Časopis ABC tehnike broj 629 za studeni 2019. godine

I Kodiranje - BBC micro:bitI I SF priča I I Mala škola fotografije I

ISBN 0400-0315

Rubrike

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

Izbor I Upute za sastavljanje robota [2] I I Robokup 2020 - 13. Kup Hrvatske

zajednice tehničke kulture u robotici I IE lektronička računala I I Binarni sat (3) I IO d Sv. Donata do Morskih orgulja I Robotika I Svi naši obrazovni roboti I Broj 629 I Studeni / November 2019. I Godina LXIII.

ČASOPIS ZA MODELARSTVO I SAMOGRADNJU

www.hztk.hr

U OVOM BROJU Sueski kanal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Upute za sastavljanje robota [2]. . . . . . . . . . 5 BBC micro:bit [3]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Robokup 2020 - 13. Kup Hrvatske zajednice tehničke kulture u robotici. . . . . . 12 Mala škola fotografije. . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Pogled unatrag. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Analiza fotografija. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Gwen u zelenom. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Binarni sat (3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Od Sv. Donata do Morskih orgulja. . . . . . . . 26 Elektronička računala. . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Svi naši obrazovni roboti . . . . . . . . . . . . . . 33 Enormno ubrzanje s tehnologijom pločastih magneta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

Nacrt u prilogu: Robokup 2020 - 13. Kup Hrvatske zajednice tehničke kulture u robotici

Nakladnik: Hrvatska zajednica tehničke

telefon (01) 48 48 762 i faks (01) 48 46 979;

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

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

Zagreb, Hrvat­ska/Croatia

“ABC tehnike” na adresi www.hztk.hr

Glavni urednik: Zoran Kušan Uredništvo: dr. sc. Zvonimir Jako­bović, Miljen­ko Ožura, Emir Mahmutović, Denis Vincek, Paolo Zenzerović, Ivan Lučić, Zoran Kušan DTP / Layout and design: Zoran Kušan Lektura i korektura: Morana Kovač Broj 3 (629), studeni 2019.

Izlazi jedanput na mjesec u školskoj godini (10 brojeva godišnje) Rukopisi, crteži i fotografije se ne vraćaju Žiro-račun: Hrvat­ska zajednica tehničke kul­ ture HR68 2360 0001 1015 5947 0 Devizni račun: Hrvatska zajednica tehničke kulture, Zagreb, Dalmatinska 12, Zagre­bačka banka d.d. IBAN: 6823600001101559470

Školska godina 2019./2020.

BIC: ZABAHR2X

Naslovna stranica:

Cijena za inozemstvo: 2,25 eura, poštarina

Uredništvo i administracija: Dalmatinska 12,

uključena u cijeni

P.p. 149, 10002 Za­greb, Hrvatska

Tisak: Alfacommerce d.o.o., Zagreb

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

Sueski kanal Ideja o uspostavljanju plovnog puta koji dijeli Aziju od Afrike potaknuta je još u davno doba.

Već u vrijeme faraona, pa preko Dubrovačke Republike te Napoleona razmatrala se mogućnost prokopavanja kanala. Geopolitičke i gospodarske okolnosti u vremenu koje je prethodilo gradnji kanala navješćivale su velike promjene koje će svijet doživjeti u nadolazećem vremenu.

Izgradnja kanala imala je veliku gospodarsku važnost. Trgovina s Istokom uključivala je dugotrajnu i napornu plovidbu oko Afrike.

Novu inicijativu za njegovu izgradnju pokrenuo je Ferdinand de Lesseps, vrsni poznavatelj prilika u Egiptu gdje je boravio kao francuski diplomat. Međutim, njegova ideja o gradnji i probijanju kanala nije naišla na odobravanje tadašnjeg vladara Egipta, Abas-paše. Nakon što je Abas-paša ubijen, vlast u Egiptu preuzima Muhamed-paša. Njega je Lesseps dobro poznavao još dok je bio dječak, kada je u nazočnosti Ferdinanda Muhamed-paša mogao jesti koliko je htio. S obzirom da je bio pretil, njegovi mu roditelji nisu to dopuštali.

Godine 1854. Lesseps je dobio prvu koncesiju za izgradnju kanala, a 1856. mu je izdana druga koncesija kojom su regulirana međunarodnopravna pitanja, vlasništvo. U ugovoru je pisalo da će kanal biti otvoren za brodove svih naroda

TEHNIČKA POSTIGNUĆA

i biti u vlasništvu društva koje će ga graditi, a nakon isteka roka od 99 godina prijeći će u vlasništvo egipatske vlade.

Ideji i dobivanju koncesije suprotstavili su se Englezi koji su strahovali da će kanal utjecati na njihovu trgovinu s Indijom, jer su za Indiju i zemlje Dalekog istoka imali izgrađenu željezničku prugu.

Unatoč engleskom protivljenju, radovi na probijanju kanala započeli su 25. travnja 1859. na obali u blizini budućeg Port Saida. Organizacija gradilišta bila je vrlo zahtjevna. Materijal, alate, strojeve, željezo, drvo, trebalo je dopremiti iz Europe, a radi opskrbe pitkom vodom koja se u početku dopremala devama trebalo je iskopati kanal koji je vodu iz rijeke Nil dovodio do gradilišta.

Od početka gradnje pojavljivale su se i mnoge neočekivane prepreke. Trebalo je puno radne snage koja je prisilno dovedena iz Egipta. Radilo se u smjenama od po 20 000 ljudi svakih deset mjeseci.

Kako je vrijeme odmicalo, prislini rad polako su zamijenili strojevi koji su ubrzali gradnju kanala.

No strojevi nisu u potpunosti mogli zamijeniti ljude pa su na gradilište kanala osim Egipćana dolazili radnici iz cijelog svijeta. Procjenuje se da je na gradnji kanala tijekom deset godina bilo angažirano 4 000 000 radnika koji su prebacili 75 milijuna kubičnih metara zemlje. Zbog teških uvjeta rada u nezdravoj klimi, bez dovoljno hrane i vode, mnogi su životi izgubljeni. Računa se da je život izgubilo oko 20 000 ljudi.

3

Nakon godina gradnje kanal je konačno izgrađen u dužini od 163 km, pri dnu je bio širok 22, a dubok 8 m. Početak kanala nalazi se kod Port Saida, a završava kod grada Sueza. Trasa kanala prolazi kroz tri slana pustinjska jezera Timsah, Veliko gorko jezero i Malo gorko jezero.

Kanal je službeno pušten u promet 17. studenoga 1869. Velikoj i raskošnoj svečanosti nazočile su mnoge poznate ličnosti poput cara Franje Josipa I., Henrika Ibsena, Émilae Zole. Čin otvorenja započeo je zajedničkom muslimanskokršćanskom službom Božjom. Kanal je blagoslovio dubrovački franjevac Lujo Čurćija. Posljednji kamen koji je priječio spajanje Sredozemnog i Crvenog mora minirao je Hrvat Lončarić iz Selca, za što je bio nagrađen sa 60 dukata. Potom je konvoj od 68 brodova uplovio u kanal predvođen francuskom carskom jahtom Orao na kojoj su bili carica Eugenija, supruga Napoleona, i Ferdinand de Lesseps. Slavlje se nastavilo na jezeru Timsah, gdje je bilo oko pet tisuća uzvanika. Vojne parade, iluminacije i zabave trajale su danima.

Otvaranje kanala znatno je smanjilo putovanje prema Dalekom istoku. Zahvaljujući kanalu Sredozemno more postalo je opet svjetsko more.

Međunarodni položaj kanala određen je Carigradskom konvencijom iz 1888. Konvencija je kanal proglasila neutralnom zonom. To je omogućavalo plovidbu kanalom za sve trgovačke i ratne brodove i u miru i u ratu.

4

Međutim zbog raznih diplomatskih sporova s Izraelom, Francuskom i Velikom Britanijom kanal je bio više puta zatvoren.

Nakon 1975. kanalom se neometano plovi.

S obzirom na veliku gospodarsku važnost kanala, Egipat je 2014. godine pokrenuo projekt proširenja kanala kako bi se povećao opseg trgovine, a time povećala i zarada. U roku od osam dana građani Egipta prikupili su oko 8 milijardi dolara.

Proširenje, odnosno izgradnja novog kanala trajala je 11 umjesto planiranih 36 mjeseci.

Iskopano je oko 250 milijuna kubika pijeska, a dubina kanala povećala se sa 17 na 25 metara.

Kanal je svečano otvoren u lipnju 2015. godine.

Do sada su brodovi plovili u konvoju, pa su se čekali kako bi se mogli mimoilaziti s brodovima iz suprotnog smjera. Probijanjem drugog kanala omogućen je dvosmjeran promet.

Prolazak kroz kanal smanjio se sa 18 na 11 sati, a broj prolazaka brodova povećao se s 49 na 80 s tendencijom porasta do 2023. na 100 brodova dnevno.

Ovakvim brojevima prolazak brodova omogućio je Egiptu godišnju zaradu od 5,5 milijardi dolara, a za nekoliko godina taj se prihod planira povećati na 13 milijardi dolara.

Fany Bilić

Upute za sastavljanje robota [2]

UZ ABC 628 Piše: Primož Šajna

Pri kalibraciji napon između R3 i zemlje te R6 i zemlje mora se izmjeriti približno jednako.

Držite robota na bijelom. Promjenom podloge iz bijele u crnu mijenja se i otpor fotodiode, a time i omjer u razdjelniku napona. Samo se napon u mostu R5 može mijenjati okretanjem potenciometra P2. Ako se uvjeti na ulazima komparacijskoga kruga promijene i izlazi iz komparacijskoga kruga također se mijenjaju.

Iz izlaza komparacijskoga kruga usmjerite signal na ulaz kruga pojačala. Pomoću izlaza iz komparacijskoga kruga uključujemo ili isključujemo motore M1 i M2. Na pojačalu se postavlja napon za upravljanje motorom na 9 V. Ako Roboslijed putuje po bijeloj pozadini, svjetlost diode D1 jače se odbija od fotodiode, što čini fotodiodu manje otpornom. Ako je polaritet motora točan, u ovom slučaju robot mora biti okrenut prema liniji. Kad robot nađe liniju, detektira je, uzrokujući da se drugi motor uključi, jer se svjetlost inače odbija od crne pozadine.

Stanje u razvodniku sada je drugačije nego ako je senzor na bijeloj pozadini.

Prilog 1

Osnove lemljenja Lemljenje elektroničkih elemenata jedan je od osnovnih procesa povezivanja. Elementi se mogu izravno povezati ili spajati u namjensku ploču koja se naziva tiskana pločica. Bez obzira na spoj koji koristimo, svi spojevi između elemenata moraju biti kvalitetni. O tome ovisi rad električnoga kruga koji smo sastavili.

Slika 11. Lemilica, stalak za lemilicu, lemna stanica

Lemilica se sastoji od četiri osnovna dijela: Vrh lemilice uvijek treba čistiti i grijati na temperaturu iznad 200o. Na toj su temperaturi osigurani svi uvjeti za dobro lemljenje (Slika 12.).

Grijač zagrijava vrh lemilice na željenu temperaturu (lemilica s podešavanjem temperature) ili temperaturu koja je uvjetovana snagom grijača.

Lemilice za lemljenje izrađuju se za različite snage, npr. od 6 do više od 100 W. Isto se odnosi i na napon za napajanje u rasponu od 12 do 220 V. Za elektroniku, uglavnom, postoje lemilice od 30 do 60 vata.

Ručka za lemljenje i kućište. Ručka je izrađena od kvalitetnih izolacijskih materijala i služi kao ručka lemilice i zaštita za ruke od visokih temperatura.

Priključni kabel dizajniran je za napajanje grijača. Kvalitetna glačala za lemljenje imaju trožilni povezni kabel, što znači da imaju zaštitni vodič koji štiti korisnika od potencijalnog strujnog udara.

Profesionalna glačala za lemljenje nazivaju se stanice za lemljenje. Stanica za lemljenje posebna je vrsta lemilice kod koje se može kontrolirati temperatura vrha. Temperatura vrha kontrolira se posebnim elektroničkim krugom koji je inte-

Slika 12. Različiti vrhovi za lemljenje

5

griran u posebno kućište ili u ručku za lemljenje.

Stalak koristimo za ostavljanje lemilice kada nam ne treba.

Spužva za čišćenje lemilice. Za dobro lemljenje potrebno je prije svakog lemljenja očistiti vrh. Za to koristimo posebnu spužvu koja je prethodno navlažena. Prije lemljenja obrišite vrh spužvom tako da bude sjajan.

Tinolna ili lemna žica (cin) (Slika 13.) je materijal koji se koristi za galvansko spajanje elektroničkih elemenata. Izrađena je od dva dijela: omotača od kositrene i olovne legure i jezgre kolofonija. Na visokim temperaturama kolofonij se topi i kemijski čisti mjesto lemljenja. Točka tališta tinolne žice ovisi o sastavu legure i iznosi oko 190oC. Oznaka Sn50Pb znači da se tinolna žica sastoji od 50% kositra (Sn) i 50% olova (Pb).

Najbolja za upotrebu je limena žica debljine 1 mm ili 0,5 mm.

Pinceta se koristi za držanje elektroničkih elemenata tijekom lemljenja na temperaturi neprikladnoj za držanje u ruci. Postoje različite vrste pinceta i pinceta za različite svrhe.

Pumpa se koristi za odvođenje viška tinola.

Postupak lemljenja

Prvo zagrijte vrh lemilice, po potrebi ga očistite spužvom. Zatim dođite do mjesta lemljenja zagrijavanjem cijele točke lemljenja. Nakon kraćeg vremena, dvije ili tri sekunde (ovisno o tome ura

eg

1l

što se lemi i koliko je čvrsto željezo za lemljenje), povucite limenu žicu na spoj. Prvo se topi kolofonij i kemijski čisti mjesto spajanja te isparava.

Zatim se topi legura koja se lijepi za očišćenu površinu spoja. Kad je spoj pravilno formiran, uklonite tinolsku žicu, a zatim lemilicom klizite duž preostale žice ili nožice elektroničkog elementa (Slika 14.).

Važna upozorenja:

Držač lemilice držite kao olovku pod kutom 45o. Kad se ne koristi, lemilica mora stajati u zasebnom stalku.

Površina spoja mora biti glatka i sjajna, što je osnovni pokazatelj dobrog kontakta.

Mehanički očistite oksidirane spojeve. Ni u kojem slučaju ne koristite paste za lemljenje, čak i ako su bez kiseline; njihovo korištenje brzo će uništiti vrh lemilice i spojevi će s vremenom postati problematični.

Kod lemljenja tiskanih materijala vrh lemilice mora istovremeno zagrijavati spojnicu elektroničkih elemenata i bakrenu površinu ploče s tiskanim pločicama.

Pazite! Previše lemljenog željeza i pregrijavanje mogu oštetiti pločicu.

Dodatak 2

ij

fon

olo 2k

Raspored vodova

Slika 13. Presjek tinolne žice

450

Raspored elemenata

Slika 14. Položaj lemilice tijekom lemljenja

6

BBC micro:bit [3] Poštovani čitatelji, nastavljamo seriju članaka s BBC micro:bitom. Bit će ponuđene neke ideje za gradnju robota i njegovo prvo pokretanje. Što robota čini robotom?

1. Djelovanje – robotu su potrebni pokretni dijelovi za izvršavanje naredbi.

2. Osjetila – robot mora prikupljati informacije o svojoj okolini.

3. Planiranje – robot mora te informacije koristiti kako bi donio odluku.

1. Mobilni roboti

Na koje se načine roboti kreću? Voze, hodaju, plove, lete, dohvaćaju. Zbog čega to čine? Radi prijevoza robe i materijala, radi prijenosa poruka, radi obavljanja nekih opetovanih zadataka.

Koristimo ih jer znaju obavljati zadane im zadaće, jer su brzi i neumorni, jer znaju izbjegavati prepreke, jer se mogu kretati po nepristupačnim i opasnim mjestima.

Većina robota kreće se na kotačima jer je hodanje teško i zahtijeva balansiranje, jer je plovidba ograničena samo na vodu i zahtijeva brtvljenja, jer letenje zahtijeva brzinu i puno energije. Kotači olakšavaju kretanje jer osiguravaju stabilnost zbog više dodirnih točaka s tlom.

Gradnja robota Krenite s izradom robotskih kolica. Za to trebate elektromotore, gumice, vijke, žice…

No prvo trebate bazu (podvozje) s kotačima.

Robotska kolica od šperploče Bilo bi idealno pronaći neku gotovu bazu.

Rješenje može biti model automobila iz kutije za 5. razred tehničke kulture, Slika 3.1.

Slika 3.1. Dijelove modela automobila iz kutije za tehničku kulturu možete koristiti za izradu kotača i baze robotskih kolica. Naravno, sve u dogovoru s vašim učiteljem/ učiteljicom tehničke kulture

KODIRANJE Kotači 1. Sjekačem razdvojite sve dijelove šperploče.

Zaostale izdanke lagano izbrusite finim brusnim papirom.

2. Na nekim kotačima nisu izvedene rupe.

Pripremite kotače, Slika 3.2.

3. Na svim kotačima izbušite ili proširite rupe svrdlom promjera ø5,5 mm (ø je grčko slovo, čita se fi, a koristi se za označavanje promjera).

4. Dva mala kotača međusobno zalijepite. Isto ponovite s drugim parom malih kotača.

5. Dva velika kotača međusobno zalijepite. Isto ponovite s drugim parom velikih kotača.

6. Po obodima malih kotača zalijepite manje gumice, a po obodima velikih kotače veće gumice.

Izvrsno, sastavili ste jedan par velikih i jedan par malih kotača, Slika 3.6.

Baza 1. Dijelove koji su na Slici 3.1. označeni slovom “F” skratite tako da dobijete pravokutnike 10 x 15 mm. To će biti nastavci za prihvat elektromotora.

2. Dijelu koji je na Slici 3.1. označen slovom “A” ispilite pravokutne utore 10 x 3 mm, Slika 3.3.a). U te utore zalijepite nastavke za prihvat elektromotora, Slika 3.4.

3. S ostatka šperploče odrežite letvicu te ju poprečno prepolovite. Tako dobivene dvije letvice zalijepite s gornje strane baze kako je

Slika 3.3. a) Crvene strelice pokazuju utore koje treba izrezati. Pripazite na razmak koji trebate ugoditi prema širini motora b) Nutarnje plave strelice prikazuju letvice za prihvat ploSlika 3.2. Nekim kotačima odredite središte čice BBC micro:bita, a vanjske plave radi bušenja rupa. Za to koristite kotač s izbuše- strelice prikazuju mjesta gdje ih treba nom rupom kao šablonu odrezati s ostatka šperploče

7

Slika 3.5. Servomotor Pololu FS90R dolazi u Slika 3.4. Nastavke za prihvat elektromotora treba kompletu s vijcima i s zalijepiti s donje strane baze nastavcima za vratilo Slika 3.6. Izgled gotovih kotača

vidljivo na Slici 3.3.b). Razmak između letvica neka je 2 mm.

Izvrsno, završili ste bazu robotskih kolica.

Pogon Za pokretanje robotskih kolica trebate dva servomotora koji mogu kontinuirano zakretati vratilom (nemojte ih brkati sa servomotorima koji rotiraju do određenog kuta, tipično 120° ili 160°). Amaterske servomotore možete kupiti u specijaliziranim trgovinama za elektroniku ili u Web-trgovini. Što je servomotor?

Izgled servomotora možete vidjeti na Slici 3.5.

Unutar plastičnoga kućišta servomotora nalaze se: elektromotor za istosmjernu struju (istosmjerna struja je struja iz baterija, za razliku od izmjenične struje gradske mreže), zupčanici i upravljačka elektronika. Za njegovo pokretanje nije dovoljno priključiti ga na baterije, već ga treba priključiti i na mikrokontroler koji će znati njime upravljati. BBC micro:bitom to je moguće izvesti no potrebno ga je pravilno priključiti.

Kako je vidljivo, servomotor ima tri priključna vodiča drugačijih boja. Razni proizvođači koriste različite boje. Radi izbjegavanja problema, u tekstu koji slijedi pronađite boje koje odgovaraju vašem servomotoru. Kod svih je proizvođača crveni vodič onaj za napajanje i spaja se na plus (+) baterije. Smeđi ili crni vodič služi za masu (masa je zajednički minus) pa ide na minus (-) baterije i na GND-izvod BBC micro:bita. Treći je vodič upravljački i ide na određeni izvod BBC micro:bita, a može biti narančast ili bijel ili plav.

Napon napajanja malih servomotora ide od 4,5 V do 6 V (obavezno proučite proizvođačke

8

specifikacije koje možete naći na internetu).

Dobro je znati da se kod najvišeg napona dobiva maksimalna snaga.

Dok vratilo vrti bez opterećenja, servomotor povlači oko 100 mA struje. Pod opterećenjem može povući znatno više od toga, a usto trebate napajati dva servomotora. Radi toga ćete servomotore napajati iz zasebnih baterija.

Mane servomotora su: ograničene mogućnosti upravljanja brzine vrtnje i ograničen izbor modela s obzirom na napon napajanja.

Spajanje kotača s nastavkom za vratilo Okrugle nastavke za vratilo servomotora koje ste dobili u kompletu zalijepite na veće kotače, a nastavke u obliku debljeg križa zalijepite na manje kotače, Slika 3.6.

Pričvršćivanje motora na bazu robotskih kolica Servomotore postavite na bazu u predviđena ležišta. Olovkom označite mjesta gdje ćete bušiti rupe za vijke. Servomotore maknite te izbušite rupe sa svrdlom Ø 1,5 mm. Vratite servomotore te ih pričvrstite većim vijcima koje ste dobili u kompletu, Slika 3.7.

Manji kotač spojite s vratilom jednog servomotora. Za to koristite mali vijak koji ste dobili u kompletu. Isto ponovite i za drugi manji kotač, Slika 3.8.

Robotska kolica moraju imati i treći oslonac.

Za to će vam biti dovoljan vijak M4 x 20 mm s poluokruglom glavom te dvije matice M4 i dvije podložne pločice. U strojarstvu se vijci i matice s metričkim navojem obilježavaju velikim slovom “M”, a brojevima se označavaju njihove dimenzije u milimetrima (promjer i dužina). Sve te podatke trebate upamtiti jer vijak i matice morate znati

Slika 3.7. Servomotori pričvršćeni vijcima

Slika 3.8. Baza robotskih kolica s malim kotačima i ugrađenim osloncem

kupiti u specijaliziranoj trgovini za vijke. Uz malo sreće možete ih pronaći i u skladištu školske radionice, a možda ih imate i kod kuće u nekoj ladici.

Visinu vijka podesite tako da su robotska kolica paralelna s radnim stolom, a potom matice pritegnite.

Ožičenje Montažna shema ožičenja vidljiva je na Slici 3.9. Kućište baterija za servomotore može biti, kao na slici, za četiri AAA-baterije (4 x 1,5 V = 6 V), ali poslužit će i ono za tri AAA-baterije (3 x 1,5 V = 4,5 V). Isto tako dobro će poslužiti i kućište za baterije tipa AA. Umjesto običnih možete koristiti i baterije koje se mogu puniti, kao naprimjer NiMH, ali neka ih bude četiri tako da se dobije napon od 4,8 V (naime, jedna NiMH baterija ima nazivni napon od 1,2 V).

Za lemljenje pripremite takozvane “Male-male jumper wires”. To su vodiči koji s obje strane imaju muške konektore (koriste se kao premosnice za eksperimentalnu pločicu na ubadanje), kabelske okaste stopice 3,2 x 1,5 mm (prvi broj je promjer rupe za vijak, a drugi broj je promjer

Slika 3.9. Kompletna montažna shema ožičenja. Kućište s dvije baterije je ono koje se dobiva uz BBC micro:bit, a ono s četiri baterije trebate kupiti

rupe za vodič), termobužir i priključak za baterije, Slika 3.10.

1. Prepolovite narančasti vodič. Na tako dobivena dva vodiča sa slobodne strane zalemite okaste stopice (postupak lemljenja bit će objašnjen poslije).

2. Crni vodič izrežite u tri jednaka dijela. Na tako dobiven dio crnog vodiča bez konektora zalemite treću okastu stopicu. Drugi kraj istog tog crnog vodiča zalemite za dva crna vodiča koji imaju konektore i za crni vodič priključka za baterije. Na gole dijelove zalemljenih vodiča navucite termobužir te ga zagrijte da se stegne (postupak zagrijavanja termobužira bit će objašnjen poslije).

3. Prepolovite crveni vodič. Dva tako dobivena crvena vodiča s konektorima zalemite za crveni vodič priključka za baterije. Na gole dijelove zalemljenih vodiča navucite termobužir te ga zagrijte da se stegne.

Slika 3.11. Izbušene šperploče umetnute ispod stopica Slika 3.10. Ovu fotografiju dobro pro- sprječavaju možebitne spojeve ukratko. Pažnja! Crni učiti, a potom sve vodiče spojiti kako vodič ide na “GND”, dok desni servomotor ide na P0, je prikazano a lijevi na P1

9

Slika 3.12. Konektore treba zalijepiti električarskom trakom

4. Okaste stopice s tri vodiča spojite na rubni priključak pločice BBC micro:bita s vijcima M3 x 8 mm i maticama M3. Između pločice BBC micro:bita i okastih stopica obavezno umetnite komadiće šperploče koji su na Slici 3.1. obilježeni slovom “H”. Za detalje spajanja pomno proučite Sliku 3.11.

5. Pločicu uglavite na bazu robotskih kolica.

Preostale slobodne vodiče s muškim konektorima priključite na vodiče sa ženskim konektorima servomotora, poštujući boje. Konektore zalijepite električarskom izolirajućom trakom, Slika 3.12.

6. Oba kućišta za baterije zalijepite za bazu dvostrano ljepljivom trakom, a pločicu BBC micro:bita uhvatite plastičnom vezicom. Sve vodiče uredno skupite i stegnite drugom plastičnom vezicom, Slika 3.13.

Provjera ispravnosti i podešavanje Prepišite i otpremite program sa Slike 3.16.

Potrebne blokove pronađite kod “Advanced” u kategoriji “Pins”.

Naredba “servo write pin P0 to 0” tjera desni servomotor punom brzinom u jednom smjeru.

Naredba “servo write pin P1 to 180” tjera lijevi servomotor punom brzinom u suprotnom smjeru.

Kako su na robotskim kolicima servomotori montirani obrnuto, robotska kolica bi se trebala kretati prema naprijed, a s obzirom da je za oba servomotora ugođena puna brzina, robotska kolica bi se trebala kretati ravno. U svrhu promjene brzine moguće je napisati i druge brojeve u intervalu od 0 do 89 za jedan smjer vrtnje i u intervalu od 91 do 180 za suprotan smjer vrtnje.

Prepišite i otpremite program sa Slike 3.17.

Slika 3.14. Lemljenje vodiča

Slika 3.15. Grijanje termobužira Slika 3.13. Gotova robotska kolica

Kako lemiti?

Robotska kolica trebala bi se zaustaviti.

Dobro zagrijte lemilo. Na goli bakar upletenih vodiča naslonite vrh lemila. Nakon 3–5 sekundi rastopite oko 5 mm tinola (tinol je posebna žica za lemljenje). Sačekajte daljnjih 3–5 sekundi da se tinol razvuče i prekrije goli bakar upletenih vodiča pa lemilo odmaknite, Slika 3.14.

Sačekajte da se sve skupa ohladi pa navucite termobužir. Termobužir treba zagrijati kako bi se stegnuo. Učinite to na način da mu priljubite tijelo vrućeg lemila (ne prianjati vrh lemila!), kako je vidljivo na Slici 3.15.

Izvrsno, upravo ste završili robotska kolica.

10

Mogući problemi 1. Postoji velika vjerojatnost da se robotska kolica nisu potpuno zaustavila, odnosno da servomotori lagano vrte u jednom ili u drugom smjeru. Ugodite servomotore! Dok se izvodi program sa Slike 3.17. trebate malim križnim odvijačem lagano zakretati mali trimer potenciometar (nalazi se na stražnoj strani servomotora, Slika 3.18.), ulijevo i udesno. To činite do položaja gdje vratilo servomotora staje. Kad to ostvarite, servomotor je ugođen.

Slika 3.16. Program za provjeru ispravno- Slika 3.17. Za zaustavljanje rotacije koristi servomotora sti se broj 90

2. Postoji velika vjerojatnost da robotska kolica ne idu ravno. Taj problem riješite softverski!

Poigrajte se brzinama servomotora u programu sa Slike 3.16. Učinite to tako da brži servomotor usporite. Na primjer, ako kolica lagano skreću ulijevo onda usporite desni servomotor.

Eksperimentirajte s naredbom “servo write pin P0 to 0” tako da umjesto 0 napišete 70. Program otpremite te ga isprobajte. Ako robotska kolica sad vuku udesno onda upišite 60. Ako robotska kolica nanovo krenu ulijevo upišite 65. Nastavite tako s “cik-cak” pokušajima sve dok ne natjerate robotska kolica da idu potpuno ravno.

Drugi je primjer kad robotska kolica lagano skreću udesno. Usporite lijevi motor. To učinite kod “servo write pin P1 to 180” tako da umjesto 180 upišete 110 potom 120 pa 115 i tako s “cikcak” pokušajima sve dok ne postignete željeni cilj. Nakon nekoliko proba doći ćete do rješenja.

Istu proceduru morate ponoviti i za vožnju robotskih kolica unazad. Nažalost, to je tako zbog tolerancija elektroničkih i mehaničkih dijelova servomotora, ali i zbog kolebanja napona napajanja.

Kako programirati vožnju unazad? U bloku za servomotor kod P0 umjesto 0 upišite 180, a kod P1 umjesto 180 upišite 0. Što učiniti ako servomotori ne funkcioniraju?

Ako se jedan ili oba servomotora ne žele pokrenuti tada morate provjeriti ispravnost električnog spajanja. Jeste li sve ispravno spojili prema Slici 3.9.? Provjerite!

Jesu li baterije ispravno umetnute i jesu li dovoljno pune? Provjerite orijentaciju baterija!

Jesu li električni kontakti dobri? Sve vijke i matice na pločici BBC micro:bita lagano otpustite pa ponovno pritegnite!

Kodiranje Ako ste došli do ove točke znači da imate ispravna i ugođena robotska kolica koja su spremna za izvođenje raznih zadataka.

Slika 3.18. Trimer potenciometar za ugađanje servomotora

Evo prvog zadatka. Napišite program koji će tjerati robotska kolica da se kreću prema sljedećim uputama: • neka se kreću ravno naprijed dvije sekunde • neka naprave okret u mjestu tako da se zakrenu udesno za 90° • sve navedeno neka ponavljaju sveukupno četiri puta • neka robotska kolica stanu.

Robotska kolica bi se s ovim programom trebala kretati putanjom koja opisuje kvadrat.

Do sljedećeg nastavka serije, vježbajte zabavljajući se.

Za ovu vježbu trebali ste: • BBC micro:bit • USB-kabel • kućište za dvije baterije • kućište za četiri baterije • baterije, 6 komada • servomotore s kontinuiranim zakretanjem, 2 komada • model automobila iz kutije za tehničku kulturu 5. razreda • veće gumice, 2 komada • manje gumice, 2 komada • plastične vezice, 2 komada • narančasti vodič koji s obje strane ima muške konektore, dužine 150 mm • crveni vodič koji s obje strane ima muške konektore, dužine 150 mm • smeđi ili crni vodič koji s obje strane ima muške konektore, dužine 300 mm • priključak za bateriju od 9 V • okaste stopice 3,2 x 1,5 mm, 3 komada • dvostrano ljepljivu traku • električarsku izolirajuću traku • vijak M4 x 20 mm • vijke M3 x 8 mm, 3 komada • matice M4, 2 komada • matice M3, 3 komada • podložne pločice za M4, 2 komada.

Marino Čikeš

11

“STEM” U NASTAVI Robokup_2020 - 13. Kup Hrvatske zajednice tehničke kulture u robotici

Slike u prilogu Ekipno natjecanje iz elementarne robotike u Republici Hrvatskoj odvija se na dvije razine. Županijsko natjecanje odvija se po županijama gdje tročlane ekipe rješavaju različite izazove iz poznavanja elementarne robotike. Učenici 5.–8. razreda sačinjavaju timove koji suradnički analiziraju i rješavaju izazove različitih nivoa.

U prvom izazovu timovi rješavaju zadatke sa strujnim krugovima koji su povezani elektroničkim elementima na eksperimentalnoj pločici s vodičima. Eksperimentalna pločica osigurava višestruku izradu različitih strujnih krugova pomoću elektroničkih elemenata. Spojni vodovi na eksperimentalnoj pločici osiguravaju protok električne energije kroz pojedine točke u koje umećemo krajeve elektroničkih elemenata i vodiča.

Slika 1. Eksperimentalne pločice 1. Izrada i spajanje strujnih krugova pomoću zadane sheme – Upravljanje izmjeničnim prekidačima Slika 2. SPDT Prekidač Izmjenični prekidač u strujnom krugu građen je od tri izvoda koji omogućavaju izmjenu položaja prekidača koji određuje smjer protoka električne energije. Upravlja smjerom i protokom električne energije koja prolazi kroz trošila (LED) povezanim vodičima (žicama) u strujnom krugu.

Slika 3. LED Svjetleća dioda (LED) poluvodički je elektronički element u strujnom krugu koji prolaskom električne energije kroz njega proizvodi svjet­ lost. Kod svjetleće diode (LED) smjer propusnosti električne energije je jednosmjeran od anode (+) prema katodi (-).

Redoslijed spajanja elemenata strujnog kruga definiran je logičnim slijedom i osigurava pouzdan rad: • povezujemo vodičima izvor električne energije (baterija U=3V) sa serijski povezanim elementima, • povezujemo paralelno spojene elektroničke elemente, • spajamo strujni krug na izvor električnog napona (bateriju U=3V).

12

Napomena: Strujni krug odspojimo s izvora napajanja po završetku rada, kao i vodiče s elektroničkim elementima.

Slika 4. Izmjenični prekidač, shema Osnovni dijelovi ovog strujnog kruga izvor su električne energije (baterija U=3V), trošilo (LED) izmjenični prekidač i vodiči.

Izmjenični prekidač sastoji se od tri ulaza.

Jedan je zajednički, a druga dva se koriste za spajanje na dva izvora napajanja ili za prebacivanje iz jednog u drugi strujni krug. Srednji izvod spajamo na negativan pol baterije i jedan ulaz na katodu (-) svjetleće diode. Drugi ulaz svjetleće diode je anoda (+) koja je spojena na pozitivan pol baterije.

Slika 5. ON/OFF shema Uključivanje i isključivanje strujnog kruga omogućava izmjenični prekidač koji je povezan vodičima s izvorom napajanja (baterija) i trošilom (LED).

Logički sklopovi

Elektronički uređaji građeni su od elektroničkih logičkih sklopova koji rade na principu binarne logike. Dva stanja određuju ponašanje i protok električne energije: logička “1” i logička “0”. Rad logičkih sklopova: NE (NOT), I (AND) i ILI (OR) prikazujemo električnim shemama strujnih krugova i prikazujemo tablicom istine.

Strujni krug s izmjeničnim prekidačem prikazan je logičkim sklopom NE (NOT), strujni krug sa serijski spojenim prekidačima prikazan je logičkim sklopom I (AND), a strujni krug s usporedno spojenim prekidačima prikazan je logičkim sklopom ILI (OR).

Izmjenični prekidač – logički sklop “NE” (NOT) Slika 6. NOT shema Izmjenični prekidač nije pritisnut i spajanjem kontakata strujni krug bit će zatvoren i LED svijet­li. Kada u strujnom krugu promijenimo položaj izmjeničnog prekidača, LED (trošilo) ne svijetli. Postavimo u početni položaj izmjenični prekidač, LED svijetli.

Tablica istine – logički sklop “NE” P 0 1

LED 1 0

Tablica istine objašnjava poveznicu između ulaznih (P) i izlaznih (LED) vrijednosti. Oznaka “0” označava stanje kada prekidač nije pritisnut i oznaka “1” označava stanje kada je prekidač pritisnut.

Zadatak_1. Prema zadanoj shemi povežite elektroničke elemente na eksperimentalnoj pločici u strujni krug koji prikazuje rad logičkog sklopa “NE”. Elementi koje treba upotrijebiti su izmjenični prekidač, LED i baterija (U=3V) povezana vodičima.

Slika 7. NOT sastavni crtež Napomena: Strujni krug moguće je drugačije spojiti na eksperimentalnoj pločici. Položaj uključenog izmjeničnog prekidača preusmjerava protok električne energije kroz njega i svjetleća dioda (LED) ne svijetli.

Usporedni spoj tipkala – logički sklop “ILI” (OR) Usporedni spoj prekidača prikazuje logički sklop “ILI” koji omogućava da LED ne svijetli ako su oba stanja na ulazu “0”. To znači da prekidači nisu pritisnuti i zadržavaju stanje “0”. Strujni krug je otvoren i struja ne teče. U druga tri slučaja LED svijetli jer je strujni krug zatvoren.

Slika 8. OR sheme 1 Slika 9. OR sheme 2 Dva izmjenična prekidača P1 i P2 spojena su usporedno. LED ne svijetli u slučaju kada prekidači nisu pritisnuti i strujni krug nije zatvoren.

Prekidače P1 i P2 spajamo usporedno tako da vodičima međusobno povežemo prekidače.

Kod usporednog spoja tipkala bez obzira koliko je tipkala pritisnuto (P1 ILI P2 ILI P1P2), strujni krug se zatvara i svjetleća dioda (LED) svijetli.

Tablice istine pokazuju četiri moguća stanja na izlazu. LED ne svijetli jedino kada su oba prekidača u stanju “0”. U ostalim slučajevima LED svijetli.

Tablica istine za logički sklop “ILI” P1 0 0 1 1

P2 0 1 0 1

LED 0 1 1 1

Zadatak_2. Prema zadanoj shemi povežite elektroničke elemente na eksperimentalnoj pločici u strujni krug koji prikazuje rad logičkog sklopa “ILI”. Elementi koje treba upotrijebiti su izmjenični prekidači (2 kom.), LED i baterija (U=3V) s vodičima.

Slika 10. OR sastavni crtež Serijski spoj tipkala – logički sklop “I” (AND) Serijski spoj dva prekidača prikazuje logički sklop “I” koji omogućava da LED svijetli ako su oba stanja na ulazu “1”. To znači da su prekidači u položaju uključeno i zadržavaju stanje “1” , strujni krug je zatvoren i struja teče kroz LED. U druga tri slučaja LED ne svijetli jer je strujni krug otvoren.

Slika 11. AND sheme 1 Slika 12. AND sheme 2 U serijskom spoju elektronički elementi se spajaju redom, jedan za drugom tako da svim komponentama teče jednaka struja.

Tablica istine za logički sklop “I” P1 P2 LED 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 Tablica istine pokazuje ovisnost izlaznih vrijed­nosti o ulaznim vrijednostima u strujnom krugu. Oznaka “0” (nula) označava stanje kada prekidač nije pomaknut iz početnog položaja (isključen), a oznaka “1” označava stanje kada je prekidač pomaknut (uključen). LED svijetli kada su oba prekidača u stanju “1”. U svim ostalim slučajevima LED ne svijetli.

Zadatak_3. Prema zadanoj shemi povežite elektroničke elemente na eksperimentalnoj pločici u strujni krug koji prikazuje rad logičkog sklopa “I”. Elektronički elementi su izmjenični prekidači (2 kom.), svjetleća dioda (LED) i baterija (U=3V) s vodičima.

Slika 13. AND sastavni crtež Zadatak_4. Prema zadanoj shemi povežite elektroničke elemente na eksperimentalnoj pločici u strujni krug koji prikazuje rad izmjeničnog prekidača (P) i dvije LED (D1 i D2). Elementi koje treba upotrijebiti su izmjenični prekidač, LED (2 kom.), i baterija (U=3V) s vodičima.

Slika 14. Izmjenični prekidač 2 LED sheme Elektronički sklop građen je od izmjeničnog prekidača, vodiča, izvora napajanja i dvije svje-

13

tleće diode (LED). Promjenom položaja prekidača (P) u prvom strujnom krugu svijetli crvena (D2) i vraćanjem u početni položaj zatvara se prvi strujni krug i svijetli žuta (D1). Izmjenični prekidač upravlja (uključuje/isključuje) dva strujna kruga.

Slika 15. Izmjenični prekidač 2 LED sastavni crtež Tablica istine izmjenični prekidač P 0 1

LED1 1 0

LED2 0 1

Zadatak_5. Prema zadanoj shemi povežite elektroničke elemente u seriju na eksperimentalnoj pločici u strujni krug. Elementi koje treba upotrijebiti su izmjenični prekidač, LED (2 kom.) i baterija (U=3V) s vodičima.

Slika 16. Izmjenični prekidač 2 LED serijski shema 1 Slika 17. Izmjenični prekidač 2 LED serijski shema 2 Elektronički sklop sastavljen je od izmjeničnog prekidača, vodiča, izvora napajanja i dvije svjetleće diode (LED). Kada prebacimo prekidač (P) u prvom strujnom krugu svijetle dvije LED (D1, D2) jer su serijski povezane. Svjetlost dviju LED-ica jedva je primjetna zbog pada vrijednosti napona na svakoj LED-ici. Ako prekidač postavimo u početni položaj zatvara se prvi strujni krug i LED-ice se isključe (ne svijetle).

Slika 18. Izmjenični prekidač 2 LED serijski sastavni crtež Tablica istine izmjenični prekidač 2LED serijski P 0 1

LED1 0 1

LED2 0 1

Zadatak_6. Prema zadanoj shemi spojite elektroničke elemente usporedno na eksperimentalnoj pločici u strujni krug. Elementi koje treba upotrijebiti su izmjenični prekidač, LED (2 kom.) i baterija (U=3V) s vodičima.

Slika 19. Izmjenični prekidač 2 LED usporedne sheme Elektronički sklop građen je od izmjeničnog prekidača, vodiča, izvora napajanja i dvije LEDice. Kada prebacimo prekidač (P) u prvom strujnom krugu svijetle usporedno povezane dvije LED-ice (D1, D2). Svjetlost svjetlećih dioda jed-

14

nakog je intenziteta. Kada prekidač postavimo u početni položaj svjetleće diode (LED) ne svijetle.

Slika 20. Izmjenični prekidač 2 LED usporedni sastavni crtež Izazov_1. Nacrtaj shemu, zadane elektroničke elemente te ih serijski spoji na eksperimentalnu pločicu u strujni krug. Elementi koje treba upotrijebiti su izmjenični prekidač, LED (3 kom.) i baterija (U=3V) s vodičima. Napiši tablicu istine i objasni rad zadanog sklopa.

Izazov_2. Nacrtaj shemu, zadane elektroničke elemente te ih usporedno spoji na eksperimentalnu pločicu u strujni krug. Elementi koje treba upotrijebiti su izmjenični prekidač, LED (3 kom.) i baterija (U=3V) s vodičima. Napiši tablicu istine i objasni rad zadanog sklopa.

2. Izrada robotičke konstrukcije, povezivanje i pokretanje modela robotskog vozila autonomno pomoću međusklopa, senzora za detektiranje crte, elektromotora i lampice Planiranje, izrada i sastavljanje konstrukcije modela robotskog vozila podijeljena je u nekoliko koraka. Senzor za detektiranje crne crte na bijeloj podlozi (IR-senzor) detektira podlogu i ovisno o očitanju podloge pokreće elektromotore koji pokreću model robotskog vozila.

Smjer vrtnje elektromotora ovisi o polaritetu izvora električnog napona čija je vrtnja definirana položajem izmjeničnih prekidača u H-spoju.

Zadatak_7. Prema zadanoj shemi spojite elektroničke elemente u elektronički sklop koji će pokazivati smjer vrtnje elektromotora ovisno o stanju na izmjeničnim prekidačima. Elementi koje treba upotrijebiti su izmjenični prekidači (2 kom.), LED (2 kom.) i baterija (U=3V) s vodičima.

Slika 21. Strujni krug H spoj shema ON Slika 22. Strujni krug H spoj shema OFF Elektronički sklop građen je od dva izmjenična prekidača, vodiča, izvora napajanja i dvije svjetleće diode (LED) koje spajamo umjesto elektromotora (M) i simuliraju njegovu vrtnju. Svjetleće diode (D1 i D2) ne svjetle kada su izmjenični prekidači (P1 i P2) isključeni. Uključivanjem izmjeničnog prekidača (P1) u prvom strujnom krugu svjetli svjetleća dioda (D1). Kada izmjenični prekidač (P2) uključimo svjetleće diode (D1 i D2) ne svjetle. Uključivanjem izmjeničnog prekidača (P2) u drugom strujnom krugu svijetli svjetleća dioda (D2), a (D1) je isključena.

Izazov_3. Prema zadanoj shemi umetni elemente, spoji i pokreni elektronički sklop na

eksperimentalnoj pločici. Objasni rad elektroničkog sklopa koristeći tablicu istine i umjesto elektromotora (M) upotrijebi dvije svjetleće diode (D1, D2).

Tablica istine_H_spoj PREKIDAČI ELEKTROMOTOR SVJETLEĆE DIODE P1 P2 M LED1 LED2 0 0 STOP 0 0 1 0 CCW 0 1 1 1 STOP 0 0 0 1 CW 1 0 Napomena: Svjetleće diode (D1 i D2) su usporedno povezane i suprotno pozicionirane.

Robotsko vozilo detektira crtu Zadatak_1: Konstruiraj model robotskog vozila na koji je postavljen senzor za detektiranje crne crte (infracrveni). Elektromotori (M1 i M2) pokreću vozilo prema naprijed (cw) sve dok IR-senzor ne detektira crnu crtu. Vozilo se zaustavi i lampica (O5) se uključi i isključi u vremenskom intervalu od 1 s.

Slika 23. RK elementi Popis zadanih konstrukcijskih elemenata omogućava precizan odabir i spajanje elemenata koji pokreću model (prijenosnim mehanizmom i elektromotorom).

Slika 24. RK EM 1 Umetanje i pozicioniranje pogonskog mehanizma (elektromotora) određeno je odabirom elemenata konstrukcije koji osiguravaju stabilnost i postojanost konstrukcije. Spojeni pogonski elementi učvršćeni su u cjelinu s trećim kotačem koji ima ulogu zadržavanja stabilnosti zadnjeg dijela robotskog vozila i skretanja u lijevu ili desnu stranu.

Slika 25. RK EM 2 Dva elektromotora (EM1 i EM2) osiguravaju neovisno pokretanje i potpunu kontrolu pri upravljanju. Dodatno je osigurana stabilnost robotskog modela koja je preduvjet za daljnji tijek izrade funkcionalnog vozila. Treći kotač umetnut je u građevni crni blok koji ima dva provrta (manji i veći) i time je osigurana rotacija oko svoje osi, a masa vozila onemogućava ispadanje iz njegovog ležišta.

Slika 26. RK prijenos Prijenos kružnoga gibanja iz elektromotora na prijenosni mehanizam zupčanika potrebno je omogućiti čvrstim spojem elektromotora s prijenosnim mehanizmom. Napomena: Vrtnja elektro-

motora onemogućena je dok ga ne spojimo na sučelje s izvorom napajanja (baterija).

Slika 27. RK A Čvrsta i pravilna konstrukcija robotskog vozila osigurava umetanje senzora za detektiranje crte između velikih crnih građevnih blokova. Visina pozicije senzora je definirana visinom modela vozila (kotači). Dodatnu stabilnost modela omogućavaju veliki crveni spojni elementi koje postavljamo s donje strane vozila.

Slika 28. RK B Cjelovitost konstrukcije dodatno je osigurana grupiranjem građevnih blokova crvenim spojnim elementom umetnutim sa stražnje strane elektromotora i trećeg kotača na robotskom vozilu.

U sredini je ugrađen nosač koji sadrži tri velika crna građevna elementa međusobno spojena u cjelinu. U sredini gornjeg elementa umetnut je mali crveni građevni element na kojem se nalazi izvor napajanja (baterija). Napomena: Pozicija baterije određena je radi niskog težišta robota čime je osigurana stabilnost i olakšava jednostavnu zamjenu kada se isprazni.

Slika 29. RK C Nosač baterije na drugoj strani vozila omogućava postavljanje međusklopa koji upravlja radom robotskog vozila. Na vrhu nosača umetnuti su kutni elementi (30°) s malim spojnicama koji osiguravaju stabilnu poziciju međusklopa.

Vibracija međusklopa uslijed kretanja smanjena je umetanjem velikih spojnih crvenih elemenata ispred vozila.

Slika 30. RK D Umetanje i podešavanje pozicije međusklopa završni je korak izrade modela robota.

Slika 31. RK E Slika 32. RK F Ispred vozila na međusklop učvršćen je kutni (30°) mali crveni element koji ima funkciju postolja za signalnu lampicu.

Slika 33. RK G Postavljanje izvora napajanja (baterije) na postolje modela robotskog vozila je izazov radi velike mase i obujma baterije. Raspored međusklopa i baterije osigurava potpunu stabilnost robota jer je baterija u donjem položaju polegnuta na elektromotore i dijelove konstrukcije stražnje strane robotskog vozila.

Slika 34. TXT Povezivanje konstrukcijskih elmenata (2 elektromotora, senzor za detektiranje crte i lampica)

15

s vodičima, TXT-međusklopom i izvorom napajanja.

Spajanje elemenata s TXT-sučeljem: elektromotore spajamo na izlaze međusklopa (M1 – lijevi, M2 – desni), lampicu (O5) i senzor za detekciju crte na ulaz (I8). Napomena: infracrveni senzor ima četiri vodiča. Umetnemo plavi u žuto/ plavi čime je olakšano povezivanje s jednim digitalnim ulazom (I8). Zeleni vodič spajamo u uzemljenje (┴) i crveni u istosmjerni izlaz (+) koji osigurava dodatno napajanje (U=9V) za rad senzora.

Slika 35. RK elementi Urednost i čvrstoća spojnica uz optimalnu dužina vodiča olakšava povezivanje električnih i elektroničkih elemenata s međusklopom.

Slika 36. IR senzor IR (infracrveni) senzor očitava količinu IR-svjetlosti koja se reflektira od površine podloge. Kada je površina bijela, količina reflektirane IR-svjetlosti je velika (1). Kada senzor očita crnu crtu količina reflektirane IR-svjetlosti je mala (0).

Slika 37. RK IR IR-senzor je pozicioniran u sredini na prednjoj strani robotskog vozila i udaljen je od površine podloge 5 do 30 milimetara (mm) ovisno o konstrukciji modela robota. Čvrstoća i cjelovitost konstrukcije osigurane su dugačkim crvenim tankim spojnim elementima koji sprečavaju pomicanje manjih i većih crnih građevnih blokova.

Slika 38. RK Robotsko vozilo je sastavljeno, ožičeno i potrebno je provjeriti rad spojenih električnih i elektroničkih elemenata alatom u programu RoboPro. Slika 39. IR RoboPro Podešavanje senzora za detekciju crte omogućava alat programa RoboPro koji istovremeno pomaže u provjeri ispravnosti rada spojenih električnih elemenata.

Slika 40. IR Stop Program pokreće model robota koji prati podlogu i ovisno o detekciji IR-senzora upravlja radom vozila. IR-senzor detektira količinu reflektirane svjetlosti od podloge i kada je razina velika (I8=1) vozilo se kreće naprijed (M1 i M2 = cw).

Nailaskom na crnu podlogu, IR-senzor detektira manju količinu reflektirane svjetlosti i vozilo se zaustavi (M1 i M2 = stop) i lampica (O5 = on) zasvijetli jednu sekundu i isključi se.

16

Tablica istine ulaznih/izlaznih elemenata IR-senzor I8 1 (bijelo) 0 (crno)

MOTORI LAMPICA M1 (lijevi) M2 (desni) O5 cw (naprijed) cw (naprijed) 0 stop stop 1

Zadatak_2: Izradi program koji omogućava robotskom vozilu autonomno kretanje i svladavanje staze koja je dugačka 150 cm i široka 50 cm. Staza je isprekidana i podijeljena crnim crtama na međusobnoj udaljenosti od 30 cm između crta. Robotsko vozilo mora samostalno proći cijelom svojom duljinom preko četvrte crte i okrenuti za 180 stupnjeva. Na vozilu je lampica koja se uključuje i isključuje u intervalu od 1 sekunde onoliko puta koliko je crta prijeđeno.

Slika 41. IR Program Programsko rješenje sastoji se od jednog glavnog programa unutar kojeg se pozivaju potprogrami. Potprogrami su programi podijeljeni u više dijelova i omogućavaju pozivanje i izvođenje u bilo kojem vremenskom intervalu.

Slika 42. Crta Potprogram IR-senzor konstantno provjerava podlogu kojom vozilo prolazi i nailaskom na crnu crtu sprema broj crte u varijablu “crta”. Potprogram M_naprijed omogućuje vrtnju motora (M1 i M2 = cw) u maksimalnoj brzini (8) u intervalu od 1 sekunde i izlazi iz potprograma.

Slika 43. Motori Potprogrami Tri potprograma, naprijed, stop i okret, kontroliraju rad motora (M1 i M2) i osiguravaju točno izvršavanje kretanja robotskog vozila.

Slika 44. Blink 4 Potprogram Detektiranjem crnih crta i okretanjem oko svoje osi (180°) robot signalizira broj prijeđenih crta uključivanjem/isključivanjem lampice (O5) na 1 sekundu.

Izazov_3. Izradi program koji omogućava robotskom vozilu autonomno kretanje po stazi iz zadatka_2. Robotsko vozilo mora samostalno proći cijelom svojom duljinom preko šeste crte i okrenuti za 180 stupnjeva. Na vozilu je lampica ili zujalo koje se uključuje i isključuje u intervalu od 0,5 sekundi onoliko puta koliko je crta prijeđeno.

Petar Dobrić, prof.

MALA ŠKOLA FOTOGRAFIJE Piše: Borislav Božić, prof.

ISPRAVLJANJE PERSPEKTIVE

U PHOTOSHOPU

U prošla dva broja opisivao sam snimanje arhitekture na način da se izbjegnu “rušeće linije”, tj. perspektivna iskrivljenja. Spomenuo sam i opisao posebne tilt-shift-objektive koji su namijenjeni za temu arhitekture. Opisao sam i aparate za izravno promatranje kojima se ovaj problem izuzetno kvalitetno rješava. Kako se rješava ovaj problem “rušećih linija” ili perspektivnih deformacija u Photoshopu, opisat ću u ovom broju. Program Photoshopa nudi nekoliko načina rješavanja ovog problema. U ovom broju donosim jednostavan, ali i djelotvoran postupak njihova ispravljanja.

1

Ovo je jednostavan način ispravljanja “rušećih linija” u Photoshopu. Photoshop je alat s neizmjerno mnogo mogućnosti za uređivanje i obradu fotografija. Nećemo objašnjavati sve njegove sustave i mogućnosti već, samo u ovom slučaju, isprav-

2

ljanje ili korekciju perspektive. Najprije otvorimo fotografiju u Photoshopu i iz Rulersa (ravnala) (Slika 1.), izvučemo vertikalne linije (svijetloplava linija) koja nam služi kao orijentir u odnosu na kosinu koju trebamo ispravljati. Na Slici 2. žutom sam linijom označio kosinu koju treba izravnavati. S desne strane po vertikali je alatna traka i iz nje uzimamo što nam treba. Slika 3. prikazuje izbor linije u paketu u kojem se još nude pravokutnik, krug, elipsa, šesterokut i nepravilna ploha.

Boju linije ili plohe određujemo izborom boje u desnom gornjem kutu. Sada imamo dvije pravilne vertikale linija izvučenih iz Rulersa (ravnala) koje će nam služiti za orijentaciju ispravljanja perspektiva. Kad odredimo linije, označit ćemo cijelu sliku u opciji Select, Slika 4. koja se nalazi u horizontalnoj izbornoj traci. Klikom na nju otvori se prozor s nizom mogućnosti – mi biramo opciju All. Biranjem ove mogućnosti pojavit će se isprekidana crta oko naše fotografije koja kontinuirano treperi. Nakon ovoga u izborniku biramo Edit i kada nam se otvori prozor, odabiremo Transform, a unutar Transforma odabiremo opciju Skew – što znači iskrivljavanje, a u našem slučaju služit će ispravljanju. Sad je sve spremno za konačnu radnju ispravljanja. Kursorom uzimamo gornji lijevi kut i povlačimo ga ulijevo kontrolirajući ispravljanje vertikale građevine u odnosu na pomoćnu svijetloplavu liniju. Kada procijenimo da smo izravnali, tj. dobili pravilnu vertikalu, puštamo kursor i isti postupak ponavljamo s desnom vertikalom. U našem slučaju desnu vertikalu je znatno manje trebalo ispravljati. I na lijevoj i na desnoj strani obilježeno je žutom bojom, Slika 6. koliko je perspektiva ispravljana. Nastavak slijedi u sljedećem broju.

POGLED UNATRAG ALTISSA

S PERISKOP OBJEKTIVOM Inženjer i konstruktor fotografskih proizvoda Richard Knoll osnovao je 1904. godine tvornicu fotografske opreme u Dresdenu u Njemačkoj koja je proizvela i ovoga “ljepotana” kojeg ovdje predstavljamo. Altissa je konstruirana prije Drugog svjetskog rata, a masovno se počela proizvoditi od 1951. godine.

na zatvarača. Iznad diska za regulaciju brzine zatvarača priključak je za bljes­ kalicu. Dakle, Altissa je jednostavan aparat koji koristi roll-film napravljen za masovno korištenje na način da će kupci uz kratke i jednostavne upute Altissa je kvadratnog oblika s naglašenim tražilom praviti vrlo korektne snimke. iznad osnovnog oblika. Tražilo je vrlo pregledno i pouzdano. Kućište aparata metalne je konstrukcije, presvučeno tankom finom imitacijom kože. Objektiv je vrlo dobre periskopske konstrukcije (opisao sam ga u pretprošlom broju) i ima samo dva otvora, i to 8 i 16. Zatvarač ima dvije brzine: B i 1/25. S donje strane kućišta je navoj za stativ, a na gumbu/poluzi za okidanje je navoj za priključak žičanog okidača. Ispod objektiva s prednje je strane, lijevo i desno, po jedan disk. Jednim se regulira otvor objektiva, a drugim brzi-

Valentina Bunić

ANALIZA FOTOGRAFIJA

Rođena je 1975. godine u Zaboku gdje odrasta i gdje se školuje. Magistrirala je arhitekturu. Iako radi u struci, njena je preokupacija fotografija za koju joj interes tinja još od srednjoškolskih i studentskih dana, ali se njome intenzivno bavi od 2007. godine. Vrlo brzo shvaća da za fotografiju nisu dovoljna samo volja i fotoaparat već i određena specifična znanja, tako da na samom početku završava i razne škole za fotografiju. S izuzetnim likovnim senzibilitetom i novostečenim znanjima ulazi u taj svijet vrlo nježno i poetično.

Suvislo koristi specifična izražajna sredstva

fotografije kao što su oštrina i neoštrina za kreiranje konačne kompozicijske strukture.

Redovito sudjeluje i na domaćim i na inozemnim selektiranim natječajima. Dobitnica je niza nagrada i pohvala. Fotografije joj se objavljuju u domaćim i inozemnim časopisima. Ozbiljan fotografski uspjeh krenuo je od 2012. godine kada je imala i svoju prvu samostalnu izložbu. Ove dvije fotografije koje donosimo u prilogu karakteristične su za Valentinino fotografsko stvaralaštvo.

I jedna i druga su naglašene perspektive, s jasnim prvim planom, da bi se prema dubini kadra neoštrina postupno povećavala. Time je Valentina postigla visok stupanj poetičnosti kadra i poslala poruku o ljepoti i krhkosti života.

Gwen u zelenom Zeleni sjaj šarao je nebom, obrubljen bljeskovima ljubičaste i bijele u gornjim slojevima torusa. Gwen je sjedila na terasi svog bungalova, nogu podignutih na ogradu, i opčinjeno gledala igru ioniziranih čestica, baš kao kad je bila dijete.

Parwati-1, plinoviti div, zaklanjao je Zvijezdu i pružao im noćnu tamu. Njihovo je stablo plutalo u plinskom torusu neutralnih molekula, koji je oko diva stvarao Akbar, najveći mjesec Parwatija-1: kružio je u svojoj orbiti, bljujući u divovskim erupcijama kisik i dušik i mnoštvo drugih plinova i hranjivih tvari što su značile život stablima i njihovim stanovnicima.

Dva udaljena stabla, prividno sićušna – ali Gwen je znala kako je svako promjera tridesetak kilometara – visjela su poput crnih kuglica na blještavom nebu. Ljudi su znali za ukupno 37 potpuno razraslih stabala u torusu. Još ih je dvadesetak bilo u raznim stadijima rasta. Naseljeno ih je bilo ukupno osam.

Daleki urlik Zvijeri trgne Gwen.

Grabežljivac je oglašavao teritorij.

Prijetnja je, danju i noću. Pažljivo je osluškivala, ali Zvijer se više nije čula. Srećom, rešetke na prozorima štitile su zdravi bungalov od Zvijeri, a užad s praporcima, razapeta po granama, oglašavala bi dolazak neželjenoga gosta.

Gwen pogleda na sat. Bilo je kasno. Sutra ju je čekao let.

Ustala je, zijevnula raspuštajući plavu kosu, i ušla u bungalov.

Dobro ga je zatvorila i uvukla se u postelju. Ubrzo je čvrsto spavala, dok su nebom plesali zeleni i ljubičasti i bijeli proplamsaji energije, tjerani bakljama što ih je palila Zvijezda. *** Gwen se veže pojasevima u sjedalo. Još se jednim pogledom uvjeri da je Marco, utovarivač,

SF PRIČA

sigurno vezao četiri poštanske vreće, a onda pokaže palcem gore. Luca i Ahrim odriješe užad što su držala zračni brod i Gwen poskoči s oslobođenom lađom i krene uvis. Trenutak kasnije, prebacila je sklopku i motori, pogonjeni alkoholom, zaživjeli su. Tjerana s dva vijka, Gwen krene na poštanski let.

Sjena lađe klizila je krošnjom. Jata snježno bijelih ptica (Gwen je čula za snijeg, naravno, ali ga nikad nije vidjela: u torusu je sniježilo samo u najvišim slojevima, gdje se nije moglo bez zaštit-

21

nih odijela.) izlijetala su iz krošnje, poplašena velikom srebrnastom cigarom.

Gwen je pogledom pratila jedno jato ‘toova kako polijeće, sve ptice kao jedna. Preletjele su možda dvjestotinjak metara, nisko nad krošnjom, da bi se, opet kao jedna, izgubile pod širokim srcolikim listovima. U daljini, poštarica je ugledala još jednu lađu, odsjaj Zvijezde na srebru.

Lađa je plovila spokojno. Gwen se mimoišla s njom na stotinjak metara udaljenosti. Nije mogla vidjeti lice pilota, pod naočalama i maramom, ali očitala je veliki broj na trupu. Mahnula je, bio je to Shankar. Mahnuo je i on njoj.

Gwen se ponadala kako će se Shankar zadržati na pošti nekoliko dana, da će biti tamo kad se vrati. Provela je s njime podosta noći u vrelim zagrljajima, u sigurnosti bungalova... *** Gwen je znala kako na drugim svjetovima više nema poštara. Kako na njima pošiljke raznose automatizirane bespilotne letjelice. Dronovi.

Ali u Akbarovom plinovitom torusu, toliko blizu Zvijezdi i njenim provalama zračenja i čestica, elektronika je bila nepouzdana. Neupotrebljiva danima. I stoga, povratak starijim tehnologijama.

Otpornijima na hirove moćne zvijezde. U krošnjama nije se moglo graditi aerodrome. Stoga zračni brodovi s motorima na alkohol, dobiven iz slatkih plodova puzavica što na nekim mjestima obavijaju grane stabla u skoro neprohodnom stisku.

Gwen je čekala da skupljači plodova preuzmu svoju vreću s poštom. Dva skupljača spretno su se popela do nje, pozdravila, našla vreću i odvezala je. Potom su, mahnuvši, otišli i izgubili se u krošnji, a Gwen je dala gas i motori su podigli zračnu lađu iznad zelenila i potjerali je dalje. *** Vjetar! Zviždao je oko Gwen. Ona je nabila snagu u motore, ali uzalud, vjetar je tukao u lađu i gurao je i djevojka je znala da ne može dalje. Pogledom je prodirala u krošnju, tražeći rupu među granama što su se savijale i škripale i pucketale. Vjetar je tjerao oblake iz daljine, tmurne, nabrekle od kiše. Bljesak munje! Skloniti se, znala je Gwen, trebalo je skloniti neupravljivu lađu na sigurno. Gromovi i zračne lađe punjene vodikom ne slažu se dobro.

Tada je uočila mogući zaklon. Jedna se grana odvalila u nekoj nedavnoj oluji, i Gwen je potjerala zračnu lađu u nastalu prazninu u krošnji. Na

22

trenutak se pitala je li dobro procijenila, hoće li biti mjesta?

Da! Lađa je prošla. Hrvajući se s kormilima, Gwen je uvukla lađu u krošnju. Grane su tukle po oplati, vjetar ju je bacakao naokolo. Gwen opsuje, činilo joj se kako čuje paranje oplate na jednom mjestu. Kvragu! Bacila je pogled na tlakomjere.

Dokle god vreće s plinom nisu bile probijene, bilo je dobro!

Gwen je uspjela zaći stotinjak metara u krošnju. Tu su je štitile grane i lišće: vjetar se više nije poigravao s lađom. Gwen ispali sidro iz bacača ispod gondole. Ono se zabilo u jednu granu, čvrstu, dva metra debelu. Ispalila je još jedno sidro i lađa je bila osigurana. Bila je nagnuta nosom naprijed, ali zategnuta ju je užad držala i Gwen ugasi motore. Podigla je naočale na čelo i spustila maramu s lica. Bila je sigurna, znala je, baš kad su po oplati zabubnjale prve kapi kiše. *** Šum pljuska bio je zaglušujuć. Bubnjanje po oplati lađe stapalo se s kapima što su se rasprskavale po lišću. Gwen je bila umotana u nepromočivu kabanicu: mogla je samo čekati da oluja prođe. Pošta je bila u gondoli iza nje, na sigurnom. Oluje su oduvijek bile opasnost. Ali, uz malo sreće i spretnosti, te strpljenja, moglo ih se izdržati, usidren u krošnji. Gwen se nije sjećala kad je zadnji put bila čula za neku kobnu nesreću zbog oluje.

Kapi kiše uspavljivale su je. Bacila je pogled na sat. Bila je osam sati u sjedalu, uskoro će noć.

Zijevnula je. A onda je podigla kabanicu još više, da joj prekrije pola lica, navukla kapu na čelo i sklopila oči. Ubrzo je, sigurno vezana u svome sjedalu, spavala. *** Urlik!

Trgnuo ju je iz sna, stresla se i, više nagonski nego razumom, ukipila se.

Kiša je sad bila blaža. Posvuda su kapi prskale po lišću, bubnjale po oplati iznad nje. Voda se slijevala niz koru grana, curila s lišća, kapala, klokotala, lupkala, šumila dolje negdje duboko, kilometrima duboko, gdje su stabla svojim korijenjem obuhvatila ono hranjivih tvari što ih je Akbar kroz eone bljuvao svojim erupcijama u torus.

Ne mičući se, Gwen je očima pokušala prodrijeti u polutamu. Urlik je bio glasan, inače je možda ne bi ni probudio. Zvijer je bila blizu. A

u gondoli zračne lađe nije bila zaštićena kao u svome bungalovu.

Tiho režanje.

Zvijer je bila u lovu.

Na stablima u torusu živjele su brojne zvijeri.

One male, što bi hvatale sitna majmunolika stvorenja na granama. Pa one malo krupnije, koje su se obično sladile ‘toovima i ‘rošcima, samo ako bi ih uspjele zaskočiti prije no što im odlete. Pa još veće zvijeri, što su se bacale na ‘tilope i ‘range dok bi hitali kroz krošnju, prebacujući se nevjerojatnom spretnošću s grane na granu. Ali najveća je od svih njih bila Zvijer.

Smrtonosna. Brza, nepojmljivo brza. I, činilo se svima koji su je iole poznavali, uvijek gladna.

I sada je jedna režala na granama sasvim blizu Gwen i njene privezane lađe.

Gwen pažljivo otpusti kopče na remenju što ju je držalo u sjedalu. Uprla se nogama da ne poleti naprijed. Nije imala vatreno oružje: protiv Zvijeri su obični meci preslabi. Osim toga, baš kao ni s gromovima, zračne lađe ne slažu se niti s oružjem koje može probušiti vreće s vodikom.

I dok je razmišljala što da uradi ako je Zvijer napadne, ona opet začuje tiho režanje kroz vodu svuda oko nje. Polako, vrlo polako, okrenula je glavu desno.

Zvijer je bila na grani, desetak metara od nje. Ogromna, pjegava, sklupčana, spremna na skok. Snažni mišići pod sjajnom kožom, napeti poput opruga. Prsti oboružani oštrim pandžama, da se Zvijer lakše penje po granama i još lakše raskomada plijen. Plamene oči u izduženoj glavi.

Zubi u čeljustima. Promatrala je Gwen u gondoli, ispod trupa zračne lađe. Mogla ju je iz kabine iščeprkati u sekundi.

Ali Zvijer je čekala. Gwen nije znala zašto. Činilo joj se kako se svaka sekunda razvlači poput vječnosti. Nije znala koliko je vremena prošlo, ali u jednom je trenutku shvatila kako je prestalo padati. Kapi što su klizile s plojki listova i rasprskavale se negdje dolje bile su jedini izvor zvuka u tom zelenilu, golemom, nepreglednom i neprohodnom, što je bilo dom jednako Zvijeri, kao i Gwen.

Odjednom ih oboje osvijetli zeleni bljesak odozgo. Oblaci mora da su se razišli, nebom je zaplesala igra ioniziranih plinova u gornjim slojevima torusa. Zelena je šarala napetim mišićima Zvijeri, granama oko nje, lišćem. Pretvarala je

noć u sablasni dan, u kojem je prijetnja čučala, spremna na skok, na grani.

Gwen se nije usudila ni pomaknuti. Bila je sigurna da je Zvijer vidi. Znala je da joj je plijen na dohvat pandži. Trebala je samo otpustiti energiju sabijenu u te moćne mišiće, samo Odjednom, hrapavi povik odozgo! I još jedan!

Pa onda mnoštvo povika, i grane što su stale dolijetati na Zvijer sa svih strana!

Hitre sjene u zelenim i ljubičastim bljeskovima!

Zvijer zaurliče, propeta na grani. Zamahnula je svojom moćnom nogom, odbacila jednu dugačku granu u stranu. Ali uzalud! Jedna ju je grana pogodila u bok, druga ošinula preko leđa. Zvijer je razjareno režala i urlala, zapjenjena, izvan sebe od bijesa na čopor ‘ranga što su je opkolili sa svih strana.

Zvijer se poskliznula, jedva se uhvatila da ne padne u zeleni ponor. Grane nisu prestale dolijetati i Zvijer u jednom trenutku odluči kako joj je dosta. Uz zadnji urlik, tjerana granama, Zvijer je skočila s grane i dočekala se na jednoj ispod. Još nekoliko spretnih skokova, praćena Gweninim pogledom, i Zvijer se izgubila u sjenama drevne krošnje.

Gwen je ostala u sjedalu, ali se opet vezala remenjem. Galama oko nje stišala se.

A onda, na granu gdje je do maloprije bila Zvijer, spustio se jedan od Gweninih spasitelja.

U ruci je držao odlomljenu granu, nekoliko je listova bilo na njoj. Bio je krupan, snažan, građom je podsjećao na majmuna, ali bez dlake.

Gwen je zapazila još obrisa u tami, pod zelenim bljeskovima.

Tamne oči promatrale su je, vezanu u kabini zračne lađe. Gwen je znala kako su napali Zvijer jer im je neprijatelj, jer je grabežljivac što ih progoni. Pa ipak, učinilo joj se kako je u tim tamnim očima bljesnulo još nešto, ne samo nagoni šumske životinje. Znali su da je ugrožena i okupili su se da je spase, bila je sigurna Gwen.

A onda ni ‘ranga više nije bilo. Nestali su u zelenilu. Oluja je prošla. Gwen je otpustila užad što je osiguravala poštansku lađu, i ona bešumno krene uvis, kroz čistinu u krošnji, da izleti u torus čijim su gornjim slojevima plesale mase ioniziranoga plina.

Gwen pokrene motore, ispravi zračnu lađu i krene kroz blještavo šareno svjetlo do sljedeće pošte.

Aleksandar Žiljak

23

Binarni sat (3)

ELEKTRONIKA

Kada smo završili izradu binarnog sata, “oživjet” ćemo ga upisivanjem odgovarajućeg programa u mikrokontroler ATmega328P, koji se nalazi na pločici Arduino Nano. Program upravlja radom mikrokontrolera, a preko njega i svim funkcijama sata.

Programska logika (za one koji žele znati više) Logika programa prikazana je dijagramom tijeka sa Slike 10. Na početku, program inicijalizira sklopove mikrokontrolera (Timer0, Timer2) i I2C-komunikaciju s modulom ZS-042, na kojem je smješten čip DS3231 sa satom realnog vremena, kao i sam sat (RTC). Ovaj dio je na dijagramu

Slika 10. Dijagram tijeka programa

24

prikazan zelenom bojom. Nakon toga, program ulazi u glavnu petlju, nacrtanu crnom bojom. U njoj se opetovano provjerava je li tipkalo pritisnuto duže od 1 s. Ako nije, program • dohvaća točno vrijeme iz sata realnog vremena, • prilagođava dohvaćene podatke u oblik koji odgovara za prikaz na LE-diodama, • ako se promijenilo očitanje sekundi, uključuje središnju LE-diodu (LED7) u trajanju od pola sekunde (ovim se osigurava da LED7 “trepne” jednom svake sekunde i time daje do znanja da sat radi).

Ako program ustanovi da je tipkalo pritisnuto duže od jedne sekunde, ulazi u granu za podešavanje vremena (plavi dio dijagrama). U toj grani nalaze se dvije petlje: prva služi za podešavanje sati, druga za podešavanje minuta: • u petlji za ugađanje sati svaki kratki pritisak na tipkalo (kraći od 1 s) povećava brojač sati za 1, dok pritisak na tipkalo duži od 1 s prebacuje izvršenje programa u petlju za ugađanje minuta, • u petlji za ugađanje minuta kratki pritisci na tipkalo povećavaju brojač minuta za 1, dok duži pritisak završava postupak podešavanja vremena, • prije povratka u petlju za prikaz vremena, program upisuje novo, upravo podešeno, vrijeme u RTC. Tijekom “normalnog” rada, program se vrti u glavnoj, “crnoj” petlji, 50-ak puta u

sekundi i tom brzinom obnavlja podatke za prikaz na displeju. Sam prikaz vremena odvija se paralelno s opisanim postupcima u tzv. prekidnoj rutini. Prekidnu rutinu aktiviraju prekidi koje u pravilnim razmacima generira mikrokontroler približno 1000 puta svake sekunde. Logika prekidne rutine prikazana je odvojeno, u stupcu s crvenim simbolima. Tu se realizira princip multipleksiranja, koji je objašnjen u prethodnom nastavku (Slika 8. i pripadni opis): gasi se prikaz u tekućem retku, pripremaju podaci za prikaz novoga retka i zatim se uključuje prikaz novog retka.

Ako se prekidna rutina izvršava 1000 puta u sekundi, i ako moramo upravljati LE-diodama u 4 retka, čitava će se slika obnoviti 250 puta u sekundi: to je više nego dovoljna frekvencija da bi prikaz bio stabilan, bez treperenja.

Ovdje moramo komentirati još jedan moment.

“Crvena” prekidna rutina svake milisekunde prekida i privremeno zaustavlja izvršenje glavnog programa, bilo da se radi o postupcima iz “crne” ili iz “plave” grane. Tu se nalaze i naredbe čije je izvršenje vremenski kritično, poput čitanja podataka iz sata realnog vremena ili upisa novog vremena u sat. Zbog toga prekidna rutina treba biti pažljivo napisana, kako bi svoj posao mogla odraditi u što je moguće kraćem vremenu; naša traje malo duže od 13 µs.

Program koji odgovara grafičkom prikazu sa Slike 10. i prethodnom opisu, napisan je u programskom jeziku Bascom-AVR i upisan u mikrokontroler ATmega328P modula Arduino Nano. Sam program presložen je da bismo ga ovdje analizirali, ali ga možete besplatno dobiti od autora.

Ugađanje sata Postupak ugađanja sata da se naslutiti iz opisa programske logike, a ovdje ćemo ga objasniti iz korisničke perspektive. Ugađanje se aktivira ako tipkalo držimo pritisnutim duže od jedne sekunde. Nekoliko puta će bljesnuti sve LED-ice za prikaz sati, LED-ice za prikaz minuta ugasit će se, a “srednja” LE-dioda LED7 stalno će ostati svijetliti, kao indikacija da sat sada stoji. Nakon toga, LE-diode za prikaz sati prikazivat će trenutno podešeno vrijeme. Mijenjati ga možemo kratkim pritiscima na tipkalo, pri čemu svaki pritisak povećava sate za 1 (nakon 23 sata, brojač sati se prebacuje na nulu).

Kada ugodimo sate, pritiskom na tipkalo dužim od 1 s prelazimo u mod za podešavanje minuta: LED-ice koje prikazuju sate ugasit će se, sve LED-ice za prikaz minuta bljesnut će nekoliko puta i zatim nastaviti prikazivati trenutno podešene minute. LED7 će ostati stalno svijetliti, jer sat i dalje stoji. Kratkim pritiscima na tipkalo povećavamo minute za 1 (nakon 59 minuta, brojač se prebacuje na 0).

Ugađanje završavamo pritiskom na tipkalo u trajanju dužem od 1 s: sve LED-ice sata bljesnut će nekoliko puta, nakon čega će sat nastaviti prikazivati točno vrijeme. Napomena: sekunde nije moguće ugađati; nakon što smo završili postupak podešavanja sata, brojač sekundi resetirat će se i početi brojati od 0.

Slika 11. Pločica binarnog sata prije ugradnje u kućište

Što možemo očekivati od binarnog sata Od svakog sata najprije očekujemo da bude točan. Točnost našeg binarnog sata ovisi isključivo o točnosti čipa DS3231, koji prema specifikaciji proizvođača griješi manje od 2 minute godišnje. Tolika je točnost većine komercijalnih satova, pa naš sat po kvaliteti ne zaostaje za njima. Sam DS3231 ima još mogućnosti, koje binarni sat ne koristi: npr. ne koristimo kalendar niti alarme. Za ovo bismo morali doraditi program i osmisliti prikaz tih dodatnih podataka na displeju.

Pogledamo li shemu sata sa Slike 7., primijetit ćemo na njoj i zujalicu AL1. Ta zujalica također nije iskorištena: mogli bismo je iskoristiti za alarm ili preko nje dati satu čujnu komponentu, npr. da “kucka” svake sekunde. Nisu u potpunosti iskorištene niti dvobojne diode displeja: u originalnoj verziji programa, istovremeno su uključena oba segmenta pa LE-diode svijetle

25

Slika 12. Binarni satovi koje su maštovito ukrasili sami polaznici

ljubičasto (ako su korištene crveno-plave diode) ili narančasto (ako su korištene crveno-zelene diode). Tim bojama bi se također dalo poigrati i postići različite efekte – ostavimo to za neku drugu priliku.

Polaznici ljetnih škola tehničke kulture i STEM-radionica izradili su više od 120 binarnih satova i ugradili ih u prikladno kućište, koje su dizajnirali djelatnici NCTK-a u Kraljevici.

Polaznici su imali mogućnost doraditi dizajn sata prema vlastitim zamislima, pa smo dobili veći broj maštovitih rješenja, od kojih neka prikazuje Slika 12.

Mr. sc. Vladimir Mitrović

Od Sv. Donata do Morskih orguljaTEHNIČKE POŠTANSKE MARKE Među hrvatske gradove i njihove znamenite osobe koji se dostojanstveno mogu predstaviti svijetu uz pomoć poštanskih maraka ubraja se i Zadar. Crkva Sv. Donata iz IX. stoljeća (1956., 1993.), povijesna jezgra na poluotoku s bogatom kulturno-umjetničkom baštinom (1962.), slavni košarkaš Krešimir Ćosić (2005.), Luka Modrić – najbolji nogometaš svijeta u 2018. (2019.), Petar Zoranić, književnik iz XVI. stoljeća (2008.), stupovi hrvatsko-ugarskoga kralja Kolomana u zvoniku crkve Sv. Marije u Zadru iz 1105. godine (2002.), najstarije hrvatsko sveučilište Studium generale iz 1396. koje je 150 godina poslije steklo pravo podjele najviših akademskih naslova (1996.), Zadarska gimnazija s kraja XIX. stoljeća (1997.), Zadar 1950. u slici Ede Murtića (2005.) i dr., neki su od motiva s kvadratića koji dostojanstveno predstavljaju svijetu tisućljetni Zadar. Zadnje

Slika 1. Morske orgulje mramorne su stube koje služe kao “boravišna zona” na zadarskoj obali

26

marke sa zadarskim motivima promoviraju hrvatski turizam, ali i njegova jedinstvena arhitektonska rješenja.

Na njima su prikazana dva nagraSlika 2. Nakon povezivanja Zadra auto- đivana djela, cestom sa Zagrebom i Splitom, Grad doprinos iz je postao vrlo popularna turistička m o d e r n o g destinacija doba arhitekta Nikole Bašića: Morske orgulje i Pozdrav Suncu: “Zadar je na svoj način primjeran spomenik stradanja i obnove. Treba se sjetiti samo križarskog osvajanja toga kršćanskoga grada 1202., kojim je, unatoč svim papinim ekskomunikacijama, plaćen transportni trošak Veneciji. Ili savezničkog razaranja 80% povijesnoga gradskog tkiva u Drugom svjetskom ratu. Ili najnedavnijega granatiranja i uništavanja u Domovinskom ratu. Nikakva obnova nije mogla u punoj mjeri vratiti izgubljeno, ali je novom vremenu pružila priliku za tumačenje zapamćenog.” S obzirom na bogatu prošlost, od rimske vlasti, preko bizantske, mletačke i francuske uprave, pa do najnovije

Slika 3. Danas su prema Zadru, posebice tijekom ljetnog perioda, uvedene brojne niskobudžetne zrakoplovne linije iz različitih europskih gradova

hrvatske povijesti ispisane tijekom Domovinskog rata, sa sigurnošću se može tvrditi kako je Zadar i njegovo zaleđe neiscrpno vrelo za nove promicatelje hrvatske baštine.

Morske orgulje mramorne su stube koje vode u more pravilnim ritmom dvostrukih visinskih izmaka. Ta plastična igra napominje strukturu velikoga glazbenog instrumenta. Cijevi različitih promjera i dužina spajaju podmorski dio s nadzemnim galerijama; valovi ubacuju more u cijevi, ono potiskuje zrak kroz različite otvore, time proizvodi nepretpostavljive zvukove, i opet se vraća natrag svojoj golemoj masi. I kad je more posve mirno, dovoljan je prolazak čamca, dodir ptičjeg krila o površinu, zamah plivača, da izazove glazbu. Zvukovnoj čaroliji Morskih orgulja pridružena je i vizualna: modri stakleni krug Pozdrava Suncu. Svake večeri sunce aktivira bezbroj senzora u tom krugu, stvarajući svojim zrakama ples obojenog svjetla i sjena. Sudionici toga plesa jesu i ljudi koji se u tom trenutku po krugu kreću. Na obodu kruga ubilježeni su datumi povijesnih zadarskih blagdana, koje u određeno vrijeme godine sunce pogađa i aktivira, uključujući povijest u doživljaj današnjega dana i vlastitoga života.

i buduća profesija, dok različiti oblici sporta služe u terapeutske svrhe.

Dizajn marke predložila je učenica iz Male Subotice u Međimurju, a na temelju natječaja u kojem su bili uključeni Slika 4. Sport kroz igru i zabavu potihrvatski osnovče inteligenciju, razvija toleranciju i noškolci. Vrlo pozitivne navike te prevenira ovisnost poučni stručni tekst marke “Sportom do zdravlja” potpisuje prof. dr. sc. Mirna Andrijašević s Kineziološog fakulteta u Zagrebu. Između ostalog ona navodi: “Sport za djecu dobitna je kombinacija kvalitetnog zdravlja tijela i psihe te pokazuje da se krajnji rezultat može mjeriti količinom uloženog truda.

Ujedno je najbolji način i sredstvo za brigu o zdravlju koja počinje još u ranom djetinjstvu.

Samokontrola krasi sportaše, a svijest o osobnim mogućnostima stvara samopoštovanje. Baveći se sportom učimo i o postavljanju ciljeva do kojih dolazimo vlastitim radom, što u zreloj dobi vodi prema uspjehu u poslu i životu. Baveći se sportom, stvara se otpornost prema bolestima tipičnim za moderno društvo, kao što su dijabetes tipa dva, pretilost, bolesti srčano-žilnog i dišnog sustava te psihički poremećaji različitog stupnja”.

Sport je raširena i popularna društvena pojava, sastavni dio kulture suvremenog društva.

Enciklopedija Leksikografskog zavoda “Miroslav Krleža” sport definira kao: “skupni pojam za tje-

Sportom do zdravlja

Od rujna ove godine u prometu je još jedna hrvatska “sportska” marka. Za razliku od drugih iste tematike, ova ne slavi velike hrvatske uspjehe već motivira djecu, ali i odrasle da se bave sportom. Sport omogućuje djeci aktivnost kroz igru i druženje, stjecanje vještina, znanja i iskustva, a ne može se zamijeniti ni s jednom drugom aktivnosti. Sportom se može baviti rekreativno bez obzira na godine starosti, no on može biti

Slika 5. Zahtjevna sportska infrastruktura podrazumijeva angažman različitih stručnjaka iz područja tehničkih znanosti

27

lovježbene aktivnosti u kojima dominira natjecateljski duh; njegovanje tjelesnih svojstava i sposobnosti, njihovo provjeravanje i unaprjeđivanje putem igre, borbe i natjecanja”. Povijest mu seže u doba prapovijesti, a najstariji spomenici o sportu pronađeni su na otoku Kreti, iz razdoblja kretske kulture (od 2600. do 1100. prije Krista).

Masovno bavljenje sportom započelo je krajem XVIII. i početkom XIX. stoljeća, a osobito je velik zamah sport doživio obnovom Olimpijskih igara 1896. U to vrijeme bili su osnovani i prvi međunarodni sportski savezi, koji su počeli organizirati europska i svjetska prvenstva. Važno obilježje

Elektronička računala 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 nezamisliv rad bez elektroničke opreme.

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

Elektronička računala

Elektronička računala možda su najšira primjena elektronike, koja je u proteklih samo tri do četiri desetljeća potpuno promijenila naš život i rad. Njima se rješavaju brojne zadaće, a osnova svih postupaka je računanje.

Od davnina je predmetom snova, želja i znanstveno-fantastične literature bio stroj za računanje, ili još šire stroj koji misli, zaključuje i odlučuje. Od početaka brojanja i računanja smišljena su razna i raznolika pomagala za brojanje i računanje, nazivana obično računaljkama. Te su računaljke bila pomagala samo u jednostavnim računskim operacijama, bez ikakve mogućnosti za donošenje zaključaka ili odluka. Tek je razvoj matematičke formalne logike u XIX. stoljeću

28

sportskog natjecanja je tzv. ferplej, odnosno poštena borba.

Različite sportske disciplinje zahtijevaju specifična sportska borilišta kako za sportaše tako i za gledatelje kojih je danas sve više. U tome smislu su zanimljive marke koje prikazuju specifičnu sportsku infrastrukturu, izgrađenu uz pomoć stručnjaka iz različitih područja tehničkih znanosti: nogometni stadion Sankt Peterburg (Rusija, 2017.), Bejzbolska kuća slavnih (Meksiko, 2018.), Atletska dvorana u Nanjingu, Kina (Armenija 2014.) i dr.

Ivo Aščić

ZVJEZDANI TRENUTCI ELEKTRONIKE

otvorio mogućnost da se usitnjavanjem iskaza o nečemu u konačne elementarne sudove donose odluke o istinitosti ili neistinitosti tih sudova, pa tako korak po korak dođe do konačne istine.

Tehničke izvedbe strojeva koji prosuđuju te jed- Alan Turing, duhovni otac nostavne sudove suvremenih računala dovele su do pametnih strojeva koji računajući dolaze do konačnoga zaključka.

U prošlosti su se rabila mnoga mehanička pomagala za računanje, koja su nazivana računalima, računaljkama, abakima (prema lat. abacus: igraća daščica s ucrtanim poljima), kalkulatorima (prema lat. calculus: kamenčić koji se rabio u jednostavnim računaljkama) i dr. Od XVII. stoljeća konstruirano je niz mehaničkih računala za obavljanje računskih operacija ili za upravljanje strojevima. Krajem XIX. i početkom XX. stoljeća konstruirano je i nekoliko električnih računala s relejima, da bi 1940-ih godina bilo konstruirano elektroničko računalo.

Preteča elektroničkoga računala bio je elektronički kalkulator (u nas po proizvođaču u Bujama nazivan i digitron), uređaj za obavljanje jed-

nostavnijih računskih operacija. Prvo su to bili samo zbrajanje, oduzimanje, množenje i dijeljenje, a ubrzo se proširilo i na računanje matematičkih funkcija.

Elektroničko računalo ili kompjutor (prema engl. computer, a iz lat. computare: računati, zbrojiti), danas je ponajprije elektronički uređaj, tzv. sklopovska podrška, strojevina ili hardver (prema engl. hardver: tvrda roba), ne samo za računanje nego i za obavljanje znatno složenijih zadaća pomoću predviđenih računalnih programa, programske podrške ili softvera (engl. softver: meka roba). Strogo namjenski programi za obavljanje određenih, uskih zadaća, nazivaju se aplikacijama (engl. aplication: primjena, uporaba).

Danas se, zbog nezamislivoga razvoja i primjene elektroničkih računala, pod nazivom računalo ponajprije misli na elektroničko računalo.

Osnove elektroničkoga računanja. Engleski samouki matematičar i logičar George Boole (1815.–1864.), osnivač simboličke logike, naknadno nazvane Booleovom algebrom, sredinom je XIX. stoljeća primijenio na pojmove logike matematički način mišljenja, pridajući tim pojmovima stanovite znakove, a odnosima između njih pridružio je stanovite matematičke operacije. Uspostavio je sustav objekata (tzv. razreda ili klasa) u kojem glavni objekt uvijek ima i svoju negaciju, tzv. nadopunu ili komplement, dakle uspostavio je sustav postoji – ne postoji.

Između njih je primijenio stanovite operacije “zbrajanja” i “oduzimanja”, koje čine određenu algebru. Ta Booleova algebra može se primijeniti za formaliziranje prosudbene logike, tj. na dokazivanje istinite ili neistine tvrdnje. Trebalo je gotovo stoljeće da se ona primjeni na stvarne sustave, ponajprije kao Booleova algebra električnih i elektroničkih logičkih sklopova.

Matematički logičari potom su zamislili usitnjavanje znanja o svijetu u najmanje “atome” znanja, njihovo označavanje kodnim brojevima, te ocjenjivanje njihove istinitosti, po načelu da–ne.

Zamisao računala. Engleski matematičar Alan Mathison Turing (1912.–1954.) zamislio je teorijsko računalo, a tijekom II. svjetskog rata dao je važan doprinos razbijanju njemačkoga šifrantskoga koda Enigma. Još je 1936. godine zamislio

model automata, po njemu nazvanim Turingov stroj ili Turingov automat, kao teorijsku osnovu digitalnih računala koja su se na tim zamislima počela razvijati 1940-ih godina.

Pošao je od postavke kako se svaki matematički problem može riješiti malim logičkim koracima, te ih mogu rješavati računski strojevi “poučeni” tim logičkim koracima i njihovim redoslijedom, bez obzira na broj koraka. Svi se podaci mogu prikazati brojčano, pa se stoga nazivaju brojevnim ili digitalnim (engl. digit; brojka). Za vrijeme studija u SAD-u Turing je upoznao američkog elektroničara i matematičara Claudea Elwooda Shannona (1916.–2001.), osnivača teorije informacija. Shannon je 1937. godine upozorio na mogućnost primjene Booleove algebre u električnim sklopovima za rješavanje problema matematičke logike, što je postalo osnovama digitalnih elektroničkih računala. Shannon je upravo dokazao kako se svaka informacija može opisati nizom osnovnih sastavnica (danas nazivanih bitovima), koje mogu poprimiti samo dva stanja: jedno ili drugo, ovo ili ono. Tek su ostvarenjima Claude Elwood Shannon, otac modela s takvim teorije informacija i tvorac arhidvojnim stanji- tekture računala ma u hidrodinamičkim, pneumatskim, a osobito električnim ili elektroničkim sklopovima, tim pojmovima pridana značenja ima ili nema, da ili ne, što se označava brojevima, uobičajeno brojkama 1 ili 0.

Prvo elektroničko računalo. Prvo potpuno elektroničko računalo s elektronskim cijevima konstruirano je između 1943. i 1946. godine na Sveučilištu u Pennsylvaniji, pod nazivom EINAC (prema engl. Electronic Numerical Integrator and Computer: elektronički brojčani integrator i računalo). Konstruirali su ga američki inženjer John Adam Presper (Pres) Eckert Jr. (1919.–1995.) i američki fizičar John William Mauchly (1907.– 1980.).

29

Dio ENIAC-a, prvoga elektroničkog računala (1940-te godine)

Bilo je sastavljeno od blizu 18 000 elektronskih cijevi, 7 200 kristalnih dioda i 1500 releja, s 5 milijuna ručno zalemljenih spojeva. Imalo je masu oko 30 tona, zauzimalo je prostor od 170 m3, a za pogon je trebalo snagu od oko 170 kW i još toliko za hlađenje. Moglo je obavljati u sekundi 5 tisuća operacija zbrajanja po jedinici memorije, ili 357 množenja ili 38 dijeljena.

Zbog nesavršenosti i nepraktičnosti elektronskih cijevi trebalo ga je obnavljati nakon svakih nekoliko sati rada. Ipak, bio je to početak suvremenih elektroničkih računala. ENIAC je uz neke preinake radio do 1955. godine. Radne zadaće bile su mu proračuni balističkih tablica, izrada vremenskih prognoza te proračuni za nuklearnu energetiku i sl. Na njemu su stečena dragocjena iskustva za konstruiranje i rad sljedećih elektroničkih računala.

Pri gradnji ENIAC-a savjetnik je bio ugledni američki matematičar mađarskoga podrijetla John von Neumann (mađ. margittai Neumann János Lajos; 1903.–1957.), koji se bavio nizom područja, od kvantne mehanike, nuklearne fizike, teorije igara do konstrukcije računala.

Najpoznatiji je po zamisli osnovnog modela, tzv. arhitekture elektroničkih računala. Von Neumann je 1945. godine postavio osnovnu shemu računalnoga stroja kojim su se mogle primijeniti teorijske postavke matematičkih logičara, zamišljeni Turingov stroj te Shannonova teorija informacija.

Takva se shema naziva von Neumannovim modelom računala ili von Neumanovom arhitekturom računala. U tome modelu srž računala je elektronički složeni sklop koji se naziva središnjim procesorom. Procesor se sastoji od aritmetičko-

30

logičke jedinice u kojoj se obavljaju programirani postupci s podacima, glavnoga spremnika u kojem su pohranjeni programi za rad i svi podaci te upravljačke jedinice koja organizira rad računala. Procesor je s ostalim nutarnjim i vanjskim dijelovima računala povezan preko ulazno-izlaznih jedinica. Na tom su modelu, uz neke dopune, osnovana sva suvremena elektronička računala.

Potom je izrađeno nekoliko specijaliziranih računala za državnu administraciju SAD-a.

Sljedeće elektroničko računalo namijenjeno općoj uporabi bilo je UNIVAC I (akr. od engl.

UNIVersal Automatic Computer), koji su konstruirali i izradili Eckert i Mauchly već u svojoj tvrtki EMCC (engl. Eckert–Mauchly Computer Corporation), a na tržište ga je stavila tvrtka Remington Rand 1951. godine. UNIVAC I bio je sastavljen od 5 200 elektronskih cijevi, ukupne mase oko 13 tona. Za pogon je trebao snagu od oko 125 kW, a obavljao je oko 1905 operacija u sekundi. Izrađeno je 46 takvih računala za potrebe različitih ustanova. Iako je po današnjim procjenama to bilo veliko i nespretno računalo, rabilo se u statističkom uredu, američkoj vojsci, Komisiji za atomsku energiju, sveučilištima i velikim tvrtkama, u kojima su ta računala radila do 1960-ih godina. Slijedio je niz generacija toga računala: UNIVAC II i dr., UNIVAC 418 i dr.

Doprinos poluvodičke elektronike. Na razvoj elektroničkih računala osobito je utjecao izum tranzistora 1947. godine te razvoj poluvodičke tehnologije od 1950-ih godina. Osobito je važan bio izum integriranih sklopova (lat. integrare: uspostaviti), popularnih IC-a (prema prvotnom

John Presper Eckert (u sredini), jedan od konstruktora ENIAC-a i UNIVAC-a sa suradnicima uz upravljačku ploču računala UNIVAC I (oko 1952. godine)

Prvo osobno računalo Apple-1 iz 1976. godine

Unutrašnjost osobnog računala Apple-1

engl. Integrated Circuit: integriran krug)1, razgovorno nazivanih po izvedbi čipovima. Zamišljeni su još 1952. godine, a ostvareni 1958.–1962. godine, te su odmah primjenjivani u uređajima.

To je omogućilo nezamislivo smanjivanje elektroničkih uređaja, smanjenje pogonske energije te pouzdanost i trajnost sklopova. Na iskustvu ENIAC-a građena su sljedeća tri desetljeća sve bolja računala. Ipak, bili su to veliki, većinom unikatni uređaji, namijeni znanstvenim ustanovama, statističkim uredima, bankama i sl. Iako su takva računala građena sve manja, njihova veličina, a osobito tržišna cijena, nisu davali mogućnost pojedinačne osobne upotrebe računala.

U tim su računalima informacije i programi unošeni tzv. bušenim karticama koje su se pripremale na posebnim uređajima, a izlazne informacije zapisivane su na magnetskim trakama ili bubnjevima te tiskane na nezgrapnim velikim i sporim pisačima.

Prvo računalo u Hrvatskoj izradio je 1959. godine inženjer i potonji akademik Branko Souček (1930.–2014.) sa suradnicima u Institutu Ruđer Bošković. Tijekom sljedećih dvadesetak godina u Hrvatskoj je bilo nekoliko desetaka velikih računala na fakultetima, u bankama, poslovnim ustanovama i poduzećima. Neka su izgradile domaće tvrtke, a neka su uvezena. Prvo je elektroničko računalo IBM 1130 na FER-u u Zagrebu postavljeno 1968. godine pod vodstvom prof. dr. sc. Božidara Stefaninija (1913.–1991.).

Sveučilišni računski centar (SRCE) osnovan je 1971. godine, a u njemu je 1974. godine postavljeno računalo UNIVAC 1110.

Konstruiranje prvoga integriranoga sklopa procesora, tzv. mikroprocesora u američkoj tvrtki INTEL 4004 (1971. godine) te sljedećih genera1 U prvim izvedbama to su bili jednostavni električni krugovi, ali su se ubrzo tako počeli izrađivati složeni sklopovi (pojačala, oscilatori, procesori i dr.), stoga je danas ispravniji naziv sklop, iako je u engleskom ostao prvotni naziv citcuit.

Računalo IBM PC 5150, model iz 1981. godine, s kojim je počeo razvoj suvremenih osobnih računala

cija, koji su u jednom integriranom sklopu sadržavali ključne računalne sklopove, omogućilo je 1970-ih godina izradbu sve manjih i sve jeftinijih mikroračunala. Na tržištu su se pojavili dijelovi računala, pa su amateri-elektroničari počeli slagati mikroračunala iz pojedinačnih dijelova, tzv. kita (engl., oprema). Usporedno s tim izrađivani su sve bolji računalni programi.

Kalkulator domaće tvrtke Digitron DB 800 s LED pokaznikom (1971. godina)

Osobno računalo ili PC (prema engl. Personal Computer) u današnjem smislu prvo je bilo mikroračunalo Sphere 1, koje je 1975. godine konstruirao Michael Donald Wise (1949.–2002.) u Utahu u SAD-u. Slijedilo je računalo Apple-1 koje su 1976. godine konstruirali američki poduzetni amateri Steve Jobs (1955.–2011.) sirijskih korijena, i Steve Wozniak (1950.) poljskoga podrijetla. Potom su osnovali tvrtku Apple Computer, današnji Apple Inc., te konstruirali mnoga druga osobna računala.

Američka tvrtka IBM (prema engl. International Business Machines: međunarodni poslovni strojevi), koja je proizvodila uredsku opremu (pisaće strojeve, mehanička računala, kopirne aparate, pisače i dr.) 1981. godine razradila je prototip osobnog računala IBM PC 5150 s tipkovnicom za unos podataka i naredbi te disketom kao vanjskom memorijom. IBM je objavio podatke o tome računalu, što je doprinijelo ujednačavanju osobnih računala proizvedenih u različitim tvrtkama. Nadalje su gotovo sva osobna računala izrađivana u skladu s IBM-ovim računalima, tzv.

IBM kompatibilna računala.

U Hrvatsku su početkom 1980-ih godina dospjela osobna računala tipa ZX 80, ZX 81, Commodore 64, Atari i dr., koja su tehničari i

31

Tablično računalo s pisaljkom

Stolno osobno računalo Suvremeni laptop (rane 2000-te godine)

Dlanovnik s pisaljkom

amateri većinom nabavljali u inozemstvu u kitu i sami ih sastavljali. Monitori nekih prvih osobnih računala bili su obični televizori.

Osobno računalo svojim je mogućnostima, veličinom, brzinom rada, kapacitetom spremnika i cijenom primjereno pojedinačnoj, osobnoj uporabi. Ta su se svojstva osobnih računala znatno poboljšavala tijekom posljednja četiri desetljeća.

Osobna računala iz prvih godina u usporedbi s današnjim računalima djeluju kao skromne i šaljive igračke, a ipak s njima je počela ova računalska era.

U računalo je ugrađen mikroprocesor (aritmetičko-logička jedinica, upravljačka jedinica, radni spremnik), nutarnji spremnik i izvor napajanja, a vanjski dijelovi računala su zaslon, tipkovnica, miš, vanjski spremnici (diskete, USB-stikovi, vanjski hard-disk), pisač, spojnik za žičnu ili bežičnu komunikaciju s računalnom mrežom, čitalo (skener), crtalo (ploter) i dr. Potom su u računalo ugrađeni i drugi korisni uređaji: pržilo i čitač CD-a (koji pomalo odlazi u povijest), kamera, mikrofon i dr.

Računalni monitori su do kraja XX. stoljeća bili s katodnim cijevima, koje su, kao i u televizoru, zamijenjeni plosnatim plazmatičnim zaslonima, što je tek omogućilo minijaturizaciju osobnih računala.

Osobna se računala izvode u nekoliko oblika, a svaki čas se na tržištu pojavljuju i novi oblici.

Glavni su oblici stolno računalo (engl. desktop PC), laptop (engl. laptop PC: ~ PC na koljenima, tj. u krilu), dlanovnik (engl. handheld PC, palmtop PC: PC na dlanu), plošno računalo, tablično računalo ili tabličnik, razgovorno i tablet (engl. tablet PC) i džepno računalo (engl. pocket PC). Računalno sklopovlje i programi posljednje su desetljeće ugrađeni u sklopu suvremenih, tzv. pametnih mobitela koji će biti posebno opisani.

32

Specijalizirani računalni mikroprocesori, opskrbljeni namjenskim programima, često nazivani programatorima, danas su ugrađeni u brojnim uređajima i aparatima, od kućanskih pomagala (perilica, upravljača centralnoga grijanja i klimatskih uređaja i dr.) i igračaka, preko industrijskih strojeva, motornih vozila do svemirskih letjelica. Danas gotovo nema suvremenog uređaja u kojemu nije ugrađen neki namjenski mikroprocesor i program za njegov rad.

Zaključak Velika računala ili megaračunala rabe se kao gotovo unikatni uređaji u znanstvenim ustanovama, statističkim uredima, bankama, velikim informatičkim ustanovama, velikim prometnim uredima i dr. U općoj širokoj uporabi su osobna računala, umrežena u lokalne računalne mreže, a na kraju u svjetsku mrežu internet. Danas je teško pobrojiti i opisati vrste i tipove osobnih računala koji su u uporabi. Osobna su računala ušla u sva područja ljudskoga djelovanja, te su postala neizbježan dio našega okruženja. Njihov je broj gotovo nevjerojatan. Od pedesetak tisuća osobnih računala proizvedenih 1977. godine, procjenjuje se da je danas u uporabi znatno više od milijarde osobnih računala, što znači kako danas osobno računalo upotrebljava gotovo svaki šesti stanovnik Svijeta. Osobna računala i dodatna oprema, kao i drugi elektronički uređaji, zbog brzoga razvoja i brzo zastarijevaju te se bacaju, a samo se dijelom razumno i organizirano zbrinjavaju oporabom. Osobna računala zbog novih mogućnosti većinom zamjenjujemo novima nakon samo nekoliko godina, prije nego su “potrošena”. Stoga je odlaganje i zbrinjavanje računala kao i dugih elektroničkih uređaja i opreme postalo golema ekološka poteškoća naše suvremene civilizacije.

Dr. sc. Zvonimir Jakobović

Svi naši obrazovni roboti Obrazovni roboti i obrazovna (edukacijska) robotika danas su neizostavni ili nezaobilazni dijelovi robotičke prakse. Još uvijek je ta praksa najčešće nadogradnja bliskih klasičnih disciplina poput automatike ili računalstva. Unatoč izuzetnom utjecaju na suvremeni život, robotika u osmogodišnjim i srednjim školama nije samostalna tema redovnog programa.

Na naprednim zapadnim fakultetima još od kraja osamdesetih godina XX. st. oblikovani su kolegiji i katedre robotike. U Hrvatskoj se na to čekalo dva do tri desetljeća. U osnovnom i srednjem obrazovanju na robotiku se i danas gleda kao na segment (nadogradnju) informatičke pismenosti koja također, iako daleko starija od robotike, ni sama nije zaživjela kao sastavnica općeg znanja poput matematike ili književnosti.

Zbog toga su neformalni obrazovni sadržaji i programi robotike u organizaciji udruga izuzetno važni. Oni popunjavaju prazninu i stvaraju podlogu za postupnu institucionalizaciju znanja.

U vremenima edutaintment (zabavno-obrazovne) robotike kada razvijeni svijet doslovce vrvi mnogobrojnim, prije svega mobilnim (servisnim, socijalnim) robotima za obrazovanje (i

EDUKACIJSKI ROBOTI iz epohe industrijske robotike nisu polaznicima škola robotike ni izdaleka bili tako privlačni kao današnji mobilni roboti. Ipak, oni su imali, a imaju i danas, važnu ulogu u temeljnom robotičkom obrazovanju. Japanski Movemaster RM-501 tvrtke Mitsubishi (slika lijevo) i američki Rhino (slika desno) korišteni su na fakultetima jer su omogućavali upoznavanje svih ključnih elemenata industrijske robotike. Na ove “male robote” u početku se gledalo kao na sustave za planiranje i pretprogramiranje aktivnosti “velikih” robota. No ubrzo su noviji edukacijski modeli funkcionalno dosegli uzore pa se među njima izgubila razlika. Brojnost industrijskih robota i snižavanje cijena dovelo je do nestanka gotovo svih proizvođača ovakvih robota. Mitsubishi je prestao proizvoditi edukacijske robote kao specifične poizvode jer su male industrijske ruke iz njegove standardne ponude istovremeno i obrazovne. Tvrtka Rhino je prestala postojati.

SVIJET ROBOTIKE

EDUKACIJSKA ROBOTIKA je sastavni dio programa upoznavanja i primjene robota. Pojam se sustavno koristi od 70-ih godina XX. st. pri praktičnom obrazovanju u industrijskoj robotici kada se pojavljuju specijalizirani roboti u obliku robotičkih ruku pogodnih za korištenje u predavaonicama i laboratorijima.

Osnivaju se i tvrtke koje se bave isključivo proizvodnjom edukacijskih robota od kojih su se samo neke održale do danas.

zabavu) može izgledati nestvarno vrijeme kada obrazovnih robota nije bilo na vidiku. Pa ipak i prije gotovo četrdeset godina koristili su se edukacijski roboti. Štoviše, Hrvatskoj u tadašnjoj Jugoslaviji stjecajem okolnosti pripada primat u korištenju obrazovnih robota.

Prije dva desetljeća, 1999. godine, u organizaciji Hrvatskoga društva za robotiku (HDR) održana je prva škola robotike za srednjoškolce u Hrvatskoj. Do tada su postojali određeni obrazovni izvannastavni programi za osmoškolce i fakultetski postdiplomski programi uglavnom u okviru predmeta automatike.

Polaznici škole HDR-a birani su iz cijele zemlje pa je ubrzo to višednevno godišnje okupljanje nazvano Državna škola robotike HDR-a.

Iz svake pozvane srednje škole dolazila su po tri učenika i jedan profesor. Sve troškove puta i boravka podmirivao je HDR. Program škole bio

EDUKACIJSKE ROBOTIČKE RUKE U CENTRU ZA PRAKTIČNU ROBOTIKU HDR-a. Edukacijski robot Vero ER-1 (slika lijevo; izvor Robotics and CIM; Vol. 5; Nmb. 2/3; 1989.) iz 1985. godine bio je u vrijeme osnivanja CPR-a 2004. godine već muzejski primjerak. Robotske ruke postajale su standardni dio robotičkog obrazovanja i pomalo su po privlačnosti gubile utrku s atraktivnim mobilnim robotima. Za potrebe škola HDR-a nabavljena je modernija verzija Inteliteckova (korporativni nasljednik starije izraelske tvrtke Eshed Robotec) Scorbota (slika desno) koja je izdržala desetljeće. Pojava interneta u znatnoj će mjeri metodološki promijeniti pristup obrazovnoj robotici. Učinit će robote dostupnijima i ubrzati razmjenu iskustava.

33

PRVI ROBOTI ZA MASOVNU EDUKACIJU MOBILNE ROBOTIKE. Mobilni roboti bili su novost u robotici kojom su do sredine 90-ih godina XX. st. dominirale industrijske robotske ruke. Prvi mobilni edukacijski robot nabavljen 2000. za potrebe Državne škole robotike HDR-a bio je reaktivni BB Rug Warrior (slika lijevo), osuvremenjena replika kornjače Waltera Graya iz 1953. godine. Kontroler je bio “Handy Board” programiran u jeziku Interactive C razvijenom u okviru MIT-eva tečaja. Jedan od dva nabavljena robota doniran je FESB-u u Splitu, drugi je neko vrijeme bio posuđen FER-u u Zagrebu. GrowBot (slika u sredini), nabavljen 2001. godine, s cijenom od 350 USD bio je upola jeftiniji pa je više odgovarao konceptu škola robotike na kojoj su se roboti ustupali polaznicima. Kontroler “BasicStamp” programirao se u pristupačnijem Basicu. Boebot (slika desno) s karakterističnim “breadboardom” je napredniji GrowBot. U razdoblju od 2000. do 2010. podijeljeno je ukupno stotinjak ovih robota.

je općenito podijeljen na industrijsku i mobilnu robotiku. Iako nikada nije označen kraj njena rada, može se smatrati da je trajala od 1999. do 2012. godine.

Državne škole robotike HDR-a bile su, između ostaloga, posebne po tome što su u njima prvi put kod nas korišteni autonomni mobilni (reaktivni) roboti s vlastitim mikrokontrolerom, ali i po tome što su polaznici nakon sklapanja, programiranja i ispitivanja te robote dobivali nepovratno i odnosili u svoje škole. Posljedica rada Državne škole robotike HDR-a bilo je osnivanje Centra za praktičnu robotiku2004. godine.

Edukacijska robotika postaje važna u razdoblju tržišne potvrde i afirmacije industrijske robotike kada postaje vidljivo da je ona nositelj novog razdoblja u proizvodnim odnosima. Simbol tog razdoblja je robotska ruka, koncepcijski potpuno novi stroj koji u strojarsku svakodnevicu uvodi dotad neočekivane sinteze. Neke od industrijskih robotskih ruku iz tog razdoblja poput Pume ili Asea IRB 6 imale su status robotičkih ikona. S tržišnim potencijalima i učincima industrijske robotizacije upoznali su svijet Japanci. Postalo je jasno da industrijsku robotiku treba uvesti u obrazovne programe, ali su “prave” industrijske

MOBILNI ROBOTI U CPR-u ZAGREB. Na desnoj strani, uz sam krug sumo borilišta, je Rug Warrior. S lijeve strane su u nizu tri Parallaxove inačice: Boebot, Growbot i Crobot (hrvatska verzija mobilnog robota). Pored njih je (plavo kućište) Hemisson, robot nabavljen uz Webot 3D-virtualni simulator. U pozadini su šesteronožni hodači, posebice vrijedan žuti Eyebot. U središtu su roboti za “sumo borbu”. Lego-roboti (lijevo) u početku su korišteni kao pomagalo u nastavi informatike.

34

ruke s cijenom od oko 100 000 USD bile nedostižne i najelitnijim sveučilištima. O praktičnom obrazovanju srednjoškolaca i osmoškolaca nije moglo biti niti govora. Stoga se razvijalo vlastite robote ili se kupovalo prve male, deset puta jeftinije, robotske ruke. Prvi edukacijski robot Mitsubishi RM 501 počeo se koristiti na FSB-u u Zagrebu sredinom 80-ih godina, istovremeno kada je razvijen i izveden i prototip hrvatskog edukacijskog robota Vero ER-1. Nešto poslije na tadašnjem Elektrotehničkom fakultetu u Zagrebu počeo se koristiti edukacijski sustav Rhino. Robotičke ruke nisu bile tako atraktivne kao mali mobilni roboti, ali su upoznavale polaznike škole s dinamičnim i sve važnijim područjem industrijske robotike. Čak i danas kod nas se rijetko govori o zabavno-obrazovnoj (edutaintment) robotici. Tipičan edutaintment robotic kit koncipiran je po načelu obrazovanja vezanog uz kognitivni razvoj: “učenje je prihvaćanje ili konstrukcija znanja kroz promatranje učinaka neke aktivnosti na svijet”.

Zabavno-obrazovna robotika pojavljuje se kao idealan spoznajni most između obrazovnih ciljeva i izravnog iskustva. To rezultira kreativnim sposobnostima kod usvajanja novih vještina.

Sustav Lego “brick” Mindstorm primjenjivao se u CPR-u Zagreb od 2010. godine kada je izveden i pokus s of-line grafičkim programiranjem robota u programskom paketu Microsoft Studio.

Smjer obučavanja usmjeren prema webinarima nije zaživio, a 3D-paket Webot nije ušao u širu primjenu. Drugi smjer primjene tih “kit-robota” kretao se prema sve popularnijim natjecanjima poput ROBOCUP-a gdje su predstavnici iz HDR-a nastupali još 2010. s mobilnim platformama zasnovanima na Fischer-komponentama.

Servisnu robotiku i biorobotiku afirmiralo se kroz vrlo popularne svjetske modele: biorobotika se izučavala kroz istraživačko razvojni projekt Tauros šesteronožnog hodača. Za taj razvoj nabavljen je šesteronožni hodač Eyebot, tada najnapredniji obrazovni insektoid na svjetskom tržištu. Na taj projekt vezivao se prirodno i projekt Roboalkar. U širem kontekstu zabavno-obrazovnog koncepta robotike korišteni su mnogi modeli robota: od Omnibot 2000 (1997.) pa do robo-psa Aibo nabavljenog 2007. godine. Servisna robotika bila je vrlo konkretno predstavljena s prvom tržišnom uspješnicom robo usisavačem Roomba nabavljenim već 2003.

EDUTAINMENT ROBOTIKA. Engleski pojam edutainment je kovanica od riječi education – učenje i riječi entertainment – zabava. Pojam se pojavio devedesetih godina s pojavom obrazovnih setova poznatih svjetskih proizvođača igračaka kakvi su Fischer i Lego. Potpunu afirmaciju dostigli su ti rekombinirajući “transformers” obrazovni kompleti tek u prvom desetljeću novog stoljeća.

godine. Za sam razvoj mobilne robotike bila je na raspolaganju tada na sveučilištima vrlo korištena platforma Pioneer.

Primjena i razvoj obrazovnih robota u Hrvatskoj kao i rezultati obrazovanja na svim razinama od sredine 80-tih godina do danas u ogromnom su nesrazmjeru s primjenom industrijske robotike u Hrvatskoj. Taj nesrazmjer dokazuje da primjena obrazovnih tehničkih sredstava i metoda ne mora nužno biti povezana sa stupnjem razvoja zemlje. No to je prije anomalija nego dobar primjer. U Hrvatskoj se stjecajem okolnosti (rat, antindustrijska politika razvoja zemlje) dogodio paradoksalan slučaj da se obrazovanje u robotici provodi u zemlji gotovo bez industrijske robotike. No u području servisne robotike koja nije tako strogo vezana uz određene vrste proizvodnje zabilježeni su i uspješni poduzetnički iskoraci, čak i prema svjetskom tržištu. Ti uspjesi sigurno su i rezultat obrazovnih okruženja kojima su korišteni mnogobrojni obrazovni roboti.

Igor Ratković

35

Enormno ubrzanje s tehnologijom NOVE TEHNOLOGIJE pločastih magneta Poduzeće Faulhaber unaprijedilo je, nakon preuzimanja švicarske tvrtke Dimatech, koračni motor (Schritt motor, Stepper motor) povišenom snagom i dinamikom. Od uobičajenih motora razlikuje se prije svega ekstremno malom masom. Sastoji se od višepolnog magneta montiranog na osovinu, koji radi svoje male mase omogućava ubrzanje koje dosad nisu postigli koračni motori. Primjenjuju se kod uređaja koji trebaju velike brzine okretaja i brzu izmjenu smjera okretanja. Više na: www.faulhaber.com/m/dimatech.de

Servomotor bez četkica poduzeća Faulhaber

Serija 1645 BHX s kratkom varijantom odlikuje se malom bukom i toplinom kod velikog broja okretaja, koji se nisu mogli dosad ostvariti, te se radi malih dimenzija i snage koristi u medicinskim uređajima. Nova serija 1645… BHS, dužine samo 45 mm postiže broj okretaja od 100 000 min-1 i vršni je proizvod ove veličine. Kod ove brzine postiže vršne vrijednosti kao: radijalnu snagu od 18 N, snagu od 58,5 W i okretni moment 8 mNm. S planetnim prigonom motor postiže pri 12 000 min-1, visok okretni moment od 800 mNm. Sa stupnjem korisnosti od 90%, i otpuštanjem minimalne topline i vibracije, ovaj proizvod radi s malim utroškom energije. Više na: www.faulhaber. com/m/1645bhx/de DM