Kertauksen vuoksi voidaan lainata projektin määritelmiä:

Samankaltaiset tiedostot
Kertauksen vuoksi voidaan lainata projektin määritelmiä:

Tällä luennolla on käsitellään kurssin elektroniikkaprojektia, sen vaiheita sekä käytännön toteutusta ja työskentelyä.

Tuotekehityskustannusten hallintaa laadukkaalla suunnittelulla Teemu Launis

SÄHKÖ KÄSITTEENÄ. Yleisnimitys suurelle joukolle ilmiöitä ja käsitteitä:

Ohjelmiston testaus ja laatu. Ohjelmistotekniikka elinkaarimallit

JOHDATUS ELEKTRONIIKKAAN. Oppitunti 2 Elektroniikan järjestelmät

A13-03 Kaksisuuntainen akkujen tasauskortti. Projektisuunnitelma. Automaatio- ja systeemitekniikan projektityöt AS-0.

S Portaalinosturi AS Projektisuunnitelma Oleg Kovalev

Tehtävään on varattu aikaa 8:30 10:00. Seuraavaan tehtävään saat siirtyä aiemminkin. Välipalatarjoilu työpisteisiin 10:00

Harjoitustyö - Mikroprosessorit Liikennevalot

TAITAJA 2006, Elektroniikka ( /OL) Hakkurivirtalähteen kokoaminen ja testaaminen, Nokia

LED- päivyrinäyttö. 1: Anssi Kalliomäki, Marko Virtanen, Tomas Truedsson, Petri Syvälähde

A11-02 Infrapunasuodinautomatiikka kameralle

TIETOISKU SUUNNITTELUHARJOITUKSEN DOKUMENTAATIOSTA

Tehtävä 8. Jännitelähteenä käytetään yksipuolista 12 voltin tasajännitelähdettä.

EVTEK/ Antti Piironen & Pekka Valtonen 1/6 TM01S/ Elektroniikan komponentit ja järjestelmät Laboraatiot, Syksy 2003

Käyttäjätarinat perinteisessä hankkeessa. Sisältö ja käytännöt

Ohjelmiston toteutussuunnitelma

SMG-5250 Sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) Jari Kangas Tampereen teknillinen yliopisto Elektroniikan laitos

Tällä ohjelmoitavalla laitteella saat hälytyksen, mikäli lämpötila nousee liian korkeaksi.

Liikennevalot. Arduino toimii laitteen aivoina. Arduinokortti on kuin pieni tietokone, johon voit ohjelmoida toimintoja.

OMNIA OPINNÄYTETYÖ AMMATTIOPISTO. Diginoppa ICTP09SLG OMNIAN AMMATTIOPISTO

Tällä luennolla on käsitellään hieman tarkemmin projektissa toteutettavan laitteen komponenttilevysuunnittelua, kotelointia ja käyttöliittymää.

OPERAATIOVAHVISTIMET 2. Operaatiovahvistimen ominaisuuksia

1. Mittausjohdon valmistaminen 10 p

Pynnönen Opiskelija: Tarkastaja: Arvio:

Ohjelmistojen suunnittelu

Théveninin teoreema. Vesa Linja-aho (versio 1.0) R 1 + R 2

A13-03 Kaksisuuntainen akkujen tasauskortti. Väliaikaraportti. Automaatio- ja systeemitekniikan projektityöt AS Syksy 2013

Oleelliset vaikeudet OT:ssa 1/2

Tämän lisäksi listataan ranskalaisin viivoin järjestelmän tarjoama toiminnallisuus:

d) Jos edellä oleva pari vie 10 V:n signaalia 12 bitin siirtojärjestelmässä, niin aiheutuuko edellä olevissa tapauksissa virheitä?

SATE1040 Piirianalyysi IB kevät /6 Laskuharjoitus 5: Symmetrinen 3-vaihejärjestelmä

Pynnönen Opiskelija: Tarkastaja: Arvio:

T Käyttäjäkeskeisen tuotekehityksen harjoitustyö kevät 2005

Aktiivinen jakosuodin Linkwitz-korjauksella

AS Automaatio- ja systeemitekniikan projektityöt

Kuopio Testausraportti Kalenterimoduulin integraatio

Projektisuunnitelma. (välipalautukseen muokattu versio) Vesiprosessin sekvenssiohjelmointi ja simulointiavusteinen testaus

Projektityö

Taitaja2011, Kuopio Elektronisen laitteen rakentaminen

T Johdatus käyttäjäkeskeiseen tuotekehitykseen. suunnitteluprosessissa. Käyttäjän huomiointi. Iteroitu versio paljon kirjoitusvirheitä

Käyttäjäkeskeinen suunnittelu

Pynnönen Opiskelija: Tarkastaja: Arvio:

1 Johdanto. 2 Ominaisuuksia. 2.1 Särö

Projektisuunnitelma Vesiprosessin sekvenssiohjelmointi ja simulointiavusteinen testaus

1. Tasavirtapiirit ja Kirchhoffin lait

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET

Tenttikysymykset. + UML- kaavioiden mallintamistehtävät

Piirikaavion piirto ja piirilevyn suunnittelutehtävä

ELEC-C5070 Elektroniikkapaja (5 op)

1. Tasavirta. Virtapiirin komponenttien piirrosmerkit. Virtapiiriä havainnollistetaan kytkentäkaaviolla

TYÖ 2: OPERAATIOVAHVISTIMEN PERUSKYTKENTÖJÄ

kipinäpurkauksena, josta salama on esimerkki.

Ohjelmistotekniikan menetelmät, käyttötapauksiin perustuva vaatimusmäärittely

Ohjelmistotuotanto vs. muut insinööritieteet. (Usein näennäinen) luotettavuus ja edullisuus

Nimi: Opnro: Harjoitustyön suoritus: ( ) syksy 2006 ( ) syksy 2005 ( ) muu, mikä. 1. Selitä seuraavat termit muutamalla virkkeellä ja/tai kaaviolla:

ELEKTRONISET TOIMINNOT

2. Vastuksen läpi kulkee 50A:n virta, kun siihen vaikuttaa 170V:n jännite. Kuinka suuri resistanssi vastuksessa on?

Testaajan eettiset periaatteet

CC-ASTE. Kuva 1. Yksinkertainen CC-vahvistin, jossa virtavahvistus B + 1. Kuva 2. Yksinkertaisen CC-vahvistimen simulaatio

Matopeli C#:lla. Aram Abdulla Hassan. Ammattiopisto Tavastia. Opinnäytetyö

Neljän salolaisyrityksen palvelukonsepti Neljä yritystä laaja yhteinen tarjooma: elektroniikkaa ja mekaniikkaa suunnittelupöydältä tuotantoon

Sähköautoprojekti Pienoissähköauto Elektroniikan kokoonpano Moottoriohjain.

PIKAKÄYTTÖOHJE V S&A Matintupa

KOHINASALPAKORTTI BX58 JA RX58

Copyright by Haikala. Ohjelmistotuotannon osa-alueet

Ohjelmistojen mallintaminen. Luento 11, 7.12.

Taitaja2010, Iisalmi Suunnittelutehtävä, teoria osa

Projektisuunnitelma Nero-ryhmä

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET

Testaaminen ohjelmiston kehitysprosessin aikana

Ohjelmistojen mallintaminen, mallintaminen ja UML

ULA - vastaanotin. + sähkökomponenttien juottaminen. Tiia Hintsa, Viitaniemen koulu. Ula-vastaanotin; Kouluelektroniikka Ky, Rauma.

S14 09 Sisäpeltorobotti AS Automaatio ja systeemitekniikan projektityöt. Antti Kulpakko, Mikko Ikonen

Ohjelmointitekniikka lyhyesti Survival Kit 1 Evtek KA ELINKAARIMALLEISTA

HELIA 1 (8) Outi Virkki Tietokantasuunnittelu

RADIOTEKNIIKKA 1 HARJOITUSTYÖ S-2009 (VERSIO2)

Ohjausryhmän six-pack

Kontrollipolkujen määrä

Analyysi, dynaaminen mallintaminen, yhteistoimintakaavio ja sekvenssikaavio

Siimasta toteutettu keinolihas

Agenda. Johdanto Ominaispiirteitä Kokonaisjärjestelmän määrittely Eri alojen edustajien roolit Sulautetut järjestelmät ja sulautettu ohjelmointi

FYSP105 / K3 RC-SUODATTIMET

AS Automaatio- ja systeemitekniikan projektityöt

Katso Opetus.tv:n video: Kirchhoffin 1. laki

Analyysi, dynaaminen mallintaminen, yhteistoimintakaavio ja sekvenssikaavio

Pynnönen SIVU 1 KURSSI: Opiskelija Tark. Arvio

Mikrokontrollerikitit - väliraportti

Simulaattoriavusteinen ohjelmistotestaus työkoneympäristössä. Simo Tauriainen

9.6 Kannettava testilaite

Projekti, projektinhallinta ja projektiliiketoiminta. Projektin ympäristö, päämäärä, tavoitteet, elinkaari, laajuus ja työn ositus

Tietotekniikan Sovellusprojektit

Projektijohtamisen arkea

Lajikuvaus, Elektroniikka, 2006

Ledien kytkeminen halpis virtalähteeseen

Matematiikan tukikurssi, kurssikerta 1

NCC:lle oma arkkitehtuuripolitiikka. Olli Niemi Liiketoiminnan kehitysjohtaja NCC Rakennus Oy Lasse Vahtera Arkkitehti, toimialajohtaja Optiplan Oy

Vaatimusmäärittely Ohjelma-ajanvälitys komponentti

Transkriptio:

Tällä luennolla on käsitellään hieman tarkemmin joitakin asioita jotka liittyvät projektissa toteutettavan laitteen suunnittelun alkutaipaleeseen. Nopeimmin ja tehokkaimmin etenee kun malttaa määritellä, suunnitella ja yleensä ajatella ja kuvitella lopputulosta mahdollisimman tarkkaan. Usein hyvänkin idean toteutus kaatuu ideasokeuteen eli siihen että itse idean ydin on toteutettu täydellisesti mutta sellaiset sivuseikat kuin tehonsyöttö, kaapelointi, kotelointi ja käyttöliittymä on unohdettu ja lopputulos on käyttökelvoton. Harrastemielessä tehtyä laitetta voidaan suunnitella ja toteuttaa periaatteessa miten tahansa ja kuinka pitkään tahansa koska aikataulut ja käytettävät resurssit ovat harrastelijan kulloinkin päätettävissä mutta ammattimaisessa toiminnassa resurssit ovat rajalliset ja laajoihin kokeiluihin ja asioiden uudelleen tekemiseen ei ole varaa. On tarkoitus että tämän kurssin elektroniikkaprojektissa noudatetaan ammattimaista asioiden käsittelytapaa. Olen pahoillani, kun usein pessimistisesti kerron missä voi mennä pieleen ja niin voi mennäkin. Hauskinta on mielestäni kuitenkin vaikeuksien kautta voittoon tunne kun lopulta saa tekeleensä toimimaan. 1

Kertauksen vuoksi voidaan lainata projektin määritelmiä: Projekti on tarkkaan suunniteltu hanke tietyn päämäärän saavuttamiseksi. (Vapaasti käännetty teoksesta Oxford English Dictionary) Projekti poikkeaa monista muista toiminnan organisointitavoista erityisesti päämääräsuuntautuneisuutensa, väliaikaisuutensa ja ainutkertaisuutensa vuoksi. Projekteilla on tarkkaan määritelty alku, loppu ja aikataulu toteutusta varten. (Artto, K., Martinsuo, M. & Kujala, J. 2006. Projektiliiketoiminta. WSOY: Helsinki) Projektin alkuvaiheessa tavallisesti käytetään aikaa erilaisten asioiden määrittelyyn. Silloin on hyvä jos on käytettävissä henkilöitä joilla on asiantuntemusta ja kokemusta jotta aivan alkeellisimmat virheet - jotka usein ovat kohtalokkaimpia vältetään. Tässä vaiheessa projektipäällikön suurin ongelma on usein saada innokkaimmat toteuttajatyypit malttamaan mielensä. Kun on selvillä mitä ollaan tekemässä voidaan aloittaa järjestelmän suunnittelu eri tasoillaan. Tähän liittyy mm. Elektroniikan toteutustapojen, komponenttien ja materiaalien valinta. Teollisessa toteutusvaiheessa tavallisimmin muodostetaan tuotteen spesifikaatiot joilla sitten varsinaista tuotetta valmistetaan sekä prototyyppejä lopputuloksen varmistamiseksi. On huomattava että määrittely-, suunnittelu- ja toteutusvaiheissa on suunniteltava myös vastaavine asioiden verifiointi. Esimerkiksi määrittelyvaiheessa päätetään käyttää 5 V jännitettä järjestelmän tehonsyötössä. Suunnitteluvaiheessa päätetään lisätä piiriin testipinni josta jännite voidaan tarkistaa. Toteutusvaiheessa komponenttilevylle tulee testipinni ja lisäksi 4,7 kohmin sarjavastus että ei tapahdu oikosulkua jos testaajan mittajohdot vähän lipsahtelevat. 2

Määrittelyjen ensimmäinen, unohdetuin ja työläin vaihe on vaatimusmäärittely. Siinä selvitetään ensin yleisesti mikä suunniteltava järjestelmä on ja miten se suhtautuu muihin olemassa oleviin vastaaviin järjestelmiin ja ympäristöönsä. Järjestelmän pääominaisuudet kuvataan ja on hyvä jos voidaan esittää myös jonkinmoinen käyttökuvaus: Miten käyttäjä ja järjestelmä käyttäytyvät tyypillisessä käyttötilanteessa ja mahdollisissa poikkeustapauksissa. Käyttökuvaus voi olla sarjakuva, video, kirjallinen esitys tai luettelo tapahtumista. Usein tässä vaiheessa auttaa jos on käytettävissä jonkinmoinen malli järjestelmästä, vaikka pahvista rakenneltu ja säätimet piirretty tussilla kylkeen. Hahmotelma järjestelmän sisäisestä rakenteesta ja osien keskinäisistä sekä ulkopuolisista liitynnöistä ja protokollista on myös hyvä tässä vaiheessa, vaikka suunnitteluvaiheessa siihen saattaisikin tulla muutoksia. Suunnittelun pohjaksi on myös hahmoteltava järjestelmän suoritusarvot jotta komponenttivalinnat voidaan tehdä oikein. 3

Määrittely- ja suunnitteluvaiheessa on hyvä luoda mahdollisimman paljon erilaisia suunnitteludokumentteja, itsestään selviäkään asioita ei saa jättää pelkästään muistin varaan. Lohkokaavio on piirustus, jolla pyritään kuvaamaan järjestelmän toimintaa yleisellä tasolla järjestelmän osien ja niiden välisten viivojen avulla. Lohkokaavion avulla voidaan kuvata ja ymmärtää järjestelmän toiminta yleisellä tasolla. Lohkot kuvaavat järjestelmän osia, joiden sisäinen kytkentä voidaan erikseen kuvata piirikaaviolla. Lohkokaavio helpottaa laitteiden toiminnan ymmärtämistä koska siihen voidaan kuvata tiedon tai energian kulku. Lohkokaaviota käytetään yleisesti sähkötekniikassa ja elektroniikassa, mutta niitä voidaan periaatteessa käyttää minkä tahansa asian toiminnan kuvaamiseen. Tässä erään laitteen lohkokaavio, johon on merkitty mittausmoduulit, tehonsyöttökomponentit, ohjaustietokone sekä tehon ja tiedon kulku laitteen sisällä. Tämän kaavion perusteella voidaan suunnitella osien hankintaa, kotelointia ja johdotusta sekä laskea arvioita laitteen käyttöajasta sekä luotettavuudesta. 4

Lohkokaavio voi tarpeen mukaan keskittyä järjestelmän eri ominaisuuksien selvittämiseen. Tässä on erään radiolaitteen lohkokaavio johon on merkitty lohkojen välillä mitattavia signaalien arvoja ja lohkot on piirretty siten että katsoja saa käsityksen niiden tehtävästä. 5

Yksinkertaisimmankin elektroniikkalaitteen toteuttamisessa joudutaan tekemään tuhansia pieniä päätöksiä joita tottunut suunnittelija ei edes huomaa tekevänsä ja jotka muodustuvat kokemattomalle suunnittelijalle ylipääsemättömäksi työvuoreksi. Periaate on se, että joidenkin komponenttien arvot voi heittää hihasta kuten esimerkiksi logiikkalinjojen ylösvetovastukset ja käyttöjännitteiden suodatuskondensaattorit (niiden pitää kuitenkin olla siellä) kun taas esimerkiksi kapeakaistaisen vahvistimen vastusten ja kondensaattoreiden komponenttiarvot pitääkin laskea todella huolella ja myös toteuttaa komponenttilevyllä tarkasti. Tässä on teholähde josta on tarkistusten jälkeen havaittu että Q2 on se komponentti jonka lämpeneminen pitää erityisesti tarkistaa. 6

Suunnitteluvaiheessa järjestelmän elektroniikkaosista tavallisesti tehdään kytkentäkaavio eli piirikaavio. Se kuvaa tavallisimmin yhden komponenttilevyn sisältämän elektroniikan piirrosmerkein ja komponentteja yhdistävän langoituksen avulla. Tämän kaavion perusteella suunnitellaan piirilevy josta komponentit kiinnittämällä tulee valmis komponenttilevy. 7

Suunnitteluvaiheessa on usein tärkeää saada vahvistus kytkennän toimivuudesta ennen kuin se siirretään varsinaiseen komponenttilevymuotoon. Siinä voi käyttää laboratorioolosuhteissa koekytkentäalustaa mutta jos rakentaa kokonaisia prototyyppitoteutuksia jossa on myös mekaniikkaa on elektroniikka parasta toteuttaa juovakuparoidulla piirilevyllä (Verolevy nimi tulee sitä ensiksi valmistaneelta yritykseltä). Verolevyt ovat protokäyttöön suunniteltuja piirilevyjä. Tyypillinen Verolevy on kooltaan 100 x 160 mm ja siinä on rei'itys 2,54 mm välein. Levyn johtimet ovat sen pituussuunnassa 2,54 mm välein. Levyn materiaalina voi olla epoksilasikuitu tai paperipohjainen fenolihartsi. Verolevyä käytettäessä kupariliuskoista tehdään sopivia johtimia leikkaamalla ne poikki tarkoitusta varten suunnitellulla työkalulla (veroporalla). 8

Kuten sanottu, kokeilukytkentöjä voi nopeasti toteuttaa myös koekytkentäalustalla (breadboard). Siinä on reikärivejä ja sarakkeita joita on kytketty säännönmukaisesti toisiinsa levyn sisällä. Kytkennät tehdään käyttäen komponenttien johtimia ja lisäjohdonpätkiä. 9

Varsinaista komponenttilevyä varten suunnitellaan piirikaavion pohjalta piirilevy. 10

Vaikka alussa korostettiinkin sitä että projekti on kertaluonteinen, vain lopputulokseen etenevä prosessi, on usein uuden ja ainutkertaisen järjestelmän kehitystyössä palattava takaisin suunnittelupöydälle. Kun tämä tosiasia tunnustetaan, voidaan projektista piirtää uudenlainen kaavio, V-kaavio, jossa dokumentointitasolta vaatimuksista edetään alas fyysiselle tasolle toteutukseen ja sitten testauksen kautta takaisin dokumentointitasolle tuotespesifikaatioihin joilla sitten voidaan varsinainen tuotanto käynnistää. 11

Projektissa aikataulu on myös tärkeä. Täälläkin iskee usein ideasokeus eli arvioidaan tarkasti omaan ideaan liittyvät työt mutta tehtävät joita ei tarkkaan tunne eikä muutenkaan arvosta arvioidaan pahasti alakanttiin. Hyvän aika-arvion saa kun malttaa jakaa tehtävän riittävän pieniin osiin. Jos esimerkiksi pohtii vaikkapa pienen komponenttilevyn rakentamista valmiiksi suunnitellusta piirilevystä ja komponenteista, voi arvioida sen vievän esimerkiksi kaksi päivää jos huolella juottaa sen kasaan. Jos vähän tarkemmin pohtii työn eri vaiheita voi tehdä luettelon: Kaikkien komponenttien hankinta Piirilevyn hankinta (tai tekeminen) Juotospisteen ja työkalujen varaaminen Komponenttilistan ja sijoittelupiirroksen varaaminen käyttöön Itse komponentin kiinnittäminen paikalleen Valmiin komponenttilevyn visuaalinen tarkastus Levyn testaus (= sen saaminen toimimaan) Listan viimeinen kohta on usein kaikkein yllätyksellisin. Jos suunnittelua ei ole tehty huolella, voi homma päättyä kokonaan tähän kohtaan ja on palattava alkuun. 12