Časopis ABC tehnike broj 649 za studeni 2021. godine

Rubrike

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

I Kodiranje - BBC micro:bitI I Shield-A, učilo za programiranje I I Mala škola fotografije I Izbor I Robotski svemirski avion kružio 500 dana u Zemljinoj orbiti I I IČudesni svijet bakterija I I Spretni roboti I Prilog

IM odelarska vaga I IP adobran za najmlađe I IR obotski modeli za učenje kroz igru u STEM-nastavi - Fischertechnik (43) I

www.hztk.hr ČASOPIS ZA MODELARSTVO I SAMOGRADNJU

Broj 649 I Studeni / November 2021. I Godina LXV.

INOVACIJE

Ford ulaže velike napore u proizvodnju električnih vozila i baterija u SAD-u

U OVOM BROJU Ford ulaže velike napore u proizvodnju električnih vozila i baterija u SAD-u . . . . . . . . . 2 Patenti. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Čudesni svijet bakterija. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 BBC micro:bit [23]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Robotski modeli za učenje kroz igru u STEM-nastavi - Fischertechnik (43) . . . . . . 12 Ford ulaže velike napore u proizvodnju električnih vozila i baterija u SAD-u . . . . . . . . 16 Mala škola fotografije. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Pogled unatrag. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Analiza fotografija. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Shield-A, učilo za programiranje mikroupravljača (19). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Robotski svemirski avion kružio 500 dana u Zemljinoj orbiti. . . . . . . . . . . . . . . 25 Mjerna jedinica amper . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Uskrsnuće. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Spretni roboti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Zanimljiv dizajn projekta multikulturnog centra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

Ford u suradnji s jednim južnokorejskim proizvođačem baterija planira uložiti 11,4 milijarde dolara u izgradnju nekoliko novih tvornica za razvoj i proizvodnju električnih vozila i baterija za njihovo napajanje u Tennesseeju i Kentuckyju.

Tvornica u Tennesseeju bit će proizvodni “megakampus” u kojem će se nalaziti pogon za proizvodnju Fordovih kamioneta F-serije kao i odjel za montažu baterija, dok će tvornice u Kentuckyju proizvoditi litij-ionske baterije.

Krajnji rok za početak rada tvornice je 2025. godina, ali prema riječima vodećih ljudi iz Forda daje se naslutiti ozbiljnost kojom se ova tvrtka opredjeljuje za proizvodnju električnih vozila.

Novi kampus u Stantonu, Tennessee, naprimjer, prostirat će se na površini od 23,3 četvorna kilometra i predstavlja najveći objekt ikada sagraNacrt u prilogu: đen u 118-godišnjoj povijesti tvrtke.

Modelarska vaga I Ford, poput ostatka automobilske industrije, Padobran za najmlađe pokušava preusmjeriti proizvodnju na električna Robotski modeli za učenje kroz igru vozila, iako ona još uvijek predstavljaju mali udio u brojevima ukupno prodanih automobila na u STEM-nastavi - Fischertechnik (43) godišnjoj razini.

Fordov izvršni direktor napravio je usporedbu trenutnog Nakladnik: Hrvatska zajednica tehničke kulture, Uredništvo i administracija: Dalmatinska 12, P.p. statusa električnih automobila 149, 10002 Za­greb, Hrvatska Dalmatinska 12, P. p. 149, 10002 Zagreb, Hrvat­ telefon (01) 48 48 762 i faks (01) 48 46 979; s pametnim telefonima 2007. ska/Croatia www.hztk.hr; e-pošta: abc-tehnike@hztk.hr godine. “Danas imamo digitalna Glavni urednik: Zoran Kušan “ABC tehnike” na adresi www.hztk.hr vozila s ugrađenim sustavima i Uredništvo: Ivan Jurić – Zagrebačka zajednica Izlazi jedanput na mjesec u školskoj godini softverom koji je svakim danom (10 brojeva godišnje) tehničke kulture, Sanja Kovačević – Društvo Nastavak na 16. stranici

pedagoga tehničke kulture Zagreb, Neven Kepenski – Modra Lasta, Zoran Kušan – urednik, HZTK, Danko Kočiš – ZTK Đakovo DTP / Layout and design: Zoran Kušan Lektura i korektura: Morana Kovač Broj 3 (649), studeni 2021. Školska godina 2021./2022.

Naslovna stranica: Jesen

Rukopisi, crteži i fotografije se ne vraćaju Žiro-račun: Hrvat­ska zajednica tehničke kul­ture HR68 2360 0001 1015 5947 0 Devizni račun: Hrvatska zajednica tehničke kulture, Zagreb, Dalmatinska 12, Zagre­bačka banka d.d. IBAN: 6823600001101559470 BIC: ZABAHR2X Cijena za inozemstvo: 2,25 eura, poštarina uključena u cijeni Tisak: Alfacommerce d.o.o., Zagreb

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

Patenti Kreativnost je, kao i inovacija, vrlo važan pokretač gospodarskog i društvenog razvoja još od samih početaka ljudske civilizacije. Iz toga razloga postignuća izumitelja koji su patentirali svoje izume i ostavili dubok trag u znanosti i svjetskoj tehničkoj baštini, nagrađena su objavom na markama, putujućim veleposlanicima koji ne poznaju granice čak ni u vrijeme pandemije izazvane zaraznom bolesti Covid 19, npr. vadičep, patentiran u Danskoj 1904. (Rumunjska 2017.), 40. Europska patentna konvencija (San Marino, 2013.), 125. godina od patenta Teslinog transformatora (Srbija, 2016.), Ivan Bajde ‒ klavirska harfa (Slovenija, 2021.).

Prema Državnom zavodu za intelektualno vlasništvo Republike Hrvatske, tijela državne uprave koje obavlja poslove iz područja zaštite prava intelektualnog vlasništva, patent je isključivo pravo priznato za izum koji nudi novo rješenje nekog tehničkog problema, a patent se priznaje za izume koji se odnose na pro­izvod, postupak ili primjenu. U Hrvatskoj patent je definiran Zakonom o patentu (NN, br. 16/20). Od 1992. godine, kad je Državni zavod počeo izdavati patente pa sve do danas, registrirano je preko pet tisuća patenata u Republici Hrvatskoj ‒ koliko li je ih tek u svijetu!? Izum je intelektualno vlasništvo izumitelja, koji svoja autorska prava te dopuštenje za moguću primjenu, proizvodnju i prodaju zaštićuje patentom. Patent osigurava

Slika 1. Patent je isključivo pravo koje država dodjeljuje za izum koji je nov, ima inventivnu razinu i industrijski je primjenjiv

TEHNIČKE POŠTANSKE MARKE

Slika 2. Svjetska organizacija za intelektualno vlasništvo, specijalizirana članica UN-a koja se brine za patente na najvišoj razini ima sjedište u švicarskom gradu Ženevi

vlasniku isključivo pravo na izradu, korištenje, stavljanje u promet ili prodaju izuma zaštićenog patentom, tijekom ograničenog vremenskog razdoblja koje u pravilu ne može trajati dulje od 20 godina od datuma podnošenja prijave patenta.

Protekom tog vremena patentirani izum postaje javno dobro, svakom dostupno na uporabu.

Patent predstavlja vlasništvo čiju uporabu za vrijeme trajanja patentne zaštite vlasnik može dopustiti drugim osobama davanjem licence ili ga može u potpunosti prenijeti na druge osobe.

Dobar primjer je otvarač za pjenušava pića koji je osmislilo nekoliko argentinskih izumitelja, patentirali ga u više od dvadeset zemalja, osnovali tvrtku te proizvod komercijalizirali pod nazivom Descorjet.

Izum ili pronalazak u prvom redu odnosi se na područje tehnike, koji se kao rezultat stvaralačkoga rada može primijeniti u industrijskoj i drugoj djelatnosti, a odnosi se na nove naprave, uređaje, aparate, proizvode i sl. Uvjeti koje neki izum mora zadovoljiti za priznanje patenta jesu novost u odnosu na postojeće stanje tehnike, inventivna razina i industrijska primjenjivost.

Jedan od najstarijih zakona kojima se propisuje patent je onaj francuski iz 1791. Patent se stječe priznanjem od ovlaštenog tijela: u Republici Hrvatskoj to je Državni zavod za intelektualno vlasništvo, regionalni patentni ured koji ispituje prijavu patenta za više zemalja neke regije, npr. Ured Europske unije za intelektualno vlasništvo (engl. The European Union Intellectual

3

Slika 3. Nikola Tesla bio je jedan od najvećih izumitelja koji je prijavio na stotine patenata u SAD-u i drugim državama

Property Office, EUIPO), ili pak Europski patentni ured (The European Patent Office, EPO) za područje cijele Europe. Republika Hrvatska članica je Svjetske organizacije za intelektualno vlasništvo (engl. The World Intellectual Property Organization, WIPO).

Jedan od najpoznatijih izumitelja Nikola Tesla (1856.‒1943.) prijavio je samo u SAD-u više od stotinu patenata, a mnogi su izumi ostali samo zabilježeni u njegovim dnevnicima ili stručnim časopisima. Najviše ih je bilo iz područja elektrotehnike, poput bežičnog prijenosa energije, elektromagnetskog motora, električnog transformatora i dr.

EXPO Svjetska izložba poznatija pod nazivom EXPO (engl. exposition) od listopada ove godine održava se u Dubaiju, najvećem gradu Ujedinjenih Arapskih Emirata. EXPO 2020 Dubai koji se tre-

Slika 4. Svjetska izložba EXPO okuplja države, multilateralne organizacije, poduzeća i obrazovne institucije radi predstavljanja inovativnih projekata, ideja, izuma i sl.

4

bao održati prošle godine, ali je zbog pandemije COVID 19 bio odgođen, otvoren je u listopadu i trajat će sve do kraja ožujka sljedeće godine.

Izložba je postavljena na temu: Spajanje umova, stvaranje budućnosti (engl.

Connecting Minds, Creating the Future), a sadržava još tri podteme: Mobilnost, Održivost i Mogućnosti (engl. Mobility, Sustainability, Opportunity). Ovaj svjetski sajam poduzetništva, na kojem sudjeluju čak 192 države svijeta, simbolizira važnost povezivanja ljudi, globalne suradnje i održive budućnosti. Cilj mu je inspirirati ljude, predstaviti najbolje svjetske inovacije te dokazati da se čovječanstvo može nositi s izazovima poput klimatskih promjena, sukoba i gospodarskog rasta. Republika Hrvatska na ovoj se EXPO izložbi predstavlja s temom: Hrvatska inspirira velike umove (engl. Croatia – Inspiring Great Minds), kojom će se dočarati kao zemlja

Slika 5. Tema ovogodišnjeg EXPO-a 2020 Dubai je “Spajanje umova, stvaranje budućnosti”

inovativnih projekata, ideja, izuma i kreativnih pojedinaca – od Ruđera Boškovića, Slavoljuba Penkale i Nikole Tesle pa do Mate Rimca, koji su zbog želje za izazovima i otvorenosti prema novome postigli svjetsku prepoznatljivost.

Prva svjetska izložba koja je imala za cilj pokazati najnovija dostignuća na različitim poljima ljudske djelatnosti održana je u Londonu 1851., a sve je bilo u znaku industrijske revolucije, odnosno inovacija. Slijedile su brojne druge izložbe od kojih je poznatija ona u Parizu krajem XIX. stoljeća za čiju je prigodu izgrađen Eiffelov toranj, najprepoznatljiviji simbol Pariza koji i danas tome gradu donosi znatan izvor prihoda.

Globalna izložba EXPO održava se u organizaciji Ureda za međunarodne izložbe (fran.

Bureau International des Expositions) sa sjedištem u Parizu. Za domaćinstvo EXPO-a uvijek se vodi neizvjesna utrka u kojoj sudjeluju najbogatije države svijeta, slično izboru zemlje domaćina Olimpijskih igara ili Svjetskog nogometnog

prvenstva. Izložba EXPO postala je zbog velikog broja posjetitelja i izlagača financijski isplativa za zemlju domaćina. Odluka o sudjelovanju na izložbi neke zemlje donosi se na najvišoj državnoj razini, npr. u Hrvatskoj to čini Vlada RH. Ivo Aščić

Čudesni svijet bakterija Premda bez njih ne bi bilo niti života – uključujući i nas, suvremene ljude kao takve ‒ prva asocijacija koja nam padne na pamet na sam spomen bakterija, vrlo će vjerojatno biti ona negativna. Međutim, izuzev u svojstvu patogena odnosno uzročnika bolesti, većinski se broj bakterija javlja u svojstvu temelja svake biološke evolucije, kao i osnove svakog hranidbenog lanca u prirodi. Naime, od cca 1500 najosnovnijih opisanih vrsta bakterija, samo su stotinjak vrsta ljudski patogeni. Nasuprot tome, ukupna masa bakterija koje čovjek nosi u svom organizmu, teži ukupno nešto manje od 2 kilograma. Vidite, već samo u ustima imamo više bakterija nego što je izbrojano ljudi na čitavom planetu! Koliko su pak upravo one ključne za planetarnu biologiju i ekologiju te zdravlje svakog živućeg višestaničnog organizma na Zemlji doznajte u našem članku!

Bakterije vam se na prvu možda i neće učiniti “najnapetijim” štivom no, prije nego što krenemo dalje, obećavam vam da će ovaj članak posvećen upravo njima biti sve samo ne dosadan! Bakterije su, iako možda baš i ne “najljepša”, svakako najbrojnija skupina organizama na Zemlji. Usudila bih se reći i najbitnija jer je većina ovih jednostaničnih “faca” nužna za održavanje života svih

TEHNIKA I PRIRODA

ostalih makroorganizama na Zemlji. Prisutni su svagdje oko nas, na nama i u nama, u tlu i u vodi.

Neke su bakterije pripadnici fiziološke flore ljudi i životinja, koje su svoj dom utemeljile na koži, u usnoj i nosnoj sluznici, crijevima, donjem dijelu ženskog spolnog sustava itd., dok druge obavljaju poželjne kemijske procese te se primjenuju u raznim gospodarskim djelatnostima. No krenimo iz početka. Što su to, uopće, bakterije?

Po definiciji, bakterije (grč. βαϰτηρία: batina, palica), mikroskopski su sitni jednostanični organizmi s prokariotskom građom stanice (tzv. prokarioti), koji posjeduju dvolančani DNK poput zatvorene kružne omče, koja nije obavijena jezgrinom opnom. Prosječni je promjer bakterijskih stanica oko 1 μm. Carstvo prokariota (Procaryotae) obuhvaća jednostanične i kolonijalne oblike različitih bakterija, a razlikujemo dva glavna tipa: arheobakterije (Archaeobacteria – prastare bakterije) i eubakterije (Eubacteria – prave bakterije). Arheobakterije se prema građi stanice razlikuju od eubakterija s obzirom na to da njihove citoplazmatske membrane sadrže neobične lipide, a ribonukleinska kiselina (RNK) u ribosomima razlikuje se građom od RNK u ribosomima eubakterija. Arheobakterije obuhvaćaju tri skupine: metanogene (koji stvaraju plin

5

metan), ekstremne halofile (koji žive u staništima s visokim postotkom soli) i termoacidofile (koji žive u okolišu visokih temperatura i sniženih pH-vrijednosti). Arheobakterije svakako predstavljaju prapočetke života na Zemlji, odnosno, živući su predstavnici oblika iz kakvih su se poslije, tijekom evolucije, razvili viši oblici.

Prave bakterije ili, uobičajeno, bakterije imaju ekvivalent jezgre (nukleoid), ribosome i citoplazmatske membrane, a većina i posebno građenu staničnu stijenku, koja osigurava stalan oblik stanice. Imaju vanjske dodatne strukture: kapsulu, citoplazmatske uklopine, bičeve i dlačice (fimbrije ili pili).

Međutim, sve navedeno su striktno znanstvene i formalne činjenice o kojima ste već zasigurno učili u školi! No u nastavku članka posvetit ćemo se nekim manje poznatim i iznimno impresivnim činjenicama iz života ovih ‒ vjerujte mi na riječ ‒ živućih superjunaka! Bakterije su, kao što smo već spomenuli, najzastupljeniji živući organizmi na Zemlji, što konkretno znači da ih na Zemlji postoji otprilike pet milijuna trilijuna trilijuna (i ne, ovaj drugi trilijun nije “tipfeler”!!!). Pritom smo mi sami, kao višestanični organizmi, barem napola sastavljeni od bakterijskih stanica. Diljem interneta često se mogu naći raznorazne pseudoinformacije i dezinformacije pa se, između ostalog, navodi i da je u jednoj prosječnoj osobi, poput vas ili mene, sadržano deset puta više bakterijskih nego ljudskih stanica. Međutim, taj je podatak ipak malo pretjeran – naime, nedavna studija zaključila je da u ljudskom organizmu postoji “svega” oko 30% više bakterijskih nego ljudskih stanica. Čak i usprkos tome, bakterije odnose prevagu pa biste mogli pomisliti da nas to čini više bakterijama nego ljudima! No, premda brojčano istinito, ove su bakterijske stanice zapravo mnogo manje od ljudskih, a kada bismo ih ekstrahirali iz organizma i “stavili na kup”, napunile bi jednu veliku bocu Cole (2 L ili 0,5 galona) u volumenu. Stoga, one zapravo čine svega 1-2% naše tjelesne mase. Bilo kako bilo, to je još uvijek zavidan broj bakterijskih stanica – konkretno, u svom hramu zvanom tijelo svakodnevno teglimo okolo cca 39 trilijuna bakterijskih stanica! No, to nismo samo mi – de facto, svi višestanični organizmi žive u uskoj vezi s okolnim mikroorganizmima. Skupine mikroorganizama koji žive u mirnom suživotu sa svojim domaćinom (čovjekom ili životinjom)

6

zovu se još i mikroflora ili autohtona flora.

Najvećim dijelom to su baš ove naše bakterije te neke gljive. Protozoe (praživotinje) su rijeđe prisutne, dok pak virusi nisu normalna flora čovjeka. No, bakterije nisu samo najmnogobrojniji organizmi na svijetu već i najstariji – vidite, one postoje već najmanje 3,5 milijardi godina, što ih svakako čini najstarijim poznatim oblikom života na planetu. Ljudi ih, međutim, nisu vidjeli sve do 1674. godine, kada je nizozemski znanstvenik Antonie van Leeuwenhoek uočio neke sićušne plivajuće likove dok je petljao s novoizumljenim mikroskopom i usput nam dao još jedan vrlo uvjerljiv argument za redovito pranje zuba – naime, otkrio ih je dok je ispitivao pljuvačku i strugotine iz ljudskih usta!

Bakterije su svuda, pa tako i u našem pupku. Štoviše, s posebnom napomenom da bakterije vašeg pupka stvaraju toliko jedinstven uzorak da se mogu izjednačiti sa svojevrsnim mikrobiološkim “otiskom prsta” specifičnim za svakoga od nas! U jednom (možda će vam se činiti i pomalo čudnom znanstvenom projektu), istraživači su uzeli brisove 60 pupaka raznih “vlasnika” i za svakog identificirali pripadajuće bakterije. Pritom su identificirali ukupno 2.368 vrsta bakterija, od kojih je njih 1.458 bilo novo za znanost! E sad ide onaj čudan dio ‒ kod svake osobe ponaosob, nije pronađena neka tipična sastavina bakterija, kako biste očekivali, već su su ti pupci bili mikrobiološki itekako raznoliki!

Primjerice, jedna osoba, koja se nije oprala zaista jaaako dugo, imala je čak i dvije vrste ekstremofilnih bakterija, koje inače žive u ekstremnim okruženjima, kao što su ledene kape ili termalni otvori. Druga osoba imala je bakteriju koja je prije bila pronađena samo i jedino u tlu u Japanu, no onaj najčudniji dio jest da dotična nikada nije bila ni blizu Zemlje Izlazećeg Sunca! A, osim što su stare i mnogobrojne, bakterije su bogme i brze! Pseudomonas natriegens, bakterija koja živi u oceanima, može prijeći put od rođenja do reprodukcije za 10 minuta. Što će reći da bi u vremenskom okviru od, recimo, pet sati jedna stanica teoretski mogla dati više od milijardu potomaka. Nadalje, bakterije su jedne od najistraženijih i najmisterioznijih skupina živućih organizama istovremeno jer, iako ogroman broj njih jako dobro poznajemo, većinu bakterija tek trebamo identificirati! Godine 2003. genetičar J. Craig Venter počeo je istraživati otvoreno more i

analizirati vodu da bi već na svom prvom putovanju izvukao više od milijun nikada prije viđenih bakterijskih genoma. Ujedno, prvi umjetni oblik života neće biti robot nego bakterija. Naime, upravo već gorespomenuti Venter, nezadovoljan pronalaženjem prirodnih bakterija u ekonomske, medicinske i energetske svrhe, predvodi napore da izgradi sintetičku bakteriju od nule – i u tome zasad sasvim solidno uspijeva! Takvi se jednostanični sintetički organizmi već produciraju i sadrže četiri “vodena žiga” upisana u njegovu DNK, kako bi se identificirali kao sintetički i kako bi pomogli u praćenju svojih potomaka. Vjerovali ili ne, ti vodeni žigovi uključuju šifrarnu tablicu za cijelu abecedu s interpunkcijama, imena svih 46 znanstvenika koji su sudjelovali u njihovoj kreaciji, tri citata i tajnu adresu e-pošte za dotičnu stanicu. Top that!

Bakterije su i superbrze! Bičujući svojim repom, jedna od superpoznatih vrsti ‒ E. coli ‒ može putovati 25 puta duže od svoje vlastite duljine u 1 sekundi, što je mikrobiološki ekvivalent trkaćem konju koji postiže 217 km na sat. Bakterije su i jako dovitljive pa su čak postavile i stalni logor unutar naših stanica. Mitohondriji, elektrane koje opskrbljuju energijom gotovo svaku stanicu u tijelu, potomci su bakterija koje su progutali veći mikroorganizmi prije nekoliko milijardi godina. I korisne su!

Svaka reklama za npr. B-aktiv reći će vam isto!

Bez njih bismo mogli preživjeti, teoretski, čak štoviše, crijevna flora novorođenčadi je sterilna, a “dobra kontaminacija” se dešava pri samom činu poroda, te potom nadalje pri sisanju majčina mlijeka. Ali bilo bi nam vrlo teško! Jer neke od bakterija itekako pomažu našoj probavi – vidite, laboratorijski miševi s crijevima bez bakterija moraju pojesti čak 41% više kalorija od svojih bakterijski nastanjenih kolega! No naravno, osim dobrih, ima i onih zločestih bakterija. Njih rješavamo antibioticima... zar ne? Da. Međutim, kada popijete antibiotik da biste se riješili neke patogene bakterije, kao kolateralna žrtva padne i pokoja dobra bakterija. No bakterija Clostridium difficile može naseliti upravo dio crijeva očišćen antibioticima, uzrokujući bolnu upalu i proljev.

Nadalje, bakterije su općenito vješte u razvijanju rezistencije na antibiotike. Među najsmrtonosnijim otpornim bakterijama je tzv. MRSA. MRSA (meticilin-rezistentni Staphylococcus aureus) je vrsta zlatnog stafilokoka koja je postala otporna

na pencilinske antibiotike, a potom i na mnoge druge antibiotike. To vjerojatno znate. Manje je poznato da infekcije koje uzrokuje MRSA nisu drugačije niti teže od onih koje uzrokuje stafilokok osjetljiv na antibiotike. Problem je u tome što se zbog otpornosti na mnoge antibiotike, infekcije koje uzrokuje MRSA liječe antibioticima koji su često toksični i imaju više nuspojava nego oni kojima se liječe infekcije uzrokovane osjetljivim stafilokokom. Smrtonosnost od MRSA-e dijelom dolazi i od klase kemikalija poznatih kao karotenoidi, koje MRSA koristi za borbu protiv našeg imunološkog sustava. Ironično, karotenoidi se nalaze u mnogo zdravog voća i povrća i mogu smanjiti rizik od raka! No, vratimo se bakterijskim pozitivnim supersvojstvima. Određene bakterije uspijevaju u zaista ekstremnim uvjetima. Godine 2006. sonda u južnoafričkom rudniku zlata otkrila je bakterije koje žive skoro 3,2 km pod zemljom, preživljavajući zahvaljujući energiji koju emitiraju radioaktivne stijene. Druga vrsta, Deinococcus radiodurans, može preživjeti gotovo 10 000 puta veću dozu zračenja od one koja je smrtonosna za ljude, što je čini glavnim kandidatom za čišćenje nuklearnog otpada.

Kako se čini da ulazimo u sferu SF-a, jeste li znali i da se poruke mogu pohraniti u DNK bakterija i zatim dohvatiti? Da! Znanstvenici su pokušavali pronaći novi način pohranjivanja informacija (npr. u slučaju nuklearne katastrofe), pa su pokušali unutar živih stanica bakterija. Za pohranu informacija odabrali su upravo našu Deinococcus radiodurans jer, osim radijacije, može preživjeti visoke temperature, isušivanje i UV-svjetlo. Za potrebe ove studije, znanstvenici su kodirali jednu pjesmu na četiri baze DNK i ubacili njezine dijelove u bakterije.

Na posljetku, možemo zaključiti da su bakterije sve samo ne dosadne! Štoviše, trebali bismo ih laberirarti upravo fantastičnima! Bakterije su zoran primjer da svako biće, bez obzira na svoju veličinu, zaslužuje itekakav respekt! Jer, ne zaboravite, svako biće, koliko god sićušno bilo, u svojoj srži krije tajnu samoga Života, i mudrost koju nam je tek za spoznati. A tek štiteći njih, počevši od samih temelja, od mikrobiološke razine, štitimo i sami sebe.

Ivana Janković, Croatian Wildlife Research and Conservation Society

7

BBC micro:bit [23]

KODIRANJE

Poštovani čitatelji, u prošlom ste nastavku naučili koristiti ultrazvučni radar. Na kraju teksta predloženo je da napišete program koji će aktivirati alarm (buzzer, koji ćete spojiti na BBC micro:bit) kad netko širom otvori vrata vaše sobe.

Pripremite sklop Prema montažnoj shemi sa Slike 23.1. sastavite sklop.

Za ovaj primjer trebate aktivno piezo-električno zujalo (od engleskog buzzer) koje u stručnoj literaturi nazivaju indikatorom (od engleskog indicator). Njegov crni izvod spojite na zajedničku masu (GND), a crveni na izvod P0 BBC micro:bita.

U Makecode Editoru prepišite program sa Slike 23.2.

Program preuzmite i otpremite, a potom ga isprobajte. Kako bi ovaj sklop obavljao zadanu funkciju treba biti autonoman pa BBC micro:bit napajajte iz baterija. Cijeli sklop namjestite tako da je njegov radar udaljen nešto manje od 20 cm, i to iza širom otvorenih vrata vaše sobe. Kad to ugodite, vrata zatvorite te pozovite ukućana

Slika 23.2. Programski kôd za alarm s ultrazvučnim radarom i indikatorom

da uđe u sobu. Alarm će se aktivirati čim netko širom otvori vrata.

Ako nemate navedeni indikator, već ste nabavili pasivno piezo-električno zujalo koje u stručnoj literaturi nazivaju pretvaračem (od engleskog transducer) onda koristite program sa Slike 23.3.

Slika 23.3. Programski kôd za alarm s ultrazvučnim radarom i pretvaračem

Program preuzmite i otpremite, a potom ga isprobajte. Za razliku od prethodnog programa gdje je indikator samo pištao, s ovim će programom pretvarač odsvirati izabranu melodiju.

Slika 23.1. Alarm s ultrazvučnim radarom i piezo-električnim buzzerom

8

Piezo-električno zujalo Iako zujala (indikatori i pretvarači) izvana vrlo često izgledaju istovjetno (Slika 23.4.) u stvarnosti se ipak razlikuju pa zato u nastavku otkrijte što su to piezo-električna zujala.

Najjednostavnije rečeno, piezo-električno zujalo je element koji se koristi za generiranje zvuka. U elektronici se često koristi jer je lagan, pouzdan i jeftin. Kako je već rečeno, postoje dva

Slika 23.4. Piezo-električna zujala

tipa piezo-električnih zujala. Prvi tip je aktivan, a to znači da unutar kućišta osim piezo-električnog elementa postoji i oscilatorni sklop. Kad takvo zujalo spojite na bateriju ono pišti na frekvenciji koju generira taj oscilatorni sklop. Drugi tip je pasivan, a to znači da nema ugrađenog oscilatornog sklopa pa se piezo-električni element ponaša kao običan zvučnik. Kad se na to zujalo spoji baterija, čuje se samo jedan “klik”, a kad se baterija odvoji čuje se drugi “klik”.

Načelo rada zasniva se na fizikalnoj pojavi koju nazivamo piezo-električnim učinkom. Riječ piezo potječe od grčke riječi piezein što znači ‒ pritisnite. Još su davne 1880. godine fizičari Paul-Jacques i Pierre Curie utvrdili da se na određene materijale (na primjer prirodni kvarcni kristal SiO2 ili u novije vrijeme umjetno dobiveni kristal barijevog titanata BaTiO3), primjenom mehaničkog pritiska generira električna energija, ali može raditi i obrnuto. Naime, kada se ti piezo-električni materijali izlože izmjeničnoj električnoj energiji oni se rastežu i sažimaju u skladu s frekvencijom struje te tako proizvode zvuk.

Danas se piezo-električni kristali koriste za generiranje električne energije, u medicini za ehografiju (popularni ultrazvuk), kao osjetilo vibracija (alarmni uređaj), sonar (podvodni lokator), u upaljačima (za plinske peći), u satovima, za izradu zujala i zvučnika…

Piezo-električno zujalo kao osjetilo Već znate da je najbolje kad sami isprobate pojavu. Za to će vam biti potrebno golo piezo-električno zujalo (bez kućišta), Slika 23.5.

Kako je na slici vidljivo, trebate zalemiti dva izvoda od dva komadića krute bakrene žice.

Prema montažnoj shemi sastavite sklop, Slika 23.6.

Jedan izvod neka ide na P0 BBC micro:bita, a drugi na GND. Paralelno s osjetilom valja spojiti otpornik od 1 MΩ.

To je potrebno jer je piezo-električni kristal element s karakSlika 23.5. Piezo-električno teristikama sličnima zujalo bez kućišta kondenzatoru. Naime, on akumulira naboj, a otpornik će omogućiti prijenos tog naboja.

Slika 23.6. Montažna shema sklopa gdje se piezo-električno zujalo koristi kao osjetilo vibracija i udara

Na Slici 23.7. vidljiv je potreban kôd.

Program preuzmite i otpremite. Pokrenite i ugodite Tera Term. Prstima pritisnite piezo-električno osjetilo. U pokrenutoj aplikaciji trebali

Slika 23.7. Program za ispitivanje piezo-električnog osjetila

9

biste vidjeti brojeve koji se mijenjaju u rasponu od 0 do 1023, Slika 23.8.

Postoji bolji način prikazivanja rezultata mjerenja, no za to se trebate pripremiti prema uputama koje slijede. Naime, zadnja inačica Make Code Editora omogućava izravan grafički prikaz Slika 23.8. Piezo-električno osjetilo generi- rezultata mjerenja, no ra naboj kada ga pritišćete najprije morate preuprstima, a BBC micro:bit zeti i do pločice BBC to pretvara u brojeve micro:bita otpremiti najnoviji firmver. Kako se to radi? Najnoviji firmver pronađite na službenoj stranici https:// microbit.org/get-started/user-guide/firmware/.

Nude se dvije inačice, vi preuzmite onu koja odgovara verziji vašeg BBC micro:bita, Slika 23.9.

Slika 23.9. Postoje dvije inačice firmvera

Koja je verzija vašeg BBC micro:bita? To možete pročitati na samoj pločici, Slika 23.10.

Odvojite USB-kabel (i baterije ako ste ih dosad koristili), a nakon toga na pločici BBC micro:bita pritisnite i držite tipku za reset. Preko

Slika 23.10. Na samoj pločici BBC micro:bita otisnuta je verzija

10

USB-kabela nanovo spojite BBC micro:bit s računalom. Otpustite tipku za reset. Umjesto uobičajenog naziva “microbit”, u Windowsovom popisu dobit ćete naziv “MAINTENANCE”. Metodom zakači i potegni otpremite maloprije preuzeti firmver u MAINTENANCE i malo sačekajte da se učita.

Za ovo što slijedi valja napomenuti da će funkcionirati samo u novijoj inačici pretraživača Chrome (ili Microsoft Edge) pa se pobrinite da ažurirate i web-pretraživač. Kad ste i to sredili, pokrenite omiljeni pretraživač te u MC E nanovo prepišite program sa Slike 23.7. Nakon toga u programskoj traci kliknite na zupčanik, a iz padajućeg izbornika izaberite “Connect device”, Slika 23.11.

Pojavit će se nekoliko skočnih prozora s uputama koje trebate slijediti. Kad konačno dođete do skočnog prozora kao na Slici 23.12. obilježite “BBC micro:bit CMSIS-DAP” tako da poplavi te kliknite na Connect.

Sad je sve spremno za nove mogućnosti koje pruža MC E. Prva pogodnost je neposredno otpremanje programa do BBC micro:bita. Kliknite po ljubičastoj programskoj tipki “Download” (na sučelju dolje lijevo). Sačekajte da se program otpremi te kliknite na programsku tipku “Show Slika 23.11. Chrome console Device”, Slika 23.13.

Pojavit će se grafikon. i BBC micro:bit valja Šakom lagano lupajte po upariti (objašnjenje u tekstu) radnom stolu. Osjetilo će poslati podatke o vibracijama koje izazivate, a vrijednosti koje se prenose možete pročitati i vidjeti na zaslonu.

U trenutku kad odlučite odvojiti BBC micro:bit od računala najprije ćete morati obaviti softversko izdvajanje. Kako se to radi? Kliknite na tri točkice koje se nalaze blizu programske tipke Download. Otvara se skočni prozor gdje trebate klikom izabrati “Disconnect”, Slika 23.14.

Eto, upoznali ste interesantne stvari. Iskoristite novostečeno znanje za izradu protuprovalnog

Slika 23.14. Prije odvajanja pločice BBC micro:bita od računala treba kliknuti na Disconnect

Slika 23.12. Zadnji korak prije uparivanja BBC micro:bita s računalom

alarma za automobil ili za alarm koji će čuvati ladicu vašeg radnog stola od znatiželjnika.

Trebate dva piezo-električna elementa. Prvi ćete koristiti kao zujalo, a drugi kao osjetilo. U svrhu povećanja osjetljivosti, osjetilu vibracija dodajte njihalo. Na Slici 23.15. možete proučiti jedno moguće rješenje.

Trebat ćete kruti komad bakrene žice približno 100 mm dug ili spajalicu za papir koju ćete uz pomoć kliješta izravnati. Jedan kraj žice zalemite na veći disk piezo-električnog elementa, i to

straga. Na drugi kraj žice pričvrstite neki teret, na primjer maticu M10 ili tri elementa redne stezaljke. Izvode piezo-električnog osjetila utaknite na eksperimentalnu pločicu i preko paralelno spojenog otpornika od 1 MΩ priključite sve na GND i P1 pločice BBC micro:bita (kao na Slici 23.6.). Piezo-električno zujalo priključite na GND i P0 BBC micro:bita. Sad je sve spremno za

Slika 23.15. Amaterska izrada vodoravnog njihala

Slika 23.13. U MC E je između ostalog novina i trenutno prikazivanje podataka koji dolaze s BBC micro:bita

11

kodiranje. Samostalno odredite potreban prag te napišite program.

Ako vam ovaj izazov nije dovoljan, onda znatno produljite polugu njihala (na 0,5 m ili više), povećajte teret te njihalo namjestite okomito. Možda će s takvim njihalom ovo osjetilo moći registrirati i podrhtavanja tla (potrese).

Isprobajte.

Za ove ste vježbe trebali: • BBC micro:bit • USB-kabel • baterije za BBC micro:bit • rubni priključak za BBC micro:bit • spojne žice u raznim bojama • spojne žice s krokodil-štipaljkama • eksperimentalnu pločicu na ubadanje • ultrazvučni modul VMA306 od Vellemana • bateriju od 4,5 V za ultrazvučni modul • otpornik od 3,3 kΩ (NARANČASTANARANČASTA-CRVENA-ZLATNA) • otpornik od 6,8 kΩ (PLAVA-SIVA-CRVENA-ZLATNA) • otpornik od 1 MΩ (SMEĐA-CRNA-ZELENA-ZLATNA) • dva piezo-električna zujala • spajalicu za papir ili komad krute bakrene žice dužine 100 mm • dva kraća komada krute bakrene žice (za izvode piezo-električnog elementa) • trodijelnu rednu stezaljku • lemilo i malo lema.

Marino Čikeš, prof.

12

“STEM” U NASTAVI

Slike u prilogu

Robotski modeli za učenje kroz igru u STEM-nastavi Fischertechnik (43) Kolotur je stroj izrađen od kotača koji omogućava prijenos impulsa gibanja ili djelova­ nja sile pomoću užeta koje prolazi untar njegovog žlijeba. Jednostavan kolotur olakšava manipulaciju proizvodima velikih masa i primjenjuje se za podizanje ili povlačenje velikih tereta malom silom. Složeni kolotur izrađen je od dva ili više kotača i primjenjuje se u građevinarstvu, brodogradilištima, morskim i riječnim lukama, na brodovima, jedrilicama, u spasilačkim helikopterima itd.

Vrste kolotura: 1. Nepomičan kolotur ima čvrstu osovinu i upotrebljava se za promjenu smjera djelova­ nja sile. Na jednom kraju užeta djeluje čovjek silom F, a na drugome je smješten teret W koji moramo podići. Nepomičan kolotur radi kao poluga jednakih krakova duljine l, jer je krak jednak polumjeru kolotura, ako zanemarimo silu trenja. Tijekom rada sila djelovanja je nepromijenjena i jednaka je masi tereta.

2. Pomičan kolotur ima pomičnu osovinu kojom držimo masu tereta u ravnoteži s dvostruko manjom silom, jer je djelovanje mase tereta raspodijeljeno na dva užeta. Pomičan kolotur okreće se oko svoje osi i giba se s teretom.

Kod pomičnog kolotura sila djelovanja jednaka je polovini tereta, ako zanemarimo silu trenja. Mijenja se veličina sile, a njezin smjer ostaje isti.

Koloturnik je sustav kolotura koji olakšava dizanje velikih masa uz pomoć male sile (povlačenjem užeta) uz produljenje puta s.

Koloturnik je niz od jednoga čvrstog i nekoliko pomičnih kolotura pri čemu svaki pomični kolotur dvostruko umanji silu potrebnu za uravnoteženje mase tereta.

Slika 1._Kolotur Model kolotura izrađen je od elemenata Fischertechnika i osnovnih spojnih građevnih blokova. Odabir građevnih blokova, električnih i mehaničkih elemenata sa senzorima kontrole osigurava funkcionalnost modela. Algoritmi upravljanja i programska rješenja osiguravaju upravljanje, pouzdan i siguran rad mehanizama kolotura.

Izrada modela Kolotura Model Kolotura povezan je vodičima s ulaznim i izlaznim električnim elementima i s međusklopom (sučeljem). Prije pokretanja mo­dela provjeravamo rad električnih elemenata i dodirnih senzora (izrada programskog rješenja za pokretanje elektromotora, dvije lampice i četiri tipkala).

Postupak sastavljanja konstrukcije omogućuje popis elemenata Fischertechnika uz pravilan redoslijed radnih postupaka i obaveznu kontrolu kvalitete.

Slika 2._FT_elementi Model kolotura pokreće istosmjerni elektromotor povezan s prijenosnim mehanzmom, dvije lampice i dva tipkala. Upravljanje modelom pomoću dodirnih senzora (tipkala I1, I2) osigurava potpunu funkcionalnost tijekom rada i automatiziranu kontrolu podizanja i spuštanja tereta.

Faze izrade konstrukcije modela: • izrađivanje funkcionalne konstrukcije modela kolotura, • postavljanje elektromotora s prijenosnim mehanizmom, • postavljanje svjetlosne signalizacije (lampice), • postavljanje upravljačkih elemenata (tipkala), • povezivanje električnih elemenata vodičima, međusklopom i izvorom napajanja, • izrađivanje algoritama i računalnog programa za upravljanje modelom kolotura.

Napomena: Duljinu vodiča sa spojnicama određuje udaljenost električnih elemenata na modelu od međusklopa. Postavljanje međusklopa uz automatizirani model s izvorom napajanja (baterija U = 9 V) određeno je ulazno-izlaznim spojevima međusklopa.

Slika 3._konstrukcijaA Slika 4._konstrukcijaB Slika 5._konstrukcijaC

Na podlogu je umetnuto deset velikih crnih građevnih blokova koji osiguravaju visinu stabilnih nosača konstrukcije brisača. Veliki crni građevni blok umetnite u treći red i drugi stupac s jedne i druge strane podloge. U isti red umetnite veliki crni građevni blok i iznad svakog velikog crnog građevnog bloka umetnite tri velika crna građevna bloka (ukupno pet). Između nosivih stupova umetnite veliki crni građevni blok.

Slika 6._konstrukcijaD Slika 7._konstrukcijaE Slika 8._konstrukcijaF Na vrhove oba nosiva stupa umetnite male dvostrane spojne crvene elemente koji omogućuju povezivanje stupova u čvrstu cjelinu.

Iznad dvostranog spojnog crvenog elementa umetnite veliki crveni građevni blok međusobno povezan u niz s tri velika crna građevna bloka.

Kompaknost i nosivost konstrukcije osigurava veću kvalitetu i pouzdanost pri izradi ostalih elemenata pozicioniranih na modelu.

Slika 9._konstrukcijaG Slika 10._konstrukcijaH Nosač osovina umetnite s donje strane no­sivog horizontalnog stupa i pozicionirajte ga u sredinu. Osovinu duljine 30 milimetara provucite kroz otvor nosača osovina i srednji provrt kotačića za sajlu (konac). Precizno namjestite položaj osovine tako da su simetrične obje strane radi umetanja krajnika s oprugom.

Napomena: Krajnici s oprugom osiguravaju stabilan nepomičan položaj osovine čime je onemogućeno ispadanje kotačića za sajlu.

Slika 11._konstrukcijaI Slika 12._konstrukcijaJ Slika 13._konstrukcijaK Slika 14._konstrukcijaL Slika 15._FT_elementi1 Sastavite identičan sklop s kotačićem za sajlu i provucite tanki konac kroz žlijeb kotača te ga zavežite u čvrsti čvor. Na nosač osovina umetnite građevni blok s četiri utora koji je smješten cijelom plohom uz nosač osovina. Ispod građevnog bloka u sredinu umetnite kuku.

Napomena: Kuku postavite u središnji položaj radi ravnomjerne raspodjele mase pri dizanju tereta. Popis gradivnih elemenata olakšava izradu mehaničkog sklopa konstrukcije.

Slika 16._konstrukcijaLJ Slika 17._konstrukcijaM

13

Slika 18._konstrukcijaN Kutni element s dva spojnika (60°) umetnite između trećeg i četvrtog velikog građevnog bloka nosivog stupa. Na njega povežite tri u nizu velika građevna bloka koje u podnožju spojite s postoljem pomoću kosog elementa s jednom spojkom (30°).

Napomena: Podesite potporne stupove tako da sile naprezanja ne opterećuju glavni stup konstrukcije. Postupak izrade potpornog stupa ponovite s istim elementima na drugom stupu.

Slika 19._konstrukcijaNJ Slika 20._FT_elementi2 Slika 21._konstrukcijaO Prednju plohu nosača konstrukcije obložite sa šest velikih i dvije male tanke pokrovne ploče.

Pokrovne ploče dodatno povezuju gradivne elemente čime je osigurana stabilnost i kompaktnost nosivih elemenata konstrukcije modela.

Slika 22._konstrukcijaP Slika 23._konstrukcijaR Slika 24._konstrukcijaS Slika 25._konstrukcijaŠ Građevni crni mali blok s jednim spojnikom umetnite na podlogu u sedmi red pored potpornog stupa. Postolje za prijenosni mehanizam omogućava njegovo postavljanje na visinu potrebnu za pouzdan rad kolotura. Kroz prijenosni mehanizam (getriba) prolazi zupčanik za getribu s vratilom. Umetnite na završetak zupčanika za getribu s vratilom spojnik (graničnik) koji omogućava konstantnu rotaciju prijenosnog mehanizma. Na drugu stranu spojnika umetnite malu osovinu s graničnicima duljine 45 mili­ metara. Nosač bubnja za sajlu umetnite na podlogu pomoću velikog crvenog građevnog elementa s utorom i spojnikom i malog građevnog bloka s jednim spojnikom.

Napomena: Duljina osovine s graničnicima određena je veličinom bubnja za sajlu kroz koji prolazi osovina. Sajlu (konac) provucite kroz mali provrt na bubnju, čvsto zavežite i namotajte dovoljnu duljinu konca za podizanje mase sustavom kolotura.

Slika 26._konstrukcijaT Slika 27._FT_elementi3 Povezivanje elektromotora s prijenosnim mehanizmom omogućuje funkcionalnost mo­dela pri podizanju mase tereta.

Napomena: Elektromotor umetnite u krajnji položaj na prijenosni mehanizam tako da rotor

14

dodiruje zupčanike smještene unutar prijenosnog mehanizma.

Slika 28._ konstrukcijaU Slika 29._konstrukcijaV Slika 30._konstrukcijaZ Slika 31._konstrukcijaX Slika 32._konstrukcijaY Slika 33._FT_elementi4 Postolja za lampice umetnite na gornju plohu nosive grede koja spaja nosive stupove povezane s postoljem. Lampice umetnite u postolje za lampicu zajedno sa zaštitnim kapicama (zelena, narančasta). Popis gradivnih elemenata olakšava izradu konstrukcije električnog sklopa signalnih lampica.

Napomena: Postavite vodilice za vodiče na krajeve nosive grede i na stražnju stranu nosivih stupova konstrukcije te izmjerite duljinu vodiča.

Slika 34._konstrukcija W Slika 35._konstrukcija Q Slika 36._ konstrukcija XY Posljedni izazov je postaviti izvor napajanja na podlogu pomoću spojnih elemenata.

Građevni mali blok s jednim spojnikom umetnite na sredinu podloge pored konstrukcije modela. Mali spojnik umetnite u crni građevni blok suprotno od izvora napajanja. Međusklop postavite na mali spojnik pazeći na položaj priključnica koje su smještene na međusklopu. U utore međusklopa umetnite dva dodirna senzora kojima upravljamo radom modela kolotura.

Napomena: postavite izvor napajanja (bateriju) i međusklop na podlogu i spojite uredno vodičima optimalne duljine. Ulazne i izlazne elekrične elemente povežite s međusklopom i testirajte rad programskim alatom u programu RoboPro. Slika 37._TXT Povezivanje električnih elemenata s TXT-sučeljem: • elektromotor (M1) na izlaz, • lampice (O3, O4) na izlaze (crveno) i zajedničko uzemljenje (┴, zeleno), • dodirni senzori (I1, I2) na ulaze, • izvor napajanja ‒ baterija (U = 9 V).

Napomena: Lampice imaju jedan zajednički vodič (uzemljenje) radi smanjenja broja vodiča koji povezuju model s međusklopom.

Pri povezivanju međusklopa s električnim elementima modela pazite na boje spojnica

vodiča, urednost spajanja vodiča i dužinu vodiča lampica, elektromotora i tipkala.

Pri povezivanju međusklopa s električnim elementima modela pazite na boje spojnica vodiča, urednost spajanja vodiča i dužinu vodiča lampica, elektromotora i tipkala.

Elektroničke elemente uvijek povezujemo prije spajanja izvora napajanja (baterije) i izrade algoritma (programa): • povezivanje TXT-međusklopa s računalom, ulaznim i izlaznim elementima, • provjera ispravnosti električnih elemenata: elektromotor, dva tipkala i dvije lampice, • provjera komunikacije između TXT-međusklopa i programa RoboPro. Modelom kolotura upravljaju senzori dodira (tipkala I1 i I2) koji kontroliraju podizanje i spuštanje mase tereta uz uključivanje i isključivanje svjetlosne signalizacije (lampice O3 i O4).

Napomena: Obavezna je završna kontrola spojeva vodiča prije pokretanja alata za test programa. Ovim postupkom provjeravamo ispravnost rada ulaznih i izlaznih električnih elemenata.

Uredno postavljanje vodiča u vodilice osigurava dobru preglednost pri provjeri rada i uštedu pri izradi duljina vodiča između modela i sučelja.

Zadatak_1: Napiši algoritam i dijagram toka (program) koji pritiskom na tipkalo I1 pokrene elektromotor u jednom smjeru koji je povezan s prijenosnim mehanizmom i pokreće kolotur koji diže masu tereta.

Pritiskom tipkala uključe se lampice (O1, O2 = 1). Vrtnjom elektromotora podižemo masu tereta dok je tipkalo (I1 = 1) pritisnuto.

Otpuštanjem tipkala (I1 = 0), elektromotor se zaustavi (M1 = stop) i lampice se isključe.

Program konstantno nastavlja provjeravati stanje na tipkalu (I1) dok ne isključimo program.

Slika 38._FT_Kolotura1 Pritiskom tipkala (I1 =1) elektromotor se vrti zadanom brzinom i lampice svijetle dok ne otpustimo tipkalo (I1 = 0).

Zadatak_2: Napiši algoritam i dijagram toka (program) koji upravlja radom sustava kolotura tako da podiže i spušta masu tereta. Program usporedno provjerava koje je tipkalo pritisnuto.

Pritiskom tipkala (I1 = 1) kolotur diže masu tereta i narančasta lampica je isključena (O3 = 0), a zelena je uključena (O4 = 1).

Otpuštanjem tipkala (I2 = 0) elektromotor kolotura se zaustavi (M1 = stop), isključi zelenu lampicu i uključi narančastu lampicu.

Pritiskom tipkala (I2 = 1) kolotur spušta masu tereta i zelena lampica je uključena (O4 = 1), a narančasta je isključena (O3 = 0).

Otpuštanjem tipkala (I2 = 0) elektromotor kolotura se zaustavi (M1 = stop), isključi zelenu lampicu i uključi narančastu lampicu.

Program konstantno nastavlja provjeravati stanje na tipkalima (I1, I2), dok ne isključimo program.

Slika 39._FT_Kolotura2 Tipkalima upravljamo radom kolotura koji podiže i spušta masu tereta s elektromotorom i svjetlosnom signalizacijom.

Tablica stanja: elektromotor, dva tipkala i dvije lampice TIPKALA

LAMPICE

I1

I2

O3

O4

ELEKTOMOTOR M1

0

0

on

off

STOP

1

0

off

on

CW

0 0

0 1

on off

off on

STOP CCW

Izazov_1: Napiši algoritam i dijagram toka (program) kojim upravljamo radom kolotura.

Pokretanjem programa elektromotor miruje i lampice ne svijetle.

Pritiskom tipkala (I1) kolotur diže masu tereta, zelena lampica svijetli, a narančasta ne svijetli.

Otpuštanjem tipkala (I1) kolotur se zaustavi i zelena lampica se isključi.

Pritiskom tipkala (I2) kolotur spušta masu tereta, narančasta lampica svijetli, a zelena ne svijetli. Otpuštanjem tipkala (I2) kolotur se zaustavi i narančasta lampica se isključi.

Napomena: Prije izrade programa nacrtaj tablicu stanja.

TIPKALA I1 I2 0 0 1 0

LAMPICE O3 O4 off off off on

ELEKTOMOTOR M1 STOP CW

0

0

off

off

STOP

0

1

on

off

CCW Petar Dobrić, prof.

15

Nastavak s 2. stranice sve bolji i mijenja definiciju automobila iz vozila koje vas vozi od točke A do točke B, u nešto što pokreće cijeli vaš život.”

Novi pogoni predstavljaju pomak u Fordovom pristupu proizvodnji električnih vozila. Ford svoje baterije trenutno dobavlja iz SK Innovationa, koji je nedavno izgubio spor o poslovnoj tajni sa suparničkim LG Chemom, što bi moglo omesti njegov uvoz u SAD. Proizvodnjom vlastitih baterija u SAD-u, Ford bi mogao izbjeći probleme u poslovima prekooceanskog uvoza. Osim proizvodnje baterija, Ford planira pokrenuti liniju za recikliranje starih baterija. Ovo je velika investicija za nultu proizvodnju otpada.

Procjenjuje se da će Ford godišnje trebati proizvesti ukupni kapacitet baterija u iznosu od 140 GWh, a tri će nove tvornice omogućiti proizvodni kapacitet od 129 GWh godišnje. Za usporedbu, General Motors planira izgraditi četiri nove tvornice baterija u SAD-u s partnerom LG Chemom za razvoj ukupnog godišnjeg kapaciteta 140 GWh, dok Volkswagen ima namjeru pokrenuti čak šest tvornica za proizvodnju baterijskih ćelija u Europi do 2030. ukupnog godišnjeg kapaciteta 240 GWh. Izvršni direktor Tesle Elon Musk rekao je da će prva tvornica baterija njegove kompanije u Berlinu proizvoditi 250 GWh ‒ što je otprilike ekvivalent trenutnom ukupnom svjetskom kapacitetu proizvodnje baterija.

Globalno, očekuje se da će kapacitet pro­ izvodnje baterija sa sadašnjih 95,3 GWh porasti na 410,5 GWh.

16

INOVACIJE

Vrijednost projekta “megakampusa” Blue Oval City u Stantonu, Tennessee, procjenjuje se na 5,6 milijardi dolara, a omogućit će otvaranje 6000 novih radnih mjesta. Blue Oval City postat će “vertikalno integrirani ekosustav” za sklapanje Fordovih električnih vozila F-serije. Također će uključivati i proizvodnju baterija te pokretanje linije za njihovo recikliranje. Blue Oval City osmišljen je kao ugljično neutralna investicija s nultom proizvodnjom otpada.

Izvor: https://www.theverge. com/2021/9/27/22696427/ford-ev-battery-factory-tennessee-kentucky-investment Sandra Knežević

MALA ŠKOLA FOTOGRAFIJE Piše: Borislav Božić, prof.

SPAJANJE DVIJU FOTOGRAFIJA RAZLIČITOG SADRŽAJA Spajanjem fotografija različitog sadržaja može se dobiti, a najčešće to i jest, novi nadrealni sadržaj. Digitalna tehnologija omogućava to s lakoćom uraditi. Pitanje je samo ideje i opravdanosti te ideje. Kako kreativnost nema granica, onda su i ideje slobodne i beskonačne.

Ova slika mogla bi nositi naslov Riječku luku zarobile misteriozne žile i korijenje kojima se ne zna uzrok, a i ne mora imati ovako kataklizmičan naslov, već jednostavno može biti rezultat mašte i maštanja autora.

Za ovu metodu spajanja fotografija možemo koristiti fotografije koje su snimljene na različitim mjestima i u različitim vremenima, jer je to nebitno za krajnji izgled slike. Dakle, najprije otvorimo fotografije koje želimo spojiti u Photoshopu. Kada smo ih otvorili, kako to pokazuje slika lijevio i spod teksta, desnu fotografiju Riječke luke kursorom povučemo na lijevu koja prikazuje žile i korijenje (slika u sredini ispod). Nakon što smo preklopili slike, biramo alate i prilagođavamo ih našem radu. U lijevoj vertikalnoj alatnoj traci izaberemo gumicu, a gore u lijevom kutu biramo karakter gumice i njenu veličinu. Poslije toga, odmah desno od veličine i oblika gumice, idemo na prozorčić Opacity (prozirnost) i u ovom slučaju prozirnost brisanja namještena je na 50%. Sada je sve spremno za rad i krećemo na brisanje viška slike, odnosno pravimo prozirnost dijela Riječke luke kako bi korijenje i žile izbile u prvi plan. Ovu manipulaciju radimo postupno kako bi prijelaz bio što blaži i kontinuiran te time i što manje uočljiv. Pažljivim i uzastopnim ponavljanjem postupka brisanja i činjenjem prozirnima rubove spajanja, dobijemo to da ova

dva različita sadržaja postanu jedinstvena cjelina.

Dakle, ovim jednostavnim postupkom pravimo novu realnost ili nadrealnost postojeće stvarnosti. Ta nova stvarnost ili nadrealnost živi samo u mašti autora i zbog toga ima, osim simboličkoga ili metaforičkoga značenja, i dodatnu vrijednost. Ovdje do izražaja dolazi kreativnost i mašta autora.

POGLED UNATRAG BALDA - ROLLBOX BALDA je jednostavna box-kamera. To “jednostavna” znači da ima fix fokus-objektiv. Znači da nema izoštravanja, već je oštrina od cca 2,4 m pa do beskonačnosti. Brzina zatvarača je 1/40 i ima još mogućnost B, a blenda je f 14. Koristi roll-film i može napraviti osam snimaka formata 6 x 9 cm.

Ovaj dopadljiv fotoaparat proizvodila je tvrtka Balda osnovana u Drezdenu 1908. godine. Balda je bila u klasi tada popularne Welte i Certa, ali cijenom jeftinija od njih. Osnivač tvrtke Max Baldeweg zaštitio je svoj brend Balda 1913. godine i vrlo je uspješno proizvodio fotoaparate kao svoj brend, a i za druge je tvrtke radio aparate s

njihovim zaštitnim znakom. Drugi svjetski rat prekinuo je proizvodnju, a nakon rata Baldeweg je prešao je iz Dresdena u Zapadnu Njemačku i osnovao novu tvrtku pod imenom Balda KameraWerk sa sjedištem u Bündeu.

Ovaj aparat bio je jednostavan za rukovanje jer je bio namijenjen masovnom korištenju kako bi svatko mogao napraviti fotografiju bez dodatne poduke ili posebnih znanja. Danas je on popularan među autorima koji se bave lomografijom. Može se pronaći i za manji iznos novca kupiti u antikvarijatima i na buvljacima.

ANALIZA FOTOGRAFIJA

Sandra Končarević Rođena je 1984. godine u Rijeci gdje odrasta i završava osnovnu školu. Školovanje nastavlja na srednjoj Hotelijersko-turističkoj školi, zatim na Fakultetu za turistički i hotelski menadžment u Opatiji i stječe zvanje diplomirane ekonomistice. Pored njenog profesionalnog posla fotografija joj je svakodnevni pratilac jer se još kao srednjoškolka 2001. upisala u Fotoklub Rijeka. U toj dobi sudjeluje u nizu fotografskih radionica za mlade. Kao kod svakog mladog čovjeka, i motivacija i interesi se mijenjaju tako da je njoj, definirajući se kao osobi, fotografija od 2012. postala redovna i neizostavna aktivnost. Sudjeluje na mnogim izložbama te jev dobitnica niz nagrada i priznanja.

Brzo i s lakoćom uočava motive u svakodnev-

nom okruženju koje bilježi i fotoaparatom i mobitelom. Ima odnjegovan i razvijen fini osjećaj za kompoziciju kadra te vodi računa o njegovu estetskom statusu. Često snimljene kadrove, koji su po naravi u boji, pretvara u crno-bijele statuse što je rezultat kreativnih procesa. Suvereno vlada tehničko-tehnološkim fotografskim priborom i alatima te ih suvislo koristi u ostvarivanju svojih fotografskih zamisli.

Sandra izrasta u ozbiljnu autoricu mlađe generacije. Svakako valja još spomenuti da sudjeluje u osnivanju Fotosaveza Pr i m o r s ko - g o r a n s ke županije čija je tajnica od osnivanja.

ELEKTRONIKA

Shield-A, učilo za programiranje mikroupravljača (19) Došlo je vrijeme da napišemo prvi program kojim ćemo oživjeti neki I2C-modul! Odabrali smo sklop prema shemi sa Slike 57., pomoću kojega ćemo proširiti mogućnosti razvojnog sustava Shield-A dodatkom četiri svjetleće diode i četiri tipkala. Možemo upotrijebiti bilo koji od modula sa Slike 55., na čije izvode spajamo LE-diode i tipkala prema Slici 57. (ti dodatni elementi na slici su nacrtani plavom bojom), ili u nedostatku gotovog modula možemo izraditi svoj vlastiti.

Slika 58. prikazuje jedan takav modul iz “kućne radinosti”; pored integriranog kruga PCF8574 i elemenata koji se nalaze na tvorničkim modulima, na njega smo već postavili LE-diode i tipkala.

Fotografija prikazuje raspored izvoda i tehniku izrade: upotrijebili smo univerzalnu tiskanu pločicu s bakrenim trakama, koje smo prerezali na mjestima označenima žutim linijama.

Koji god od ovih modula upotrijebili, s razvojnim sustavom ga spajamo prema shemi sa Slike 57. Modul će sa Shielda-A dobivati potreban napon napajanja, a s mikroupravljačem će komunicirati preko I2C-sabirnice s vodovima SDA i SCL. Jedino moramo obratiti pažnju na to, nalazi li se na modulu PCF8574 ili PCF8574A čip, jer se adrese ovih čipova razlikuju (pogledajte prethodni nastavak). U nastavku ćemo pretpostaviti

da se na modulu nalazi čip PCF8574 i da su svi adresni pinovi otvoreni, pa će adresa PCF-čipa biti “01001110” za pisanje i “01001111” za čitanje (kod modula s PCF8574A čipom, te adrese bi bile “01111110” i “01111111”). Kako shema sa Slike 57. prikazuje, u programskom zadatku na razvojnom sustavu koristit ćemo alfanumerički displej (LCD) i tipkala SW1 i SW2.

17. programski zadatak: Za sklop prema Slici 57. napisati program koji će • dok je na razvojnom sustavu Shield-A pritisnuto tipkalo SW1, paliti jednu po jednu LE-diodu na spojenom modulu u smjeru zdesna ulijevo, • dok je na razvojnom sustavu Shield-A pritisnuto tipkalo SW2, paliti jednu po jednu LE-diodu na spojenom modulu u smjeru slijeva udesno, • očitavati tipkala S0-S3 s modula i na alfanumeričkom displeju ispisivati njihova trenutna stanja (stanje zatvorenog tipkala = “0”, otvorenog = “1”).

Rješenje Bascom-AVR-a (program Shield-A_17. bas) Kao što iz prijašnjih primjera znamo, najprije trebamo pinove PC1 i PC2 mikroupravljača, na koje su spojena tipkala SW1 i SW2, konfigurirati kao ulazne Config Portc.1 = Input Portc.1 = 1 Config Portc.2 = Input Portc.2 = 1 a zatim ćemo Bascomu opisati i kako je LCD povezan s mikroupravljačem: Config Lcdbus = 4 Config Lcd = 16 * 2 Config Lcdpin = Pin ,_ Db7 = Pind.7 , Db6 = Pind.6 , _ Db5 = Pind.5 , Db4 = Pind.4 , _ E = Pind.3 , Rs = Pind.2 Cursor Off Slika 57. Pomoću sklopa s integriranim krugom PCF8574 dodat ćemo razvojnom sustavu Shield-A još četiri LE-diode i četiri tipkala

21

Slika 58. Modul s integriranim krugom PCF8574 iz kućne radinosti

Cls Ako displej ima pozadinsko osvjetljenje, uključit ćemo ga pomoću tranzistorske sklopke T2: Config Portc.3 = Output Portc.3 = 1 Kako ćemo koristiti I2C-komunikaciju, Bascomu još treba definirati i koje pinove mikroupravljača ćemo koristiti kao priključke SDA i SCL i nakon toga ih postaviti u inicijalno stanje: Config Sda = Portc.4 Config Scl = Portc.5 I2cinit U programu ćemo za komunikaciju s PCF-čipom koristiti dvije varijable, Za_pcf i Iz_pcf: Dim Za_pcf As Byte Dim Iz_pcf As Byte Kako im samo ime sugerira, u prvoj od njih pripremit ćemo podatak koji želimo poslati u PCF-čip, a u drugu ćemo pospremiti podatak koji iz njega čitamo. Sada možemo provjeriti radi li sve, ispisat ćemo na LCD-u pozdravnu poruku Lcd „ABC Shield-A P17“ a zatim deset puta kratko uključiti i isključiti sve četiri LE-diode na PCF-modulu: For Brojac = 1 To 10 Za_pcf = &B00001111 ‚upali sve LEDice Gosub Pcf_pisi Waitms 100 Za_pcf = &B11111111 ‚ugasi sve LEDice Gosub Pcf_pisi Waitms 100 Next

22

U podatku koji pripremamo u varijabli Za_pcf prva četiri bita određuju stanje pinova P7-P4 PCF-čipa (a time i koja će od LE-dioda zasvijetliti: “0” uključuje LE-diodu, “1” je gasi), a posljednja četiri uvijek trebaju biti “1111”, jer pinove P3-P0 PCF-čipa želimo koristiti kao ulaze. Svaki pripremljeni podatak šaljemo PCF-čipu pozivom potprograma Pcf_pisi: Pcf_pisi: I2cstart I2cwbyte &B01001110 I2cwbyte za_pcf I2cstop Return U potprogramu koristimo standardne Bascomove naredbe za I2C-komunikaciju. Svaka komunikacija započinje naredbom I2cstart, iza koje mikroupravljač naredbom I2cwbyte šalje adresu čipa s kojim želi komunicirati. U našem je primjeru povezan samo jedan PCF-čip, ali postupak adresiranja ipak moramo provesti (zašto je adresa baš “01001110”, objasnili smo ranije).

Sljedećom naredbom I2cwbyte mikroupravljač šalje PCF-čipu podatak spremljen u varijabli Za_ pcf: PCF-čip će podatak upisati u svoju memoriju i odmah postaviti pinove P7-P0 u odgovarajuća stanja. Komunikacija završava naredbom I2cstop.

U programu smo predvidjeli još i potprogram Pcf_citaj, pomoću kojega će mikroupravljač dohvatiti podatak upisan u registar PCF-čipa i upisati ga u varijablu Iz_pcf: Pcf_citaj: I2cstart I2cwbyte &B01001111 I2crbyte Iz_pcf , Nack I2cstop Return Ovdje trebamo primijetiti kako je posljednji bit u adresi PCF-čipa promijenjen iz “0” u “1”. Taj bit određuje smjer prijenosa podataka, a “1” znači da sada PCF-čip treba poslati podatak mikroupravljaču. Naredba I2crbyte prihvatit će ga i zapisati u varijablu Iz_pcf.

Vratimo se sada glavnom programu. Po završenoj provjeri, u varijablu Za_pcf upisat ćemo početno stanje “01111111” (svijetli samo prva LE-dioda na PCF-modulu) i obrisati LCD: Za_pcf = &B01111111 Cls Nakon toga ulazimo u beskonačnu petlju Do-Loop u kojoj ćemo opetovano PCF-čipu slati novi podatak o željenom stanju LE-dioda,

• dohvaćati podatak iz registra PCF-čipa i analizirati njegov sadržaj, kako bismo saznali je li koje od tipkala S0-S3 pritisnuto, • ispisati na LCD-u stanja tih tipkala, • provjeriti stanja tipkala SW1 i SW2 na Shield-A i, ako je neko od njih pritisnuto, “zarotirati” sadržaj prva četiri bita varijable Za_pcf ulijevo ili udesno, kako bi se pri sljedećem slanju te varijable u PCF-čip pomaknula i svjetlost LE-dioda u željenom smjeru.

Pogledajmo taj dio programa! Nakon što PCF-čipu pošaljemo novi sadržaj varijable Za_pcf i time upalimo novu kombinaciju LE-dioda na PCF-modulu, pročitat ćemo sadržaj njegovog registra i prenijeti ga u varijablu Iz_pcf: Do Gosub Pcf_pisi Gosub Pcf_citaj Svaki od bitova 0-3 varijable Iz_pcf odgovara stanju jednog od tipkala P0-P3: ako je tipkalo bilo zatvoreno, stanje pridruženog bita bit će “0” i obratno. Stanja ćemo ispisati na LCD-u, pri čemu stanje prvog tipkala ide na početak gornjeg retka (adresa 1,1): Locate 1 , 1 If Iz_pcf.0 = 0 Then Lcd „S0=0“ Else Lcd „S0=1“ End If Ova If-Else-Endif struktura nam odgovara ako, ovisno o stanju pojedinog tipkala, želimo u programu raditi neke aktivnosti. Ako se radi samo o ispisu, možemo to riješiti i na jednostavniji način: Locate 2 , 1 Lcd „S1=“ ; Iz_pcf.1 Locate 1 , 9 Lcd „S2=“ ; Iz_pcf.2 Locate 2 , 9 Lcd „S3=“ ; Iz_pcf.3 Ovdje naredbe Locate određuju gdje se pojedina poruka treba ispisati: adresa 2,1 odgovara početku drugog retka, a 1,9 i 2,9 određuju sredinu prvog, odnosno drugog retka. Na kraju petlje provjeravamo je li pritisnuto neko od tipkala SW1 ili SW2 i pozivamo odgovarajuće potprograme u kojima vršimo pomak prva četiri bita varijable Za_pcf jedno mjesto ulijevo ili udesno: If Pinc.1 = 0 Then Gosub Pomak_ulijevo Elseif Pinc.2 = 0 Then Gosub Pomak_udesno End If

Waitms 100 Loop U jednom od prvih programskih zadataka upoznali smo Bascomovu naredbu Rotate, koja je idealna za ovakav zadatak. No ovdje je ne možemo koristiti jer rotiramo samo dio varijable.

Stoga smo morali napisati odgovarajuće potprograme, Pomak_ulijevo i Pomak_udesno; što se u njima nalazi, pogledajte u priloženom programu!

Naredba Waitms na kraju petlje usporava izvršenje programa, kako se rotacija ne bi odvijala prebrzo.

Primijetimo ovdje, kako nismo iskoristili INT pin čipa PCF8574, koji bi nam dojavio da je pritisnuto neko od tipkala S0-S3. Jednostavno, nismo ga imali gdje spojiti na naš Shield-A. Nadomjestili smo to učestalim očitavanjem stanja tipkala, a u našem programu nije niti trebalo pratiti nagle promjene njihovih stanja. Pogledajmo sada kako je isti zadatak riješen u programskom jeziku Arduino!

Rješenje Arduina (program Shield-A_17.ino) Za korištenje I2C-komunikacije upotrijebit ćemo biblioteku funkcija Wire. Funkcije biblioteke Wire koriste hardverski I2C-sklop mikroupravljača spojen na pinove A4 (PC4) i A5 (PC5) i stoga ne možemo birati koje ćemo pinove koristiti. #include <Wire.h> Za rad s AN-displejom moramo koristiti biblioteku funkcija koja nam omogućuje jednostavniji rad s displejom. Nakon toga definiramo objekt s nazivom lcd te istovremeno pridružujemo komunikacijske pinove: #include <LiquidCrystal.h> LiquidCrystal lcd(2, 3, 4, 5, 6, 7); U programu ćemo za komunikaciju s PCF-čipom koristiti dvije varijable, Za_pcf i Iz_pcf: byte Za_pcf = 0; byte Iz_pcf = 0; Zatim ćemo u funkciji setup() uključiti pozadinsko osvjetljenje. Uključit ćemo ga pomoću tranzistorske sklopke T2: void setup() { pinMode(17, OUTPUT); digitalWrite(17, HIGH); Nakon toga ćemo definirati da pinove 15 (PC1) i 16 (PC2) želimo koristiti kao ulaze, te istovremeno uključiti njihov pull-up otpornik. Njima ćemo očitavati stanja tipkala SW1 i SW2: pinMode(15, INPUT_PULLUP); pinMode(16, INPUT_PULLUP); Postavljamo pinove za I2C-komunikaciju u inicijalno stanje te pridružujemo mikroupravljač

23

na I2C-sabirnicu kao upravitelj (master) pomoću funkcije Wire.begin(). Upravitelj upravlja ostalim čipovima na I2C-sabirnici i ti čipovi imaju dodijeljenu I2C-adresu. Ukoliko želimo mikroupravljač pridružiti I2C-sabirnici kao čip (slave), tada moramo funkciji Wire.begin() proslijediti I2C-adresu kao argument kako bismo mikroupravljaču pridružili I2C-adresu. Funkcija Wire podržava 7-bitne adrese.

Wire.begin(); Vrstu LCD-displeja definiramo pomoću funkcije lcd.begin(16,2) kojom određujemo korištenje displeja s dva retka i sa 16 znakova u svakom retku.

Nakon definicije displeja, početak ispisa automatski počinje od prvog mjesta u gornjem retku. Sada ćemo na LCD-u ispisati pozdravnu poruku lcd.begin(16, 2); lcd.print(„ABC Shield-A P17“); i zatim deset puta kratko uključiti i isključiti sve četiri LE-diode na PCF-modulu: for (byte brojac = 1; brojac <= 10; brojac++){ Za_pcf = 0B00001111; //ukljuci sve ledice pcf_pisi(); delay(100); Za_pcf = 0B11111111; //iskljuci sve ledice pcf_pisi(); delay(100); } Po završenoj provjeri u varijablu Za_pcf upisat ćemo početno stanje “01111111” (svijetli samo prva LE-dioda na PCF-modulu) i obrisati sadržaj LCD-a: Za_pcf = 0B01111111; lcd.clear(); } // kraj setup() U podatku koji pripremamo u varijabli Za_pcf prva četiri bita određuju stanje pinova P7-P4 PCF-čipa (a time i koja će od LE-dioda zasvijetliti: “0” uključuje LE-diodu, “1” je gasi), a posljednja četiri uvijek trebaju biti “1111”, jer pinove P3-P0 PCF-čipa želimo koristiti kao ulaze. Svaki pripremljeni podatak šaljemo PCF-čipu pozivom funkcije Pcf_pisi(): void pcf_pisi(){ Wire.beginTransmission(0x27); Wire.write(Za_pcf); Wire.endTransmission(); } // kraj pcf_pisi() U funkciji pcf_pisi() koristimo funkciju Wire za I2C-komunikaciju. Svaka komunikacija započinje naredbom Wire.beginTransmission(), kojoj prosljeđujemo adresu čipa s kojim želi komunicirati.

Sljedećom naredbom Wire.write() mikroupravljač šalje PCF-čipu podatak spremljen u varijabli Za_

24

pcf: PCF-čip će podatak upisati u svoju memoriju i odmah postaviti pinove P7-P0 u odgovarajuća stanja. Komunikacija završava naredbom Wire. endTransmission(). Primijetite da smo u ovom primjeru adresu čipa pisali u heksadeka obliku “0x27”. Napomena: Arduino koristi kao I2C-adresu čipa prvih 7 bitova, dok osmi bit postavlja u stanje “0” ili “1” ovisno o tome, šalje li podatak u I2C-čip ili ga iz njega želi pročitati; u Bascomu je i taj osmi bit sastavni dio adrese.

U programu smo predvidjeli još i funkciju Pcf_citaj(), pomoću koje će mikrokontroler dohvatiti podatak upisan u registar PCF-čipa i upisati ga u varijablu Iz_pcf: void pcf_citaj(){ Wire.requestFrom(0x27, 1); while (Wire.available()) { Iz_pcf = Wire.read(); } } // kraj pcf_citaj() Naredbom Wire.requestFrom(0x27, 1) zahtijevamo prijenos jednog bajta podataka od čipa s adresom 0x27. Nakon toga u petlji while provjeravamo šalje li nam čip podatak i ukoliko šalje, čitamo podatak pomoću naredbe Wire.read() i spremamo ga u varijablu Iz_pcf.

U funkciji loop() koristit ćemo istu programsku logiku kao i u beskonačnoj petlji Do-Loop iz primjera Bascoma. Nakon što PCF-čipu pošaljemo novi sadržaj varijable Za_pcf i time uključimo novu kombinaciju LE-dioda na PCF-modulu, pročitat ćemo sadržaj njegovog registra i prenijeti ga u varijablu Iz_pcf: void loop() { pcf_pisi(); pcf_citaj(); Svaki od bitova 0-3 varijable Iz_pcf odgovara stanju jednog od tipkala P0-P3: ako je tipkalo bilo zatvoreno, stanje pridruženog bita bit će “0” i obratno. Stanja ćemo ispisati na LCD-u, pri čemu stanje prvog tipkala ide na početak gornjeg retka (adresa 0,0). Pomoću naredbe bitRead() čitat ćemo stanje pojedinog bita iz varijable Iz_pcf: if (bitRead(Iz_pcf, 0) == 0){ lcd.print(„S0=0“); } else { lcd.print(„S0=1“); } Ova if-else struktura nam odgovara kada, ovisno o stanju pojedinog tipkala, u programu želimo raditi neke aktivnosti. Ako se radi samo o ispisu, možemo to riješiti i na jednostavniji način: lcd.setCursor(0,1);

lcd.print(„S1=“); lcd.print(bitRead(Iz_pcf, 1)); lcd.setCursor(8,0); lcd.print(„S2=“); lcd.print(bitRead(Iz_pcf, 2)); lcd.setCursor(8,1); lcd.print(„S3=“); lcd.print(bitRead(Iz_pcf, 3)); Naredbe lcd.setCursor() određuju gdje se pojedina poruka treba ispisati; adresa 0,1 odgovara početku drugog retka, a 8,0 i 8,1 određuju sredinu prvog, odnosno drugog retka. Na kraju petlje provjeravamo je li pritisnuto neko od tipkala SW1 ili SW2 i pozivamo odgovarajuće funkcije u kojima pomičemo prva četiri bita varijable Za_pcf jedno mjesto ulijevo ili udesno: if (digitalRead(15) == 0) { pomak_ulijevo(); } else if (digitalRead(16) == 0){ pomak_udesno(); } delay(100); } // kraj loop() void pomak_udesno() { if (Za_pcf == 0B01111111) { Za_pcf = 0B10111111; } else if (Za_pcf == 0B10111111){ Za_pcf = 0B11011111; } else if (Za_pcf == 0B11011111) { Za_pcf = 0B11101111; } else { Za_pcf = 0B01111111; } } // kraj pomak_udesno() void pomak_ulijevo() { if (Za_pcf == 0B01111111) { Za_pcf = 0B11101111; } else if (Za_pcf == 0B11101111){ Za_pcf = 0B11011111; } else if (Za_pcf == 0B11011111) { Za_pcf = 0B10111111; } else { Za_pcf = 0B01111111; } } // kraj pomak_ulijevo() Napomena: Programi Shield-A_17.bas i Shield-A_17.ino mogu se besplatno dobiti od uredništva časopisa ABC tehnike.

Vladimir Mitrović i Robert Sedak

INOVACIJE

Robotski svemirski avion kružio 500 dana u Zemljinoj orbiti Avion Boeing X-37B leti oko 160 do 800 kilometara iznad Zemlje brzinom od 28 200 km/h Ovaj zagonetni američki vojni robotski svemirski dron X-37B više je od 500 dana kružio oko Zemlje.

Orbitalno testno vozilo (OTV-6) naziva se i USSF-7 za američke svemirske snage, a lansirano je 17. svibnja 2020. na pojačivaču Atlas V 501.

OTV-6 je prvi koji koristi servisni modul za izvođenje eksperimenata. Servisni modul je priključak na krmi vozila koji omogućuje nošenje dodatnih eksperimentalnih tereta u orbitu.

Primarna agenda: Povjerljivo Premda je primarni plan rada Boeinga u izgradnji robotskog svemirskog aviona tajna, neki od njegovih eksperimenata na brodu identificirani su prije lansiranja.

Jedan eksperiment na svemirskom zrakoplovu je iz Američkog pomorskog istraživačkog laboratorija (U.S. Naval Research Laboratory), istraživanje o preobrazbi solarne energije u radiofrekventnu mikrovalnu energiju. Sam eksperiment naziva se fotonaponski radio-frekvencijski antenski modul

Robotski svemirski zrakoplov američkih zračnih snaga X-37B prikazan je ovdje na fotografiji iz 2009. u zračnoj bazi Vandenberg u Kaliforniji (Zračne snage SAD-a)

25

Nastavak na 29. stranici

Mjerna jedinica amper

MJERNE JEDINICE NAZVANE PO ZNANSTVENICIMA

Neke su mjerne jedinice od XIX. stoljeća nazivane po zaslužnim znanstvenicima. Danas je u Međunarodnom sustavu jedinica (SI) takvih 19 jedinica, a još je jedna iznimno dopuštena. Takvi nazivi mjernih jedinica starih sustava ili izvan sustava (angstrem, gaus, kiri, meksvel, rendgen i dr.) otišli su u povijest. Opisat će se kako je 20 danas zakonitih jedinica nazvano po znanstvenicima i kako su normirane.

U ovom se nizu1 opisuje i kako se kroz gotovo dva stoljeća mijenjalo oslanjanje jedinica od tvarnih pramjera do suvremenog oslanjanja na prirodne stalnice ili konstante2. Jedinice su u nizu navedene uglavnom po vremenu usvajanja.

Amper (engl. ampere; znak A) je mjerna jedinica jakosti električne struje, jedna od osnovnih jedinica Međunarodnog sustava jedinica (SI).

Nazvan je po André-Marieu Ampèreu, a jedna je od najstarijih mjernih jedinica nazvana prema nekom znanstveniku.

Podrijetlo naziva mjerne jedinice amper André-Marie Ampère (1775.–1836.), francuski fizičar i matematičar. Odrastao je u imućnoj obitelji, a otac ga je, pod utjecajem zamisli J. J. Rousseaua, poticao da samostalno aktivno uči izravno iz prirode te ga opskrbljivao knjigama znamenitih prosvjetitelja i enciklopedista G. L. Leclerca, D. Diderota, J.-B. le Rond d’Alamberta, a potom znanstvenika L. Eulera i D. Bernoullija. Za vrijeme Francuske revolucije, kad je André-Marie imao 18 godina, otac mu je bio giljotiniran, te se potom sam probijao kroz život. Prvo je radio kao učitelj matematike, profesor fizike, kemije i matematike, usprkos nedostatku formalnih kvalifikacija. Na sveučilištu u Parizu predavao je kolegije filozofije i astronomije, a 1824. godine izabran je za profesora fizike na uglednom Collège de France.

Ampère je 1820. godine saznao za otkriće Hansa Christiana Ørsteda (1777.–1851.), dan1 Osnova ovoga niza, uz ostale izvore, je i niz napisa o povijesti, nazivima i definicijama mjernih jedinica, objavljenih u autorovu Leksikonu mjernih jedinica te u časopisima Svijet po mjeri i Radio HRS. 2 Vidi o tome npr.: Z. J., Nove definicije osnovnih SI jedinica-a. ABC tehnike, br. 622, veljača 2019., str. 15-16 i 21.

26

André-Marie Ampère

skog fizičara, o djelovanju električne struje na magnetsku iglu, čime je ustanovljena veza između elektriciteta i magneta. Na osnovu toga je Ampère postavio matematički formuliranu osnovu elektromagnetizma, a njegova formulacija, nazvana Amperèovim zakonom, jedna je od znamenitih Maxwellovih jednadžbi. U svojim je pokusima 1822. godine sa silama između vodiča kojima teče električna struja postavio osnove strujne vage.

Za života je Ampère primio mnoga priznanja te izabran za člana znanstvenih društava i akademija.

Njegovo je ime zapisano među imenima 72 najuglednija francuska znanstvenika na Eiffelovu tornju u Parizu, a jedno je brdo na Mjesecu nazvano Ampèreovim brdom.

Povijest mjerne jedinice amper Mjernu jedinicu jakosti struje je zbog dinamičnosti pojave teško ostvariti, održavati i pohraniti kao neku statičnu pramjeru. Morala se ostvariti nekim učinkom električne struje. Stoga su prve pramjere ostvarivale neki učinak po kojem se zaključivala jakost struje, a potom se strujnom vagom ostvario definirani amper, a njime omjer vrijednosti pramjera napona i otpora.

Još je Michael Faraday (1791.–1867.), znameniti britanski fizičar i kemičar, 1820-ih godina elek-

Spomenik Ampèreu na istoimenom trgu u Lyonu gdje je prvo djelovao

trolitičko mjerilo protekloga elektriciteta nazvao voltametrom3 (danas bi ga nazvali kulonmetrom), što je već gotovo zaboravljeni naziv. Uz struju iz stalnoga izvora (galvanskoga članka) i mjerenje vremena njime se može odrediti jakost struje, pa je to prvotno bila posredna pramjera (etalon, normala) za jedinicu jakosti struje.

U Velikoj Britaniji se rabila B. S. jedinica4 jakosti električne struje veber (koja nema veze s današnjom jedinicom veber), vrijednosti 0,1 CGSM-jedinice struje, prema Ohmovu zakonu određena omjerom pripadnih jedinica napona i otpora. Oslonac joj je bio voltametar, u kojem struja od jednog vebera pri elektrolizi Njemačka poštanska bakrenoga sulfata istamarka s likom André- loži na katodi 1,19 g bakra na sat.

Mariee Ampèrea U Njemačkoj se rabila jedinica struje definirana naponom Daniellova članka5 kroz vodič otpora jedan simens (koja nema veze s današnjom jedinicom električne vodljivosti simens).

Za nju su se rabila dva oslonca: a) obujam plina (u cm3) u minuti koji se pri elektrolizi oslobodi iz sumporne kiseline, i b) masa (u gramima) 3 Iz voltametra je potekao naziv voltametrija ili voltampermetrija za kemijske elektroanalitičke postupke. Naziv ne valja miješati sa sličnozvučnicom voltmetar.

4 Vidi u prošlom boju: 2. Mjerna jedinica om.

5 Vidi u pretprošlom broju: 1. Mjerna jedinica volt.

na sat istaloženog bakra na katodi pri elektrolizi bakrenoga sulfata.

Prvi međunarodni kongres elektrotehničara (iz kojega se razvila današnja Međunarodna elektrotehnička komisija, IEC, prema engl. International Electrotechnical Commission), održan 1881. godine u Parizu, odredio je novi naziv mjerne jedinice jakosti struje amper (znatno poslije joj je pridružen znak A), definirajući ga kao struju koju uzrokuje napon od 1 V kroz vodič otpora 1 Ω, tj. A = V/Ω. Oslonac je bio voltametar u kojem stalna struja iz srebrnog nitrata istaloži na katodi 1,118 mg srebra u sekundi.

Time je Ampèreu, kao građaninu zemlje domaćina kongresa, iskazano priznanje, ali je izostavljen W. E. Weber, po kojemu se u nekim zemljama već rabila jedinica jakosti struje veber.

Stoga mu je kongres odao posebno priznanje za 50-godišnjicu rada, a poslije će po njemu biti nazvan veber kao SI jedinica magnetskoga toka.

Međunarodna konferencija za određivanje električnih jedinica, održana 1884. godine u Parizu, odredila je pramjeru oma te vrijednosti volta i ampera: “Amper je vrijednost 0,1 CGSM-jedinice električne struje.”

Međunarodni elektrotehnički kongres održan 1893. godine u Chicagu, pobliže je definirao internacionalne jedinice, među njima i amper: “Internacionalni amper je struja koja pri elektrolizi srebrnoga nitrata istaloži na katodi 1,118 mg srebra u sekundi.”

Giovanni Giorgi (1871.–1950.), talijanski fizičar, predložio je 1901. godine suvisli sustav mjernih jedinica, osnovan na metru, kilogramu,

Shema srebrnog kulometra

27

Klasični analogni ampermetar

Suvremeni digitalni ampermetar

sekundi i amperu, nazvan MKSA-sustavom ili Giorgijevim sustavom.

Međunarodna konferencija o električnim jedinicama i normama, održana 1908. godine u Londonu, unazadila je definiranja elektromagnetskih jedinica. Uvedene su tzv. praktične elektromagnetske jedinice, osnovane na pramjerama.

Smatralo se da takav sustav jedinica predstavlja osnovne jedinice CGS-a, te da je “…dovoljno blizak njemu za potrebe električnih mjerenja i za osnovu zakonodavstva...” Jedinice su nazvane internacionalnima6 (om, amper, volt i dr.). Tako je internacionalni amper (Ain) povezan s apsolutnim amperom (Aaps) relacijom Ain = 0,999 9 Aaps.

Time je nastao samostalan sustav elektromagnetskih jedinica, nažalost udaljen od jedinica mehanike i topline. Posebna je poteškoća što je ušao u zakone mnogih zemalja, pa je trebalo vremena i napora mjeritelja da se ponovno vrati na apsolutne jedinice.

Na samom kraju XIX. stoljeća među mjeriteljima se sve više širila zamisao o općenitom i suvislom sustavu mjernih jedinica. Na tome su radila brojna međunarodna mjeriteljska tijela, kao što je Međunarodno elektrotehničko povjerenstvo (IEC), Međunarodna komisija za čistu i primijenjenu fiziku (IUPAP), Opća konferencija za utege i mjere (CGPM) i njezin Odbor za utege i mjere (CIPM).

CGPM je 1933. godine odredio rok prijelaza na apsolutne jedinice do 1. siječnja 1940. Dijelom rat, a dijelom dugotrajnost vrhunskih mjerenja uvjetovali su da je CIPM tek 1946. godine temeljem tada najboljih mjerenja objavio pretvorbene faktore između internacionalnih jedinica (ampera, oma, volta, vata, henrija, farada, kulona i džula) i apsolutnih jedinica (današnjih SI jedinica).

Po njima je apsolutni amper jednak (1/0,999 85) internacionalnih ampera.

SI jedinica amper 6 Valja ih razlikovati od suvremenih internacionalnih ili međunarodnih SI jedinica.

28

Te su jedinice međunarodno usvojene temeljem prijedloga CIPM-a iz 1946. godine, na 9. zasjedanju CGPM-a 1948. godine, a amper kao osnovna jedinica MKSA-sustava. Tada je usvojena definicija ampera: “Amper (znak A) je jedinica jakosti električne struje, osnovna je SI jedinica. Amper je jakost stalne električne struje koja bi, tekući dvama usporednim, neizmjerno dugačkim ravnim vodičima, zanemarivo malena kružnoga presjeka, razmaknutim u zrakopraznom prostoru jedan metar, proizvela među tim vodičima silu od 2 × 10−7 njutna po metru njihove duljine.”

Na 11. zasjedanju CGPM-a 1960. godine je MKSA kao općeniti i suvisli sustav nazvan Međunarodnim sustavom mjernih jedinica (SI). U njemu se tada već nalazila većina današnjih SI jedinica, među njima i amper kao osnovna SI jedinica s posebnim nazivom i znakom.

Definicijski amper se ostvarivalo tzv. strujnom vagom (koje je osnovu postavio u svojim pokusima još A. M. Ampère), mjernim instrumentom kojim se mjeri sila između dvaju vodiča kojima teče ta struja, uravnotežena utegom. Njome se ne umjeravaju ampermetri, nego se određuje vrijednost omjera pramjera napona U0 i otpora R0, tj. I0 = U0/R0, a njima se određuje amper.

CIPM je 2005. godine odlučio da se mjerne jedinice kilogram, amper, kelvin i mol definiraju pomoću prirodnih stalnica. Temeljem toga je 2006. godine predloženo da se jedinica amper definira tokom određene količine čestica s elementarnim nabojem e u vremenu.

Stoga suvremena definicija ampera, koja je stupila na snagu 20. svibnja 2019. glasi: Amper (znak A) je SI jedinica električne struje, jedna je od osnovnih SI jedinica. Definiran je uzimanjem čvrste brojčane vrijednosti elementarnoga naboja e, jednake 1,602 176 634 × 10–19 izražene u jedinici C, koja je jednaka A∙s, gdje je sekunda definirana pomoću ΔvCs. Pri tome je C znak jedinice kulon, s sekunde, a ΔvC frekvencija hiperfinog prijelaza iz osnovnog nepobuđenog stanja cezijeva atoma 133, jednaka 9 192 631 770 Hz. I tako je, nakon mnogih lutanja kroz dva stoljeća, od definicije pomoću voltametra, mjerna jedinica amper konačno definirana prirodnom stalnicom.

Dr. sc. Zvonimir Jakobović

Nastavak s 25. stranice

Tehničari brinu o svemirskom zrakoplovu Air Force X-37B nakon spuštanja (Zračne snage SAD-a)

ili Photovoltaic Radio-frequency Antenna Module (skraćeno PRAM).

Uz slanje NRL-ovog PRAM-a u Zemljinu orbitu, X-37B je također poslao FalconSat-8, mali satelit koji je razvila Američka akademija zračnih snaga, a sponzorirao ga je Istraživački laboratorij zračnih snaga za provođenje nekoliko eksperimenata u orbiti. Pored toga, dva NASA-ina eksperimenta također su na svemirskom avionu kako bi proučavali učinke svemirskog okruženja na ploču za uzorke materijala i sjemenke koje se koriste za uzgoj hrane.

Prethodni letovi OTV-1: lansiran 22. travnja 2010., sletio 3. prosinca 2010., proveo je više od 224 dana u orbiti.

OTV-2: lansiran 5. ožujka 2011., sletio 16. lipnja 2012., proveo je više od 468 dana u orbiti.

OTV-3: lansiran 11. prosinca 2012., sletio 17. listopada 2014., proveo je više od 674 dana u orbiti.

OTV-4: lansiran 20. svibnja 2015., sletio 7. svibnja 2015., proveo je gotovo 718 dana u orbiti.

OTV-5: lansiran 7. rujna 2017., sletio 27. listopada 2019., proveo je skoro 780 dana u orbiti.

Misije OTV-1, OTV-2 i OTV-3 sletjele su u zračnu bazu Vandenberg u Kaliforniji, dok su misije OTV-4 i OTV-5 sletjele u svemirski centar Kennedy na Floridi.

Nema riječi o tome kada i gdje će se OTV-6 vratiti na Zemlju.

Prema informativnom listu Boeinga, “X-37B je jedna od najnovijih i najnaprednijih svemirskih

letjelica na svijetu za ponovni ulazak, dizajnirana za funkcioniranje u niskoj orbiti, 150 do 500 milja iznad Zemlje. Prvo je ovakvo vozilo s mogućnošću vraćanja eksperimenata na Zemlju radi daljnjeg proučavanja i analize. Ovo svemirsko vozilo bez posade zračnih snaga Sjedinjenih Država istražuje tehnologije vozila za višekratnu upotrebu koje podržavaju dugoročne svemirske ciljeve.”

Delta 9 Program X-37B leti pod okriljem jedinice američkih svemirskih snaga pod nazivom Delta 9, osnovane i aktivirane 24. srpnja 2020.

“Delta 9 Detachment 1 nadzire operacije orbitalnog testnog vozila X-37B, eksperimentalnog programa osmišljenog da demonstrira tehnologije za pouzdanu, višekratnu upotrebu, bespilotnu svemirsku testnu platformu za svemirske snage SAD-a”, navodi se u informativnom listu koji je izdala Baza Schriever Air Force u Coloradu.

“Misija Delte 9 je pripremiti, predstaviti i projektirati dodijeljene i pridružene snage u svrhu provođenja operacija zaštite, obrane i pružanja mogućnosti odgovora nacionalnim tijelima za odlučivanje kako bi odvratili i, kada je potrebno, porazili orbitalne prijetnje”, objašnjava informativni list. “Pored toga, Delta 9 podržava Svjesnost o svemirskoj domeni provodeći operacije karakterizacije bojnog prostora u svemiru te također provodi eksperimentiranje u orbiti i tehnološke demonstracije za svemirske snage SAD-a.”

Tekst: www.livescience.com Snježana Krčmar

29

Uskrsnuće

SF PRIČA

Sunčeve zrake obojene vitrajima razbijale su tamu hrama. Honey Hilger položi naprtnjaču na kameni pod. Boljele su je noge, trebalo joj je dobra dva sata žustrog hoda da stigne uskom stazom kroz šumu do hrama. Uzela je čuturu i otpila nekoliko gutljaja vode. Osvrnula se oko sebe.

Prostor oko nje bio je velik. Zrnca prašine plesala su u snopovima svjetla. Nakašljala se, odjek joj se vratio sa svih strana. Svod se jedva vidio.

Kameni stupovi držali su ga da se ne sruši, kao što – tako se nekoć vjerovalo na Karelu – vrhunci Sedam sestara drže nebo. Vrata iza nje bila su visoka nekih pet metara. Postojao je složeni mehanizam za njihovo otvaranje, zahrđao od stoljeća nekorištenja. Da vrata pri tlu nisu bila propala, daske trule, Honey ne bi mogla ući.

Ovako je bila skinula naprtnjaču, provukla je kroz rupu ispod vrata obraslih trnovitom crvenolisnom puzavicom, a zatim se i ona uvukla poput kakve lupežice.

Honey nije došla ništa ukrasti.

Prostor je, osim stupova, bio prazan. Nekoć davno, ovdje se molilo klečeći na kamenu. Jedino svjetlo bilo je ono što ga je sunce davalo kroz vitraje. Daleki kutevi bili su u tami što je mogla skrivati svašta. Honey izvadi iz naprtnjače naglavnu svjetiljku i pričvrsti je oko glave.

Upalila ju je. Izvadila je iz naprtnjače jedan svezak.

Otvorila ga je. Nije to bila knjiga, već debela tvrdo ukoričena bilježnica, stara, u jadnom stanju, ali Honey osjeti neko strahopoštovanje dok ju je držala u rukama i listala. Preskakala je bilješke, prepisane citate, skice. Sve je to već bila proučila, sve su to bili ključevi što su je konačno doveli u taj hram na Karelu, zabačenom planetu na rubu poznatoga svemira. Ona stane s listanjem.

Na stranicama pred njom bio je prikazan jedan od vitraja u hramu – skica u olovci, ali precizna.

Honey potraži prikazani vitraj i stane pred njega.

Prikazivao je ratnika naoružanog nečim što je sličilo koplju. Pobjedonosno je stajao nad poraženom zvijeri sa šest nogu. Ratnik je nosio sjajan crni oklop i kacigu, vizir mu je bio podignut i otkrivao je izduljeno blijedozeleno lice i sjajne žute oči. Ona usporedi ratnika na vitraju

30

s onim na crtežu. Iznad ratnika bio je simbol, na crtežu označen strelicom sa strane i uputom “Traži ostale!”.

Bio je to jedini vitraj precrtan u bilježnicu. Ali, dok je išla od jednog do drugog vitraja, vidjela je da svaki nosi svoj simbol. Skicirala je simbole olovkom na prazni papir u bilježnici. Konačno ih je imala deset – deset vitraja, deset simbola.

Ona ode do sredine hrama. Na sivom kamenom podu bio je kamenjem drugih boja složen krug.

Deset boja. Ono što je Honey Hilger shvatila proučavajući bilješke svoga prethodnika, znamenitog arheologa Klausa Clowella, bilo je da svaki simbol odgovara jednoj boji.

Ono što Clowell nije proniknuo je, koja boja odgovara kojem simbolu. Ili obratno.

E sad, Honey je znala da Clowell nikad nije bio u hramu. Njegova skica vitraja bila je precrtana sa stare snimke, koja je, tko zna iz kojih razloga, bila crno-bijela.

Ona pogleda simbol u njegovoj bilježnici. Na vitraju se nalazio na azurnoj podlozi. I uistinu, jedan od deset kamenova u krugu bio je azurne boje. Mogla mu je pridružiti taj simbol ... Ubrzo je svaki kamen na skici koju je napravila imao svoj simbol.

Za sada dobro, pomisli Honey. Ali slijedio je problem. Simboli su bili simboli deset sazviježđa što su bila najbliža Karelu. Kako su drevni Karelijanci, koji su izumrli od zagonetne pandemije prije no što su se otisnuli u svemir, odredili koja su sazviježđa njima najbliža nitko nije znao. Ali jesu. I svako sazviježđe opisivalo je jedan od deset mjeseci karelijanske godine.

Znak studenptice za prvi, zimski mjesec. Zato jer su zimi studenptice dolazile iz polarnih krajeva.

Znak suncovjesnika za drugi. Jer su se u drugom mjesecu prvi suncevjesnici probijali kroz snijeg.

Znak toplozmaja za treći. Jer su u trećem mjesecu – nazivi su im bili na drevnom karelijanskom – zrakom kliktali prvi toplozmajevi.

I tako redom. Problem je bio što kamenovi u krugu nisu bili složeni po redu. U krugu, godina kao da je bila ispremiješana.

Zagonetka je, barem na papiru, bila prilično jednostavna. Honey je znala kako se malo njenih kolega bavilo tim hramom, uopće ne naslućuju-

ći što je on skrivao. Posljedično, ako je netko i riješio zagonetku, o tome nije bilo stručnih radova.

Clowell je bio blizu, ali prekinula ga je smrt u 127. godini života.

Honey klekne pored azurnog kamena. Prešla je prstima po njegovome rubu. Izvadila je mekanu četkicu i očistila prašinu.

Mogla je pod svojom svjetiljkom jasno vidjeti uzak razmak između azurnog i susjednih kamenova.

Nigdje drugdje, brzo se uvjerila, takvog razmaka nije bilo. Stane li netko na azurni kamen dovoljnom težinom, bilo je jedino objašnjenje, on će utonuti u pod. Stane li se na svih deset kamenova pravilnim redoslijedom, aktivirat će se skriveni mehanizam. Što će se onda dogoditi, Honey nije znala. Kao što nije znala ni što se događa u slučaju pogreške. *** Nakon pola sata, Honey Hilger imala je prilično dobru teoriju o tome kojim redoslijedom stati na kamenove u krugu. Svaki simbol karelijanskog neboznanstva imao je svoju numeričku težinu, poučavali su njihovi stari spisi.

Nakon nešto proračunavanja, Honey je zaključila kako može gaziti ili od najniže numeričke vrijednosti prema najvišoj ili obratno.

Prije no što ih je pomela pandemija, Karelijanci su razvili civilizaciju na tehnološko-znanstvenom nivou Zemlje krajem 19. stoljeća. Što znači, znala je Honey, da su bili upućeni u evoluciju života na svom planetu. A simboli na vitrajima listom su bili karelijanske biljke ili životinje. Redanjem simbola od najniže numeričke vrijednosti do najviše, oni bi bili svrstani po evolucijskom razvojnom nizu.

Naravno, pomisli ona, možda je netko bio šaljivdžija, pa je pravi redoslijed obrnut.

Ona odluči riskirati i stane na smeđi kamen, koji je odgovarao simbolu suncevjesnika. Kamen je utonuo pod njom, baš kako je i predvidjela.

Začuo se duboki škljocaj, kao da se aktivirao neki mehanizam.

Suspregnuvši dah, preskočila je sa suncevjesnika na plamenbubu. Još jedan škljocaj. Pa je zakoračila na vjetromara. Sad se već čulo kako mehanizam radi, kako se pod njom pokreću zupčanici i poluge, kako se aktivira naprava što će otvoriti pod i propustiti je u skrivene odaje pod hramom. S vjetromara na toplozmaja. Honey se zanjiše, bilo je daleko i jedva je održala ravnotežu. Karelijanci su bili viši od ljudi, taman da njima hod po kamenovima postavljenim u krug ne pravi poteškoće...

Kad je konačno objema nogama skočila na zadnji simbol, ružičasti kamen goroplaza, kameni pod unutar kruga počeo je tonuti. Brzo. Honey skupi hrabrost i skoči na njega. Svašta se moglo dogoditi. Mogla ju je dočekati neka klopka.

Mogao se pod i vratiti na svoje mjesto, zatvorivši je zauvijek u tami.

31

Spuštala se i spuštala u zdenac obzidan kamenom. Konačno, pod se uz potmuli tutanj zaustavi. Stresao se pod Honey, jedva je ostala na nogama. Ona se osvrne, snop svjetla s njene glave šarao je po kamenim blokovima.

I konačno je pao na ulaz u mračan prolaz što je vodio dublje u podzemlje ispod hrama. *** Bila je u pravu!

Kahtanski zapis (A gotovo sve ljudske spoznaje o Karelu i Karelijancima dolazile su iz kahtanskih izvora; uostalom, Karel je bio u kahtanskom interesnom prostoru.) nije lagao. Kad je prošla podzemnim hodnikom, njena naglavna svjetiljka otkrila je kružnu prostoriju promjera oko dvadeset metara. Posvuda uz zidove i po podu bila su tijela. Mumificirana tijela, savršeno očuvana, visoka dva i pol do tri metra, naga. Kosti su im se vidjele pod suhom sivom kožom. Lubanje su bile sablasni podsjetnici na smrtnost pod njenom svjetiljkom. Zubi. Nosnice. Jagodične kosti.

Mračne duplje u kojima Honey kao da je nazirala isušene, smežurane oči.

Netko drugi bio bi prestravljen.

Honey Hilger, kao arheolog, uglavnom se bavila onim što su za sobom ostavili mrtvi, pa je kosturi i mumije nisu više plašili. Procijenila je kako je okružena barem s dvjesto tijela.

A u sredini prostorije...

Kameno postolje, valjak promjera pola metra, visok metar i pol. A na njemu, u malom ulegnuću, počivala je crna kugla.

Nije imala sjaja. Zapravo, činilo se kako upija skoro svo svjetlo iz Honeyne svjetiljke. Kahtanski zapis iz vremena Treće dinastije, na koleg je Honey naletjela sasvim slučajno, prekapajući arhive u Carskoj kahtskoj knjižnici u potrazi za razrješenjem jedne sasvim druge drevne zagonetke, spominjao je tajnu neumrlih, koju je znala tek šačica Karelijanaca. Ništa nije govorio o detaljima, osim crne kugle skrivene ispod hrama, baš one pred kojom je stajala Honey.

“Ne biste trebali biti ovdje!”, odjekne strogi glas iza Honey. Ona se prepadne. Okrenula se, svjetlo je palo na kahtanskog guvernera planeta Karel. U ruci je držao podignut medaljon s ugraviranim carskim pečatom. To mu je davalo skoro sve ovlasti samoga Cara.

“Znali ste što je ovdje?”, upita Honey, spustivši svjetlo. “I kako ući?”

32

“Iskreno, ne”, odvrati guverner. “Ali poznat mi je sažetak zapisa koji ste pročitali. I kad sam doznao kamo ste krenuli, nije mi trebalo dugo da naslutim što želite.”

“Sami ste?”

“Moja pratnja ostala je vani. Ali, za vas mi ne treba pratnja, vjerujte.”

Honey nije sumnjala u njegove riječi. Prosječan Kahtan mogao je prosječnom čovjeku slomiti vrat, a da se ni ne oznoji.

“Ako sam u pravu, ako sam dobro shvatila zapis, mogu ih vratiti”, Honey rukom pokaže mumificirana tijela. “Uskrsnuti. Ne znam odakle im to znanje, ali –” “To je znanje zlo”, odmahne guverner glavom. “Što mislite, kako je izbila bolest što ih je istrijebila?”

“Slučajno?”, oprezno će Honey.

“Molim vas”, nasmiješi se Kahtan, “niste tako glupi.”

“Biološki rat?” Ona osjeti jezu kako joj struji leđima u ledenom naletu. Uistinu, zapisi su u detalje opisivali užase izumiranja jedne razumne rase, ali nigdje ni slovca nije bilo o podrijetlu pandemije.

“Ne biste trebali biti ovdje”, ponovi guverner.

“Ali, zar ne bi bilo –” “Želite uskrsnuti Karelijance mrtve skoro 5000 standardnih godina. O kojima ne znamo ništa, osim da su raspolagali opasnim znanjima iz biologije. A ako se takva znanja prošire, što onda?”

“Vječni život za svakoga?”, podigne Honey obrvu i istog trena shvati gdje je problem.

“I za, recimo, pola tisućljeća... Što onda?”

“Prenaseljenost”, prošapće ona.

“I tu ne pomaže ni beskraj svemira. Još gore”, dopuni guverner, “želite li izbjeći prenaseljenost, morate zaustaviti rađanje. Ubijete li smrt, ubijate smjenu generacija. Posljedica je stagnacija.

Evolucijska. Biološka, kulturna, tehnološka. Nisu Karelijanci bili prvi, vjerujte.”

Posljedica, shvatila je Honey, bila bi propast vrste. Smrt, tragedija za pojedince, za vrstu je, međutim, sastavni dio života. Karelijanci su to bili zaboravili. I više ih nije bilo. Jednostavno.

Hladno. Kao i dubine svemira.

“Ne bih trebala biti ovdje”, konačno samo kimne Honey Hilger.

Aleksandar Žiljak

Spretni roboti Engleski pojam dexterity (spretnost) star je koliko i povijest robotskih ruku ili još točnije robotskih mehaničkih prihvatnica (engl. end-effector). Tek odnedavno pojam spretnosti koristi se i za opis hodajućih robota. Dvoprstne prihvatnice svojom pojednostavljenom konstrukcijom oponašale su posebnost ljudske šake: antagonistički prihvat predmeta palcem i kažiprstom.

Njihovo korištenje bilo je vrlo rašireno pa ih se zatiče kao zaštitni znak mnogih prvih društava za industrijsku robotiku.

Pridjeljivanje svojstva “spretnosti” mehanizmu i danas zvuči neobično jer tradicionalno opisuje sposobnost životinja. Definicija strojnu spretnost opisuje kao “vještinu upotrebe ruku” ili “postupak rukovanja (baratanje) objektom iz jedne konfiguracije prihvata u drugu konfiguraciju pri čemu više manipulatora ili prstiju surađuje kod prihvata i manipuliranja s njim”. Spretnost nema egzaktnu formulu. To je kvalitativan opis.

Govori se o indeksu spretnosti, a razrađena je i taksonomija mogućih prihvata za prihvatnice s pet prstiju. Nedostatak egzaktnosti nadoknađen je postojanjem idealnog i univerzalnog sredstva spretne manipulacije, a to je ljudska petoprstna šaka. Povećanje spretnosti robotske petoprstne šake velik je razvojni cilj robotike. Njegovim dostizanjem proširio bi se prostor korištenja, kako industrijskih tako i servisnih robota.

Za izvršavanje jednostavnih pick and place (prihvati i prenesi) zadataka koji ne traže veliku

SVIJET ROBOTIKE

spretnost pri manipulaciji jeftinije je primijeniti dvoprstnu prihvatnicu, a za posebne zadatke konstruirati specijalizirane prihvatnice sa što manje zglobova, senzora i motora. Zbog toga na tržištu ima mnoštvo robotskih prihvatnica funkcionalno ograničenih i jednostavnih konstrukcija. Indeks njihove spretnosti primjeren je zadatku, a omogućuju visoku preciznost i ponovljivost prihvata. Nasuprot tome, ljudska šaka je univerzalna prihvatnica sposobna izvoditi mnoštvo poslova teških za robote. Brojni su motivi razvoja univerzalne spretne prihvatnice nalik ljudskoj šaci. Najspretnija robotska ruka služila bi kao unificirani manipulator opće namjene.

Npr. sve je više androidnih robota s petoprstnim šakama. Kod proteza ruke i na rehabilitacijskim uređajima čovjekolikost prihvatnica je očekivana.

Teleoperacijsko upravljanje rukama na daljinu uvjetuje čovjekoliki mehanizam na udaljenom robotu koji ponavlja radnje ruke operatera.

Potreba za prihvatnicama povećane spretnosti postoji zbog toga što su u nekim poslovima manipulacijski roboti i danas izrazito nespretni.

Predmeti koje prvi put susreću “ispadaju im iz ruku” iznad razine toleriranja. Brzorastuća e-trgovina zbog cijene usluge ima potrebu upravo za robotskim rukama koje su spretne u rukovanju paketima različitih veličina i težina.

U tom poslu najvažnija je percepcija predmeta i određivanje ispravnog prihvata.

KONSTRUKCIJSKA SPRETNOST PRIHVATNICA. Prihvatnice (slika lijevo) s dva paralelna prsta koriste koncept prihvata antagonističkim prstima (palac i kažiprst). Zbog jednostavnosti bile su lake za upotrebu i vrlo učinkovite, ali su imale nisku spretnost. Spretnost je kooperativna manipulacija između više manipulatora (primjerice dvije ruke) ili prstiju na istoj šaci.

Kompleksne šake s pet prstiju imaju veliku potencijalnu spretnost (slika u sredini). No složeno upravljanje kao i skupoća i do danas onemogućavaju njihovu primjenu. Najspretnija robotska ruka služila bi kao manipulator opće namjene za obavljanje najraznovrsnijeg skupa zadataka po ugledu na ljudsku ruku na crtežima Holbacha (slika desno).

33

SPRETNOST I BROJ PRSTIJU. Spretnost dvoprstnih prihvatnica (slika u sredini) je niska. Zbog toga im je prilagodljivost poslu loša, ali dobro rade s poznatim objektima. Troprstna prihvatnica (slika desno) osigurava pouzdaniji prihvat. Petoprstna šaka trenutno ima lošu izvedbu zadataka, ali veliku potencijalnu prilagodljivost. Ljudska ruka (slika lijevo) ima veliku spretnost jer je prilagodljiva objektima prihvata, ali i dobro izvodi i uhodane zadatke.

Globalne tvrtke poput Amazona spremne su uložiti velika sredstva u razvoj spretnih robota s petoprstnim šakama. One organiziraju natjecanja poput Amazon Picking Challengea koja pokazuju da robotima predstavlja problem pronaći i uhvatiti npr. olovku u neurednoj gomili predmeta. Ljudi po satu postižu od 400 do 600 pronalaženja i prihvata, a najbolji roboti su između 70 i 95 pronalaženja, dok noviji strojevi postižu od 200 do 300 manipulacija na sat.

Razvoj spretne petoprstne šake je i znanstveni cilj. Strojevi uspješno igraju šah ili go, ali je robotima nedostižna tjelesna spretnost dvogodišnjaka. Još je Moravčev paradoks ukazivao da su zadaci teški za ljude relativno laki za robote, a zadaci laki za ljude gotovo su neizvedivi za robote. Sposobnosti spretnog manipuliranja ljudima su urođene. Rade ih intuitivno i dosad ih nismo bili u stanju formalizirati. Konačni znanstveni cilj istraživanja robotskog prihvata je dati robotu antropomorfnu spretnost rukovanja predmetima na ljudskoj razini. Uz to, važan je i odnos ljudske petoprstne šake s razvojem kognitivnih sposobnosti čovjeka što je bio razlog evolucijskog razdvajanja Homo sapiensa od srodnih primata. Antagonistički položaj i visoka pokretljivost palca pri izvođenju preciznih zahvata ili

sposobnost jednoručne manipulacije prstima predmetom na dlanu jedinstvena je.

Zbog toga se zadatak spretnog baratanja objektom petoprstnom šakom smatra ekvivalentom zadatku prepoznavanja oblika u području strojnog učenja. Program ImageNet promijenio je strojno učenje obradom vrlo velikih skupova podataka označenih slika. Tako je potaknut razvoj metode dubokog učenja općenito, posebice strojnog vida. Program “Dex-Net” (Mreža spretnosti) pokrenula je tvrtka OpenAI s ciljem da učini za spretnu manipulaciju ono što je ImageNet učinio za računalni vid. U projektu “Dactyl” koriste se iste metode u strategiji treninga robotske ruke za manipuliranje Rubikovom kockom. Cilj pokusa nije bio riješiti Rubikovu kocku, jer to specijalizirani roboti mogu napraviti brže, već manipulirati njom prstima robotske petoprstne šake bez prethodnog posjedovanja podataka o svim mogućim orijentacijama i kombinacijama. U pokusu je Spretnost robota definira se kao “sposobnost robota da manipulira raznim objektima u različitim radnjama”. Nejasno je koliko vremena treba robotima da razviju spretnost kakvu imaju ljudske ruke, no u ovom trenutku daleko smo od toga da joj se i približimo.

DOSTIGNUTA MEHANIČKA SLOŽENOST. Konstrukcijska složenost suvremenih petoprstnih šaka je vrlo visoka. Oblikom, veličinom i masom robotske šake približile su se ljudskoj šaci (slika lijevo). Kinematičke i dinamičke osobine također su im velike. Model Shadow Hand (slika u sredini) specifičan je po tome što ima pogon prstiju izvan šake. Prsti se pokreću sustavom sajli sličnih tetivama. To omogućava laganu konstrukciju prstiju. DRL Hands (slika desno) ima pogone u samoj šaci. Stupanj integracije senzora, elektronike i motora u malom prostoru vrlo je visok. Ono što tim složenim mehanizmima nedostaje je funkcionalna spretnost usporediva s ljudskom. Istraživanje konstrukcija je u razvojnoj fazi prikupljanja podataka i uspoređivanja s biološkim uzorom. Slijedi faza učenja.

34

SIM-TO-REAL METODA UČENJA SPRETNOSTI. Jednoručno učenje slaganja Rubikove kocke izvedeno je upravljačkim algoritmom treniranim korištenjem 13 tisuća godina simuliranih podataka sa 64 Nvidia V100 najboljih komercijalno dostupnih grafičkih procesorskih jedinica na 920 radnih strojeva koji su radili nekoliko mjeseci. Najprije je to izvedeno u simuliranoj okolini (slika desno), a potom je prebačeno u realni svijet. Unatoč općenitoj tvrdnji da je za učenje robota dobivanje simulacijskih podataka jeftinije od prikupljanja podataka iz stvarnog svijeta ovo istraživanje bilo je vrlo skupo. A ta se naučena spretnost ne može prenijeti na neki drugi zadatak jer neuronske mreže zaborave prethodni zadatak kada ih se uči neki drugi.

korištena petoprstna šaka “Shadow Dextrous E Series Hand” (razvijena još prije 18 godina) sa sustavom snimanja pokreta za koordinaciju pet vrhova prstiju PhaseSpace. Sustav Dactyl obučen je kroz simulacije, a potom je to znanje preneseno na stvarnu petoprstnu šaku, prilagođavajući se fizici stvarnog svijeta. Dactyl uči od nule koristeći isti algoritam i kod za učenje s pojačanjem opće namjene “OpenAI Five”. Poze kocke na dlanu ruke određivane su sustavom od tri kamere, a napravljene su i izmjene na kocki zbog povećanja prianjanja i robusnosti sustava Dactyl. Istraživači su izgradili virtualno okruženje kocke i modela ruke robota, te uvježbali algoritam koji će upravljati rukom u simulaciji.

Zatim su naučeni (istrenirani) algoritam prenijeli na fizičku ruku i dali mu prilagođenu Rubikovu kocku. Ta metoda poznata kao sim-to-real (od simulacije do stvarnosti) omogućila je slaganje kocke. Iako se Rubikova kocka čini dalekom od stvarnih praktičnih radnji (npr. nošenja čaše) razvoj spretnosti na ljudskoj razini važan je korak prema uslužnim (servisnim) robotima koji mogu reagirati u raznim okolnostima.

Ovaj projekt pokazuje kako moderni simulatori mogu zadovoljavajuće obuhvatiti i fiziku manipulacije Rubikovom kockom. Međutim, puno ih je teže primijeniti u radu s mekim i savitljivim materijalima, predmetima složenih oblika itd.

Općenito, potreban je ogroman rad da se konkretan manipulacijski problem dovede do stanja koje se može riješiti metodom reinforcement learning (učenje uz pojačanje) i treningom temeljenim na simulaciji. Stopa trenutnog uspjeha slaganja Rubikove kocke spretnom petoprstnom šakom iznosi svega 20%, što znači da robot ispusti kocku u ostalih 80% slučajeva. Pri tome se ne koristi standardna već preuređena “blue-tooth Rubikova kocka” s ugrađenim senzorima položaja uz pomoć kojih se “vidi” njena trenutna konfiguracija. Kada se slaganje obavlja samo uz videopraćenje “lica kocke” stopa uspješnosti je 0%. To je rezultat nevjerojatno velikog utrošenog ekvivalenta od 13 tisuća godina stjecanja iskustva u obuci spretnog jednoručnog slaganja Rubikove kocke. Još uvijek smo vrlo daleko od spretne petoprstne šake.

Igor Ratković

SPRETNOST HODAJUĆIH ROBOTA. S razvojem uspješnih hodajućih robota pojam spretnosti počeo se primjenjivati i na njih. Životinje, poput divokoza npr., pokazuju ekstremnu spretnost pri kretanju po hridinama. U takvom slučaju sustav manipuliranja vlastitim položajem tijela u odnosu na površinu tla zapravo je dinamički obrnut od manipulacije. Na slici lijevo robot ANYmal vješto nogama žonglira s loptom. U sredini je uobičajeni test stabilnosti androida kada ih se izlaže iznenadnom odgurivanju. Na slici desno robot Mini Chetah izvodi kolut naprijed. Sve su to primjeri spretnog ponašanja mehanizama.

35

GRADITELJSTVO

Zanimljiv dizajn projekta multikulturnog centra Ennead Architects odabrani su za izradu idejnog projekta centra The People’s Performing Arts Center u Shenzhenu, Kina.

Pobjednički prijedlog kombinira kreativnost, tehnologiju i dizajn koji je sve samo ne jednostavan, a neprimjetno se utiskuje u gradsko tkivo povezujući se s novom stanicom podzemne željeznice te cijelom mrežom podzemnih javnih usluga.

Projektom dominira dio koji izgledom podsjeća na dvije ljuske zlatnog jajeta, a predstavlja kombinaciju tradicionalnog Shenzhena i njegove urbanizirane budućnosti. Unutar tih dviju “zlatnih ljuski” bit će dvorane, atriji na više razina, Dream Theater i Star Concert Hall. Izvana je dinamična fasada koja se mijenja ovisno o dobu dana i vremenskim prilikama. U unutrašnjosti se nalaze oblici s kružnim kretanjem i nalikuju kretanju vode u obližnjoj uvali. Donji dio zgrade stvara otvoren vizualni protok kroz prostor.

Centar će biti u potpunosti ostakljen što će omogućiti nesmetan pogled na grad i parkove koji ga okružuju. Unutar centra bit će razne sobe

za vježbanje, prostorije za probe, kao i trgovine, restoran te izložbeni prostor. izvor: https://www.archdaily.com/969852/ ennead-architects-selected-to-design-the-international-performance-center-in-shenzhen Sandra Knežević