Elektroonika algõpe 1: Difference between revisions

From ICO wiki
Jump to navigationJump to search
(New page: =Elektroonika algõpe= == Diood == Pooljuht element mis laseb voolu läbi ainult ühes suunas. Kasutatakse voolusuuna tundlike elektroonikakomponentide (andurid, mikrokontrollerid) kaits...)
 
No edit summary
 
(13 intermediate revisions by 6 users not shown)
Line 1: Line 1:
[[Category:Robootika]]
=Elektroonika algõpe=
=Elektroonika algõpe=


== Diood ==
== '''Diood''' ==


Pooljuht element mis laseb voolu läbi ainult ühes suunas. Kasutatakse voolusuuna tundlike elektroonikakomponentide (andurid, mikrokontrollerid) kaitsmiseks valestipingestamise eest.
[[Image:Diode 3D and ckt.png|thumb|Dioodi tähis]]


LED dioodid töötavad sama põhimõttel kuid eritab valgust, vajab ~2V pinget. Et kasutada suurema pinge juures LED-i tuleb panna vahele ka takiti. LED-i olulised parameetrid pinge, vool.
 
'''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 ==
== Kondekas ==


'''Kondensaator''' on kahest või enamast elektroodist ja nendevahelisest dielektrikukihist koosnev seadis
'''Kondensaator''' on kahest või enamast elektroodist ja nendevahelisest dielektrikukihist koosnev seadis.


=== '''Kondensaatorite tunnussuurused''' ===
=== '''Kondensaatorite tunnussuurused''' ===
Line 30: Line 40:


===='''1)Keraamikakondensaatorid'''====
===='''1)Keraamikakondensaatorid'''====
Keraamikakondensaatorite mahtuvus on tuhandeid isegi miljoneid kordi väiksem, kui elektrolüütkondensaatoritel, aga nende eeliseks on reageerimiskiirus. Mahtuvus on kirjas pikofaradites.


'''Kõrgsagedus-keraamikakondensaatorid'''
'''Kõrgsagedus-keraamikakondensaatorid'''


Dielektrik on väikese läbitavusega, ulatudes 3...550. 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.
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'''
'''Senjett-keraamikakondensaatorid'''


Dielektriline läbitavus võib ulatuda 10 000. Selline dielektriline läbitavus võimaldab luua väikeste mõõtmetega väga suure mahtuvusega kondensaatoreid. Kuid 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.
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'''====
===='''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.
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.
Olulised on maksimum toitepinge, millest kõrgema puhul ei taha kondensaator tööd teha, ja mahtuvus.


===Kondensaatori kasutus===
===Kondensaatori kasutus===


kondensaator on justkui "ämber elektronide hoidmiseks", kondekas aitab salvestada elektrone selleks kui neid jääb väheks seega aitab vältida mikrokontrolleri reseti
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.


kondeka abil saab vähendada ka müra, selleks tuleb kondekas ühendada mootoriga paralleelselt
Müra vähendamiseks. Kondensaator on lühis kõrgsageduse jaoks ning keraamikakondensaator on oma kiiruse tõttu mürast vabanemiseks ainuõige variant. Soovitatav on see paigutada kohe müraallika kõrvale.


'''kondekate võrdlus kasutuses:'''
'''Kondensaatorite võrdlus kasutuses:'''


1) elektrolüüt- suure mahtuvusega kondensaator, aga nad on polaarsed, st nende jaoks on tähtis kumba pidi süsteemi ühendad-paksem osa + ja õhem -
{| border="1"
 
!Keraamiline
2) 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)
!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 ==
Element vooluringis, mis aitab tekitada soovitud takistust. Takisteid on mitut klassi ning, et takistada teatud elemendi( nagu näiteks dioodi) läbipõlemist on vaja takistit, mis tekitab soovitud takistuse vooluringis.
Leidmaks õiget takistit tuleb aruvtada takistus, mida tahtakse vooluringis rakendada. Aruvtamiseks peaks teadama pinget(U), mida tahetakse takistada, ja voolutugevust(I) aintud vooluringi lõigus. Neid andmeid tuleb kasutada Oohmi seaduses(R=U/I).


Takisti on element vooluringis, mida kasutatakse pinge või voolu piiramiseks, pinge või voolu andmiseks ja ka akude tühjakslaadimiseks.


Tasub meelde jätta: takistus(R)= 1Ω, võimusus(W), täpsusklass
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).


== H-Bridge ==
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.
<pre>
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 |
Tasub meelde jätta: takistus(R)= 1Ω, võimusus(W), täpsusklass
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
</pre>
 
PWM'iga mootorit kiiresti sisse-välja lülitades saavutatakse madalam kiirus täiskiirusest.

Latest revision as of 17:24, 22 April 2010

Elektroonika algõpe

Diood

Dioodi tähis


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. Mahtuvus on kirjas pikofaradites.

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.

Olulised on maksimum toitepinge, millest kõrgema puhul ei taha kondensaator tööd teha, ja mahtuvus.

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