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.    

Pogrešno je očekivanje nekih korisnika da uređaj pod nazivom UPS (Uninteruptible Power Suply) može služiti za neprekidno napajanje aparata koji su na njega priključeni. S druge strane, kada je vreme restrikcija i planskih isključenja struje po grupama stvar prošlosti, neki pogrešno zaključuju da nam UPS uopšte nije potreban. Opravdano se pitamo, čemu, onda služi UPS i da li je vredno da imamo ovakav uređaj koji namenski služi za napajanje računara i drugih uređaja. Pre kupovine UPS imao sam neprijatno iskustvo da mi je dosta brzo stradala matična ploča računara zbog čestih promena napona koje su fatalne za brojne elektrolite ploče čiji je radni napon bio kritičan u odnosu na merene vrednosti. To je samo jedan od opravdanih razloga da, ipak, u opremi imamo kvalitetan UPS koji će nas sačuvati od neprijatnih iznenađenja.

Njegova osnovna uloga je da korisniku obezbedi dovoljno vremena da nakon nestanka struje u mreži sačuva svoj rad i dovoljno brzo i bezbedno isključi računar. Upustio sam se i u eksperimentisanje prisilnog isključenja struje, pri čemu se čuje isprekidano pištanje UPS-a, kada automatski dolazi do prebacivanja na rezervno napajanje iz akumulatora, odnosno do pretvaranja jednosmernog u naizmenični napon bez velikih skokova i naglih promena. Radi eksperimenta, probao sam sa vrlo kratkim  ( blic ) prekidom mrežnog napona, što UPS registruje i munjevito  prebacuje na rezervno napajanje koje se na osetljivim uređajima ne primeti. Mereći napone na ulazu i na izlazu UPS, utvrdio sam postojanu stabilnost izlaza, nešto slično kao kod nekadašnjih stabilizatora napona za crno-bele televizore. Posle ovih eksperimenata zaključujem, da UPS itekako štiti od neželjenih promena napona u odnosu na nominalnu vrednost (podnaponi i prenaponi). Najopasniji za uređaje su tzv. pikovi, odnosno kratkotrajni, ali visoki skokovi, koji, zbog neizbežne struje samoindukcije pri prekidu i uspostavljanju napajanja, napon povećavaju do veoma štetnih vrednosti. Ovakve skokovite promene napona se ne dešavaju na izlazu UPS što je dobro za stabilan rad bilo kog osetljivog uređaja, posebno računara, štampača, skenera, ili adaptera ( čopersko napajanje ) za laptop.

Postoje razni uzroci skokovitih promena napona: različito rastojanje potrošača od trafo-stanice, snažne mašine koje rade u blizini i koje se često uključuju i isključuju, aparati za električno varenje, veš-mašine koje rade na istoj fazi, pa čak i udar groma. Utičnice UPS-a su, po pravilu, zaštićene od ovih pojava, pri čemu efikasnost zaštite varira od uređaja do uređaja, u zavisnosti od kvaliteta i, naravno, cene. Manji kućni, ili kancelarijski (SOHO) modeli, koji nisu povezani na baterijsko napajanje, ipak, pružaju naponsku zaštitu. Uređaji uključeni u ovakve utičnice gube napajanje pri nestanku struje, ali su zaštićeni od neželjenih pojava u mreži. Kako opasan napon može da stigne i drugim putem, UPS ima ulaz i izlaz kojim se štiti telefonska linija, ili mrežni kabal. Umesto da se direktno uključi u računar, kabal se prvo priključuje na ulazni konektor UPS, a iz izlaznog konektora se vodi do računara. Uobičajeni signali koji postoje na telefonskim i mrežnim instalacijama nesmetano prolaze kroz UPS, ali će ovaj uređaj zaustaviti previsok napon pre nego što stigne do osetljive elektronike u računaru. Neki modeli UPS imaju više od jednog priključka za telefonski ili UTP kabal, što je praktično da se, pored modema, zaštiti i običan telefon. Kako je standardni RJ-11 konektor za telefonsku liniju sličan RJ-45 konektoru za Ethernet mreže, mnogi UPS-evi koriste činjenicu da se na mrežni priključak može prikačiti i telefon, pa je korisniku ostavljeno da bira da li će zaštititi modem, ili mrežu.

Na kraju, ne treba zaboraviti osnovnu ulogu UPS, zaštitu u slučaju nestanka struje, kao i činjenicu da posle dve do tri godine njegov akumulator izgubi potreban kapacitet  ( Ah ), što ne znači da se UPS pokvario. Da je akumulator pri kraju, UPS nas upozorava zvučnim signalom i kada ima struje u mreži. U tom slučaju, pre jednostavne zamene odgovarajućeg akumulatora (pogledati napon i kapacitet), treba pažljivo pregledati štampanu ploču i lemilicom popraviti oštećene spojeve na UPS-u koji nastaju prilikom proticanja jake struje. UPS nije za upotrebu ako je izgorela, ili je potpuno oštećena njegova štampana ploča, ili neki od vitalnih delova na njoj. Veoma retko strada mrežni transformator, koji se može upotrebiti za konstrukciju snažnog ispravljača, tako što se samo zamene primarni i sekundarni namotaji, doda jak Grecov spoj i elektrolit za filtraciju. Prerađeni uređaj više ne služi za namenu koju je imao UPS, već samo kao dobar punjač akumulatora. Pre toga, treba pažljivo izmeriti dobijeni jednosmerni napon, jer je za punjenje akumulatora ( 12 V ) potrebno 14,8 V. Pored punjenja akumulatora, ovakav ispravljač se može upotrebiti u laboratoriji za različite eksperimente, ili za napajanje nekih drugih uređaja.