8Вјекослав Сајферт

Иван ТасићМарина Петровић

ТЕХНИЧКО И ИНФОРМАТИЧКО

ОБРАЗОВАЊЕ ЗА 8. РАЗРЕД ОСНОВНЕ ШКОЛЕ

РецензентиПроф. др Коста Воскресенски, Технички факултет „Михајло Пупин“ у ЗрењанинуПроф. др Драгана Глушац, Технички факултет „Михајло Пупин“ у ЗрењанинуДр Соња Крстић, Висока школа за електротехнику и рачунарство, БеоградМилош Соро, наставник у ОШ „Ј.Ј. Змај“ у Зрењанину

УредникТатјана Бобић

Одговорни уредникСлободанка Ружичић

За издавачаМилољуб Албијанић, директор и главни уредник

___________________________________________________________________________Министар просвете Републике Србије одобрио је овај уџбеник својим решењем број за употребу у осмом разреду основне школе.___________________________________________________________________________

ISBN 978-86-17-16904-4

© ЗАВОД ЗА УЏБЕНИКЕ, Београд, 2010.Ово дело се не сме умножавати, фотокопирати и на било који начин репродуковати, у целини нити у деловима, без писменог одобрења издавача.

@3

Драги ученици и наставници!

Дошли смо и до четврте године изучавања предмета Техничко и информатич-ко образовање. Пратећи наставни програм предмета за 8. разред, потрудили смо седа направимо Уџбеник и Радну свеску који ће ученике заинтересовати и мотивиса-ти за учење, а наставницима бити од помоћи у раду.

При том смо стално имали у виду циљ наставе овог предмета, а то је да учени-ци стекну основну техничку и информатичку писменост коју ће моћи да примене у препознавању и решавању проблема из свакодневног живота.

Уџбеник и Радна свеска разматрају појаве и процесе из области технике и ин-форматике. Кроз различите примере и вежбе они пружају ученицима прилику да практично примене своја знања, односно да развијају своју техничку културу рада, вештине комуникације и сарадње са другима. Рад у тиму је веома важан за време у коме живимо, јер се знања умножавају вртоглавом брзином, па је тешко пратити појединачно све области науке.

Надамо се да ћете са задовољством читати ове текстове и да ће вас они покре-нути да и сами будете ствараоци и истраживачи. Желимо вам да добијете много добрих идеја за разне пројекте и експерименте и да будете истрајни у њиховом спровођењу.

Будите упорни! Нико до великих открића није дошао лако.

Срећно!Аутори

@4

САДРЖАЈ

ИНФОРМАТИЧКЕ ТЕХНОЛОГИЈЕ1.1. Рачунарске мреже . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1.1.1. Локалне и глобалне мреже . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81.1.2. Каблови и мрежни уређаји . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91.1.3. Кабловско и бежично повезивање . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101.1.4. Начини комуникације између рачунара . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

1.2. Интернет . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141.2.1. Основни задаци . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141.2.2. Приступ Интернету . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141.2.3. Предности Интернета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151.2.4. Безбедност рада на Интернету . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

1.3. WWW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181.3.1. Прегледање Интернет садржаја . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181.3.2. Прозор веб читача . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201.3.3. Генерације WWW-а . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211.3.4. Алати Веб 2.0. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

1.4. Електронска пошта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241.4.1. Електронска адреса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241.4.2. Креирање електронске адресе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251.4.3. Рад са електронском поштом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251.4.4. Правила лепог понашања на мрежи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

1.5. Примена рачунара . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291.6. Управљање окружењем и моделима . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311.7. Програми за обраду текста, табела, графикона и израду презентација . . . . . . . . . . 32

ЕЛЕКТРОТЕХНИЧКИ МАТЕРИЈАЛИ И ИНСТАЛАЦИЈЕ2.1. Електротехнички материјали . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402.2. Стандардни електроинсталациони елементи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422.3. Израда техничке документације у електротехници . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

2.3.1. Симболи у електротехници . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 492.4. Кућне електричне инсталације . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 492.5. Опасности и заштита од струјног удара . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

ЕЛЕКТРИЧНЕ МАШИНЕ И УРЕЂАЈИ3.1. Производња, трансформација и пренос електричне енергије . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 583.2. Алтернативни извори електричне енергије . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 633.3. Електротехнички апарати и уређаји у домаћинству . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

И1

1.

Е2

2.

Е3

3.

@5

3.3.1. Електротермички апарати . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 653.3.2. Електромеханички апарати . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 693.3.3. Комбиновани апарати . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 703.3.4. Расхладни уређаји . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

3.4. Својства и примена електромагнета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 743.5. Електричне машине . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 763.6. Електрични уређаји у моторним возилима . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

ДИГИТАЛНА ЕЛЕКТРОНИКА4.1. Основи аналогне и дигиталне технологије . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 844.2. Основни електронски елементи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

4.2.1. Пасивни електронски елементи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 874.2.2. Активни електронски елементи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

4.3. Структура рачунара . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 924.3.1. Матична плоча . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 924.3.2. Микропроцесор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 944.3.3. Меморија . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 954.3.4. Интерфејс . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 964.3.5. Модем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

4.4. Електронски уређаји у домаћинству . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1004.5. Телекомуникације и аудиовизуелна средства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

4.5.1. Мобилна телефонија . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1034.5.2. GPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1044.5.3. Комуникација преко Интернета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1054.5.4. Кабловска телевизија . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

ОД ИДЕЈЕ ДО РЕАЛИЗАЦИЈЕ – МОДУЛИ5.1. Рад са софтверима за пројектовање и израду техничке документације . . . . . . . . . . 1125.2. Практична израда електричних и електронских кола . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1155.3. Рад са интерфејсом и практично управљање роботом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1175.4. Рад на истраживачком пројекту . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

Речник појмова . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

Д4

4.

О5

5.

6@

Драги ученици, ово је четврта година како у оквиру предмета Техничко и информатичко образовање изучавате појмове везане за информатичке технологије.

Надамо се да сте их до сада разумели, усвојили и применили. И ове године ћете се бавити разноликим темама у оквиру овог поглавља.

Циљ пред вама је усвајање сазнања и вештина из неколико области. Стећи ћете знања о рачунарским мрежама. Научићете да претражујете Интернет и да користите могућности које он нуди за комуникацију. Разматраћете примере практичне примене ра-чунара. На примеру управљања роботом овладаћете вештином управљања моделима. На крају ћете направити кратак преглед алата за обраду текста, слика, података, израду табела, графика и презентација. Тим прегледом ћете се подсетити свега што сте до сада имали прилике да научите, а што вам може послужити у свакодневном раду са рачунаром.

Надамо се да ће вам учење информатичких технологија представљати задовољство и донети радост откривања нових појмова.

@

NNNEEEETTTTWWWOOOORRRKKKKNNNNEEEETTTTWWWWOOOORRRRKKKK FFFF111 HHHHEEEELLLPPPP

ИНФОРМАТИЧКЕ ТЕХНОЛОГИЈЕ1.

1.1. Рачунарске мреже1.2. Интернет1.3. WWW 1.4. Електронска пошта1.5. Примена рачунара1.6. Управљање окружењем и моделима1.7. Програми за обраду текста, табела,

графикона и израду презентација

Након обраде ове теме:

– стећи ћете знања о рачунарским мрежама; – овладаћете начинима комуникације преко Интернета; – разумећете где и како се рачунар може употребити;– умећете да управљате моделима помоћу рачунара;– моћи ћете да обрађујете податке и текст, да креирате табеле,

графиконе и презентације.

TCP/IP

LAN

WWW

@

NETWORK

BLOG

YAHOO

MSN

RSS

LIVE SPACESGOOGLE

8

1.

@

ИНФОРМАТИЧКЕ ТЕХНОЛОГИЈЕ

1.1. РАЧУНАРСКЕ МРЕЖЕ

Кључне речи: повезивање рачунара, удаљеност рачунара, топологија мреже, каблови, мрежне карти-

це, мрежни уређаји, повезивање кабловима, бежично повезивање, протоколи, начини

комуникације рачунара

Шта урадити у ситуацији када имате више рачунара, а само један штампач или само један прикључак за Интернет? Зар не би било добро када би сви рачунари мо-гли да користе исту опрему и информације?

Решење за овај и сличне проблеме лежи у хардверском и софтверском повези-вању рачунара у рачунарску мрежу.

Да ли знате како изгледа рачунарска мрежа? Класичан пример за рачунарску мрежу би могла бити ваша рачунарска учионица. Да ли су у њој рачунари повезани? Питајте наставника.

Хајде да се упознамо са основним појмовима и правилима по којима се рачуна-ри повезују у рачунарске мреже.

1.1.1. ЛОКАЛНЕ И ГЛОБАЛНЕ МРЕЖЕПовезивање рачунара се може спровести у оквиру исте просторије, исте згра-

де, у оквиру једног града или између држава. Зависно од удаљености на којој се налазе рачунари унутар мреже, делимо их најчешће на локалне и глобалне мреже.

Локалне мреже, или LAN, су оне код којих су повезани рачунари на растојању до 1000 метара. Уколико су рачунари у вашој учионици повезани у мрежу, то је пример локалне мреже.

У оквиру локалне мреже могуће је различито распоредити и по-везати рачунаре у три основна облика: магистрала, прстен, звезда. Распоређивање рачунара се назива топологија мреже. Четврта, мешовита или разграната топологија је изведена из три основне. Распоред рачунара не мора физички да изгледа као појам по коме је

добио назив (звезда, прстен...), али мора да одговара логичком распореду у мрежи.

Глобалне мреже или WAN повезују рачунаре на великим удаљеностима, на пример, повезују ра-зличите градове. Као што претпостављате, глобална мрежа повезује више локалних мрежа, а Интернет је најпознатија глобална мрежа.

Непознате речи: Интернет (International Network) – интернационална мрежа рачунара; LAN (Local Area Network) – локална мрежа; WAN (Wide Area Network) – глобална мрежа; топологија – потиче од грчке речи topos која значи место.

Која би топологија

највише одго-

варала вашој

рачунарској

учионици? Колико

рачунарских учио-

ница у вашем ме-

сту је прикључено

на Интернет?

@9

Магистрала

Рачунари су спојени један на други по линији која не мора да буде затворена.

Прстен

Сваки рачунар је спојен са следећим тако да чине затворени круг или прстен.

Звезда

Сви рачунари су повезани преко централног мрежног уређаја.

Разграната мрежа

Дозвољено је гранање, тако да се на један рачунар може прикључити више других.

Погледајте цртеже различитих топологија (слика 1.1).

1.1.2. КАБЛОВИ И МРЕЖНИ УРЕЂАЈИЗа повезивање рачунара у мрежу користимо додатну опрему

коју чине каблови, мрежне картице и остали мрежни уређаји. Каблови могу бити: оптички, коаксијални, телефонски,

UTP. Данас се најчешће користе UTP каблови. Са оба краја затварају се конекторима (слика 1.2). При постављању кабла у конектор, постоји тачан распоред разнобојних жица који се мора поштовати.

На слици 1.3. су приказана два начина постављања жица: а) за повезивање два рачунара у мрежи која има више од

два рачунара,б) за повезивање само два рачунара у мрежу (crossover).

При повезивању треба водити рачуна о томе да дужина једног кабла не пређе 100 метара.

Сл. 1.1.– Мрежне топологије

Сл. 1.2.– Конектор RJ 45

Непознате речи:UTP (Unshielded Twisted Pair) –

незаштићени кабл са упреде-

ним паровима бакарних жица.

а) б) Сл. 1.3.– Начини постављања жица у конектор

@17

Научили смо ...• Интернет је мрежа свих мрежа. Ради на принципу потражње за инфор ма ци-

јама и понуде услуга od стране сервера. Пружа велики број услуга, од којих

се најчешће користе WWW и Е-mail. • Предности Интернета су у смањењу трошкова пута, уштеди времена и ква-

литету и брзини комуникације. Интернет може да послужи за пословање,

образовање и забаву.

• Питање безбедности рада на Интернету је веома важно. Треба водити рачуна

о томе са ким и како комуницирате преко Интернета.

ПИТАЊА ЗА САМОПРОВЕРУ1. Објасните својим друговима или укућанима шта је Интернет и како га ви

видите.

2. Размислите о томе, на који начин долазите до информација на Интернету?

Какав пут оне прелазе да би се појавиле на вашем монитору? Покушајте да

скицирате ту путању.

3. На којим акцијама се заснива рад Интернета?

4. Наведите три задатка која извршавају Интернет сервери.

5. Ко има улогу Интернет провајдера?

6. Шта представља сервис Интернета? Које сервисе знате?

7. Да ли знате, на шта се мисли кад се каже „безбедна понашања на Интернету”?

Сазнајте нешто више

• Погледајте образовне материјале на српском језику о сигурно-

сти деце на Интернету:

а) сајт Министарства за телекомуникације и информационо

друштво: http://www.kliknibezbedno.rs/ и

б) сајт Мајкрософт компаније:

http://www.microsoft.co.yu/obrazovanje/pil/sigurnost/html/etusivu.htm.

• Да ли знате који је дан проглашен за Светски дан сигурности деце

на Интернету? Про нађите!

ЕЛЕКТРОТЕХНИЧКИ МАТЕРИЈАЛИ И ИНСТАЛАЦИЈЕ

2.1. Електротехнички материјали2.2. Стандардни електроинсталациони елементи2.3. Израда техничке документације у електротехници2.4. Кућне електричне инсталације2.5. Опасности и заштита од струјног удара

2.

Када савладате ову тему лако ћете:

– препознати електроинсталационe материјалe и компоненте,– читати шему кућне електричне инсталације,– заштитити се од струјног удара.

@40

ЕЛЕКТРОТЕХНИЧКИ МАТЕРИЈАЛИ И ИНСТАЛАЦИЈЕ

4.

Е2.Поновите− Наставна тема Материјали (Техничко и информатичко образовање за 7. разред)

− Хемијски елементи (Хемија за 7. разред)

− Електрична отпорнoст (Физика за 8. разред)

Које електричне елементе и приборе сте видели у школској радионици, кући (стану)? Од ког материјала су они направљени? Посматрајте прекидач за светло. Које делове сте препознали и од ког су материјала?

2.1. ЕЛЕКТРОТЕХНИЧКИ МАТЕРИЈАЛИ

Kључне речи: електропроводни материјали, електроизолациони материјали, магнетни материјали

Електротехничке материјале (слика 2.1) према подручјима примене делимо на:− електропроводне,− електроизолационе и − магнетне материјале.

(а) (б) (в) (г)

Сл. 2.1.– Примена електротехничких материјала – а) прекидач, б) грејач, в) патрон, г) проводници

Електропроводни материјали имају способност да проводе електричну струју. Делимо их на: ма-теријале за проводнике, материјале за електричне отпорнике, материјале за контакте, материјале за нити осигурача, материјале за лемљење. Материјали који добро проводе електричну енергију су бакар, алуминијум, гвожђе и сребро. Лакотопљиви про-водни материјали су цинк, олово, легура калај--олово, алуминијум, сребро.

*

Каква треба да буде електрична

отпорност материјала да би се

употребио као проводник? Који

материјали су најпогоднији за

ову сврху? Због чега сребро не

употребљавамо као материјал

за проводнике када је најбољи

проводни материјал?

@43

Ознаке каблова према JUS-стандарду, приказане су табеларно.

Најчешће употребљавани каблови су: PGP, PP/R, P/L, P, PP-Y и коаксијални каблови (слика 2.5).

Неки материјали су бољи проводници електричне струје када су изложени веома ниским температурама. Ова појава се назива суперпроводност. Олово на обичној температури није добар проводник електрицитета – топи се чим се пусти мало јача струја од оне коју иначе може да поднесе. Али ако се изложи на температуру од –250 оС, олово постаје бољи проводник од бакра (бакар је један од најбољих проводника за које се зна). И бакарни кабл, када се доведе на веома ни-ску температуру, проводи струју хиљаду пута боље него на нормалној температури.

Суперпроводност је феномен који је окарактерисан пот-пуним одсуством електричног отпора. Јавља се код калаја и алуминијума као код разних металних легура. Суперпро-водност се не појављује код племенитих метала попут злата и сребра, нити код феромагнетних метала попут гвожђа.

Инсталационе цеви штите каблове од механичких, тер-мичких, хемијских и других утицаја околине. Истовремено, цеви имају улогу да штите објекат од пожара кога могу иза-звати каблови, јер се израђују од тешко горивих материјала (поливинилхлорид, полиетилен или метал) (слика 2.6).

Инсталационе кутије се користе на местима где се проводници гранају или где се постављају преки дачи и прикључнице (слика 2.7). Ове кутије су од пластичне масе. У инста ла ционим кутијама про вод ници се међусобно спа јају стезаљкама или ме ђу собним уплитањем кра јева.

Који од наведених изолационих материјала се користи за изолацију каблова којима се повезују грејачи у електричном шпорету, бојлеру, термоакумулационој пећи? Зашто?

Сл. 2.7.– Начин уградње инсталационих цеви и кутија

Сл. 2.5.– Разне врсте каблова

Сл. 2.6.– Инсталационе цеви и кутије

3.1. Производња, трансформација и пренос електричне енергије 3.2. Алтернативни извори електричне енергије3.3. Електротехнички апарати и уређаји у домаћинству3.4. Својства и примена електромагнета3.5. Електричне машине3.6. Електрични уређаји у моторним возилима

Сазнаћете:

– како се производи и преноси електрична енергија,– могућности коришћења алтернативних извора енергије,– принцип рада и намену електричних машина и уређаја у домаћинству.

ЕЛЕКТРИЧНЕ МАШИНЕ И УРЕЂАЈИ3.

@59

Савремени живот човека не може се замислити без коришћења електричне енергије. Она има примену у индустрији, пољопривреди, рударству, саобраћају, домаћинству и др. Електричном енергијом се покрећу мотори, спајају метали, осветљавају станови и улице, радне просторије, покрећу тролејбуси, трамваји, во-зови, омогућује преношење вести и других информација путем телефона, телегра-фа, радија, телевизије и Интернета. Могли бисмо рећи да је предност електричне енергије у односу на остале облике енергије у томе што се може лако (без великих губитака) преносити на већа растојања (од ме-ста производње до места потрошње). Друга њена предност је што се на месту потрошње релативно једноставним уређајима може претворити у све остале погодне облике енергије.

Електрична енергија се производи у електранама. У њима се налазе генератори, машине које претварају механичку у електрич-ну енергију. Генератори имају два основна дела: ротор, који се обрће – ротира, и статор, непокретни део, који у облику већег шупљег ваљка обухвата ротор. Да би генератор производио електричну енергију, потребно је да се ротор обрће. У електранама се за ту сврху употребљавају турбине (слика 3.1). У зависности од енергије која покреће турбине, постоје различите електране, као што су: хи-дроелектране, термоелектране, нуклеарне електране и др.

У хидроелектранама је ток реке преграђен помоћу бетонских брана. На тај на-чин је створено вештачко акумулационо језеро. Вода, која је на знатно вишем нивоу од реке, доводи се (или пропушта ) каналима, тунелима или цевима до турбина. Делујући великом силом, вода обрће турбине, услед чега се обрће и ротор гене-ратора, који производи електричну енергију. Код хидроелектрана се потенцијална енергија заустављене воде претвара у кинетичку енергију воденог пада, која се у турбинама претвара у механичку енергију и, најзад, ова механичка енергија се у генератору претвара у електричну енергију (слика 3.2).

Непознате речи:ротор – обртни део машине или турбине; статор – непокретни део машине.

Сл. 3.1.– Пресек генератора електране1 – завојнице статора, 2 – завојнице ротора, 3 – вратило генератора, 4 – помоћни извор електричне енергије за ротор (електромагнет)

Сл. 3.2.– Приказ хидроелектране

@60

ЕЛЕКТРИЧНЕ МАШИНЕ И УРЕЂАЈИЕ3.Термоелектране су оне елек-

тране код којих се генератори покрећу топлотним моторима, као што су: парне турбине, ди-зел-мотори, гасне турбине и слично. Највећу примену имају парне термоелектране са пого-ном на угаљ. У парним котлови-ма ових електрана сагоревањем угља (топлотна енергија) добија се водена пара под притиском (потенцијална енер гија), која пок реће парну турбину (меха-ничка енергија), а ова електрич-ни генератор који про изводи

електричну енергију. Дакле, у процесу производње електричне енергије ос тва рује се следећи низ трансформација једног облика енергије у други: хемијска – топ лотна – потенцијална – механичка – електрична (слика 3.3).

Нуклеарне електране за рад користе нуклеарно гориво. Како су класични при-родни извори енергије ограничени, електране будућности су нуклеарне електране. Ових електрана је већ много изграђено у свету. То су, у ствари, термоелектране у којима се топлотна енергија, потребна за рад турбина, производи у нуклеарном ре-актору, и то цепањем језгра атома.

У нуклеарним елек тра-на ма се облици енер гије претварају је дан у други по следећем распореду: атомска – топлот на – по-тен цијална – механичка – електрична енергија (сли-ка 3.4).

Рад нуклеарних елек-тра на прате проблеми ве-зани за повећано ра ди о ак-тив но зрачење и уклањање отпадних ма те ријала, који могу би ти врло опасни за човека и његову живот-ну средину. Због тога су изградња и коришћење ових електрана под међу-народном контролом.

Сл. 3.3.– Приказ термоелектране

Сл. 3.4.– Приказ нуклеарне електране

реакторпримарна

пумпа секундарна пумпа

кондензатор паре

турбина генератор

генератор паре

контролне шипке

@61

Најновија истраживања показују да се нуклеарна енергија, уместо цепањем (фисијом) атомског језгра, може добити његовим збијањем (фузијом). На овај на-чин се производи чиста и неисцрпна енергија, јер при фузији не остаје никакав радиоактивни отпадни материјал, а као сировина користи се тешка вода, које има у довољним количинама. Зато се фузионе нуклеарне електране сматрају најмање опасним за човека и његову животну средину.

Ради рационалног преношења елек-тричне енер гије на већа растојања, неоп-ходно је трансформисати напон. За то се користе: трансформатори (трафостани-це), далеководи, изолатори, прекидачи, растављачи, осигурачи нисконапонска мрежа и др. У електранама се из генерато-ра добија трофазни наизменични напон од 6 kV или 10 kV (1 kV = 1000 V). Овај напон се мора још повисити (на 380 kV, 220 kV или 110 kV, како би се електрич-на енергија могла преносити на велике даљине без много губитака. Што је пут преношења дужи, и што је већа количи-на енергије коју треба преносити, напон треба да буде виши (слика 3.5).

Електрична енергија врло високог напона (380 kV, 220 kV или 110 kV преноси се до градова, села и индустријских објеката специјалним проводницима – дале-ководима.

Електрична енергија из електрана прво се преноси до разводних трансформаторских станица. У њима се трансформатором снижава напон електричне енергије (обично на 35 kV), а затим се она разводи далеководима у насеља. Овде такође постоје трафостанице у којима се напон још снижава (на 10 kV), а онда се даље разво-ди. Последње снижавање напона електричне енергије обавља се у локалним трансформаторима, и то на напон од 380 V и 220 V, што одговара условима рада електричних пријемника (слика 3.6).

Разгранати систем далековода и трансформаторских станица помоћу којег се преноси и разводи електрична енергија назива се електрична мрежа.

Непознате речи:фисија – цепање атомског језгра; фузија – спајање атомских језгара; тешка вода – користи се у нуклеарним реакторима као успоривач неутрона.

Сл. 3.5.– Електрична енергија на путу од електране до потрошача (домаћинства)

Сл. 3.6.– Производња и пренос електричне енергије

4.1. Основи аналогне и дигиталне технологије 4.2. Основни електронски елементи4.3. Структура рачунара4.4. Електронски уређаји у домаћинству4.5. Телекомуникације и аудиовизуелна средства

Упознаћете:

– разлику између аналогне и дигиталне технологије,– основне електронске елементе,– матичну плочу и начин рада процесора,– шта је то меморија, интерфејс и модем,– основну намену и принципе рада електронских уређаја у домаћинству,– модерне телекомуникације које су присутне свуда око нас.

ДИГИТАЛНА ЕЛЕКТРОНИКА4.

@84

ДИГИТАЛНА ЕЛЕКТРОНИКАД4.4.1. ОСНОВЕ АНАЛОГНЕ И ДИГИТАЛНЕ ТЕХНОЛОГИЈЕ

Кључне речи: електроника, A/D конвертор, сигнал

Електроника је присутна у уређајима који се свакодневно користе, од телефо-на, радиоапарата, телевизора и рачунара, до кућних уређаја, као што су усисивач и веш машина. Ако се погледа било која савремена индустријска машина, наићи ће се на електронику. Електроника чини основу система за обраду и пренос података. Захваљујући електроници, омогућен је развој рачунара и мноштва комплексних си-стема који се називају електронски системи.

Порука или информација се може појавити у различитим облицима: као из-говорена реч, писани текст, слика, бројке, музика итд. Некада су пролазили дани и недеље да би се информација пренела са једног места на друго. Данас, информацију добијамо готово тренутно користећи Интернет.

Задатак да се порука (сигнал) пренесе у електричном облику од извора до пријемника, извршава телекомуникациони систем (грчки tele – на даљину и ла-

тински communicatio – саопштавање) а област електро-технике која се бави преносом информација зове се телекомуникације.

Већина физичких величина, нпр. брзина, јачина електричне струје, електрични напон итд., мењају се континуално (непрекидно). То значи да се оне мењају од једне до друге вредности без наглих скокова и пре-кида. Због тога се овакве величине називају континуал-ним. Променљиве физичке величине се у електроници представљају електричним физичким величинама које називамо електричним сигналима (види нпр. слику 4.1). Ови сигнали по својој природи одговарају физичкој величини коју репрезентују. За континуалне сигнале ко-ристи се уопштен назив аналогни сигнали.

Постоје физички процеси код којих се физичка величина мења у скоковима, при чему она може узети одређен број дискретних (прекидних) вредности (сли-ка 4.2). Овакви процеси и величине представљају дис-кретне (прекидне) сигнале и они се називају дигитални сигнали (од латинског digitus – прст).

Сл. 4.1.– Континуална (непрекидна) промена јачине електричне струје I у току времена t .

Сл. 4.2.– Дискретна (прекидна) промена електричне струје I у току времена t .

Непознате речи:аналогни сигнал – мења се током времена и простора (звук, слика...);

дигитални сигнал – комбинација логичких 0 и 1.

@85

Дигитални сигнали јављају се у различитим форма-ма, у зависности од броја дискретних нивоа које сигнал може имати. Дигитални сигнали који имају само два нивоа (0 и 1) називају се бинарни сигнали (сликa 4.3). Бинарни сигнали имају веома велику важност јер се широко примењују у електронским логичким колима и код рачунара.

Шематски приказ претварања анологног у дигитални сигнал приказан је на слици 4.4.

Аналогна технологија покушава да на-прави континуални запис неког сигнала на медијуму. Грамофонска плоча, на пример, има облик дугачке спирале (слика 4.5). Када би се погледао облик удубљења и испупчења забележених на њој, добио би се график који веома подсећа на график звучног сиг-нала који је био сниман. Технолошки, још су стари Грци могли да праве једноставни грамофон, уз помоћ игле при-качене на треперећу мембрану. Основни проблем аналогне технологије је што је свака обрада овако записаних сигнала изузетно компликована и захтева велика улагања. Основ-на идеја дигиталне технологије је запис сигнала као низ бројева који представљају његове вредности.

Аналогна кола функционишу са ана-логним сиг на лима, чије електричне проме-не и облици у потпуности одражавају појаву у природи. Дигитална кола функционишу са дигиталним сигналима, који представљају комбинације логичких нула и јединица (0 1). Да би дигитални уређај препознао аналогни сигнал, тај сигнал се мора пре-творити (конвертовати) у дигитални сиг-нал. То се постиже помоћу А/Д претварача (слика 4.6). Дигитални сигнали поново могу да се претворе у аналогне, помоћу Д/А пре-тварача – конвертора.

Сл. 4.3.– Дискретна (прекидна) промена електричне струје I у току времена t у бинарном систему (1 – електрична струја тече, 0 – електрична струја не тече).

Сл. 4.4.– Шема А/Д конвертора

Сл. 4.5.– Поређење аналогни–дигитални запис

аналогни телевизор VHS видео рекордер VHS видео камкордер

дигитални камкордер

Canopus картица (за дигиталну видео монтажу)

Notebook рачунар

Fire Wire картица(за брзи пренос

података са дигиталног камкордера у рачунар)

Desktop рачунар

аналогно-дигитални конвертор

Сл. 4.6.– Аналогно дигитална конверзија (А/Д конверзија)

@86

ДИГИТАЛНА ЕЛЕКТРОНИКАД4.Разлику између аналогног и дигиталног по ку шаћемо да објаснимо на при-

меру. Замислите да промене своје тежине свакодневно пратите и упи сујете у све-ску на један од два начина:

1. у облику линије која иде навише кад вам тежина расте и наниже кад вам тежина опада,

2. у облику табеле у коју бројчано уносите промене. Ако ту свеску пошаљете свом лекару, он ће на основу добијене линије или на основу бројева, стећи представу о променама ваше телесне тежине. Пренос информација који сте на први начин остварили је аналоган, а на други дигиталан.

4.2. ОСНОВНИ ЕЛЕКТРОНСКИ ЕЛЕМЕНТИ

Кључне речи: електрични отпор, индуктивитет, капацитивни отпор,

транзисторски ефекат, електронски склоп

Електроника је део науке и технике који се бави проучавањем провођења електрицитета кроз вакуум, гасове и полупроводни-ке. Она се такође бави проучавањем компонената и њиховом применом (PC-рачунари, DVD-плејери, мобилни телефони, теле-визори, видеокамере, музичке линије итд).

Електроника има огроман значај у савременој науци, техни-ци и индустријској производњи. Развој електронике је почео по-четком ХХ века, тачније 1904. године, проналаском електронске цеви – диоде (слика 4.7), коју је направио физичар Амброз Фле-минг. Флемингова диода је омогућила да се наизменична струја претвара у једносмерну (слика 4.8).

Непознате речи:диода – PN / полупроводнички спој; транзистор – комбинација Р и N полупроводника (PNP

или NPN); чип – интегрисано коло; планарна технологија – основна технолошка метода на

којој се темељи израда микроелектронских склопова; електронска цев – електронска ком-

понента чији се рад заснива на кретању електрона кроз вакуум под дејством електроста-

тичког поља између електрода.

Сл. 4.7.– Флемингова диода (1904. год.)

Сл. 4.8.– Џон Амброз Флеминг (1849–1945)

− На основу оног што сте сазнали из новина и часописа, односно чули

или гледали на телевизији, наведите где су данас електроника и елек-

тронски уређаји нашли примену.

− У свакодневном животу окружени смо електронским уређајима.

Наведите неколико.

5.1. Рад са софтверима за пројектовање и израду техничке документације5.2. Практична израда електричних и електронских кола5.3. Рад са интерфејсом и практично управљање роботом5.4. Рад на истраживачком пројекту

Најбоље се учи кроз практичан рад. Кроз одабрани пројекат:

– користићете софтвере за припрему пројеката и израду техничке документације,– направићете електрично и електронско коло на конструкторској плочици,– склопићете робота и управљаћете њиме,– представићете резултате свог истраживања.

5. ОД ИДЕЈЕ ДО РЕАЛИЗАЦИЈЕ – МОДУЛИ

@117

5.3. РАД СА ИНТЕРФЕЈСОМ И ПРАКТИЧНО УПРАВЉАЊЕ РОБОТОМ

Покушаћемо да сами управљамо моде-лом робота помоћу рачунара и од го ва ра ју-ћег интерфејса. Пројекат на коме ћемо ра-дити је састављање и рад са CD Robi-јем.

Састављање CD Robi-ја почиње леп-ље њем делова. При лепљењу делова буди-те пажљиви са лепком и пратите упутство да се не бисте повредили.

Прво залепите украсни кабл (црве-но-црни) по рубу CD-а и поставите једну од CD плоча на шаблон да бисте залепи-ли моторе на тачно предвиђена места. Затим повежите оба мотора са каблом. Клеме на каблу треба да се прикључе на моторе према цртежу као што је прика-зано на слици 5.9. Кабл затим треба за-лепити за доњу страну горње плоче, да не би сметао при кретању. Другу страну кабла прикључити на интерфејс модул из комплета.

Када су мотори повезани, треба по-ставити другу плочу одозго и на њу за-тим залепити налепницу са ликом CD Robi-ја. Стављањем точкова завршава се склапање CD Robi-ја. Водите рачуна да точкови не додирују CD плоче и да могу лако да се окрећу. Затим ставите две батерије од 1,5 V (тип ААА) у предвиђени уложак и прикључите га на предвиђени конектор на интерфејс модулу као на слици 5.10.

Сада треба да повежемо рачунар и интерфејс модул да би смо управљали робо-том. Интерфејс модул се прикључује на рачунар, на порт за штампач (слика 5.10). За правилан рад CD Robi-ја, оба точка треба да се окрећу у истом смеру. Ако се точкови не окрећу у истом смеру, то значи да је погрешно повезана једна од клема. Замените места клема-ма и пробајте опет.

На пратећем CD-у налази се инсталација софтвера за управљање роботом (слика 5.11) и одговарајуће вежбе. Након инсталације софтвера можете контролисати робот преко кур-сора са тастатуре.

Сл. 5.9.– Повезивање мотора са кабловима

Сл. 5.10.– Повезивање рачунара и интерфејс модула

Причали смо о томе где се све рачунари могу практично применити. Такође смо научили шта је интерфејс и чему служи. Рекли смо да су модели умањени прикази маши-на или уређаја, аутоматских система или робота који су функционални, само са смањеним бројем могућности. Такође смо рекли да роботом називамо сваку програми-рану машину која може сама да обави посао човека, без његовог непосредног учешћа.

Сл. 5.11.– Изглед интерфејса за контролу кретања CD Robi-ја

@118

ОД ИДЕЈЕ ДО РЕАЛИЗАЦИЈЕ – МОДУЛИО5.За оне који желе више да знају и да се даље баве управљањем помоћу рачунара и програмирањем

робота, препоручујемо да се упознају са лего роботом (слика 5.12) на сајту http://mindstorms.lego.com и www.

legoengineering.com. Образовне материјале о програмирању робота Microsoft Robotics Studio, на српском језику

можете наћи на веб адреси: http://www.microsoft.com/scg/obrazovanje/pil/materijali/programiranje_robota.mspx.

Кључне речи за даље претраживање нека вам буду: Microsoft Robotics Studio, programming, robots, robotics.

Такође препоручујемо да се упознате са

роботом Vstone Robovie-PC (слика 5.13), који

представља нову генерацију робота, такозвани

ходајући рачунар. Лако се креће у свим смеро-

вима и окреће без падова. Покреће га микро-

процесор Intel Atom Z530 1.6GHz, на себи има

пар USB портова, VGA конектор, бежичну Wi-Fi

конекцију и камеру од 1.3 мегапиксела. Ради

на Windows и Linux оперативним системима.

Програмирање оваквог робота је забавно и

лако. За сада је овакав робот прилично скуп.

Уколико вас занима како се креће овај ро-

бот, потражите његов снимак на веб-сајту http://

www.youtube.com, преко кључних речи: Vstone Robovie-PC.

5.4. РАД НА ИСТРАЖИВАЧКОМ ПРОЈЕКТУ

У поглављу Информатичке технологије подсетили смо се на неке важне алате и начине за обраду текста, слика, табела, графикона и припремање презентације, које смо изучавали раније. Такође сте имали прилике да стекнете и проширите знања на ту тему из изборног предмета Информатика и рачунарство.

Све што смо до сада научили, покушаћемо да применимо у изради једног пројеката. У Радној свесци ћете наћи и друге задатке које можете обрадити, а може-те осмислити и друге.

Овде ћемо показати како би требало да тече ваше истраживање и резултат рада на примеру израде пројекта: Друштвене мреже.

Како се уз рад појављују нова питања, тако ћемо, тражећи одговоре на њих, обновити знања и стећи нова.

Сл. 5.12.– Делови лего робота и приказ два склопљена модела

Сл. 5.13.– Управљање помоћу рачунара роботом Vstone Robovie-PC