Sähköpajan elektroniikkaa

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Sähköpajan elektroniikkaa"

Marika Sari Lahtinen
8 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Sähköpajan elektroniikkaa Kimmo Silvonen (X)

2 Tämä viikko Pajalla Ma klo luento S1 Ma klo alk. tutustuminen Sähköpajaan L215 (kahvi, tee) Ti klo alk. tutust., lähtö S1:n edestä " Ke klo alk. tutust., lähtö S1:n edestä " Voit mielellään sopia sähköpostilla muunkin vierailuajan Unoa, Teensyä ja oheiskomponentteja voi lainata yli viikonlopun Palautus luennolle! Tilasin jo lisää alkavat pajaharjoitukset; voit tulla ilman pohjatietoja; kysy assarilta, mitä voisit tehdä! Suositus: oma läppäri ja USB-johto (A-B ja/tai A-mini) mukaan Pajan koneet ovat myös käytettävissä, USB-johdot ovat aina vähissä Page 2 (13)

, lähtö S1:n edestä " Voit mielellään sopia sähköpostilla muunkin vierailuajan Unoa, Teensyä ja oheiskomponentteja voi lainata yli viikonlopun Palautus

3 Pajan alustavat aukioloajat III periodilla Lopulliset ajat ilmoitetaan viimeistään 1.2. Melko lopulliset ajat; avoinna 1.2. alk.: Kimmolta voi pyytää pääsyä Pajalle ennen virallista alkamisaikaa. Ma klo tai? 13 15?. Ti klo Ke klo? To klo? Pe klo? 10 14?. Jos assistentille sopii, aikoja voidaan tarvittaessa venyttää. Pyytäkää ryhmällenne nimikkoassari heti, kun ryhmä on kasassa! Nimikkoassari perehtyy projektiinne hyvin ja pystyy auttamaan tehokkaasti. Aiemmin meni muutama projekti (ja vaarallinen akku) kokemattomuuden takia pilalle, kun opiskelijat eivät olleet yhteydessä assistenttiin. Page 3 (13)

. Jos assistentille sopii, aikoja voidaan tarvittaessa venyttää. Pyytäkää ryhmällenne nimikkoassari heti, kun ryhmä on kasassa!

4 "Virtalähde", teholähde, verkkolaite (wall-wart) Elektroniikkapiirit vaativat toimiakseen käyttöjännitteen. Paristot noin 1,5 V tai 3 V / kenno Ladattavat NiMH-akut 1,25 V /kenno LiPo-akut 3,7 V /kenno, vaarallisia väärin käytettyinä! USB-liitäntä 5 V. USB3: 900 ma (150 ma), USB2: 500 ma Energiankeräimet: pieni teho tai lyhyt käyttöaika. IC-toteutus Verkkolaitteet, esim. 5 V tai 12 V, yleensä liittimessä keskellä Tarkista napaisuus! Rikkoutuminen tavallista, jos 1,25 3,75 1,25 Page 4 (13)

käytettyinä! USB-liitäntä 5 V. USB3: 900 ma (150 ma), USB2: 500 ma Energiankeräimet: pieni teho tai lyhyt käyttöaika.

5 Arduinon käyttöjännite Neljä akkua 5 V, mutta neljä paristoa 6 V UNO: V CC = 5 V. Liitin (V IN ): 7 12 (6 20) V Akut olisi liitettävä 5 V liittimeen Max I OUT = 40 ma (3,3 V DC-out: 50 ma) GND (ground) on käyttöjännitteen miinus Teensy 2.0: 2,7 5,5 V (6 V) (akut, ei paristot!) Max I OUT = 40 ma Max I IN = 200 ma Lepovirta 6 15 ma ilman kuormaa Akkujen ja paristojen kapasiteetti (AA, LR6) on tyypillisesti yli 2000 mah; suurella virralla pienempi. Page 5 (13)

(ground) on käyttöjännitteen miinus Teensy 2.0: 2,7 5,5 V (6 V) (akut, ei paristot!

6 Anturit ja toimilaitteet Anturit (sensor) mittaavat mm. lämpötilaa, kiihtyvyyttä, etäisyyttä, kaasun tai nesteen virtausta, ym. Digitaalisia ja analogisia (luento ja harjoitus tulossa!) Toimilaitteet (actuator) toimivat usein sähkömekaanisesti Esim. moottorit, servot (ohje Nopassa), kaiuttimet, ym. Lisäkortit (shield) lisäävät toiminnallisuutta Arduinolla voi mitata tai säätää mitä tahansa! sensors Arduino? actuator Page 6 (13)

Digitaalisia ja analogisia (luento ja harjoitus tulossa!

7 Displays Hankitaan näyttöjä tarpeen mukaan LCD displays require low dc operation power Alphanumeric or pixel matrices Touch screens are rather expensive Resistive touchpads without a display are much cheaper (5 $) Page 7 (13)

matrices Touch screens are rather expensive Resistive

8 Polaarisuus ja terminaalit GND U MAX =? Oikea napaisuus on tärkeä! Vältä ylijännitettä! signaali Tyypillisesti miinus on kytketty "maahan", laitteen kuoreen? Maa ground on erikseen määritelty johdin virtapiirissä. Signaalijännite (analoginen tai digitaalinen) kytketään yleensä "kuuman" navan ja maan väliin. Signaalin kuljettamiseen tarvitaan kaksi johdinta tai johdin ja maa (sama asia) Page 8 (13)

Maa ground on erikseen määritelty johdin virtapiirissä.

9 Erilliskomponentit ja regulaattorit (luento tulossa) anodi katodi C B G E D S i Regul. Vältä ylijännitettä ja liikaa virtaa tai tehoa! Tunnista liitäntänavat Googlen kuvahaulla! Vain harvat passiiviset komponentit (R, kuiva C, L) voidaan kytkeä kummin päin tahansa Transistoreilla (BJT) on 3 terminaalia: kollektori (c), kanta (b, base), emitteri (e) Kanavatransistoreilla (MOSFET, JFET) nielu (d, drain), hila (g, gate), lähde (s, source) Regulaattoreilla on myös 3 terminaalia: input, output, common (usein maa) c o Page 9 (13)

Vain harvat passiiviset komponentit (R, kuiva C, L) voidaan kytkeä kummin päin tahansa Transistoreilla (BJT) on 3 terminaalia:

10 Mikropiirit IC, Integrated Circuit in in DC output DC u IN u OUT Yksittäisissä (single) operaatiovahvistimissa on 8 liitäntää, vähintään 5 tarvitaan: ja input, output, DC, DC. Silti opari on helpoimpia komponentteja soveltaa käytäntöön! Usein kaksikko (dual) tai nelikko (quad), jos ei single MOSFETit ja CMOS IC:t ovat herkkiä staattiselle sähkölle älä koske liitäntäjohtoihin! Lähtöjen (output) puskurointi: transistoreista saa suurempia virtoja kuin esim. digitaalilähdöistä Page 10 (13)

Usein kaksikko (dual) tai nelikko (quad), jos ei single MOSFETit ja CMOS IC:t ovat herkkiä staattiselle sähkölle älä koske

11 Käytännön ohjeita floating 1? 0 Digital Kelluvien (floating) tulojen (input) tilaa ei ole määritelty Digitaalitulot pitää kytkeä nollaan (maa) tai ykköseen (käyttöjännite) open R 1 0 closed 0 1 R i 0 i 0 Digital Digital Joskus tarvitaan ylösveto (pull-up) tai alasveto (pull-down) -vastus (R 10 kω) Page 11 (13)

Digitaalitulot pitää kytkeä nollaan (maa) tai ykköseen (käyttöjännite) open R

12 Rakenne Printti, (paino)piirilevy (PCB, printed circuit board) PCB-suunnittelu: Fritzing, Eagle, ym. Radiaalinen komp. vs. pintaliitos (SMD, surface mount device) Leipälauta, koekytkentälevy (breadboard), ei juotoksia Mikropiiri (IC) vs. (diskreetit) erilliskomponentit Kytkimiä on digitaalisia ja analogisia, mekaanisia tai sähköisesti ohjattuja, painonappi, on-off tai npole mthrow (SPDT, 2P4T) on/off SP3T Page 12 (13)

pintaliitos (SMD, surface mount device) Leipälauta, koekytkentälevy (breadboard), ei juotoksia Mikropiiri

13 Binääri ja heksadesimaaliluvut 2-järjestelmä, 10- järjestelmä ja 16-järjestelmä: "10" on aina kantaluku Bitti: "1" tai "0"; jännitetasot tapauskohtaisia. Positiivinen logiikka: "1" = jännite, "0" = alempi tai negatiivinen jännite, yleensä noin nolla. Viiden voltin logiikka: "1" 5 V a 4b 2c d a b c d 10-järj. Heksa a 4b 2c d a b c d 10-järj. Heksa A B C D E F Page 13 (13)

Samankaltaiset tiedostot

Sähköpajan elektroniikkaa

Sähköpajan elektroniikkaa Kimmo Silvonen (X) "Virtalähde", teholähde, verkkolaite (wall-wart) Elektroniikkapiirit vaativat toimiakseen käyttöjännitteen. Paristot noin 1,5 V tai 3 V / kenno Ladattavat NiMH-akut