ABC tehnike broj 620, prosinac 2018. godine

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

ISBN 1849-9791

Sretan Božić!

Rubrike

I Arduino + Visualino = STEMI I SF priča I I Mala škola fotografije I

Izbor I Robotski modeli za učenje kroz igru

u STEM-nastavi – Fischertechnik (16) I I FM radioprijemnik (4)I I Optoelektronika - osnovne sastavniceI I Najbolji robotički projekti u 2018.I Broj 620 I Prosinac / December 2018. I Godina LXII.

ČASOPIS ZA MODELARSTVO I SAMOGRADNJU

www.hztk.hr

FOTOGRAFIJA

Trendovi novih kamera

U OVOM BROJU Trendovi novih kamera . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Prijenosni uređaji za slušanje glazbe . . . . . . 3 FM radioprijamnik (4) . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Osnove STEM-a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Robotski modeli za učenje kroz igru u

Na jesenskom sajmu Photokina u Kölnu predstavljeSTEM - nastavi – Fischertechnik (16) . . . . 11 ne su novosti: nova kamera i umjetna inteligencija za pametne telefone, a za fotokamere: sistemi bajonetnih Mala škola fotografije . . . . . . . . . . . . . . . . 17 objektiva.

Kineski Huawei, u suradnji s Laicom, predstavio je za Pogled unatrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 pametne telefone takozvani A-Brend. Top-model P20 Pro predstavljen je s tri optike i tri senzora različite Analiza fotografija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 jačine. Senzor iza širokokutnog objektiva ima 40 megapiksela što predstavlja zasad maksimum za pametne Admiralovo osmo putovanje . . . . . . . . . . . 21 telefone. Monokromni senzor s 20 megapiksela ima prednosti pred kontrastima, a 8 megapiksela za slabo Ledolomci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 osvjetljenje. P20 Pro koristi umjetnu inteligenciju, koja proračunava u fotomodu slike svih modula, u kombiOptoelektronika – osnovne sastavnice . . . 26 niranu snimku. Ovim trikom proizvođači su omogućili oštre fotografije bez šuma. Nokia u suradnji sa Zeissom Adventski svijećnjak . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 predstavlja nove modele. Stručnjaci predviđaju uskoro i pametne telefone s pet kamera.

Najbolji robotički projekti u 2018 . . . . . . . . 32 Kvaliteta fotografije kod mobilnih uređaja približava se onoj fotokamera, ali kod P20 nije moguć RAWZmija u kutiji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 -format, odnosno snimanje obrađenih sirovih podataka, dok je kod Galaksy S9 to omogućeno, samo u posebnom profi-modu.

Apple razvija poboljšanje “mobilne fotografije” povezivanjem više objektiva i procesora. Zadnje geneNacrt u prilogu: racije iPhonea zamjenjuju slike u jpeg- s heif-formatom kako bi stvorile sekvencije slika s različitim opciAdventski svijećnjak jama. Moguće je, naprimjer, smanjivati šum naknadnom analizom, kako prikazuju fotografije u članku. Profesionalni fotografi Nakladnik: Hrvatska zajednica tehničke Uredništvo i administracija: Dalmatinska 12, sada koriste, uz fotokameru, pametni P.p. 149, 10002 Zagreb, Hrvatska kulture, Dalmatinska 12, P. p. 149, 10002 telefon kao drugu kameru. telefon (01) 48 48 762 i faks (01) 48 46 979; Zagreb, Hrvatska/Croatia Proizvođači fotokamera ne žele www.hztk.hr; e-pošta: abc-tehnike@hztk.hr Za nakladnika: Ivan Vlainić zaostati iza pametnih telefona, pa “ABC tehnike” na adresi www.hztk.hr je, naprimjer, Canon predstavio bajoUredništvo: dr. sc. Zvonimir Jakobović, Izlazi jedanput na mjesec u školskoj godini netni objektiv u kameri bez ogledala, Miljenko Ožura, Emir Mahmutović, (10 brojeva godišnje) s oko 30,3 megapiksela, a Nikon s Rukopisi, crteži i fotografije se ne vraćaju Denis Vincek, Paolo Zenzerović, Ivan Lučić, Žiro-račun: Hrvatska zajednica tehničke kul45,7 megapiksela, što obilno premaZoran Kušan ture HR68 2360 0001 1015 5947 0 šuje današnje mogućnosti pametnih Glavni urednik: Zoran Kušan Devizni račun: Hrvatska zajednica tehničke telefona.

MD DTP / Layout and design: Zoran Kušan Lektura i korektura: Morana Kovač Broj 4 (620), prosinac 2018. Školska godina 2018./2019.

Naslovna stranica:

kulture, Zagreb, Dalmatinska 12, Zagrebačka banka d.d. IBAN: 6823600001101559470 BIC: ZABAHR2X Cijena za inozemstvo: 2,25 eura, poštarina uključena u cijeni Tisak: Alfacommerce d.o.o., Zagreb

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

NEKAD I DANAS

Prijenosni uređaji za slušanje glazbe Prvi model Walkmana

Pripadnici generacije koja sada broji 30 ili više godina zasigurno se dobro sjećaju uređaja koji je obilježio mnoga djetinjstva i tinejdžerske godine. Walkman se pojavio još davne 1978. godine, prije gotovo 40 godina, kao odgovor na zahtjev jednog od osnivača tvrtke Sony, Masaru Ibuka koji je poželio da na svojim dugim putovanjima i letovima može slušati glazbu koju je obožavao.

Inženjeri su uspjeli preinačiti tadašnji uređaj za snimanje zvuka. Glavu koja je služila za zapisivanje na kazetu zamijenili su glavom koja služi za čitanje zapisa s kazete, dodane su slušalice i Walkman je rođen.

Iako njegovi suradnici u Sonyju nisu podržavali ideju o masovnoj proizvodnji uređaja za reprodukciju glazbe, Ibuka ih je na koncu uvjerio koliko je mogućnost slušanja glazbe dok hodamo okolo, trčimo, idemo na posao i u raznim drugim situacijama ustvari sjajna. Od te točke nadalje, pojam modernog slušanja glazbe zauvijek je promijenjen.

Gledajući unatrag, od početka proizvodnje 1979. godine do prestanka proizvodnje 2010.

Sony je proizveo više od 100 različitih modela Walkmana. Iako današnja djeca čak snimaju videouratke u kojima ih ismijavaju i unatoč njihovoj nepraktičnosti, postoji i druga strana koja ih zagovara zbog njihove povijesne vrijednosti i vrhunske kvalitete zvuka koji se njima mogao reproducirati.

U tu 31 godinu razvijali su se mnogi modeli od kojih je svaki donosio neke novosti, poboljša-

nja i preinake. Model Sony Walkman TPS-L2 iz 1979. godine koji je, ustvari, prvi pravi prenosivi uređaj za reprodukciju glazbe tako je dobio dva utora za slušalice, mikrofon i gumb pomoću kojeg se moglo stišati glazbu kako bi se moglo i nesmetano komunicirati dok se sluša glazba.

Walkman TPS-L2

Slijede ga modeli WM-1 i WM-2 iz 1981. godine koji su donijeli novosti u pogledu kompaktnijeg izgleda i veličine tek neznatno veće od same kazete.

Walkman WM-1

Godine 1982. izlaze modeli WM-3 i WM-7 koji su vrlo slični prethodnim modelima s prvom pojavom naziva za gumb “Play” koji se dotad

3

Discman

Walkman WM-7

označavao kao “Listen”. Ova godina značajna je po pojavi prvog Discmana (“compact disc player”), nedugo nakon pojave prvih CD-ova koji nije imao mogućnost zaustavljanja preskakanja CD-a tako da je šetnja s njim bila pravi izazov.

Model WM-10 najmanji je Walkman ikad napravljen, veličinom gotovo manji od same kazete prednost je imao i u samo jednoj AA-bateriji, dok je njegov prethodnik WM-4 trebao četiri AA-baterije, ali zato slovi za jednog od najglasnijih modela.

Godina 1984. bila je važna godina za Walkman, Sony je izbacio 7 novih modela, od kojih je WM-22 bio prvi jeftini Walkmann s cijenom od prihvatljivih 40 USD, u odnosu na dotadašnje cijene od nekoliko stotina dolara. Model WM-DD2 dobio je moderniji izgled kojim podsjeća na modele koji će tek biti lansirani 20 godina poslije.

Sljedeće godine izlazi model WM-75 koji je poznat i kao sportski Walkman u banana žutoj boji. Ono što je specifično za njega je vodootpornost i gumeni poklopac.

Zanimljivo je da je 1987. između ostalih Sony izbacio i Solar Walkman koji je, kako mu i samo ime kaže, pokretala sunčeva energija. Nažalost, punjenje je trajalo predugo, radio se moglo slušati s minimalnim punjenjem, ali za preslušava-

Walkman WM-10

Walkman WM-22

Walkman WM-3

nje kazeta bilo je potrebno nekoliko sati punjenja. Stoga su dodali i mogućnost rada na baterije.

Devedesetih godina XX. st. uz novije modele Walkmana sa sve boljom kvalitetom zvuka čak i uz korištenje slušalica slabije kvalitete, Sony usmjerava svoju proizvodnju na Discmane, prijenosne CD-playere. Radiokazeta pomalo odlazi u zaborav, a CD doživljava svoj uzlet. CD-i donose mogućnost boljeg i trajnijeg presnimavanja te nasnimavanja digitalnih podataka.

Razvojem i primjenom novih tehnologija nastali su MP3 i MP4 prenosivi uređaji za slušanje glazbe (MP3 i MP4 Player) na koje se direktno može spremiti velika količina glazbe, a po

Prvi solarni Walkman

Walkman WM-DD2

4

Walkman WM-75

LJETNA ŠKOLA TEHNIČKIH AKTIVNOSTI

FM radioprijamnik (4)

Sony Discman D50 iz 1984. godine

veličini vrlo su praktični za korištenje i nošenje jer stanu u skoro svaki džep. Prema načinu spremanja datoteka, MP3/MP4 uređaje dijelimo na uređaje s tvrdim diskom ili s flash-memorijom. Za uređaje s tvrdim diskom značajno je da datoteke jednostavno spremamo u unutarnju memoriju gdje ostaju trajno i uvijek ih se može reproducirati. Kod uređaja s flash-memorijom datoteke spremamo na umetnutu memorijsku karticu.

Zbog praktičnosti, povećanja kapaciteta memorije i sve boljih performansi mobilnih telefonskih uređaja, uređaji za reprodukciju glazbe pomalo gube na važnosti, s obzirom da tehnologija teži razvoju sve boljih i modernijih uređaja koji u jednom objedinjuju uređaje za

Sony MP3-uređaj

komunikaciju, ali i za slušanje glazbe te gledanje videosadržaja.

I na kraju, možemo zaključiti da, iako je dominacija Sonyja na tržištu prijenosnih uređaja za slušanje glazbe prestala 2001. godine pojavom prvog iPod-a, ono što zauvijek ostaje činjenica je da je upravo Sonyjev Walkman zaslužan za promjenu svijesti u cijelome svijetu o glazbi u pokretu kao i za razvoj i napredak tehnologije slušanja glazbe u pokretu.

Sandra Knežević

(samo za one koji uvijek žele znati više) Radom radioprijemnika upravlja program upisan u mikrokontroler ATmega328P modula Arduino Nano. Taj program sadrži detaljne upute mikrokontroleru kako očitavati položaj upravljačke palice, kako protumačiti njene različite položaje i kako ih pretočiti u naredbe za pojedine sastavne dijelove prijemnika. Vrlo važan dio programa je i komunikacija s korisnikom koja se ostvaruje ispisivanjem odgovarajućih poruka na alfanumeričkom displeju.

Na internetskim stranicama preko kojih korisnici platforme Arduino razmjenjuju informacije lako možete pronaći upute kako napisati program koji upravlja radom FM-modul a s integriranim krugom TEA5767, pa čak i biblioteke i gotove programe Arduino takve namjene. Takvi programi mogu poslužiti kao idejno rješenje, ali nisu direktno primjenjivi za upravljanje radom našeg radioprijemnika: on ima puno više funkcija, koje treba programski obraditi.

Program FM radioprijemnika Program koji upravlja radom našeg radioprijemnika napisan je u programskom jeziku BascomAVR i ovdje ga nećemo detaljno analizirali. Ipak, za one koji uvijek žele znati više, opisat ćemo njegovu strukturu i ilustrirati kako su riješeni pojedini postupci.

Na samom početku programa definiramo kako je mikrokontroler povezan s alfanumeričkim displejem, Config Lcdbus = 4 Config Lcd = 16 * 2 Config Lcdpin = Pin , Db7 = Pind.7 , ... tipkalom upravljačke palice, Button Alias Pinc.2 Config Button = Input tranzistorskim sklopkama, U_tda2822 Alias Portb.0 Config U_tda2822 = Output U_display Alias Portb.1 Config U_display = Output Config Portb.1 = Output

5

kao i koje ćemo priključke koristiti za I2C-komunikaciju: Config Scl = Portc.4 Config Sda = Portc.5 Primijetite ovdje kako su pojedinim priključcima dana alternativna imena (npr., PINC.2, na koji je spojeno tipkalo, nazvali smo Button) kako bismo ih poslije u programu mogli zvati u skladu s njihovom funkcijom. U uvodnom dijelu također provjeravamo je li pritisnuta upravljačka palica, kao i sadržaj memorije mikrokontrolera EEPROM. U EEPROM mikrokontroler posprema podatke koje treba zapamtiti i kada je radioprijemnik isključen, poput popisa frekvencija memoriranih radiostanica. Ako je narušena struktura tih podataka, ili ako ustanovi da je u trenutku pokretanja programa bila pritisnuta upravljačka palica, program će inicijalizirati tablice u EEPROM-u i ispisati odgovarajuću poruku na displeju:

FM radio NCTK’18 Reset!!!

Time program osigurava normalan nastavak rada, ali inicijalizacija za korisnika ujedno znači i da će svi memorirani podaci biti izbrisani.

Nakon uvodnog dijela, program ulazi u beskonačnu petlju u kojoj opetovano ispituje je li pritisnuta ili pomaknuta upravljačka palica. Pritisak na palicu provjeravamo naredbom Debounce: Debounce Button , 0 , Button_sub , Sub Ustanovi li da je palica pritisnuta, Debounce će izvršiti potprogram Button_sub, u kojemu najprije mjerimo koliko dugo je palica pritisnuta: Button_sub: For B_time = 0 To 20 Waitms 50 If Button = 1 Then Exit For Next Ako je palica bila pritisnuta kraće od 1 s, sadržaj varijable B_time bit će manji od 21, za duže pritiske bit će 21. Kratki pritisak prebacuje radioprijemnik između njegova dva načina rada: onog u kojem se biraju prije memorirane stanice

<P0> 88.7 MHz Vol=12 Sig=15 ST i onog u kojem je moguće odabrati i memorirati novu radiostanicu

6

P0 <88.7>MHz Vol=12 Sig=15 ST Dugačak pritisak u pravilu znači da radioprijemnik želimo isključiti; program će sada: • pospremiti ključne podatke u EEPROM, • ispisati pozdravnu poruku,

FM radio NCTK’18 Goodbye...

• isključiti napajanje pozadinskog osvjetljenja i izlaznog pojačala, U_tda2822 = 0 U_display = 0 • usporiti rad mikrokontrolera kako bi i on trošio što je moguće manje struje.

Iako usporen, program u mikrokontroleru izvršava se i dok je radioprijemnik isključen: program se vrti u petlji, očekujući da radioprijemnik ponovo uključimo dužim pritiskom na upravljačku palicu. Kada se to dogodi, program će: • ubrzati na punu brzinu, • pročitati ključne podatke iz EEPROM-a kako bi ih mogao nastaviti koristiti, • uključiti pozadinsko napajanje displeja i na njemu ispisati pozdravnu poruku

FM radio NCTK’18 Hello!!!

• inicijalizirati FM-modul, • odabrati istu radiostanicu i postaviti isti nivo glasnoće kao u trenutku isključenja, • uključiti napon napajanja izlaznog pojačala.

Ako je na displeju postavljeno pitanje poput

Save? <92.5>MHz Vol=12 Sig=9 ST kratki pritisak će značiti niječan, a dugi potvrdan odgovor. Nakon provjere pritiska na upravljačku palicu, program provjerava njen položaj. Za to se koristi analogno-digitalni pretvornik koji napone s klizača trimera RX i RY, 0–5 V, pretvara u broj u rasponu od 0 do 1023.

Adc_value = Getadc(0) ‘RY Adc_value = Getadc(1) ‘RX Nama će biti interesantna 3 očitanja: je li palica u jednom ili u drugom krajnjem položaju ili se nalazi u sredini. Krajnjim položajima palice smatrat ćemo vrijednosti manje od 150 i veće od

873, dok ćemo sve vrijednosti između 150 i 873 smatrati srednjim položajem: If Adc_value < 150 Then Xy_value = 0 ‘minimum Elseif Adc_value > 873 Then Xy_value = 4 ‘maksimum Else Xy_value = 2 ‘sredina End If Tako smo osigurali ugodan rad s upravljačkom palicom gdje mali slučajni pomaci nemaju utjecaja na rad radioprijemnika. Program provjerava je li između dvaju očitanja došlo do promjene položaja upravljačke palice i, ovisno o tome, poduzima različite aktivnosti. Mogućnosti ima previše kako bismo ih ovdje analizirali; najkraće rečeno: • promjenama položaja upravljačke palice u horizontalnom smjeru mijenjamo broj memorije ili frekvenciju, što program pretvara u naredbe koje razumije FM–modul, a • promjenama položaja u vertikalnom smjeru mijenjamo glasnoću, što program pretvara u naredbe koje razumije integrirani krug PT2257.

Ove naredbe se zatim šalju FM-modulu i regulatoru glasnoće preko SCL- i SDA-linija i u skladu s I2C-protokolom. Bascom-AVR ima “ugrađene” naredbe za I2C komunikaciju, potrebno je samo znati adresu modula ili integriranoga kruga kojima nešto želimo poslati i pripremiti podatke za slanje. Ilustrirat ćemo to na primjeru promjene glasnoće. U EEPROM-u mikrokontrolera smještena je tablica s podacima o 25 nivoa glasnoće koje radioprijemnik raspoznaje: Dim Tablica_vol(25) As Eram Byte Data 60 Data 48 Data 42 ...

Data 2 Data 1 Data 0 Ovdje vrijednost 60 znači isključen zvuk (Vol=0), a 0 maksimalnu glasnoću (Vol=24).

Program zna koja je posljednja postavljena glasnoća; kada registrira da je želimo promijeniti, dohvatit će susjednu vrijednost iz tablice, preoblikovati je u naredbe koje prihvaća integrirani krug PT2257 i spremiti ih u varijable

Pt_2257_byte_1 i Pt_2257_byte_2. Mikrokontroler će zatim započeti I2C-komunikaciju: I2cstart I2cwbyte &B10001000 I2cstart će “probuditi” i FM-modul i integrirani krug PT2257 i oni će na I2C-sabirnici očekivati daljnje informacije. Kako je &B10001000 adresa PT2257, on će znati da slijede naredbe i podaci za njega, dok će se FM-modul ponovo “uspavati”.

Sada mikrokontroler šalje naredbe za promjenu nivoa glasnoće i zatim završava komunikaciju: I2cwbyte Pt_2257_byte_1 I2cwbyte Pt_2257_byte_2 I2cstop Vrlo slično izgleda i komunikacija s FM-modulom, osim što je kod njega priprema podataka malo složenija: ovdje je također potrebno željenu frekvenciju preračunati po određenom algoritmu i proslijediti je modulu, ali je također moguće od modula zahtijevati da vrati informaciju o statusu prijema (npr., koliki je nivo signala, emitira li stanica mono- ili stereosignal i slično).

Nakon što je provjerio je li upravljačka palica bila pritisnuta ili pomaknuta i izvršio odgovarajuće naredbe, program će još uspostaviti komunikaciju s FM-modulom i zatražiti informacije o trenutnom stanju prijema kako bi mogao osvježiti prikaz na displeju:

<P5> 101.0 MHz Vol=12 Sig=15 ST Ovdje npr. saznajemo kako slušamo radiostanicu koja emitira stereoprogram na frekvenciji od 101 MHz i čiji je signal vrlo jak. Nakon toga, program zatvara petlju i ponavlja prethodne radnje i to čini 10-ak puta u sekundi, čitavo vrijeme dok slušamo odabranu radiostanicu.

Kada je želimo promijeniti (a to možemo učiniti promjenom memorije ili ugađanjem frekvencije), otvaraju se neke druge petlje, koje ovdje nećemo analizirati. Spomenuli smo već kako je program radioprijemnika vrlo složen...

Hvala na čitanju,

FM radio NCTK’18 Goodbye...

Mr. sc. Vladimir Mitrović

7

Osnove STEM-a

ARDUINO + VISUALINO = STEM

Poštovani čitatelji, u prošlom ste nastavku na Kaeduovoj pločici programirali sedmosegmentni displej koji ste iskoristili kao štopericu za mjerenje ljudskih refleksa. U ovom ćete, četvrtom, nastavku serije koristiti IR-LED-icu i IR-fototranzistor.

Nastavak 4.

Što je to IR? Zamislite sljedeće: S grupom mladih astrofizičara nalazite se na kampiranju, noć je relativno hladna. Zapalili ste logorsku vatru kako biste se ugrijali. Sjedite pokraj vatre i osjećate kako su vam lice i ispružene ruke ugodno tople, no ubrzo shvaćate da su vam leđa hladna. Potaknuti činjenicom da vam je dio tijela zagrijan, a za drugi dio je hladno, odlučujete izmjeriti temperaturu zraka. Pomalo začuđeni shvaćate da je temperatura zraka ispred i iza vas jednaka. Zbog čega vam je onda prema vatri ugodno, a s druge srtane tijela osjećate neugodu? Odgovor je jednostavan. Leđa su vam hladna jer su zaklonjena od infracrvenog zračenja iz logorske vatre. IR (od engleskog Infrared Radiation) elektromagnetski su valovi čija je valna duljina dulja od 780 nm (nm = nanometar).

To je mjera donje granice vidljive svjetlosti ili, preciznije, to je prag između crvene i nevidljive infracrvene svjetlosti. Polje koje zauzima infracrveno zračenje vrlo je široko. Pogledajte Sliku 4.1.

Započinje kod valne dužine od 780 nm, a završava kod valne dužine od 1 000 000 nm, odnosno na granici s radiovalovima ili točnije rečeno s mikrovalnim područjem.

Trebate znati da se bilo koje tijelo izloženo infracrvenom zračenju – zagrijava. Ali trebate znati i da zagrijano tijelo generira infracrveno zračenje, a pritom nije nužno da bude užareno jer svako tijelo kojem je temperatura iznad apsolutne nule (približno -273°C) zrači određenu količinu infracrvenog zračenja, koja naravno ovisi o temperaturi.

Zbog činjenice da je nevidljivo, infracrveno se zračenje koristi u mnogim elektroničkim tvorevinama. Svakodnevno se susreću elektronički sklopovi s IR-osjetilima koji pale svjetla ili otvaraju vrata čim se približite zoni njihova djelovanja. Ista ta osjetila nalaze se u noćnim vizirima koji vojnicima omogućavaju motrenje, a da pritom nisu viđeni, pa čak i u uvjetima potpunog mraka. Godine 2009. NASA je lansirala satelit WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) koji je opremljen IR-teleskopom. S obzirom da teleskop radi na temperaturi od -265°C, što je blizu apsolutne nule, u stanju je “uhvatiti” slabašno zračenje koje dolazi iz dalekih galaksija.

Pogledajte fotografije na stranici https://www. nasa.gov/mission_pages/WISE/main/index.html.

Jedna nadasve poznata tvorevina koja koristi infracrveno zračenje je daljinski upravljač televizora. Svaki put kad pritisnete neku tipku upravljača infracrvena LED-ica generira seriju kodiranih infracrvenih impulsa. Impulse hvata fototranzistor u televizoru te ih šalje na obradu i izvođenje.

IR-LED-ica i IR-fototranzistor

IR-LED-ice su svjetleće diode koje se od običnih LED-ica razlikuju po materijalu iz kojeg su izrađene i zbog kojega generiraju infracrveno zračenje. Izrađuju se za razna valna područja. Na Kaeduovoj je pločici ugrađena IR-LED-ica koja zrači na 940 nm. Vrlo je važno da IR-fototranzistor hvata to područje. Prema tvorničkim podacima na Kaeduovoj pločici ugrađen je IR-fototranzistor koji najbolje osjeća valnu duljinu od 940 nm. Zove se tranzistor jer se tako ponaša. Naime, djelovanje fototranzistora slično je djelovanju običnih bipolarnih tranzistora s time da se kod njega struja baze generira osvjetljavanjem PN-spoja baze i kolektora. Kako rade tranzistori možete pogledati na stranici https:// hr.wikipedia.org/wiki/Tranzistor. Spomenuto je

Slika 4.1. Slika prikazuje smještaj infracrvenog zračenja unutar spektra elektromagnetskog zračenja

8

generiranje struje osvjetljavanjem. U fizici se taj fenomen naziva fotoelektričnim efektom. O tome će biti riječi u jednom od sljedećih nastavaka serije.

Na kraju uvoda valja se prisjetiti da su infracrvena zračenja elektromagnetski valovi i zbog toga se ponašaju kao i svjetlost, a to znači da im je doseg ograničen i da ne mogu zaobilaziti prepreke, već se od njih odražavaju.

Zadatak 1.

Na Kaeduovoj pločici utaknite plavu premosnicu na trodijelni STRIP-SH8 za IRLED-D7.

Napišite program kod kojeg će IR-LED-ica brže ili sporije žmirkati ovisno od podešenosti potenciometra. Prepišite program sa Slike 4.2.

Slika 4.2. Period žmirkanja IR-LED-ice zavisi od podataka koje Arduino dobiva s potenciometra

Program otpremite. Na vašem mobitelu pokrenite aplikaciju fotoaparata te objektiv usmjerite prema IR-LED-ici. Ako je sve kako valja, na zaslonu mobitela vidjet ćete žmirkanje IR-LED-ice.

Zakrećite vratilom potenciometra. Žmirkanje bi se trebalo ubrzati ili usporiti.

Kako to radi? Promjenjiva “pot” puni se podacima koji dolaze iz potenciometra. Ovisno o položaju vratila to mogu biti brojevi od 0 do 1023. Ti se podaci koriste za određivanje koliko će vremena IR-LED-ica svijetliti i koliko vremena neće svijetliti. Što je manji broj u promjenjivoj “pot” to je frekvencija žmirkanja viša i obrnuto.

Kako izračunati frekvenciju žmirkanja? Kada je u promjenjivoj “pot” bilo koji broj veći od nule tada je ciklus žmirkanja jednolik. Naprimjer, kada je broj 1023 tada će IR-LED-ica u jednom ciklusu svijetliti 1023 ms i 1023 ms neće svijetliti.

Prema tome cijeli taj ciklus traje 2046 ms. To se u fizici naziva periodom titranja i označava se s T. Kada je period poznat tada je lako izračunati frekvenciju, naime frekvencija je obrnuto

razmjerna periodu ili f = 1/T. Frekvencija se izražava u hercima (Hz). Jedino o čemu trebate voditi računa je da period izrazite u sekundama. Kad uvrstite i izračunate f = 1/2,046 dobit ćete 0,488 Hz. To je vrlo niska frekvencija. Kada vratilo zakrenete na sredinu potenciometra u promjenjivoj će se spremiti broj, na primjer 500.

Taj će broj dati period T = 1 s, a to je frekvencija f = 1 Hz. Što je s vrijednošću 0? Kad kalkulatorom pokušate izračunati frekvenciju za period 0, tada nećete dobiti rješenje. Zašto? Zato što se u matematici ne dijeli s nulom! Pogledajte stranicu https://mis.element.hr/fajli/880/49-03. pdf. Zašto IR-LED-ica ipak svijetli? Ona zapravo žmirka visokom frekvencijom jer bez obzira što su u blokovima “Wait (ms)” vrijednosti na nuli, ipak cjelokupno vrijeme izvođenja programa nije 0 s. Naime, program ima nekoliko blokova naredbi koje Arduino mora tumačiti, ugoditi te izvesti, a za to je potrebno neko minimalno vrijeme. Dobro, a zašto onda IR-LED-ica nema jači sjaj? Zato jer je duže ugašena nego upaljena.

Pogledajte program, prije paljenja IR-LED-ice Arduino treba obraditi 7 blokova, a prije gašenja samo 4 bloka. To znači da je vrijeme potrebno za obradu blokova skoro duplo duže kod ugašene LED-ice, nego što je kod upaljene LED-ice, a to nije jednolik ciklus gdje je “duty-cycle” = 50%, već je to “duty-cycle” = 33% (o tome je pisano u 608. broju ABC tehnike). Ako želite, možete opisano i provjeriti. U tu svrhu prepravite program tako da u oba bloka “DigitalWrite PIN# Digital 7” zamijenite stanja, kod prvog “HIGH” u “LOW” i kod drugog “LOW” u “HIGH”. Ovim će prepravkom IR-LED-ica biti duže upaljena nego ugašena (“duty-cycle” = 67%), pa bi zbog toga trebala imati jači sjaj.

Zadatak 2.

Na Kaeduovoj pločici utaknite plavu premosnicu na STRIP-SH17 za PHOTO TRANS-A2.

Napišite program koji će vrijednosti dobivene s IR-fototranzistora prikazivati na Visualinovom monitoru. Prepišite program sa Slike 4.3.

Slika 4.3. Za čitanje vrijednosti s IR-fototranzistora iskoristite blok “Light Senzor” iz “Zum bloqs”

9

Program otpremite te u Visualinu kliknite na “Monitor”. Ako je sve kako valja na zaslonu računala trebali biste vidjeti natpis “IR-fototranzistor =” iza kojeg se ispisuju brojevi. Dlanom prekrijte IR-fototranzistor Kaeduove pločice. Na zaslonu bi se vrijednosti trebale smanjivati.

Eksperimentirajte s raznim izvorima svjetlosti.

Naprimjer, IR-fototranzistor osvijetlite LED-icom vašeg mobitela, potom ga osvijetlite svjetlom džepne svjetiljke, a na kraju ga izložite Sunčevoj svjetlosti. Usporedite dobivene brojeve. S kojim ste izvorom svjetlosti dobili najveću vrijednost? Što zaključujete, koji od tih izvora daje najjače infracrveno zračenje? Odgovor je vjerojatno – Sunce.

zrcalo i eksperimentalne pločice. Primijetite gornju crvenu strelicu koja ukazuje na bužir koji je navučen preko IR-fototranzistora i donju crvenu strelicu koja ukazuje na bužire koji su navučeni preko krakova krokodil-štipaljke

Napišite program kao ovaj sa Slike 4.5. koji će IR-LED-icu natjerati žmirkati.

Zadatak 3.

IR-LED-ici odredite domet. S obzirom da su IR-LED-ica i IR-fototranzistor zalemljeni vrlo blizu jedno drugome trebat će vam zrcalo. Dobro će vam doći i “treća ruka” kao ova sa Slike 4.4. Na krakove jedne krokodil-štipaljke navucite bužire ili ih omotajte električarskom vrpcom za izoliranje. Time ćete na Kaeduovoj pločici spriječiti možebitne spojeve ukratko. Na IR-fototranzistor navucite komadić crnog bužira unutarnjeg promjera Ø = 3,5 mm i dužine l = 8 mm ili neku drugu crnu cjevčicu. Time ćete svesti utjecaj vanjskog svjetla na minimum. Pogledajte Sliku 4.4. Na Kaeduovoj pločici utaknite plavu premosnicu na A3.

Slika 4.4. Elektroničari koriste “treću ruku” kako bi olakšali lemljenje, a vi je iskoristite kako biste montirali

10

Slika 4.5. Osim IR-LED-ice ovim će programom žmirkati i crvena LED-ica na A3 čime ćete dodatno nadzirati utjecaj vanjskog svjetla

Program otpremite. IR-LED-ici približite zrcalo (približno 30 mm) tako da na Kaeduovoj pločici žmirka crvena LED-ica. Ako crvena LED-ica ne žmirka, već svijetli, onda nazvucite zavjese ili spustite rolete ili ugasite svjetlo, jer idealno bi bilo kad bi prostorija bila u polumraku. Zrcalo udaljavajte prateći žmirkanje crvene LED-ice.

Stanite u trenutku kad se crvena LED-ica gasi.

Zrcalom zakrećite lijevo-desno i gore-dolje kako biste dobili bolje usmjerenje infracrvenog zračenja prema IR-fototranzistoru. Ako crvena LED-ica ponovno započne žmirkati, dodatno udaljavajte zrcalo kako biste IR-LED-ici pronašli krajnji domet. Kad postignete maksimalnu udaljenost l, gdje crvena LED-ica još uvijek žmirka, ravnalom je izmjerite i izračunajte krajnji domet lMAX. Naime, krajnji domet lMAX = 2 x l jer infracrveno zračenje putuje od IR-LED-ice do zrcala i nazad do IR-fototranzistora. Radi usporedbe znajte da je autor ovog teksta izmjerio krajnji domet lMAX = 140 mm. Pitanje: Kako to da je krajnji domet toliko kratak kad znamo da televizorski daljinski upravljači djeluju s udaljenosti duže od 4 m? Krivac je Arduino. Naime, korišteni izvod D7 smije davati najviše 40 mA struje. Ako u tvorničkom katalogu pogledate svojstva korištene IR-LED-ice vidjet ćete da je za IR-LED-icu dozvoljena kratkotrajna vršna vrijednost struje iFS = 1,2 A što Arduinov izvod ne bi “preživio” pa je iz sigurnosnih razloga na Kaeduovoj pločici u

seriji s IR-LED-icom spojen otpornik od 100 Ω koji ograničava struju na dopuštenih 40 mA. Vjerojatno i sami zaključujete da tako slaba struja rezultira vrlo kratkim dometom.

Iako se iz ovog zadatka vidi kako su svojstva infracrvenog zračenja ista kao svojstva svjetlosti, valja napomenuti da infracrveno zračenje

ima i neka svoja specifična svojstva. Naprimjer, za infracrveno zračenje su magla, oblaci i dim potpuno prozirni. To se svojstvo koristi kod topografskog snimanja tako da se Zemljina površina fotografira i kad je oblačno. To koriste i vatrogasci kad infracrvenim vizirom traže možebitne žrtve unutar objekata punih dima.

Marino Čikeš

“STEM” U NASTAVI

Robotski modeli za učenje kroz igru u STEM – nastavi – Fischertechnik (16) Božićno drvce najpoznatija je tradicija koja se aktualizira svake godine oko Božića ukrašavanjem lampicama i postavljanjem kuglica. Na vrh božićnog drvca postavljamo zvijezdu repaticu koja predstavlja betlehemsku zvijezdu.

Lampice koristimo u domovima, na ulicama, trgovima i u gradovima za osvjetljavanje, ukrašavanje i stvaranje blagdanskog ugođaja. Pretvorba električne energije u igru svjetla osigurava potpun blagdanski ugođaj. Lampice stvaraju blagdanski ugođaj pri čemu izmjena i redoslijed uključivanja i isključivanja osigurava iznimnu božićnu atmosferu.

Konstrukcija božićne rasvjete, veličina i broj lampica ovisi o njenoj namjeni, unutar i izvan domova. U kućanstvima ih postavljamo na prozore, balkone i na božićna drvca.

du funkcionalne konstrukcije koja je idealna za učenje algoritama i programskih izazova.

Izrada modela božićnog drvca Konstrukcija modela božićnog drvca, povezivanje vodičima pomoću međusklopa, provjera rada svih spojenih električnih elemenata i dodirnih senzora (izrada programskog rješenja za pokretanje devet lampica i četiri tipkala).

Izradu funkcionalne konstrukcije modela osigurava popis elemenata Fischertechnika kao i točnost, preciznost i tijek radnih postupaka.

Slika 2. FT Božično drvce elementi

Slika 1. FT Božično drvce

Model božićnog drvca konstruiran je pomoću osnovnih elemenata Fischertehnika i građevnih blokova. Odabir građevnih blokova i električnih elemenata tijekom izrade modela olakšava izra-

Izradit ćemo model božićnog drvca na kojem je postavljeno devet lampica kojima ručno upravljamo pomoću četiri tipkala (I1, I2, I3, I4). Model ventilatora uključujemo pritiskom na tipkala I1, I2 i I3, a isključujemo pritiskom na tipkalo I4.

Velik izazov pri izradi modela je pozicioniranje i uredno povezivanje devet lampica vodičima s međusklopom.

11

Napomena: Duljina vodiča sa spojnicama definirana je udaljenošću modela od međusklopa.

Pozicioniranje međusklopa u odnosu na model i izvor napajanja (baterija) određena je ulaznoizlaznim mjestima spoja na lijevoj i desnoj strani međusklopa.

Slika 3. FT konstrukcija A

Slika 4. FT konstrukcija B

Slika 5. FT konstrukcija C

Dva građevna bloka pričvrstite na podlogu i umetnite spojni crveni blok s rupom između njih. Umetnite osovinu kroz rupu spojnog bloka i čvrsto stegnite leptir-maticom vijak koji osigurava spoj velikog zupčanog elementa smještenog iznad spojnog crvenog bloka.

Slika 6. FT konstrukcija D

Slika 7. FT konstrukcija E

Slika 8. FT konstrukcija elementi

Povezivanje elemenata konstrukcije postolja s elementima nadogradnje smještenima iznad postolja omogućavamo stabilnost, funkcionalnost i dizajn koji prikazuje izgled božićnog drvca.

Elementi nagiba različitih kuteva omogućavaju postavljanje grana u željene položaje.

Slika 9. FT konstrukcija F

Slika 10. FT konstrukcija G

12

Slika 11. FT konstrukcija H

Slika 12. FT konstrukcija I

Slika 13. FT konstrukcija J

Slika 17. FT konstrukcija M

Slika 14. FT_konstrukcija K

Slika 15. FT konstrukcija L

Slika 18. FT konstrukcija elementi 1

Slika 16. FT konstrukcija LJ

Slika 19. FT konstrukcija N

Pravilnim rasporedom građevnih blokova izrađujemo model božićnog drvca koji na vrhu ima tri utora za lampice. Elementi za izradu kratki su kutni profili povezani s kutnim elementima sa spojnicima.

Napomena: Potrebno je postaviti lampice u poziciju pogodnu za povezivanje spojnica umetnutih u vodiče.

Slika 21.

FT konstrukcija O

Slika 20. FT konstrukcija NJ

Nadogradnjom konstrukcije postižemo punu visinu modela božićnog drvca kojemu su na vrhu smještene tri lampice spojene na izlaze (O1, O2 i O3) međusklopa. U podnožju modela imamo šest lampica međusobno spojenih u seriju. Dvije nasuprotne lampice spojene su na izlaze (O4, O5 i O6) međusklopa.

Slika 22. FT Lampice

13

Slika 23. FT Lampice baterija

Slika 24. FT Sučelje

Napomena: Vodič koji povezuje uzemljenje na međusklop s lampicama modela osigurava funkcionalnost rada lampica. Lampice na modelu imaju jedan zajednički vodič koji je povezan s jednom lampicom na modelu koja je serijski povezana s ostalih osam lampica. Ovakvim načinom povezivanja lampica na zajedničko uzemljenje smanjujemo broj vodiča na međusklop.

međusklopom i testirajte njihov rad alatom u programu RoboPro. Shema spajanja elemenata s TXT-sučeljem: lampice spajamo na (O1–O6) izlaze (crveno) i uzemljenje ( ┴, zeleno), tipkala spajamo vodičima na digitalne ulaze (I1–I4).

Prilikom povezivanja međusklopa s električnim elementima modela moramo obratiti pažnju na poštivanje boja spojnica vodiča, urednost spajanja vodiča i prilagoditi dužinu vodiča između lampica na modelu.

Napomena: povezivanje svih elektroničkih elemenata radimo prije spajanja izvora napajanja (baterije).

Provjera rada elektroničkih elemenata provodi se prije izrade algoritma i programa: povezivanje TXT-sučelja s računalom, ulaznim i izlaznim elementima, provjera ispravnog rada električnih elemenata: četiri tipkala i devet lampica, komunikacija TXT-međusklopa i programa RoboPro. Provjera funkcionalnosti rada modela božićnog drvca korak je koji osigurava stabilan rad pri rješavanju različitih problemskih zadataka.

Zadatak_1: Napiši algoritam i dijagram tijeka (program) koji omogućava pokretanje programa tipkalom (I1). Na početku, program provjerava ulazni signal tipkala (I1), dok ga ne pritisnemo.

Pritiskom tipkala (I1), lampica (O1) je uključena 5 sekundi. Potprogram (P2) izvršava zadanu naredbu dijelom programa u kojem je varijabla Timer.

Slika 25. FT Sučelje Tipkala

U podnožju lijevo od međusklopa postavljena su četiri tipkala (I1, I2, I3 i I4) kojima upravljamo modelom. Pozicija tipkala definirana je pozicijom ulaza smještenih na međusklopu.

Napomena: postavite izvor napajanja (bateriju) i međusklop na podlogu i povežite uredno složenim vodičima pravilne duljine. Ulazne i izlazne elekrične elemente pravilno povežite s

14

Slika 26. FT Timer

Timer je vremenska varijabla koja pohranjuje vrijednost (broj) koji mijenjamo upotrebom komandi (=, + i -). Timer precizno automatski odbrojava od početnog broja do nule u jednakim vremenskim razmacima. Vremenski razmaci mogu biti određeni u koracima između jedne tisućinke sekunde i jedne minute. Kontrola vremena izvršenja dijela programa je jednostavno riješena elementom vremenske varijable Timer.

Prolaskom kroz petlju potprograma, varijabla odbrojava 5 sekundi i nakon tog perioda isključuje lampicu (O1) i zaustavlja rad programa.

Zadatak_2: Napiši algoritam i dijagram tijeka (program) koji omogućava pokretanje programa tipkalom (I1) i uključivanje/isključivanje tri serijski povezane lampice (O1) u periodu od 0,3 sekunde. Program neprekidno provjerava stanje tipkala (I1). Pritiskom na tipkalo (I2) osiguraj izlazak iz programa u bilo kojem trenutku.

Slika 28. FT 3T podprogram

Izrada potprograma (Tipkalo2) omogućava potpunu kontrolu rada šest lampica (O5) serijski povezanih u podnožju modela. Lampice svijetle u periodu od pola sekunde i varijabla Timer provjerava stanje tipkala (I3 i I1) svakih 1000 milisekundi (1s). Pritiskom na tipkalo (I1) ulazimo u potprogram Tipkalo1. Proces se ponavlja dok ne pritisnemo tipkalo (I3) i zaustavimo rad programa.

Slika 27. FT T L podprogrami

Kontrola vremena izvršenja dijela programa osigurana je potprogramom Timer svakih 500 milisekundi. Prolaskom kroz petlju potprograma, varijabla odbrojava 500 milisekundi i nakon tog perioda uljučuje i isključuje lampice (O1), dok ne pritisnemo tipkalo (I2), te zaustavlja rad programa. Potprogram zvijezda uključuje tri serijski povezane lampice na vrhu božićnog drvca.

Zadatak_3: Napiši algoritam i dijagram tijeka (program) koji omogućava pokretanje programa tipkalom (I1) i uključivanje/isključivanje tri serijski povezane lampice (O1) u periodu od 0,3 sekunde. Program na početku neprekidno provjerava stanje tipkala (I1). Pritiskom na tipkalo (I3) osiguraj izlazak iz programa u bilo kojem trenutku. Definiranje rada tipkala (I2) u potprogramu (Tipkalo1) proširuje izlaz koji nije povezan u programsku cjelinu.

Slika 29. FT 3T podprogramiA

Zadatak_4: Napiši algoritam i dijagram tijeka (program) koji omogućava pokretanje programa tipkalom (I1) i uključivanje/isključivanje svih devet lampica (O1–O6) u različitim periodima (0,1 i 0,2 sekunde). Program na početku neprekidno provjerava stanje tipkala (I1). Pritiskom na tipkalo (I4) osiguraj izlazak iz programa u bilo kojem trenutku. Potprogrami: Tipkalo1, Tipkalo2 i Tipkalo3 osiguravaju trenutno prebacivanje iz jednog u drugi ili treći režim rada lampica našeg

15

modela. Pritiskom tipkala (I4) program prestane raditi i lampice se isključe.

Slika 32. FT 4T program

Slika 30. FT 4T podprogrami

Potprogram (Gore) izvršava se unutar potprograma Tipkalo1 i svakih 1000 milisekundi provjerava stanje tri tipkala (I4, I2 i I3).

Zadatak_5: Napiši algoritam i dijagram tijeka (program) koji omogućava pokretanje programa tipkalom (I1) i uključivanje/isključivanje svih devet lampica (O1–O6) u različitim periodima (0,1 i 0,2 sekunde). Program na početku neprekidno provjerava stanje tipkala (I1). Pritiskom na tipkalo (I4) osiguraj rad elektromotora (M4) koji se vrti 0,4 sekunde u jednu (cw) i 0,4 sekunde u drugu (ccw) stranu. Potprograme postavi u različite režime rada po želji uključivanja lampica.

Slika 31. FT 4T podprogrami A

Slika 33. FT Sučelje EM

Potprogram (Dolje) izvršava se unutar potprograma Tipkalo2 i svakih 1000 milisekundi provjerava stanje tri tipkala (I4, I1 i I3).

Potprogram (Dolje_Gore) izvršava se unutar potprograma Tipkalo3 i svakih 1000 milisekundi provjerava stanje tri tipkala (I4, I1 i I2).

Napomena: Povezivanje modela vodičima zahtijeva malo duže vodiče radi ispravnog rada elektromotora (M4), koje provlačimo kroz rupe na zupčaniku iznad postolja. Konstrukcijski izazov je izbjegavanje omatanja i zaplitanja žice u zupčanike modela.

Petar Dobrić, prof.

16

MALA ŠKOLA FOTOGRAFIJE Piše: Borislav Božić, prof.

FOKUSIRANJE ILI IZOŠTRAVANJE Fokusiranje ili izoštravanje odnosi se na našu kontrolu oštrine objekata unutar kadra slike.

Današnji sustavi automatskog izoštravanja bili su u primjeni i u zadnjoj fazi analogne fotografije, dobu neposredno prije masovne primjene digitalne tehnologije. Ma koliko sustav bio automatiziran, ipak ga moramo poznavati i njime upravljati kako bismo imali željeno područje snimane scene izoštreno. Pored svih mogućnosti automatskog izoštravanja ili fokusiranja uvijek je ostavljena i opcija, odnosno mogućnost manualnog podešavanja.

Slika ispod ovog teksta prikazuje dva najčešća sustava izoštravanja u doba analogne fotografije. Lijeva slika prikazuje shemu daljinomjera koji je bio ugrađen na vrhu fotoapara-

ta i izoštravalo se na takozvanu žutu mrlju, jer je jedan dio sustava bio u blagom žutom tonu.

Kad smo gledali kroz tražilo željenu scenu, vidjeli smo duplu sliku i to je značilo da scena

nije u fokusu. Zakretanjem prstena na objektivu, koji je služio za izoštravanje, primicali smo duplirane objekte jedan prema drugome i kako smo ih sve više i više približavali, scena je bivala oštrija. Kad su se preklopili, imali smo punu oštrinu. Drugi način izoštravanja scene bio je na presjek (dvije desne sličice na gornjoj slici), a to znači da su tražilu dva kruga − manji krug u sredini podijeljen je jednom crtom i kad scena nije u fokusu, tada je dio scene pomaknut u lijevo i desno iznad i ispod crte. Zakretanjem prstena na objektivu gornji se i donji dio scene približavaju sredini i kada

dođu u točku pune oštrine, presječeni se dijelovi scene izravnaju i dobili smo besprijekornu oštrinu. Treći sustav izoštravanja je izoštravanje na raster, tj. rastersku mrežicu. Gledajući scenu kroz mrežicu, i scena i mrežica zamućene su ako nisu u fokusu. Zakretanjem prstena za izoštravanje i scena i rasterska mrežica se razbistre, izoštre.

Suvremeni sustavi automatskog izoštravanja jako su olakšali i ubrzali rad autorima.

Autor više ne gubi vrijeme na izoštravanje, već se može više posvetiti kadriranju, odnosno kreativnoj interpretaciji snimane scene. Sustav

17

autofokusa daje snimatelju informaciju tako da kvadratić (detektor) koji je izoštrio scenu promijeni boju, najčešće u crvenu i tako kontroliramo koji nam je dio scene u fokusu. Fotografija desno primjer je kako crveni kvadratići obilježavaju oštro ocrtanu ptičicu. Ovaj prizor sniman je sa snažnim teleobjektivom pa i nije bio neki veliki problem izoštravanja. Zato je donja slika kompleksnija.

Scena otvorenog prostora, scena pejzaža zahtijeva od snimatelja da odredi okidanje na prvo koljeno. Inače, ne samo da se uključuje automatika izoštravanja, već cijeli sustav mjerenja svjetla, ISO-osjetljivost senzora te “white balance” pod uvjetom da su postavljeni na opciju automatike. To je vidljivo na sličici lijevo od teksta. U donjoj horizontali kadra (tražila) kod stiskanja gumba za okidanje pojavljuju se svi recentni podaci za ekspoziciju snimke.

gdje će postaviti točku fokusa od koje ovisi polje dubinske oštrine. Od devet točaka samo je jedna crvena, a to znači da je fokus na ovom istaknutom stablu. U ovom slučaju to je optimalno jer je postignuta velika dubinska oštrina. Sustav detekcije i izoštravanja uključuje se kada stisnemo gumb za

18

Kako bismo uopće imali aktivan sustav autofokusa, trebamo ga uključiti preko sklopke koja se može nalaziti na objektivu ili na tijelu aparata. Uključivanje i izbor moda automatskog izoštravanja možemo i birati u meniju kako to prikazuje sličica ispod. O svemu više u sljedećem broju.

POGLED UNATRAG PRVI FOTOAPARAT S AUTOFOKUSOM Tvrtka Leitz Wetzlar GmbH prva je istraživala i konstruirala sustav za automatsko fokusiranje. Patentirali su niz idejnih rješenja između 1960. i 1973. godine. Prvi fotoaparat u koji su ugradili sustav autofokusa je Leitz Correfot i pokazali su ga na najvećem svjetskom fotografskom sajmu Photokina 1976. godine u Kölnu.

Prvi fotoaparat za masovnu upotrebu s autofokusom je Konica C35 AF promoviran 1977. godine. Za razliku od Leitz Correfota koji je bio SLR, Konica je bila kompaktni paralaksni aparat koji je koristio lajka-film.

Ova nova tehnologija automatskog izoštravanja bila je revolucionarna i vrlo korisna pogotovo za amatere. Zato su ovaj sustav Japanci i ugradili u mali kompaktni aparat za masovnu upotrebu. Time su olakšali ljudima koji nisu imali pretenzije baviti se umjetničkom ili pak kakvom drugom fotografijom, već im je služio za snimanje fotografija za uspomenu s izleta, rođendana, tj. obiteljsku fotografiju. Bio je malen i sasvim komotno je mogao stati u džep. Imao je kvalitetan širokokutni objektiv od 38 mm i svjetlosne jačine 2.8. Zatvarač je imao tri brzine: 1/60, 1/125 i 1/250 i raspon ISO (ASA) vrijednosti od 25 do 400. Sa sasvim solidnom, ugrađenom bljeskalicom imao je izuzetno mnogo pristalica. Proizvedeno je nekoliko modela u milijunima primjeraka. Pored niza automatiziranih komandi, film se ručno premotavao i nakon snimanja ručno se vraćao u kasetu.

19

Damir Hoyka

ANALIZA FOTOGRAFIJA

Rođen je u Brežicama u Sloveniji 1967. godine, ali odrasta u Zagrebu gdje završava osnovnu i srednju školu.

Tijekom svoga odrastanja i školovanja pokazuje pojačan interes za likovno stvaralaštvo, posebno za strip i fotografiju. Kako sam kaže, otkada je upoznao fotografiju kao stvaralačku platformu, toliko je zaokupljen njome da ne zna čime bi se bavio da fotografije nema. U želji za usavršavanjem svoga fotografskog opredjeljenja i živeći ovaj svoj stav, želi razviti kreativni habitus i odlazi na školovanje u München. Najprije uči jezik pa zatim upisuje studij umjetničke fotografije na Visokoj školi za primijenjenu umjetnost u Beču.

Nakon završetka studija vraća se u Zagreb gdje vrlo brzo uspostavlja svoj autorski status u okviru fotografske umjetničke prakse. Kao autor se predstavio javnosti nizom portreta osoba iz javnoga života. Pored vrlo osobnog pristupa portretnoj fotografiji, osmislio je projekt pod imenom Fotosofia.

Osnovni cilj projekta je okupljanje fotografskih autora s naglašenim kreativnim nabojem u kojem sam Hoyka vlastitim metodama i uz afirmirane suradnike pomaže polaznicima radionica da razviju svoju kreativnost.

Jedan od zadnjih njegovih fotografskih projekata je “Crna šuma”, serija dokumentarnih fotografija nastala na požarištima otoka Pelješca 2016. godine.

Snimljeni prizori vrlo su potresni jer se kroz izložbu umnožava crnilo izgorjele i pougljenjene prirode. Hoyka je ovom izložbom, koja je obišla cijelu Hrvatsku, iskazao vlastiti stav osjetljivosti spram prirode, a ujedno je prenio poruku čovjeku i nama promatračima da nam nema života bez sinergije s prirodom.

20

Admiralovo osmo putovanje Tijelo je leglo na morsko dno, uskovitlavši mulj. Dočekala ga je daleka tužaljka kitova, posljednji pozdrav velikom pomorcu. Ili je to možda, pomisli admiral Zheng He, bila dobrodošlica. Nije znao odakle mu ta misao, kako je uopće bila moguća. Bio je mrtav, sahranjen na moru, predan u zagrljaj beskraju što mu je značio život.

Plovio je oceanom po carskoj zapovijedi, tjeran monsunima, na čelu flote kakvu svijet nije vidio. I uvijek je iznova, prkoseći vjetru i valovima, bacao sidro u sigurnim lukama i pred neznanim obalama, pronoseći glas o moći kitajskoga Cara i veličini Carstva. Dijelio je neizreciva blaga i nudio zaštitu prijateljima, ali i – gazeći poput tigra – donosio jad neprijateljima.

Sedam putovanja.

I konačno, na sedmom putovanju, vječni smiraj na dnu oceana. *** Svjetlo. Zelenkasto: obasjalo je morsko dno. Mračna sjena velikog morskog psa prebrisala je dnom, a onda se ribetina izgubila u crnom i Zheng He ostane sam sa svjetlom.

Nije ga se bojao. Očekivao ga je.

Nadao mu se. Viđao bi božansku luč na vrhu jarbola, dok je lađa stenjala pod udarima tajfuna, šibana valovima, sred zapjenjenog mora, i svaki put kad bi je ugledao osjetio bi spokoj i znao kako nema razloga za strah.

“Gospo Tianfei”, zazvao je božicu mora, nebesku kraljevnu.

Pred njim se ukaže mlada žena u crvenome ruhu, crne kose raširene oko glave, lelujavih pramenova, kao u kakve utopljenice. Zheng He osjeti kako se diže iz mulja i staje na noge, stasit, stopala čvrsto na dnu. Napravio je korak. Pa još jedan.

Pogledao je Tianfei.

“Hoćete li me sada odvesti na Nebo?” Tianfei ga odmjeri. “Ili vratiti mojoj floti?”

SF PRIČA

“S vašom flotom je gotovo”, mračno odgovori božica. “Vaši će brodovi s blagom istrunuti. Činovnici će na dvoru nadjačati eunuhe. Spalit će vaša izvješća. Vaša vjerna služba Caru bit će zaboravljena. Provale nomada sa sjevera i obnova Zida važniji su.”

“Ali, Carstvo, moja gospo?”

“Dinastije dolaze i odlaze, admirale. Carstva se uzdižu i propadaju. Vaše je vrijeme prošlo. To je usud svakog smrtnika.”

Admiral pogleda božicu. “Što želite od mene, moja gospo?”

“Imam lađu za vas, admirale.”

21

*** Njegov bao chuan, brod s blagom, imao je devet jarbola, i bio je 44,4 zhanga dug i 18 zhanga širok. Brod pred kojim su stajali božica Tianfei i admiral Zheng He bio je otprilike tri puta dulji.

Admiral oprezno priđe brodu i opipa mu bok.

Nije bilo drvo. Nije bila ni bronca, ni neki drugi metal. Odmahivao je glavom, razgledajući sive bokove obasjane luči Tianfei. Bili su glatki, kao da je nepoznati brod potonuo jučer. Ali Zheng He osjećao je kako je čudovišna lađa pred njima drevnija čak i od Zmajskog Cara.

“Ovo je lađa pala s Neba”, okrene se on božici Tianfei. Ona kimne. “I što želite da učinim, moja gospo?” “Želim da zaplovite njom. Preko Neba.”

“Ali kako ćemo ući? Ne vidim nigdje kapije.”

Tianfei se nasmije i pljesne rukama. Istog trena, njoj s lijeve i desne strane pojavila su se dva demona: Qianliyan, očiju od tisuću lia, i Shunfeng’er, ušiju što slijede vjetar. Usprkos njihovom strašnom izgledu – Qianliyan bio je crvene kože, glave oboružane s dva dugačka roga, plamtećih žutih očiju, a Shunfeng’er bio je zelenokožac, s jednim rogom i rubinskim očima – admiral ih se nije uplašio. Nekoć davno, obojica su željeli Tianfei za suprugu. Izazvali su je na borbu, nadajući se poraziti je. Nije im uspjelo: samo su na svojoj koži iskusili snagu njenih šaka.

Ali, obojica su joj postali prijatelji, bogovi mora i vrata, čuvari njenih hramova.

I tako bogovi vrata skoče i zabodu snažne prste u oplatu drevne lađe, kao u kakvu kožu, pa je napetih mišića, stenjući od napora, škrgućući zubima, rastvore i načine u njoj kapiju da svi zajedno uđu. *** Zakoračili su srebrnastim hodnikom. Svjetlost u hodniku kao da je dolazila... odasvuda, učini se admiralu. Stisnuo je šaku. Drevna lađa nije bila obamrla, kao što su očekivali. Činilo mu se kako ih promatra tisuće očiju. Slutio je kako ulaze u pomno pripremljenu klopku.

Nije admiral strepio za svoj život. Mladost je proveo kao vojnik na sjevernoj granici Carstva.

Mačem je pomogao Caru postati Carem. Gazio je ozloglašene pirate i podmukle kraljeve dalekih kraljevstava. Uostalom, pomisli on, mrtav sam: više ne mogu poginuti.

Odjednom, on stane kao ukipljen i pokaže rukom. Na stropu se stvarala srebrnasta kap.

22

Bubrila je i bubrila, dok nije narasla u promjeru poput najkrupnijih bisera. A onda je pala na pod.

Iz nje je pred njihovim zaprepaštenim očima niknuo – Na prvi pogled podsjećao je na mišićavog nagog muškarca, srebrnastog, stasitog. Nije imao lica, tek plohu u kojoj se njih četvero odražavalo kao u ogledalu. Stisnuo je šake. Stisnuli su ih i admiral i božica. Na stropu su stale nicati nove kapi, kao znoj na koži. Pala je još jedna kap. I još jedna, poput kišice.

U trenu, hodnik pred njima bio je ispunjen tajanstvenim braniteljima. I odstupnica im je bila presječena. Admiral Zheng He bio je na svojim putovanjima spretan diplomat: najradije je sukobe rješavao snagom riječi. Ali što reći nekome tko nema uši da čuje i kakav odgovor očekivati od nekoga tko nema usta da ga izgovori?

Prije no što je stigao išta reći, prvi se red srebrnastih ratnika nijemo bacio na njih. Admiral jedva izbjegne udarac šakom, blokira sljedeći, udari u lice kojeg nije bilo. Udarac nogom, skok, nogom u glavu, blokada sljedećeg udarca, jedan što ga je zakačio. On se uhvati za bradu i zatetura. Ali u hipu je opet bio dignutih šaka. Udarao je napadača i udarao: običnog bi borca već davno onesposobio. Ratnik pred njim, pak, i nakon dvadesetak udaraca bio je jednako odlučan kao i na početku.

Iza njega, Tianfei je bila crveni vihor okružena s tri protivnika. Spretno je izbjegavala njihove napade i nevjerojatnom ih brzinom pogađala, rukama, nogama, ubojita baš kao i admiral i podjednako neuspješna.

Qianliyan i Shunfeng’er grabili su srebrnaste ratnike i bacali ih u zidove. Idućega bi trena već bili na nogama i opet jurišali na demone.

“Mačevi!”, poviče admiral između dva udarca.

Tianfei posegne u rukave svojih halja i iz njih, kao čarolijom, izvuče dva duga mača. Dobaci jednoga Zheng Heu i on zafijuče oštricom kroz zrak i zamahne prema neprijateljima. Demoni, moćniji od mrtvoga admirala, isukali su dvostruke sjekire.

Ali, koliko god oni zamahivali oštrim sječivima, srebrnasti su ih ratnici vješto izbjegavali, neuhvatljivi poput vjetra. Svaki ubod, svaki zamah, kao da su naslućivali unaprijed.

Tada Tianfei ljutito poleti i zamahne mačem i ipak sasiječe jednog protivnika. Pred njihovim se zaprepaštenim očima on nijemo raspadne na

tisuće kuglica što su se rasule po podu. Tianfei neoprezno stane na kuglice i noga joj poleti. Da nije bila božica, pala bi koliko je duga i široka, možda da je pregazi nijema srebrnasta horda.

Iza sebe, admiral začuje ljutit povik! I Shunfeng’er je sjekirom presjekao jednog srebrnog ratnika. On je, onako krupan, bio manje spretan i sad je, ležeći na kuglicama, zamasima sjekira odbijao napade. Qianliyan mu je pomagao i držao ratnike podalje, ne usuđujući se podići stopala da mu pod njih ne podlete kuglice.

U tom trenutku, dok je grozničavo pokušavao smisliti kako da prekinu tu smrtonosnu igru što je vodila samo u poraz, admiral osjeti kako mu je tlo nestalo pod nogama! On začuđeno pogleda Tianfei. Jednim zamahom ruke, ona ih je sve četvero odigla od tla, izvukla iz šaka srebrnastih ratnika što su posegle za njima i okrenula ih naglavačke, nogu čvrsto na stropu! Jedan ratnik zgrabio ju je za skute haljine i otkinuo joj komad svile. Tianfei bijesno poput tigrice baci mač u njega i on se raspadne, proboden.

“Duga oružja!”, zapovjedi božica i pruži admiralu koplje. On ga zgrabi i u treptaju oka sve su četvero boli ratnike pod sobom. Ubadali su tako i ubadali. Jedan po jedan, koliko god isprva spretno izbjegavali njihova koplja, ratnici su se raspadali, da bi konačno hodnik ispod njih bio prazan, samo poda prekrivenog milijunima kuglica.

Božica Tianfei zadovoljno kimne glavom.

Koplje joj nestane iz ruku. Nasmiješila se admiralu, kao da je htjela reći: “Ipak sam ja božica.”

“Trebalo se dosjetiti stropa”, procijedi on, kimajući glavom. Kao što je to davno bio rekao mudri Sun Tzu: “Ukratko, vojska voli visoko i mrzi nisko...” *** Nitko im više nije stao na put. Hodnik ih je doveo do velike srebrnaste dvorane kružnoga tlocrta. Možda bi i tisuću ljudi stalo u nju i još bi bilo mjesta, pomisli Zheng He, premjeravajući je očima.

Pred njima bio je uzdignut crni stolac, poput kakvog prijestolja s naslonima za ruke. Admiral mu priđe, praćen božicom i demonima. Nije bio od drveta. Materijal je bio sličniji onom od kojeg je bila oplata lađe.

Zheng He pogleda Tianfei. Ona mu pokaže rukom na stolac.

“Rekoh da imam brod za vas, admirale.”

Admiral sjedne. Osjeti kako se stolac oblikuje po njegovu tijelu. Trenutak poslije, obuhvaćao ga je poput para nježnih ženskih šaka. Na naslonima za ruke, pod admiralovim dlanovima, nikle su kugle. On zastane, oklijevajući, a onda na njih položi dlanove. Osjeti u njima toplinu. Vrtjele su mu se pod dlanovima. Jagodicama je opipao udubljenja, pa obuhvatio kugle prstima.

Odjednom, svjetla u dvorani nestane. Tamu razbije slika što se pojavila u sredini dvorane i Zheng Hea prožme ushit kakvog nikad u životu nije osjetio.

Prostor pred njima bio je more zvijezda.

Admiral je ostao bez daha pred svim tim suncima. Bio je siguran da čak ni najveći dvorski zvjezdoznanci nisu slutili kako na nebu ima toliko sunaca.

On prstima stegne lijevu kuglu, tek toliko da vidi što će se dogoditi. Brod kao da je zadrhtao.

Admiral povuče kuglu prema gore i oni svi osjete kako se lađa diže iz muljevitoga dna na kojem je počivala. Izranjala je polako iz dubine, a onda je probila površinu i kao da je poskočila, vesela što je sad slobodna. Penjala se i penjala, ostavila je Zapadni ocean pod sobom. Još više i više, i cijeli je svijet ostao za njom. Penjala se lađa, Zemlja je sad bila plava kuglica išarana bijelim oblacima.

Pored njih prolazio je Mjesec, lica kao da je prebolio boginje. A onda je i on ostao za njima.

“Zapovjedajte, gospo Tianfei!”, obrati se admiral svojoj božici. Osjećao je kako je lađa nestrpljiva, kako čeka da je oslobodi. “Kamo?”

Tianfei ga pogleda, obasjana svjetlom trodimenzionalne karte u kojoj je stajala.

“Među zvijezde”, pokaže ona odlučno rukom, “gdje nećemo biti samo imena u kronikama i kipovi u hramovima! Gdje ima mjesta za božice i demone i admirale! Ususret sudbini!”

Admiral Zheng He stisne desnu kuglu i njegov novi brod pohita naprijed, zvjezdanim brzinama. Bez jedara, tjeran silama koje Zheng He nije razumio, preko nepreglednoga prostranstva, lakoćom kao da kroče cestom. Osjećao je pod sobom kako neznane vatre kolaju nutrinom broda. Pred njima bio je prostor. Beskraj. Vrijeme.

Vječnost.

I kao sedam puta prije, admiral Zheng He ostavi za sobom obale prošlosti i otisne se na svoje osmo putovanje.

Aleksandar Žiljak

23

Ledolomci

TEHNIČKE POŠTANSKE MARKE

Sudeći prema broju izdanih maraka koje prikazuju snažne brodove posebnih konstrukcija, odnosno ledolomce, u potpunosti se može potvrditi njihova važna uloga u sigurnosti plovidbe na moru, rijekama, jezerima i kanalima, bez obzira na vremenske uvjete.

Ovi brodovi namijenjeni su za probijanje leda i održavanje prolaza na zaleđenim plovnim putovima, ali isto tako služe i kao istraživački brodovi u polarnim krajevima. Kako se i sami ne bi zamrznuli pri niskim temperaturama, opremljeni su velikim balastnim tankovima, čijim se brzim pražnjenjem uz pomoć jakih sisaljki u slučaju smrzavanja sami mogu osloboditi iz leda.

Zahvaljujući pojačanom trupu probijaju led i do četiri metra debljine tako da se kosim donjim dijelom pramčane statve koja je ojačana dodatnom čeličnom trakom, uspinju na ledenu koru i svojom je težinom lome.

Premda njihova povijest seže na početak prošlog tisućljeća, tek od sredine XIX. stoljeća ledolomci zauzimaju vrlo važnu ulogu u razvoju moderne trgovačke mornarice. Do izražaja dolaze posebice na sjeveru planeta čiji se morski putovi sastoje od niza prolaza na kojima prometne prilike ovise o vremenu otapanja i plutanju leda (npr. Sjeverozapadni prolaz, morski put između Atlantskog i Tihog oceana kroz Američko-arktički arhipelag). Danas se grade i specijalizirani brodovi, uglavnom tankeri za prijevoz ukapljenog plina iz sjevernog Sibira i ruskog dijela Arktika, koji su sami sposobni probijati led i do 2 metra debljine.

Slika 1. Ledolomci su specijalizirani brodovi namijenjeni za probijanje leda i održavanje prolaza na zaleđenim plovnim putovima, ali isto tako služe i kao istraživački brodovi u polarnim krajevima

Slika 4. Na Antarktici, kamo se uglavnom može doći uz pomoć ledolomaca, privremeno boravi više od četiri tisuće ljudi. Smješteni su u znanstvenoistraživačkim postajama i opskrbnim bazama

Ledolomci plove i na putovima koji vode prema Antarktici, kontinentu oko južnoga Zemljina pola. Zbog njegove iznimne važnosti, u Washingtonu je 1959. godine trinaest država potpisalo Antarktički sporazum kojim je zaključeno da se ovaj jedini stalno nenaseljeni kontinent može iskorištavati samo u miroljubive svrhe. Zbog leda su vrlo često zatvoreni riječni, jezerski i kanalski putovi, pa su ledolomci i tamo od velike koristi. Najviše se to ogleda na primjerima sjeveroistočnih euroazijskih plovnih rijeka kao što su Laba, Južni Bug, Anadir, Moskva i dr., sjevernoameričkih (Saskatchewan u južnoj Kanadi) ili dalekoistočnih rijeka (Liao i Sungari u sjeveroistočnoj Kini) koje su po nekoliko mjeseci tijekom godine okovane ledom. Ledolomci su prisutni i u srednjoj i jugoistočnoj Europi kada se rijeke nerijetko zalede, pa moraju intervenirati.

Osim što lome led radi prohodnosti trgovačkih i putničkih brodova, svojim djelovanjem onemogućavaju zaleđivanje rijeka u donjim toko-

Slika 2. Australski ledolomac Aurora dug 94,5 m i težak 3911 t već se više od 30 godina koristi kao istraživački brod.

Prevozi i do 116 putnika te različitu tehničku opremu poput helikoptera

24

Slika 3. Zbog globalnoga zatopljenja i manevarskih sposobnosti ledolomaca, plovidba od Europe do Japana je sjevernim morskim putem kraća za 15 dana nego južnim putovima

vim zbog čega bi došlo do porasta vodostaja u gornjim tokovima što bi prouzročilo poplave.

Najbolji primjer je njemačka rijeka Laba koja je u gornjem dijelu toka zaleđena 1,5 do 2 mjeseca, pa se riječni promet odvija uz pomoć ledolomaca. Još jedan primjer je i ruska tihooceanska luka Vladivostok koja je prosječno zaleđena 110 dana u godini, ali se plovidba odvija uz pomoć ledolomaca. Samo dobro uvježbana i pripremljena posada na ledolomcu može adekvatno odgovoriti na iznimno teške uvjete na zaleđenim vodama. Kako bi bili maksimalno iskorišteni, ledolomci izvan sezone leda imaju drugu ulogu, ulogu remorkera koji služe za vuču teglenica.

Zanimljivo je kako se led na nekim rijekama gdje ledolomci ne mogu djelovati razbija bombardiranjem, npr. na Huang Ho ili Žutoj rijeci u Kini ili na Dunavu 1956. kada je led bio debljine od 4 do 5 metara te prouzročio najveće poplave u povijesti Mađarske.

Jedan od nastarijih ledolomoca modernog doba je ruski brod Pilot (rus. Пайлот) na parni pogon iz sredine XIX. stoljeća koji je plovio u Finskom zaljevu koji je u jednom dijelu zaleđen od studenoga do svibnja. Rusija ima najveću flotu ledolomaca na svijetu. Njihov nuklearni ledolomac Arktika stigao je kao prvi površinski brod na Sjeverni pol 1977. Početkom 1990-ih Rusi su imali čak sedam ledolomaca na nuklearni pogon. Prvi je takav ledolomac bio Lenin, uveden u službu 1959. U 30 godina svoje plovidbe osigurao je nesmetanu plovidbu na Arktiku za 3741 brod. U svojim flotama ove specijalizirane brodove između ostalih imaju: Japan, Kanada, Rusija, Finska, SAD, Švedska, Azerbajdžan, Kina, Ukrajina, Estonija, Poljska, Australija.

Ledolomci su “viđeni” i na međunarodnim vodnim putovima, na rijekama Dravi i Dunavu (zadnji put su djelovali početkom 2017.). Primjerice, rijeka Drava zaleđena je od 15 do 30 dana tijekom godine, pa su i tamo ledolomci često potrebni.

Povezanost s Francuskom

Međusobnu povezanost između Francuske i Hrvatske prošli mjesec potvrdile su novoizdane marke ovih dviju država. Radi se o zajedničkom izdanju, a tema je dekorativna umjetnost s kraja XIX. i početka XX. stoljeća. Tako primjerice francuska marka prikazuje vazu, djelo Antonije Krasnik (Lovinac, 1874.–Zagreb, 1956.) koja se čuva u Muzeju za umjetnost i obrt u Zagrebu,

Slika 5. Od studenoga ove godine motiv hrvatske dekorativne umjetnosti iz Muzeja za umjetnost i obrt u Zagrebu nalazi se na francuskoj marki

a hrvatska marka vazu Émilea Galléa (Nancy, 1846.–1904.) koja je danas smještena u Muzeju Orsay u Parizu. Zanimljivo je kako su radovi Antonije Krasnik i Émilea Galléa bili izlagani na istim izložbama, između ostalih i na Svjetskoj izložbi u Parizu 1900. Iako su im karijere vrlo različite, inventivnost oblikovanja i eksperimentiranje materijalima čini ih autentičnim predstavnicima modernog dizajna. Hrvatske marke izdane su u arčićima od 9 maraka, dok su francuske u arcima od 30 maraka. Osim toga, izdani su i ETU-i koji sadrže izdanja hrvatskih i francuskih maraka poništeni žigovima prvog dana te prigodni tekst o motivima maraka na hrvatskom i francuskom jeziku. Marke su promovirane u Parizu na zavidnoj razini uz nazočnost hrvatskog veleposlanika te brojnih drugih uvaženih gostiju, posebice iz svijeta filatelije koja je u Francuskoj na zavidnoj razini.

Kroz prethodna izdanja hrvatskih maraka, npr.

Uspjeh Hrvatske na Svjetskom nogometnom prvenstvu u Francuskoj 1998. (1998.), Pobuna hrvatskih vojnika u Villefranche-de-Rouergueu 1943. (1993.), 50. obljetnica smrti Antoinea de Saint-Exuperyja (1994.), i dr., pažljivi će kolekcionari dosta toga saznati o povezanosti ovih dviju europskih država na različitim područjima. 2018. godina ostat će također zapamćena po sportskom natjecanju Hrvatske i Francuske u finalnim mečevima planetarno popularnih sportova, tijekom Svjetskog nogometnog prvenstva u Rusiji te Davisovog kupa (tenis).

Ivo Aščić

25

ZVJEZDANI TRENUTCI ELEKTRONIKE

Optoelektronika – osnovne sastavnice Elektronika je posebno područje suvremene tehnike koje je u malo više od stotinu godina našlo mnoge primjene te uvelike utjecalo na život, rad i svako djelovanje suvremenoga čovjeka. Počela je s primjenom prvo u radiokomunikacijama, da bi se ubrzo proširila u ostala područja telekomunikacija, primijenjene akustike, mjerene tehnike, medicinske tehnike i dr., a osobito u suvremenoj računalnoj tehnici.

Danas je u svim područjima ljudskoga djelovanja, od razonode pa sve do svemirskih letova nezamislivo djelovati bez elektroničke opreme.

Stoga će u ovom nizu biti prikazani glavni izumi koji su djelovali na razvoj suvremene elektronike, slikovito rečeno zvjezdani trenutci elektronike.

Optoelektronika je područje elektronike u kojem se informacija prenosi osim električnim putem (nosiocima elektriciteta u tvarima ili praznini, ili radiovalovima) i pomoću svjetlosti i bliskog ultraljubičastog ili infracrvenoga zračenja.

Nazivlje se u optoelektronici povijesno stvaralo od dvaju predmetaka: foto- (grč. fos: svjetlost), čime se označava veza sa svjetlosti, ili opto- (grč.

Alexandre-Edmond Becquerel, otkrivač fotoelektričnog učinka i konstruktor prvog fotoelementa

26

ops: oko, vid), čime se označava veza s gledanjem.

Nazivlje je nastajalo spontano, pa se bez neke pravilnosti rabi čas jedan, čas drugi predmetak (na primjer: fotodioda i optopar). Povijesno, u počecima su stvarani nazivi s predmetkom foto-, a potom s predmetkom opto-.

Iako je katodna cijev kao jedna od prvih elektroničkih sastavnica bila prva optoelektronička sastavnica, jer informaciju iz električnoga oblika pretvara u svjetlosni, koja je konstruirana krajem XIX. stoljeća, optoelektronika se kao posebno područje uspostavila tek 60-ih godina XX. stoljeća. Do tada je izumljeno i konstruirano niz drugih optoelektroničkih sastavnica.

U međuvremenu su konstruirane elektronske cijevi kao pokaznici slova, brojeva i znakova, koje su pojavom poluvodičkih optoelektroničkih sastavnica otišle u povijest.

Fotoelektrične pojave

Utjecaj svjetlosti na električna svojstva nekih tvari opazio je francuski fizičar Alexandre-Edmond Becquerel1 (1820.–1891.) i još 1839. godine uočio fotoelektrični učinak te konstruirao prvi fotoelement. Te su pojave nazvane kraće fotoučincima ili fotoefektima, a mogu biti vanjski i unutarnji. Proučavali su ih u drugoj polovici XIX. stoljeća tadašnji vodeći fizičari, a za kvantno tumačenje unutarnjeg fotoelektričnoga učinka 1905. godine Albert Einstein (1879.–1955.) je 1921. godine dobio Nobelovu nagradu za fiziku “za njegov doprinos teorijskoj fizici, a posebno za otkriće zakonitosti fotoelektričnoga učinka”.

Na temelju tih istraživanja konstruirani su još krajem XIX. stoljeća fotootpornici, sastavnice koje mijenjaju električni otpor, odnosno električnu vodljivost pod djelovanjem svjetlosti, selenski fotoelementi, koji svjetlost pretvaraju u električni napon, a po njemu u električnu struju. Početkom XX. stoljeća konstruirani su fotoćelija, razne katodne cijevi razvijene iz Braunove cijevi, te ikonoskop, a potom mnoge druge snimaće cijevi.

1 Njegov otac bio je znameniti fizičar Antoine César Becquerel (1788.–1878.), pronalazač piezoelektričnog učinka, a sin Antoine Henri Becquerel (1852.–1908.), pronalazač radioaktivnosti i potom nobelovac.

Fotoelement starijega tipa

Sunčana baterija sastavljena od niza fotolemenata

Te su se prve fotoelektrične sastavnice rabile ponajprije u svjetlomjerima, a potom za svjetlosno zapisivanje i reproduciranje tona (naprimjer u zvučnom filmu), televiziji i drugim uređajima.

Pojavom poluvodičkih sastavnica u elektronici konstruirane su u drugoj polovici XX. stoljeća i poluvodičke sastavnice: fotodioda, svjetleća dioda (LED), fototranzistor, fototiristor i optopar, a posebno su konstruirane razne inačice lasera.

Osnovne optoelektroničke sastavnice obično se razvrstavaju na odašiljače i prijamnike svjetlosti (detektore) te svjetlovode. Posebna skupina optoelektroničkih sastavnica pretvornici su slike iz električnoga oblika u svjetlosni i obratno, koji će biti i posebno prikazani.

Optoelektronički prijamnici

Optoelektronički prijamnik sastavnica je u kojoj se svjetlost pretvara u električnu energiju (aktivni prijamnik) ili svjetlost mijenja neko električno svojstvo prijamnika (pasivni prijamnik). Pri tome postoji jednoznačna ovisnost posljedice o uzroku (upadnoj svjetlosti), pa se tako informacija pretvara iz svjetlosnoga oblika u električni oblik.

Fotoelement ili fotonaponski element optoelektronička je sastavnica u kojoj zbog unutarnjeg fotoučinka nastaje razlika električnoga potencijala između dvaju poluvodičkih slojeva2, koju je prvi 1839. godine konstruirao, kako je već spomenuto, A.-E. Becquerel. Tako se u fotoelementu svjetlosna energija izravno pretvara u električnu.

Stoga se slogovi fotoelemenata koji služe za pretvaranje energije Sunčeva zračenja razgovorno nazivaju sunčanim baterijama.

Prvi su fotoelementi bili načinjeni od tvari koje će poslije biti nazvane poluvodičima P-tipa 2 Stoga se na engleskom fotoelement naziva photovoltaic cel.

Fotoćelija (polovica XX. st.)

(selen, silicij, kadmijev telur i dr.), na koji je naparen metal (npr. zlato). Difuzijom atoma metala nastaje u poluvodiču sloj N-tipa. Metalni film i N-sloj vrlo su tanki, tako da kroz njih prolazi svjetlost i susjedna zračenja koja uzrokuju unutarnji fotoučinak, a time i pretvorbu energije svjetlosti i susjednih zračenja u električnu.

Fotoelektromotorna sila ovisna je do neke mjere o osvjetljenju. Stoga se fotoelement ponajprije rabio kao osjetnik svjetlomjera, a tek se potom počeo rabiti kao sastavnica sunčanih baterija.

Fotoćelija je optoelektronička sastavnica, vrsta elektronske cijevi. Fotoćeliju su 1893. godine konstruirali njemački fizičari Hans Friedrich Geitel (1855.–1923.) i Julius Johann Phillipp Ludvig Elster (1854.–1920.).

U njoj se fotoosjetljiva elektroda, tzv. fotokatoda, osvjetljava mlazom svjetlosti koja vanjskim fotoučinkom iz nje izbacuje elektrone. Kada je fotoćelija spojena u vodljivom smjeru, dakle katoda negativna, a anoda pozitivna, izbačeni elektroni zatvaraju strujni krug. Fotoumnoživač ili fotomultiplikator je fotoćelija u kojoj se nizom dodatnih elektroda, tzv. dinoda, na sve višem pozitivnom potencijalu, postupno višestruko umnaža roj elektrona, te time pojačava struja.

Konstruiranjem brojnih poluvodičkih fotodetektora (koji su se u prvo vrijeme razgovorno također nazivali fotoćelijama) iz uporabe su krajem XX. stoljeća izašli fotoćelija i fotoumnoživač.

Fotootpornik je optoelektronička sastavnica u kojoj svjetlost unutarnjim fotoučinkom mijenja električnu otpornost, odnosno električnu provodnost tvari, a time električni otpor, odnosno električnu vodljivost sastavnice. Ta je pojava prvotno opažena krajem XIX. stoljeća na tvarima koje ćemo danas razvrstati kao poluvodiče: kad-

27

Fotootpornik

Fotodioda

Fototranzistor

Otvoreni optopar

mijev sulfid, kadmijev telur, cinkov sulfid, olovni sulfid i dr.

Glavna su svojstva fotootpornika njegova osjetljivost, definirana omjerom promjene otpora ili vodljivosti i svjetlosnoga toka. Otpor se fotootpornika osvjetljavanjem smanjuje 103 do 104 puta. Kako su to vrlo trome sastavnice, rabe se za frekvencije signala niže od 1 kHz. Fotodioda je optoelektronička sastavnica u kojoj svjetlost unutarnjim fotoučinkom stvara slobodne nosioce elektriciteta. Sastoji se kao i druge kristalne diode od dvaju slojeva poluvodičkog kristala P-tipa i N-tipa. U strujni se krug spaja u nepropusnom smjeru, pa kroz nju teče vrlo slaba, tzv. struja mraka. Osvjetljavanjem diode u zapornom se sloju razdvajaju naboji, dioda postaje vodljiva te kroz nju teče struja svjetla. Fotostruja diode razlika je struje svjetla i struje mraka. Uz stalan napon fotostruja diode linearno je ovisna o osvjetljenju. Osjetljivost fotodiode je omjer promjena jakosti fotostruje i osvjetljenja kojim se obasjava diodu, a izražava se obično u nanoamperima po luksu (nA/lx).

Posebni tipovi fotodioda su duofotodioda, PIN-dioda, Schottkyjeva dioda i lavinska fotodioda.

Fototranzistor je optoelektronička sastavnica u kojoj se pojačava fotostruja, nastala unutarnjim fotoučinkom. Sastoji se od triju slojeva poluvodičkih kristala (PNP-tipa ili NPN-tipa).

Osvjetljavanjem fototranzistora u području baze pojavljuje se uslijed fotoučinka struja baze koja se očituje pojačana u krugu emiter–kolektor.

Osjetljivost fototranzistora je omjer promjena jakosti fotostruje i osvjetljenja kojim se obasjava tranzistor.

Fotodarlington je fototranzistor kojemu je spojen još jedan tranzistor u Darlingtonovu spoju, pa je pojačanje približno jednako umnošku pojačanja obaju tranzistora.

Foto-FET je optoelektronička sastavnica u kojoj je upotrijebljen tranzistor s učinkom polja

28

Svjetleće diode za signalizaciju

(FET). Osvjetljavanjem zapornoga sloja između zasuna i izvora pojavljuje se unutarnjim fotoučinkom struja zasuna, koja utječe na struju odvoda FET-a. Razlikuju se strujna osjetljivost foto-FET-a (omjer promjene izlazne struje u miliamperima i ulaznog osvjetljenja u luksima) i naponska osjetljivost foto-FET-a (omjer promjene izlaznoga napona u voltima i ulaznog osvjetljenja u luksima).

Fototiristor je optoelektronička sastavnica u kojoj fotostruja, nastala unutarnjim fotoučinkom u upravljačkoj elektrodi uzrokuje tiristorski učinak, slično. Kako svjetlosni snop samo okida, tj. otvara tiristor, fotostruja u izlaznom krugu nije razmjerna osvjetljenju. Fototiristor se rabi kao prekidač u strujnim krugovima srednjih napona i jakih struja.

Optoelektronički odašiljači

Optoelektronički odašiljač je sastavnica u kojoj se energija iz električnoga oblika pretvara u svjetlost. Po potrebi se ta svjetlost uobličuje tako da prenosi kakvu informaciju, kaže se da se modulira. Svjetlost se modulira unutar odašiljača (unutarnja modulacija) ili nakon izlaska iz odašiljača (vanjska modulacija).

Svjetleća dioda ili LED (prema engl. light emitting diode), razgovorno i ledica, optoelektronička je sastavnica koja pri prolasku električne struje pojavom elektroluminiscencije odašilje svjetlost ili blisko elektromagnetsko zračenje.

U konstruiranju svjetlećih dioda neovisno je sudjelovalo niz izumitelja. Godine 1907. engleski inženjer (svojedobno osobni asistent Gugielma Marconija) Henry Joseph Round (1881.–1966.), godine 1927. ruski fizičar i radioamater Oleg Vladimrovič Losev (1903.–1942.), godine 1961. američki inženjer i izumitelj dr. James R. Biard (rođ. 1931.) te godine 1962. američki inženjer Nick Holonyak (rođ. 1928.).

Prve su uporabive svjetleće diode proizvedene 1960-ih godina. Odašiljale su slabašno svjetlo, ponajprije crvene, žute ili zelene boje. Stoga su služile kao indikatorske sastavnice, koje su ubrzo zamijenile indikatorske žaruljice u električnim i elektroničkim uređajima. Od dugoljastih svjetlećih dioda oblikovani su svjetleći znakovi slovno-brojčanih pokaznika ili displeja.

Istraživanja su pokazala da bi svjetleće diode mogle pojačavanjem njihova odašiljanja i prikladnog spektralnog rasporeda poslužiti i kao učinkovita svjetlila. Svjetlosna učinkovitost svjetlećih dioda porasla je u dva desetljeća više od 50 puta! Ona je 1990-ih godina iznosila samo 2 do 5 lm/W, 2000. godine oko 25 do 30 lm/W, 2005. godine oko 50 lm/W, a 2010. godine oko 100 lm/W, dakle u stalnom je porastu.

Poteškoća s bijelom svjetlošću riješena je konstruiranjem učinkovitih svjetlećih dioda s izrazitom plavom svjetlošću i ultraljubičastim zračenjem, koje se fluorescencijom pretvara u svjetlost. Za to su japanski znanstvenici Isamu Akasaki (rođ. 1929.) i Hiroshi Amano (rođ.

1960.) te japansko-američki znanstvenik Shuji Nakamura (rođ. 1954.) primili 2014. godine Nobelovu nagradu za fiziku “za izum učinkovitih plavo svjetlećih dioda koje omogućavaju sjajno štedno svjetlilo bijele svjetlosti”.

Bijele svjetleće diode izvorno odašilju plavu svjetlost i ultraljubičasto zračenje, koje se u optički aktivnom sloju pojavom fluorescencije, kao u fluorescentnim cijevima, pretvara u svjetlost. Ta je svjetlost ponajviše žuta, što u smjesi s preostalom plavom daje dojam gotovo bijele svjetlosti. Do toga je došlo ponajprije zahvaljujući ovoj trojici nobelovaca.

Rasvjeta svjetlećim diodama, popularnim ledicama

Takve svjetleće diode od 1990-ih godina potiskuju iz uporabe niskonaponske žaruljice u malim prijenosnim svjetiljkama, a posljednjih se godina sve više rabe za rasvjetu, zamjenjujući volframske žarulje, fluorescentne cijevi i tzv. štedne žarulje. Suvremene svjetleće diode sve se više rabe kao svjetlila za rasvjetu prostorija, vanjskih prostora, velikih signalnih uređaja, vozila i dr. Svjetleće diode danas se masovno rabe za ukrasno osvjetljavanje zgrada, reklama, božićnih i drugih prigodnih ukrasa, tzv. efektnu rasvjetu i dr.

Brojnim, posebno konstruiranim svjetlećim diodama raspoređenim u ravnini tvore se tzv.

LED-zasloni televizijskih prijamnika, računala, pokaznici i dr.

Organske svjetleće diode ili OLED (prema engl. organic light-emiting diode) konstruirane su od nekih organskih tvari koje svijetle zbog pojave elektroluminiscencije pri prolazu električne struje. Taj je svjetleći sloj smješten između dviju prozirnih elektroda.

Pojavu elektroluminiscencije nekih organskih tvari zapazio je još 1950-ih godina francuski fizičar, kemičar i farmakolog André Bernanose (1912.–2002.). Iako su istraživanja nastavljena u nizu svjetskih laboratorija, prvi su uporabivi OLED-i konstruirani tek 1987. godine u Estman-Kodakovim laboratorijima. Bijeli OLED ili WOLED (prema engl. white OLED) inačica je OLED-a koji odašilje bijelu svjetlost.

Posebna skupina organskih svjetlećih dioda su polimerne svjetleće diode ili PLED (prema engl. polimer light-emiting diode), također nazivani i svjetlećim polimerima ili LEP (prema engl. light-emiting polimer). U njima se primjenjuje elektroluminescencija nekih vodljivih polimera (polifenilni vinili, polifluoreni i dr.) u električnom polju.

Plohe, tzv. paneli od svjetlećih polimera su električna svjetlila neposredne budućnosti.

Optopar ili svjetlosna vezna sastavnica (engl. optocoupler, optically-coupled isolators) slog je optoelektroničkog odašiljača i optoelektroničkog prijamnika, udaljenih obično nekoliko milimetara. Optopar je prvo konstruiran i patentiran u SAD-u 1963. godine u timu koji je u IBM-u vodio Ivars G. Akmenkalns (rođ. 1928.). Taj je prvi optopar imao žaruljicu kao odašiljač, a fotootpornik kao prijamnik, te je primjenjivan u audiotehnici.

29

U opotoparu se informacija u odašiljaču iz električnoga oblika pretvara u svjetlosni, prenosi do prijamnika kao svjetlosni signal te u prijamniku ponovno pretvara u električni oblik. Time su galvanski odvojeni odašiljač i prijamnik, pa se optopar ponekad naziva i optičkim izolatorom.

Time se postiže da se sve možebitne primjese signala potiskuju te se prenosi samo željena informacija.

Po tehničkoj izvedbi optopar može biti otvoren, s odvojenim odašiljačem i prijamnikom i optičkim kanalom, i zatvoren, u kojem su odašiljač i prijamnik zatvoreni u jedno kućište, pa je i optički kanal zatvoren.

na za prijenos svjetlosti vlaknima za optičku komunikaciju” i britanski inženjer George Hockhan (1938.–2013.) u Telekomunikacijskim laboratorijima engleske tvrtke Standard Telephones and Cables.

Ubrzo je nastala potraga za materijalom od kojega se mogu proizvoditi optička vlakna sa što manjim gubicima. Prvo je to bilo staklo, potom polistiren, polimetakrilat, čisti silicijev dioksid i dr.

Svjetlovodi

Svjetlovod je općenito svako sredstvo kroz koje može prolaziti svjetlost, dakle praznina i prozirne tvari (većina plinova, neke tekućine, stakla, neke smole i neki sintetički materijali).

Danas se pod svjetlovodom općenito misli na cijevi ili niti, tzv. optička vlakna, od prozirnih tvari, koji služe za prijenos svjetlosnoga signala:

Dojmljiva svjetiljka s optičkim vlaknima

Engleski fizičar S. B. Poole je 1985. godine ustanovio da dodavanjem elementa erbija u pojedina mjesta u staklenom vlaknu nastaje vlakno u kojem se svjetlost i pojačava. Tijekom 1990-ih godina konstruirana su optička vlakna s vrlo malim gubicima ili s pojačavanjem optičkoga signala, kojim su izrađeni čak ispodoceanski kablovi između kontinenata.

Svjetlovodni kabel s nizom optičkih vlakana

snopa svjetlosti za ciljano osvjetljavanje, prijenos snimljene slike, komunikacijskog signala ili za rasvjetu.

Prirodni svjetlovod na zemlji je zrak, ali je zbog apsorpcije i raspršenja vrlo neučinkovit.

Zato se danas kao svjetlovodi rabe tzv. optička vlakna.

Prvo optičko vlakno kao uporabivi svjetlovod konstruirali su 1966. godine honkoško-britansko-američki fizičar sir Charles Kuen Kao (rođ.

1933.), dobitnik Nobelove nagrade za fiziku 2009. godine “za revolucionarna dostignuća veza-

30

Zaključak

Optoelektroničke sastavnice, ponajprije one poluvodičke, našle su do danas brojne primjene, od elektroničkih uređaja sve do električne rasvjete. Njihova je uporaba danas postala neizbježna, rješavajući mnoge tehničke zadaće i olakšavajući nam život. Ovdje su bile opisane samo osnovne sastavnice, a one za mnoge posebne primjene, kao što su pretvornici slike (kamere i zasloni) te laseri zbog svoje će posebnosti biti posebno prikazani.

Dr. sc. Zvonimir Jakobović

MODELARSTVO

Adventski svijećnjak Nacrt u prilogu Vrijeme adventa i vrijeme darivanja, sve je ljepše kada se daju i primaju pokloni. Kako je Božić blizu, ovaj svijećnjak može biti ukras na stolu pri svečanoj večeri i druženju. Sama konstrukcija nije zahtjevna te je izrada i sastavljanje jednostavno.

Samoljepljivi papir lijepimo na materijal te precizno režemo pozicije. Prvo izrežite i spojite dno, zatim kružiće, pa tek nakon toga stranice i spojne pozicije. Ukrasite svijećnjak ponuđenim crtežima ili ih sami kreirajte.

Osnovne pozicije:

1. a, b Dno svijećnjaka 1. a Donji dio 1. b Gornji dio Stranica Spojni dijelovi Podloga za kružiće Kružići za lučice Ukrasni dijelovi

31

2 komada 4 komada 4 komada 8 komada 6 komada Ivan Rajsz, prof.

SVIJET ROBOTIKE

Najbolji robotički projekti u 2018.

Klasična dvoprsta prihvatnica robotičke ruke (slika desno) ostvaruje silu prihvata mehaničkim stezanjem elastičnih prstiju.

Učinkovitost takvog prihvata problematična je u okolini s nepredvidivim poremećajima. U svemiru postoji povećana potreba za sigurnim prihvatom pa se elektrostatičke adhezijske sile čine idealnim načinom ostvarenja čvrste veze s objektom manipulacije. Na lijevoj slici prikazano držanje objekta rukama i adhezijskom prihvatnicom u zrakoplovu gdje se simulira stanje bez gravitacije.

S obzirom na veliku količinu izuma, inovacija i novih proizvoda vezanih uz robotiku, moglo bi se pomisliti da je velik i broj međunarodno važnih godišnjih nagrada. Kompetitivnost na svim područjima robotike sve je veća. Širina robotike dopušta da, primjerice, nagrađujete samo najbolje iz područja servisnih robota u kategoriji kućnih asistenata ili androida. No broj takvih nagrada s vremenom se smanjio. Razlog je globalizacija i dostupnost podataka pa su se s vremenom ipak izdvojile nagrade od svjetske važnosti.

Najprestižnija svjetska godišnja nagrada u području robotičkih inovacija i poduzetništva je Innovation and Entrepreneurship in Robotics

and Automation Award (skraćeno IERA Award)– Nagrada za inovacije i poduzetništvo u robotici i automatici) koja se dodjeljuje u suradnji s International Fedaration of Robotics (IFR).

Nagrade za 2018. godinu dodijeljene su na Međunarodnom robotičkom simpoziju (International Symposium on Robotics – ISR) održanom u Münchenu od 20. do 21. lipnja.

Nagrađeni dobivaju 2000 USD i plaketu. Ove godine iznimno su dodijeljene tri nagrade predstavnicima iz Sjeverne Amerike i Europe. Svaka od njih predočava važnost područja primjene nagrađenog projekta ili proizvoda.

Već se i prije pretpostavljalo da Van de Walsove sile između mikronskih vlakana na vrhovima macaklinovih prstiju (slika desno) nisu jedini mehanizam pridržavanja noge za podlogu. I zaista je naknadno pokazano (Izadi, H. i drugi; Role of Contact Electrification and Electrostatic Interactions in Gecko Adhesion, Journal of the Royal Society Interface, 2014, 11.) da se pri hodu stvaraju i poništavaju elektrostatski naboji. Primjenom tih saznanja stvorene su površine na prihvatnim mehanizmima koje silu prihvata ostvaruju kombinacijom djelovanja molekularnih sila i elektrostatskih sila (slika lijevo).

32

Porast broja i uporabe svih vrsta medicinskih robota u medijima se proteklih godina najčešće opisuje kao dramatičan. Unatoč tome što je još uvijek robotička operativna procedura prosječno riskantnija od klasičnih kirurških zahvata. Zbog toga većina svjetskih proizvođača (Da Vinci, Rosa itd.) medicinskih robota predviđa porast svoje proizvodnje (slika lijevo). To je razlog zbog kojega se i jedan od prvih proizvođača industrijskih robota, njemačka KUKA uključio u borbu na medicinskom robotičkom tržištu (slika desno).

Prihvatnica koja radi na načelu hibridne elektrostatske suhe adhezije predstavlja pravu revoluciju u klasičnom području industrijske robotike, ali će se koristiti i u servisnoj robotici, posebice svemirskoj. Bazična istraživanja za taj proizvod inicirala je i provela NASA. Već nekoliko desetljeća istražuje se neobična sposobnost gibanja velikom brzinom malih guštera macaklina (engl. gecko – gekon) po hrapavim i glatkim zidovima i stropovima pri čemu razvijaju začuđujuće velike sile prihvata za podlogu. Macaklinova sposobnost vezana je uz tisuće mikronski tankih niti na nožnim prstima. Preko tih vlakana ostvaruje se s podlogom molekularna sila prihvata, suha adhezija (prianjanje). Pisali smo o tom fenomenu prije nekoliko godina u ABC tehnike kada smo govorili o robotičkim hodačima po zidovima. U međuvremenu je to postala istraživačka tema u NASA-i i na američkim svečilištima. Na temelju rezultata tih istraživanja tvrtka Perception Robotics razvila je posebnu prihvatnicu kojom je moguće u prostoru bez gravitacije i u vakuumu neograničeno, sigurno i jeftino prihvaćati predmete na zemlji i u svemiru.

Stabilan mehanički prihvat predmeta klasičnom robotskom prihvatnicom s dva prsta nužan je uvjet za izvršenje elementarnog “pickand-place (uzmi i prenesi)” zadatka robotike.

Dvoprsta prihvatnica bila je početni zaštitni znak za industrijsku robotiku. No problemi prihvata jednako su važni i za servisne robote. Stabilan prihvat iznimno je važan u posebnim prilikama zrakopraznog okruženja kakvi su u svemirskom prostoru.

Načinjeni su mnogi sustavi za osiguranje prihvata pri manipuliranju koji će osigurati stabilno

prenošenje bez klizanja ili točno pozicioniranje pri spajanju predmeta. Osim petoprstog stiskanja predmeta uz povećan koeficijent trenja i brojnije senzore dodira korišteni su i pneumatski vakuumski sustavi. Oni su omogućavali da se primjerice četveronožni robot, koristeći stabilan statički hod tripoda, giba po vertikalnim staklenim zidovima.

Ali taj način prihvaćanja nije siguran. Vakuumsko prijanjanje vrlo je osjetljivo ako se ne izvodi u dobro kontroliranim uvjetima, a neprimijenjivo je na neravnim i hrapavim podlogama.

Privatnica koju je razvila NASA kombinira suhu adheziju macaklina s elektrostatskom suhom adhezijom. Rezultantna sila nadmašuje sumarno pojedinačne učinke svakog od primijenjenih načela. Tako je sila kombinirane adhezije pet puta veća od same elektrostatske adhezije. Sila prihvata ne opada s vremenom kao kod pneumatskih prihvata gdje i na glatkim staklenim plohama treba stalno nadoknađivati gubitak vakuuma pa je i cijena korištenja nesumjerljivo niža.

U zemljama gdje je pacijentima omogućeno biranje načina liječenja pacijenti se opredjeljuju za kirurške centre s modernijom opremom poput kirurških robota. Rezultat je pad ukupnog broja operacijskih centara (jer novi centri moraju biti učinkovitiji i obaviti više operacija da bi se isplatilo njihovo pokretanje) i porast robotiziranih centara. Ovaj fenomen rezultirao je i migracijom kirurga u moderne centre pa su bolnice da bi zadržale kadrove primorane na robotizaciju. Zbog toga se medicina ubrzano robotizira.

33

Predviđa se da će do 2025. godine polovicu od svih mliječnih krava u sjeverozapadnoj Europi musti roboti. Rutinski poslovi poput hranjenja životinja po štalama i čišćenja podova također će biti robotizirani. Robot Discovery 120 Collector nizozemske tvrtke Lely International jedno je od prvih rješenja.

Nagrada velikom njemačkom proizvođaču industrijskih robota KUKA za kompleksan sustav robotskog medicinskog asistenta naglašava praktičnu važnost medicinske servisne robotike koja je već ušla u primjenu, a robot LBR Med trebao bi barem donekle smanjiti potražnju za kvalificiranim operacijskim asistentima i sniziti troškove standardnih aktivnosti tijekom operacija.

Iako je od uvođenja u uporabu poznatog endoskopskog teleoperatora Da Vinci prošlo petnaestak godina, područje medicinske robotike još se uvijek smatra egzotičnom novinom. Ponajviše zbog vrlo visoke cijene. Medicinski roboti su najskuplji roboti pa je njihov udio u godišnjoj prodaji robota znatan unatoč malim količinama.

Cijena im je visoka zbog toga što su mehanički složeni, zbog posebne konstrukcije vezane uz higijenu i održavanje i zbog zahtjeva za velikom pouzdanošću i preciznošću, a podliježu i posebnim propisima vezanim uz materijale za izradu.

S druge strane, očekuje se sve veća primjena zbog povećanja poslova izazvanih produženjem života, nedostatkom kvalificiranog radnog osoblja i preferiranje neinvazivnih kirurških liječenja korištenjem robota. Zbog toga će kirurški zahvati biti sve više standardizirani i prilagođeni korištenju strojeva unutar propisanih procedura. Ulazak njemačke tvrtke KUKA poznate po proizvodnji industrijskih manipulatora pokazuje pomak proizvođača prema profesionalnim servisnim robotima gdje postoji neograničen rast potražnje.

Robot LBR Med namijenjen je asistirajućim poslovima u medicini. Robot je projektiran sukladno ideji kolaboracijske robotike tako da može raditi s ljudima u neposrednoj blizini u laboratorijima ili kliničkim i operacijskim salama.

Osnova LBR Med je ruka sa sedam stupnjeva slobode gibanja (SSG) što podrazumijeva veliku

34

manevribilnost i vještinu potrebnu za kolaboraciju.

Robot je autonoman pri kalibraciji i postiže veliku ponovljivost (točnost kojom robot izvodi naučene pozicije) od ± (0,1–0,15) mm. Izveden je u skladu s tehničkim standardima za električne medicinske uređaje IEC 60601-1, sigurnosnim zahtjevima IEC 62304 te prema postavkama o kolaboracijskim robotima Industry 4.0.

Za programiranje koristi se programski jezik JAVA s robotskom bibliotekom KUKA. Univerzalan je s obzirom na uobičajene medicinske instrumente i alate. Načinjen je od biokompatibilnih materijala s površinama otpornim na koroziju.

Robot za skupljanje gnojiva i čišćenje podova u štalama Discovery 120 Collector nizozemska tvrtka Lely International, poznata po proizvodnji robota za mužnju krava, prikazala je javnosti 2017. godine. Stroj spada u područje profesionalnih servisnih poljoprivrednih robota, a namijenjen je gibanju po tvrdim ravnim površinama štalskih podova s kojih vakumski usisava gnoj prskajući vodom put ispred i iza sebe.

Smjer gibanja programira se izravnim vođenjem robota s tim da se u modusu izvođenje koriste senzori za uočavanje prepreka na putu kada se stroj zaustavlja dok se prepreka (npr. krava) ne pomakne. Čišćenje se vrši u programiranim vremenskim ciklusima. Nakon što se tank s gnojivom napuni robot odlazi na stanicu za pražnjenje gdje se puni vodom. Potom odlazi na stanicu za napajanje.

Takav stroj uvodi nove standarde u higijenu štala i trebao bi olakšati težak i prljav rad stočara, a u konačnici i sniziti troškove stočarske proizvodnje. Trenutna cijena mu je viša od 100 000 kn.

Igor Ratković

Zmija u kutiji Ova zmija u kutiji koju predlažemo za izradu našim mladim modelarima igračka je kojom ćete se našaliti sa svojim prijateljima. Potrebno je zamoliti prijatelja da povuče poklopac prema sebi, uz objašnjenje da se zakočio, i u trenutku povlačenja iz kutije će iskočiti zmija!!

Za izradu je potrebno malo špera debljine 3 mm, komadić letvice poprečnog presjeka 4×4 mm, komadić tanke mekane žice, gumica za boce, malo čvrstog konca, dva mala vijka i ljepilo za drvo. Od alata potreban je osnovni modelarski alat, odnosno modelarska pilica, trokuti i šilo za bušenje rupa.

Slijedi opis kutije i njene izrade. Kutija se sastoji od postolja (poz. 1 na nacrtu), bočnih stranica (2), prednje (3) i zadnje (4) stranice te poklopca (7). Zmiju (11) treba izraditi od špera debljine 9 mm koji će se dobiti tako da se međusobno zalijepe tri komadića od po 3 mm. Jezik zmije komadić je čelične žice ili tankog čavlića.

Jedna bočna stranica (2) spaja se s ostale tri pomoću dva mala vijka (13), čime je omogućeno montiranje zmije (11) i zamjena konca i gumice (14) ako puknu. Ova demontažna bočna stranica (2) na donjem se dijelu uvodi u odstojnike (10), a na gornjem dijelu se pomoću vijaka (13) pričvršćuje na njihove nosače (8 i 9). Na gornjem dijelu bočnih stranica treba zalijepiti gornje (5) i donje (6) vodilice, u koje se uvlači i po kojima klizi poklopac (7) s trnom za povlačenje (15). Zmija se okreće oko osovine (12). Nakon što se igračka završi i isproba, osovinu (12) treba skratiti i krajeve žice zavrnuti da se netko ne ubode.

Dimenzije svih dijelova vidljive su na nacrtu.

Izvana kutiju treba obojati tako da izgleda kao travnjak, a samu zmiju može se obojati u kombi-

MODELARSTVO

naciji crne i žute boje. Igračka je gotova i slijedi potraga za prvom žrtvom.

Literatura: Z. Cepanec, Od zmaja do akvarija, Epoha Zagreb, 1958. god.

Bojan Zvonarević

35