Kurssi: Elektroniikan Epäteoreettiset Perusteet (EEP) 28.2

Materiaalit löytyy täältä: https://github.com/JKN0/EEP-materiaalit-kevat-2019

Nuo kalvot ovat aika pelkistettyjä, ne on tarkoitettu lähinnä puheen taustaksi. PDF:ien loppupuolella on samat kuvat toistamiseen varustettuina lyhyillä kommenteilla, näistä ehkä saa hiukan lisää irti.

(LibreOfficen PDF-export ei näköjään osaa kovin kauniisti käsitellä valokuvia sisältäviä sivuja, toivottavasti saatte selvää.)

Vielä varmaan voi liittyä mukaan :slight_smile: eli mukana.

Joo mahtuu. Tervetuloa vaan.

1 Like

Toisella kerralla tutustuttiin vastuksiin käytännön komponenttina: vastusten tyyppeihin ja merkintätapoihin. Sen jälkeen siirryttiin ihmettelemään kondensaattoreita, ja tehtiin manuaalikäyttöinen ledivilkku, jolla voi tutkia RC-piirin käyttäytymistä. Kaikki ryhmät saivat kytkennän toimimaan lyhyemmän tai pidemmän säätämisen jälkeen.

Katsellut slideshowt on lisätty Githubiin, sama paikka: https://github.com/JKN0/EEP-materiaalit-kevat-2019 .

Muut materiaalit olivat nämä:



Ensi kerralla puhutaan vähän keloista eli induktansseista, erityisesti niiden aiheuttamista hankaluuksista kytkennöissä, ja sen jälkeen siirrytäänkin diodeihin ja ledeihin.

Hai kaikki, laitan tänne oman ehdotukseni ns. kurssityöstä eli tällainen mielestäni mielenkiintoinen projekti löytyi, https://www.instructables.com/id/5-Bicycle-Cell-Phone-Charger-Wind-Turbine-with-bui/
Tuossa on 5v step-up module, ostettu Ebaysta, mutta oman ymmärryksen mukaan tehtävissä itsekin.
Mielelläni kuulisin mielipiteenne tähän ehdotukseen.

Ei tuo laite ainakaan liian monimutkainen ole tämän kurssin työksi. Tai sitten se voidaan tehdä kurssin jälkeisenä rakenteluna, mahdollisuuksia on monia.

Ensimmäisen istunnon alussa selostin hiukan kurssin filosofiaa, ja samaa linjaa on pyritty soveltamaan näissä “lopputöidenkin” aiheissa. Aiheita etsiessä tavoitteena on, että laite sisältää vain kurssin aikana läpikäytyjä komponentteja ja tekniikoita; että siellä ei olisi “black boxeja” eikä kohtia “tätä ette ymmärrä, mutta kytkekää osat näin, niin se toimii”. Tällöin osallistujilla on edellytykset ymmärtää laitteen toiminta komponenttitasolle saakka. Toisaalta, kurssilla ehditään käsittelemään vain pieni osa kaikista
tekniikoista ja sovellustavoista, joten kaikki nämä tavoitteet täyttäviä oikeasti hyödyllisiä laitteita on hyvin vähän, josko ollenkaan. Siksi lopputöistä tulee helposti lähinnä hauskoja demoja, jotka vilkuttelee ledejä, ei paljon muuta. Niiden tavoite onkin enemmän tutustuttaa laitteen rakentamisen vaiheisiin käytännössä kuin tuottaa hyödyllistä käyttöelektroniikkaa arkea helpottamaan.

Kuten sanottu, ehdottamasi laite on sinänsä sopivan yksinkertainen tähän, varsinkin jos käyttää valmista step-up-moduulia. Siinä ei sitten kylläkään toteudu nuo perusajatukset: siinä on kurssin ulkopuolista tekniikkaa (muuntajakytketty transistorihakkuri) ja black box (step-up-moduuli). Tuon step-up-moduulin rakentaminen itse on tuskin kannattavaa, eikä sekään sisälly kurssin aiheisiin kuitenkaan. Mutta se, että tällä olisi käyttöä ja halu/tarve tehdä tuollainen onkin sitten iso plussa verrattuna ledivilkkuihin. Käytännössähän rakentelu toki on juuri tuollaista, että noita black boxeja laitteisiin tulee, kun ne ovat niin halpoja ja käteviä. Keskustellaan tästä vielä, millä tavalla tämä otettaisiin mukaan.

Vielä yksi jälki-ilmoittautuja :wink:

Vielä mahtuu. Ei ole ollut kaikki paikat täynnä kummallakaan kerralla.

Kolmas kurssikerta saatiin pidettyä, aiheina kelat eli induktanssit ja diodit. Diodien myötä päästiin samalla siirtymään passiivikomponenttien maailmasta aktiivikomponenttien puolelle. Kelan käyttäytymistä ja vastakkaisuuntaisen jännitteen syntymistä testailtiin leipälaudalla.

Kurssin materiaalit on lisätty Githubiin, sama linkki kuin ylempänä mainittu.

Ensi kerralla tutustutaan elektroniikan ehkä tärkeimpään yksittäiseen komponenttiin, transistoriin.

Kurssilla oli kysymys sähkömoottorin toimintaperiaatteesta. Löysin aiheesta varsin selkeän videon. Siinä kuvataan yksinkertaisin mahdollinen kaksinapaisella ankkurilla ja kenttämagneetilla toteutettu moottori animoidulla grafiikalla ja (englanninkielisellä) selostuksella. Tämä toivottavasti kertoo lisää kurssilla annettujen vastauksien lisäksi.

Videossa kuvataan perinteiseen tyyliin yksikierroksinen ankkurikäämi, joka selkeyttää asian esittämistä. Käytännössä ankkurikäämiä ei toteuteta noin, koska riittävän voimakkaan magneettikentän aikaansaaminen tuolla tavalla edellyttäisi epäkäytännöllisen voimakasta käämin virtaa. Todellisuudessa ankkurissa on satoja tai tuhansia kierroksia käämiä, joka voimistaa magneettikenttää ja vähentää virran tarvetta. Mutta periaate ei tuosta muutu mihinkään.

Video: https://youtu.be/wxG3cwugXgs

Elektroniikan perusteiden käytännönläheinen oppikirja, josta juttelin tänään parin ihmisen kanssa, ja jonka nimeä kysyttiin, on Wileyn kustantama Kybett & Boysen: The all new electronics self-teaching guide.

Neljännellä kerralla aiheena oli transistorit. Katseltiin BJT-transistorin toimintaperiaatteita ja lopuksi harjoiteltiin releen ohjaamista transistorin avulla. Todettiin, että 1,5V pariston avulla voi ohjata 12V relettä, kun käyttää apuna transistoria.

Varsinaiseen puolijohdetekniikkaan ei juuri ehditty mennä, mutta jos se kiinnostaa, tässä videossa on kuvattu tuota puolta vähän lisää, varsin epäteoreettisella tavalla tämäkin: https://www.youtube.com/watch?v=7ukDKVHnac4

Kurssin materiaalit ovat taas Githubissa, sama paikka kuin aiemminkin.

Seuraavalla kerralla puhutaan FETeistä ja tehdään vähän laajempi leipälautaprojekti transistoreilla.

Viidennessä istunnossa katseltiin ensin fettejä, jotka ovat toiminnaltaan lähellä BJT-transistoreja, muutamalla oleellisella erolla. Loppuosa ajasta käytettiin sitten astabiilin multivibraattorin rakentamiseen pala palalta. Ensin saatiin aikaan ledivilkku, joka muutaman välivaiheen kautta muuntui kaiuttimesta vinkunaa tuottavaksi härveliksi.

Materiaalit päivitetty Githubiin. Labratyön materiaali sähköisessä muodossa on tällä kertaa aika niukka, kun koko homma käytiin läpi valkotaululla. Tässä yksi netin lukuisista tutoriaaleista tästä aiheesta, jos haluaa lukea lisää: https://www.electronics-tutorials.ws/waveforms/astable.html

Ensi kerralla siirytäänkin mikropiirien maailmaan ja niistä ensimmäisenä on vuorossa operaatiovahvistimet.

Kuudennella kerralla käytiin käsiksi mikropiireihin, ja niistä ensimmäisenä tutustuttiin operaatiovahvistimiin. Labratyössä harjoiteltiin operaatiovahvistimen käyttämistä jännitekomparaattorina ja tehtiin hämäräkytkin LDR-vastuksen avulla. Lopuksi vahvistettiin komparaattorin virranajokykyä tehofettiä käyttäen.

Materiaalit taas Githubissa. Labratyön materiaalissa on tällä kertaa hiukan tekstiäkin kytkentäkaavioiden lisäksi.

Ensi kerralla jatketaan mikropiirien parissa ja tutustutaan ainakin regulaattoreihin ja legendaariseen 555:een.

1 Like

Jari varmaan laittaa taas tänne viime kerran materiaalia.

Seitsemännessä istunnossa jatkettiin mikropiirien parissa, aiheena kaksi usein vastaantulevaa mikropiirityyppiä: lineaariregulaattorit ja 555-ajastinpiiri. Labratyönä tehtiin ensin 7805:stä 5 V jännitettä tuottava kytkentä ja sitten rakennettiin 555:sta (itse asiassa 556:sta) näin saadulla 5 V:lla toimiva ledivilkku. Suunniteltuja muunnelmia kytkennästä ei sitten ehdittykään tekemään ajan loputtua.

Materiaalit on tuttuun tapaan päivitetty Githubiin. Labramateriaaleissa on kytkentäkaavioiden lisäksi lyhyt selostus kytkennöistä, myös noista aikomukseksi jääneistä osuuksista. 555-luentomateriaalia ei tuolla ole tekijänoikeussyistä, koska ne oli netistä napattuja kuvia. Täsä kuitenkin likimain samat kuvat ja vähän lisääkin, tekstiselostuksella höystettynä: https://howtomechatronics.com/how-it-works/electronics/555-timer-ic-working-principle-block-diagram-circuit-schematics/

Tässä myös linkki esillä olleeseen EEVblog-kanavaan: https://www.youtube.com/user/EEVblog

Ensi torstaina onkin sitten kiirastorstai, jolloin kaikki eivät pääse paikalle. Tällöin normaalia, kaikille yhteistä kurssiohjelmaa ei ole. Sen sijaan niiden kanssa, jotka pääsevät paikalle, pidetään juotosharjoitteluworkshop, eli opetellaan laitteen kokoamista piirilevylle. Koska labin elektroniikkahuoneessa on vain 4 juotospistettä, on vain hyvä, että kaikki eivät ole yhtä aikaa paikalla. Poissa olevien kurssilaisten kanssa vastaava juotosworkshop pidetään sitten myöhemmin, näillä näkymin 2.5., mutta tähän palataan vielä tarkemmin lähempänä.

Seuraava kaikille yhteinen istunto pidetään 25.4. aiheena piirilevyn suunnittelu. Laitan tästä vielä erikseen tiedotuksen tähän ketjuun myöhemmin.

(Mielenkiintoista, että ei voi vastata ketjuun yli 3 kertaa peräkkäin ilman, että joku muu vastaa välissä. Discoursen ominaisuus!)

Kahdeksannella kerralla opeteltiin kiirastorstaista huolimatta paikalle päässeiden kanssa Atari Punk Consolen kokoamista piirilevylle. Laitteessa on kymmenkunta komponenttia ja muutama kymmenen juotosta, joten se on varsin sopiva laite ensimmäiseksi juotosharjoitteluksi. Kaikki saivat laitteensa vinkumaan ja rähisemään.

Seuraava kerta on taas kaikille osallistujille, ja silloin katsotaan, miten laite muotoutuu kytkentäkaaviosta valmiiksi piirilevyksi piirilevyn suunnitteluohjelmaa käyttäen. Samalla katsotaan esimerkkejä muistakin harrastajille soveltuvista ohjelmista, erityisesti piirisimulaattoreista.

Mikäli kurssi on herättänyt kiinnostusta tutustua aiheeseen hieman syvällisemmin niin tällä hetkellä humble bundlesta https://www.humblebundle.com/books/electronics-3d-printing-make-books saa aiheeseen liittyvää kirjallisuutta halvalla.

Eikä maksa paljoa. 18 dollarilla sai kasan e-kirjoja pdf-formaatissa. Tai oli siellä muitakin e-kirjaformaatteja jos käyttää jotain lukuohjelmaa. Minäkin otin piruuttani koko paketin josko siellä olisi jotain tiedonjyväsiä mistä on hyötyä.

Yhdeksännellä kerralla aiheena oli piirilevyn suunnittelu. DipTrace-ammattilainen Kremmen esitteli, miten Atari Punk Consolen kytkentäkaavio piirretään ja sen perusteella suunnitellaan piirilevy. Lopuksi katsottiin vielä lyhyesti Eagle-ohjelmaa ja Falstadin simulaattoria.

Mitään varsinaista materiaalia ei tästä kerrasta ole, mutta tässä linkki Falstadin simulaattoriin. Sillä on kätevä kertailla kurssilla opittuja asioita ja oppia lisääkin: http://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html

Varsinaiset kurssi-istunnot päättyivät tähän, kiitokset kaikille osallistujille. Ensi torstaina on vielä juotosworkshop niille, jotka eivät kiirastorstaina päässeet paikalle, kokoamme taas Punk Consolen. Ja saa sinne tulla vaikka olisi ollut jo viime kerralla, osia ja piirilevyjä riittää kyllä.