Transistoreja, transistoreja kaikkialla

Heimoi!

Jatketaan siitä mihin viimeksi jäätiin, eli torstaista tähän päivään. Also, viime perjantaina tuli tieto hyväksiluvuista. Mä saan lähes kaikki yto-aineet (yhteiset tutkinnon osat) hyväksiluettua lukiopohjalla. Niiden tilalle tulee sitten jotain omaan alaan liittyvää (ja todnäk mielenkiintoisempaa). Työelämätaitoja ja myöhemmin tulevaa yrittäjyyttä opiskelen yhä muiden kanssa normaalisti. Mutta käytännössä liikuntaa, matikkaa ja tieto- ja viestintätekniikkaa ei tässä blogissa enää näy tämän päivityksen jälkeen. Samalla se tarkoittaa, että tästä eteenpäin (ja tämä päivitys mukaanluettuna) tämän blogin pitäminen muuttuu vapaaehtoiseksi. Katsotaan kuinka pitkälle riittää intoa päivitellä tätä.

Torstai 14.9

Liikuntaa ja elektroniikkaa. Liikunnassa sama kuin pari edellistä kertaa, salil eka, salil vika.

Elektroniikassa hoidettiinn ekana abiko-liittimen juottaminen loppuun. Sen jälkeen tuli uusi komponentti, transistori. Transistorin idea on vaikea selittää, kokeilen esimerkkien avulla. Transistoreissa on kolme jalkaa/liitintä. Kollektori (eng. collector), kanta (eng. base) ja emitteri (eng. emitter). Transistorien kanssa saa lukea datalehden tarkkaan jotta tietää mikä on mikäkin. Sillä erittäin paljon väliä.

Transistorin idea on tavallaan moninkertaistaa sinne syötetty virta. Mutta jotta se voi toimia, sen kynnysjännite (0,6V) täytyy ylittää. Se tavallaan täytyy aukaista. Havainnollistetaan kynnysjännitettä vesihanan avulla. Vesi kuvaa virtaa. Hanasta ei tule ollenkaan vettä (virtaa) jos se on kiinni. Jos hanaa avataan ihan vähän, vesi alkaa kulkea. Se hetki kun hanasta alkaa tulla vettä kuvaa sitä transistorille annetaan kunnysjännitteen verran jännitettä. Jos hanaa käännetään enemmän auki, vettä tulee enemmän.

Rakenneltiin harjoituskytkentä jotta voitaisiin mittailla transistorin toimintaa käytännössä. Se oli suht monimutkainen, siihen tuli transistorin (BC 546 B) lisäksi kolme erilaista vastusta ja siihen kytkettiin sekä säädettävä tasajännitelähde ja 5V tasajännitelähde. Kuvissa selvinnee paremmin.

Perjantai 15.9

Jatkettiin transistorin kanssa. Virtaa tulee transistoriin kollektorin ja kannan kautta. Niillä siis päätetään kuinka paljon virtaa sinne päästetään ja kuinka paljon sitä siitä seuraten tulee ulos. Miten voimme rajoittaa transistoriin pääsevää virtaa? Vastuksilla. Kun tiedämme paljonko virtaa haluamme transistorista ulos, pystymme laskemaan paljonko virtaa sinne laitetaan ja kuinka suuret vastukset tarvitaan jotta sinne päätyy oikea määrä virtaa.

Maanantai 18.9

Yleensä maanantaisin on ollut matikkaa ja tieto- ja viestintätekniikkaa. Vaan ei enää koska hyväksiluvut. Sain omaa ohjelmaa. Pääsin säätämään Aduinon kanssa. Wikipedian mukaan avoimeen laitteistoon perustuva mikro-ohjain-/elektroniikka-alusta ja ohjelmointiympäristö. Koska tuo on vähän hankalasti ilmaistu, selitän sen selkeämmin. Mä käytin jotain aloitussettiä (beginner kit). Siinä on itse Arduino (UNO) joka on vähän kämmentä pienempi piirilevy jossa on juttuja, kuten tuo mikro-ohjain. Sitten siinä on kytkentäalusta. Ei samanlainen kuin mitä me yleensä käytetään elektroniikassa vaan pienempi. Tuo on sellainen joihin komponentit laitetaan suoraan, siinä on pieniä koloja joihin komponenttien jalat/liittimet saa kiinni. Arduino kytkentäalusta on liitettävissä tietokoneeseen (pc) USB-piuhalla. USB myös toimii jännitelähteenä. Lisäksi on kasa komponentteja ja kirja (englanniksi) jossa on harjoituksia, tai projekteja kuten kirja niitä nimittää. Sitten tosiaan tuossa pääsee harjoittelemaan ohjelmointia, sekin neuvotaan kirjassa. Koodaus tehdään Arduinon omalla ohjelmointikielellä, joka wikipedian mukaan on C++:aan perustuva.

Sain tehtyä ekan tehtävä ja toinen jäi kesken. Ekassa tehtiin kytkentä johon tuli punainen LED, vastus ja nappula. Idea on, että mun nappi ei ole pohjassa, kytkentä on poikki eikä virta kulje. Kun se painetaan pohjaan, virta kulkee ja LED syttyy. Sitten harjoiteltiin sarja- ja rinnankytkentä. Sarjakytkennässä nappeja oli sarjassa kaksi, jolloin ne täytyi painaa molemmat pohjaan jotta LED syttyy. Rinnakkaiskytkennässä oli myös kaksi nappulaa, mutta rinnan joten jo yhden painaminen sytyttää LEDin.

Toinen tehtävä sisälsi jo koodaamista. Sen nimi oli jotain luokkaa “spaceship interface”. Idea on, että kytkennässä on kaksi punaista LEDiä ja yksi vihreä LED, nappula ja vastuksia. Kun nappia ei paineta, vihreä LED palaa. Kun sitä painetaan, vihreä sammuu ja punaiset alkavat vilkkua. Tähän tarvitaan ohjelmointia. En saanut vielä ohjelmaa toimimaan, tähän mennessä paras saavutus on päällä oleva vihreä LED. Keskiviikkona jatkuu.

Tiistai 19.9

Koko päivä elektroniikkaa, lisää transistoreja. Opin että transistoreilla on vahvistuskerroin (eng. current gain). Kuulemma yleisesti puhutaan gaininsta, eikä termiä vahvistuskerroin juurikaan käytetä. Se lasketaan jakamalla kollektorivirta kantavirralla. Virrat täytyi ensin mitata jotta laskun sai aikaiseksi. Yleismittarilla ne toki saa selville.

Transistorien lisäksi tuli uusi asia, ESD (electro static discharge). Suomennettuna sähköstaattinen purkaus. Jokainen on varmasti saanut sähköiskun hankaussähkön takia. Staattisesta sähköstä siis kyse. Eli juuri siitä kun talvella villapaita päällä menet ja kosket siihen ovenkahvaan ja sitten tuntuu näpäys. Tai saattaa myös kuulua, ehkä jopa näkyä. Arvaappas piruuttasi paljonko jännitettä on silloin kun tunnet sen näpäyksen. 3000V. Jos kuulet, 4000V ja jos näet niin 5000V. Vertailun vuoksi, pistorasiasta tulevassa verkkovirrassa on 230V.

Tosiaan, sikäli ylläoleva on harhaanjohtava että koskiessasi ovenkahvaan, et saa siitä sähköiskua vaan se sähkövaraus joka on kertynyt sinuun, purkautuu. Eli se liikkuu kädestäsi siihen ovenkahvaan, ja siitä eteenpäin jos pystyy. Näitä sähköiskuja tapahtuu usein juuri metallin (kuten se ovenkahva) kanssa, koska metalli johtaa hyvin sähköä. Esimerkiksi muovi johtaa huonosti sähköä ja sen takia se varaus ei purkaudu siihen muovimattoon jonka päällä kävelet. Staattisesta sähkön syntymisestä en osaa selittää kovin hifisti, mutta sitä siis syntyy kun materiaalit hankaavat toisiaan vastaan. Siis pelkästään jo liikkuminen tuottaa sitä. Ihmisen itsensä tuottama hankaussähkö ei ole ihmiselle vaarallista, eihän sitä edes juuri huomaa.

Miten tämä siis liittyy elektroniikkaan? Olennaisesti. Osa komponenteista, erityisesti puolijohdekomponentit ovat sille herkkiä. Se johtuu siitä että jännite- ja virtaerot ovat hetkellisesti niin suuria. Jos ajatellaan että esimerkiksi mikropiirien toiminta-alue on noin 1-3V niin jos sinne hetkellisesti tuupataan se 3000V niin ei se siitä hirveästi tykkää. Komponentteihin voi tulla rakenteellisia vikoja kuten liitosten hajoamista tai metallin sulamista. Siitä seuraa erilaisia toimintahäiriöitä, voi olla että komponentti hajoaa heti, saattaa toimia väärin tai lakata toimimasta myöhemmin. Mieti kuinka kivaa on, kun asennat muistikamman koneeseen etkä suojaudu kunnolla ja vaurioitat sitä huomaamattasi. Mutta vika ei ilmene heti, vaan kampa toimii ihan normaalisti pari viikkoa ja lakkaa sitten toimimasta.

Miten tältä siis suojaudutaan? Ensin on hyvä tietää mitkä asiat lisäävät riskiä. Matala ilmankosteus, syntyy useimmiten talvella kun sisällä on lämmintä ja ilma on kuivaa. Tietyt vaatemateriaalit, kuten villa ja keinokuitu. Myös lattiamateriaaleilla on väliä, mutta niihin voi olla vaikea vaikuttaa. Suojautumiskeinot ovat vastakohtia edellisistä. Kostea ilma, vaatetus, ranneke, kengät, pöytämatto. On olemassa esd-vaatteita ja -kenkiä. Lisäksi on olemassa esd-rannekkeita. Näitä on itse asiassa vaikka kuinka paljon, löytyy jopa esd-tuoleja.

Haittoja voidaan torjua siten, ettei komponenttien jalkoihin/liittimiin koske. Erityisesti mikropiirit, transistorit ja tietokoneiden muistikammat. Ranneke on hyvä tapa. Sen idea on että siitä lähtee johto, jolla saat maadoitettua itsesi, jolloin varaus purkautuu maahan eikä komponenttiin. Nykyisissä pistorasioista löytynee helpoin tapa maadoitukseen. Niissä on ne kaksi metalliosaa, kyllä te tiedätte mitä tässä haetaan. Siihen johdon pää kiinni, yleensä siinä on sellainen hauenleuka. Nykyisissä pistorasioissa sitä ei edes juuri saa väärään paikkaan koska reiät on suojattu, ettei se perheen nelivuotias ihme työnnä sukkapuikkoa pistorasiaan. Toinen vaihtoehto on lämpöpatteri. Siitä pitää etsiä tosin kohta joka ei ole maalattu ja se vaatii kupariputket. Oman elämänsä koti-insinöörin keino on koskea tietokoneen koteloa ja alkaa vasta sen jälkeen säätämään osien kanssa. Tuossa keinossa on se ongelma, että vaikka koskeminen purkaa varauksen, se jää koteloon. Lisäksi kun seuraavan vaihdat asentoa tai yleensäkään liikut, alkaa kertyä uusi varaus. Rannekkeen kanssa tätä ongelmaa ei ole. Myös esd-pöytämaton idea on se että sen saa maadoitettua.

Keskiviikko 20.9

Tänään käytiin vielä läpi esd:tä, katseltiin millaisia ne erilaiset esd-suojavälineet ovat. Saatiin tieto että päästään kohta rakentelemaan. Päästään siis ekaa kertaa rakentamaan rakennussarja, tarkoitus on siis saada oikeasti toimiva laite aikaan. Kuulemma peruskomponentit on käsitelty niin voidaan siirtyä sitten tuohon. Ja kun esd on käyty läpi niin osataan olla rikkomatta komponentteja epähuomiossa. Tehtiin myös juotoksia, ihan vaan vastuksia kiinni piirilevyyn.

En päässytkään jatkamaan Arduinon kanssa. Iltapäivällä oli VERSO-koulutus. Verso tarkoittaa vertaissovittelua, ja käymällä koulutuksen voi toimia sovittelijana. Idea on että opiskelijat voivat sopia riitatilantetaan keskenään ja tilanteessa on kaksi sovittelijaa mukana. Perustuu vapaaehtoisuuteen, ei jaeta rangaistuksia, yritetään löytää ratkaisu, vaitiolovelvollisuus ja puolueettomuus. Annetaan molemmille konfliktitilanteen osapuolille mahdollisuus kertoa oma näkemyksensä tapahtuneesta ja kertoa miltä se tuntui. Jos tällä tavalla saadaan asia soviteltua niin oikein hyvä, jos ei niin vasta sitten asia siirtyy ryhmänohjaajalle. Vei tosiaan koko iltapäivän, työelämätaitojen tunti meni myös tässä.

Koulutuksessa käytiin ensin läpi osallistujat (esittäytyminen) ja sen jälkeen mietittiin millaisia tilanteita on kohdannut joihin olisi pitänyt puuttua. Tai vaihtoehtoisesti keksiä esimerkkejä. Sen jälkeen ne jaettiin ryhmiin aiheen mukaan, fyysinen, eristäminen, pakottaminen tekemään asioita, omaisuuteen kohdistuva, sanallinen. Käytiin läpi näitä tilanteita. Sen jälkeen kysyttiin kysymyksiä, joihin vastattiin kyllä tai ei. Meillä oli punainen lappu (ei) ja vihreä lappu (kyllä) joka nostettiin pystyyn sen mukaan mitä mieltä oli. Sen jälkeen katsottiin video jossa oli VERSO-sovittelijat kertoivat kokemuksistaan. Ja sitten käytiin vielä läpi vertaissovittelun pelisäännöt ja kuinka sovittelutilanne.

Kahvitauon jälkeen harjoiteltiin ryhmissä. Kierrettiin neljä eri tilannetta läpi joissa kaikissa oli erilainen kuvitteellinen tilanne sovittelusta. Osa toimi sovittelijoina ja osa osallisina. Rooleja vaihdettiin niin jokainen pääsi kokeilemaan miltä sovittelutilanne tuntuu käytännössä ja millä tavalla se eroaa roolien mukaan. Sen jälkeen käytiin läpi mikä fiilis päivästä jäi, saatiin todistukset ja koulutus oli aikalailla siinä.

Heitellään kasa kuvia tähän vielä. Heihei ja seuraavaan kertaan!

Abiko-liitin valmiina. Muovista tuli vähän ruma koska jätin sen yön yli kiinni tuohon apuvälineeseen. Eipä se sen toimintaa kyllä haittaa että sikäli aika sama.

Transistori, BC 546 B. Tässä merkintätavassa eka kirjain kertoo materiaalin, ja toka käytöalueen. Jalat vasemmalta oikealle, kollektori, kanta, emitteri.

Kytkentä samalla kaverilla. Siellä näkyy kolme vastusta ja kuten huomaa, punaisia ja sinisiä piuhoja on molempia kaksi eli siihen on liitetty kaksi jännitelähdettä. Sopassa on mukana myöskin yleismittari, tällä hetkellä mitataan kannan ja kollektorin välistä jännitettä.

Arduino. Tuollainen se on, ei kovin suuri. Vasemmalla piirilevy, oikealla kytkentäalusta. Molemmat ovat puisella alustalla, sekin tulee paketissa mukana. Se oli valmiiksi koottu koska en ole tämän eka käyttäjä.

Komponentteja. Tuo lokerikko ei kuulu aloitussettiin, se on ihan näiden oma lisäys. Paljon siinä on kaikkea. Vastuksia, piuhoja, diodeilla, erivärisiä LEDejä, pieni näyttö (2 riviä joihin saa molempiin 16 merkkiä), osa jolla Arduinoon saa kiinni 9V patterin, joku pieni moottori, mikropiirejä, kondensaattoreita, nappuloita, transistoreja, taisi olla muutama regulaattorikin. Eli tiivistettynä: paljon jänniä komponentteja.

Ja nyt kytkentäalustalla on vastus, punainen LED ja nappi. Samalla näette mihin USB tulee kiinni, toi keltainen johto. Se on USB vaan siitä päästä mikä laitetaan kiinni koneeseen, tämä toinen pää on erinäköinen.

Ja LED syttyy kun painaa nappia. Jeejee!

Tässä on kaksi nappia kytkettynä sarjaan. Eli koska ne on kytkennän kannalta peräkkäin, molemmat täytyy painaa pohjaan jotta virta pääsee läpi ja LED syttyy.

Ja tässä molemmat painettuna pohjaan, kytkentä toimii niinkuin pitääkin.

Tämä on toisesta tehtävästä jossa on ideana että vihreä LED palaa ja kun nappia painaa niin se sammuu ja punaiset alkavat vilkkua vuorotellen. Aikasemmassa kytkennässä vaan punainen ja musta piuha menivät piirilevyn puolelle jotta saatiin virtaa ja tietokone toimi jännitelähteenä. Nyt sinne menee myös keltaisia piuhoja, yksi kustakin LEDistä.  Tämä on se vaihe jossa tarvitaan ohjelmointia, Arduinolle täytyy ohjelman avulla kertoa mitä haluamme tapahtuvan kun nappia painetaan. Kaikki nuo kohdat johon keltaiset piuhat menevät on numeroitu. Koodataan pitää kertoa halutaanko että LED on päällä vai ei. Täytyy myös kertoa millä perusteella LEDien tilaa muutetaan. Selitän tämän tarkemmin myöhemmin, koska tosiaan en saanut koodia vielä toimimaan täysin.

Setin mukana tuli tuommoinen pahvinpala jolla Arduinosta saa avaruusaluksen ohjauspaneelin jolla säädellään aluksen hyperajoa. Tuossa on myös tekstiä, idealla että vihreä LED kertoo järjestelmän olevan käyttövalmis, napista se "yllättäen" laitetaan päälle ja vilkkuvat punaiset LEDit kuvaavat sitä kun hyperajo on käynnissä. Katsotaan saako aluksen teknikko hyperajolaitteen toimimaan huomenna.

Toisenlainen transistori, tämä taisi olla BC 107 B. Kuten huomaa, tällä on erilainen kotelo kuin edellisellä. Tämän kotelo mallia TO-18, se edellinen oli TO-92.