Nedavno sam pročitao u nekim svetskim časopisima, koji se bave uštedama energije u domaćinstvu, kolika je potrošnja struje ako uključimo punjač mobilnog telefona, a onda mi je sinula jedna ideja, da proverim računski i eksperimentalno stvarnu potrošnju električne struje ako je uključen samo jedan, a potom nekoliko sličnih adaptera. Naravno, utrošak električne energije ( kWh ) meri se preko kućnog brojila koje može biti starijeg, ili novijeg (digitalnog) tipa. Pošto imam klasično brojilo, izveo sam jedan zanimljiv eksperiment merenja utroška energije. Sve to sam radio tokom dana privremenim isključenjem svih potrošača u stanu, posle čega sam uključio jedan punjač mobilnog telefona, zatim sam stavio u aktivno stanje pet punjača približno iste snage i konstrukcije. Svi ostali potrošači u stanu bili su za vreme eksperimenta isključeni.

Tokom navedenog eksperimenta došao sam do interesantnog zaključka. Ako sukcesivno ( jedan za drugim ) punim pet mini uređaja ( bežični telefon, dva mobilna telefona, tablet i laptop ), neću imati skoro nikakvu potrošnju struje koju registruje električno brojilo, jer je struja jednog adaptera toliko male amperaže da je inertnost točka brojila ne može registrovati. Kada sam uključio više adaptera došlo je do primetnog obrtanja aluminijskog točka na brojilu. U početku nisam mogao da verujem da je to tako, ali zakon fizike kaže da je moguće. Radi se o zakonu inercije, koji glasi: „Svako telo ostaje u stanju mirovanja, ili ravnomernog pravolinijskog kretanja sve dok ga delovanje neke sile ne prinudi da to stanje promeni“. Električna sila pri pojedinačnom uključenju adaptera je veoma slaba, tako da se točak, zbog inercije, ne okreće, a ako uključimo i stavimo u aktivno stanje nekoliko adaptera, ispoljava se delovanje veće sile koja pokreće točak brojila brzinom koja zavisi od potrošnje električne struje, odnosno broja ampera kroz provodnike kućne instalacije, napona i vremena proticanja struje. Zbog nešto veće potrošnje struje u večernjim satima, tada nije uopšte racionalno puniti telefone, tablete i laptopove, izuzev kasnih noćnih sati, kada isključujemo većinu potrošača. Dakle, najbolje je pojedinačno uključivati uređaje u odabranim svakodnevnim terminima kada je najmanja potrošnja ostalih potrošača. Eskperiment koji sam izveo dokazuje da postoji određena ušteda.

Utrošak električne energije meri se u kWh, gde merna jedinica vat ( 1 W ) predstavlja snagu, a ona je jednaka proizvodu napona i jačine električne struje u mreži, odnosno 1 W ( vat ) =1 V * 1 A . Pošto punjači ( adapteri ) rade sa prilično niskim naponima ( 5 - 12 V ), njihova potrošnja je relativno mala, ali ako istovremeno imamo uključeno više punjača, onda se potrošnja itekako primeti. Logičan zaključak je: ako imamo više malih punjača, najbolje je napraviti sukcesivan redosled punjenja, a matematika, udružena sa veoma preciznim mernim instrumentima ( ampermetar, voltmetar i hronometar ), kaže da će biti uštede. Isto tako, kao što ne valja da se čovek stalno prejeda, tako ne valja ni da odjednom uključimo na punjenje sve aparate mobilnog tipa, koji se periodično pune i da ih držimo na punjenju više od predviđenog vremena. Uštede nisu velike, ali za duži vremenski period mogu biti značajne u svakom pogledu.

Neka merenja, zabeležena na svetskim portalima, provereno kažu da sedam punjača ( iPhone, iPad, Android, Nintendo 3DS, Windows prenosnik, MacBook i Chromebook ), ako ostaju duže vremena nakon punjenja, za godinu dana potroše 2.628 kWh struje. Nadalje se navodi da bi se grad od 100.000 stanovnika mogao napajati čitav mesec dana strujom kada bi svi punjači na svetu bili isključeni nakon punjenja telefona, tableta, prenosnika i drugih uređaja sa utičnice. Na globalnom planu uštede su velike, a pojedinačno gledano, ispravna je ona narodna izreka “Zrno po zrno, pogača!”. Slažem se, ne treba biti “cepidlaka”, ali neke navike racionalne potrošnje energije ne treba zanemariti, pogotovo ako precizna merenja potvrđuju da možemo i trebamo štedeti i onda kada najviše imamo.

Poseban izazov i neskriveno lično zadovoljstvo elektroničara je uspešna konstrukcija pojačala velike snage sa nekoliko ulaza, od kojih su dva mikrofonska, i sa dva izlaza za zvučnike pojedinačne nominalne snage od 200 W. Ulaganje u ovu konstrukciju prilično je skupo, tako da se nikako ne isplati za kućnu upotrebu, zbog jačine zvuka, mada može dobro poslužiti za ozvučenje velikog prostora, kao što su ugostiteljski objekti, sportske dvorane u školama, vrtićima i na drugim mestima, gde je, pored vrhunskog kvaliteta, potreban stereo zvuk velike jačine.

Pojačalo je građeno namenski sa svim elementima kvalitetne reprodukcije zvuka, a ima sledeće delove: transformatorsko napajanje do 40 V filtriranog napona koji se dobije preko jakog grec-spoja ( 20 A ), posebno napajanje stereo predpojačala i soft-starta stabilisanim naponom od 12 V, soft-start sa kašnjenjem uključenja i isključenja zvuka ( nekoliko sekundi ) na izlazu pojačala radi zaštite zvučnika i stereo izlaz sa 2x200 W. Pojačalo je smešteno u namenski građenu aluminijsku kutiju dimenzija 35 cm x 22 cm x 13 cm , ima kontrolu visokih i niskih tonova i pasivnu mixetu koja je ugrađena u kompletu ovog snažnog pojačala.

Transformator je fizički odvojen od stepena predpojačala i pojačala, a ima izlaz na sekundaru od 2x14 V, ali se nakon ispravljanja i filtracije sa dva elektrolita, ukupnog kapaciteta 20.000 μF,  dobije napon od 39,5 V, koji potpuno odgovara napajanju dve odvojene pločice pojačala koje su namenjene za dva kanala.

Za predpojačalo uzet je RK 3765 sa stabilisanim naponom napajanja od 12 V koji ima podešavanje niskih i visokih tonova i podešavanje balansa. Ovaj komplet sadrži integralno kolo TDA 1524 A. Njegova primarna prednost je što nigde nema potenciometara u polju NF signala. Potenciometri samo regulišu DC napone, a sve ostalo je u integrisanom kolu. Spolja su samo kondenzatori u filtrima za niske i za visoke tonove. Nema duplih potenciometara, šuškanja, niti brujanja, a odnos signal-šum dostiže 85 dB, a kod novijeg ekvivalenta TDA1526 i celih 90 dB.

Pojačalo predstavljaju dva uparena RK3993 koji imaju izlaznu snagu 200 W. Za zvučnike je predviđeno da imaju odgovarajuću snagu ( preko 200 W ) i otpornost od 4 do 16 oma. Kao pobudni stepen koriste se IC kola TDA 2030, a u izlaznom pojačavaču dva PNP tranzistora BD912 i dva NPN tranzistora BD911. To su tranzistori za napon napajanja do 100 V. Osnovno pravilo je da se tranzistori i integralna kola moraju pričvrstiti za odgovarajući hladnjak ( vidi slike ) uz pomoć vijaka M-3 sa navrtkama, plastičnih niplova ( podmetača ), liskunskih podloški i silikonske paste za bolje prenošenje toplote na hladnjak. Prilikom nabavke navedenih RK ( “Kelco D.o.o.”, Bulevar kralja Aleksandra 326. Beograd ), uz njih se dobije precizno uputstvo za montažu elemenata KIT kompleta na gotovu štampanu pločicu. Ne treba zaboraviti da se na metalnom delu TO220 kućišta, u kome su tranzistori BD911 i BD912, nalaze kolektori ovih tranzistora, tako da, ukoliko se nađu u kratkom spoju, može doći do njihovog oštećenja i stradanja integrisanih kola. Zbog toga je potrebna provera i nakon montaže na hladnjaku.

Stereo mixeta je pasivnog tipa, a nju sam detaljno opisao u mom članku “Kvalitetno stereo-pojačalo 2x20W”, koji je objavljen na ovom sajtu,  26.02.2015. godine. Za regulaciju ulaznog signala odabrao sam tri stereo potenciometra logaritamskog tipa, vrednosti 100 koma. Od ostalih značajnih podsklopova izdvajam soft - start za efikasnu zaštitu zvučnika, čija ugradnja nije posebno potrebna, ali je dobra za izlaze velike snage. Prespajanje izlaza vrši se preko relejnog prekidača koji na kontaktima može izdržati nešto jače struje ( do 5 A ), pošto je maksimalna snaga izlaza po kanalu 200 W. Ulazi i izlazi NF signala su izvedeni pomoću kvalitetnog oklopljenog i uzemljenog kabla, a napajanje je sa što kraćim kablovima odgovarajućeg preseka i sa dobrom filtracijom napona.

Prilikom konstrukcije nekih minijaturnih namenskih uređaja ukazala se potreba da se na prednjem delu kutije izvede valjana  signalizacija prisustva mrežnog napona na pojedinim podsklopovima, što se nije uklapalo sa signalnim sijalicama većih dimenzija, gde spadaju tinjalice, ili neke druge signalne lampe na 220 V. Najbolje rešenje za takve potrebe je ugradnja LED-diode, što za napon od 220 V traži posebno odabranu konstrukciju napajanja. Ubacivanje grec-spoja nije praktično, tako da sam se odlučio za jednu detaljno ispitanu konstrukciju sa otpornikom, blok kondenzatorom i ispravljačkom diodom u spoju sa LED-diodom.

Pre objašnjenja jednostavnog sklopa za konstrukciju, nekoliko osnovnih podataka o LED-diodama ( engleski – LED: Light-Emiting Diode ). To je posebna vrsta poluprovodničke diode koja emituje svetlost kada je propusno polarisana, odnosno kada kroz nju teče struja. Fotoni svetla se emituju prilikom rekombinacije para elektron-šupljina. Takvo svojstvo imaju poluprovodnici. Prvi izveštaj o infracrvenoj emisiji dao je Rubin Braun 1955. godine iz američke Radio-korporacije. Naučnici “Teksas instrumentsa”, Bob Bajard i Gari Pitman, 1961. godine su otkrili da galijum-arsenid pušta svetlo kada ima električne struje, nakon čega su prijavili patent na infracrvenu diodu. Nik Holonja, mlađi iz Dženeral elektrika, prvi je pronašao vidljivi spektar svetleće diode. Boja emitovanog svetla zavisi od vrste poluprovodnika, kao i od primesa u njemu i varira od infracrvenog do ultraljubičastog dela spektra.

Prednosti LED-dioda za signalizaciju su: mala potrošnja struje ( do 0,03 A ), nizak napon napajanja ( 1,2 – 3 V ), male dimenzije pakovanja u okruglom, četvrtastom, trouglastom, ili nekom drugom staklenom ( plastičnom ) kućištu. Ukoliko LED-diodu priključimo na jednosmerni napon, poznavajući dozvoljenu jačinu struje, lako je prema Omovom zakonu izračunati vrednost redno vezanog otpornika ( R ), što znači: R = ( U1-U2 )/I . Ako diodu napajamo sa 12 V ( U1 ), njen deklarisani radni napon je 2 V ( U2 ), deklarisanom jačinom struje od 20 mA, dobijemo računski primenom Omovog zakona, R = ( 12 V-2 V )/0,02 A = 500 oma. Slično postupamo i kod drugih jednosmernih napona. Veoma je važno znati deklarisani radni napon i jačinu struje za diodu koju smo odabrali za signalizaciju. Ako pređemo dozvoljenu jačinu struje za izabranu LED-diodu doći će do njenog pregorevanja. Pri spajanju LED-diode voditi računa o njenom polaritetu ( minus pol je na ravno zasečenom delu plastičnog kućišta, ili na kraćoj strani priključka ).

Pri ispitivanju spoja LED-dode na mrežni napon ( 220 V ) probao sam nekoliko varijanti i kao najbolju sam odabrao spoj sa redno vezanim otpornikom vrednosti preko 200 oma, blok kondenzatorom 200-500 nF, 250 V i sa jednom ispravljačkom diodom. Prednost ovog spoja u odnosu na redni spoj sa otpornikom i ispravljačkom diodom je što se komponente ne greju, ali i kod jednog i kod drugog spoja LED-diode moramo obavezno voditi računa o prisustvu mrežnog napona.

Gore navedeni spoj LED-diode radi stabilno, zauzima malo prostora i, što je najvažnije, prikazuje prisustvo mrežnog napona. Tačke spajanja uzimamo sa mesta uređaja gde dovodimo mrežni napon. Sklop možemo praviti na rednoj klemi, ili na minijaturnoj štampanoj pločici. Jedino moramo voditi računa da snaga otpornika bude jednaka, ili nešto veća od 1 W i da blok kondenzator ima radni napon preko 220 V. Kapacitet odabranog kondenzatora nije kritične vrednosti.

Na kraju, navedimo da LED-diode imaju i druge funkcije, a sve više kao svetleći elementi, što ih čini funkcionalnim i racionalnim izvorima svetlosti. Veoma slabo greju, napajaju se nižim naponima i neke ne trebaju posebno hlađenje. Pakuju se u različitim varijantama, što zavisi od namene i načina korišćenja. Sijalice sa LED-diodama sve više su u upotrebi, mali su potrošači, dugo traju i najveći deo električne energije pretvaraju u svetlosnu, što ih čini ekonomičnim i sve prisutnijim u domaćinstvima. Nekada su, kao i LED-diode, bile veoma skupe, a danas su pristupačne sa cenama i mogu se naći u većini prodavnica elektrotehničke robe.