O neprijatnoj pojavi stvaranja kamenca u bojleru, kazanu veš-mašine, mašine za pranje suđa i kod nekih drugih uređaja koji koriste struju i vodu pisao sam u mojim prvim člancima koji su objavljeni na stranicama “Cefix-a” (“Kamenac kao neizbežna pojava”, 01.08.2012. godine). Tragajući od tada za mogućim praktičnim rešenjima da se ovo delimično izbegne, probao sam eksperimentišući sa jakim magnetima kao i sa nekim elektroničkim uređajima koji daju određene rezultate. Među njima se kao dobar pokazao jedan sklop čija je konstrukcija dosta jednostavna i koju sam koristio kod električnog bojlera u istom (jednogodišnjem) vremenskom periodu, upoređujući količinu kamenca bez uređaja i sa uređajem koji opisujem, a koji je sa njegovom šemom i delom obrazloženja preuzet od autora koji su navedeni na kraju članka.
Kako se navodi u pomenutom izvoru, u naučnom časopisu New Scientist, februara 1988. godine prvi put je opisan, ali ne do kraja objašnjen fenomen uticaja magnetnog polja na kristalizaciju kalcijuma ( Ca ) na zidovima vodovodnih cevi, odnosno u kazanima bojlera i veš mašina. Pri ogledu je primećeno da se kristalizacija jako smanjuje ako na vodu deluje snažno magnetno polje ( jedinica: Wb = T*m2 - veber ). Ovo se lako može proveriti ako na vodovodnu cev pričvrstimo snažan magnet. Delovanje jakog magnetnog polja smanjuje kristalizaciju, a, po meni, naučno objašnjenje same pojave zasniva se na Amperovoj teoriji magnetizma i na hemijskoj i elektrodinamičkoj strukturi jedinjenja kalcijuma koja se nalaze u vodi, kao i same strukture vode. Kalcijum je srebrno beo i lak metal, a njegova jedinjenja se javljaju u vodi dajući joj potrebnu tvrdoću. Kalcijumovi sulfati i hloridi čine stalnu tvrdoću vode koja se kuvanjem ne može otkloniti. Tvrda voda je nepogodna za korišćenje u domaćinstvu.
U međuvremenu, pored ispitivanja sa jakim magnetima, napravljeno je više elektroničkih uređaja sa istom namenom, odnosno da se smanji taloženje kamenca kao neprijatne pojave kod navedenih uređaja. Isprobao sam jedan od njih koji je dosta jednostavne konstrukcije, a može se spakovati u plastičnu kutiju u blizini uređaja u kome sprečava kristalizaciju kalcijuma i znatno umanjuje pojavu kamenca. Dobro poznati integralac NE 555 proizvodi pravougaone signale frekvencije od oko 2 kHz i amplitude 9 - 15 V, koja zavisi od izabranog napona napajanja. Napajanje se vrši priključkom baterije sa (+) polom na tačku A i (-) pola na zajednički spoj blok kondenzatora 100 nF i 3,3 nF.
Frekvencija oscilovanja NE555 može se veoma precizno izračunati prema formuli:
f = 1,44/ (R1 + 2R2)*C1 = 1,44/(10000+200000)Ω*3,3*〖10〗^(-9) F = 1,44/21*〖10〗^4*3,3*〖10〗^(-9) Hz = 2*〖10〗^3 Hz = 2 kHz. Potrebne formule proračuna za NE555 su priložene na jednoj od slika.
Proračun frekvencije navodim iz praktičnog razloga što se promenom vrednosti otpornika R1 i R2 (izraženo u omima) i blok kondenzatora C1 (izraženo u faradima) može odabrati željena frekvencija prema navedenoj formuli. Eksperimentisao sam i sa višim frekvencijama, pri čemu je efekat delovanja uređaja donekle bolji. Posle nekoliko provera zadržao sam vrednosti komponenti prema izvornoj preuzetoj šemi sa linka.
Nije preporučljivo da jednosmerni napon prelazi 15 V, a može se koristiti četvrtasta baterija ( 9 V ), ili adapter ( 9 - 15 V ) koji je stalno uključen u mrežu. Sa izlaza IC (NE555, pin 3 ) signal se vodi preko zaštitnog otpornika od 220 oma do vodovodne cevi oko koje treba namotati u jednom sloju 20 namotaja izolovane bakarne žice ( da ne bude licnasta ) prečnika 1 mm. Na cev treba namotati još jednu zavojnicu sa istom debljinom provodnika ( isti broj namotaja ) koja je od prve udaljena oko 1 cm. Zavojnice se motaju u istom smeru i priključuju samo sa jedne, odnosno sa iste strane. Drugu zavojnicu treba spojiti na zajednički minus ( - ) pol elektroničkog sklopa. Krajevi zavojnica se ne priključuje na elektroniku uređaja, niti na vodovodnu cev. Potrošnja struje uređaja je veoma mala ( reda nekoliko mA ), tako da se može duže vreme koristiti baterija napona 9 V, odnosno odgovarajući adapter koji se može naći na svakoj pijaci. Struja adaptera ne mora biti filtrirana, ali sa naponom od 9 - 15 V, što znači da se na njemu ne moraju interventno raditi neke posebne prepravke i podešavanja.
Eksperimentisao sam sa metalnim i sa plastičnim vodovodnim cevima i utrdio da postoji evidentna razlika, pošto na metalne cevi ( zbog indukcije ) i na vodu u njima jače deluju oscilacije proizvedene sa NE555. Konačan rezultat je upola manja količina kamenca u bojleru kao i kod bubnja veš mašine. Ispitivanje je obavljeno na istom bojleru i na mašini za pranje suđa, sa istim priključkom na vodovodnoj mreži. Zavojnice se stavljaju na dovodnu vodovodnu cev pre ulaska u bojler, ili na ulaznu plastičnu cev veš mašine na kraju do mašine. Uređaj nije od neke velike koristi za bojlere, pošto je čišćenje kamenca kod njih neminovno i preporučljivo svake godine, ali sam ga prioritetno primenio kod mašine za pranje suđa radi smanjenja kamenca na zidovima njenog spremišta. Rezultat je opravdao uloženi trud za nešto duži vremenski period eksperimenta sa veoma jakim magnetima i sa elektronikom opisanog uređaja.
Izvor saznanja: “Elektronika na Internetu”, M. Žagar i V. Vuković
Nedavno sam pisao o nekim mojim iskustvima u vezi takmičenja učenika osnovnih i srednjih škola iz naučno tehničkog stvaralaštva. Pošto na tom polju rada i stvaralaštva imam zapažene rezultate ( pet zlatnih, dve srebrne i jednu bronzanu medalju na republičkim smotrama), pre svega zahvaljujući učenicima koji su vredno radili (danas su inženjeri), opisaću rad sa kojim je osvojena prva zlatna medalja na republičkoj smotri iz naučno tehničkog stvaralaštva 1998. godine (Radovan Grujić iz Zagajice) u Novom Sadu. Kao njegov mentor i predmetni nastavnik sam dobrim delom osmislio ovaj takmičaraski rad čija je konstrukcija izvršena na časovima sekcije „Mladi fizičar“ u Osnovnoj školi „Žarko Zrenjanin“ u Izbištu, dok je finalizirana kroz individualni rad sa učenikom i značajnom implementacijom njegovih ideja i rešenja u praksi. Rad danas služi kao savremeno nastavno sredstvo u jednoj srednjoj školi.
Povod za gradnju ovog uređaja bila je potreba što preciznijeg regulisanja temperature (37,6-37,8 stepeni C) u inkubatoru za piliće u seoskom domaćinstvu navedenog takmičara, gde nisu dozvoljene velike temperaturne oscilacije, a kao poseban problem bio je nestanak struje u mreži, što se u zimskom periodu na selu često dešavalo. Zbog toga je ponekad korišten agregat kao rezervno napajanje. Ovim člankom želim da podsetim i na ogromnu podršku inženjera ratarstva Vase Grujića, oca učenika, koji je zbog teške bolesti prerano preminuo.
Konstrukcija inkubatora nije ni malo jednostavan posao, tako da se neću upuštati u tu problematiku (kojom sam se bavio prilikom testiranja regulatora), za koju treba dosta znanja i spretnosti, već ću se zadržati na opisu i konstrukciji regulatora temperature čija je preciznost 0,1 stepen (C), što se pokazalo kao idealno rešenje u praksi. Šemu uređaja sam našao u jednom ruskom časopisu, a delove na domaćem tržištu. Iako mi se činila složenom, konstrukcija je privlačna zato što u delovima nema ni jednog elektrolitičkog kondenzatora koji su vremenom skloni da sušenjem gube na kapacitetu. Najveći problem bila je štampana pločica, kako podesiti njenu veličinu (dimenzije) koja zavisi od veličine samih komponenti. U jednom momentu imao sam nameru da zbog štampane pločice odustanem od gradnje. Najpre sam pokušao sa univerzalnom štampanom pločicom, što nije uspelo jer je ispala glomazna i sa spojevima koji su se preplitali i smetali u stabilnom radu elektronike. Posle dosta kombinacija uradio sam štampanu pločicu ( pogledati šemu i izgled štampane pločice ), a onda sam se, zajedno sa učenikom, posvetio nabavci i ugradnji komponenti. “Srce” regulatora temperature predstavlja dobro poznato integralno kolo ( IC 723 ) koje predstavlja najpopularniji stabilizator napona. Stabilizator ima 14 nožica (pinova), tako da je najbolje da se ugradi na odgovarajuće podnožje zbog manje mogućnosti oštećenja IC prilikom lemljenja. Neinvertujući napon IC nalazi se na pinu 5 koji ide na sredinu izvoda potenciometra P1 kojim regulišemo željenu temperaturu. Veoma je važno odrediti propisanu temperaturu sa što manje oscilacija, što dobrim delom zavisi od temperaturno osetljive diode Д4 (1N4148) koja služi kao precizna sonda. Izlaz IC nalazi se na pinu 10 sa kojeg se pojačava signal na tranzistorima T1, T2 i T3 koji se nalaze u prepoznatljivom spoju. Pojačani signal utiče na stanje tiristora (KT201) koji će u zadatom momentu propuštati struju na grejač, koji se vezuje na mestu gde je označena sijalica kao potrošač (tačke 2 i 4 ).
Za gradnju regulatora temperature upotrebljene su, pored samostalno urađene štampane pločice, sledeće elektronske komponente:
Integralno kolo (IC 723), tiristor (KT201/400V), cener dioda (Д1) 18 V, diode (Д2, Д3) 1N4006, dioda ( Д4 ) 1N4148, tranzistori (T1, T2) 2T3308 (može i zamena komplementarnim), tranzistor (T3) 2T3168/2T3604, 2T3512, kondenzator (C1) 100 nF/400 V, kondenzator (C2) 220 nF/400 V, kondenzator (C3) 100 nF/250 V, kondenzator (C4) 47 nF/250 V, otpornik (R1) 500 K, otpornici (R2, R4, R10, R12) 9,1-10 K, otpornici (R3, R5, R8, R11) 1 K, otpornik (R6) 2 K, otpornik (R7) 200 K, otpornik (R9) 100-120 K, otpornici (R13, R15) 6,2 K, otpornik (R14) 15 K, otpornik (R16), 100 K, otpornik (R17), 200-220 oma i trimer (bolje potenciometar), 1 K. Navedene vrednosti komponenti nisu kritične, a mogu se nabaviti na domaćem tržištu.
Posebnu pažnju treba obratiti kod montaže integralnog kola i kod spajanja tranzistora. Kod dobro urađene štampane ploče montaža će biti dosta jednostavna, mada se mora voditi računa o njenim dimenzijama koje zavise od gabarita elektronskih komponenti. Za stalnu kontrolu temperature najbolje je koristiti precizni digitalni, a može i živin, termometar, uz dobro poznavanje pripremnih i drugih potrebnih radnji za pravilan rad inkubatora.
Iako je konstrukcija nešto zahtevnija i složenija, rad je poslužio nekoliko godina svojoj prvobitnoj nameni, tako da se u prvoj turi izleglo dosta pilića sa veoma malo bačenih kokošijih jaja. Regulator temperature može poslužiti i za druge namene, uz važnu napomenu da zbog visokog napona moramo biti krajnje obazrivi primenom potrebnih mera zaštite od strujnog udara. Zbog toga je najbolje da elektronika bude smeštena u odgovarajućoj plastičnoj kutiji sa dobrom izolacijom ulaznog i izlaznog napona.
Pošto svaki praznik nosi neka nostalgična sećanja na prohujale godine, detinjstvo, školovanje, uspone i padove, meni nikako da izbije iz glave početak bavljenja konstruktorskim radom iz elektronike koji datira još iz osnovne škole dalekih šezdesetih godina prošlog veka. Zanimljivo je da se tada na časovima opštetehničkog obrazovanja radilo mnoštvo praktičnih radnih zadataka, pogotovo na takmičenjima, kada su učenici u prisustvu mentora i stručnih komisija radili, a potom branili konstruktorske radove. Danas su takva takmičenja gotovo degradirana, jer se učenici sve više pojavljuju sa radovima koji su drugi radili, da se čak dešavalo da nemaju najosnovnija znanja iz oblasti koju brane. Svaka čast ne retkim izuzecima, pošto sam kao mentor i poznavalac elektronike imao priliku da, prisustvujući na 15 republičkih smotri, posmatram, a ponekad i ocenjujem fantastične radove učenika osnovaca i srednjoškolaca iz različitih tehničkih disciplina. Razmišljajući o svemu tome, iznosim neke moje stavove i mišljenje o potrebi bavljenja konstruktorskim radom koji je meni itekako pomogao u životu.
Konstruktorski rad predstavlja stvaralačku aktivnost koja je istraživačkog karaktera i kojom pojedinac pokušava napraviti nešto što mu koristi u svakodnevnom životu. Njime se ne može svako baviti, on je privilegija upornih, kao i svih onih koji su željni nauke, novih znanja i koji uspešno proveravaju teoriju u praksi. Pored ličnog zadovoljstva, dobar poznavalac teorije i prakse pomaže drugima, rešava tehničke probleme o kojima ne piše u knjigama. Navešću neke od njih iz vlastitog iskustva. Pre nekoliko godina imao sam čudnu situaciju da pregori prijemnik za daljinsko upravljanje mini-linijom kad god upalim neonsku sijalicu u učionici. Posle nekoliko stručnih intervencija, što mojih, što ovlašćenog servisa, pitao sam se šta se ustvari dešava. Neonsko svetlo svojim zračenjem je uticalo na rad daljinske komande, uništavajući deo elektronike, i kada sam ga zamenio drugim osvetlenjem, sve je bilo u redu. Druga situacija se odnosila na opravku skupog audio-pojačala (prikazanog na slici) kod jednog mog prijatelja. Pošto se to dva puta desilo sa istim kvarom, pitao sam se, šta nije u redu?! Tek kada sam saznao da je sin mog poznanika paralelno vezivao po nekoliko zvučnika različitih snaga i otpornosti, sve mi je bilo jasno. Mnogi na to ne gledaju, pre svega o kojoj se snazi pojačala radi, te od koliko oma i koje snage treba da budu zvučnici. Neka pojačala imaju automatsku zaštitu od takvih neopreznosti, ali većina uređaja strada ukoliko ne poštujemo njihove tehničke zahteve.
Posle ovih primera, mislim da je za dobrog konstruktora vredno znati šta sve može da mu se desi prilikom konstrukcije, ili opravke. Kod opravki uređaja osnovno je pronaći uzrok koji je doveo do kvara. Neki konstruktorski elementi su prilično skupi, ili se teško nabavljaju, te se prilikom ugradnje mora voditi računa gde i kako se povezuju, koji napon koriste i koje su mogućnosti uređaja prilikom eksploatacije. Kroz dugogodišnju konstruktorsku praksu sam shvatio da ne treba kvariti nešto ako je dobro napravljeno, da treba praviti ono što nam stvarno treba, jer bi inače služilo kao mrtav kapital. Najveća vrednost i izazov konstruktorskog rada je razvijanje tehničke kulture, preciznosti, kreativnosti, stvaralačkog mišljenja, proširivanje vidokruga znanja, povezivanje sa novim otkrićima i tehnologijama i „ubijanje“ slobodnog vremena, ukoliko ga imamo. Ovo poslednje ne važi za sve uzraste, ali se dobro sećam da su mi lemilica, instrument i tehnička literatura (“Radioamater”) bili najbolji odmor posle napornog učenja. Danas to nije tako, jer su mnogi toliko vezani za moderne tehnologije od kojih se ne odvajaju, a nisu ni svesni da ne znaju promeniti osigurač, grlo sijalice, popraviti grejalicu, električni šporet, a da ne govorim o nekim složenijim tehničkim zahvatima. Naravno, trebaju nam i brzi računari, ali smo se dosta distancirali od praktičnog rada koji pruža zadovoljstvo, nova znanja i iskustva koja su itekako potrebna u domaćinstvu, ili na radnom mestu.
Da bi se neke stvari ispravile i dovele u pravo stanje, u reformi obrazovanja treba uvoditi sadržaje koji nam trebaju u životu, koji će nam pomoći da se snađemo na radnom mestu, ili u različitim situacijama o kojima nismo učili kroz školovanje. Čovek uči dok je živ, ali se neke stvari jednom nauče. Za kraj ću se poslužiti jednom filozofskom izrekom „Da se plivanje uči zimi, a skijanje leti“. Tako je i kod konstruktora, stalno mu se, kada ne stvara, u glavi vrzmaju razne šeme, najbolja moguća rešenja i jaka volja da se to pokaže u praksi. U tome leži zadovoljstvo i pravi smisao bavljenja konstruktorskim radom. Složićemo se da nije baš za svakoga i da nije privilegija bogatih, koji će pre da kupe neki skupoceni fabrički uređaj, ali postoje uređaji koji se ne mogu naći u slobodnoj prodaji, niti se kod nas proizvode, a itekako su nam potrebni u radu.