O korišćenju UPS uređaja pisao sam u nekim mojim ranijim člancima ( 03.12.2014. ), ali se ovoj temi opravdano vraćam zbog čestih pitanja i komentara na Internet portalima. Česti problemi su pištanje uređaja, njegovo preterano zagrevanje, otkazivanje rada akumulatora i veoma kratko vreme rezervnog napajanja pri nestanku električne struje.
UPS, koji služi kao privremeno rezervno napajanje u slučaju nestanka električne struje, će da pišti sa prekidima ako nestane struje u mreži, i ukoliko je ispravan, imaćemo sasvim dovoljno vremena da snimimo dokument u radu i da na vreme i bezbedno isključimo računar. Ne možemo biti sigurni da nastavimo sa radom na duži vremenski period ukoliko nema struje u mreži. Neki od korisnika su stavljali, umesto standardnog (propisanog) akumulatora, olovne akumulatore dosta velikog kapaciteta (preko 45 Ah) čije napajanje traži veliku jačinu struje, što dovodi do preteranog zagrevanja, ili do oštećenja vitalnih poluprovodničkih komponenti. Primera radi, UPS PowerMustek 600VA Plus, koristi Acu bateriju kapaciteta 7 Ah, tako da je njegova elektronika, kao i presek provodnika određen prema tom kapacitetu. Ako upotrebimo eksternu bateriju većeg kapaciteta, vrlo je verovatno da ćemo brzo upropastiti elektroniku uređaja. Prilikom zamene baterije obavezno pogledati koji je kapacitet u pitanju i da li odgovaraju njene dimenzije. Preporučljivo je, pre zamene, bateriju propisno napuniti do određenog napona, jer prazna baterija neće obezbediti stabilan rad u startu. Često se desi da baterija počne da pišti i u slučaju kada je UPS na mreži. Postoji više mogućih uzroka za tu pojavu. Prvi, najčešći, je da baterija nije dostigla potreban napon preko 10,8 V, jer je izgubila, ili iz nekog razloga gubi svoj kapacitet, tako da je treba što pre menjati. Drugi mogući uzrok je da je pregoreo zaštitini osigurač na ulaznom priključku koji je obično smešten (sakriven) na dnu tropolne utičnice. Pri njegovoj zameni upotrebiti osigurač propisane amperaže. Kada smo kod jačine struje koju može dati UPS, na njemu pišu podaci o tome ( snaga, jačina struje). Koristićemo samo neke uređaje da se napajaju preko UPS sa ukupnom snagom koja je ispod dozvoljene. Nikako nije preporučljivo da se preko UPS napajaju skeneri i pojačala. Nedavno sam pročitao da su neki pokušavali da preko UPS uključe i grejalicu, što je nezamislivo i nepotrebno.
Ponekad se kod UPS uređaja javlja preterano zagrevanje i zujanje pri radu. Zagrevanje neminovno postoji, ali ako je preterano onda nije obezbeđeno pravilno odvođenje toplote preko Alu tela za hlađenje. U tom slučaju pažljivo ispitati da li je stavljena termalna pasta i da li su dovoljno stegnute komponente koje se nalaze na hladnjacima. Zagrevanje i nestabilnost u radu se javljaju i kod hladnih lemova, što se može vizuelno ispitati i popraviti sa dobrom lemilicom i kvalitetnim tinolom. Oštećenja se najčešće javljaju na mestima štampane ploče gde prolazi jaka struja, što se vidi na krajevim kablova, ili konektora. Najbolje je pregledati celu štampanu pločicu UPS uređaja, videti da nema curenja elektrolita (česta pojava), spojeva sa kružićima (slab spoj), ili nagorelih kablova (česta pojava kod upotrebe akumulatora većeg kapaciteta). Zujanje pri radu je posledica nedovoljnog stezanja trafo limova. Ta neprijatnost se rešava stezanjem odgovarajućih matica na uglovima trafo limova, ili njihovo zalivanje u plastiku koja će amortizovati oscilovanje koje dovodi do zujanja.
UPS uređaj će sa pravilnim korišćenjem dugo raditi i biti nam od velike pomoći pri nestanku električne struje. Mnogi ga nepotrebno bacaju prilikom otkazivanja akumulatorske baterije, što je pogrešno, bez obzira na relativno visoku cenu baterije. To je najbolja prilika da pregledamo njegovu elektroniku, kupimo odgovarajuću bateriju, propisno je napunimo i zamenimo umesto stare. Pri ovim radnjama moramo biti veoma oprezni, jer uključena i napunjena baterija sa elektronikom UPS daje napon koji je opasan po život. Zato je najbolje da bateriju prikopčamo na kraju svih navedenih radnji kontrole, eventualne opravke, ili zamene.

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.