8. 2. Mjerenje naponaOsim mjerenja napona, struje i otpora,

u elektrotehnici postoje i mnoge drugevrste mjerenja: snage, frekvencije, kapa-citeta, induktivnosti, pojaèanja, itd. Ipak,mjerenja napona, struje i otpora osnovnasu mjerenja za svako bavljenje elektro-tehnikom. Napon se mjeri instrumentomkoji se prema mjernoj jedinice naziva

voltmetrom, struja ampermetrom, aotpor ommetrom. Svaki od tih instrume-nata mjeri struju uz odreðene uvjete, pamu je osnova d'Arsonvalov mjerni instru-ment, veæinom u podruèju mjerenja mili-ampera (miliampermetar) ili mikro-ampera (mikroampermetar). Danas sunajèešæe u uporabi kombinirani instru-menti koji ujedinjuju sve tri funkcije (tzv.univerzalni mjerni instrumenti ili AVO-metri; sl. 2.). Željene funkcije i mjernapodruèja biraju se odgovarajuæim preklo-pnikom – posebno za istosmjernu, aposebno za izmjeniènu struju. Za mjere-nje izmjeniènih napona i struja u instru-mentu se nalazi još i ispravljaèki most sdiodama.

Miliampermetar sa zakretnom zavo-jnicom postiže puni otklon kazaljke snaponima znatno nižim od jednog volta.

elektronika za mlade

Elektronika za mlade – 18. nastavakElectronics for the Young Ones - Part 18

Piše: mr. sc. Božidar Pasariæ, 9A2HL

8. Mjerenja

8.1. Poznavanje mjerenja napona,struje i otpora

Kada je 1800. godine talijanski fizièarAlessandro Volta naèinio prvi izvor isto-smjerne struje spajajuæi niz pojedinaènihèlanaka (danas bismo ih nazivaliVoltinim èlancima) u niz, nazvan Voltinimstupom (zapravo prvu elektriènu bate-riju), mogao ju je jedino prikljuèiti naelektroskop, koji je indicirao statièkielektricitet i nije bio dovoljno osjetljiv zaniski napon Voltina stupa od desetakvolta. Mogao je tu bateriju prikljuèiti i nažablje krakove, te promatrati koliko setrzaju. Mogao je takoðer na trenutakkratko spojiti njezine polove kako biskoèila elektrièna iskra, a mogao je nakraju staviti dva pola na jezik i osjetitikiselkasto-slani ukus (koji potjeèe odelektrolize tekuæine na jeziku), kao što imi to danas ponekad èinimo. U timpoèecima nije bilo ni elektriènih mjernihjedinica, a kamoli nekakvih mjernihinstrumenata. Velik napredak naèinio jedanski profesor, Hans Oersted, 1820.godine, kada je otkrio da elektrièna stru-ja pomièe magnetnu iglu kompasa. Takoje nastao prvi mjerni instrument kojiupuæuje na prolazak elektriène struje,galvanoskop, koji æe kada mu se pridružiumjerena ljestvica, postati galvano-metar. Bio je grub i nedovoljno osjetljiv,ali ipak uporabiv mjerni instrument.

Sve u svemu, nije èudo što je provinci-jski njemaèki uèitelj, Georg Simon Ohm,morao èekati punih petnaest godina daBritansko kraljevsko društvo provjeritoènost zakonitosti koju je on dokazaomjerenjima iz 1827. godine, kada ni po-jmovi elektriènoga napona, jakosti ele-ktriène struje ili elektriènog otpora jošnisu bili posve jasni. Stoga je Ohm svojaistraživanja izvodio pomoæu relativnihmjerljivih velièina: dvostruko veæi otklonmagnetske igle na galvanometru znaèioje dvaput jaèu struju, a kada je trebaodvostruko veæi otpor, uzeo bi dvaputdulju žicu. Dvostruko viši napon bila sudva Voltina stupa iste visine (tj. istogbroja èlanaka), spojena jedan povrhdrugoga. Samome Ohmu su pojmovielektriènog napona, elektriène struje ielektriènoga otpora bili potpuno jasni,makar još nisu postojale definirane dogo-vorene mjerne jedinice.

Tek 1881. godine na Prvom meðuna-rodnom elektrotehnièkom kongresu uParizu službeno su definirane i prihva-

Mjerno podruèje napona proširuje setako da se instrumentu serijski spoji pre-dotpornik (sl. 3.), koji "preuzima" veæinunapona. Što je veæi otpor toga predotpo-rnika, bit æe veæe i mjerno podruèjenapona. Instrument zapravo mjeri strujukroz tako velik otpornik, ali mu je ljestvi-ca umjerena u pripadnim naponima,koji slijede iz Ohmovoga zakona. Naponse izmeðu dviju toèaka mjeri tako da seispitni šiljci voltmetra prikljuèe na tetoèke (polove, prikljuènice, vodove, ste-zaljke, itd.). Pritom mjerno podruèjeinstrumenta mora biti veæe od mjerenognapona.

æene mjerne jedinice napona volt(znak V), struje amper (A), otpora om (Ω)i elektriènoga kapaciteta farad (F),kakvima se i danas služimo. Velika jezasluga kongresa i ta što je, umjestouobièajenih grèkih ili latinskih rijeèi, zanazive tih jedinica uzeo imena zaslužnihznanstvenika. Veæ sljedeæe godine,francuski fizioterapeut Jacques-Arsened'Arsonval konstruira znatno osjetljivijimjerni instrument za mjerenje jakostistruje, instrument sa zakretnom zavojni-com. Taj je instrument postao osnova zaizradu svih praktiènih voltmetara, amper-metara i ommetara u slijedeæih sto godi-na, pa i danas kada se radi o tzv. analog-nim mjernim instrumentima (sl. 1.).

Slika 1. – Mjerni instrument sa zakretnomzavojnicom u stalnom magnetskom polju,

a) pojednostavljen crtež,b) shematski znak.

Slika 2. – Izgled univerzalnoga AVO-metraanalognog tipa

www.hamradio.hr 11Radio HRS – 1/2007

šant (engl. shunt; sl. 4.). Njegov otporje mnogo manji od unutarnjeg otporamiliampermetra, tako da veæi dio strujeteèe paralelno. Na taj naèin proširujemomjerno podruèje. Npr., ako je unutrašnjiotpor miliampermetra 100 Ω, a njemuparalelno spojim otpornik otpora od 1 Ω,svega æe stotinka mjerene struje teæikroz instrument, a ostalih 99 % krozotpornik. Tako smo mjerno podruèje pro-širili za sto puta, pa æemo moæi mjeritistruje do 100 mA.

Jakost elektriène struje mjeri se takoda se ampermetar ukljuèi serijski ustrujni krug, koji stoga treba na jednomemjestu prekinuti. Pritom mjerno podruèjeinstrumenta mora biti veæe od mjerenestruje. Pri mjerenju jakosti elektriènestruje treba biti osobito oprezan i poèetiod najveæeg mjernog podruèja, jer je utom spoju instrument praktièno bezzaštite i može lako pregorjeti.

8. 4. Mjerenje otporaElektrièni otpor se može mjeriti Wheat-

stoneovim mostom i drugim mjernimmostovima, ili mjerenjem napona i struje,pa izraèunavanjem otpora iz Ohmovazakona (tzv. UI-postupak). Za tehnièkuse praksu otpor jednostavnije mjeri spomoæu prilagoðenoga instrumenta,tzv. ommetra. U tom sluèaju elektrièniotpor mjeri se tako da se otpornik izvadiiz strujnog kruga i prikljuèi na ommetar.Ako pak mjerenje otpora izvodimo u

www.hamradio.hr12 Radio HRS – 1/2007

Htjeli mi to ili ne, svaki voltmetar jeujedno i trošilo koje optereæuje strujnikrug u kojemu mjerimo napon. To dovodido promjena u strujnome krugu, tako dase u mjerenje unosi pogreška zbogdodatnog optereæenja strujnog kruga.Kako bi ona bila što manja, voltmetarmora imati što veæi unutarnji otpor. Taj sepodatak izražava relativno, u kiloomimapo voltu (kΩ/V). Kvalitetan voltmetarbi morao imati unutarnji otpor od barem20 kΩ/V za istosmjernu struju, što bi namjernome podruèju od 100 V tada izno-silo 2 MΩ. Za izradu takvog voltmetrapotreban je mikroampermetar osjetlji-vosti 50 µA za puni otklon kazaljke(50 µA × 20 kΩ = 1 V).

Osim toga, nijedan instrument sam posebi nije savršeno mjerilo. Tako se i cije-ne mjernih instrumenata èesto odreðujuprema stupnju njihove toènosti, odnosnovrijednosti moguæe pogreške. Kod kvali-tetnih mjernih instrumenata ta pogreškau pravilu iznosi do ± 1%.

8. 3. Mjerenje strujeMiliampermetar (ili èak mikroamper-

metar) kakav rabimo u mjernom instru-mentu naèinjen je u osnovi za mjerenjejakosti elektriène struje. Kako je vrloosjetljiv, može mjeriti samo slabu struju;jaèa struja bi ga uništila. Kako bismomogli mjeriti struje veæe od one punogaotklona kazaljke, paralelno miliamper-metru stavljamo otpornik, premosnik ili

strujnom krugu, onda moramo obaveznoiskljuèiti izvor napona. Mjerenje je, dakle,"na hladno". Potrebnu struju za mjerenjeosigurava baterija smještena u ommetru.Prije mjerenja potrebno je ispitne šiljkespojiti nakratko i potenciometrom namje-stiti kazaljku instrumenta na ništicu,koja se nalazi na desnom kraju ljestvice(0 Ω). Vrijednost otpora oèitava sezdesna ulijevo, a ljestvica nije linearna,nego je za veæe otpore na lijevoj stranizgusnuta (sl. 5.).

Ako nemamo na raspolaganjuommetar, otpor možemo izmjeriti i indi-rektno – u strujnom krugu. Najprije æemoizmjeriti napon na krajevima otpornika, azatim struju koja prolazi kroz otpornik.Otpor zatim izraèunavamo po Ohmovuzakonu: R = U/I.

Osim analognih, danas su vrlo raširenii tzv. digitalni mjerni instrumenti (sl. 6.).Kod njih se vrijednost ne oèitava prekopoložaja kazaljke na ljestvici, veæ serezultat pojavljuje kao broj na pokaznikuinstrumenta. Oèitavanje rezultata jelakše i toènije. Osim toga, skuplji pri-mjerci èesto imaju i druge moguænosti,npr. mjerenje kapaciteta, induktivnosti,potencijalnog praga u dioda, β-faktorapojaèanja tranzistora itd. Meðutim, unekim sluèajevima, npr. kada trebaugaðati titrajne krugove, analogniinstrument je neizbježan zbog lakšegpraæenja tijeka ugaðanja. Danas se upo-trebljivi analogni i digitalni univerzalni

elektronika za mlade

Slika 3. – Mjerenje napona miliampermetrom, preureðenimtako da postane voltametar,

a) shema spoja miliampermetra iserijskoga otpornika,

b) crtež spajanja pri mjerenju,c) shema mjerenja

Slika 4. – Proširenje mjernoga podruèja miliampermetraspajanjem paralelnoga otpornika,

a) shema spoja miliampermetra i paralelnogotpornika,

b) crtež spajanja pri mjerenju,c) shema mjerenja

mjerni instrumenti mogu dobiti veæ zastotinjak kuna. U rukama struènog ipažljivog radioamatera mogu ga služiticijeli život.

U ovome poglavlju upoznali smosljedeæe pojmove:

- miliampermetar s pokretnomzavojnicom,

- mjerne instrumente voltmetar,ampermetar i ommmetar,

- naèine mjerenja napona,struje i otpora,

- univerzalni mjerni instrument iliAVO-metar,

- unutrašnji otpor voltmetra,- toènost pokazivanja rezultata,- analogne i digitalne mjerne

instrumente,- serijski predotpornik za mjerenje

napona,- paralelni otpornik za proširenje

mjerenoga podruèja struje.

U slijedeæem poglavlju govorit æemo osmetnjama.

elektronika za mlade

Slika 5. – Mjerenje otpora ommetrom,a) shema spoja miliampermetra, serijskih

otpornika i izvora,b) crtež spajanja pri mjerenju,c) shema mjerenja.

Slika 6. – Univerzalni AVO-metar digitalnoga tipa, spoveæanim brojem funkcija.

www.hamradio.hr16 Radio HRS – 2/2007

elektronika za mlade

smetnje iz gradske mreže i iz prijamno-odašiljaèkoga ureðaja. Takvi filtri moguse dobiti i u trgovinama elektromateri-jalom (dobar je i onaj iz rashodovanogaraèunala).

Elektronika za mlade – 19. nastavakElectronics for the Young Ones - Part 19

Piše: mr. sc. Božidar Pasariæ, 9A2HL

9. SmetnjeSmetnjama nazivamo neželjene elektro-

magnetske signale koje nepovoljno utjeèuna prijenos i upotrebu signala kojima seprenose korisne informacije.

U Pravilniku o amaterskim radijskimkomunikacijama (Narodne novine broj198/2003.) u èlanku 24. piše:

(1) Rad amaterske radijske postajene smije stvarati štetne smetnjedrugim javnim telekomunikacijskiminstalacijama.

(2) Ako amaterska radijska postajaprouzroèi smetnju, vlasnik te postajemora u roku od 30 dana poduzetipotrebne mjere u svrhu uklanjanjautvrðene smetnje i omoguæavanja nes-metanog rada drugih radijskih postaja.

(3) Ako se utvrðena smetnja nemože ukloniti poduzimanjem mjera uroku iz stavka 2. ovoga èlanka, vlasnikamaterske radijske postaje morapromijeniti naèin rada, kako bi se spri-jeèilo daljnje ometanje prijama drugihradijskih postaja, i o tome izvijestitiAgenciju.

(4) Ako Agencija utvrdi stalnu sme-tnju u prijamu radijskih postaja, možeodrediti vlasniku amaterske radijskepostaje, koja uzrokuje takvu smetnju,odreðena ogranièenja u pogledu satirada i uporabe odreðenih frekvenci-jskih pojaseva, kao i dodatna ograni-èenja u odnosu na snagu odašiljanja, ito tako dugo dok se smetnja ne ukloni.

Dakako, prethodne mjere protivmoguæih smetnji provode se veæ prilikomizdavanja Dozvole za rad vlasniku ama-terske radijske postaje. Ako je postajaamaterske izrade, mora imati odgova-rajuæi atest o ispravnosti što ga izdajeHrvatski radioamaterski savez nakonprovedenih mjerenja na postaji. Ako jepak postaja tvornièke izrade, Agencijaposjeduje tipski popis poznatih tvorni-èkih ureðaja i rezultate mjerenja u samojtvornici.

Nadalje, u navedenom Pravilniku uèlanku 22. èitamo:

(1) Amaterska radijska postajamora se postaviti u skladu s važeæimpropisima.

(2) Odašiljaèke radijske frekvencijemoraju biti stabilne u mjeri u kojoj toomoguæuje stupanj tehnièkog razvojaamaterskih radijskih postaja. Granice

Nadalje, za sprjeèavanje rasprosti-ranja smetnja ureðaj mora biti oklopljen,tj. mora se nalaziti u limenoj kutiji, i morabiti kvalitetno uzemljen. To su tri osnovnemjere za sprjeèavanje smetnji: posta-vljanje mrežnog filtra, oklapanje iuzemljenje.

Uzemljenje æe biti to bolje što je veæadodirna površina zemljovoda sazemljom. U pravilu, to bi bila bakrenaploèa površine oko 1 m2, zakopana ujamu dubine oko dva metra. Dobro jejamu dopuniti aktivnim ugljenom i indus-trijskom solju, jer poboljšavaju vodljivost.Ako to nije moguæe, zadovoljit æe ivodovodna cijev duljine oko 2,5 m,zabijena u zemlju. Na donjem krajucijevi zabit æemo drveni šiljak, a pre-poruèljivo je u cijevi izbušiti desetakrupica, kako bismo za sušnih dana mogliu cijev naliti vodu i tako vlažiti okolnozemljište. Veæi je problem na kamenitimterenima gdje treba potražiti mjesto sviše zemlje. U pravilu, otpor uzemljenjamorao bi biti manji od 20 Ω. (Taj otpornajèešæe se mjeri tzv. metodom trijutoèaka.)

Ipak, kvalitetno uzemljenje može bitiveæi problem, osobito u gradovima gdjenemamo mjesta za postavljanje pose-bnoga uzemljenja. Zato se èesto služimospojem na vodovodnu instalaciju. Uzadnje vrijeme valja biti oprezan jer semetalne cijevi ponegdje zamjenjujuplastiènima. (Cijevi centralnoga grijanjane dolaze u obzir jer najèešæe nisu dobrouzemljene.) Pritom vod do cijevi mora

frekvencijskih pojaseva ne smiju seprekoraèiti.

(3) Sporedne emisije moraju sesmanjiti na najmanju moguæu mjeru.Za smanjenje sporednih emisija uodnosu na izraèenu snagu radnefrekvencije uzimaju se, kao smjernice,sljedeæe vrijednosti:1. za odašiljaèe s radnom frekvenci-

jom manjom od 30 MHz i srednjomsnagom veæom od 25 W: 40 dB(tj. 10 000 puta); za srednju snagudo 25 W sporedne emisije ne smijubiti veæe od 10-3 W (tj. 1 mW);

2. za odašiljaèe s radnom frekvenci-jom od 30 MHz do 235 MHz isrednjom snagom veæom od 25 W:60 dB (tj. milijun puta); za srednjusnagu do 25 W sporedne emisijene smiju biti veæe od 10-6 W(tj. 1 µW);

3. za odašiljaèe s radnom frekvenci-jom veæom od 235 MHz sporedneemisije moraju se smanjiti nanajmanju moguæu mjeru.

(4) Prijamna oprema amaterskeradijske postaje ne smije stvaratismetnje u frekvencijskim pojasevimakoji su namijenjeni za emitiranje radijai televizije (radiodifuzija) i to u iznosuveæem od 10-9 W (tj. 0,001 µW. To seodnosi na lokalne oscilatore u prijam-nicima.)

(5) Radioamater mora posjedovatishemu elektriène instalacije svojegodašiljaèa i nacrt lokalne izvedbenepokretnog antenskog sustava, kojemora redovito usklaðivati u sluèajunastanka promjena, te bez odgodepredoèiti ili dostaviti u svrhu inspekci-jskog nadzora u skladu sa Zakonom otelekomunikacijama.

(6) Odašiljaèka oprema amaterskeradijske postaje mora biti izgraðena nanaèin da omoguæi smanjenje izlaznesnage u sluèajevima smetnje ili indu-kcije.

9.1. Osnovno poznavanje uklanjanjasmetnji

Smetnja iz naše radijske postaje nemora se širiti bežiènim putem; to možebiti i kroz mrežu za napajanje. Zato jevažno u mrežni dovod svakoga amater-skog odašiljaèa postaviti tzv. mrežni filtarkoji æe sprijeèiti širenje smetnje (sl. 1.).Filtar djeluje u oba smjera, tj. zapor je za

Pri

jam

no-o

daš

ilja

čki

ure

đaj

(RX

/TX

)

CC

CC

Gra

dsk

aopsk

rbna

mre

ža(2

30

V)

L(N)

N(L)VF prigušnica

VF prigušnica

Slika 1. – Shema VF mrežnoga filtra protiv smetnji

biti što kraæi i što deblji, a obujmica štoèvršæa. Moramo još ommetrom provjeritida li je elektrièna vodljivost kod vodo-mjera prekinuta, što je kod nekih vodo-mjera pravilo. U tom sluèaju obujmicamai debelom žicom moramo premostitibrojilo. Zabranjeno je spajanje na gro-mobranske trake kao na uzemljenje. To,takoðer, može biti i vrlo opasno. Isto takoje štetna imitacija uzemljenja spajanjemna nulti vodiè gradske mreže. Ponajprije,taj najèešæe nije na potencijalu uzemlje-nja, a drugo, to može biti paralelni putza širenje smetnji putem mreže (nultivodiè je uzemljen tek kod transforma-torske postaje). I na kraju, naglasimo daopisana uzemljenja nisu pogodna kaodruga strana èetvrtvalne vertikalneantene, veæ je to samo uzemljenje uodnosu na gradsku mrežu.

Postoji i moguænost da smetamosusjedu, iako je naš ureðaj potpunoispravan i u granicama propisa, a njegovtelevizor je takoðer ispravan. To se oso-bito dogaða ako imamo usmjerenuantenu (beam) koja "gleda" u susjedovuantenu u kojoj se onda javlja visokVF napon iz našeg odašiljaèa, pa jesusjedov prijamnik "blokiran". Tada sejavljaju smetnje na televizijskoj slici.Jedini "lijek" je stavljanje visokopro-pusnoga filtra u susjedov antenski vod,a ako ni to ne pomaže, tada pomažesamo smanjenje snage odašiljaèa,prekid rada u vrijeme kada susjed gledateleviziju ili rad na nekoj drugoj frekve-nciji koja ne stvara smetnje, kako topreviðaju propisi. Tvrdoglavost, bilo sjedne ili druge strane, vodi u dugotrajnesukobe koji ne rješavaju problem.Nasreæu, satelitski programi i kablovskatelevizija mnogo su manje osjetljivi nasmetnje nego što je to bilo nekada, kadsu se programi najviše gledali na 1. TVbandu.

U stranoj literaturi èesto æemo naæikraticu EMC (electromagnetic compati-bility, elektromagnetska usklaðenost),kojom se oznaèava rad bez smetnji, ododašiljaèa jer ih ne zraèi, i prijamnika,jer je dobro zaštiæen kvalitetnom kons-trukcijom i filtrima. Druga je kratica EMI(electromagnetic interference, elektro-magnetska interferencija), koja oznaèa-va izravnu smetnju od susjedne radijskepostaje ili od nekoga drugog izvora radio-valova.

Nemojmo zaboraviti da i amateriimaju pravo na èist prijam, ali su èestonemoæni. Evo konkretnog primjera.Radioklub Rijeka nalazi se u prizemljusedmerokatnice s 48 stanova. Antenaje bila inverted V na krovu. U prijamnikuse èuo stalan šum jakosti S-9, kojionemoguæuje bilo kakav ozbiljniji radna kratkome valu. Uzeli smo džepniprijamnik, namjestili ga na 7 MHz i poèelise udaljavati od zgrade. Na udaljenostiod 20 m šum je naglo oslabio na S-2.Oèito se zgrada nalazi u oblaku smetnji

uzrokovanih suvremenim impulsnimispravljaèima u televizorima (tzv. chop-perima, kojih je u zgradi najmanje 50),slabo oklopljenim raèunalima i raznimkuæanskim elektriènim aparatima. Posta-vljanjem antene podalje od zgrade šumje bitno smanjen. Takoðer se dobropokazala i skywire-antena, punovalnakružna antena na samome krovu, kojasvojom simetrijom poništava šum.Slièan uèinak imat æe i kvad-antena,kao i Delta Loop-antena, koje se sma-traju tihim antenama. Inaèe, problemgradskoga šuma u svijetu je veæ takavda su se u amaterskoj literaturi poèelijavljati èlanci o daljinski upravljanimamaterskim postajama postavljenimizvan grada. Pritom je važno da je izvangrada samo prijamnik, èime se izbjega-vaju zakonske zavrzlame oko odašiljaèau nekim zemljama. Gradski šum neutjeèe na odašiljaè, iako nije loše ako jei on izvan grada.

I tada, kada je uzroènik smetnji poznat,ta borba može biti dugotrajna i teška.Odlièan primjer je BPL (Broadband overPower Line, širokopojasni prijenos inter-netskoga signala preko gradske mreže),koji uzima maha u SAD-u i nekim euro-pskim zemljama. Radi se o tome da inte-rnetski poslužitelji (Ethernet provideri)u rjeðe naseljenim podruèjima upotre-bljavaju gradsku opskrbnu elektriènumrežu za prikljuèak pretplatnika, što jeza njih najjeftinije. U tu svrhu se služefrekvencijama 1…80 MHz, pa takvesignale koje puštaju kroz vodove, štoukljuèuje i kratki val i sve amaterskefrekvencije na njemu. Kako dalekovodii gradski vodovi opskrbne elektriènemreže nisu oklopljeni, jasno je da zraèe,što amaterima stvara smetnje. Iako seradi o "nelicenciranim izvorima zraèenja"amerièka Savezna agencija za teleko-munikacije (FCC) ovaj put reagira sporoi neuèinkovito, nasuprot glasu koji jebije kao o brzoj i nepristranoj "britvi".Istodobno je 70-godišnji Jack Gerritsenosuðen na sedam godina zatvora zbog"namjernog i zluradog" zaèepljenjaamaterskih repetitora i ometanja vojneradijske mreže MARS, kao i mrežâObalne straže i Crvenoga križa. Ali, kodBPL-a se radi o interesima mjesnihsamouprava koje neoèekivano dobivajunajamninu za mrežu, o proizvoðaèimahardvera i softvera, kao i o vlasnicimaBPL-sustava koji ubiru pretplatu. Drugimrijeèima, u pitanju su veliki novci i inte-resi. Na radioamaterskoj strani se nalazisamo zakonski èlanak koji zabranjujestvaranje smetnji licenciranim korisni-cima. Vlasnici BPL-a arogantno pitaju:"A koji su sad ovi?", te angažirajupravnike koji su struènjaci za iscrpljiva-nje – otezanje parnica i dovoðenje sluèa-jeva u slijepu ulicu. Osim toga, svakisluèaj rješava se pojedinaèno, što sepretvara u Sizifov posao. SAD se sastojiod pedeset država u kojima ima nekoliko

stotina poslužitelja. ARRL se upustio ubitku koju sami nazivaju "borba s biko-vima". Radioamateri istièu da oni nisuprotiv BPL-a, ali da se može prenositi iputem optièkih vlakana ili putem tzv.wirelessa. Ishod sukoba se za sada nevidi.

Vlasnici odašiljaèa, ne samo radioa-materi, danas se susreæu i s novomdruštvenom pojavom: javnim strahomod zraèenja. Pritom, ni tisak ni javnost,ne razlikuju ionizirajuæe zraèenje odradijskih valova. Dozvola za rad kojuizdaje Hrvatska agencija za telekomu-nikacije dovoljno je jamstvo da suelektromagnetska zraèenja u blizini ljudisvedena na neškodljivu mjeru. Ali to,èini se, nikoga ne zanima. Na sastankuvlasnika stanova u zgradi u kojoj senalazi i Radioklub Rijeka u raspravi onašoj anteni jedan je umirovljeniprofesor filozofije obavijestio stanareda svaka razapeta žica opasno zraèi,bila prikljuèena na odašiljaè ili ne.Savjetovao sam mu da svoje epohalno"otkriæe" objavi u znanstvenoj literaturi,poslije èega mu ne gine Nobelovanagrada, bogatstvo i vjeèna slava.

Danas smo upoznali sljedeæe pojmove:- radijsku štetnu smetnju,- najveæu dopuštenu snagu

sporednih zraèenja,- mrežni filtar,- oklapanje ureðaja,- uzemljenje ureðaja,- smetnje zbog "blokiranja"

prijamnika,- EMC – elektromagnetsku

prilagoðenost,- EMI – elektromagnetsku

interferenciju.

U sljedeæem nastavku govorit æemo omjerama sigurnosti u amaterskojradijskoj postaji.

www.hamradio.hr 17Radio HRS – 2/2007

elektronika za mlade

U prošlim brojevima obradilismo teme:

- Elektrièna,elektromagnetska iradijska teorija

- Komponente- Krugovi- Prijamnici- Odašiljaèi- Antene- Rasprostiranje

radiovalova- Mjerenja

www.hamradio.hr 17Radio HRS – 3/2007

je njihovo "carstvo". Možemo postavitipitanje koliko je to carstvo sigurno. Prvasigurnosna mjera su osiguraèi, koji æeprekinuti dovod struje ako ova prijeðedopuštenu jakost, npr. u sluèaju kratko-ga spoja. Postoje èetiri vrste osiguraèa:rastalni, elektromagnetski, toplinski (bime-talni) i diferencijalni osiguraèi.

Prekidom dovoda napona osiguraèisprjeèavaju veæu štetu, npr. požar, strujniudar, izgaranje ureðaja. Osiguraèi èestorade "u savezu" s uzemljenjem. Pritommoramo razlikovati nulti vodiè od uze-mljenja. Na sl. 1. je prikazana naèelnashema podruène podstanice elektroene-rgetske mreže. Uzemljen je tzv. neutra-lni vodiè (nulti vodiè).

elektronika za mlade

Vrlo je važno pridržavati se navedenihboja, jer njihova meðusobna zamjenamože dovesti do tragiènih posljedica.Ovdje valja reæi i to da nas dobro uze-mljenje štiti i od neoèekivanoga elektri-ènog udara, npr. kada se zbog ošteæeneizolacije faza spoji na metalnu kutijunašega ureðaja. Ako je ta kutija uzemlje-na, nastat æe kratki spoj, ali mi æemoostati nepovrijeðeni. Uzemljena kutija nemože se izdiæi iznad potencijala uzemlje-nja.

Strujno-zaštitna sklopkaOsiguraè u krugu faznoga vodièa štiti

mrežu od kratkog spoja, a posredno nassame od elektriènog udara (tzv. seku-ndarna zaštita). Meðutim, osiguraèi suredovno dimenzionirani na desetakampera, dok veæ struja od 0,05 A možeuzrokovati teška ošteæenja i smrt. Tuzaštitu pruža nam strujno-zaštitnasklopka (engleski residual-currentdevice – RCD, ili residual current circuitbreaker – RCCB, njem. Fehlerstrom-schutzschalter ili FI-Schalter). Spojzaštitne sklopke u potrošaèkom strujnomkrugu je na sl. 2. Gornja tipka na sklopkisluži za provjeru rada, dok donja zaponovno ukljuèivanje sklopke.

U Hrvatskoj je za strujnu zaštitnusklopku uobièajen naziv Fidova sklopka,vjerojatno prema prvom proizvoðaèu. Tasklopka prekida dovod struje kada godustanovi da izmeðu jakosti struje udolaznom, faznom vodièu, i jakosti strujeu izlaznom, nultom vodièu, nema ravno-teže. Logièna je pretpostavka da u tomsluèaju to "curenje" ide preko tijela, kojeje jednim krajem uzemljeno, a drugimkrajem dodiruje "vruæi" kraj – fazu.

Elektronika za mlade – 20. nastavakElectronics for the Young Ones - Part 20

Piše: mr. sc. Božidar Pasariæ, 9A2HL

10. Opasnost od elektriène energije

Ljudsko tijeloPoznato je da je Nikola Tesla svoje

eksperimente s visokim naponima uvijekizvodio držeæi lijevu ruku u džepu ili izaleða, kako mu sluèajnim dodirom strujane bi prošla preko srca. Kažu da nikadanije imao ni najmanju nezgodu. U tablici1. vidimo osjetljivost ljudskog tijela naprolaz elektriène struje. Navedene sevrijednosti u struènoj literaturi priliènorazlikuju, jer posljedice ovise o vrsti stru-je, naèinu prikljuèivanja, mjestu na ljuds-kom tijelu i dr.

U obližnjoj transformatorskoj stanicigradske elektroenergetske mreže jedannjezin pol je uzemljen, dok je drugi polfazni vodiè, tzv. faza (do tri takva vodièau trofaznoj mreži). Taj uzemljeni vodiènazivamo neutralnim ili nultim vodièem,koji zbog opæe potrošnje i pada naponau njemu, u našoj mrežnoj utiènici možeimati i nešto viši potencijal prema zemljiod potencijala uzemljenja (a to je 0 V).Danas su propisane zaštitne instalacijetipa šuko (prema njem. Schutzkontakt,zaštitni spoj), u kojima utiènice boènoimaju kontakte za uzemljenje. Ako uzgradi nije izvedeno propisno uzemlje-nje, ono se u nuždi može na razvodnojploèi spojiti na nulti vod (tzv. nulovanje),ali samo ako je cijela instalacija takoizvedena! Ispravno uzemljenje moraimati otpor niži od 20 Ω.

U Europskoj uniji propisane su bojevodièa u gradskoj mreži:

- zeleno-žuta – vodiè za uzemljenje,- modra – neutralni vodiè (nulti vodiè),- smeða (ili neka druga) – fazno vodiè. Slika 2. – Strujna zaštitna sklopka (Fidova sklopka)

230 V Doma-ćinstvo

Fazni vodič

Neutralni vodič(nulti)

3 10 kV

Slika 1. – Shema podruène postanice (prikazan jesamo jedan fazni vodiè od moguæa tri)

Tablica 1. Posljedice prolaza elektriène struje krozljudsko tijelo

Jakostelektriène struje* Posljedice

do 1 mA ne osjeæa se1 mA jedva se osjeæa5 mA blagi šok

30 mA bolni šok,nemoguænost kontrolemišiæa

50…150 mA prestanak disanja,grèenje mišiæa,moguæa smrt

1000 mA prestanak rada srca,trajna ošteæenja, smrt

10 000 mA trenutaèna smrt,pougljenjeno tijelo

* Toènije, radi se o gustoæi elektriène struje umiliamperima po èetvornom centimetru(mA/cm2), ali se ovdje pretpostavlja da jeploština dodira elektrode (žice i sl.) upravoreda vrijednosti èetvornoga centimetra,pa se zbog jednostavnosti navode samovrijednosti struje.

Vidimo da je struja od 30 mA gornjagranica do koje smijemo iæi. Kada jekoža suha, ljudsko tijelo može imatiotpor i do 500 kΩ, ali kada je mokra iliznojna, njezin otpor pada i na 1 kΩ. Ako50 mA uzmemo kao struju kod koje veæmože nastupiti smrt, preraèunato unapon možemo zakljuèiti da kod mokrekože 50 V efektivnoga izmjeniènog na-pona veæ može izazvati smrt. Zato jenormirana tzv. donja naponska granicasmrtne opasnosti za istosmjernu struju120 V, a za NF izmjeniènu (npr. 50 Hz,kakva je u gradskoj elektroenergetskojmreži) samo 50 V.

Veæ po prirodi svoga hobija, radioa-materi se redovito bave elektriènom stru-jom, a mnogi imaju i svoju sobicu, koja

www.hamradio.hr18 Radio HRS – 3/2007

elektronika za mlade

Ovakav dogaðaj može izazvati smrt,ali je sklopka tako naèinjena da "iskaèe"dovoljno rano i dovoljno brzo da ostane-te živi (slika 3.).

Na sl. 4 vidimo naèelnu shemu strujnezaštitne sklopke. Glavnu ulogu ovdje imatzv. diferencijalni transformator. Ako jesve u redu, struja u dolaznom vodièu(fazi) mora biti jednaka struji u neutral-nom, povratnom vodièu (nultom vodièu).Njihov zbroj jednak je ništici i sklopkamiruje. Svaka neravnoteža aktivirat æerelej u sekundaru koji prekida dovodstruje. U SAD i Kanadi propisana osje-tljivost sklopke iznosi samo 5 mA, dok uEuropi ona iznosi 30 mA. Brzina isklju-èenja je u pravilu 25 tisuæinka sekunde.Diferencijani transformator u sklopki imadva primara i jedan sekundar. Kroz prviprimar prolazi dolazna struja, a krozdrugi povratna, ali u suprotnom smjeru,tako da poništava magnetski tok u jezgri.Zaštitna sklopka reagira ako èovjek dodi-rne fazu i pri tome ima spoj s uzemlje-njem.

Zato nulti vod ne smije biti uzemljenprije sklopke, ali ne smeta ako je uze-mljen poslije nje. Sklopka na sebi imaoznaèenu nazivnu struju i struju isklju-èenja npr. 20 A/30 mA). Tu je takoðeri tipka za provjeru, kao i prekidaè koji ukritiènom trenutku padne, pa ga može-mo vratiti rukom. Strujna zaštitna sklopkaspasila je mnoge živote, npr. u kupao-nici, pa ne bi bilo naodmet da je radioa-mater ima i u svojoj sobici. Ta sklopkaneæe reagirati ako smo istodobno dodi-

rnuli fazni i nulti vodiè, je se tada tijelone razlikuje od trošila. Strujno-zaštitnasklopka ne štiti od preoptereæenja ilikratkog spoja, pa je uz nju potrebno imatii uobièajene osiguraèe.

Visoki naponNekada su radioamateri radili isklju-

èivo s elektronskim cijevima, pa su redo-vito radili i s višim naponima. Uobièajenianodni napon za prijamnike iznosio je250 V, koji je mogao zadati opasanudara, dok je anodni napon u odašiljaèubio oko 800 V, što je smrtno opasno.Danas, kada su tranzistori zamijenilielektronske cijevi, taj napon je znatnoniži, oko desetak volta, pa je i opasnostod visokog napona na tome mjestu zna-tno smanjena. Ipak, neki amateri samiizraðuju svoja VF izlazna pojaèala velikesnage (QRO), koja su još uvijek s ele-ktronskim cijevima. Tako npr., za suvre-menu keramièku izlaznu cijev 4CX250Bsnage 250 W treba anodni napon od2 500 V! Pretpostavlja se da se u takavpothvat neæe upustiti osoba koja nije po-tpuno upoznata sa svim mjerama sigu-rnosti. Ovdje valja spomenuti i visoko-naponske kondenzatore u takvom ispra-vljaèu koji mogu ostati nabijeni i ponekoliko sati, iako je sve iskljuèeno. Zatoje pravilo da visokonaponski kondenza-tor u ispravljaèu mora imati tzv. bleeder.To je otpornik od oko 100 kΩ, odgovara-juæe snage, spojen paralelno kondenza-toru, preko kojega æe se taj sam ispra-zniti. U svakom sluèaju, prije nego što gauzmemo u ruke visokonaponski konde-nzator æemo za svaki sluèaj izbiti kratkimspajanjem njegovih prikljuèaka.

MunjaKada je Benjamin Franklin 1753.

godine pustio djeèji zmaj u olujni oblak, ana drugome kraju držao kljuè, imao jesreæu da je ostao živ, što se ne može reæiza neke druge znatiželjnike poslije njegakoji su pokušali ponoviti taj eksperiment.Franklin je tako dokazao da je munjazapravo elektrièna iskra, pražnjenjeelektriènog naboja izmeðu oblaka izemlje. Radi se o naponu od stotinjakmilijuna volta! Tako je Franklin izumio igromobran, koji danas štiti zgrade idruge objekte od udara munje.

Radioamateri podižu svoje antene upravilu na što veæu visinu i tako se

zapravo izlažu udaru munje. Danasznamo da æe munja rjeðe pogoditizgradu koja je propisno zaštiæena gro-mobranom, iako stoji èinjenica da se nemože predvidjeti mjesto gdje æe onaudariti. Prilikom udara struja u vodovimamože dosegnuti i 200 000 A, što znaèida æe se svi vodovi rastaliti bez obzira nanjihovu debljinu. Iako udar munje nemožemo pouzdano sprijeèiti, možemose uèinkovito zaštititi, ponajprije sebe, azatim naše ureðaje. Prvo pravilo kaže daje opasnost prisutna ako je vremenskirazmak izmeðu bljeska i grmljavinemanji od deset sekunda, što odgovaraudaljenosti od oko tri kilometra. U tomsluèaju antenu treba iskljuèiti iz ureðajai uzemljiti, po moguænosti s vanjskestrane zgrade. Tranzistori su mnogoosjetljiviji na prenapon i prije æe stradatinegoli nekada elektronske cijevi. Isto-dobno valja mrežne utikaèe izvaditi izutiènica. Naime, mnogi nisu svjesniopasnosti od tzv. indirektnoga udara:iako je munja udarila i kilometar daleko,javlja se visoki napon koji zraènimvodovima stiže i do nas i uzrokuje štetu.Od toga nisu pošteðeni ni telefonskivodovi, pa sve reèeno vrijedi i za našekuæno raèunalo prikljuèeno na Internet.Uostalom, suvremene antene danas senapajaju putem koaksijalnog kabela, paje normalno da su njegova utiènica i nje-gov oplet uvijek uzemljeni. Što se tièesrednjega, "vruæega" vodièa, moramo sepobrinuti da se taj ne nabije statièkimnabojem iz antene. Ako se uz antenunalazi i balun, taj je za istosmjerni naponveæ spojen s opletom, a ako je pak tajkraj antene izoliran, dobro je paralelnoantenskom prikljuèku našega primooda-šiljaèa staviti èvršæu prigušnicu indukti-vnosti 0,1 mH, koja æe moguæi istosmje-rni naboj voditi na uzemljenje, bez šteteza VF napon.

Danas smo upoznali sljedeæe pojmove:- opasnost od struje za ljudsko tijelo,- vrste osiguraèa,- propisane boje u vodièima gradske

elektroenergetske mreže,- neutralni ili nulti vodiè,- strujno zaštitnu, tzv. Fidovu sklopku,- gromobran i zaštitu od munje.

*****Ovo je ujedno bio i posljednji nasta-

vak serije Elektronika za mlade. Pri tomesmo se pridržavali programa propisanogza polaganje radioamaterskog P-ispita –poglavlje Tehnièki dio. Tko je redovitopratio ovu seriju, bez sumnje se solidnopripremio za ispit.

Druge dvije skupine pitanja: Hrvatskii meðunarodni propisi i Hrvatska i meðu-narodna djelatna pravila i postupcijednake su kao i za A-ispit, pa ih zainte-resirani èitatelj može naæi u knjizi Radio-komunikacije koju gotovo redovitooglašavamo u našem èasopisu.

Osigurač

Trošilo

IF

IN

230 V

Neutralni vod

Faznivod

IR

Rezidualna struja IR

Slika 3. – Shema potrošaèkoga strujnog krugai tok rezidualne struje kroz ljudsko tijelo

230 V

Trošilo

IF

INIR

Relej

PrekidačPR1

PR2

Slika 4. – Shema spajanja strujno zaštitne sklopke u potrošaèki krug elektroenergetske mreže