Alla oleva kytkent� toteuttaa yksinkertaisen oskillattorin:
+ 5-15 V
|
| - - - -
| | | | | | |
---------------------
| |
) MC14093BCP |
| |
---------------------
|__| | | | | |
| | - - -
|-RRR-|
+ | |
CCC |
- | ULOS
-
Oskillattorin taajuus m��r�t��n kondensaattorin ja vastuksen arvoa
s��t�m�ll�. Jaksonputuus on noin luokkaa T=R*C.
Esimerkki: Olkoon esim. R=47 kilo-ohmia ja C=220 nF.
Funktiolaskimella voidaan suoraan laskea 47E3 * 220E-9 = 0,01034 eli n. 10 ms. Nelilaskimella laskettaessa voidaan ensin muuttaa luvut perusyksik�iksi R=47000 ohmia ja C=0,22uF = 0,00000022 F ja kertomalla nuo kesken��n saadaan 0,01034 sekuntia.
V�r�htelyn taajuus f = 1/T eli 1/ 0,01034 eli vajaat 100 hertzi�.
Muita mahdollisia kytkent�j� on kasata kytkent� 555 ajastinpiirist�.
Lyhyit� pulsseja saa aikaan esimerkiksi liipomalla sis��n tulevalla kanttiaallolla monostabiilia multivibraattoria, jollaisen saat rakennettua esimerkiksi 555 ajasinpiirist� (datalehdist� l�ytyy esimerkkikytkent� t�lle). Jos kytkenn�ss�si on vapaita porttipiirej�, niin saatat suoriutua hommasta jollakin ad hoc RC-piirill� ja parilla portilla. Esimerkiksi seuraavasti:
--------------------|
alkup. | |nand|----> kapea pulssi ulos
kantti >------o--| R |--o--|inv|---|
_|_
_C_
|
_|_
T�m�n kytkenn�n ideana on siirt�� nandin toiseen tuloon sama signaali kuin
toiseen, mutta invertoituna ja viiv�stettyn�.
Pulssin leveys m��r�ytyy RC-piirin aikavakiosta, karkean arvion voit
laske t = R*C , eli sadasosasekunnille esim. 100k / 100n. Noiden
muodostaman impedanssin sy�tt�misess� ei pit�isi CMOS-piirill�k��n
olla ongelmia. N�ill� vippaskonstipiireill� pystyy tekem��n kaikenlaista,
mm. pulssin toisen reunan viiv�styksi� kunhan k�ytett�v�t taajuudet eiv�t
ole kovin suuria.
Yksinkertaisen l�mp�tilakytkimen voi kastata seuraavasti: Otapa vaikka LM358 operaatiovahvistin l�ht�kohdaksi, tee sen NTC:n ja muutaman kanssavastuksen avulla komparaattorikytkent�. Haluamasi v�r�htelyneston saat aikaiseksi kehittelem�ll� laitteeseen hystereesin takaisinkytkenn�n avulla. Kytkent� on seuraavan tapainen:
(+)--+----+----------------------
| |
| R |\
N +-------|-\
T | | \
C R | >--+------- ulostulo
| | | / |
+----|-----+-|+/ |
| | | |/ |
R | | |
R | +---RRR--+
| |
(-)--+----+----------------------
Jos haluat toimivan eik� mielenkiintoista rakenteluprojektia, niin perinteinen termostaatti lienee ylivoimainen anturi. Hintaa valmiille termostaatille saattaa sitten tulla jopa muutamiakin satasia.
Mittari periaatteessa syntyy monostabiilista, jonka per��n laittaa alip��st�suodatuksen, jonka j�lkeen mittaa j�nnitett� joko analogisesti tai sitten digitaalisesti. T�ll�isen kytkenn�n antoj�nnite seuraa aika hyvin sis��n tulevien pulssien taajuutta. Pulssit moottorista saa otettua esimerkiksi katkojank�rjist� tai tulpan johdon ymp�rille kierretyst� eristetyst� johdosta (huomioi tarpeelliset suojaukset).
Digitaalipiirien sis��ntulon ohjausessa signaalin pit�� olla sellainen, ett� siin� on luotettavat nolla- ja ykk�stilat. Eli jos kytkenn�st� puuttuu tarvittavat yl�s- tai alasvetovastukset niin kytkent� ei voi toimia kunnolla Digitaalipiirien kellonastan heiluttelu mekaanisella kytkimell� suoraan ei ole oikein hyv� ajatus. Kytkimien sek� releiden k�rjet tuppaa usein v�r�htelem��n auetessaan ja/tai sulkeutuessaan ja laskuripiirit tulkitsevat sen monena pulssina.
Ylim��r�iset kytkinv�rin�t pit�� poistaa jotta digitaalipiirit toimisit kunnolla tuolla kytkimell� tuotetulla kellosignaalilla. Yleens� kytkimen tai releen tuottamat pulssit py�ristet��n alip��st�suodattimella ja tuosta py�ristetyst� signaalista tuotetaan sitten kunnollinen kanttiaalto schmitt-triggerin sis�lt�v�ll� portilla.
Ns. pulssioksometrit toimivat seuraavalla tavalla: sormen tahi korvanlehden (tai mik� muun ruumiinosan hyv�ns�) l�pi valaistaan yht� aikaa infrapuna- ja tavallisella punaisella valolla. Ledit k�yv�t hyvin. Toisella puolella tutkittavaa ruumiinosaa l�pi tuleva s�teily vastaanotetaan vastaaville aallonpituuksille soveltuvilla kapineilla, esim. fototransistoreilla.
Veren happea sitoneet hemoglobiinimolekyylit imev�t eri tavalla infrapunaa kuin hapettumattomat, vertailukohtana k�ytet��n sit� punaista valoa. Pulssiaallon tullessa hapettuneita molekyylej� on valon tiell� enemm�n ja valoa p��se l�pi v�hemm�n. Loppu onkin sitten vaan kikkailua operaatiovahvareilla. Periaatteessa. Periaatteessa siis helppo nakki, mutta k�yt�nn�ss� ei. Mittausosan aallonpituudetkaan muuten ei voi olla mit� sattuu.
Vesiliuoksen johtokyvyn mittauslaitteessa taytyy kaytt�� vaihtovirtaa jotta saa oikeita tuloksia: muuten elektrodit polarisoituvat ja sy�pyvat.
Seuraavassa er�it� mahdollisia ratkaisuja:
Yksi mahdollisuus on laittaa esimerkiksi 10V zenerdiodi rinnan sis��ntulon kanssa ja sis��ntulojohtoon sarjaan sopiva vastus rajoittamaan virtaa ylij�nnitetilanteessa. T�ss� kytkenn�ss� zeneri alkaa johtaa kun sis��ntuloj�nnite ylitt�� 10 V tai jos menee alle nollan. Ja zenerih�n kytket��n t�ss� niin p�in ett� katodi tulee mittausarvon puolelle. T�ll�isess� kytkenn�ss� kannattaa komponenttiarvot mitoittaa siten, ett� t�m� suojaus ei aiheuta pahoja mittavirheit� alueen yl�p��ss�.
Toinen mahdollisuus on klassiset suojadiodit: Jos laitteessa on 10V k�ytt�j�nnite saatavilla, niin kytke yksi diodi mittausarvosta diodi sinne 10V:iin ja toinen diodi nollaan. Diodit kytket��n niin p�in ett� katodi (se merkitty p��) tulee +10V:iin siin� ekassa diodissa ja mittausarvoon p�in toisessa. T�ll�in diodit ohjaavat yli 10 V:n ja alle 0 V:n j�nnitteet k�ytt�j�nnitteeseen ja maahan. J�nnitel�hteen pit�� olla riitt�v�n 'tukeva' ett� se jaksaa niell� ne ylim��r�iset ylij�nnitepulssit.
Yhten� mahdollisuutena voisi harkita my�s MOV:in (metallioksidivaristori). Se kytket��n niinik��n j�nnitteest� nollaan. MOVeja saa useille eri j�nnitteille, t�ss� tapauksessa tarvitaan 10V malli.
MOV kest�� isompia ylij�nnitepulsseja kuin zenerdiodi, mutta ei ole niin nopea. MOV ei ole my�sk��n hyv� jatkuvan ylij�nnitteen tapauksessa. Paras suojaus saadaan kun laitetaan ensin MOV, sitten per��n vastus ja sen per��n zenerdiodi. T�m� suojaa sek� isoilta ett� pienemmilt� ylij�nnitteilt�. Ja kun viel� laittat vaikka 250 mA sulakkeen ihan ekaksi siihen johtoon niin suojaus alkaa ollakin aika varma.
Muistettakoon kuitenkin Murphyn lain elektroniikkaa koskevista pyk�list� mm. seuraavat suojauksia koskevat kohdat:
Zeneri� k�ytett�ess� kannattaa muistaa, ett� se on ylij�nnitesuojana korkeintaan v�ltt�v�. Vaativissa sovellutuksissa kannattaa k�ytt�� erityisesti ko. tarkoitukseen suunniteltuja puolijohteita, jotka kulkevat Transil, Tranzorb ym. nimill�.
Teslamuuntaja on v�r�htleypiiriksi viritetyst� suurj�nnitemuuntajasta koostuva laite jolla pystyt��n tuottamaan hyvin korkeita suuritaajusia j�nnitteit�. Teslamuuntajalla pystyy saamaan esimerkiksi voimakkaista s�hk�purkausia ilmaan. Muuntajan nimi tulee siit�, ett� Nikolai Testa viritteli tuollaisia laitteita noin sata vuotta sitten.
Systeemiss� on k��mi ja konkka kytkettyn� kipin�v�lin kanssa sarjaan. Konkkaa ladataan suurj�nnitteell� virtarajoitetusta powerista. Kun konkan j�nnite on riitt�v�, kipin�v�li ly| l�pi, ja muodostuu LC piiri, joka v�r�htelee ominaistaajuudellaan, kunnes kipin�v�li lakkaa johtamasta. K��mi on induktiivisesti kytkettyn� toiseen k��miin, jonka resonanssitaajuus on sama kuin LC-piirin. Resonaattorissa muodostuu/tapahtuu 1/4-aallon resonanssi ja j�nnitehuippu k��min toiseen p��h�n, kun toinen p�� on maadoitettu. Siin� koko systeemi - kaikki muu on sitten engineeringi�, ett� saa todellisen systeemin toimimaan.
Eri teslamuuntajien j�nnitteet ja taajuudet vaihtelevat. Taajuudet ovat yleens� luokkaa v�h�n yli audio ja yl�p��n� muutama MHz. Muuntajan taajuuden voi suunnitella haluamakseen. Teslamuuntajan tuottamat j�nnitteet ovat korkeita, luokkaa v�hint��n kymmeni�, yleens� ehk� 100kV. Paljon tuonkin yli menevi� (luokkaa 1MV) on mitattu.
Osoitteesta http://www.eskimo.com/~billb/tesla/tesla.html l�ytyy teslamuuntajille pyhitetyt webbisivut. Kuvause er��st� teslamuuntajaprojektista l�ytyy osoitteesta http://users.utu.fi/slaur/. Rakennusohjeita ja tietoa l�ytyy osoitteista ftp://ftp.funet.fi/pub/sci/electrical/tesla ja http://www.nic.funet.fi/pub/sci/electrical/tesla/. Lis�� teslamuuntajalinkkej� l�ytyy osoitteesta http://www.epanorama.net/psu.html.
K�yt�nn�ss� pieni noin 500 watin systeemi aikaansaa noin puolen metrin purkauksia ilmaan. Tuommoisen resonaattoriin kannattaa k�ytt�� 11cm dia PVC viem�riputkea, johon noin tuhat kierrosta noin 0.5mm dia k��milankaa, ja metrinen toroidi p��h�n - tuo resonoi jossain 200kHz paikkeilla. HV-konkka syntyy polypropyleenilevyst� ja kuparifoliosta, josta k��ritty paketti muuntaja�ljyyn. Powerina neonmuuntajia (8kV) tai �ljypoltinmuuntajia (10kV). Ensi�k��mi kannattaa tehd� hehkutetusta 10/12mm dia kupari(vesijohto)putkesta. RF-maaksi maadoitustanko maahan (vaikka 1.5 metrinen) ja siit� kaapeli resonaattorin alap��h�n kiinni.
Teslamuuntaja on hyvin vaarallinen, jos ei ymm�rr� mit� on tekem�ss�. Lue osoitteesta http://members.misty.com/don/tcsafe.html l�ytyv� dokumentti saadaksesi jonkunlaisen idean vaaroista. Ensimm�inen virhe voi olla viimeinen.
Teslamuuntajan toiminta perustuu suuritaajuuksisiin suurj�nnitteisiin jotka synnytt�v�t kipin�purkauksia ilmassa, joten kyll� tuollainen laite radioh�iri�it� tuottaa ihan tuntuvasti. Ainakin isommille laitteille suositellaan h�iri�suojattuja huoneita ja kaikki h�iri�herk�t laitteet kannattaa pit�� kaukana tuollaisesta teslamuuntajasta.
Radioh�iri�iden m��r� riippuu muuntajan toteutuksesta, mutta pikku RFI:t� ei kannata h�mm�stell�. Laite pit�� tietysti tehd� riitt�v�n matalalle taajuudelle, jotta tuolla yli 30MHz alueella ei tule paljon mit��n harmonisia.
Kirlian-kuvauksen periaattena on, ett� sy�t�t suurj�nnitteen metallilevyyn, jonka p��ll� on valokuvauspaperi, vaikkapa mustassa pussissa. V�liss� ei saa olla liikaa eristyst�, ett� s�hk�purkaus yleens� syntyy.
Kun ly�t k�tesi levyn ja filmin p��lle, ja pid�t levy� j�nnitteellisen� muutaman sekunnin, syntyy paperille kuva k�dest�si. Kuvan laatuun vaikuttaa k�den kosteus ( hikisyys...), tai oma johtavuutesi yms. Ei kannata itse��n kovasti maadoittaa, ettei tule n�peille ja suurij�nnitel�hteen tulee olla turvallinen (turvallinen taajuus, rajoitettu virta jne).
Kuva syntyy koronapurkauksista, ja otsoni ja muut ilmassa olevat kaasut aiheuttavat siihen erilaisia kauniita v�rej�. N�it� huuhaaihmiset kuvittelevat auraksi. Muulla tavoin, esim polaroid kameralla tuotetut "aura" kuvat ovat huijausta, niiss� k�ytet��n vain kaksoisvalotuskikkailua.
Kirlian-kuvaus ei ole niin erikoienn asia, ett� kannatta leikki� hengenvaarallisten suurj�nniteviritysten akanssa. Jos et tunne kuinka suurj�nniteit� voi k�ytt�� vurvallisesti, �l� harkitsekaan yritt�v�si t�t� itse. Lis�� tietoa aiheesta ja rakennusohje l�ytyy osoitteesta http://www.cebunet.com/kirlian/mkcameras.htm.
Helpoin tapa (varsinkin jos muuntajan tarkkaa johdotusta ei tunneta) on k��mi� rungolle uusi ensi�, ja ajaa sit� omalla elektroniikalla. Esimerkiksi viritys, jossa on centertapatty ensi�, jota ajetaan push-pull-kytkenn�ll�.
Aiheeseen liittyvi� esimerkkikytkent�j� l�ytyy seuraavista osoitteista:
RC-laitteissa k�ytetyt servomoottorit k�ytt�v�t 4.8 voltin k�ytt�j�nnitett� ja ne liitet��n normaalisti radio-ohjauslaitteisiin kolmijohtimisella liit�nn�ll�. Tyypillisesti musta johdin on maa, punainen johdin on k�ytt�j�nnitteelle ja valkoinen johdin on ohjaussignaalille.
Servolle l�hetet��n 1..2 millisekunnin mittaisia pulsseja noin 50 kertaa sekunnissa. Pulssin leveys m��r�� mihin paikkaan servon pit�� siirty�: 1 millisekunnin pulssit siirt�v�t servon toiseen reunaan ja 2 millisekunnin pulssit taas vastakkaiseen laitaan. Alla olevasta kuvasta selvi�� servoille menev�n signaalin muoto:
____ ____ +4.8V
| | | |
| | | |
____| |_____________________________| |____ GND
|<-->|
1..2 ms
|<-------------------------------->|
18-25 ms
Perusperiaatteena on, ett� RC servoa on helppo ohjata 1-2 ms 5 V noin 50Hz pulsseilla. Pulsseja pit�� tulla noin 18ms v�lein, muutoin servo j�� siihen miss� se on viimeksi ollut.
RC-ervojen johdotus on yleisimmin seuraavan "standardin" mukainen: Musta johto on maa, keskimm�inen 5-6 V k�ytt�j�nnite ja viimeinen oranssi tai keltainen johto on servonohjausnasta.
Jos servo on Futaban, Hitecin tai muun valmistajan "vakioservo", niin niiden v��nt�voima on noin 3 kg/cm. Normaali servo sy� tavallisesti virtaa luokka alle sata milliampeeria, mutta maksimikuormituksela se voi vide� jopa kaksi ampeeria. On olemassa my�s voimaservoja, joiden v��nt�voimat on ainakin 3-8 kg/cm. RC-servossa normaali servopy�r�n koko on sellainen, ett� reunimmainen reik� keskitapista on 1,5 cm matkan p��ss� t�st� (jolloin 3 kg/cm servo nostaisi t�st� paikasta 2 kg painon). Jos servon antama voima ei suoraan riit�, niin kannattaa soveltaa joissain servopaketeissa olevia "servorieskoja", jotka ovat py�reit� kiekkoja t�htim�isen muovil�pysk�n tilalle vaihdettavaksi. Jos n�ist� ottaa isoimman ja ty�st�� sen ep�keskoksi ja ottaa liikkeen rieskan reunasta, niin parin sentin voimakas liike lienee mahdollinen. T�st� saa sitten tarvittavaa lineaariliikett� sopivalla ty�nt�tangolla.
__
/ \
| @ /=======<---> liike
\_ _/
Monesta RC-servosta voi rakentaa my�s jatkuvasti py�riv�n pienen moottorin jos muokkaa sen toimintaa. RC-servosta saa moottoriohjaimen, joka kulkee eteen tai taakse prosessorin ohjauksessa, kun poista takaisinkytkent�potentiometrin ja korvaa se vastaavalla kahdella vastuksella. Yleens� potentiometrit ovat noin 5kilo-ohmia, joten vastukset voivat olla esimerkiksi 2.2 kilo-ohmia kumpikin. Jos servossa on mekaanisia rajoittimia est�m�ss� muuten sen py�rimist� ymp�ri, pit�� nekin poistaa samassa operaatiossa.
RC-servojen hintaluokka halvimmille perusservoille on noin 20 Euroa. Kalliimmat erikoisservot maksavat enemm�n. RC-servoja saa ostaa RC-autojen/lenkkokkien tarvikkeit� myyvist� askarteluliikkeist�.
Lis�tietoja RC-servojen ohjauksesta l�ytyy osoitteeista /docs/motor/rcservos.html ja http://www.repairfaq.org/filipg/RC/F_Servos.html
Valmiita kiteit� ja kideoskillaattoreita l�ytyy aina +- 20-30 ppm tarkkuuksille saakka. Kiteen taajuuteen vaikuttaa l�mp�tila: nimellisresonanssi on 25C l�mp�tilassa ja tippuu siit� molempiin suuntiin ment�ess� melko selv�sti. Tietysti my�s tyypillisen oskillaattorikytkenn�n komponenttitoleranssit vaikuttavat kiteeseen. Kun halutaan ett� kideoskillaattori toimii tarkasti riippumatta ymp�rist�n pienist� l�mp�tilanmuutoksista, niin silloin k�ytet��n kideuunia joka pit�� kiteen aina tarkkaan halutun l�mp�isen�. Uunioskillaattorit (OCXO, oven controlled crystal oscillator) ovat tarkimmasta paasta, niilla p��st��n 150-200 Euron hintaluokasaa luokkaan 1ppm ja vanheneminen on siina luokkaa 5-10 ppb/vuosi. Lis�tietoja tarkoista oskillattoreista l�ytyy osoitteesta http://www.piezotech.com/ ja http://www.wenzel.com/.
Jos tarvitse kellokalenterin antamia tietoja (kellonaika ja p�iv�m��r�), niin kannattaa k�ytt�� valmista kellokalenteripiiri�. Esimerkiksi Dallasin kellopiiri DS1302 sis�lt�� kellon + muistia + akunlatauspiirit + akunlatausvirranohjelmoiti. T�m� kaikki on 8-napisessa DIL-piiriss�. Ainoa asia on, ett� kellokide pit�� olla oikea, juuri t�lle piirille tehty.
Jos tarkempaa kelloa tarvitsee, niin sitten kello kannattaa ottaa jostain ulkoisesta referenssist� joka on tarkka. S�hk�verkko on speksattu olemaan pitk�ll� aikav�lill� hyvinkin tarkkaan 50 Hz mutta lyhyen ajan heilahteluja kyll� esiintyy.
On olemassa aikamerkkej� antavia radioasemia. Saksassa toimii DCF77 aikamerkkiasema joka l�hett�� 77,5kHz:n taajuudella atomikellon aikaa. DCF77 aseman signaalien vastaanottoa varten ollut elektroniikkalehdiss� (mm. Elektor Electronics) kytkent�j�kin. Verkostakin l�ytyy DCF77 materiaalia kuten DCF77 for Linux sivut. Temicill� on piirisetti DCF77 vastaanottamiseta varten (U4224B jota myy Farnell) ja Conrad Electronics myy DCF 77 vastaanotinsarjaa. Usein helpoimmalla selvi�� kun ostaa valmiin tuohon radioasemaan synkronoidun kellokoneiston (hinta noin satasen luokkaa). Valmiista kellokoneistosta ei saa he�posti tuota aseman l�hett�m�� dataa ulos ja radiol�hete ei vl�tt�m�tt� kuulu kunnolla kaikkien rakennusten sis�ll�. Valmiita moduuleitakin ja PC-kortteja ajan vastaanottamiseen on saatavissa (niit� myy mm. Conrad Electronics).
Yleisradion televisiol�hetett�kin voi k�ytt�� tahdistukseen. Yleisradion TV-l�hetyksen juova on tahdistettu rubidium oskillaattoriin joka on tahdistettu atomikelloon. Televisiol�hetyksen juovataajuus on 15.625khz ja juovataajuus on vastaanotettavissa melko helposti suhteellisen yksinkertaiseen oskillattoriin tv:n ulkopuolelle. Tahdistus voi tapahtua esimerkiksi television synnytt�m�st� magneettikent�st� tai televisiosta ulos tulevasta videosignaalista (SCART-liittimest�).
Telelevision tekstitelevisiosivuilla l�hetet��n my�s kellonaikatiedot. Ylen radiol�hetysten RDS antaa kellon antaa ajan sekunnin tarkkuudella, tosin aika l�hetet��n vain joka toinen minuutti.
Tarkka kellon tahdistus voidaa hoitaa my�s GPS-paikannuj�rjestelm�n signaalien avulla. Koko GPS j�rjestelm�n toiminta on lukittu USA:ssa olevaan atomikelloon ja vastaanottimet lukittuvat sitten satelliteista tulevaan signaaliin. Tyypillisesti GPS-vastaanottomoduuleista saa ulos tarkan pulssin sekunnin v�lein ja muuten luettuna kellonajan. GPS:n kellonajasta kannattaa mainita, ett� kyseinen kello ei ole tarkkaan samassa ajassa virallisen ajan kanssa, koska GPS:n kellonaika on jatkuvasti juossut tarkkaan atomikellon mukaan eik� siin� ole otettu huomioon silloin t�ll�in viralliseen aikaan tehtyj� korjaukssekunteja (korjauksia tarvitaan kun maapallon py�riminen hidastuu hiljaa). Vaikkakin GPS-kello ei seuraa karkaussekunteja, NAV-sanoma sis�lt�� offsetin jonka vastaanottimen pit�� lis�t� GPS-aikaan, jotta saadaan oikea UTC-aika. Hin�kuun 1. 1997 GPS-aika oli 12 sekuntia edella UTC-aikaa. Lis�ksi GPS-aikaan annetaan muitakin nanosekuntiluokan korjauksia. Seuraavssa katsomisen arvoisia GPS-sivuja:
GPS-laitteiden yleiseksi liit�nt�standardiksi on muodostunut MNEA-protokolla. Kyseess� on normaalia sarjaliikennett� (yleens� 9600 bps) k�ytt�v� ASCII-pohjainen yksinkertainen protokolla. Eli dataa daat tietokoneelle kyn kytket GPS-vastaanottimen sarjal�hd�n tietokoneeseen ja arvauksena baudinopeudeksi 9600 bps. Mit��n erityisi� drivereita ei tarvita, datan pit�isi saada n�kyville suoraan vaikka terminaaliohjelman ruudulle. Esimerkkin� NMEA dataa t�ss�:
$GPGGA,212510.00,6217.4661,N,02545.0347,E,1,08,1.0,192.9,M,20.3,M,,*63 $GPGSA,A,3,27,17,03,19,02,10,18,13,,,,,1.6,1.0,1.3*36 $GPGSV,3,1,10,02,12,180,24,03,18,051,18,10,53,254,34,13,76,223,29*7B $GPZDA,212510.00,05,06,1999,00,00*68Jos tuollaisen tapaista tulee ulos, niin shareware/freeware ohjelmia l�ytyy monenlaisia, mill� voit hy|dynt�� laitetta.
K�yt�ss� on my�s joitain laitevalmistajakohtaisi protokollia, joita hy�dynt�v�� softaa on v�hemm�n. Monessa laitteessa on kuitenkin mahdollisuus asettaa laite tuottamaan haluttaessa MNEA-standardin mukaista dataa.
Piin ja silikonin sekoittaminen on tavllinen k��nn�songelma, koska pii usein virheellisesti k��nnet��n silikoniksi. Silikoni on kuitenkin aivan toisenlaista tavaraa kuin pii.
Pii (engl. silicon) on puolijohtava alkuaine, jonka valenssi on nelj�. Sen k�ytt�kelpoisuus perustuu kahteen asiaan. Toisaalta siit� on suhteellisen mahdollista tehd� eritt�in suuria kiteit� (esimerkiksi muutama metri pituudeltaan ja > 30 cm halkaisijaltaan), ja toisaalta se on puolijohde.
Piill� on samantyyppinen rakenne kuin hiilell�kin. T�m� samankaltaisuus n�kyy monessa asiassa. Piin kiderakenne on sama kuin timantilla. Rakenne on eritt�in kest�v�, ja piill� on joitakin yll�tt�vi� mekaanisia ominaisuuksia t�m�n ansiosta. Piin lujuus on samaa luokkaa ter�ksen kanssa, eik� mit��n v�symisilmi�it� ole todettu. Ohuen piikiekon (50 um) voi hauraasta olemuksestaan huolimatta k��ri� rullalla. Jos rullasta p��st�� irti, kiekko palautuu t�sm�lleen entiselleen!
Samankaltaisuus hiilen kanssa n�kyy my�s piin kemiassa. Pii muodostaa joitakin ep�orgaanisia yhdisteit� (vaikkapa SiO2 vrt. CO2) ja eritt�in suuren m��r�n orgaanisia yhdisteit�. N�itten orgaanisten yhdisteitten joukosta l�ytyy silikoniksi nimettyj� polymeerej�. Toisin sanoen piin ja silikonin yhteys on samaa luokka kuin hiilen ja muovin.
Silikonimuovit (silikonikumit) ovat k�ytt�kelpoisia monessa paikassa, mutta mit��n suuri� l�mm�njohtajia ne eiv�t yleisesti ole. Piitahnassa on k�sitt��kseni jotain piin ep�orgaanisia yhdisteit�, joten sill� on merkitt�v�sti parempi l�mm�njohtavuus, vaikka esimerkiksi Si02:n l�mm�njohtavuus on heikohko (lasi, silikapohjainen keramiikka).
Niin ett� t�llainen ero.
Kaupallistenkin on melkoisen yksinkertainen. H�lyttimelle pit�� j�rjest�� signaalit sytytysvirrasta, ovikytkimilt�, takaluukun kytkimelt�, konepellin kytkimelt� ja mahdollisilta liikeantureilta ja lasin s�rkymisen tunnistimilta. Ylens� anturit on toteutettu seuraavaan tapaan:
Omatekoisen h�lyttimen huono puoli on se, ettei vakuutusyhti�lt' heru alennuksia vakuutuksista. Toisaalta oma kunnolla tehty h�lytin on sik�li turvallisempi, ettei varkaalla ainakaan ole mit��n valmista resepti� sen eliminoimiseksi.
AMB:n vehkeet l�hett�v�t koko ajan pienitehoista induktiivista signaalia. Radan yli on vedetty ihan tavallisesta johdosta tehty silmukka upotettuna asfalttiin muutaman sentin syvyyteen. Silmukka kuuntelee ponderien l�hett�mi� signaaleja ja rekister�i l�hetetyn signaalin perusteella (eri taajuus ?) ohi kulkeneen auton. AMB:n vekottimissa on erillinen purkki, jota k�sket��n RS-piuhan l�pi ja joka my�s antaa ajat sekunnin tuhannesosan tarkkuudella jos valoporttia on k�ytet��n lis�ksi. Mikroautohommeleissa (ja my�s toisinaan crossipy�riss�) k�ytetyt ponderit toimivat alta metrin matkoilla ja tukee sit�, ett� mittauspaikan ohittaa useita ajoneuvoja samanaikaisesti. Kaupallinen AMB:n j�rjestelm�n hintaluokka on kymmennentuhatta euroa ja siit� saa lis�tietoja osoitteesta http://www.amb.nl/.
Metallinilmaisimessa on metallilangasta tehty kela, jossa kulkee suuritaajuinen vaihtovirta. Kun kelan l�hettyville tuodaan metalliesine, kelan induktanssi tai h�vi�kerroin muuttuvat. N�it� pieni� muutoksia havainnoidaan sitten sopivalla elektroniikalla.
K�yt�nn�n kytkenn�iss� kela on melko suurikokoinen, jotta saavutettaisiin tarvittava herkkyys. Kelaan johdettavan vaihtovirran taajuus on yleens� kilohertseist� satoihin kilohertseihin. Yksi yleinen toteutustapa on tehd� tuosta ilmaisinkelasta, parista kondesaattorista ja vahvistimesta LC-oskillaattori. Kun kela on l�hell� metalliesinett�, niin v�r�htelypiirin taajuus muuttuu tai siin� syntyv�t h�vi�t kasvavat. Taajuuden muutos on helppo havaita esimerkiksi johtamalla tuo oskillaattorista tuleva signaali kapean kaistap��st�suodattimen l�pi (LC-v�r�htelypiiri), jolloin muutokset havaitaan heti tuon suotimen j�lkeisen signaalin voimakkuudesta. Toinen mahdollisuus on verrata oskillaattorin taajuutta toiseen oskillaattoriin, jonka taajuus ei muutu ymp�rist�n vaikutuksesta.
Oskillattorissa tapahtuvat h�vi�t on helppo havaita tekem�ll� oskillattori- kytkenn�n vahvistus s��dett�v�ksi ja s��det��n se aina sill� tavoin ett� kytkent� juuri ja juuri v�r�htelee. T�ll�in pienikin lis�h�vi� on helposti havaittavissa.
Kauppojen viivakoodinlukijoissa on yleens� on 45 asteen v�lein laserjuovat, jotka saavat alkunsa laserista ja jostain prisma/peilih�ss�k�st�. Ideana kuitenkin on se ett� s�de 'heilahtaa' vakionopeudella viivakoodin yli ja lukija tahdistuu parin ekan juovan aikana tai sitten p��ttelee koko koodin luettuaan lukunopeuden (viivakoodin omainaisuuksia on, ett� lukunopeus on helppo tunnistaa viivakoodilukijan signaali).
T�m� tahdistuminen mahdollistaa melko laajan kulman esimerkiksi 3 cm leve�lle ja 2 cm korkealle viivakoodille - ainoa kriittinen juttu on se ett� viivakoodin molemmat p��t ovat 'lukujuovan' kulkutiell�.
Nopeusvalvontatutka laskee nopeuden tyypillisesti kolmella pulssilla (kolme per�kkaista et�isyysmittausta ja niist� lasketaan keskiarvotettu & tarkistettu nopeus). Tutkanpaljastimen ideana on yksinkertaisesti ottaa vastaan tutkan l�hett�m� signaali. Se on paljon helpompaa kuin tutkan itsens� mittaama autosta HEIJASTUNUT signaali. Siksi paljastin n�kee tutkan helposti 10 kertaa kauempaa kuin tutka itse auton.
Kunnollista tutkanpaljatinta ole helppo tehd� itse. Suurena ongelma on antenni, sill� gigahetsien taajuudet k�ytt�ytyv�t pitk�lle valon tavoin paitsi antennissa niin my|s itse piirilevyll�. Komponenttien paikat, et�isyydet ja laatu ovat eritt�in tarkkoja. T�h�n lis�t��n sitten melkoinen annos suodatinlogiikkaa virheh�lytysten eliminoimiseksi ja laite alkaakin olemaan valmis.
Noissa poliisin k�ytt�miss� nopeustutkissa on hieman n�kyv�� valoa pidemmill� aalloilla toimiva laserdiodi. T�llaisesta diodista l�htev� s�teily l�htee tyypillisesti noin 10 * 30 asteen kulmassa, joten eteen tarvitaan melkoisesti optiikkaa tekem��n tuosta viuhkasta kollimoitu s�de.
K�yt�nn�ss� diodilaserista on vaikea tehd� mitenk��n erityisen tiukkaan fokusoitua s�dett�, joko s�de hajaantuu nopeasti tai sen pienin poikkileikkaus on melko suuri. Tutkissa pyrit��n kohtuullisen suuripintaiseen s�teeseen, joka hajaantuu melko hitaasti. T�m� kannattanee jo turvallisuussyst�kin. Lasetutkissa laseria hajotetaan linssill� niin, ett� sen koko auton kohdalla on noin 20-40cm, jolloin saadaan suurempi heijastuspinta ja osuminen autoon (yleens� k�sivaralta) on helpompaa.
Lasertutkan paljastimelle taas riitt�� eritt�in pieni v�l�ys laserista, sill� sit� ei esiinny luonnossa ja siten selektiivisyys on automaattista.
Peltier-elementti on omiaan silloin kun ymp�rist�l�mp�tila on kovin suuri, tai tila on hermeettinen ja puhallinj��hdytyst� ei voi k�ytt��. (esim. tropiikissa joutuu my�s muut komponentit lujille) J��hdytys vaatii tasavirtaa suhteellisen paljon saavutettuun hy�tyyn n�hden (1W l�mm�n siirt�misest� syntyykin useita watteja l�mp�� kuumalla puolelle). J��hdytyksess� l�mp�energian siirtymiseen tarvitaan, ett� sis�pinta on kylmempi kuin kotelo ja elementin ulkopinta kuumempi kuin ymp�rist�. S�hk�virta saa aikaan tuon l�mp�eron elementin puolien v�lille.
K�ytt� on paikallaan kun halutaan kes�t talvet pit�� huoneenl�mp� esim. mitta-anturin ymp�rille. Elementti toimii sek� l�mmittimen� ett� kylment�j�n�, riippuen siit� miten p�in virtaa johdetaan sis��n.
Itse elementist� viilennyshommissa kuumalta puolelta l�htev� l�mp� on parasta poistaa kunnollisella j��hdytysrivalla. Aina idea ��nett�m�st� tuuletuksesta Peltier-elementeill� ei v�ltt�m�tt� toimi, sill� ne ainoastaan siirt�v�t l�mp�energiaa muutaman millin matkan elementin puolelta toiselle, ja lis�ksi melko kehnolla hy�tysuhteella. K�yt�nn�ss� Peltier-elementtien k�ytt�minen on j�rkev��n vaan sovellutuksissa, joissa pit�� p��st� vallitsevan ymp�rist�l�mp�tilan alapuolelle.
Lis�� tietoa Peltier-elementeist� l�ytyy esimerkiksi MelCorin sivuilta osoitteesta http://www.melcor.com/.
Usiemmissa h�lytyslaitteissa ja ulkovaloissa k�ytet��n liikeilmaisinta, joissa on noin tulitikkuaskin kokoisella pinnalla varutettu liikeanturi. T�m� liikeanturityyppi on PIR eli Passive Infrared motion Detector. Siin� on sis�ll� yksi l�mp|s�teilylle herkk� anturi (bolometri?) ja sen edess� linssi, joka fokusoi laitteen n�k|kent�st� tulevan s�teilyn anturiin. Linssi (Fresnelin linssi) on rakennettu siten, ett� liikkuminen laitteseen n�hden aiheuttaa anturille tulevan l�mp�s�teilyn voimakkuuden nopeita vaihteluita. "Passive" tarkoittaa sit�, ett� laite toimii ymp�rist�n l�mp|s�teilyn avulla: Liikkuminen laitteen ohitse peitt�� hetkeksi erilailla s�teilevi� pintoja (emissiviteettiero *, l�mp�tilaero), jolloin my�s ymp�rist�n kanssa samanl�mp�iseen talvitakkiin pukeutunut hiippari tai kylm� auto havaitaan.
Muita mahdollisesti k�ytettyj� tekniikoita (harvemmin k�yt�ss�) ovat ultra��neen tai mikroaaltoihin perustuvat "tutkat", jotka toimivat doppler-ilmi�n avulla.
* Pinnan terminen s�teilyteho on suoraan verrannollinen pinnan emissiviteettiin ja absoluuttisen l�mp�tilan (yksikk� K) nelj�nteen potenssiin. Emissiviteetti pitk�aaltoisella IR-s�teilyll� (=l�mp�s�teily huoneenl�mp�tilassa) on usein varsin erilainen kuin emissiviteetti (=absorptio) n�kyv�lle valolle. Esimerkkin� lumi, joka heijastaa suuren osan n�kyv�st� valosta (pieni absorptio/emissiviteetti) ja jonka IR-emissiviteetti on suuri (l�hes 1).
Theremin-soittimen rakennusohjeita l�ytyy seuraavista osoitteista:
Ilotulituksen s�hk�sysytssysteemeiss� kaannattaa aina pit�� ensimm�isen� mieless� turvallisuusasiat. Nyt ollaan tekemississ� r�j�hteiden kanssa, joita koskevat monenlaiset turvam���r�kset (ihan syyst�).
Ammattimaisessa ilotulitustoiminnassa k�ytet��n yleisesti nallin sytykep�it�. Sytykep��t kytket��n joko tulilankaan tai t�htipommin ajopanokseen. Kaupallisina ammattitarvikkeina on olemassa kaupallisia s�hk�sytyttimi� sek� s�hk�sytytteisi� r�j�hteit�. Nyky��n ostamiseen tarvittaan R�j�ytt�j�n paperi (e-kirja eli tehostepuoli) tai yrityksen lupa heid�n tuotteisiinsa. K�yt�nn�ss� ilotulitustoimintaan tarvitaan A ja E -luvat koska s�hk�nallit, ase/mustat -ruudit, sytytyslangat ovat hajautettu eri lupien alaisuuteen
S�hk�systyksen perusperiaatteena on, ett� laukaisuun k�ytetty s�hk�virta kuumentaa nallin sytykep��t�, joka sytytt�� ilotulitusapauksessa ilotulitteen tulilangan tai suoraan ruudin.
Tyypillisesti ammattipuolella k�ytet��n matalaa j�nnitett� (12V akku yleinen). Koska nallin resistnassi on pieni, niin r�j�hdehetkell� sytytin saattaa ottaa useiden ampeerien virran. Tyypillisesti vaadittu virta otetaan suoraan akusta tai isosta ladatusta kondensaattorista. Virta kuljetetaan r�j�hteeseen r�j�ytyslaitteesta johtoja pitkin (paukkulankaa tms.).
Nallien laukaisemiseen tarkoitetussa laitteessa on oltava lukittava p��virran kytkent�. Itse r�j�ytyksess� pit�� olla joko lukkiutuvat kytkimet ja tulta -painike tai ns. kuolleen miehen nappi jota on pidett�v� pohjassa nallia laukaistaessa.
R�j�ytyssysteemeiss� laukaisulaitteissa on yleens� mahdollisuus testata, ett� johdotus nallille on kunnossa. Mittaustapoja on useita. Nallipiirin eheys tarkistetaan yleisimmin resistanssimittauksella tai ledikytkenn�ll�, joka p��st�� v�h�n virtaa (paljon r�j�ytysvirtaa pinemm�n virran johtoon sen tarkastamiseen). Mittavirrat sytykep�ille ovat valmistajakohtaisia mutta 99% p�ist� voidaan mitata speksien mukaan alle 10mA virroilla. 12V sy�tt�j�nnitteell� eheydentestauskytkent� koostuisi t�ll�isessa tapauksessa ledist�, jokna rinnalla on 560 ohminen vastus sek� koko systeemin kanssa sarjassa 2.2k vastus. Tuo 2.2 kohm vastus rajoittaa virran tuonn 5 mA tuntumaan.
Osoitteesta http://www.diamondfireworks.com/elec_ign/index.htm l�ytyy yksinkertainen tulitusp�yd�n rakentamisohjem josta saa pienell� modifikaatiolla ihan hyv�n.
R�j�hteiden kanssa toimiessa pit�� ottaa huomioon turvallisuusasiat, koska virhetoiminto voi aiheuttaa hengenvaaran tai ruumillisia vammoja. Kaiken r�j�hdehommiin liittyv�n pit�� olla hyvin varmatoimista tekniikkaa ja kunnolla varmistettu. Tyypillisesti ammattipuolen r�j�ytyslaitteistoissa on moninkertaiset varmistukset: avaimella toimiva p��kytkin, l�ht�kohtainen p��lle/pois/testi kytkin ja itse r�j�ytysnappi.
Hyvin tehty johdotettu r�j�ytyssyteemi on aina varma ratkaisu. Radioitten k�ytt� on kielletty louhintat�it� koskevassa s��d�ksess�. Radiosysteemien luvallisuudesta tehostepuolella on ollut liikkeell� erilaista tietoa (toisten mielest� ei saa k�ytt��, joidenkin mielest� s��nn�t eiv�t kiell�). Itse en ainakaan mit��n ep�varmaa radiosysteemi� k�ytt�isi.
Suomessa ilotuliteyrityksi� ovat t�ll� hetkell� (1999 lopulla) Raikka oy, Ilotulitus oy ja T�htiraketti oy. Raikka oy sek� Ilotulitus oy voivat my�nt�� lupia tuotteidensa k�ytt���n, koska ovat r�j�hdysaineiden valmistajia. T�htiraketti on vain ulotulitetuotteiden maahantuoja.
Metallinpaljastimen perusperiaate on seuraava: Otetaan kaksi oskillaattoria, jotka toimivat korkealla taajuudella (esim. 250 kHz). Ensimm�inen rakennetaan toimimaan vakiotaajuudella, toisen taajuuden m��r�� virityspiiri, jonka osa se laitteeseen kuuluva kela on. Kelan induktanssi (ja samalla oskillaattorin resonanssitaajuus) muuttuu hieman, kun kelan l�helle tulee metallia. Oskillaattoreiden ulostulot sekoitetaan kesken��n ja sekoituksen tuloksena (taajuuksien erotus) on laitteesta kuuluva vinkuna. ��nen korkeuden muutos kertoo metallin m��r�st� ja laadusta.
Metallinpaljastimen kytkent�kaavioita l�ytyy ainakin seuraavista osoitteista:
Yksinkertainen t�r�hdysanturi syntyy k�ytt�m�ll� kaiutinta mikrofonina ja liimamalla kartioon sopiva massa, jonka hitaus liikuttaa kartiota kaiuttimen rungon liikkumisen suhteen.
Korkeaimpedanssinen muovikartioinen kaiutin lienee sopivin, koska antaa yleensa pieni-impedanssista enemman jannitetta ja muovi kestaa hyvin erilaisa ymp�ris�olosuhteita.
Signaali voidaan vahvistaa ja johtaa komparaattorin kautta halytyksen suorittavalle komponentille.
utkanpaljastimen tekeminen elektroniikkaharrastuksen puitteissa on eritt{in vaikeaa johtuen siihen tarvittavasta suhteellisen hankalasta mikroaaltotekniikasta.
Jos kysymys koskee valmiina ostettavia tutkanpaljastimia, parempi palsta olisi joku autoilia k�sittele�v palsta, koska valmiilla tutkanpaljastimella ei ole juurikaan tekemist� elektroniikkaharrastuksen kanssa. Ja siit� valmiista tutkanpaljastimestakin kannattaa huomioida, ett� ne ova laittomia vehkeit� ainakin autossa.
J�rkev�sti toimivat rakenteiden kosteusmittarit mittaavat kapasitanssia, joka muuttuu, kun dielektrinen vakio muuttuu. Ilman dielektrinen vakio luokkaa 1, veden luokkaa 80 eli muutaman prossan vesim��r�n lis�ys rakennusmateriaaleissa erottuu oikein kivasti.
PWM-s��d�n ideana muuttaa pulssin leveytt�, jolloin moottorin nopeutta voidaan s��t�� ilman ett� momenttia menetet��n oleellisesti. Hy�tysuhde PWM-s��timiss� on siis eritt�in hyv�. Py�rint�nopeuden m��r�� pulssisuhde, joka ilmoitetaan yleens� prosenteina. Yksinkertainen PWM-s��din voidaan tehd� esim. mikro-ohjaimella ja sopivalla logic-level fetill� tai vahtoehtoisesti l�hes mill� tahansa s��dett�v�n pulssisuhteen antavalla oskillattorilla ja sen ohjaamalla tehotransistorilla/fetill�.
S�hk�moottorit voidaan akaa karkeasti kahteen luokkaan k�ytt�tarkoituksen mukaan: jatkuvak�yntisiin ja hetkellisk�yntisiin. Kummatkin moottorityypit suunitellaan siten ett� ne vastaavat parhaiten tarkitustaan. Hetkellisk�yntiset, kuten starttimoottorikin on ovat suunniteltu yleens� kest�m��n suuria virtoja pienen hetken ja t�ll|in moottorin fyysist� kokoa on saatu pienemm�ksi j��hdytysominaisuuksien kustannuksella. Jatkuva k�yntiset ovat yleens� kookkaampia (samassa teholuokassa) tarpeellisen j��hdytyksen aikaansaamiskeksi.
Lis�ksi DC-moottoreissa on erilaisia k��mien kytkent�tapoja: rinnan- ja sarjaankytkent�. Sarja-DC moottorissa on staattori- ja roottorik�mit kytketty sarjaan. Roottorivirran kasvaessa kasvaa my�s staattorivirta ja p�invastoin. Virran suuruuden taas m��r�� j�nnite ja py|rimisnopeus. Py|rimisnopeus siis siten ett� kommuntaattori on mekaaninen hakkuri ja sen hakkaustaajuus roottorin induktanssiin kasvaa py�rimisnopeuden mukaan. Taasen staattorin tuottaman kentt�magneettikentt�n voikammuuden alentaminen kasvattaa py�rimisnopeutta mutta alentaa samassa suhteessa momenttia virran neli�ss�. K�yt�nn|ss� siis varsinkin moottorin nimellisj�nnitteell� alkaa momentti ylikierroksilla olla aika olematon, joten jos moottorilla on v�h�nkin kuormaa ei t�ll�inen moottori yleens� ota aivan �lytt�mi� kierroksia.
Er�s edell� kuvatun moottorin etu on, ett� py�rimisnopeuden pienentyess� moottorin ottama virta alkaa kasvaa kohti ��ret�nt� (rajana moottorin k��mien DC-resistanssi). Tarkemmmin ottaen resistanssin rajoittamaa arvoa ja momentti kasvaa virran neli|ss� ( kunnes kentt� kyll�styy ). Juuri t�h�n perustuu starttimoottorin kyky k�yynnist�� kylm� moottori pakkasessa. Virta "stall" tilassa on satoja ampeereja.
Samanlaista sarja-DC-moottoria, jossa staattorin magnetointik��mi ja roottori on kytketty sarjaan, kutsutaan my�s nimell� universaalimoottoriksi. T�m� moottorityyppi on yleinen verkkok�ytt|isiss� s�hk�ty�kaluissa juuri sen takia ett� se py�rii k�ytt�j�nniteen polariteetista riippumatta aina samaan suntaan. Se siis toimii sek� vaihto- ett� tasavirralla. Suunnan saa k��nnetyksi k��nt�m�ll� magnetointik��min suunnan p�invastaiseksi.
Takaisin p��hakemistoon