11. Jul, 2020.
Hasan Helja

Hasan Helja


Čovek je biće prakse!

Vanredno stanje, zbog pandemije korona virusa, navodi mnoge da kreativno razmišljaju, neki da stvaraju, čitaju, pišu, gledaju televiziju ( pod uslovom da se što manje nerviraju ), slikaju, kuvaju, sređuju uzan prostor izolacije u četiri zida, pošto bi svako dosađivanje nesumnjivo negativno uticalo na mentalno zdravlje i najzdravijeg čoveka. Preturajući po ostavljenim i zaboravljenim ukrasima za novu godinu naišao sam na pokvarene nizove ukrasnih LED svetiljki kineske proizvodnje koje sigurno nisu  zaražene. U tom nizu unimerom sam utvrdio koje su diode pregorele, pa onda krenuo na dosta pipav posao da od niza ispravnih LED - ova napravim dve ukrasne svetiljke za prigušeno svetlo, a ujedno da rešim pitanje elektronskog otpada.


Prvo sam ispitao dozvoljeni napon i struju za pomenute LED diode jednostavnim vezivanjem za izvor jednosmerne struje uz upotrebu voltmetra i ampermetra. Eksperimentom sam došao do podatka da je optimalni napon za jednu LED diodu 3,6 V i da je za nju struja reda 30 mA. Ovaj podatak nije jednak za sve izbore dioda, što zavisi od same konstrukcije i proizvođača.

Svetiljka koja radi na izvoru jednosmerne struje, ili na akumulatoru od 12 V, ima na sebi deset LED dioda u kombinaciji redne, ili paralelne veze, za čiji proračun i kombinovanu vezu ( redna i serijska ) je potrebno poznavanje osnovnih zakona elektrotehnike ( na prvom mestu Omovog zakona ), zatim nezaobilazna Kirhofova pravila ( zakon grananja struje i proračun padova napona ). Njena konstrukcija, veoma precizna i proračunata za bezbedan i dugotrajan rad, dala je unapred očekivani rezultat da se ovaj štedljivi izvor svetlosti može koristiti kao prigušeno svetlo kada ima, ili kada nema struje u mreži. U slučaju nestanka struje u mreži možemo koristiti mali akumulator kapaciteta do 7 Ah, koji služi kao rezervno napajanje, te se mora dozirano dopunjavati posebno urađenom elektronikom sa automatskim preklapanjem.

Za varijantu stalnog priključka na mrežni napon ( 230 V ) potrebno je uraditi tačan proračun broja redno vezanih LED dioda, „plus“ na „minus“, ili obrnuto, koji se u konkretnom slučaju, kao izmereni napon deli sa 3,6 V, pa se, recimo, za 324 V, može minimalno koristiti 90 LED dioda. Namerno kažem 324 V, iz prostog razloga da mrežni napon treba dvostrano ispraviti, potom filtrirati, što mu povećava vrednost do 324 V ( 230 V * 1,41 = 324 V ). Preporuka je da se uzme nešto veći broj dioda čime sprečavamo njihovo pregorevanje u slučaju većih oscilacija napona u mreži. Pošto nisam imao dovoljan broj LED dioda, pribegao sam rednoj vezi odgovarajućeg otpornika dovoljne snage da izdrži jačinu struje koja prolazi kroz tu rednu vezu. Tako se broj dioda može smanjivati do raspoloživog broja. Bitno je da napon na jednoj diodi ne prelazi utvrđenu granicu pri kojoj  bi došlo do njenog pregorevanja. Ovde treba biti posebno precizan kod upotrebe visokog napona, što podrazumeva sve potrebne mere zaštite, naročito kod pakovanja dioda na izabranom kućištu, koje, ako je metalno, mora biti propisno uzemljeno. U mom slučaju radilo se o metalnim kućištima.

Kako sve to spakovati u odgovarajuće i sigurno kućište stvar je kreativnosti i raspolaganja sa odgovarajućim elementima za montažu i spajanje sa izvorom napajanja. Prilikom izrade ove dve zanimljive svetiljke bilo je potrebno poznavanje geometrije ( izračunavanje uglova pod kojim su raspoređene diode ), bonsek ( za rezanje Al lima ), mala bušilica, turpija, odvijač, klešta, šmirgl papir, lemilica sa tinol žicom, „pištolj“ sa topljivom plastikom, unimer i dobra volja. Pored korisnog proizvoda, najveća prednost je mentalno razgibavanje i osvežavanje znanja iz elektrotehnike. Najbolje je da se svetiljke koriste kao prigušeno svetlo u kupatilu ( priložena slika ), hodniku, ili iza televizora. Mali su potrošači ( manje od 10 W ) i kod pravilnog proračuna dozvoljenog napona po diodi mogu veoma dugo da traju.

Tagovano

Obećao sam u prošlom članku na ovom portalu da ću pokušati predstaviti brzi punjač akumulatora ( bez mrežnog transformatora ) sa procesom desulfacije koja je moguća ako ploče olovnog akumulatora nisu potpuno oštećene, ili da nisu u kratkom spoju. To se može ispitati tako što nakon punjenja akumulatora njegov napon ne spada drastično ispod 10 V. U tom slučaju akumulatoru nema spasa. Pravilo je da se stari akumulatori recikliraju u topionicama, a postoji mogućnost njihovog otkupa sa ciljem da ne zagađuju okolinu. Ovde se radi o eksperimentalnoj verziji uređaja.

Desulfacija je proces „razbijanja“ kristala sulfata ( PbS04 ) sa olovnih ploča puštanjem impulsa jake struje do visine napona koji neće dovesti do ključanja elektrolita. Postoje kvalitetni fabrički desulfatori koji su prilično skupi, tako da se za pojedinačne slučajeve ne isplati to raditi, jer je jeftinije stari akumulator zameniti novim. Pri eksperimentu sa jednim nemačkim desulfatorom primetio sam da je, nakon priključenja, prvo testirao Acu bateriju, sa trajanjem do 15 minuta, pa je tek počeo da puni akumulator, prvo lagano, pa kako je rastao napon podizao je struju punjenja ( možda i impulsnog pražnjenja ). Kada je desulfator počeo da puni akumulator čulo se „cičanje“ PWM seckanja struje punjenja. Analizirajući napon i struju navedenog fabričkog uređaja, koji je zbog složenosti prilično skup, došao sam na ideju da iskoristim kombinaciju brzog punjača sa regulatorom napona bez transformatora sa promenom jačine struje koja nakon ispravljanja dobija testerastu sliku sa izraženim impulsima, sa mogućnosti fiksiranja napona na zadatu vršnu vrednost. U tom slučaju nisam ugrađivao filtraciju, odnosno „peglanje“ napona elektrolitičkim kondenzatorima jer su efekti desulfacije praktično izvodljivi bez upotrebe skupog fabričkog uređaja. Prilikom eksperimenta, jedan Pb akumulator sam potpuno uništio vodeći, ipak, računa o merama bezbednosti zbog prisustva sumporne kiseline i mogućnosti njenog izlivanja. Veoma je bitno da ne dođe do ključanja elektrolita, što će se desiti kada napon prelazi 15 V. Promena jačine struje dovodi do razbijanja taloga na Pb pločama, čak i naslaga na elektrodama NiCd akumulatora. Navedene radnje spadaju u domen eksperimenta koji nije preporučljiv u slučaju da ne znamo procese koji mogu da se dešavaju.

Uređaj koji je ovde predstavljen ima kombinaciju brzog i sporog punjača, tako da se nakon uspešne desulfacije prelazi na normalno sporo punjenje akumulatora. Desulfacija je uspešno urađena ako nema pada napona ispod 10 V kod olovnih akumulatora, dok je kod čeličnih akumulatora situacija donekle drugačija, što prvenstveno zavisi od vrste i konstrukcije. Pošto su čelični akumulatori uglavnom zatvoreni, eksperiment sa njima je daleko opasniji zbog rizika eksplozije od prepunjavanja. Ako već želimo da spašavamo stari akumulator, neki primenjuju, posle desulfacije, zamenu elektrolita, ispiranje ćelija sodom bikarbonom, zatim destilovanom vodom i ponovno sipanje pripremljenog rastvora sumporne kiseline koji se može naći u specijalizovanim prodavnicama. Prilikom te radnje primetio sam, nakon ispiranja, veću količinu otpada sa olovnih ploča koje su dobile drugačiji izgled. Ukoliko su olovne ploče u kratkom spoju, onda akumulatoru nema spasa i spreman je za otpad. Iskustvo, stečeno godinama, nameće moj savet da su navedeni eksperimenti dobri za ispitivanje, a ne za primenu u praksi, te da je najbolje da se istrošeni akumulator menja nakon isteka garancije, ili u krajnjem slučaju, kada mu je kapacitet toliko oslabio, da ga moramo često dopunjavati. Kupovina, ili gradnja uređaja koji sam površno opisao uopšte se ne isplati jer nosi rizike ugrožavanja zdravlja i života, što nam nije potrebno, pogotovo onome ko nedovoljno poznaje hemijske procese.

Recimo na kraju da je desulfacija obrnuti proces od sulfacije koji se javlja u olovnim akumulatorima tokom njegove eksploatacije. Desulfacija delimično vraća kapacitet akumulatora koji se smanjio zbog sulfacije. Problem vezan za sulfaciju se vremenom pogoršava tako da kapacitet Acu drastično pada.

 

 

 

Onlajn učenje, organizovano sa osnovcima i srednjoškolcima u uslovima vanrednog stanja, podsetilo me na izvođenje laboratorijskih vežbi iz fizike sa učenicima osmog razreda, koje su za njih bile prava inovacija, a neki se prilikom mog  susreta i razgovora sa njima još uvek nadahnuto prisećaju tako organizovane praktične nastave. Mnogi priznaju da im je iskustvo laboratorijskog rada dosta pomoglo u daljem školovanju, radu i životu, čak i onima koji su ostali na selu, jer poljoprivredniku dobro dođe poznavanje električnih instalacija poljoprivrednih mašina i putničkih vozila.

Vežbe su me ovih dana podsetile kako sam još tada uspešno rešavao potrebe napajanja različitim naponima za nekoliko radnih grupa, izbegavajući Leklanšeove elemente ( što je preporučeno u Zbirci zadataka iz Fizike VIII ), odnosno vezivanje elemenata napona 1,5 V u različite kombinacije, što sam zamenio praktičnim laboratorijskim ispravljačem sa regulacijom napona od 0 V – 32 V. Namerno sam odabrao i fiksirao gornju granicu napona do 32 V zbog mera bezbednosti učenika u kabinetu fizike.

Prednost ispravljača, koji opisujem, je što je promena napona rešena u primaru transformatora pomoću regulatora naizmenične struje za potrošače snage do 1.500 W, jer je gradnjom bilo kog regulatora ispravljenog napona struja dosezala maksimalno do 3 A, što nije bilo dovoljno za vežbe učenika u više grupa. Ovako je rešen problem velikih padova napona i omogućeno je da se sa jednog mesta zadaje desetak vrednosti, što je obezbeđivalo preciznije merenje i mogućnost računanja greške pri merenju. Vežbe su izvođene sa četiri radne grupe sastavljene od 5 - 6 učenika koji su na  radnim stolovima imali izvor struje, potreban pribor i instrumente, podsetnik za rad, tabelu merenja i šemu veza pojedinačno za ceo ciklus laboratorijskih vežbi.

Konstrukcija ispravljača nije složena, ali je uređaj koji je predstavljen na priloženim slikama usložnjen dodatnom elektronikom zaštite od opterećenja i kratkog spoja, te posebnih rešenja regulacije za brzo punjenje akumulatora različitih napona ( 6 V, 12 V i 24 V do 5 A ), koje sam koristio kada u seoskoj školi nije bilo struje, što se često dešavalo u zimskom periodu.

Ispravljač se sastoji od regulatora naizmeničnog napona koji je opisan u nekoliko članaka na ovom portalu, mrežnog transformatora sa izlazom sekundara od 36 V, 5 A, grec spoja 5 A, elektrolitičkog kondenzatora većeg kapaciteta i kvalitetne aluminijske kutije. Prvo je urađena odgovarajuća štampana pločica na kojoj su, pored dograđene elektronike automatskog upravljanja, smeštene dve zavojnice radi „peglanja“ jednosmernog napona. Zanimljivo je da se u primarni namotaj ovog transformatora uvodi pulsirajuća struja sa trijaka koja promenom magnetnog fluksa dovodi do transformacije višeg u niži napon. Struja sa sekundara transformatora vodi se na grecov spoj, a onda se, nakon ispravljanja, filtrira i „pegla“ sa odgovarajućim pasivnim elementima čija vrednost nije kritična. Izbor i fina regulacija napona vrši se potenciometrom koji je smešten na prednjoj strani kutije. Ugrađen je i ampermetar sa opsegom merenja struje do 5 A.

Sva elektronika smeštena je u odgovarajuću aluminijsku kutiju koja je propisno uzemljena, a uređaj će ubuduće poslužiti za eksperimente, ili za efikasno punjenje akumulatora, gde moramo voditi računa o naponu i jačini struje punjenja. Dogradnja uređaja izvršena je ovih dana koje aktivno provodim u izolaciji, nakon duže pauze od korišćenja u kabinetu fizike gde su uspešno izvođene navedene laboratorijske vežbe sa nekoliko generacija učenika osnovne škole u kojoj sam radio. Napokon, kao unapređeni i u višegodišnjoj praksi provereni proizvod, uređaj i dalje služi kao dobar laboratorijski ispravljač za različite eksperimente i opravke drugih uređaja koji koriste jednosmerni napon. Pokazao se veoma uspešnim i za reparaciju oštećenih akumulatora, zbog specifičnog testerastog napona na izlazu sekundara, što je deo posebne priče u nekom od narednih članaka.

PokloniIOtpadSkloni