Elektroonika algõpe 1
Elektroonika algõpe
Diood
Diood on pooljuht element (koosneb ränist või harvem germaaniumist), mis laseb voolu läbi ainult ühes suunas.
Dioodi võib seega ette kujutada tagasilöögiklapi elektroonilise analoogina.
Seda kasutatakse voolusuuna tundlike elektroonikakomponentide (andurid, mikrokontrollerid) kaitsmiseks valestipingestamise eest.
NB! Dioodi skeemile ühendades tuleb jälgida komponendi polaarsust.
LED
LED (Light-emitting diode) dioodid töötavad sama põhimõttel, kuid eritavad valgust ning vajavad tavaliselt ~2V pinget. Et kasutada suurema pinge juures LED-i tuleb panna vahele ka takisti. LED-i olulised parameetrid pinge, vool.
Kondekas
Kondensaator on kahest või enamast elektroodist ja nendevahelisest dielektrikukihist koosnev seadis.
Kondensaatorite tunnussuurused
Nimimahtuvus (C) – kondensaatorile ettenähtud mahtuvuse suurus.
Mahtuvushälve ehk tolerants – lubatud kõrvalekalle nimimahtuvusest.
Nimipinge (U) – maksimaalne alalispinge, millele kondensaator kestval töötamisel vastu peab.
mahtuvuse temperatuuritegur – suurus, mis iseloomustab mahtuvuse sõltuvust temperatuurist.
Isolatsioonitakistus – kondensaatori takistus nimipingest madalamale alalispingele.
Lekkevool – kondensaatorit nimipingel läbiv vool.
Kaonurga tangens σ – suurus, mis iseloomustab kondensaatori võimsuskadusid vahelduvpinge korral.
2 kondensaatorite liiki:
1)Keraamikakondensaatorid
Keraamikakondensaatorite mahtuvus on tuhandeid isegi miljoneid kordi väiksem, kui elektrolüütkondensaatoritel, aga nende eeliseks on reageerimiskiirus.
Kõrgsagedus-keraamikakondensaatorid
Kõrgsageduskeraamikal on väga väikesed kaod kõrgete sagedusteni ja nõrk mahtuvuse temperatuurisõltuvus. Omadustelt on kõrgsageduskeraamikal baseeruvad kondensaatorid igikestvad, nad ei vanane peaaegu üldse. Mahtuvuse temperatuurisõltuvus on neil üpris lineaarne ja võib olla nii positiivne kui negatiivne.
Senjett-keraamikakondensaatorid
Senjettkeraamikast dielektrikul on suur energiakadu ning mahtuvus sõltub tugevalt ja mittelineaarselt temperatuurist, sagedusest ja pingest. Seega on nad kasutatavad ainult madalatel sagedustel ja pingetel ning kohtades, kus väikeste mõõtmete juures on vaja suuri mahtuvusi ja mahtuvuse väärtusele on lubatud suur tolerants. Sellised kondensaatorid vananevad kiiresti.
2) Elektrolüütkondensaatorid
Alumiiniumelektroodidega elektrolüütkondensaatorid on suure mahtuvusega püsikondensaatorid. Nende ühe plaadi moodustab alumiiniumpleki riba. Teise plaadina toimib elektrolüüt mis asetseb kiudainest lindis. Elektriline ühendus elektrolüüdiga moodustatakse teise elektroodi abil, milleks on tavaliselt kondensaatori alumiiniumist korpus. Elektrolüütkondensaatori pingestamisel alalispingega katab elektrolüüsi tõttu tekkiv elektrit mittejuhtiv alumiiniumoksiid õhukese kihina positiivse elektroodi. See isoleeriv kiht toimibki elektrolüütkondensaatoris dielektrikuna. Tekkinud dielektriline oksiidikiht on alates mõne molekuli paksune, seepärast on kondensaatori plaadid teineteisele väga lähedal ja tekkiv mahtuvus suur. Paksemate oksiidikihtide korral saab kõrgemal pingel töötava elektrolüütkondensaatori.
Elektrolüütkondendsaator on suure mahtuvusega ja nende puhul on oluline polaarsus. Kui valesti ühendada hakkab ta vahtu välja ajama.
Kondensaatori kasutus
Elektroonikaelemendi reseti ärahoidmiseks. Kondensaator on kui "ämber elektronide hoidmiseks". Näiteks elektrolüütkondendsaator laetakse täis, et siluda voolukõikumisi. Nii välditakse mikrokontrolleri reseti, kui tekib voolulangus, kuna see mahutab palju elektrone.
Müra vähendamiseks. Kondensaator on lühis kõrgsageduse jaoks ning keraamikakondensaator on oma kiiruse tõttu mürast vabanemiseks ainuõige variant. Soovitatav on see paigutada kohe müraallika kõrvale.
Kondensaatorite võrdlus kasutuses:
| Keraamiline | Elektrolüüt |
|---|---|
| keraamiline- väikese mahtuvusega kondensaator, mille eeliseks on kiirus. Neid kasutatakse müra eemaldamiseks (elektrolüütkondekast läheks müra läbi seetõttu tuleb mõlemat liiki kondekaid paralleelselt ühendada et anda elektrone JA müra eemaldada) | suure mahtuvusega kondensaator, aga nad on polaarsed, st nende jaoks on tähtis kumba pidi süsteemi ühendad-paksem osa + ja õhem - |
Takisti
Takisti on element vooluringis, mida kasutatakse pinge või voolu piiramiseks, pinge või voolu andmiseks ja ka akude tühjakslaadimiseks.
Et takistada teatud elemendi läbipõlemist vooluringis oleva kõrgepinge tõttu, on vaja pinget või voolutugevust vooluringis alandada. Näiteks, kui vooluallikas annab rohkem voolu, kui mootorile ette nähtud, saab saavutatada pingeteisenduse takisti abil.
Leidmaks õiget takistit, tuleb arvutada takistus, mida tahetakse vooluringis rakendada. Arvutamiseks peaks teadma pinget(U), mida tahetakse takistada, ja voolutugevust(I) antud vooluringi lõigus. Neid andmeid tuleb kasutada Ohmi seaduses(R=U/I).
Näiteks kui puuteanduri kontaktid on eraldatud, võib selles vooluringi osas tekkida väga erinev pinge. Seda on võimalik vältida, kasutades "pull-up" takistit, mille takistus on ~10kΩ. Väga kõrge (~10kΩ) takistusega takisti on tähtis lüli kindla pingega vooluringi osa loomiseks (n 5V saamiseks). TODO: selgitavad pildid.
Tasub meelde jätta: takistus(R)= 1Ω, võimusus(W), täpsusklass
H-Bridge
H-bridge'i näol on tegemist võimeduselemendiga mootori juhtimiseks. Asub mikrokontrolleri ja mootori vahel. Tal on 3 sisendit ja 2 väljundit. Sisendid A, B ja PWM ja väljundid a & b. Juhib väikese võimsusega suurt võimsust. Kui A ja B peal on sama pinge, siis mootor ringi ei käi. A | B | PWM | 0 | 0 | 0 | V V - Vabakäik 0 | 0 | 1 | P P - Pidurdus 0 | 1 | 0 | V <- - Mootor käib ühte pidi 0 | 1 | 1 | <- -> - Mootor käib teist pidi 1 | 0 | 0 | V 1 | 0 | 1 | -> 1 | 1 | 0 | V 1 | 1 | 1 | P
PWM'iga mootorit kiiresti sisse-välja lülitades saavutatakse madalam kiirus täiskiirusest.
