hidroelektrana, bez njihove pohrane viškova struje i bez njihovih pomoćnih usluga održavanja rezerve snage te regulacije napona i frekvencije, elektroenergetska mreža ne bi mogla primiti tolike vjetroelektrane na sebe niti bi sva njihova pro­ izvodnja mogla biti iskorištena.

Zato se u čitavoj Europi nove pumpne HE planiraju i grade velikom brzinom, ali rijetke su zemlje koje raspolažu iskoristivim razlikama nadmorske visine i iskoristivom silom gravitacije, pa tako Njemačka traži tu vrstu usluga u Austriji i Švicarskoj, čak i u Norveškoj.

U Europi je trenutno u pogonu 170 pumpno-akumulacijskih HE, a planira se gradnja novih 60 na koje će se potrošiti 27 milijardi eura! Zato inženjer Jakić uopće ne sumnja da će se naći investitor i za Ravno vrdovo. No ta će reverzibilna elektrana s čak tri turbine biti tek početak realizacije projekta SOKRAT. Nedaleko od nje, odmah pokraj brane HE Peruća, planira se i gradnja plinsko-parne kogeneracijske termoelektrane najnovije tehnologije i s najvišim stupnjem iskoristivosti, koja bi se hladila vodom iz jezera Peruća. Plin za tu elektranu dopremao bi se ili postojećim Croplinovim plinovodom od Dugopolja ili brodovima za prijevoz komprimiranog plina preko Splita.

Mišo Dlouhy

5

Prvi božićni kup u COO “Ivan Štark” U Centru za odgoj i obrazovanje “Ivan Štark” prvi put je za polaznike održano natjecanje pod nazivom “Prvi božićni kup miniklizača SIKI-13”, koje su organizirali Zajednica tehničke kulture Grada Osijeka i Aeroklub Osijek. Samu radionicu osmislio je i proveo Antun Šikić, voditelj Centra tehničke kulture Osijek/ZTKGO, skupine Zrakoplovno modelarstvo.

Na natjecanju je sudjelovalo 25 učenika od četvrtog do osmog razreda koji su prije toga sudjelovali na radionici zrakoplovnih modelara.

U odličnom raspoloženju i jakoj konkurenciji, nakon kratkog treninga, u ukupnom plasmanu pobijedila je Ema Bečehen (njezin je model preletio najveću razdaljinu) ispred Marka Lukamovića, dok je treći bio Matej Ribičić.

U konkurenciji djevojčica, opet je Ema Bečeher briljirala osvojivši prvo mjesto, drugo je osvojila Rebeka Deže, a treće Dragana Mišković.

Najboljima su podijeljene medalje dizajnirane posebno za ovu prigodu. Organizatori, kao i rav-

6

DOM TEHNIKE

nateljica Edit Lemal, Angelina Zdravčević, profesorica tehničkog odgoja, i voditelj radionice, Antun Šikić, samu radionicu i natjecanje ocije­ nili su vrlo uspješnima te su na poticaj učenika načelno dogovorili da, ukoliko bude financijskih sredstava, ovaj projekt postane tradicija i da se organizira svake godine u vrijeme Božića.

I tako je još jedna godina privedena kraju na način kako je započela, radno s osmjesima na licima svih sudionika.

Nataša Dorić

Koliko stvarnost može biti široka?

Pop-kulturne znanstveno-fantastične vizije oduvijek nam golicaju maštu prezentiranjem brojnih inovativnih tehnoloških koncepata, produbljujući naš tehnofetišizam te navodeći nas na promišljanje o društvenim, psihološkim i etičkim implikacijama njihove posvemašne primjene u mogućim scenarijima budućnosti. Tako će se poklonici sedme umjetnosti vjerojatno prisjetiti vizionarskih ideja poput raznim tekstualnim i grafičkim informacijama nadopunjenog Schwarzeneggerova robotskog vidnog polja iz Terminatora ili Cruiseova manipuliranja virtualnim 3D-objektima pomoću futurističkih rukavica iz Minority Reporta. Ponekad filmska budućnost pokuca na vrata i prije nego smo se nadali, pa tehnologije koje su prije desetljeća ili dva obitavale isključivo u sferi redateljske i scenarističke mašte ubrzo postaju prototipne; počinjemo ih uzimati zdravo za gotovo, a o njihovom omasov-

NOVE TEHNOLOGIJE

ljenju i komercijalizaciji razmišljamo kao o neminovnosti koja je tek pitanje godina ili mjeseci.

Jedan od koncepata s kojima se, zahvaljujući pojavi potrošačke elektronike, poput pametnih telefona, televizora i tableta, kao i eksponencijalnom širenju tržišta videoigara, onog mobilnih aplikacija, te razvoju tehnologije prepoznavanja pokreta, u posljednjih pet godina dogodilo nešto slično, upravo je onaj proširene stvarnosti (augmented reality ili AR). Proširena stvarnost dio je kategorije tzv. miješane stvarnosti (mixed reality, MA), zamišljenog prostora unutar kontinuuma na čijim marginama postoje stvarno i virtualno, a Ronald Azuma definira je kao interaktivno i trodimenzionalno nadopunjavanje slike pojavnoga svijeta računalno generiranim sadržajem u stvarnome vremenu, s ciljem proširivanja pojedinčeve percepcije stvarnosti.

Komplementaran s konceptom AR-a je onaj pro-

Slika 1. Aplikacija Wikitude Drive za platformu Android koristi AR-tehnologiju za navigaciju u stvarnom vremenu

7

Slika 2. HUD-displeji omogućuju vojnim avijatičarima prikaz relevantnih parametara o promatranoj okolini bez spuštanja pogleda na računalni zaslon

širene virtualnosti (augmented virtuality, AV), odnosno uporabe digitalizacijskih tehnologija kako bi se stvarni objekti izmjestili u virtualni prostor te postali interaktivni s njime. Moguće je da niste ni svjesni koliko ste se već puta susreli s konkretnim primjerima implementacije miješane stvarnosti u svakodnevnim aktivnostima, poput gledanja vremenske prognoze, gdje meteorolog interaktira s virtualnom kartom u njegovoj pozadini; praćenja sportskih prijenosa i analiza, gdje su linije razgraničenja, logotipovi momčadi ili oni sponzora izrazito vjerno digitalno pridodani stadionskom okruženju; ili pak korištenja softverskih rješenja, koja pomoću mrežne kamere omogućuju vašu transformaciju u omiljenog superjunaka na zaslonu računala. S obzirom da osjetom vida primamo daleko najviše informacija iz okoline, suvremena su istraživanja na području AR-tehnologije usmjerena ponaj-

Slika 3. Računalna kamera prepoznaje simbol na specijalnoj fizičkoj igraćoj karti te oživljava 3D-model virtualnog lika na zaslonu

8

prije na implementaciju vizualnih komponenti virtualnosti, što ne znači da u budućnosti nećemo i virtualno kušati, mirisati ili opipavati. Iako je riječ o izrazito mladom istraživačkom području, koje povećani akademski i profesionalni interes bilježi tek s početkom 90-ih, ideja o stapanju stvarnog i virtualnog seže u rana desetljeća 20. st. te se veže uz američkog pisca Franka Bauma, koji prvi iznosi ideju o elektroničkom uređaju za prikazivanje podatkovnog sloja preko slike stvarnoga svijeta. Iza samog pojma proširene stvarnosti stoji Boeingov inženjer Tom Caudell, koji je 1990. izumio AR-softver za asistenciju pri pozicioniranju kablova u proizvodnom procesu aviona, a tog se desetljeća razvijaju AR-sustavi koji osobito široku primjenu pronalaze u vojnoj industriji i medicini. S prijelazom u novo tisućljeće te zahvaljujući lansiranju softvera otvo-

Slika 4. Google Glass sljedeća je velika stvar u AR-tehnologiji s golemim potencijalom komercijalizacije

renog koda nazvanog ARToolKit 1999. godine, AR-tehnologija je iz opskurnih sveučilišnih laboratorija počela migrirati u daleko transparentniju sferu potrošačke elektronike. Ovaj je set alata stvorio predispozicije za omasovljenje AR-a uz pomoć računala ili pametnog telefona opremljenih kamerom i internetskom vezom. Tako se jedna od prvih AR-aplikacija za pametne telefone, WikiTude, pojavljuje 2008., dok sljedeće godine ARToolKit postaje kompatibilan s Adobe Flash platformom te donosi dašak širine u mrežnu sferu, osobito u segmentima internetskog oglašavanja te zabavno-interaktivnog softvera.

Iako danas i nije toliko čudno da naš virtualni ljubimac s onu stranu zaslona mobitela skakuće po tepihu dnevne sobe, koji je prije samo pola

Slika 5. AR-tehnologija omogućuje marketinškoj industriji pronalaženje novih načina za osobnije povezivanje između brendova i potencijalnih kupaca

sata bio poprište minijaturnog futurističkog rata, valja spomenuti da je prva eksperimentalna AR-videoigra, FPS ARQuake, nastala tek 2000., a realizirana je uz pomoć GPS-navigacije, žiroskopa te HMD-u naprave.

Pretpostavljamo da vas zanima na kojem principu funkcioniraju AR-sustavi? Njihovu osnovnu komponentu, uz nešto neophodne stvarnosti, čini sloj za prikazivanje informacija o objektima pojavnog svijeta, uz koji se obično vežu pitanja pokrivenosti vidnog polja, punoće boja, kvalitete stereovida, postojanja efekta treptanja te rekalibracije sustava ovisno o pomacima korisnika. Korištenje zaslona pametnih telefona u ove svrhe udovoljava izrazito bitnom kriteriju portabilnosti, no zato nas dovodi u situaciju gdje su nam ruke uvijek zauzete, dok se neprestanim izlaganjem skupocjenih uređaja u javnosti kojima skeniramo okolinu izlažemo nizu potencijalnih neugodnosti. Štoviše, vidno polje kamere mobitela ograničeno je veličinom njegovog zaslona pa ne dobivamo sliku u realnim omjerima, a postoji i problem ubrzanog trošenja baterije dok su uključene sve funkcije telefona neophodne za rad jedne AR-aplikacije. Stoga se znatno praktičnijima čine HMD (head-mounted device) i HUD (heads-up display) displeji, uređaji nalik viziru ili naočalama, koji omogućuju prikaz virtualnog sadržaja ispred naših očiju na transparentnom sloju kroz koji možemo promatrati stvarnu okolinu ili pak na netransparentnom zaslonu, gdje slika okoline dolazi od kamera adekvatno pozicioniranih na napravi. Komercijalizacija ove teh-

nologije još je uvijek diskutabilna, no budućnost se čini obećavajućom, osobito s obzirom na skori tržišni dolazak Googleovog pretencioznog projekta Glass, pokušaja sažimanja konvencionalnog računalnog sustava u okvir naočala, koje bi korisnikovo vidno polje trebale obogatiti važnim informacijama i multimedijalnim sadržajima.

Posljednja i najkonzervativnija u nizu dostupnih tehnologija prikaza digitalno je projiciranje virtualnog okruženja na stvarne objekte pojavnog svije­ta. Za razliku od ostalih opcija, ova je izvediva isključivo na zadanom prostoru i u strogo kontroliranim uvjetima, a omogućavanjem istodobnog uvida u preklapanje višestrukim gledateljima, postaje korisnom u industrijskoj proizvodnji, građevinarstvu te vizualizaciji proizvoda. Nakon što smo se opredijelili za određenu tehnologiju prikaza, potrebna nam je baza podataka kojima želimo nadopuniti vidno polje, a ona može biti pohranjena bilo lokalno, bilo mrežno. Kako je velika većina današnjih mobilnih AR-aplikacija ovisna o lokacijskom pozicioniranju GPS-om,

Slika 6. Rasprave o tome znači li proširenje stvarnosti dodatno sužavanje ljudskosti i privatnosti nikada nisu bile žustrije

nailazimo na dvije veoma ozbiljne prepreke masovnoj primjeni ove tehnologije. Prva se odnosi na neophodnost posjedovanja internetske konekcije, odnosno na još uvijek neravnomjernu pokrivenost geografskih područja Wi-Fi i 3G-signalom, dok je druga vezana uz preciznost

9

MALA ŠKOLA PROGRAMIRANJA

Komunikacija USB – eksperimentalna pločica

Slika 7. Prikaz kontinuuma stvarno-virtualno

GPS-navigacije, čija odstupanja postaju razmjerno veća izvan polumjera od devet metara, ali i onu kompasa, žiroskopa te akcelerometra vašeg uređaja. Točno proračunavanje vaše trenutne pozicije u prostoru te kuta gledišta neophodno je kako bi softverska komponenta AR-sustava mogla detektirati prisustvo ili odsustvo stvarnih objekata, kontekstualizirati ih i dohvatiti adekvatne tekstualne i grafičke informacije o njima iz baze podataka te fotorealistično i napredno renderirati virtualno okruženje s obzirom na trodimenzionalnu sliku svijeta. Tako će jedan od ozbiljnijih izazova u budućnosti predstavljati razvijanje umjetne percepcije, usavršavanje responzivnosti te sofistifikacija sučelja AR-softvera, koji nipošto ne smije biti intruzivan i zagušujuć, već prije svega koristan, brz, intuitivan, oslonjiv i nadopunjujuć – što većina današnjih komercijalnih AR-aplikacija nije. Trenutnu situaciju sa široko dostupnim AR-softverom mogli bismo nazvati onom demonstracije potencijala i veoma ranog usvajanja dotične tehnologije. Važnu će ulogu u procesu njezinog eventualnog omasovljenja odigrati evaluacija razine stvarne iskoristivosti i naprednosti budućih AR-aplikacija u odnosu na njihove konvencionalne verzije koju će načiniti krajnji korisnici. Posve novu dimenziju budućnosti, ali i žustru raspravu o zaštiti privatnosti, rastvara zamisao o integraciji AR-tehnologije s onom virtualnog društvenog umrežavanja.

Hoćemo li za nekoliko godina nositi naočale koje će nam omogućiti da iznad tuđih glava vidimo lebdeće informacije i multimediju koje su netom podijelili na Facebooku i Twitteru? I još važnije – jesmo li na to spremni i želimo li to uopće? U svakom slučaju, riječ je o jednoj od tehnologija s najvećim i teoretski neograničenim potencijalom radikalne transformacije ljudske percepcije i društva, zbog čega će biti uzbudljivo svjedočiti postupnom širenju naše stvarnosti u sljedećim godinama.

Darko Lukačević

10

Slika 1. Računalo preko adaptera upravlja LED-diodama na eksperimentalnoj pločici

Umjesto školskog relejskog međusklopa USB-adapter može se priključiti na eksperimentalnu pločicu sa svjetlećim diodama (slika 1.).

Elektronička shema sklopa sa svjetlećim diodama na eksperimentalnoj pločici krajnje je jednostavna (slika 2.).

Slika 2. Elektronička shema

nog konektora s USB-adaptera. Svjetleće diode spojene su preko otpornika od 220 W na masu, ali i da se umjesto otpornika postavi kratko­ spojnik slaba (signalna) struja s adaptera ne bi ih oštetila. Žičano postolje može se postaviti i direktno na konektor kabela kako bi se moglo “ubosti” na eksperimentalnu pločicu (slika 4.).

Slika 3. Spoj paralelnog konektora USB-adaptera s eksperimentalnom pločicom

Na slici 3. vidi se na eksperimentalnoj pločici “ubodeno” žičano postolje za priključak paralel-

Slika 4. Postavljanje žica direktno na konektor USB-adaptera

Program 1.

Ovo je neka vrsta testnog programa; zadatak mu je sve svjetleće diode “upaliti” i “ugasiti” 10 puta.

Svjetleće diode pritom će biti “ugašene” pola sekunde, a “upaljene” jednu sekundu. Ukoliko sve radi kako treba, možemo ići dalje s pisanjem raznih programa za svjetlosne efekte.

11

Program 2.

U drugom programu koriste se samo tri od osam svjetlećih dioda koje se “upale” i “ugase” zaredom 6 puta kako bi se dobio svjetlosni efekt pomicanja svjetlosti. Svaka svjetleća dioda “upaljena” je pola sekunde, a čim se jedna “ugasi” druga se, susjedna, “upali”. Probajte po logici stvari proširiti program tako da se redom “pali” i “gasi” svih osam svjetlećih dioda.

Damir Čović, prof.

RADOVI MLADIH TEHNIČARA

Kako dohvatiti dugu?

Kako boje nastaju zbog različite frekvencije vala svjetlosti, tako i tonovi nastaju zbog različitog titranja zvučnih valova. Ako uspijemo shvatiti da je sve oko nas kretanje energije koja nas prožima i povezuje, lakše ćemo dohvatiti dugu, iako je ne vidimo.

Glazba može različito djelovati na nas, može izazvati spokoj i harmoniju u nama i oko nas ili, uz ples, opiti nas i baciti u glazbeni zanos.

Pitagora, grčki filozof iz V st. pr. n. e., mislio je

12

da glazba preslikava cikličke procese u svemiru i da su brojevi bit cijelog svemira, a da udaljenosti između dva planeta odgovaraju omjerima duljina žica za harmonijske tonove koji mogu pokrenuti ljudsku dušu. Tako je začeo misao koja će utjecati na buduće generacije glazbenika, pjesnika i filozofa da glazba ima moralne kvalitete, jer dok pjevamo, slavimo Boga i božansko u nama, dobro koje proizlazi iz stapanja duše i Boga može stvoriti red unutar ljudi i društva.

Iako ova misao dovodi u nepovoljan položaj sve

ove instrumente i proizvodi prve tonove koji do našeg uha dolaze u obliku zvučnih valova.

Glazba kao duga

one koji nemaju glasa ili sluha, potvrđena je, na određen način, novijim istraživanjima o utjecaju glazbe na subatomskoj razini, na kristale vode i biljaka, gdje su kristali leda kojima je puštana klasična glazba formirali pravilnije i savršenije oblike unutar vlastite strukture, a biljke bolje rasle. Zato su, ne bez razloga, Grci čak 6 svojih muza posvetili glazbi: Klio – muza junačke pjesme, Kaliopa – muza pjesništva, Terpsihora – muza zborskog pjevanja i plesa, Erato – muza ljubavnog pjesništva, Euterpa – muza umijeća skladanja tonova te Polihimnija – muza himni.

Kad bismo glazbu mogli vidjeti, bila bi poput spektra duginih boja. U tih 7 boja zadnja, ljubičasta, ponovo se približava crvenoj zato što ljubičasta ima gotovo dvostruko veću frekvenciju svjetlosti od crvene. Tako je i kod tonova. Ton tvore titraji zvuka; što je titraj brži, to je ton viši.

U oktavi, nizu od 8 tonova, viši ton titra dvostruko brže od nižeg. Zato osjećamo ta 2 tona kao jednaka, ali različitih tonskih visina. Tko god je svoju gitaru pokušao ugoditi prema sluhu to je već primijetio, jer kad dobijemo željeni interval između 2 žice, one zajedno zvuče jasno i čisto.

Naše oči ne obuhvaćaju cijeli spektar boja, ali u akustici doista čujemo nekoliko duga.

Pravilnost i čistoća tonova ogledaju se u fizikalnim brojčanim omjerima titraja zvučnih valova. Čiste intervale i cijelu čistu tonsku ljestvicu možemo čuti kad odsviramo samo bijele tipke na klaviru. Pravilnim rasporedom omjera titraja zvučnih valova stvorena je i današnja ljestvica s 12 tonova (na klaviru 7 bijelih i 5 crnih tipaka), a svi su jednako udaljenji jedan od drugog za jedan poluton. Ovisno od kojeg tona počinjemo svirati, ljestvica će biti drugačije kvalitete. Grci su poznavali mnogo različitih ljestvica. Na sreću do kraja srednjeg vijeka zadržale su se samo dvije: durska i molska. Durska koja nas uveseljava zbog većeg broja čistih intervala i molska koja nas čini sjetnijima i napetijima zbog više manjih intervala.

Pa što je onda glazba i kako nastaje?

Sukob duhovne i svjetovne glazbe

Glazba je jezik stvari. Glazba povezuje srce i kretnje ljudi i pomoću nje možemo komunicirati sa svojim unutrašnjim ja. Nekada davno u prošlosti, tko je znao proizvesti zvukove koji su se sviđali ljudima i bogovima postao bi šamanom ili svećenikom, jer mi ne slušamo glazbu samo ušima nego cijelim tijelom, a posebno osjećamo duboke tonove. Naši otkucaji srca mogu se prilagoditi ritmu glazbe. Prvi instrumenti bili su ljudski glas i udaraljke. Ljudi su posvuda mogli pronaći štapove, klade i kamenje za udaranje ritma. Ritam zahvaća noge i pokreće tijelo, jer je glazba tjelesni doživljaj i tjera nas na ples.

Od tada do danas svako dijete ponovo otkriva

U srednjem vijeku instrumenti nakratko nestaju iz bogoslužja, jer se vjerovalo da je samo ljudski glas dostojan slaviti Boga. Upravo pjevanje gregorijanskih korala i liturgijskih pjesama zbog svoje složenosti potaknut će glazbenike da počinu zapisivati glazbu na način kako mi danas to radimo – na linijama. Iako protjerana iz crkve, svjetovna glazba pronaći će svoje mjesto na dvorovima, ulicama i trgovima, gdje neće slaviti samo Boga, ljubav, ljubavnike i sam život (trubaduri, truveri, minezingeri).

Uz crkveno višeglasje u glazbu će polako ući i akordi – suzvučje od najmanje tri tona te melodijska linija i harmonijsko skladanje. Instrumenti

13

će se ponovo vratiti glazbi pojavom orkestara i opere i začeti put nastanku instrumenata kakve danas poznajemo. Danas na klaviru više ne udaramo ton guščjim perom nego batićem i žice gitara se ne izrađuju od mačjih crijeva, a ni rezonantne kutije od kornjačina oklopa, ali upravo ta dostupnost instrumenata omogućuje nam da ponovo i jednako kao nekad uživamo u glazbi

i osjećamo njezinu moć i snagu. Upravo kroz glazbu možemo formirati vlastite misli i osjećati se slobodno.

Zato slušajte i svirajte, nije važno da li na CD-u ili gitari, tijelo će se jednako pokrenuti i potjerati vaše misli naprijed!

Foto: tsudic Andrea Sudić

INOVACIJE

Novi je laser stigao u grad - milijun puta slabiji od običnog laserskog pokazivača!

Laser koji se proizvodi drugačije od onih na koje smo navikli koristi “fazne nizove” koji ga mogu učiniti 1000 puta stabilnijim i milijun puta slabijim od drugih lasera, što ga čini idealnim laserom za svakoga tko se bavi laserima, makar i samo kako bi pokazao nešto.

Dosad su laseri stvarali zrake tako što su fotoni jurili naprijed i nazad u komori punoj ogledala.

Fotone emitiraju identični atomi, svi na istoj frekvenciji, zbog čega se odbijaju naprijed i nazad između ogledala s usklađenim valnim dužinama.

Jedno od ogledala omogućuje propuštanje određene količine izvan komore: usklađeni fotoni izlaze ujednačeno fokusirani u jednoj zraci fokusiranog svjetla lasera.

No sudaranje s jednim ogledalom, pa drugim, a i poremećaji izvana, potaknut će ogledala da se njišu. Što i nije toliko vidljivo, barem ne ponosnim vlasnicima lasera koji se često znaju zabavljati usmjeravajući svoje lasere u tuđe kuće i avione koji prolaze nebom (što je vrlo opasno i krivično ponašanje). Njihanje se događa, bez obzira vidjeli to oni koji ih koriste ili ne, zbog

14

toga što ogledala služe za ujednačavanje jurećih fotona što mijenja boju ili frekvenciju laserske zrake, koja se isto njiše.

Kako se ljudi više ne bi sramotili zbog tog nekontroliranog laserskog njihanja, fizičari s JILA (Udruženi institut Sveučilišta Colorado u Boulderu i Nacionalnog instituta za standarde i tehnologiju) pronašli su novu tehniku “faznih nizova”. Fazni nizovi ne uključuju ogledala.

Fotoni se jednostavno od početka usklađuju.

Započnu s milijun atoma rubidija koje postave u običnu komoru s ogledalima. Umjesto da navedu atome da stvore laser u komori, oni ispale lasersko svjetlo u komoru i pokrenu to među ogledalima. Zatim upotrijebe drugi laser kako bi naveli fotone da uđu i izađu iz pobuđenog stanja. Kada fotoni padnu ispod tog energetskog stanja, emitiraju fotone koji su posve usklađeni jedni s drugima.

Ti fotoni tako naglo prsnu iz lasera u tako velikom broju da se ne stignu reflektirati u komori.

To održava sve atome rubidija usklađenima, cijelo vrijeme, proizvodeći laser koji se njiše tisuću puta slabije od ostalih. Naravno, postoji i jedna začkoljica.

Ovaj je laser blijed. Milijun je puta slabiji od laserskog pokazivača, ali je pouzdan. Lasere koristimo kako bismo regulirali atomske satove i usmjeravali satelite kako i gdje hoćemo – što je laser pouzdaniji, to bolje za sve nas.

Izvor: Nature

Svjetionik na Oštrom - Kraljevica

NACRT U PRILOGU

Materijali za rad:

1. Podloga svjetionika . . . . . . . medijapan 4 mm, 2. Konstrukcija svjetionika . . . . šperploča 3 mm, 3. Kula svjetionika . . . . papirna Ijepenka valjak, 4. Obloga za kulu svjetionika od pluta . . pluto 2 mm, 5. Ograda na kuli svjetionika . . . čačkalice i čipka širine 12 mm, 6. Kupola svjetionika . . . . . . . . . . drvena kuglica, 7. Ograda građevine . . . . . . . . . . letvice 5x5 mm, čačkalice i čipka širine 12 mm, 8. Spajanje pozicija . . . . . . . . . . . . ljepilo za drvo, 9. Uređenje građevine . . . . . . različiti materijali.

Alati za rad:

• Pribor za tehničko crtanje, • Stroj za piljenje, stroj siguran za rad djece, • Ručni alat za obradu papira i drveta (škare, modelarski nožić, brusni papir, turpije različitih oblika i finoće brušenja, • Pomoć pri spajanju pozicija: kutnik, gumice za kućanstvo, kvačice, utezi itd.

Operacijska lista:

1. Proučavanje dokumentacije, priprema radnog mjesta, spajanje naljepnica i šperploče A4 formata.

2. Piljenje pomoću stroja i fina obrada pozicija.

3. Izrada provrta potrebnih dimenzija.

4. Ocrtavanje i rezanje na dimenziju papirne Ijepenke.

5. Ocrtavanje, rezanje na dimenziju obloge od pluta te lijepljenje na papirnu Ijepenku.

6. Izrada ograde kule svjetionika te spajanje lijepljenjem.

7. Izrada kupole od čačkalica, čipke (ograda), drvenih kuglica.

8. Spajanje pozicija u gotov uradak.

9. Priprema za povezivanje dviju radionica, modelarstvo i automatika.

10. Finalna obrada, uređenje i dizajniranje.

Opis izrade:

Svjetionik na Oštrom - Kraljevica obilježje je grada te je kao takav zaslužio izradu u obliku makete. Svi oni koji su bili u Kraljevici, u svoje su

15

ZVUK AUTOMOBILA

Vroom box šetnje sigurno uvrstili svjetionik, simbol grada. lako nisam iz Kraljevice, grad na mene ostavlja dubok dojam, a svjetionik daje dodatnu svjetlost dobrim osjećajima.

Ocrtat ćemo podlogu te napraviti osnovnu podjelu radnih zadataka. Naljepnice s gotovim crtežima zalijepit ćemo na šperploču, a zatim piljenjem precizno izrezati. Nakon toga slijedi fina obrada brušenjem. Na valjke od kartona zalijepit ćemo oblogu od pluta debljine 2 mm.

Ona služi kao ukras te ju je potrebno precizno spojiti. Kao ukras može poslužiti i neki drugi materijal. Nakon toga pomoću naljepnice treba odrediti položaj prozora i vrata na tornju svjetionika te pomoću modelarskog nožića po crtama urezati otvore. Slijedi izrada preostalog dijela svjetionika – zidova i krova – kako bismo mogli uradak dodatno ukrasiti, postaviti elektroničke elemente ili na neki drugi način dodatno urediti.

Kad je objekt gotov treba urediti okoliš, postaviti ograde, staze i prilaze, izraditi okvire na prozorima i vratima te dimnjak. Uradak nije posebno zahtjevan i kao takav prilagođen je malim modelarima. Ipak oni koji se tek počinju baviti maketarstvom i modelarstvom trebali bi uz sebe imati iskusnijeg modelara.

Svjetionik kao rasvjetno tijelo u sobi efektan je i drag detalj posebno onome tko ga je sam izradio. Na proljetnoj radionici sudionici su ga izradili te dodatno uredili na radionici automatike. Neka vam svjetionik pokaže pravi put.

Ivan Rajsz, prof. PTO-a

16

Neka tvoj auto zvuči kao auto koji želiš.

Suočite se s tim da vjerojatno nećete nikad imati “nabrijanu pilu” kakvu ste oduvijek željeli, ali barem automobil koji trenutno imate može zvučati kao vozilo vaših snova.

VroomBox koristi snažan mikroprocesor koji digitalno reproducira zvukove motora 15 različitih vrsta automobila i prenosi ih preko zvučnika ugrađenih u donji postroj vozila. Uključuje i specijalne efekte poput škripe guma i turbo blowoff ventila koji se pale automatski. S interneta možete skinuti i zvukove drugih modela automobila kao i druge specijalne efekte. Zvukovi i efekti kontroliraju se pomoću male čeone ploče sa zaslonom s pozadinskim svjetlom koja je praktično smještena na ili ispod upravljačke ploče automobila.

Jednom instaliran, VroomBox neprekidno nadzire brzinu vrtnje motora tako da će se pritiskom na papučicu gasa ili promjenom brzine savršeno uskladiti i zvuk vašeg željenog automobila. Preko ugrađenih zvučnika reproducirani zvuk motora čut će savršeno jasno i glasno svi oko vas. Sve radi automatski, od trenutka paljenja do gašenja motora automobila, s ručnim ili automatskim mjenjačem. Kada ste spremni ponovno voziti vaš stari automobil, dovoljno je samo isključiti VroomBox i serijski zvuk motora se vraća .

“VroomBox je odličan. Zvuk je tako uvjerljiv da ponekad zaboravim što vozim!”

Prema www.vroombox.com [PAM]

MALA ŠKOLA FOTOGRAFIJE Piše: Borislav Božić, prof.

SJENILA ZA OBJEKTIVE Sjenila [Lens hood] za objektive važan su i obavezan dodatak fotoopreme. Ona služe da spriječe ulaz svjetla u objektiv koje nije u funkciji stvaranja slike. To zalutalo svjetlo unutar leća objektiva reflektira se i proizvodi različite neželjene efekte na snimku kako to pokazuje sliku lijevo dolje. Ovo se dešava kad snimamo bez sjenila, a izvor svjetla je negdje ispred nas ravno ili pod nekim kutom u odnosu na os objektiva. Naravno, nije nužno da imamo sjenilo. U slučaju kad ga nemamo, strogo moramo voditi računa da nam neželjeno svjetlo ne uđe sa strane u objektiv i ne pokvari snimak.

Shema lijevo pokazuje kako sjenilo sprečava ulaz svjetla sa strane. Nemamo li sjenilo, a želimo snimati scenu u kojoj je ispred nas izvor svjetla [sunce, reflektor ili neka druga svjetiljka], moramo se zakrenuti da nam taj izvor sa strane bude dovoljno i da nijedna zalutala zraka ne uđe u objektiv. Ako pak zakretanjem gubimo motiv i smisao snimanja, u tom slučaju možemo postaviti dlan sa strane objektiva i tako ćemo spriječiti ulaz neželjenoga svjetla. U ovom slučaju moramo voditi računa da nam dlan ne uđe u kadar.

17

Pogrešan odabir sjenila u odnosu na vidni kut objektiva proizvodi vinjetiranje.

Pri odabiru sjenila moramo voditi računa o promjeru našega objektiva te o žarišnoj duljini ili vidnom kutu. Ako slučajno imamo sjenilo uže nego što je vidni kut našega objektiva, imat ćemo pojavu vinjetiranja kao što pokazuje snimak desno dolje. To je dosta neugodna pojava ako je nismo namjerno planirali. Danas imamo autore koji ovu pojavu koriste kao dio kreativnoga postupka;

namjerno prave “grešku” kako bi postigli određeni estetski ugođaj. Shema iznad ovoga teksta pokazuje sjenilo užega vidnog kuta od objektiva.

Na fotografiji pejzaža desno ispod ovog teksta vidimo vinjetiranje. Vinjetiranje je pojava kad imamo zatamnjene kutove fotografije jer na tim dijelovima nije ušlo dovoljno svjetla - spriječeno sjenilom ili je loše iskorigiran objektiv.

Na tržištu imamo mnoštvo proizvođača dodatne opreme za fotografe koja je dosta neujednačena u kvaliteti, a i po cijeni je različita. Kod odabira sjenila trebamo posebnu pažnju obratiti na njegovu unutrašnjost jer ako nije dovoljno matirana, onda će i samo sjenilo proizvoditi reflekse i neće

ispuniti svoju funkciju. Naprotiv, još više će pojačati negativne učinke. Kvalitetna sjenila imaju u strukturi unutrašnjosti sitne dlačice i poput baršuna su. Takva površina u potpunosti upija svjetlo i neće proizvesti neželjene efekte.

I na kraju da ponovimo: Ako nam zaluta svjetlo u objektiv koje nije u funkciji stvaranja slike, reflektirat će se unutar leća objektiva i na snimku će proizvesti višestruke kružne, loptaste ili neke druge oblike. Snimak će biti smanjenog kontrasta i bez detalja. Ovu neželjenu pojavu možemo izbjeći upotrebom kvalitetnoga sjenila.

18

POGLED UNATRAG LINHOF Valentin Linhof davne 1887. godine osnovao je u Münchenu tvrtku LINHOF koja je proizvodila vrhunske tehničke kamere.

U početku su proizvodili kamere do formata 18×24 cm, a od 1934. godine usavršili su se u proizvodnji metalnih konstrukcija u formatima 6,5×9 i 9×12 cm. Među autorima reklamne, pejzažne i fotografije arhitekture ova je kamera bila nezamjenjiva. Savršeno precizna i s izuzetno kvalitetnim izmjenjivim objektivima te mnoštvom dodatne opreme pravi je “fotografski biser”.

Konstruirana je za snimanje na plan film, ali su se mogle nabaviti i kasete za roll film, sličica ispod ovog teksta.

Napravljena je s mogućnošću naginjanja zadnjega i prednjega registra tako da je idealna za snimanje

arhitekture ili motiva gdje treba ispravljati tzv. “rušeće” linije ili neke druge prostorne probleme. Dugotrajna je jer je jako

Kazeta za plan film

19

kvalitetno građena. Kad je autor jednom nabavi, više se teško od nje odvaja. Vrlo je rijetko koriste amateri jer je prilično skupa i uglavnom je dio opreme profesionalnih fotografa.

Elma Dujić, Ledeni ukrasi na Risnjaku

ANALIZA FOTOGRAFIJA

Ljepota promatranja ove fotografije je u prikazanoj atmosferi snijega i leda oblikovanih vjetrom, a sve skupa postupno nestaje u magli. Doživljaj hladnoće je potpun ma koliko bilo toplo u prostoriji u kojoj promatramo ovu sliku zime. Kompoziciju definiraju čak dvije dijagonale: jedna se penje s lijeva u desno u čijem drugom dijelu u maglovitoj atmosferi ljudi hodaju k dubini kadra, druga se spušta s lijeva na desno i svojim smjerom naglašava zaleđeni snijeg i led. /Baš mi je hladno dok je promatram./

Miro Dežulović, Žirafe, Terminal Brajdica, Rijeka Pogled na dizalice u teretnoj luci doista asocira na žirafe, na ta prekrasna stvorenja. Željezne konstrukcije dizalica propinju se po cijeloj vertikali kadra i pogled nam odvode u dubinu prostora slike. Ova arabeska lučkoga inventara u svojoj strogoj urednosti više djeluje kako kakva umjetnička instalacija, a ne radno-aktivni prostor. Crvenonarančaste boje krova i dizalica naglašavaju prvi plan i opravdavaju koloristički registar ove fotografije.

I jedna i druga fotografija imaju čistu, jasnu kompoziciju zato što su autori odabrali pravi kut snimanja u odnosu na sadržaj snimane scene.

20

ELEKTRONIKA

Programiranje mikrokontrolera (7)

AVR Studio i main() - MyFirstProgram Do sada nismo puno govorili o programskim alatima koje ćemo koristiti prilikom učenja programiranja, ali imam potrebu napisati nešto i o njima. Kao i za sve programe s kojima se susrećemo u računalnom svijetu, i za njih uvijek postoji nova i najnovija verzija. Barem jednom godišnje na stranici proizvođača (www.atmel.com) možete skinuti novu verziju razvojnog okruženja AVR Studio, a danas je to AVR Studio 6.2. Prve verzije razvojnog okruženja AVR Studio bile su prilično bugovite, sve do verzije AVR Studio 4, koja je bila standardan software tijekom desetak godina. Ova verzija postajala je sve stabilnija do zadnjeg izdanja AVR Studio 4.19. Nedugo nakon zadnje verzije 4 pojavila se verzija 5 koja je bila prepuna bugova, te je, nakon samo pola godine, zamijenjena verzijom 6. Obje verzije, 5 i 6, koriste Microsoft net framework, što ih čini prilično velikima (500–750 MB), pa je i njihovo instaliranje sporo. Veći problem verzija AVR Studio 5 i 6 činjenica je da trebate brzo računalo, barem quad-core i nekoliko GB RAM-memorije, inače će ove verzije biti užasno spore.

Verzija AVR Studio 4 još je uvijek najbolje rješenje ako nemate brzo računalo, ali zbog propusta u zadnjem izdanju AVR Studio 4.19 koristit ćemo nešto stariju verziju. Prilikom kreiranja novog projekta verzija AVR Studio 4.19 ne podešava datoteke “avr-gcc” i “make” pa ih je potrebno podesiti ručno. Zbog ovog propusta koristit ćemo verziju AVR Studio 4.18 Build 684 u

kojoj su spomenute postavke podešene i možete ih pronaći u izborniku Project -> Configuration Options -> Custom Options. U slučaju da želite koristiti verziju AVR Studio 4.19, na svakom novom projektu morate podesiti postavke “avr -gcc” i “make” datoteka kao što je prikazano na slici. Bez obzira koju verziju razvojnog okruženja AVR Studio koristili, uvijek imajte na umu kako je programski jezik c/c++ standardiziran i sve verzije moraju se držati svih pravila ovog jezika.

Upozoravam vas na probleme verzije AVR Studio 4.19, jer bez podešavanja datoteka “avr-gcc” i “make” nećete moći prevesti ni osnovnu funkciju “main()”, što bi moglo dovesti do odustajanja od programiranja prije nego što ste uopće počeli.

U razvojno okruženje AVR Studio 4 nije implementiran WinAVR compiler, te ga je potrebno instalirati posebno. Zadnju verziju WinAVR-2010110 možete pronaći na stranici www.winavr/sourceforge.net/download.html.

AVR Studio 4 i WinAVR dovoljni su za programiranje AVR mikrokontrolera u c/c++ jeziku i pomoću njih možemo generirati hex datoteku.

Uz razvojno okruženje AVR Studio 4 i compiler WinAVR nedostaje nam program kojim možemo upisati hex datoteku u razvojnu ploču Arduino Mega 2560, a naziva se XLoader i možete ga skinuti na stranici www.russemotto.com/xloader.

O razvojnom okruženju Arudino već smo govorili i možete ga skinuti na stranici www.arduino.cc.

21

Kako ćemo se na ovim alatima zadržati duže vrije­me, i sve ih je potrebno instalirati, navest ću ih još jednom: Arudino IDE, AVR Studio 4.18 Build 684, WinAVR-20100110 i XLoader.

Općenita priča o mikrokontrolerima u ovom trenutku je završena i nakon instalacije potrebnih alata možemo krenuti u smjeru kreiranja prvog projekta, prevođenja programa i upisa hex datoteke u FLASH memoriju mikrokontrolera. Nakon pokretanja razvojnog okruženja AVR Studio 4 odaberemo stavku New Project te za Project Type odaberemo AVR GCC. Osim tipa projekta potrebno je podesiti naziv projekta, lokaciju projekta i inicijalizacijsku datoteku kao što je prikazano na slici.

Za Project name odabiremo naziv koji govori o projektnom zadatku pa projekt možemo nazvati TempControl, RfidReader, MotorDriver, ili u našem slučaju MyFirstProgram. Za Initial file uvijek odabiremo “main.c”. Kako svaki program u c/c++ jeziku mora imati funkciju “main()”, najbolje je ovu funkciju napisati u datoteci imena “main.c”. Prilikom organizacije programskog koda zasebne cjeline često pišemo u zasebnim datotekama, a kako funkcija “main()” označava početak našeg programa uvijek je pišemo u datoteci “main.c”. Naravno da imamo slobodu napisati funkciju “main()” u bilo kojoj *.c datoteci, no zbog održavanja programa, a i ostalih programera koji mogu dorađivati program bolje je jasno pokazati datoteku “main.c” koja sadrži funkciju “main()”. Ako bi naš projekt imao 50 datoteka, bilo bi prilično teško pronaći funkciju “main()” ako ne bi postojala i datoteka “main.c”.

Nakon što su podešeni tip projekta, ime projekta, lokacija projekta i inicijalizacijska datoteka “main.c”, klikom na Next podešavamo naziv

22

mikrokontrolera ATmega2560 kao što je prikazano na slici. Kikom na Finish završavamo kreiranje novog projekta.

U kreiranom projektu i datoteci “main.c” potrebno je napisati funkciju “main()”, spremiti projekt izborom File -> Save All te prevesti program izborom Build -> Rebuild All. Ako ste pravilno podesili sve navedene parametre te funkciju “main()” zapisali kao “int main(void) { }”, nakon prevođenja programa AVR Studio 4 ispisat će poruku: “Build succeeded with 0 Warnings…”. Nakon uspješno prevedenog programa hex datoteka nalazi se u mapi “default” i za naš program naziva se MyFirstProgram.hex.

Prazna “main()” funkcija nema nikakvu korisnu svrhu, ali kako govorimo o kreiranju novog projekta najbolje je da završimo ove upute upisom datoteke MyFirstProgram.hex u FLASH memoriju ATmega 2560 mikrokontrolera. Programski alat XLoader služi za upis hex datoteke u razvojnu ploču Arduino, točnije ATmega2560 mikrokontroler, te je za ovaj postupak potrebno podesiti samo 4 parametra i kliknuti na tipku Upload.

1. Hex file . . . . . . . . . . . . . -> MyFirstProgram.hex 2. Device. . . . . . . . . . . . . . -> Mega(ATmega2560)

3. COM port . . -> Arduino Mega 2560 COM port 4. Baud rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -> 115200 5. Upload

Arduino kroz jednostavne primjere Paolo Zenzerović

ARDUINO

kroz jednostavne primjere

ARDUINO kroz jednostavne primjere

Proceduru kreiranja novog projekta, prevođenje programa i na kraju upis hex datoteke u mikrokontroler potrebno je provesti za svaki mikrokontroler i svakiPaoloprogramski Ne uželim O autoru Zenzerović rođen jealat.

1988. godine Puli.

Osnovnu i srednju Tehničku školu završio je u rodnakon čega je pohađao studij elektro- i vas ograničiti samo nom nagraduAVR mikrokontrolere tehnike na Tehničkom fakultetu Sveučilišta u Rijeci.

Zadnjuproceduru godinu studija proveo potrebno je na Politehničkom je AVR Studio. Identičnu fakultetu u Torinu te na Tehničkom fakultetu u Beču razvijajući diplomski rad.iMagistrirao je u području provesti za sve mikrokontrolere sve programautomatike sa radom temeljenim na primjeni miu edukaciji.da Osnivač je software i predsjednik ske jezike kako bismokrokontrolera bili sigurni su Hrvatskog društva za edukacijsku tehnologiju. i hardware spremni Višezao autoru početak programiranja. pogledajte na: www.paolozenzerovic.info.

Nije važno koje programe i koji programski jezik koristimo. Nije važan način na koji hex datoteku upisujemo u mikrokontroler. Važno je samo da smo osnovni program nekog programskog jezika uspješno preveli i upisali u FLASH memoriju mikrokontrolera. U našem slučaju poruka XLoader programa “292 bytes uploaded” označava kraj ovog posla i govori kako su naši alati spremni za početak pisanja programskog koda.

Kroz nekoliko godina ovaj tekst neće imati konkretnu vrijednost, jer će se promijeniti programski alati, način kreiranja novog projekta i način upisa hex datoteke u mikrokontroler.

Nešto će ipak ostati isto. AVR će biti AVR, c/c++ bit će c/c++, compiler će biti compiler, programiranje hex datoteke bit će programiranje hex datoteke. Nakon nekoliko godina aktivnog programiranja počinjemo banalizirati ovakav tekst te ga svedemo na jednostavan niz: Source Code -> Compiler -> Hex -> FLASH. Jednostavnim riječima: Napišemo osnovni program, prevedemo ga na asembler ili hex datoteku te ga upišemo u FLASH memoriju mikrokontrolera. Ovim tekstom postavili smo temelje za početak programiranja AVR mikrokontrolera u programskom jeziku c/ c++.

Josip Štivić

NOVE KNJIGE

Hrvatska zajednica tehničke kulture izdala je novu knjigu o programiranju mikrokontrolera mladog autora Paola Zenzerovića, koja je izašla iz tiska sredinom siječnja 2015.

Knjiga je namijenjena svima koji žele naučiti ponešto o elektronici, mikrokontrolerima i programiranju. Knjiga će vas kroz jednostavne primjere voditi korak po korak kroz to što su mikrokontroleri, kako rade, kako ih možemo programirati te što s njima sve možemo učiniti.

Knjigu možete naručiti na adresi e-pošte: abc-tehnike@hztk.hr po cijeni od 70 kuna.

23

Minolovci

SF PRIČA

Cesta je bila uklesana u skoro okomitu liticu.

Vodila je u dolinu pod njima, vidjeli su rijeku kako se ljeska, nabujala od otopljenog snijega u planinama. Na zavoju stajalo je oklopno vozilo na šest kotača, kupole okrenute prema dolini kao da je nadzire topom. Ali vozilo je bilo uništeno, pogođeno u zasjedi, mrtav krajputaš u sjećanje na rat.

“Minirano?” upita Goyas.

“Prema mojim podacima vozilo je pregledano”, odgovori Tilda. Oboje su znali da su ovakve olupine omiljena mjesta za postavljanje kakve mine. “Ali trebamo biti oprezni niže niz put.”

24

Svi ubrzo shvate i zašto. Kako se cesta spuštala u dolinu tako je strmina bila sve blaža. I zarasla u neprohodno trnovito šiblje, još nepropupalo na zubatome ranoproljetnom suncu. Polako su nastavili silaziti, pažljivo promatrajući golo raslinje. Mine su mogle čekati u svakom grmu.

Mat, njihov vođa, zastane na trenutak i pogleda ekipu. Devet minolovaca kotrljalo se za njime, ekipa što je dobila zadatak očistiti dolinu od mina. Premalo, pomisli Mat prisjetivši se karte.

Tri puta toliko jedva da bi bilo dovoljno. Ali, Mirovne snage uvijek imaju premalo svega.

Ljudi, tehnike, svega. I stoga, njih deset za jednu dolinu.

“Da pustimo lisjake?” upita Josif.

“Mislim da je prerano”, primijeti Tilda.

“Neće ništa napraviti ovdje. Tlo je tvrdo.”

Mat htjede krenuti dalje, a onda se odjednom ukoči. Svi za njim stanu kao jedan. Tamo, u onom grmu... Je li mu se pričinilo? Mat zumira, izoštri. Da, tu je...

Mina je bila skoro savršeno prikrivena u gustišu i otkrila ju je samo činjenica da kromatofori u njenoj koži nisu sasvim pratili grane i da je Matovo oštro oko to primijetilo. Netko drugi ne bi je spazio.

Ljudi, na primjer. Ne dok ne bi bilo prekasno.

Mat nacilja minu svojim laserom.

Pojača snagu. Desetak sekundi poslije grmljavina eksplozije razlije se jutarnjom tišinom doline. Odjekivala je od stijena, poplašila crnoptice visoko gore na liticama, a onda konačno utihnula.

“No, krasna dobrodošlica”, promrmlja Goyas.

Ušli su u dolinu. *** “Zašto ovo radimo?” gunđao je Goyas.

Goyas je uvijek gunđao. “Mislim, jesmo li mi ratovali? Nismo. Jesmo li mi sijali mine? Nismo. Pa zašto ih sad mi čistimo?”

Mat ništa ne odgovori. Stajali su uz obalu rijeke, Goyas, Mat, Tilda, Josif. Ostali su bili niže niz rijeku. Rijeka je bila najopasnije područje, uz nju je išao put, jedini kojim se moglo kretati ovom dolinom. Očistiti put i oko sela bio im je prioritet.

Dvadeset lisjaka tiho je gazilo na pedesetak metara udaljenosti. Lisjaci nisu slučajno dobili svoje ime: male smeđe zvjerčice kitnjastih repova. Imali su izvrstan njuh. A njihovim dugačkim ušima ništa nije moglo promaći. Osluškivali su, okretali glave ne bi li ušima uhvatili gotovo nečujne znakove ukopanih mina. Dva do tri udaha u minuti. Deset otkucaja srca.

“Dakle, ima li tko odgovor? Mislim, što ih ne traži onaj pametnjaković koji ih je i posijao?”

Nije loša ideja, pomisli Mat. Iako, rečeni pametnjaković ne bi daleko došao. Mine su organizmi. Žilave kože posute kromatoforima.

Izbačene iz letjelica, ili se savršeno prikriju u vegetaciji, ili se ukopaju nekoliko centimetara pod zemlju. Tu padnu u stanje obamrlosti, životnih funkcija svedenih na najmanju moguću mjeru. Tako mogu trajati godinama. Ali, njihova osjetila ostaju budna. Mirisi ili vibracije ili pritisak dovoljni su da električni mišići u minama stvore potrebnu iskru i onda – BUM! Mine prikrivene u rastlinju još se i može otkriti i uništiti laserom. Možda. One ukopane...

Nemaju metalnih dijelova, pa su minoistraživači beskorisni. U svakom slučaju, ljudi su preteški, ne mogu prići dovoljno blizu mini, a da ona ne eksplodira.

Samo su lisjaci dovoljno lagani, mekanih šapa i mirisa koji mine ne prepoznaju kao miris mete.

I samo lisjaci imaju dovoljno oštar sluh da ih čuju dok počivaju u zemlji, više mrtve nego žive, ali svejedno vječito budne, vječita prijetnja svakome tko prođe pored njih, bez razlike.

“Gledaj!” upozori ih sve Tilda. Jedan se lisjak ukočio. Upro je glavu prema zemlji, naginjao ju je malo na jednu stranu, malo na drugu, ušima je išao kao radarskom antenom. A onda je podigao rep i mahnuo njime, bijeli vrh bio je kao bijela signalna zastavica: Tu je, našao sam je. “Čiji je sad red?” pitao je Goyas. Ostali lisjaci išli su dalje. Ovo je očito bila jedna usamljena mina. “Što se praviš blesav?” dobaci Josif. “Tvoj!”

Da je mogao, Goyas bi uzdahnuo. Umjesto toga, krenuo je naprijed na svojim gusjenicama.

Put do mine bio je slobodan, lisjak koji ju je otkrio otrčao je tiho što je dalje mogao. Ostali su lisjaci zalegli.

Goyas je vozio prema mini. Četrdeset metara.

Gusjenicama je gazio po šljunku. Trideset. Sad već mina zna da je netko tu. Ali lukava je ona, neće još eksplodirati. Ne dok žrtva ne stane na nju ili joj ne priđe sasvim blizu. Petnaest metara.

Deset metara. On zavrti mlatilicu. Lanci su stali šibati tlo pred njim, razbacujući šljunak i kamenje i busenove niskog žilavog raslinja. Mlatio je tlo, lanci su se zabijali u šljunak, ništa ispod njih nije moglo – Silovita eksplozija prolomi se pred Goyasom! Stup dima pokulja uvis, a Goyasa zasu smrtonosna kiša projektila. Obavio ga je dim i on stane u mjestu i isključi mlatilicu.

Samo su lisjaci mogli otkriti ukopanu minu.

I samo su ih roboti, malih tijela, oklopljenih da prežive eksploziju, na gusjenicama, oboružani mlatilicama, mogli uništiti. *** Tri dana čistili su put kroz dolinu. Skoro dvjesta mina ostalo je za njima, a nisu prešli ni četvrtinu puta. Ali, već su tri sela bila slobodna od skrivene smrti.

Dim se razilazio, bila je to već druga mina tog jutra. Josif se povuče natrag, podigne oklopne vizire sa svojih leća. Uz put ostala je zjapiti rupa.

“Imat će što raditi kad odemo”, primijeti Josif.

“E, da im ne bi još i rupe zatrpavali”, odbrusi Goyas. Njegov je oklop bio sav prašan, izubijan kamenjem. Svima su oklopi bili prašni i izubijani.

Ali jedino je Goyas zbog toga bio mrzovoljan.

“Idemo dalje!” “Što je ono gore?” odjednom upita Tilda. Svi uperiše svoje kamere uvis. I da, na strmoj, gotovo okomitoj litici stajao je četverog. Domaćem su stanovništvu četverozi bili uobičajena stoka, jednog para rogova što su izbijali sprijeda i zavijali se preko glave i drugog što je probijao iznad ušiju. Sive duge dlake od koje se radila odjeća.

Sasvim ukusnog mesa i mlijeka, ako je bilo vjerovati lisjacima (robotima ni meso ni mlijeko nisu ništa značili). I da, sa spretnošću na liticama od koje zastaje dah. Četverog skoči! Činilo se kao da će pasti u provaliju, ali onda se, na nevjericu robota, dočeka

25

na nekakvoj uskoj izbočini. Skočio je još jednom i konačno stao na kozjoj stazi što je silazila prema putu, privučen grmljem koje se tu ukorijenilo.

“Je li gore minirano?” upita Mat. “Ako jeste, možda nam beštija napravi uslugu”, zlobno će Goyas. “Jedna mina manje.”

“Nemamo razloga pretpostaviti da nije”, primijeti Josif.

A onda svi protrnuše. Kozjom stazom, dozivajući četveroga, silazila je djevojčica. Primijetila je životinju i potrčala, ljuteći se na nju. Ali, četverog je nije slušao. Odskakutao je niz stazu, prema putu. Iznenada, ispod jednog grma, eksplodira mina! Silina eksplozije odbacila je četveroga s litice, uz tupi je zvuk raskomadano tijelo tresnulo na put, praćeno krhotinama stijene. Na stazi, djevojčica zavrišti.

“Ostani gdje jesi!” poviče Tilda preko razglasa.

“Ne miči se!”

“Zar ih nitko nije upozorio?” ljutito će Mat. “Ha, ne sjećam se razminiranja, a da se ovako nešto nije dogodilo”, dobaci Goyas.

“Neka se mala vrati natrag”, predloži Josif.

“Ni to nije sigurno”, primijeti Tilda i još jednom djevojčici dovikne neka se ne miče. Uplakana, unezvjerena, djevojčica je stajala na stazi, ukipljena, svjesna da je u smrtonosnoj klopci. “Ima još grmlja oko nje.”

“Zovi helikopter da je izvuku”, zatraži Tilda od Mata.

“Pet sati najmanje”, primijeti Josif. “Ako imaju slobodnu letjelicu.” Odozgo se začuju povici. Iz sela su čuli eksploziju i vrisku, prvi ljudi već su stajali na početku staze, ali nitko se nije usudio spustiti se do djevojčice. Na sreću, pomisli Tilda.

Događalo se da mina “prespava” svoju žrtvu i “probudi” se tek nakon što je ova prošla. A ako je bilo tako, onda je staza kojom se djevojčica spustila sad bila zapriječena. Roboti su zumirali na grmlje, pretraživali su guste spletove bodljikavih grančica, ali uzalud. Ako je bilo još mina, nije ih se odozdo dalo razaznati.

“Nema druge”, procijedi Goyas. “Tilda, viči im gore neka se maknu!”

“Kuda ćeš? Staza je preuska!”

“Ako može životinja i čovjek, možemo i mi”, odvrati Goyas i pošalje svoje lisjake uzbrdo.

Dao im je uputu neka njuše grmlje: staza je bila u stije­ni, mine se ipak nisu mogle ukopati

26

u kamen. To će im olakšati pretragu, znao je.

Goyas otkači mlatilicu, potpuno beskorisnu na stijeni, pa polako krene za lisjacima. Bio je u pravu: roboti su bili dovoljno maleni da se bez alata mogu kretati gotovo svuda kud i čovjek.

Ubrzo je jedan lisjak podigao rep! Goyas zumira do maksimuma, mina je bila savršeno maskirana. Jedva ju je spazio. “Tilda, vikni im da će sad eksplozija!”

Nakon što je Tilda još jednom upozorila djevojčicu i seljake neka se nikako ne miču s mjesta, Goyas osvijetli minu laserom. Klancem se razlegne eksplozija. Kad se dim raščistio, Goyas polako nastavi dalje. Lisjaci su mu bili oči i nos i uši.

Do djevojčice više nisu našli ni jedne mine. Na trenutak se oko njenih nogu sjatilo malo klupko zvjerčica, veselo je njušeći, mašući repovima, trljajući joj se svojim tijelima o noge.

Djevojčica se nije usudila sagnuti se da ih pomiluje, a onda, kad je Goyas stigao do nje, lisjaci nastave dalje, prema vrhu litice.

“Prekorači me i skloni se iza mene”, reče joj Goyas. Djevojčica, koja je ovdje, u ovim vrletima, sigurno prvi put u životu vidjela robota, nije se ni pomakla. “No, hajde! Zakloni se, opasno je!”

Tek tada djevojčica posluša i prekorači preko Goyasa. Sljedećeg trena, jedan je lisjak zavijorio repom. “Prespavala” mina! Goyas ju je jedva spazio u grmu pod stazom, skoro neprimjetnu u trnju: djevojčica je bila prošla na manje od pet centimetara od nje. Blizu. Preblizu!

Kad su se lisjaci odmakli na sigurno, Goyas podigne stražnji dio trupa.

“Lezi iza mene”, zapovjedi djevojčici. Ona ga, začudo, posluša. Kao da je već stekla povjerenje u neobično metalno stvorenje na gusjenicama.

Podignuti trup bio je poput oklopnog štita pred njom. Goyas podigne svoj laser i – Obavili su ih dim i prašina, ostali su zaglušeni praskom eksplozije. Goyasu se učinilo da je djevojčica kriknula, ali nije mogao biti siguran.

Svejedno, jedan pogled bio je dovoljan da vidi kako je u redu. A njegov je oklop bio još više zaprašen i izubijan. No, dobro, pomisli, sve u rok službe.

Lisjaci su već bili gore, na vrhu, među ljudima: nije više bilo mina. Goyas spazi uplakanu majku.

“Hajde”, reče djevojčici. “Sad možeš kući.”

Aleksandar Žiljak

ELEKTRONIKA

Kako radi naponski stabilizator [2] U prošlom nastavku upoznali smo se s osnovnim karakteristikama integriranog naponskog stabilizatora 78L05. Pored toga što osigurava stabilan radni napon sklopovima koji se preko njega napajaju, on se uspješno štiti od pregrijavanja i prevelikih struja. Štiteći sebe, stabilizator štiti i ono što nam je važnije: kada bi stabilizator pregorio, napon napajanja sklopa koji napaja mogao bi postati previsok i uništiti njegove osjetljive komponente.

Mjerenjem smo pokazali kako 78L05 ima superiornije karakteristike od jednostavnog stabilizatora sa Zener diodom i tranzistorom.

Znatiželjni smo kako to postiže, pa ćemo zaviriti u njegovu unutrašnjost. 78L05 se proizvodi u malom plastičnom kućištu, koje je nemoguće otvoriti a da unutrašnjost integriranog kruga ostane sačuvana. Zato ćemo za analizu uzeti njegovog “starijeg brata”, integrirani krug 7805. On je predviđen za desetak puta veće struje, pa se stoga ugrađuje u veća kućišta. Za naše potrebe posebno je prikladna izvedba u metalnom kućištu TO-3, jer joj, uz malo pažnje, možemo otpiliti poklopac. Kako to izgleda, prikazuje fotografija na slici 9.

Primijetite kako je aktivni dio integriranog kruga smješten na silicijskoj pločici - čipu - koji je zalijepljen na samo kućište. Na slici se jasno vide i tanke žičice koje spajaju izvode integriranog kruga sa sklopovima na čipu.

Slika 9. Unutrašnjost naponskog stabilizatora 7805

Slika 10. Mikroskopska fotografija silicijske pločice - čipa - stabilizatora 7805

Dimenzije čipa unutar integriranog kruga 7805 približno iznose 2×2,6 mm. Što se na njemu nalazi pogledat ćemo pod mikroskopom (slika 10.). Velika svijetla površina, koja pokriva desnu polovinu čipa, izlazni je regulacijski tranzistor, na slici 11. označen kao Q11. Svi ostali tranzistori i otpornici (otpornici izgledaju kao spirale ili labirinti) smješteni su na lijevoj polovini čipa.

Ovalne crne točke mjesta su na kojima su bile zalemljene spojne žičice. Unutrašnjost našeg 78L05 vrlo je slična ovoj prikazanoj na slikama 9. i 10., samo su dimenzije elemenata, a time i same pločice, manje.

Napomena: Autor fotografija koje objavljujemo na slikama 9. i 10. je Ken Shirriff. Uz njegovo odobrenje preuzete su s internetskog bloga. http://www.righto.com/2014/09/reverse-engineering-counterfeit-7805.html Ken je na blogu analizirao mikroskopsku fotografiju čipa i iz nje “pročitao” kako su komponente međusobno povezane – drugim riječima, odgonetnuo je shemu naponskog stabilizatora. Mi ćemo se radije poslužiti podacima koje proizvođači integriranih krugova objavljuju u svojoj tehničkoj dokumentaciji. Slika 11. pri-

27

kazuje shemu integriranog kruga 78L05 tvrtke National Semiconductor, preuzetu iz njegovog data-sheeta. Stabilizator iste oznake proizvode i drugi proizvođači integriranih krugova; njihova “unutrašnjost” može se razlikovati od prikazane na slici 11., ali su im karakteristike vrlo slične, a način primjene identičan.

Primjećujemo kako je shema integriranog stabilizatora puno složenija od sheme našeg stabilizatora sa slike 2. Cijena jednog integriranog kruga neće se promijeniti dodamo li koji

tranzistor više, pa se projektanti ponekad znaju “zaigrati”. Konačan rezultat je sklop čije karakteristike nadmašuju karakteristike sklopa iste namjene napravljenog s diskretnim komponentama – u to smo se već uvjerili. Kako bismo lakše razumjeli kako 78L05 radi, na slici 11. obojili smo njegove ključne dijelove: • Na crvenoj podlozi regulacijski je tranzistor Q11 kroz koji prolazi sva izlazna struja.

Integrirani krug upravljat će protokom struje

Slika 11. Shema sklopa koja se nalazi unutar integriranog kruga 78L05 prilično je složena

28

kroz taj tranzistor (“otvarati i zatvarati ventil”) tako da izlazni napon održi na stabilnih 5 V. • Na žutoj podlozi referentni je izvor; njegov je napon precizno postavljen i ne ovisi o promjeni ulaznog napona, temperature i drugih parametara koji bi mogli utjecati na rad integriranog kruga.

• Na zelenoj podlozi nalazi se diferencijalno pojačalo (komparator). Ono uspoređuje napon referentnog izvora s uzorkom izlaznog napona i proizvodi odgovarajuću upravljačku struju za regulacijski tranzistor.

• Na plavoj podlozi otpornici su kojima se uzima uzorak izlaznog napona.

• Na ljubičastoj podlozi zaštitni su sklopovi.

Jednostavnosti radi, pretpostavimo da je napon referentnog izvora 2,5 V te da je željeni izlazni napon 5 V. Ako oba otpornika na plavoj podlozi imaju jednak otpor, na njihovoj spojnoj točki bit će pola izlaznog napona, upravo 2,5 V. Kada diferencijalno pojačalo na oba ulaza ima jednak napon (u ovom primjeru, 2,5 V), to je signal da je izlazni napon upravo takav kakav bi trebao biti i ono neće “poduzimati” ništa. Ako izlazni napon zbog bilo kojeg razloga malo opadne, smanjit će se i napon na “desnom” ulazu diferencijalnog pojačala. Ono će tada povećati propusnost regulacijskog tranzistora, kroz njega

Slika 12. Shema naponskog stabilizatora s regulacijskom petljom

će poteći veća struja i izlazni napon će porasti.

Suprotno tome, ako izlazni napon poraste iznad 5 V, povećat će se i napon na “desnom” ulazu diferencijalnog pojačala i ono će smanjiti propusnost regulacijskog tranzistora. Zbog toga će kroz njega poteći manja struja pa će se i izlazni napon smanjiti.

Uočimo kako je preko otpornika kojima uzimamo uzorak izlaznog napona, diferencijalnog pojačala i regulacijskog tranzistora ostvarena regulacijska petlja koja održava izlazni napon konstantnim. Zaključujemo kako bismo sličnu regulacijsku petlju trebali ugraditi u naš stabilizator želimo li mu poboljšati karakteristike.

Shema naponskog stabilizatora s regulacijskom petljom prikazana je na slici 12. Evo kako on radi: • Iz izvora ulaznog napona, Uul, kroz otpornik R3 teče struja I3 jakosti oko 5 mA. Ta struja grana se na dvije grane: veći dio struje ulazi u kolektor tranzistora T2 (Ic2), a manji u bazu regulacijskog tranzistora T1 (Ib1).

• Struja Ic2 prolazi tranzistorom T2 i Zener diodom D1, nazivnog napona 2,4 V. Stoga će potencijal baze tranzistora T2 biti Ub2 = 3 V (2,4 V je pad napona na diodi D1 + 0,6 V je pad napona na spoju baza–emiter tranzistora).

• Ako je željeni izlazni napon 5 V, i ako su vrijednosti otpornika R1 i R2 kako je naznačeno na slici, kroz njih će teći struja jakosti 2 mA. Ta će struja na otporniku R1 izazvati pad napona od točno 3 V: • Ako izlazni napon opadne ispod 5 V, proporcionalno će se smanjiti Ub2, pa će se smanjiti i struja Ic2. Zbog toga će porasti struja Ib1 i regulacijski tranzistor T1 više će se otvoriti; kroz njega će poteći veća struja, pa će izlazni napon porasti.

• Ako izlazni napon naraste iznad 5 V, proporcionalno će se povećati Ub2, pa će se povećati i struja Ic2. Zbog toga će se morati smanjiti struja Ib1, regulacijski tranzistor T1 će postati manje propustan, pa će kroz njega teći manja struja; rezultat svega je da će se izlazni napon smanjiti.

Ovo je tako dobro zamišljeno da bi moralo odlično raditi! Provjerimo mjerenjem utjecaj

29

promjene ulaznog napona na izlazni napon (ovo mjerenje radimo prema shemi sa slike 4. i na način opisan u prošlom nastavku). Rezultati mjerenja na stabilizatoru koji sam napravio prikazani su na slici 13.

Crvena krivulja Uiz1 prikazuje rezultate mjerenja na stabilizatoru napravljenom prema shemi

Slika 13. Ovisnost izlaznog napona stabilizatora sa slike 12. o njegovom ulaznom naponu

sa slike 12., dok plava krivulja 78L05 prikazuje rezultate referentnog mjerenja na integriranom stabilizatoru. Naš stabilizator radi znatno lošije od 78L05, a rezultati su vidno lošiji i od onih koje smo dobili mjerenjem karakteristika jednostavnog stabilizatora sa slike 2.! Zašto se to dogodilo kada smo tako pažljivo proanalizirali način rada integriranog stabilizatora i zatim iste postupke primijenili u našem rješenju?

Odgovor ćemo potražiti u nesavršenostima elektroničkih komponenti. Kada bi Zener dioda bila idealna, pad napona na njoj ne bi ovisio o struji koja kroz nju protječe. Međutim, u praksi to nije tako i napon na diodi raste s porastom struje. U našem stabilizatoru struje I3 i Ic2 jako ovise o ulaznom naponu: promijeni li se on u rasponu od 8 do 15 V, struje će porasti na, približno, četverostruku vrijednost. To će uzrokovati uočljive promjene izlaznog napona, kako je naše mjerenje i pokazalo!

No nije sve propalo! Malom korekcijom sklopa, “ukrotit” ćemo I3 i učiniti je znatno manje ovisnom o ulaznom naponu. Zbog toga će se i karakteristike našeg tranzistorskog stabilizatora približiti uzoru, integriranom stabilizatoru 78L05.

Kako ćemo to postići, pročitajte u sljedećem nastavku!

Mr. sc. Vladimir Mitrović

30

I. Akasaki, H. Amano, S. Nakamura i plavi LED Svjetleće diode pojavile su se kasnih 1960-ih godina kao minijaturna signalna svjetlila na elektronskim uređajima, dugoljaste sastavnice slovno-brojčanih pokaznika te svjetlila u optoelektroničkim parovima. Tada se nije ni slutilo da bi se te male sastavnice mogle razviti u svjetlila za električnu rasvjetu. Međutim njihova velika svjetlosna učinkovitost bila je poticaj za uporna istraživanja. Danas su svjetleće diode potisnule volframske žaruljice iz malih svjetiljki, a sve više zamjenjuju dosadašnja svjetlila (žarulje i svjetleće cijevi) u električnoj rasvjeti. Zaslugu za to ponajprije imaju tri japanska znanstvenika koja su krajem 2014. godine primili Nobelovu nagradu za konstrukciju svjetlećih dioda visoke učinkovitosti.

Isamu Akasaki (Chiran, Japan, 30. siječnja 1929.), japanski znanstvenik, Nobelovu nagradu za fiziku primio je 2014. godine, dijeleći je u jednakim dijelovima s H. Amanom i S. Nakamurom.

Sva su trojica dobili nagradu “za izum učinkovitih plavo svjetlećih dioda koje omogućavaju sjajno štedno svjetlilo bijele svjetlosti”.

Akasaki je diplomirao 1952. godine na uglednom Sveučilištu Kyoto, doktorirao 1964. godine na Sveučilištu Nagoya u području elektronike. Od tada je radio na razvoju plavih svjetlećih dioda s kristalom galijeva nitrida (GaN). Godinama Isamu Akasaki

NOBELOVCI I IZUMI je razvijao izradbu LED-a s tim kristalom na safirnoj podlozi. Dodavanjem kristalu galijeva nitrida (GaN) magnezijem i bombardiranjem elektronima, uspio je 1989. godine načiniti PN-spoj koji je odašiljao plavu svjetlost i ultraljubičasto zračenje. Dalje je mijenjao primjese te teorijski istraživao pojave na takvim kristalima, tako da je nakon 2000. godine konstruirao vrlo učinkovite plavo svjetleće diode. Patentirani izumi na tom području priznati su mu 2006. godine.

Uz svoj znanstvenoistraživački rad Akasaki je bio profesor na nekoliko sveučilišta, a od 2004. godine ravnatelj je istraživačkoga centra za poluvodičke nitride na Sveučilištu Meijo u Japanu.

Profesor Akasaki za svoj je rad na području optoelektronike primio i mnoge prestižne nagrade, među njima japansko Odličje izlazećeg Sunca japanske Vlade (2002.), japansku Nagradu Kyoto (2009.), Odličje kulture japanskoga cara (2011.) i IEEE Edisonovu medalju (2011.).

Hiroshi Amano (Hamamatsu, Japan, 11. rujna 1960.), japanski fizičar, Nobelovu nagradu za fiziku primio je 2014. godine, dijeleći je u jednakim dijelovima s I. Akasakijem i S. Nakamurom.

Amano je diplomirao 1983., a doktorirao 1989. godine na Sveučilištu Nagoya. Još prije diplome uključio se u rad skupine profesora Akasakija, gdje je radio na III.-nitridnim poluvodičkim slojevima na safirnoj podlozi kao osnovom svjetlećih i laserskih dioda, prvo na vrlo niskim temperaturama, a potom i na sobnoj temperaturi. Tako je 1989. godine prvi na svijetu ostvario PN-prijelaz galijeva nitrida kao osnove plavo svjetlećih i UV-dioda.

Od 1992. bio je profesor na Sveučilištu Meijo, a sada je profesor na Sveučilištu Hiroshi Amano Nagoya.

Shuji Nakamura (Ikata, Japan, 22. svibnja 1954.), japansko-američki znanstvenik, Nobelovu nagradu za fiziku primio je 2014. godine, dijeleći je u jednakim dijelovima s I. Akasakijem i H. Amanom.

Nakamura je diplomirao 1977. na Sveučilištu Tokushima, magistrirao elektroniku 1979., a naknadno je 1994. godine nagrađen za svoj rad doktoratom na istom sveučilištu.

Nakon magistriranja zaposlio se u tvrtki Nichia Co. u Tokushimi. Tu je izumio učinkovitu galijsko-nitridnu plavo svjetleću diodu. Ta je dioda kroz fosforni sloj fluorescencijom svjetlila žutom svjetlošću, te se od 1993. godine primjenjuje kao LED-svjetlilo. Na osnovi radova skupine profesora Akasakija, Nakamura je patentirao postupke masovne proizvodnje kristala za svjetleće diode.

Shuji Nakamura Nobua Ogawa, osnivač tvrtke Nishia, pokazao je razumijevanje za njegov rad, te je uložio velika financijska sredstva za daljnja istraživanja. Nakamura je razvio i zeleno svjetleću diodu te plavu lasersku diodu.

Nakamura je 1999. godine napustio Japan i prihvatio profesuru na Kalifornijskom sveučilištu Santa Barbara u SAD-u te je uskoro primio i američko državljanstvo. Od 2004. je i počasni profesor na Sveučilištu Bremen u Njemačkoj.

Nakamura je 2001. godine tužio tvrtku Nichia u kojoj je prije radio, jer je smatrao da je premija u vrijednosti 150 eura neprimjerena njegovom doprinosu proizvodnji svjetlećih dioda. Zatražio je 150 milijuna eura, što je konačno sudski i dobio. Pošto se Nichia žalila, obje su se strane složile s oko 6 milijuna eura, što je najveća premija isplaćena u Japanu.

31

Profesor Nakamura za svoj je rad na području optoelektronike primio i mnoge prestižne nagrade, među njima Medalju fizike Benjamin Franklin (2002.), Europsku izumiteljsku nagradu (2007.), počasni doktorat Sveučilišta znanosti tehnike u Hong Kongu (2008.). Udruženje za intelektualno vlasništvo Silicijske doline proglasilo ga je 2012. godine Izumiteljem godine.

Svjetleće diode

Svjetleća dioda, LE-dioda ili LED (prema engl. light-emitting diode: dioda koja odašilje svjet­ lost) vrsta je kristalnih dioda koja pri prolazu struje odašilje svjetlost iz zapornoga sloja između P- i N-sloja. Do pojave svijetljenja, tzv. elektroluminiscencije, dolazi zbog združivanja, tzv. rekombinacije elektrona iz N-tipa kristala i šupljina iz P-tipa kristala. Višak energije oslobađa se u obliku fotona. Pojava se događa samo kod nekih vrsta poluvodičkih kristala. Prvotno je to bilo opaženo kod kristala galijeva arsenida (GaAs), galijeva fosfida (GaP) i silicijeva karbida (SiC).

Energija fotona, a to znači valna duljina zračenja, tj. boja svjetlosti, ovisi o kristalu i njegovim primjesama (donorima i akceptorima). Zračenje suvremenih dioda u području je infracrvenoga, preko svjetlosti, do ultraljubičastoga zračenja.

Ipak, tradicijski se sve te diode nazivaju svjetlećim diodama, i kada odašilju zračenje nevidljivo za ljudsko oko.

Pojavu svijetljenja na kristalnom detektoru s kristalom karborunduma (silicijeva karbida) opazili su i istraživali ponajprije engleski pionir radija i Marconijev suradnik Henry Joseph Round (1907.) te ruski fizičar i radioamater Oleg Vladimirovič Losev1 (1927.). Potom je američki znanstvenik i izumitelj James R. Biard (1961.) konstruirao infracrvene diode, a američki znanstvenik i izumitelj Nick Holonyak (1962.) konstruirao je prve svjetleće diode u vidljivom dijelu spektra.

Plavo svjetleća dioda

Svjetleće diode su se pojavile na tržištu krajem 1960-ih godina. Bile su veličine klasičnoga tranzistora, svijetlile su crvenom, žutom ili zelenom bojom (čak je vladalo uvjerenje kako nema poluvodičkih kristala koji bi zračili plavom bojom). Zbog neusporedivo manje potrošnje energije prema signalnim volframskim žaruljicama, svjetleće diode su do 1980-ih godina potpuno zamijenile žaruljice kao signalna svjetlila, prvo na elektroničkim, potom na električnim, a na kraju na bilo kakvim uređajima, razvodnim pločama i sl. Od svjetlećih dioda dugoljastih oblika oblikuju se znakovi slovno-brojčanih pokaznika ili displeja.

Bijele svjetleće diode izvorno odašilju UV-zračenje ili plavu svjetlost, koja se u fosfornom sloju pojavom fluorescencije, kao u fluorescentnim cijevima, pretvara u svjetlost, ponajviše žutu, što u smjesi s preostalom plavom daje dojam gotovo bijele svjetlosti. Do toga je došlo ponajprije zahvaljujući ovoj trojici nobelovaca.

Takve svjetleće diode od 1990-ih godina potisku-

Svjetleće diode za indikatore i signalna svjetlila 1 Vidi: Z. J., Kristadin. Radio HRS, br. 2(151) 2013., str.

5-7.

32

Svjetleće diode kao signalna svjetlila na automobilu

Grozd svjetlećih dioda postavljen u navoj klasične volframske žarulje

ju iz uporabe niskonaponske žaruljice u malim prijenosnim svjetiljkama.

Tehničke poteškoće u konstruiranju svjetlećih dioda većih snaga dovele su do konstruiranja svjetlila u grozdovima malih dioda. Smješteni u klasični navoj volframskih žarulja (tzv. Edisonov navoj), sa snagama od nekoliko desetaka vata, bijele svjetleće diode sve se više rabe kao svjetlila za električnu rasvjetu prostorija, vanjskih prostora, velikih signalnih uređaja i dr. Svjetleće diode danas se masovno rabe za ukrasna osvjetljavanja zgrada, reklama, božićnih i drugih prigodnih ukrasa.

Njihova je energijska učinkovitost vrlo velika, teorijski potpuna, ali u stvarnosti nešto više od 90%, odnosno izraženo kao svjetlosna učinkovitost u lumenima po vatu više od 100 lm/W, po čemu su u velikoj prednosti prema volframskim žaruljama (učinkovitost samo oko 5 do 15 lm/W,

Svjetleće diode u prometnim semaforima

Svjetleće diode u svjetiljci za javnu rasvjetu

ostalo se pretvara u toplinu) i raznim svjetlećim cijevima i tzv. štednim žaruljama (učinkovitost oko 20 do 60 lm/W). Pojednostavljeno uspoređeno, svjetleća dioda daje uz istu snagu toliko svjetlosti koliko oko 5 svjetlećih cijevi ili oko 20 volframskih žarulja, te nema neželjenoga zagrijavanja svjetiljke!

To znači da za jednak svjetlosni tok za svjetleću diodu treba u elektrani proizvesti, prenijeti do potrošača i konačno utrošiti toliko puta manje električne energije! Trajnost se svjetlećih dioda procjenjuje na 25 do 100 tisuća sati, prema najviše 800 sati volframskih žarulja i nešto više svjetlećih cijevi. Cijene svjetlećih dioda za rasvjetu bile su prvih godina prilično visoke, ali su se posljednjih godina zamjetno smanjile.

Velika se očekivanja polažu u razvoj svjetleće diode s organskim materijalima, tzv. organske svjetleće diode ili OLED-e (prema engl. organic light-emitting diode), koje za sada zbog nedovoljne trajnosti, samo nešto veće od isplativosti, još nisu u masovnoj uporabi za rasvjetu. Ipak, već se rabe u nekim posebnim uređajima, kao što su televizijski i računalni zasloni, slovno-brojčani pokaznici, mobiteli, naprave za gledanje u mraku i dr.

Svjetleće diode posljednje desetljeće potiskuju iz masovne uporabe ponajprije volframske žarulje, koje se u mnogim zemljama i zakonskim postupcima povlače s tržišta. Svjetleće diode, popularni LED-ovi električna su svjetlila neposredne budućnosti, ponajprije zahvaljujući izumima nobelovaca I. Akasakija, H. Amanoa i S. Nakamure.

Dr. sc. Zvonimir Jakobović

33

Roboti za terapiju hoda Rehabilitacijska robotika ima vrlo široko područje primjene, a koristi se kod invalidnih osoba, tj. osoba sa smanjenim radnim sposobnostima.

Invalidnost je, prema definiciji, fizička ili mentalna povreda koja dovodi do ograničenja životnih funkcija. U Europi, Japanu i SAD-u invalidnost je prisutna u rasponu između 8% i 20% od ukupnog broja stanovništva. U apsolutnim iznosima radi se o velikim brojevima pa je npr. u SAD-u riječ o 5 591 000 ljudi. K tome SAD ima i 35 milijuna starih ljudi što je 12,4% ukupne populacije. Japan ima manji broj invalidnih (5 136 000 ili 4,3%), ali zato ima 44 982 000 ili 35,7% starih ljudi. U Francuskoj je 5 146 000 ili 8,3% invalidnih, uz vrlo visok postotak od 19,6 % starih ljudi (12 151 000). Nizozemska s 1 432 000 ili 9,5% invalida i 2 118 808 stranih osoba (13,4%) te Španjolska s 3 528 220 ili 8,9% invalidnih i 6 936 000 ili 17,6% starih oslikavaju dobro stanje Europe. Po srijedi

Robot VIRGULE Jeana Vertuta iz 70-ih godina 20. st.

Rehabilitacijski roboti u širem kontekstu razvili su se iz asistencijskih servisnih za pomoć pacijentima.

34

SVIJET ROBOTIKE

Jednostavan rehabilitacijski uređaj Bio Dex za ponavljanje pokreta nogom omogućio je kvantitativnu analizu i standardizaciju rehabilitacijskog postupka.

su demografski fenomeni razvijenih država čije stanovništvo postaje sve starije i koje bilježe sve veći nedostatak radne snage. Zbog toga bi rehabilitacija radnog stanovništva trebala biti što učinkovitija i što kraća. Terapija invalidnih osoba nije samo zdravstveni već i prvorazredni gospodarski problem. To su i razlozi zbog kojih je terapijska robotika izložena stalnom pritisku zahtjeva za sve bržim i kvalitetnijim razvojem. Postoje, dakle, vrlo objektivni pokazatelji koji opravdava razvoj i proizvodnju terapijskih robota.

Terapijski roboti profesionalni su servisni medicinski roboti namijenjeni provođenju procesa oporavka invalida i osoba sa smanjenom radnom sposobnosti. Najčešće se misli na robote za terapiju na rukama i nogama. Ipak, vjerojatno zbog važnosti pokretljivosti za čovjeka, terapijski roboti nogu pokazuju se važnijima. To se vidi i po tome što je rehabilitacijska noga Tibion zaslužila nagradu robota godine Međunarodne federacije za robotiku za 2013. godinu. Radi se o zglobnom egzoskeletnom mehanizmu tvrtke Tibion Bionic

Technologies koji se navlači na bolesnu nogu.

Namijenjen je bolesnicima s problemima mišića, artritisa i oporavcima nogu nakon kirurških zahvata kako bi se povratila snaga noge. Tim terapeutskim robotom opremaju se rehabilitacijski centri kao pomagalo za trening pri oporavljanju s ciljem ostvarenja pravilnog hoda.

Povijesno gledajući, terapijski roboti pojavili su se dosta kasno, kasnije od primjerice robota asistenata koji služe za svakodnevnu pomoć invalidnim osobama (robotizirana kolica s pomoćnom rukom, uređaji za hranjenje invalida bez ruku i sl.). Prvi uređaj, preteča robota rehabilitacijskih manipulatora, za automatiziranu terapijsku vježbu Bio Dex načinjen je prije tridesetak godina (sredinom 80-ih 20. st.), a omogućavao je programiranu rehabilitacijsku kontrolu sile na samo jednom zglobu noge. Slijedili su uređaji s više zglobova. Na kraju razvojnog niza terapijske su egzoskeletne proteze koje po osobinama graniče s protezama nogu specijaliziranih namjena i omogućavaju pacijentima da se tijekom terapije kreću.

Prema kojem načelu rade rehabilitacijski roboti? Rehabilitacijska terapija temelji se na ponavljanju pokreta pri čemu se koristi osobina plastičnosti čovjekovog živčano-mišićnog sustava koji se oporavlja uspostavljanjem novih živčanih veza. U slučaju, primjerice, uništenja živčanih centara (npr. moždani udar koji je izazvao oduzetost noge) koji su doveli do onesposobljenosti nekog od udova, može se terapijskim pokretima i dugotrajnom vježbom izazvati uspostava novih živčanih veza i terapijom treninga mišića dovesti do oporavka noge. Treniranje hoda poboljšava obnovu pokretljivosti nakon neuroloških ozljeda.

Takvu neurorehabilitaciju obično izvode iskusni terapeuti koji kroz više tjedana vode intenzivan i dugotrajan fizički (pa i verbalni) trening s pacijentom kojega se zapravo ponovno uči hodati. Terapija se sastoji u ponavljanju pokreta.

Terapeut treba biti iznimno strpljiv i vješt, ali i fizički snažan da može pažljivo i prisilno voditi ili pridržavati pacijenta koji npr. zbog oduzetosti noge ne može održavati ravnotežu tijela.

U osamdesetim godinama 20. st. saznanja o uspješnosti mehaničkog terapijskog postupka potvrđivana su u mnogim laboratorijima širom svijeta. Uobičajena oprema za rehabilitaciju

35

nogu postala je beskonačna vrpca na kojoj je pacijent hodao dok mu je tijelo bilo pridržavano na različite načine. Za terapije na pokretnoj vrpci bila su potrebna od jednog do tri bolničara, zavisno od vrste terapije. Terapije su naporne za terapeute što rezultira gubitkom koncentracije i snage, a s vremenom i oni postaju ljudi sa smanjenom radnom sposobnosti. Ali prednost robotske terapije u odnosu na klasičnu s ljudima terapeutima nije samo u ekonomskim čimbenicima. Zbog, primjerice, točnosti uzoraka terapijskih pokreta koje kod terapije izvode strojevi može se lakše utvrditi što utječe na plastičnost tijekom rehabilitacijskih pokreta.

Robotizacija rehabilitacijske terapije nogu usmjerila se prema unapređenju postojećih automatiziranih treninga u stacionarnim uvjetima jer se njih dalo najlakše standardizirati. No razvoj rehabilitacijskih vanjskih (egzo) proteza omogućuje pacijentu mobilnost pri terapiji što znači da se terapija može produžiti i provoditi u svakom trenutku.

LOKOMAT terapijska ortoza na beskonačnoj vrpci s programiranim hodom pacijenta. U usporedbi s klasičnom automatskom terapijom koračanja, na beskonačnoj vrpci s pridržavanjem tijela već su i prve generacije robota svojom fleksibilnošću osiguravale značajno smanjenje rada terapeuta. Kod robotske terapije noge obično je dovoljan jedan terapeut, i to za ulazak i izlazak iz klasičnog stacionarnog robotiziranog trenera te nadziranje samog procesa terapije. Ta tehnologija zamijenila je prve uređaje koji su samo automatizirali terapijski trening.

Rehabilitacijski robot za terapiju noge Tibion Bionic sastoji se od: Cipele s ugrađenim senzorom pritiska koji detektira i mjeri količinu težine s kojom pacijent opterećuje povrijeđenu nogu.

Računalo u koje terapeut upisuje veličinu sile kojom će izvesti oslanjanja na ozlijeđenu nogu za vrijeme različitih poslova.

Dva motora kojima se ostvaruje oslanjanje, tj. sila u protezi.

Senzor mjerenja kuta koljena kojim se računalo snabdijeva podacima o položaju noge i pomacima koje pacijent čini.

Tibion Bionic Leg rehabilitacijska robotička proteza zglobni je egzoskeletni mehanizam koji se “navlači” na bolesnu nogu. Tim terapeutskim robotom opremaju se rehabilitacijski centri kao pomagalom za trening pri oporavljanju s ciljem ostvarenja pravilnog hoda.

Najveće poboljšanje u rehabilitacijskoj terapiji noge korištenjem robotičke proteze u tome je što zahtjeva aktivan napor pacijenta. To se očituje u tome što motori rehabilitacijske noge počinju raditi tek nakon što se detektira dodir rehabilitacijske cipele s tlom. Podaci iz senzora stope, kao i kut savijanja koljena snabdijevaju računalo noge podacima o tome gdje se sila na stopi pojavljuje i kojom učestalošću. Na temelju tih podataka kontroler uređaja određuje (predviđa) što pacijent želi učiniti. Kako se kod

36

većine vrsta hodanja ponavljaju pojedini koraci, upravljački sustav rehabilitacijske noge može predviđati događanja i tako ostvariti očekivanu asistenciju pacijenta tijekom kretanja.

U postupku pripreme terapije terapeut traži od pacijenta da ustane, sjedne i izvede korak kako bi se odredili parametri kuta zgloba koljena koji se dodaju podacima sa stopala. Na temelju tih početnih podataka određuje se korak i način hoda pacijenta. Ako pacijent pri terapiji nogom ne može dodirivati tlo, provode se vježbe njihanja noge bez opterećenja korištenjem malih sila u zglobu robota. Kad pacijent počne dodirivati tlo robot prelazi u fazu asistiranja pridržavanja tijela pacijenta kada se ostvaruju veći momenti u zglobu koljena uređaja. Kada pacijent prenosi težinu na rehabilitacijsku stopu, a kut zgloba koljena raste (kao u slučaju kad sjeda ili se spušta stepenicama), motor visokog momenta u zglobu koljena izvodi asistenciju usporavanja pri kretanju (usporava pad tijela zbog gravitacije uz istovremeno savijanje zgloba).

Razvoj rehabilitacijske robotike u budućnosti morat će rješavati probleme primjene na korisnike sa sniženim osjetilnim i motoričkim sposobnostima, tj. sa starim ljudima sniženih misaonih sposobnosti. Brojnost te populacije osigurava rehabilitacijskoj robotici, samo 40 godina staroj disciplini, vrlo brz i dinamičan razvoj.

Igor Ratković

Ivo Aščić

POŠTANSKE MARKE

Poruke koje stižu daleko Samo godinu dana od izuma poštanske marke, odnosno malog komadića papira za plaćanje poštanskih usluga unaprijed, marka je postala predmet sakupljanja, čuvanja, izlaganja, ali i trgovanja i krivotvorenja. Dokazuje to i oglas iz 1841. godine objavljen u najpoznatijim engleskim dnevnim novinama The Times: “Mlada žena želi oblijepiti svoju spavaću sobu poništenim poštanskim markama te poziva sve one koji joj žele pomoći u tome.”

Filatelija je sustavno proučavanje i sakupljanje poštanskih maraka i drugih filatelističkih suvenira kao što su: omotnice prvog dana (FDC, od engl. First Day Cover), maksimum karte, karneti, dopisnice, žigovi i dr. Sakupljanje marka jedan je od najstarijih, ali i najraširenijih hobija u svijetu, čiji se organizirani počeci vežu za drugu polovicu 19. stoljeća. Filatelisti su ljudi koji pozorno provjeravaju svaku pojedinost, koji istražuju razloge, povode i tematike izdavanja maraka i filatelističkih proizvoda, ali i koji su najstroži kontrolori bilo kakvog odstupanja u njihovoj izradi.

Filateliju nazivaju i hobijem kraljeva (prvi lik na poštanskoj marki bio je upravo engleske kraljice Viktorije, a najvrednije zbirke poštanskih maraka pripadaju kraljevskim, predsjedničkim i bogatim obiteljima). Hobi je vrlo edukativan, a njime se bave milijuni ljudi različitih spolova, dobi, zanimanja i obrazovanja iz svih dijelova svijeta.

Prema nekim procjenama, čak 25% ljudi u nekom razdoblju života u razvijenijim zemljama sakuplja poštanske marke, a danas u svijetu ima više od 20 milijuna filatelista. I u Hrvatskoj je registrirano nekoliko stotina filatelista organiziranih u tridesetak filatelističkih klubova pod okriljem Hrvatskog filatelističkog saveza (HFS).

Osim što klubovi organiziraju izložbe, HFS vrlo često sudjeluje na međunarodnim filatelističkim izložbama s natjecateljskim karakterom.

Današnji broj poštanskih maraka koje izdaje oko 250 država i samostalnih teritorija diljem svi-

jeta penje se na nekoliko stotina tisuća različitih maraka. One se razlikuju po filatelističkoj vrije­ dnosti (švedska marka Žuti Tresskiling iz 1855. godine 2006. prodana je za 1429 tisuća funti), obliku, vrsti tiska, zupčanju, temi i sl. Upravo su to glavni razlozi zbog kojih se filatelisti specijaliziraju za određene države, povijesna razdoblja ili teme budući da ne mogu pratiti sva izdanja prije svega zbog velikih financijskih izdataka.

Premda se danas, uz sve društvene mreže, nove vrste (digitalne) zabave i ostale hobije filatelija čini pomalo zaboravljenom, ona je velikom broju ljudi diljem svijeta i dalje omiljen i zabavan hobi. Prema istraživanjima, velika većina filatelista visoko je obrazovana, a djeca koja se bave filatelijom uglavnom su uspješna u životu zahvaljujući upornosti, strpljenju i “oku” za detalje koje razviju baveći se upravo tim hobijem. Filatelija nije samo razonoda nego ima gospodarsko i kulturno značenje, ali isto tako

Slika 1. Filatelijom se bave milijuni ljudi različitih spolova, dobi, zanimanja i obrazovanja iz svih dijelova svijeta

37

Slika 2. Marka Britanske Gvajane 1 cent magenta iz 1856. prodana je prošle godine za gotovo 9,5 milijuna američkih dolara

potiče prijateljstvo među ljudima diljem svijeta.

Sabiranje maraka pruža priliku za stjecanje mnogih obavijesti o zemljopisu, povijesti, gospodarstvu, tehničkoj kulturi i sl. neke zemlje, a razvija i neke pozitivne navike (preciznost, sustavnost, estetski ukus). Danas se filatelija u nekim zemljama predaje kao pomoćni nastavni predmet.

Poštanske marke pored svojih frankirnih često imaju i veću filatelističku vrijednost. Neke čak male egzotične državice i samostalni teritoriji najveći prihod ostvaruju upravo od prodaje poštanskih maraka (Tristan da Chunga, Andora...), i to isključivo sakupljačima poštanskih maraka.

Jedna od najreprezentativnijih poštanskih uprava je Vatikanska pošta koja ostvaruje znatne prihode za državu upravo od filatelije.

Različite teme na njihovim poštanskim markama, od umjetnosti, religije, kulture, ekologije, flore, faune, zemljopisa do sporta i tehnologije iznova uče o sadašnjosti i prošlosti Svete Stolice, ali i o drugim državama i kulturama iz čitavog svijeta. Svjetska poštanska unija (UPU, engl. Universal Postal Union), krovna poštanska organizacija za više od 190 nacionalnih poštanskih uprava i specijalizirana agencija Ujedinjenih

naroda, osnovana još davne 1874. godine, smatra je jednom od najboljih u svijetu.

Ovaj nimalo jeftin kraljevski hobi ima dobro razvijenu infrastrukturu. Vrlo je edukativan i zabavan, a katkad može postati i vrlo unosan. Ova minijaturna umjetnička djela ponekad dostižu cijenu i do nekoliko milijuna dolara.

Najnoviji je primjer marka Britanske Gvajane iz 1856. nazvana 1 cent magenta. U lipnju 2014. godine nepoznatom je kupcu na aukciji u New Yorku prodana za gotovo 9,5 milijuna američkih dolara. Marka je najskuplja dosad prodana i postoji samo jedan primjerak u svijetu. Nije bila u prodaji gotovo 35 godina kad je kupljena za samo 935 tisuća dolara, a davne 1878. za svega 1,44 dolara.

60 godina HZTK-e

U spomen na 60. obljetnicu Hrvatske zajednice tehničke kulture, HP je u srpnju 2006. izdao prigodnu poštansku dopisnicu u nakladi od 20 tisuća primjeraka. Dopisnica je pismovna pošiljka s otvorenim pisanim priopćenjem, izrađena od tvrdoga kartona ili papira u obliku pravokutnika, a šalje se bez omotnice. Osim što je dopisnica namijenjena za poštanski promet, ona je predmet zanimanja filatelista. Dopisnica je idealna za slanje poziva za različite događaje, sudjelovanje u nagradnim igrama putem pošte (slanje kupona), ali i za različite marketinške

Slika 3. 60 godina postojanja HZTK-e 2006. godine obilježeno je izdavanjem prigodne poštanske dopisnice

38

poruke. Jeftinija je od pisma, a istom brzinom putuje od pošiljatelja do primatelja. Dopisnica HZTK-e namijenjena je za korištenje u unutarnjem poštanskom prometu, ali ako se dofrankira može se koristiti i za slanje u druge države.

Dopisnica HZTK-e u samom je trenutku izdavanja imala izuzetan PR učinak u hrvatskim medijima.

Danas se najviše spominje u kontekstu filatelije.

Slika 4. Augustov hram u Puli jedan je od kandidata za najljepšu poštansku marku RH iz 2014.

Izbor najljepše marke RH

Hrvatski izdavač poštanskih maraka već tradicionalno, 18. put po redu, bira najljepše izdanje poštanskih maraka iz prethodne godine. Tako će se i ove godine, od 3. veljače do 6. ožujka 2015. birati jedno između skoro pedesetak izdanja hrvatskih maraka nastalih tijekom 2014.

Glasovati za najljepšu hrvatsku marku moguće je putem interneta i pošte, odnosno glasačkih kupona koji se nalaze u poštanskim uredima ili se mogu “skinuti” s internetske stranice hrvatskog izdavača maraka. Najsretnije glasače koji glasuju putem pošte očekuju vrijedne nagrade.

Posebice se izdvaja vikend u Opatiji za dvije osobe. Zbog zanimljivosti izdavačkog programa hrvatskih poštanskih maraka izdanih tijekom 2014., osim glasača iz Hrvatske, očekuju se i glasovi filatelista iz cijeloga svijeta koji redovito sakupljaju hrvatske marke.

NOVE TEHNOLOGIJE

Nove dimenzije u proizvodnji sirovog željeza Metalurška prerada rudače u sirovo željezo odvija se već stoljećima prema istom načelu: koksira se visokovrijedan ugljen i zatim zajedno s obogaćenom željeznom rudačom prerađuje u visokoj peći u sirovo željezo i trosku. Jedna stara zamisao napravila je prije nekoliko godina djelotvoran prodor u proces dobivanja željeza: podjelom visoke peći na dvije reakcijske komore (za redukciju i za taljenje) ostvaruje se ušteda, jer više nema prethodnog postupka koksiranja s krajnje snažnim razvojem otpadnih plinova i postupka oplemenjivanja željezne rudače. U ovom novom postupku proizvodnje sirovog željeza koristi se uobičajeni kameni ugljen i komadna rudača izravno iz rudnika, a, štoviše, smanjuju se čak i štetni otpadni plinovi.

Uobičajene visoke peći uključujući koksiranje i sinteriranje proizvode po toni sirovog željeza oko 1,4 kg sumpornog dioksida. Prema izvrše-

Uspješan završetak: Kad je u korejskom Poscu ispušteno tekuće željezo, postrojenje Finex pokazalo je sve svoje prednosti – a uz to proizvodi 90% manje štetnih tvari nego dosadašnje visoke peći

39

Postupak Corex:

Ugljen kao nositelj energije doprema se preko sustava zapornica u otplinjač taline (1). Željezna rudača prolazi s dodacima kroz redukcijsku peć (2), prije propuštanja u otplinjač taline (1).

Na vrhu otplinjača taline ugljen dolazi u kontakt s vrućim plinom temperature oko 1100 oC, tako da se on u potpunosti osuši i otplini (suho destilira). Reakcija se odvija vrlo brzo, komadi ugljena pretvaraju se u koks. Koks se otplinjava kisikom koji se upuhuje pomoću mlaznica. Brzina strujanja u stožastom dijelu otplinjača odabire se tako da se održava stalan vrtložni sloj. Ispred mlaznica kisik reagira najprije u CO2, da bi se zatim s mjesno preostalim koksom pretvorio u CO. Temperatura u vrtložnom ležištu iznosi od 1600 do 1700 oC. Temperaturni odnosi u vrtložnom sloju kao i u kupoli otplinjača preduvjet su za proizvodnju vrlo dobrog redukcijskog plina koji sadrži približno 95% ugljikova monoksida.

Po napuštanju otplinjača taline vrući sirovi plin hladi se na temperaturu od oko 900 oC, grubo otprašuje u vrućim ciklonima (4) i odvodi u redukcijsku peć (2). Prašina se poslije odjeljivanja u vrućim ciklonima vodi natrag u otplinjač taline.

U redukcijskoj peći željezna se rudača prema prokušanom protustrujnom načelu reducira u spužvasto željezo. Slijedno se u otplinjaču taline čestice spužvastog željeza dalje ugrijavaju i tale. Na dnu otplinjača oblikuje se kupka željeza i troske. Slično kao kod visoke peći, željezo i troska odvode se iz otplinjača približno svaka tri sata. Temperatura sirovog željeza je od oko 1400 do 1500 oC.

1. otplinjač taline 2. redukcijska peć 3. dodavanje ugljena 4. vrući ciklon 5. čišćenje redukcijskog plina 6. čišćenje izlaznog plina

nim mjerenjima TÜV Rheinland to kod postupka Corex iznosi samo 40 g. Pa i emisija prašine i dušičnih oksida smanjuje se za više od 90%.

Osim toga otpadne vode sadrže znatno manje amonijaka, fenola i sulfida, nego kod uobičajenih visokih peći. Plin (ogrjevne moći 8,3 MJ/Nm3), koji nastaje u postupku Corex, može se komercijalno iskoristiti. Uz to moguće je uštedjeti i do 15% pogonskih troškova.

Ali napraviti od dobre zamisli proizvodno postrojenje industrijskih razmjera trnovit je put.

Jednoj skupini u svijetu priznatih stručnjaka bilo je potrebno skoro 20 godina za pretvaranje ove zamisli u stvarnost. Konačno 2007. godine stav-

ljeno je u kineskom Pudong Steel u Luojingu kod Shanghaia u pogon postrojenje C-300 Corex s godišnjim kapacitetom od 1,5 milijuna tona tekućeg sirovog željeza. Bio je to usavršeni modul C-2000 s tehnologijom koja je najmanje deset godina ispred konkurencije.

Korisnik sada može uštedjeti manjim troškovima proizvodnje i istovremeno zadovoljavati najstrože uvjete očuvanja okoliša.

Postupak Finex ide još i dalje. Primjenom usitnjene rudače bez oplemenjivanja troškovi proizvodnje mogu se još više smanjiti, uz iste prednosti kao i kod postupka Corex. Posco iz Južne Koreje i Siemens Metals Technologies zajedno su razvili postupak Finex s mljevenom željeznom rudačom, koji u procesu ne zahtijeva koks. Nije potrebno koksiranje ni postupak sinteriranja. To smanjuje pogonske troškove po toni sirovog željeza u odnosu na uobičajen postupak u visokoj peći do 15% i istovremeno su emisije znatno niže.

Prema SiemensWelt [ŽAK]