Reaali Robootika.COM

NXT robotimaailm ja programmeerimine C-keeles

Diood ja transistor on meie sõbrad

diood

Diood on pooljuhtelement,mis laseb voolu läbi ainult ühes suunas. Dioodil on kaks jalga ning jalgade nimetused on päritud lampide ajastust: anood ja katood. Dioodi noole suund tähistab elektrivoolu liikumise suunda (elektronid liiguvad vastassuunas).

Dioodi ehitusDiood on kokku pandud kahest kristallist, üks pool on rikastatud elektronidega ning teiselt poolelt jällegi on elektrone ära võetud, selline kristall moodustab pn-siirde (pn – positive/negative).

Kui dioodile rakendada pinge pärisuunas, siis vool ehk elektronid hakkavad dioodist alles siis läbi minema kui dioodi jalgade vahel olev pinge on kõrgem kui 0,7 volti.

transistori ehitusTransistor on kolme jalaga pooljuhtelement, mida kasutatakse pinge ja/või voolu võimendamiseks. Tunnis rääkisime ainult bipolaartransistoridest. Transistor on oma ehituselt justkui kaks dioodi kokku pandud ning sellest tulenevalt ongi kahte tüüpi transistorid npn ja pnp, sõltuvalt sellest kumba pidi on nö. dioodid ühendatud. Transistori jalgu nimetatakse bass, kollektor ja emitter. Kui npn transistori baasile rakendada emitteri suhtes 0,7 V võrra kõrgem pinge, transistor avaneb ning kollektori ja emitteri vahel hakkab liikuma suurem vool.image 

NB! Skeemidel olen siiani voolusuuna tähistanud enamjaolt elektronide liikumise suunaga ja seda alati ka eraldi rõhutanud.

transistoriga summeri juhtimine

imageLaboriks panime kokku mitmeid erinevaid skeeme transistoridega. Näiteks ka selline multivibraator.

Siin arvutasime välja sageduse ning mõõtsime ja uurisime signaali ostsilloskoobiga. Tuli välja, et signaaliks on sellised üksikud postid ja mitte ilus sümmeetriline vaheldumine.

image

Kondensaatori tund

Tunni teema: kondensaator. Ehitus, ja kuidas seda kasutada.

Kondensaator

Peale kondensaatori ehituse tutvustamist, et see koosneb sisuliselt kahest metallplaadist ja dielektrikust nende vahel ning rõhutanud eraldi, et kondensaatori ühelt poolelt teisele ei hüppa ükski elektron, tekis kõigil tahes-tahtmata küsimus “milleks meile sellist komponenti üldse tarvis läheb, kust ükski elektron läbi ei lähe?”.

Peale selgitust, kuidas ühele plaadipoolele jõudvaid elektrone hoitakse seal kinni isegi kui kondensaator lahti ühendada, tekib järgmine äratundmisrõõm “aa – kondensaator, see on nagu aku”. Mispeale võib öelda, et analoogia on silmnähtav ning sobilik. Järgmiseks saadakse teada, et suured tehnoloogiaettevõtted töötavadki selle nimel, et tulevikus oleks meil telefonides, kellades jms väiksemates kohtades energiaallikaks kondensaatorid ja mitte akud.

Tunni laboriks oli järgmine skeem. See andis päris hästi edasi justnimelt seda kondensaatori laadumise ja tühjenemise efekti.

Kondensaatori näide

Elektroonika tund 555

Kõik elektroonikud teavad juba lapsepõlvest, et mis asi on 555.

Tunni esimeses pooles rääkisime arvusüsteemidest: kümnendsüsteem, kahendsüsteem, kaheksand- ja kuueteistkümnendsüsteem. Need viimased on küll väga pikad ja lohisevad nimed.

Lisaks vaatasime veel kahend-kümnend arvusüsteemi ehk ingl. keeles BCD (binary coded decimal).

Eksisteerib veel hulk erinevaid süsteeme, mida kasutatakse arvutites, kuid ei hakanud neid käsitlema, et mitte liiga pead segi ajada.

Milleks mida kasutatakse?

Kümnendsüsteemiga on lihtne, see on meie igapäevane arvusüsteem – näppe kümme, varbaid kümme ning kõik arvutavad maast madalast selle numbrisüsteemi abil.

Kahendsüsteem (binary) on selgelt ja ainult arvutustehnika jaoks. Kõik arvutid töötavad ühtede ja nullidega.

Kuueteistkümnendsüsteem (hex) on peamiselt selle jaoks, et inimestel oleks lihtsam masinarvusüsteemiga suhelda. On oluline vahe, kas kirjutada programmis 1000000 (6 nulli) või 40. Mõlemad tähistavad kümnendsüsteemis ühte ja sama arvu – 64.

Kahend-kümnendsüsteem (BCD) on välja kujunenud arvutustehnikas selle jaoks, et hõlbustada numbrite esitluskuju inimestele arusaadaval kujul kümnendarvudes.

555

Tunni teises pooles panid poisid kokku ühe lihtsa 555 mikroskeemiga generaatori. Tulemus on näha ja kuulda siin videos.

https://www.youtube.com/watch?v=B1HqyAnt0fM

555 soundmakers

Elektroonika tund

Täpselt 2 aastat tagasi, nii ka nüüd, võtsin taaskord õppekavasse elektroonika.

Elektroonika õppekava eesmärk: kevadeks ehitab igaüks enesele väikese arvuti (lihtsamad 3 bitised, keerukamad 7 bitised), mis oskab liita ja lahutada.

Esimesel tunnil käsitlesime teemat, et mis asi on elekter, kuidas liiguvad elektronid ja kuidas märgitakse elektrivoolu suunda. Ajalooliselt on kujunenud välja nii, et need on erinevad. Kokkuleppeline suund on plussilt miinusele, kuid elektronid liiguvad miinuselt plussi suunas.

Arutlesime selle üle, et elekter jõuab peaaegu valguse kiirusel ühest juhtme otsast teise, samas aga üks üksik elektron seal juhtme sees liigub edasi vaid 1 mm / 10 min jooksul. Selles valguses tunduvad need elektronid päris uimased olevat.

Arutasime teemal pinge ja vool. Akude mahtuvus, et miks näiteks ei saa kahe tavalise Lego NXT roboti akuga autot käivitada? Kaks NXT akut on kokku 14,8 V ja autoaku on 14,4 V – ampritest ja seeläbi võimsusest jääb puudu.

Ja miks linnukesed võivad elektri kõrgepingeliini otsas istuda? Ja et inimesed võiksid ka ning midagi ei juhtuks. Aga rippuda selle õhuliini küljes ei tasu, kuna keha võib olla maale liiga lähedal ja siis tekib läbilöök.

Arutasime küsimuse üle, et mis on vahelduvvool, seinast tulev 50Hz. Ja küsimusele, kui palju me saame seinast voolu/võimsust tarbida, jõuti alguses üksmeelsele lahendusele, et “nii palju kui elektrijaam võimaldab”. Tegelikkuses aga selgus, et kuni elektrijaamani on tohutus koguses kaitsmeid ees, mis piiravad ära voolu kasutamise.

Elektroonika komponendid