Joonistame skeemi

Kui on arusaam elektroonikakomponentidest, siis tekib tahtmine neid joonises kasutada. Joonistamiseks on palju põhjuseid ja võimalike viise. Näiteks meelde jätmiseks, idee välja joonistamiseks, simulaatoris testimiseks või sõbrale näitamiseks. Levinumad skeemi valmistamise viisid on paberi peale kritseldamine, simulaatorites testskeemide joonistamine ja trükkplaadi tegemise tarkvarades (nt. KiCad) disainimine.

Toite olemasolu näitav LED toitepinge ja maanduse tingmärkidega.

Toite olemasolu näitav LED toitepinge ja maanduse tingmärkidega.

Alustama peaks kõige huvitavamast või keerulisemast skeemi osast (enamasti need kattuvad). Näiteks 555 kiibiga LEDi vilgutavas skeemis on mõistlik esmalt joonistada kiip. Teisena märkida takistid ja kondensaatorid, seejärel LED(id) ja viimasena pistikud. Keerukamaid skeeme joonistatakse osade kaupa. Toiteskeem teha ühtse üksusena, muu teisena ja viimasena üksuste vahelised ühendused. Üldiselt joonistatakse skeemi vasakult paremale. Vasakult tuleb elekter ja signaalid sisse, paremalt lähevad välja. Maanduse tähised märgitakse otsaga alla poole ja toitesignaalid otsaga üles poole.

Kui skeem on välja mõeldud ja joonistatud, tasub see veelkord üle vaadata. Esimene versioon on mustand, millesse peaks ka nii suhtuma. Et asi oleks selge ka järgmisel päeval tasub see korralikult vormistada. Paberile joonistatud skeemide mustandid tasub korralikult puhtandile joonistada või kasutades tarkvara, komponendid selgelt paigutada. Ei maksa ka karta seletavate tekstide lisamist.

Lisan ka Joel Kuuse koostatud elektroonikaskeemide vormistamise juhendi, mille järgmine muudab joonistustest arusaamise tunduvalt lihtsamaks.

Võtame patendi peale!

Rääkides elektroonikast ja ka muudest tehnoloogia aladest on enamus inimeste esimene reaktsioon oma suvalisele ideele – võtan patendi peale ja saan rikkaks. Kuna aga see süsteem päris nii lihtne ei ole, siis seletan asja tavainimese vaatepunktist, lükates üldlevinud arusaami ümber.

Patent annab mulle kasu

Patent annab õiguse kopeerijaid kohtusse kaevata. Kõik, midagi muud patent ei tee. Ehk siis selleks, et patent üldse kunagi kasulik oleks peate te pidevalt kõiki kohtusse kaevama ja võitma. Kuna kohtus käimine on pikk ja tüütu tegevus, siis järelikult peab kasu lõikamiseks olema palju patente, palju advokaate.

Patent kaitseb mind

Patent ei kaitse kedagi. Isegi kolossaalsete firmade nagu Apple tooteid kopeeritakse iga päev tuima näoga Hiinas. Keegi ei saa midagi teha. Leides tõesti kedagi, keda kohtusse kaevata võib vastaspool tõendada, et antud teave on loogiline iga selle alaga tegelejale. See muudab patendi kehtetuks. Lisaks on vaja igas riigis eraldi patent saada ja seda hoida – ei kõla üldse meeldiva ajaviitena.

Miks siis patentid head on?

Hetkel enam väga ei olegi. Ainus mille jaoks neid tänapäeval kasutatakse on suured patendilahingud rivaalitsevate suurkorporatsioonide vahel. Sealgi saab kannatada ainult maine, raha ei huvita tegelikult kedagi.

Mida siis teha? – Jagada!

Eestlastele on omane kõik välja mõeldu ja valmistatu endale hoida – äkki läheb vaja. Tegelikkuses ei lähe enamus asju kunagi vaja, lisaks mitte miski ei kaitse kopeerimise eest. Enamikke lihtsamaid esemeid saab järgi teha kasutades fotot ja keerulisemaid lahti kruvides. Kui sinu leiutised midagi väärt on, siis põhjus miks keegi neid ostab, peaks olema usaldus sinu ja toote vastu. Monopolid ei meeldi kellelegi. Reaalsuses tuleb jagamisest palju suuremat kasu – tutvusi ja usaldust.

Sinu tehtud asjadest on teistel kasu! Jagades teed kõigi elu lihtsamaks. Lisaks jagavad siis ka teised. Kõik elektroonikaprojektid, millega olen lõpuni jõudnud (valmis, alla andnud, ei tööta) olen üritanud ülesse pildistada ja internetti riputada. Mina ei kaota sellest midagi ja paljudel teistel on huvitav lugeda.

Creative Commons Autorile viitamine + Jagamine samadel tingimustel

Creative Commons Autorile viitamine + Jagamine samadel tingimustel

Litsentsid

Samas ei taha, et keegi lihtsalt sinu töö ära võtab ilma sind isegi mainimata. Selle jaoks on olemas litsentsid. Kogu isiku tehtud töö loetakse tema omandiks. Näiteks selle blogi sisu või piltide kopeerimine on hetkel keelatud ja karistatav seadusega. Nüüd ma ütlen, et kogu selle blogi sisu on CC BY-SA litsentsiga kaetud. See tähendab, et peale selle lõigu avaldamist tohid sa kõike kopeerida, jagada (eeldusel, et originaalautorid on mainitud originaalautoritena) ja isegi müüa (eeldusel, et originaalautorid ja pärinemiskoht on vastavalt välja toodud).

Riistvara (elektroonika, mehhaanika) jaoks on olemas midagi sarnast – Avatud Riistvara (open source hardware). Litsentsil on põhimõtteliselt samad tingimused, nagu CC BY-SA-l kuid veidi rohkem riistvaraspetsiifilised. Lisaks saab oma projektidele panna kena hammasrattaga logo, mis näitab, et sa pole kitsi.

 

Virtuaalne elektroonika

Peale paari väiksemat projekti on lihtne märgata, et iga väikese idee järgi testimine füüsilises maailmas on tülikas. Lisaks on tihti raske aru saada, mis siis ikkagi täpselt juhtus või ei juhtunud. Selle jaoks on olemas simulaatorid. Professionaalsete simulaatorite kasutamist õpetatakse on ülikoolides terve semester, aga õnneks on olemas ka lihtsamaid ja igapäevaselt kasutatavamaid.

Üks kõige mugavamatest on ingliskeelne Falstadi simulaator. Selle kasutamiseks minna lehele:

http://falstad.com/circuit/

Ette peaks hüppama Java rakendus, kus on näha mõnda komponenti. Lisaks eelnevas artiklis mainitud komponentidele on näha ka induktiivpooli, pingeallika ja lüliti sümboleid.

LEDi vilgutaja Falstadi simulaatoris

LEDi vilgutaja Falstadi simulaatoris

Ei tasu seda kartma hakata vaid sorida menüüs “Circuits”, kust leiab väga palju häid näidisskeeme. Lisaks muule ka esimese LEDi vilgutamise projekti simulatsiooni (555 Timer Chip -> Square Wave Generator).

Falstadi simulaatoris on skeemidel pinge tähistatud rohelise, musta ja punasega. Positiivse pingega komponendid ja ühendused on rohelised, maandatud komponendid mustad ja negatiivsed punased. Liikuvad kollased täpid tähistavad voolutugevust. Vaadates negatiivseid ja positiivseid pingeid ja voolavat voolu on jälle paremini selge, mis skeemis toimub.

Ekraani all servas on graafikud, kus näidatakse erinevate skeemiosade omadusi ajas. neile hiirega peale liikudes hakkab helendama skeemi osa mida antud graafik mõõdab.

Lõbusam osa simulaatorist on see, et kõike saab töötamise ajal ringi lohistada, paremapoolse hiirevajutusega maha kustutada ja siis parempoolse hiirevajutuse menüüst uusi komponente valida ja joonistada. Olemasolevaid komponentide suurust saab muuta Ctrl + venitamisega.

 

Nüüd olen ma välja rääkinud elektroonikuks saamise saladuse – mängi falstadiga.

Oooot, aga millega me skeemi testime?

Kuigi olen juba näidanud mitmeid skeeme ning neid ka blogi jaoks kokku ladunud, siis hetkel on midagi tähtsat puudu. Isegi kui mõned inimesed saavad aru kuidas elektroonika skeemi kokku panna, siis hetkel ei ole siin lehekülgedel juhendeid, kuidas seda reaalselt testida.

Täna peaks siis rääkima tööriistadest elektroonikule.

Alustuseks on tööriistad millega seadmetele ja komponentidele ligi pääseda või neid liigutada.

Multimeeter:

Odav multimeeter

 

Tegemist on seadmega mille põhiliseks otstarbeks on otsida skeemist lühiseid.  Kõikidel endast lugupidavatel multimeetritel on olemas funktsioon ‘piiks’ ehk pidevuse tester. Selle vajalikkus tuleb kohe, kui keegi on kokku jootnud skeemi ning tahab teada kas ikka õiged asjad on ühenduses õigete kohtadega või ega mingi asi ei ole ühenduses kohaga, kus ta ei peaks olema.

Lisaks on multimeetril palju häid oskusi. Näiteks saab mõõta kahe koha vahel olevat pinget, takistust ning isegi kahe koha vahel olevat voolu. Tublimad masinad oskavad mõõta veel mahtuvust, sagedust, dioodi pingelangu, vahelduvvoolu, otsida seinas toitega olevaid juhtmeid, mõõta transistorite parameetreid, induktsiooni ning isegi seda infot logida ja arvutisse saata.

Tähtis asi mida meeles pidada on see, et multimeeter mõõdab väärtuste keskmist (või ruutkeskmist) mis tähendab, et kui keegi loodab multimeetriga arvutisse logida digitaalsuhtlust siis saab ta tõenäoliselt vaid mingi ühtlase pinge väärtuse.

Odava multimeetri saab kätte hinnaga 14€. Erinevas hinnaklassis olevate multimeetrite erinevusest räägin kunagi hiljem.

Jootekolb:

Jootekolb

Kõik kes on minu postitusi jälginud, peaksid teadma, et skeemi on üsna keeruline luua, kui puudub korrektne viis viikusid ja juhtmeid ühendada. Selles kohas tuleb esimese tööriistana appi jootekolb. Jootekolvi headus on teema millesse praegu ei tasu langeda, kuid põhilised parameetrid on võimsus ja temperatuuri kontrollimise võimalus. Erinevad jootekohad vajavad erinevat temperatuuri, et midagi katki ei läheks (kuskil 350C on tavaliselt ideaalne). lisaks, kui kolviotsa soojusmahtuvus ei ole piisav, võib raskemates jootekohtades kolviots maha jahtuda ja jootmine muutub vägagi tülikaks.

Soovitatavalt otsida endale jootekolb mis on kõige peenema otsaga ning võimalusel võiks ots ka lapik olla.  Lapik ots annab nimelt suurema soojusülekande, et oleks lihtsam joota ning saaks parema jootekoha.

Tina ja tinasukk:

tina ja sukk

Joote tina valik on üks tähtsamaid mille peab algaja elektroonik tegema, ning mida paljud ei pea üldsegi tähtsaks. Tina on see vahend, mis sulab ning muudab teie komponentidest skeemi terviklikuks ja töötavaks seadmeks. Algajale on soovitatav kasutada 60/40 Sn/Pb millel on räbustist südamik. Selle juures tuleb aga mainida uuesti minu jootmise PDF-ile, kus kirjutan, et käsi peab alati peale jootmist pesema, kuna plii ei ole just tervislik asi mida lõunalauas leivaga sisse süüa.

Kui aga jootekoht läheb näiteks trükkplaadi või makettplaadi peal halvasti, peab selle kuidagi lahti saama, selleks on väga mõnus vahend nimega jootesukk. Tegemist on punutud traadiga millele on lisatud räbustit. Räbustist räägin täpsemalt jällegi kunagi hiljem.

Tangid:

 

Traadilõiketangid

Kuna tihtipeale ei ole ostetud komponentide viigud (jalad) soovitud pikkusega või on vale nurga all on kindlasti tarvis ka tange. Lõiketangid elektroonika juures ei ole kõige tugevamad, seega peab silmas pidama, et neid kasutada vaid traatide lõikamiseks millele nad mõeldud on (tavaliselt kuni 2mm vask). Vastasel juhul ei pea need just kuigi kaua vastu.

Painutustangide valik

Teised tangid, mida vaja oleks on kitsaninalised painutustangid. Kui on vaja jalgu õige nurga alla painutada, siis need on selleks parimad tööriistad.

 

 

 

 

 

Pütid ja liiv su trükkplaadil

Kogu füüsiline elektroonika koosneb erinevast pudist trükkplaatide peal. Tegemist on pakendatud elektroonikakomponentidega. Siin on põhilised pakendid ja nende kasutuskohad. Pakenditeks nimetatakse neid seepärast, et tegelik funktsionaalne ränist ristkülik on pakendatud nende sisse.

Kõigil pakenditel on klaasist, plastmassist, keraamikast või metallist korpus ja kaks või rohkem ühenduskohta. Ühenduskohad võivad olla metallist eenduvad jalad, pakendi peale joonistatud jootepadjad või pakendi all olevad tinapallid.

Enamus alguses kasutatavatest komponentidest on suured ja jalgadega, mida kauem elektroonikaga tegeleda seda väiksemaks muutuvad komponendid ja nende jalad.

 

Pindmonteeritavad (0603, 0805, 1206) ja aukmontaaž (0,25 W ning 5W) takistid

Pindmonteeritavad (0603, 0805, 1206) ja aukmontaaž (0,25 W ning 5W) takistid

Takistid

Jalgadega takistid tunned ära triipudega värvikoodi järgi. Värvuse poolest leidub nii pruune, helesiniseid kui ka muid värve. Neid eristatakse suuruse järgi ja igale suurusele vastab mingi võimsus. Enimlevinud on veerandvatised (0,25 W), aga on olemas nii väiksemaid kui suuremaid.

Uuematest disainidest leiab liivatera stiilis kuubikuid. Sellised takistid on enamasti musta värvi ja valgega on peale kirjutatud nende väärtus. Nende enamlevinud suurused on 0603, 0805 ja 1206. Kus esimesed kaks numbrit tähistavad komponendi pikkust tuhandiktollides ja teised kaks laiust.

 

Keraamilised (0603, 1206, ketta kujuline), tantaalium (D pakk) ja elektrolüüt kondensaatorid

Keraamilised (0603, 1206, ketta kujuline), tantaalium (D pakk) ja elektrolüüt kondensaatorid

Kondensaatorid

Kondensaatorid jagunevad oma materjali poolest mitmeks. On olemas oranžides toonides keraamilised kondensaatorid. Jalgadega versioonid tavaliselt ketta kujulised ja pindmonteeritavad samasugustes kuupides nagu takistidki, lihtsalt oranži/pruuni värvi ja ilma kirjadeta.

Tantaal kondensaatorid on ka enamasti oranžid suured risttahukad. Neil on positiivne pool tähistatud musta triibuga. Eksisteerivad ka standardset pakendi nimed stiilis A pakk, C pakk jne. Sellest ingliskeelset tabelist leiab nende täpsed mõõdud.

Suurte mahutavuste jaoks vajalikud elektrolüütkondensaatorid on metallist keeratud väikesed pütid. Negatiivne pool on tähistatud valge triibuga mille peal on miinusmärgid. Liigitatakse neid lihtsalt diameetri ja kõrguse järgi.

 

Dioodid: SOD80/MiniMELF ja kaks aukmonteeritavat

Dioodid: SOD80/MiniMELF ja kaks aukmonteeritavad

Dioodid

Dioodid on enamasti pakendatud klaasi või musta plastikusse, vanemad ka metalli. Neil on katood tähistatud musta triibuga.

Kolme jalaga pakendid: TO92, TO220, SOT23, SOT223, DPAK/TO252

Kolme jalaga pakendid: TO92, TO220, SOT23, SOT223, DPAK/TO252

Kolme jalaga komponendid

Väga paljud komponendid elektroonikas on kolme jalaga. Igapäevasemalt kõiksugu transistorid ja pingeregulaatorid, aga ka dioodid ja spetsiifilisemad komponendid. Selliste komponentide puhul peab juba hoolikalt tähele panema jalgade nummerdust.

Õnneks on enamus kolme jalaga komponente vähem kui kümnes erineva kujuga pakendis, millest enamlevinumad on välja toodud ka pildi peal.

Mikrokontrollerid erinevates pakendites: DIL28, SO8, TSSOP36, TQFP64

Mikrokontrollerid erinevates pakendites: DIL28, SO8, TSSOP36, TQFP64

Paljujalalised kiibid

Huvitavama ja keerulisema funktsiooniga komponentidele tavaliselt kolmest jalast ei piisa, seepärast on levinud ka paljujalalised pakendid. Neid on väga suures koguses erinevaid, aga puudutan laialt levinumaid.

Pakendite nimed moodustuvad enamasti loetamatust lühendist (DIL, SOIC, TQFP, QFN, MLF) ja sellele järgnevast numbrist mis tähistab jalgade arvu. Näiteks DIL8, DIL28, SO16 jne.

Läbi augu monteerimiseks on olemas 2,54 mm jalavahega pakend DIL / DIP, mis on lühend fraasist Dual-in-line.

Kõige lihtsam pindmonteeritav 1,27 mm jalavahega pakend SOIC / SO.

Lisaks võib näha ka lühendeid TQFP ja TSSOP.

QFN, BGA ja muu rõve

Tõenäoliselt jõuad üsna kiirelt midagi lahti võttes või disainides leiad kindlasti komponente, millel polegi jalgu. Kõiksugu selliste peale ja maha jootmiseks ei piisa enam jootekolbist ja teravast silmast vaid on vaja ka kuuma õhuga jootejaama jms. Eks tulevikus kirjutame ka neist pikemalt.

Lõppsõna

Soovitan alati kasutada standardseid pakendeid. Nii on lihtsam oma asju disainida, vigu leida ja teistest aru saada, lisaks on ka komponendid laialt levinumad. Kui ikka kivi põhja alla on jootekontakte joonistanud pigem kunstnik kui arvutiprogramm, siis pole väga suurt lootust sellele odavamat või paremat asendust leida.

Pakendite teadmine on hea oskus, mis aitab paremini mõista komponenditootjaid ja teisi elektroonikaga tegijaid. Loodetavasti muudab see artikkel teie seiklusi elektroonikat õppides veidi vähem piinarikkaks ja pilti selgemaks.

Natukene muusikat.

Tänases postituses tahan rääkida sellisest asjast nagu seda on pingejagur, tutvustada natukene vidinat nimega potentsiomeeter ning näitan ka kena skeemi väga lihtsa audio võimendi tegemiseks.

 

Alustuseks siis võimendi skeem. Selle skeemi juures on väga tähtis vaadata nii lüliti asukohta kui 10 uF polaarset kondensaatorit mis on pandud patareiga paralleelselt.
Paralleelse kondensaatori mõte on stabiliseerida skeemi toite pinget momentidel kus voolu tarve on suurem kui patarei võimekus voolu välja anda.  Eelnevast jutust võib ka järeldada, et vool ja pinge on omavahel alati väga tugevalt seotud, kuid samas peab meelde jätma, et kuigi üks sõltub teisest, ei ole tegemist sama asjaga.  Voolust ja pingest aru saamiseks piiluge siia.

Teise asjana tuleb vaadata On/Off lüliti peale patarei positiivsel poolel. Kuigi tihti arvatakse, et ei ole tähtis kuhu lüliti panna, peaasi, et skeemis on vooluring katkestatud, siis tegelikkuses on vahet küll. Kui lüliti panna skeemi positiivset poolt eraldama, siis on kogu skeemi potentsiaal 0 ehk neutraalne. Kui aga seada lüliti maanduse poolele, siis skeemi potensiaal on suurem kui 0, kuigi vool ei liigu. positiivse (või negatiivse) potentsiaaliga skeemis on palju maad lihtsam katastroofilist lühiühendust tekitada mille tagajärjel võib skeem läbi põleda või lausa patarei põlema minna.

Viimane asi millest rääkida on aga potentsiomeeter. See vidin ei ole mitte midagi muud kui muudetav takisti mille abil me selles seadmes muudame signaali pinget mis teie seadmest (nt mp3 mängija) võimendini jõuab.

Kui võtta üks takisti ning asetada see paralleelselt eelpool kasutuses oleva patareiga ning mõõta takisti peal pinget, siis jõuate alati mõõtmistulemusele, et patarei ja takisti peal olevad pinged ühtivad. Kui nüüd võtta aga näiteks 9 V patarei ja panna järjestikku 1 kilo-oomine takisti ning 2 kilo-oomine takisti saate näha, et olenevalt kumba pidi takistid on (kas 1k toite pool ja 2k maanduse poolel või teistpidi) on nende kahe vahel olev pinge kas 1/3 või 2/3 patarei pingest.  (1/3 on siis 9 voldi korral 3 V ja 2/3 on 6 V)
Kui me räägime potentsiomeetrist, siis tuleb välja et tegemist on ühe takistiga (näiteks 10k) mille üks pool on maanduses ja teine pool on sisendpinges (skeemi puhul helisignaal mis tuleb MP3 mängijast) ning on ka kolmas ühendus mis reaalsuses on lihtsalt kontakt mis liigub eelpool mainitud takisti peal edasi-tagasi. Seega olenevalt kui palju on takistus ühel- ja teisel pool  liikuvat kontakti saame sisendpinge kolmandasse jalga mis on otseses suhtes sisendpingega (näiteks 1/3 vms).

Nüüd aga, kuna LM386 on väga tore väike helivõimendi kiip siis teie sisendsignaal võimendatakse alati kindla kordaja võrra suuremaks. Selleks et muuta helitugevust, tuleb vaid muuta sisend signaali tugevust mis ongi eelpool kirjeldatud potentsiomeetriga tehtav.

Elektriskeemide mõistmine – komponendid

Tervitused Robotexilt.

Skeemisümbolite mõistmine võib tunduda arusaamatu – seepärast räägingi põhilistest skeemitähistest.

Ühendused elektriskeemidel. Vasakpoolsel pole juhtmed ühendatud, parempoolsel on.

Ühendused elektriskeemidel. Vasakpoolsel pole juhtmed ühendatud, parempoolsel on.

Elektriskeem on lihtsustatud joonis elektrilistest ühendustest. Asjad, mis on ühendatud joontega, peavad olema ühendatud ka multimeetri ühenduskontrolli jaoks. Joonisel ühendamata jalad/komponendid ei tohi olla ühenduses ka reaalsuses. Joonis on mõeldud elektriliste ühenduste mõistmiseks ja elektriskeemi planeerimiseks. Esimesed skeemid soovitan joonistada paberil ja hiljem saab sarnaseid joonistada spetsiaalsetes programmides näiteks: KiCad või Eagle.

Komponentide kõrval on enamasti kaks teksti – üks näitab komponendi väärtust, teine nime. Näiteks nimi R11 tähistab takistit nr 11. Komponentide väärtuste kirjutamisel kasutatakse tihti komakoha tähistamiseks SI eesliidet. Näiteks 4k7 tähistab 4.7 kilo ja 2R2 tähistab 2.2 Oomi. Lisaks, kuna enamasti on takistite väärtused suuremad kui 1 ja kondensaatorite väärused väiksemad kui 1 siis tähistus 22k tähistab 22 kilo-oomi ja 22p tähistab 22 pikofaradit ja tähistuses ei pea eraldi märkima kumma komponendiga on tegemist. Rohkemate jalgadega komponentidel on viigud enamasti nummerdatud.

Takisti sümbol

Takisti sümbol

Takisti – R

Takisti on kõige enamkasutatud elektroonikakomponent. Funktsiooni poolest piirab ta voolu, põletades selle soojuseks. Takisteid kasutatakse näiteks valgusdioodide ees voolu piiramiseks või heleduse sättimiseks, pingejagurite abil endale sobivate pingete tekitamiseks ja teiste komponentide kaitsemiseks.

Takisti sümbol on lihtsalt ristkülik, mille juures on märgitud takistus ja vajadusel ka teisi parameetreid (nt võimsus või täpsus). Kumba pidi kaks jalga ühendatud on, vahet ei ole.

Kondensaatori tähis

Kondensaatori tähis

Kondnesaator – C

Kondensaator toimib nagu pisikene aku. Võimalusel salvestab enda sisse energiat ja vajadusel annab seda välja. Kasutatakse signaalide ja liinide silumiseks ning võnkuvate signaalide tekitamiseks.

Sümboliks on kaks paralleelset joont. Need sümboliseerivad kahte plaati, mille peale laeng koguneb, nagu sümbolist arvata võib ei lase kondensaator (alalis)voolu läbi. Elektrolüüt ja tantaalium kondensaatorite puhul on tähtis, mis pidi ühendada. Siis on positiivne pool tähistatud pluss märgiga.

Valgusdioodi tähis

Valgusdioodi tähis

Diood – D

Diood on kõige lihtsam aktiivkomponent. Diood laseb voolu läbi ainult ühte pidi – noolega tähistatud suunas. Kasutatakse vahelduvvoolu alalisvooluks muutmiseks ja valgusdioodide puhul – valguse tekitamiseks.

Sümboliks on kolmnurk ja kriips. Valgusdioodidel on lisatud kiirguse eritumist tähistavad noolekesed. Valet pidi ühendudes midagi halba juhtuda ei tohiks.

Bipolaar ja välja tranasistor

Bipolaar- ja väljatranasistor

Transistor – Q

Transistor on komponent, mida kasutatakse võimendamiseks – suure võimsusega asjade lülitamiseks väikeste vooludega ja võnkuvate signaalide tekitamiseks. Olemas on erinevaid transistoreid – näiteks bipolaar- ja väljatransistor, mille sümbolid on veidi erinevad.

Sümbol koosneb enamasti ühest juhtviigust – näiteks baas või värav, ja kahest viigust, mille vahelist ühendust juhitakse. Kuna komponendil on vähemalt kolm jalga siis peab hästi tähele panema, mis kuhu ühendatakse ja väga tihti õnnestub maagiline suits välja lasta.

Operatsioonivõimendi

Operatsioonivõimendi

OperatsioonivõimendiU

Operatsioonivõimendit kasutatakse tihti transistorite asemel, nende paremate omaduste pärast. Kuna võimsus, hind ja keerukus on halvemad, kasutatakse tihti ka transistoreid. Operatsioonivõimendid on kasulikud täpsete signaalide võimendamiseks või võrdlemiseks.

Sümbol koosneb suurest kolmnurgast, millel on kaks sisendit: üks positiivne, teine negatiivne. Lisaks on kolmnurga ülal ja all toitejalad. Füüsiliselt on tegemist kivi/kiibiga.

Mikrokontroller ATmega32U4

Mikrokontroller ATmega32U4

Mikrokiip – U/IC

Mikrokiibid võivad teha ükskõik mida: juhtida mootoreid, olla mikrokontrollereid, võimendid ja veel miljon asja. Kuna erinevaid kiipe on nii palju, siis on need enamasti tähistatud lihtsalt suure kastiga, mille küljes on vajalik kogus tekstiga tähistatud viikusid.

Pingeline olukord, peaks voolu takistama… aHaaSild!

Meeldivat laupäeva hommikut kõikidele lugejatele!

Kui mõned inimesed ehk on selle lihtsa 555 timeriga vilkuva skeemi kokku pannud siis loodan, et see tekitas rohkem küsimusi, kui minu postitus vastas. Täna võiks ehk rääkida natukene teooriat ja teha skeemi mis annab võimaluse mootoreid juhtida. Järjekordselt ma skeemis olevatele komponentidele nii palju ei keskendu kui et räägin ühest mõttest, mis loodava skeemi juures tähtis on ning samal ajal pakun maagiliselt töötava elektroonikaskeemi ning tutvustan hunnikus asju, millest kõigest ei pea kohe aru saama.

Esimene asi millest on vaja kõigile elektroonikaga algajatele rääkida on  järgnev pilt:

Voolu, takistuse ja pinge illustratsioon

Oomiseadus

Eelnev pilt on minu teada parim illustratsioon pingest (voldid) voolust (amprid) ja takistusest (oomid). Nagu näha, on pinge potensiaal. See mis sunnib voolu liikuma(elektronid). Oom, ehk takistus on aga tegelane kes takistab voolu ning selle peale jääb üle pingel vaid voolu edasi suruda üritada.

Kui rääkida nüüd natukene arvutuslikust poolest siis pinge, vool ja takistus on oma vahel väga lihtsas suhtes. I = U/R. Eelnevas valemis on I vool (kujutage ette sirget laia jõge, milles voolab palju vett), U on pinge (näiteks võib mõelda teraspulgast mida üritatakse painutada, ja mis selle tõttu on suure pinge all) ning R on takistus nagu jõgi mis mõnest kohast laieneb ja mõnes on kitsam. Pean kohe tunnistama, et igale inimesele on meelde jätmiseks erinevad meetodid, kuid koolifüüsika tunnis, kui ma veel elektroonikast midagi väga ei teadnud ega hoolinud, olid välja toodud seosed just need, millega ma oskasin arvutusi teha. Kuidas näidatud valemit täpselt kasutada, demonstreerin ma kunagi hiljem. Läheme edasi väikeste sammudega ja jätke meelde, et kui teate kahte elementi saate alati arvutada kolmanda. (Tahame teada palju voolu juhtmes liigub? võtame juhtme takistuse ja pinge mis juhtme otstele rakendatakse ning arvutame jagamisvalemiga. Tulemuseks saame teada kas juhe üldse sobib meie ülesandeks).

Nüüd aga tänasest projektist.

Kui eelmine kord oli sissejuhatav projekt ehk natukene igav. Siis sel korral võiks teha midagi, millega saab mootorit kontrollida sest elektroonika on alati põnevam, kui seda mehhaanikaga kokku panna.

Tilden H-sild

Esimene suur erinevus mida te selles skeemis näete on komponentide reaalse kuju ja olemuse välja joonistamine. Siin on TO-92 pakendis olevad Bipolaar transistorid (NPN ja PNP) mis võimaldavad mootorist läbi juhtida voolu mõlemas suunas.  M tähega on märgitud mootor, uF väärtusega komponent on kondensaator. Takisti on joonistatud läbiaugu takisti kujuga jalgade poolt vaadatuna ning isegi takisti värviribad (küll mustvalgelt) on ära märgitud. Värviribad on muuseas läbiaugu takistite väärtuse märkimise meetod. Lisaks tasub tähele panna transistorite kohal olevat + märki, mis on positiivne toide ning transistorite all ennem kondensaatorit olevat märki, mis on patarei miinus või maa ühendus.

Seda skeemi võite te kokku laduda nii prototüüpimise plaadi peal, asetada selle makettplaadi peale või joota kokku. Muuseas, see mida ma nüüd näitan on väga halb mõte, ning seda tasub igal juhul vältida. Kuigi see pole just palju ohtlikum kui nõelakarpi näppima minna.

Selliste suurte jalgadega komponentide korral on vägagi võimalik kasutada huvitavat jootmismeetodit nagu seda on p2p jootmine. (point to point. Number kaks tuleb, kuna inglise keeles two kõlab väga sarnaselt to-le).   Arvestage aga sellega, et tehes nii nagu oli vilkuva LED-i kokku jootmine säästate palju komponente ning närve! PS, skeemi jupid maksavad alla euro. Täna käisin just Tallinna Distrelec-i poes neil järel ning patarei maksab rohkem kui vajalikud jupid.

Putukas

Nagu on näha, siis selline skeemi jootmise meetod võib putukaid mitte sallivatel inimestel palju ebameeldivust tekitada.

Töökäigus.

 

Niisugune näeb välja valmis skeem.

Muud siin ei olegi, lihtsalt painutada jalgu, ühendused joota ning multimeetriga lühiseid testida. Eeldtoodud skeem töötas mul juba esimesel korral. Nii lihtne see ongi.

Lisaks nagu näete on sellel skeemil 2 takistit. Kuna transistor on vooluga juhitav seade, siis peab kuidagi kontrollima milline vool jõuab transistori sisemusse, et võimenduda ja skeemi tööle panna. Täpsemalt räägin transistoritest ja muust vajalikust kunagi tulevikus. Täna olen juba piisavalt hoogu läinud.

lühisekindlus.

Niisugune on mootorit kontrolliv skeem mis ei lähe naljalt lühisesse(kuumliim aitab alati). PS positiivsed kontakt on ees, aga liim peidab seda natukene, mootori toite maandust on näha taga valge ja oranži juhtme vahel välja turritamas.

Kõike paremat ja loodan, et kellelgi igav ei ole!

Projekti tööle sundimine

Eeldatavasti jälgisite te Markuse eelmise nädala postitust. Tõenäoliselt peale kokku jootmist ja patareiga ühendamist ei hakanud LED vilkuma. Super! See oligi eesmärk. Kui see mingil segasel põhjusel ikkagi hakkas tööle, siis on see projekt raisus ja on aeg uus leida. Elektroonikaga, nagu ka väga paljude teiste aladega tegeledes, on väga tähtis probleemide ülesse leidmine. Seda tehes õpibki kõige rohkem. Kui skeem töötab siis on protsess lõppenud, kui ei tööta siis on vajadus lugeda, õppida ja harjutada.

Multimeeter

Multimeeter

Esimene tööriist, mida vajad skeemi testimiseks on multimeeter. Sellega saab mõõta pinget, takistust, voolutugevust ja muud vajaliku. Suvalisest elektroonikapoest saab sellise vähem kui 10 € eest, või internetist tellides veelgi odavamalt. Multimeetriga töötades pead keerama nupu soovitud mõõteala peale. Näiteks patarei pinget mõõtes 20VDC alale.

Esimese asjana tasub teha plaadile visuaalne ülevaatus. Lihtsalt silmaga üritada leida vigu jootmises või puuduvaid komponente.

Silmaga leitav külmjoode, mis ootab parandamist.

Silmaga leitav külmjoode, mis ootab parandamist.

Seejärel esimene reegel: Kui midagi ei tööta – mõõda pingeid. Antud projektil tasub mõõta patarei pinget enne kasutamist, et veenduda patarei täis olekus. Seejärel mõõta pingeid otse kiibi jalgade pealt. Skeemist saab välja lugeda, et 1. jalg peaks olema maandus ning, 4. ja 8. on patareiga sama pinge peal. Selles veendumine on alati hea esimene samm.

Komponentidest suitsu välja saamise vältimiseks mõõda enne pingeallika(patarei) külge ühendamist takistust ühendusklemmide vahel. Takistus peaks kindlasti olema suurem kui mõni kilo oom. Kui takistus on pigem 5 Ω või 0 Ω siis on kuskil plaadil lühis, mida peaks peale vaadates otsima. Kui komponentidest on juba suitsu välja lastud, või neile lihtsalt viga tehtud, on mõistlik nad plaadi küljest lahti joota, minema visata ja uus osta. Sealt ka reegel – osta asju tagavaraga. Kui kõik pinged paistavad korras ja vool jõuab komponentideni, kuhu ta peaks jõudma, tasub hakata komponente ükshaaval üle vaatama. Peale patarei lahti ühendamist mõõta üle kõik takistid, et veenduda nende numbrite korrektsuses.

Eriti kasulik tööriist on multimeetrite pidevusemõõtja. Tavaliselt on see tähistatud kriipsukestega või kõlari pildiga. Kui multimeetri otsad on elektriliselt omavahel ühendatud, siis multimeeter piiksub. See on väga kasulik testimise eelviimaseks osaks – kõikide jootekohtade õigsuse kontrollimises. Selleks kontrollida üle kas kõik komponendijalad, mis on skeemi peal ühendatud, on ka reaalsuses ühendatud. Ja kõik ühendamata osad oleksid seda ka reaalsuses.

Tinasild ebavajalike komponentide vahel on sage põhjus skeemi mitte töötamises.

Tinasild ebavajalike komponentide vahel on sage põhjus skeemi mitte töötamises.

Kui kõik eelnev ei ole kandnud vilja, siis on aeg kõige huvitavama osa juures – komponentide kohta lugemise. Markuse eelmise projekti puhul tasub alustada näiteks (kahjuks ingliskeelses) - 555 taimeri artiklist. Tihti võib komponentide kohta pikemalt lugedes välja tulla, et tegemist on täiesti valedega ja tihti leiab ka lahedaid uusi mikroskeeme, mida hiljem kasutada.

Rõõmsat vigade otsimist teile ja loodetavasti ei tööta mitte ükski teie projekt esimesel korral.

Tere maailm! Elektroonika versioon.

Tervist,

Täna on paras aeg hakata päriselt projektidest ja elektroonikadisaini põhimõtetest rääkima.

Selleks, et seda skeemi ise proovida, on tarvis mõningaid komponente. Kõige mugavam on selliseid standard komponente osta Oomipoest, kuid elektroonika disainiga tegeledes muutub Oomipood peagi kohaks, kust saab mõnda regulaatorit vajaduse korral kiirelt. Selleks, et huvitavamaid komponente saada ja siis kui tehakse juba päris tootmise disaini, tuleks vaadata Jaanuse eelmist postitust.  Lisaks eeldan, et ennem kui keegi hakkab järgnevat skeemi kokku jootma või laduma, on ta läbi lugenud minu jootmise juhendi.

555 taimer astabiilne

Nüüd aga skeemide juurde!

Nagu on eelneva pildi pealt näha, siis paberil (või ekraanil) ei ole kuigi tähtis et komponendid oleksid samasugused nagu nad päriselus on (kas keegi on näinud patareid, mis koosneb paarist kriipsust?) küll aga on väga tähtis et skeem oleks selgelt loetav, üheselt mõistetav ning sisaldaks võimalikult palju vajalikku informatsiooni. Kui juhtub nii, et üks elektriline ühendus peaks minema teisest üle, siis näete ristumiskohtades mummusid. Kui mummu on, siis on seal 3 või enam ühendust kokku ühendatud, kui aga mummu puudub, siis on lihtsalt tegemist visuaalsete teede ristumisega, kus elektrilist ühendust ei ole.

Need kolm kasti mis skeemist esimesena silma jäävad ning millel on juures mingi number ja k on takistid. Takisti üldiseks ülesandeks on voolu piirata, kuid õnneks ei ole tegemist sugugi nii igava seadmega. Kes soovib täpsemalt teada saada, mida teeb takisti, vajutagu eelneva hüperlingi peale, kuid kunagi räägin ka siin sellest rohkem.

Takistid mida selles skeemis kasutatakse on suurustega 680 kilo-oomi, 10 kilo-oomi, 1 kilo-oom (kilo tähendab tuhandet seega 1 kilo-oom on võrdeline 1000 oomiga).

Teiseks on näha komponenti, kus on juures 10 µF. See on polaarne kondensaator. Kondensaatori jaoks võib tuua paralleeli vee-torniga. Tegemist on energia mahutiga, kuhu saab energiat (laengut) salvestada, ning vajadusel annab see jälle energiat välja. Nagu väikene patarei, aga mitte päris. Polaarne kondensaator peab olema toite suhtes alati õiget pidi. Ehk siis skeemi peal on näha väikest pluss märki, kui see panna maandusesse ja maandus toite peale, siis on vägagi tõenäoline, et kondensaator muudab oma kuju ning ka mõne osa asukohta nii, et järgi jääb mürgise suitsu pilv.

Lisaks on näha suurt kasti tekstiga 7555 timer ning lisaks veel palju numbreid. Need numbrid, mis külgedel on markeerivad selle kiibi (ükskõik milline 555 timer. Näiteks sobib väga hästi NE555 või LM555) jalgu. Nüüd esimene tähtis asi, millega keegi kindlasti vea teeb, on jalgade lugemine. Jalg number üks on alati kuidagi markeeritud, kuid mõnikord leiate täpi, mõnikord hoopis kriipsu kiibi külje pealt, kus see asub. Jalgade järjekorra lugemine käib kiipidel pealt poolt vaadates alati vastupäeva ning üldiselt algab alumise rea vasemalt poolt.

Lisaks on veel 2 komponenti. Esiteks LED e valgus diood mis on põhimõtteliselt ühesuunaline ventiil millest voolu läbi liikudes tekib valgus (see kolmnurk kriipsu ja noolekestega. Kolmnurk on nagu noolekene suunas, kus vool saab liikuda ning kriipsukene näitab, et teist pidi vool liikuda ei saa. Väikesed noolekesed näitavad, et eraldub valgus.  Sügavamast teooriast ma hetkel rääkima ei hakka, kuna LED üksinda võtaks hea 4-5 postitust.). Teiseks on näha toiteallikat (kuhu on märgitud 4,5 V.) See näitab millise pingega toidetakse skeemi. Selles kohas on hea ette kujutada patareid. Pidage silmas, et skeemil on peaaegu alati üleval toite positiivne pool ning all toite neutraal (GND). Kunagi räägime voolu ja pingeallika erinevusest ja kõigest muust põnevast. Sel korral üritaks aga midagi kokku panna!

Nüüd kui on lootus, et saate kuidagi  moodi aru mis komponendid on skeemis ning kuidas neid ühendama peab, oleks paras aeg näidata mida see skeem teeb!

555 timer astable pealtvaade

555 timer astable põhjavaade

See mis te kahel eelneval pildil nägite, oli reaalselt sama skeem kuid kokku joodetud kujul. See võiks väga kenasti selgitada, miks on tarvis skeemi esitamiseks lihtsaks teha :)

Selleks, et seda skeemi ise tööle panna, tuleb leida aku (9 V korona koos patareipesaga või 4  AA patareid koos patarei pesaga), vajalikud komponendid (näha skeemis) ning juhtmed, breadboard või protoboard ühendused näeb sammuti skeemi pealt. Minu tööle pandud skeem, mida videos näha sai, sai testitud pingetega 3 V – 10 V ning kõik töötas kenasti. Lisaks ka üks teine hoiatus eelnevale lisaks. Iga kondensaator omab pinge piiri, millest kõrgema korral ta võib samamoodi plahvatada nagu valet pidi ühendades. Soovitan kasutada minimaalselt 16 V kondensaatorit. Väga hea on kasutada midagi sellist.

Lisaks on muidugi vaja lõiketange, jootekolbi, peenikese otsaga tange, pintsette ja kasuks tuleb ka toiteplokk, kuid nendest tööriistadest räägin kunagi hiljem. Hetkel peaks postitus juba niigi liiga pikk olema.

Ohutut katsetamist ning õppiga iga päev midagi uut!