Sekalaiset kysymykset

Perusteet

Miten saan rakennettua yksinkertaisen kanttiaaltoa tuottavan oskillattorin ?

Alla oleva kytkentä toteuttaa yksinkertaisen oskillattorin:

    + 5-15 V
       |
       |  -  -        -  -
       |  |  |  |  |  |  |
      ---------------------
      |                   |
       )   MC14093BCP     |
      |                   |
      ---------------------
       |__|  |  |  |  |  |
       |     |     -  -  -
       |-RRR-|
     + |     |
      CCC    |
     - |    ULOS
       -

Oskillattorin taajuus määrätään kondensaattorin ja vastuksen arvoa säätämällä. 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 perusyksiköiksi R=47000 ohmia ja C=0,22uF = 0,00000022 F ja kertomalla nuo keskenään saadaan 0,01034 sekuntia.

Värähtelyn taajuus f = 1/T eli 1/ 0,01034 eli vajaat 100 hertziä.

Muita mahdollisia kytkentöjä on kasata kytkentä 555 ajastinpiiristä.

Miten saa tehtyä lyhyitä pulsseja kanttiaaltosignaalista ?

Lyhyitä pulsseja saa aikaan esimerkiksi liipomalla sisään tulevalla kanttiaallolla monostabiilia multivibraattoria, jollaisen saat rakennettua esimerkiksi 555 ajasinpiiristä (datalehdistä löytyy esimerkkikytkentä tälle). Jos kytkennässäsi on vapaita porttipiirejä, niin saatat suoriutua hommasta jollakin ad hoc RC-piirillä ja parilla portilla. Esimerkiksi seuraavasti:

               --------------------|
alkup.        |                    |nand|----> kapea pulssi ulos
kantti >------o--| R |--o--|inv|---|
                       _|_
                       _C_
                        |
                       _|_

Tämän kytkennän ideana on siirtää nandin toiseen tuloon sama signaali kuin toiseen, mutta invertoituna ja viivästettynä. Pulssin leveys määräytyy RC-piirin aikavakiosta, karkean arvion voit laske t = R*C , eli sadasosasekunnille esim. 100k / 100n. Noiden muodostaman impedanssin syöttämisessä ei pitäisi CMOS-piirilläkään olla ongelmia. Näillä vippaskonstipiireillä pystyy tekemään kaikenlaista, mm. pulssin toisen reunan viivästyksiä kunhan käytettävät taajuudet eivät ole kovin suuria.

Miten teen elektronisen lämpötilakytkimen ?

Yksinkertaisen lämpötilakytkimen voi kastata seuraavasti: Otapa vaikka LM358 operaatiovahvistin lähtökohdaksi, tee sen NTC:n ja muutaman kanssavastuksen avulla komparaattorikytkentä. Haluamasi värähtelyneston saat aikaiseksi kehittelemällä laitteeseen hystereesin takaisinkytkennän avulla. Kytkentä on seuraavan tapainen:

        (+)--+----+----------------------
             |    |
             |    R       |\
             N    +-------|-\
             T    |       |  \
             C    R       |   >--+------- ulostulo
             |    |       |  /   |
             +----|-----+-|+/    |
             |    |     | |/     |
             R    |     |        |
             R    |     +---RRR--+
             |    |
        (-)--+----+----------------------

Jos haluat toimivan eikä mielenkiintoista rakenteluprojektia, niin perinteinen termostaatti lienee ylivoimainen anturi. Hintaa valmiille termostaatille saattaa sitten tulla jopa muutamiakin satasia.

Mittarit ja laskimet

Millä periaatteella voin tehdä moottorin kierroslukumittarin ?

Mittari periaatteessa syntyy monostabiilista, jonka perään laittaa alipäästösuodatuksen, jonka jälkeen mittaa jännitettä joko analogisesti tai sitten digitaalisesti. Tälläisen kytkennän antojännite seuraa aika hyvin sisään tulevien pulssien taajuutta. Pulssit moottorista saa otettua esimerkiksi katkojankärjistä tai tulpan johdon ympärille kierretystä eristetystä johdosta (huomioi tarpeelliset suojaukset).

Kun syötän koskettimen läpi jännittä digitaalisen laskuripiirin kellonastaan, mutta digitaalikytkentä ei kuitenkaan laske noita pulsseja oikein. Missä vika ?

Digitaalipiirien sisääntulon ohjausessa signaalin pitää olla sellainen, että siinä on luotettavat nolla- ja ykköstilat. Eli jos kytkennästä puuttuu tarvittavat ylös- tai alasvetovastukset niin kytkentä ei voi toimia kunnolla Digitaalipiirien kellonastan heiluttelu mekaanisella kytkimellä suoraan ei ole oikein hyvä ajatus. Kytkimien sekä releiden kärjet tuppaa usein värähtelemään auetessaan ja/tai sulkeutuessaan ja laskuripiirit tulkitsevat sen monena pulssina.

Ylimääräiset kytkinvärinät pitää poistaa jotta digitaalipiirit toimisit kunnolla tuolla kytkimellä tuotetulla kellosignaalilla. Yleensä kytkimen tai releen tuottamat pulssit pyöristetään alipäästösuodattimella ja tuosta pyöristetystä signaalista tuotetaan sitten kunnollinen kanttiaalto schmitt-triggerin sisältävällä portilla.

Miten elektroniset sykemittarit toimivat ?

Ns. pulssioksometrit toimivat seuraavalla tavalla: sormen tahi korvanlehden (tai mikä muun ruumiinosan hyvänsä) läpi valaistaan yhtä aikaa infrapuna- ja tavallisella punaisella valolla. Ledit käyvät hyvin. Toisella puolella tutkittavaa ruumiinosaa läpi tuleva säteily vastaanotetaan vastaaville aallonpituuksille soveltuvilla kapineilla, esim. fototransistoreilla.

Veren happea sitoneet hemoglobiinimolekyylit imevät eri tavalla infrapunaa kuin hapettumattomat, vertailukohtana käytetään sitä punaista valoa. Pulssiaallon tullessa hapettuneita molekyylejä on valon tiellä enemmän ja valoa pääse läpi vähemmän. Loppu onkin sitten vaan kikkailua operaatiovahvareilla. Periaatteessa. Periaatteessa siis helppo nakki, mutta käytännössä ei. Mittausosan aallonpituudetkaan muuten ei voi olla mitä sattuu.

Miksi nesteen resistanssin mittaus pitää tehdä vaihtovirralla ?

Vesiliuoksen johtokyvyn mittauslaitteessa taytyy kayttää vaihtovirtaa jotta saa oikeita tuloksia: muuten elektrodit polarisoituvat ja syöpyvat.

Miten teen veden korkeuden ilmoittavan kytkennän ?

Seuraavassa eräitä mahdollisia ratkaisuja:

Laita termistoreita tasaisin välein kiinni tikkuun ja upota tikku pystysuoraan vesiastiaan. Aloita lämmittämään termistoreita niin etta pidat ne vakiolämpötilassa. Tarvittava lämmitysteho kertoo sen onko termistori vedessä vai kuivana. Tämä sama periaate toimii myos virtauksen mittaukseen nesteillä.
Liimaa elohopekytkimiä kiinni styroksikappaleisiin joihin laitat painon toiseen päähän. Laitat näitä styroksisia virityksiä tasaisin etäysyyksine päähän mitattavaan astiaan. Kun vesi nousee, kytkin kallistuu kun styroksi nousee ylöspäin.
Laitat kellukkeen kellumaan vedenpintaan ja mittaat siihen kiinnitetyn langan liikkeitä (esimerkiksi lanka pyörän ympäri ja pyörän akseliin pyörimisenilmaisin)
Mittaa kahden lähekkäin olevan metallivevyn välistä kapasitanssia. Ilman k=1 ja veden k=81 eli ero on huomattava.

Laitteeseeni tulee 10V jänniteviesti, miten suojaan sisääntulon ylijännitteiltä ?

Yksi mahdollisuus on laittaa esimerkiksi 10V zenerdiodi rinnan sisääntulon kanssa ja sisääntulojohtoon sarjaan sopiva vastus rajoittamaan virtaa ylijännitetilanteessa. Tässä kytkennässä zeneri alkaa johtaa kun sisääntulojännite ylittää 10 V tai jos menee alle nollan. Ja zenerihän kytketään tässä niin päin että katodi tulee mittausarvon puolelle. Tälläisessä kytkennässä kannattaa komponenttiarvot mitoittaa siten, että tämä suojaus ei aiheuta pahoja mittavirheitä alueen yläpäässä.

Toinen mahdollisuus on klassiset suojadiodit: Jos laitteessa on 10V käyttöjännite saatavilla, niin kytke yksi diodi mittausarvosta diodi sinne 10V:iin ja toinen diodi nollaan. Diodit kytketään niin päin että katodi (se merkitty pää) tulee +10V:iin siinä ekassa diodissa ja mittausarvoon päin toisessa. Tällöin diodit ohjaavat yli 10 V:n ja alle 0 V:n jännitteet käyttöjännitteeseen ja maahan. Jännitelähteen pitää olla riittävän 'tukeva' että se jaksaa niellä ne ylimääräiset ylijännitepulssit.

Yhtenä mahdollisuutena voisi harkita myös MOV:in (metallioksidivaristori). Se kytketään niinikään jännitteestä nollaan. MOVeja saa useille eri jännitteille, tässä tapauksessa tarvitaan 10V malli.

MOV kestää isompia ylijännitepulsseja kuin zenerdiodi, mutta ei ole niin nopea. MOV ei ole myöskään hyvä jatkuvan ylijännitteen tapauksessa. Paras suojaus saadaan kun laitetaan ensin MOV, sitten perään vastus ja sen perään zenerdiodi. Tämä suojaa sekä isoilta että pienemmiltä ylijännitteiltä. Ja kun vielä laittat vaikka 250 mA sulakkeen ihan ekaksi siihen johtoon niin suojaus alkaa ollakin aika varma.

Muistettakoon kuitenkin Murphyn lain elektroniikkaa koskevista pykälistä mm. seuraavat suojauksia koskevat kohdat:

Ylijännitesuojakytkennöissä puolijohdekomponentit suojelevat nopeaakin sulaketta palamalla itse ensin.
Riippumatta ylijännitesuojauksen toteutusperiaatteesta, ylijännitepulssin tullessa kalleimmat komponentit palavat ensiksi.

Zeneriä käytettäessä kannattaa muistaa, että se on ylijännitesuojana korkeintaan välttävä. Vaativissa sovellutuksissa kannattaa käyttää erityisesti ko. tarkoitukseen suunniteltuja puolijohteita, jotka kulkevat Transil, Tranzorb ym. nimillä.

Suurjännitelaitteet

Mikä on teslamuuntaja ?

Teslamuuntaja on värähtleypiiriksi viritetystä suurjännitemuuntajasta koostuva laite jolla pystytään tuottamaan hyvin korkeita suuritaajusia jännitteitä. Teslamuuntajalla pystyy saamaan esimerkiksi voimakkaista sähköpurkausia ilmaan. Muuntajan nimi tulee siitä, että Nikolai Testa viritteli tuollaisia laitteita noin sata vuotta sitten.

Systeemissä on käämi ja konkka kytkettynä kipinävälin kanssa sarjaan. Konkkaa ladataan suurjännitteellä virtarajoitetusta powerista. Kun konkan jännite on riittävä, kipinäväli ly| läpi, ja muodostuu LC piiri, joka värähtelee ominaistaajuudellaan, kunnes kipinäväli lakkaa johtamasta. Käämi on induktiivisesti kytkettynä toiseen käämiin, jonka resonanssitaajuus on sama kuin LC-piirin. Resonaattorissa muodostuu/tapahtuu 1/4-aallon resonanssi ja jännitehuippu käämin toiseen päähän, kun toinen pää on maadoitettu. Siinä koko systeemi - kaikki muu on sitten engineeringiä, että saa todellisen systeemin toimimaan.

Eri teslamuuntajien jännitteet ja taajuudet vaihtelevat. Taajuudet ovat yleensä luokkaa vähän yli audio ja yläpäänä muutama MHz. Muuntajan taajuuden voi suunnitella haluamakseen. Teslamuuntajan tuottamat jännitteet ovat korkeita, luokkaa vähintään kymmeniä, yleensä ehkä 100kV. Paljon tuonkin yli meneviä (luokkaa 1MV) on mitattu.

Miten teen oman teslamuuntajan ?

Osoitteesta http://www.eskimo.com/~billb/tesla/tesla.html löytyy teslamuuntajille pyhitetyt webbisivut. Kuvause eräästä teslamuuntajaprojektista löytyy osoitteesta http://users.utu.fi/slaur/. Rakennusohjeita ja tietoa löytyy osoitteista ftp://ftp.funet.fi/pub/sci/electrical/tesla ja http://www.nic.funet.fi/pub/sci/electrical/tesla/. Lisää teslamuuntajalinkkejä löytyy osoitteesta http://www.epanorama.net/psu.html.

Käytännössä pieni noin 500 watin systeemi aikaansaa noin puolen metrin purkauksia ilmaan. Tuommoisen resonaattoriin kannattaa käyttää 11cm dia PVC viemäriputkea, johon noin tuhat kierrosta noin 0.5mm dia käämilankaa, ja metrinen toroidi päähän - tuo resonoi jossain 200kHz paikkeilla. HV-konkka syntyy polypropyleenilevystä ja kuparifoliosta, josta kääritty paketti muuntajaöljyyn. Powerina neonmuuntajia (8kV) tai öljypoltinmuuntajia (10kV). Ensiökäämi kannattaa tehdä hehkutetusta 10/12mm dia kupari(vesijohto)putkesta. RF-maaksi maadoitustanko maahan (vaikka 1.5 metrinen) ja siitä kaapeli resonaattorin alapäähän kiinni.

Teslamuuntaja on hyvin vaarallinen, jos ei ymmärrä mitä on tekemässä. Lue osoitteesta http://members.misty.com/don/tcsafe.html löytyvä dokumentti saadaksesi jonkunlaisen idean vaaroista. Ensimmäinen virhe voi olla viimeinen.

Miten paljon teslamuuntaja tuottaa radiohäiriöitä ?

Teslamuuntajan toiminta perustuu suuritaajuuksisiin suurjännitteisiin jotka synnyttävät kipinäpurkauksia ilmassa, joten kyllä tuollainen laite radiohäiriöitä tuottaa ihan tuntuvasti. Ainakin isommille laitteille suositellaan häiriösuojattuja huoneita ja kaikki häiriöherkät laitteet kannattaa pitää kaukana tuollaisesta teslamuuntajasta.

Radiohäiriöiden määrä riippuu muuntajan toteutuksesta, mutta pikku RFI:tä ei kannata hämmästellä. Laite pitää tietysti tehdä riittävän matalalle taajuudelle, jotta tuolla yli 30MHz alueella ei tule paljon mitään harmonisia.

Miten Kirlian-kuvaus toimii ?

Kirlian-kuvauksen periaattena on, että syötät suurjännitteen metallilevyyn, jonka päällä on valokuvauspaperi, vaikkapa mustassa pussissa. Välissä ei saa olla liikaa eristystä, että sähköpurkaus yleensä syntyy.

Kun lyöt kätesi levyn ja filmin päälle, ja pidät levyä jännitteellisenä muutaman sekunnin, syntyy paperille kuva kädestäsi. Kuvan laatuun vaikuttaa käden kosteus ( hikisyys...), tai oma johtavuutesi yms. Ei kannata itseään kovasti maadoittaa, ettei tule näpeille ja suurijännitelähteen tulee olla turvallinen (turvallinen taajuus, rajoitettu virta jne).

Kuva syntyy koronapurkauksista, ja otsoni ja muut ilmassa olevat kaasut aiheuttavat siihen erilaisia kauniita värejä. Näitä huuhaaihmiset kuvittelevat auraksi. Muulla tavoin, esim polaroid kameralla tuotetut "aura" kuvat ovat huijausta, niissä käytetään vain kaksoisvalotuskikkailua.

Kirlian-kuvaus ei ole niin erikoienn asia, että kannatta leikkiä hengenvaarallisten suurjänniteviritysten akanssa. Jos et tunne kuinka suurjänniteitä voi käyttää vurvallisesti, älä harkitsekaan yrittäväsi tätä itse. Lisää tietoa aiheesta ja rakennusohje löytyy osoitteesta http://www.cebunet.com/kirlian/mkcameras.htm.

Miten saan helpoimmin suurjännitettä ulos TV:n juovamuuntajasta ?

Helpoin tapa (varsinkin jos muuntajan tarkkaa johdotusta ei tunneta) on käämiä rungolle uusi ensiö, ja ajaa sitä omalla elektroniikalla. Esimerkiksi viritys, jossa on centertapatty ensiö, jota ajetaan push-pull-kytkennällä.

Aiheeseen liittyviä esimerkkikytkentöjä löytyy seuraavista osoitteista:

Sähkömoottorin ohjaus

Miten ohjaan RC-autojen ja lennokkien servomoottoreita ?

RC-laitteissa käytetyt servomoottorit käyttävät 4.8 voltin käyttöjännitettä ja ne liitetään normaalisti radio-ohjauslaitteisiin kolmijohtimisella liitännällä. Tyypillisesti musta johdin on maa, punainen johdin on käyttöjännitteelle ja valkoinen johdin on ohjaussignaalille.

Servolle lähetetään 1..2 millisekunnin mittaisia pulsseja noin 50 kertaa sekunnissa. Pulssin leveys määrää mihin paikkaan servon pitää siirtyä: 1 millisekunnin pulssit siirtävät servon toiseen reunaan ja 2 millisekunnin pulssit taas vastakkaiseen laitaan. Alla olevasta kuvasta selviää servoille menevän signaalin muoto:

     ____                               ____       +4.8V 
    |    |                             |    |
    |    |                             |    |
____|    |_____________________________|    |____  GND
    |<-->|
    1..2 ms

    |<-------------------------------->|
         18-25 ms

Perusperiaatteena on, että RC servoa on helppo ohjata 1-2 ms 5 V noin 50Hz pulsseilla. Pulsseja pitää tulla noin 18ms välein, muutoin servo jää siihen missä se on viimeksi ollut.

RC-ervojen johdotus on yleisimmin seuraavan "standardin" mukainen: Musta johto on maa, keskimmäinen 5-6 V käyttöjännite ja viimeinen oranssi tai keltainen johto on servonohjausnasta.

Jos servo on Futaban, Hitecin tai muun valmistajan "vakioservo", niin niiden vääntövoima on noin 3 kg/cm. Normaali servo syö tavallisesti virtaa luokka alle sata milliampeeria, mutta maksimikuormituksela se voi videä jopa kaksi ampeeria. On olemassa myös voimaservoja, joiden vääntövoimat on ainakin 3-8 kg/cm. RC-servossa normaali servopyörän koko on sellainen, että reunimmainen reikä keskitapista on 1,5 cm matkan päässä tästä (jolloin 3 kg/cm servo nostaisi tästä paikasta 2 kg painon). Jos servon antama voima ei suoraan riitä, niin kannattaa soveltaa joissain servopaketeissa olevia "servorieskoja", jotka ovat pyöreitä kiekkoja tähtimäisen muoviläpyskän tilalle vaihdettavaksi. Jos näistä ottaa isoimman ja työstää sen epäkeskoksi ja ottaa liikkeen rieskan reunasta, niin parin sentin voimakas liike lienee mahdollinen. Tästä saa sitten tarvittavaa lineaariliikettä sopivalla työntötangolla.

         __    
       /    \
      |  @   /=======<---> liike
       \_ _/

Monesta RC-servosta voi rakentaa myös jatkuvasti pyörivän pienen moottorin jos muokkaa sen toimintaa. RC-servosta saa moottoriohjaimen, joka kulkee eteen tai taakse prosessorin ohjauksessa, kun poista takaisinkytkentäpotentiometrin ja korvaa se vastaavalla kahdella vastuksella. Yleensä potentiometrit ovat noin 5kilo-ohmia, joten vastukset voivat olla esimerkiksi 2.2 kilo-ohmia kumpikin. Jos servossa on mekaanisia rajoittimia estämässä muuten sen pyörimistä ympäri, pitää nekin poistaa samassa operaatiossa.

RC-servojen hintaluokka halvimmille perusservoille on noin 20 Euroa. Kalliimmat erikoisservot maksavat enemmän. RC-servoja saa ostaa RC-autojen/lenkkokkien tarvikkeitä myyvistä askarteluliikkeistä.

Lisätietoja RC-servojen ohjauksesta löytyy osoitteeista http://www.hut.fi/Misc/Electronics/docs/motor/rcservos.html ja http://www.repairfaq.org/filipg/RC/F_Servos.html

Kellokytkennät

Mistä saan tarkan kello-oskillattorin ja kellonajan kytkentääni ?

Valmiita kiteitä ja kideoskillaattoreita löytyy aina +- 20-30 ppm tarkkuuksille saakka. Kiteen taajuuteen vaikuttaa lämpötila: nimellisresonanssi on 25C lämpötilassa ja tippuu siitä molempiin suuntiin mentäessä melko selvästi. Tietysti myös tyypillisen oskillaattorikytkennän komponenttitoleranssit vaikuttavat kiteeseen. Kun halutaan että kideoskillaattori toimii tarkasti riippumatta ympäristön pienistä lämpötilanmuutoksista, niin silloin käytetään kideuunia joka pitää kiteen aina tarkkaan halutun lämpöisenä. Uunioskillaattorit (OCXO, oven controlled crystal oscillator) ovat tarkimmasta paasta, niilla päästään 150-200 Euron hintaluokasaa luokkaan 1ppm ja vanheneminen on siina luokkaa 5-10 ppb/vuosi. Lisätietoja tarkoista oskillattoreista löytyy osoitteesta http://www.piezotech.com/ ja http://www.wenzel.com/.

Jos tarvitse kellokalenterin antamia tietoja (kellonaika ja päivämäärä), niin kannattaa käyttää valmista kellokalenteripiiriä. Esimerkiksi Dallasin kellopiiri DS1302 sisältää kellon + muistia + akunlatauspiirit + akunlatausvirranohjelmoiti. Tämä kaikki on 8-napisessa DIL-piirissä. Ainoa asia on, että kellokide pitää olla oikea, juuri tälle piirille tehty.

Jos tarkempaa kelloa tarvitsee, niin sitten kello kannattaa ottaa jostain ulkoisesta referenssistä joka on tarkka. Sähköverkko on speksattu olemaan pitkällä aikavälillä hyvinkin tarkkaan 50 Hz mutta lyhyen ajan heilahteluja kyllä esiintyy.

On olemassa aikamerkkejä antavia radioasemia. Saksassa toimii DCF77 aikamerkkiasema joka lähettää 77,5kHz:n taajuudella atomikellon aikaa. DCF77 aseman signaalien vastaanottoa varten ollut elektroniikkalehdissä (mm. Elektor Electronics) kytkentöjäkin. Verkostakin löytyy DCF77 materiaalia kuten DCF77 for Linux sivut. Temicillä on piirisetti DCF77 vastaanottamiseta varten (U4224B jota myy Farnell) ja Conrad Electronics myy DCF 77 vastaanotinsarjaa. Usein helpoimmalla selviää kun ostaa valmiin tuohon radioasemaan synkronoidun kellokoneiston (hinta noin satasen luokkaa). Valmiista kellokoneistosta ei saa heöposti tuota aseman lähettämää dataa ulos ja radiolähete ei vlättämättä kuulu kunnolla kaikkien rakennusten sisällä. Valmiita moduuleitakin ja PC-kortteja ajan vastaanottamiseen on saatavissa (niitä myy mm. Conrad Electronics).

Yleisradion televisiolähetettäkin voi käyttää tahdistukseen. Yleisradion TV-lähetyksen juova on tahdistettu rubidium oskillaattoriin joka on tahdistettu atomikelloon. Televisiolähetyksen juovataajuus on 15.625khz ja juovataajuus on vastaanotettavissa melko helposti suhteellisen yksinkertaiseen oskillattoriin tv:n ulkopuolelle. Tahdistus voi tapahtua esimerkiksi television synnyttämästä magneettikentästä tai televisiosta ulos tulevasta videosignaalista (SCART-liittimestä).

Telelevision tekstitelevisiosivuilla lähetetään myös kellonaikatiedot. Ylen radiolähetysten RDS antaa kellon antaa ajan sekunnin tarkkuudella, tosin aika lähetetään vain joka toinen minuutti.

Tarkka kellon tahdistus voidaa hoitaa myös GPS-paikannujärjestelmän signaalien avulla. Koko GPS järjestelmän toiminta on lukittu USA:ssa olevaan atomikelloon ja vastaanottimet lukittuvat sitten satelliteista tulevaan signaaliin. Tyypillisesti GPS-vastaanottomoduuleista saa ulos tarkan pulssin sekunnin välein ja muuten luettuna kellonajan. GPS:n kellonajasta kannattaa mainita, että kyseinen kello ei ole tarkkaan samassa ajassa virallisen ajan kanssa, koska GPS:n kellonaika on jatkuvasti juossut tarkkaan atomikellon mukaan eikä siinä ole otettu huomioon silloin tällöin viralliseen aikaan tehtyjä korjaukssekunteja (korjauksia tarvitaan kun maapallon pyöriminen hidastuu hiljaa). Vaikkakin GPS-kello ei seuraa karkaussekunteja, NAV-sanoma sisältää offsetin jonka vastaanottimen pitää lisätä GPS-aikaan, jotta saadaan oikea UTC-aika. Hinäkuun 1. 1997 GPS-aika oli 12 sekuntia edella UTC-aikaa. Lisäksi GPS-aikaan annetaan muitakin nanosekuntiluokan korjauksia. Seuraavssa katsomisen arvoisia GPS-sivuja:

http://www.nls.fi/kartta/muut/gps.html

Miten GPS-laite voidaan liittää tietokoneeseen ?

GPS-laitteiden yleiseksi liitäntästandardiksi on muodostunut MNEA-protokolla. Kyseessä on normaalia sarjaliikennettä (yleensä 9600 bps) käyttävä ASCII-pohjainen yksinkertainen protokolla. Eli dataa daat tietokoneelle kyn kytket GPS-vastaanottimen sarjalähdän tietokoneeseen ja arvauksena baudinopeudeksi 9600 bps. Mitään erityisiä drivereita ei tarvita, datan pitäisi saada näkyville suoraan vaikka terminaaliohjelman ruudulle. Esimerkkinä NMEA dataa tässä:

$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*68

Jos tuollaisen tapaista tulee ulos, niin shareware/freeware ohjelmia löytyy monenlaisia, millö voit hy|dyntää laitetta.

Käytössä on myös joitain laitevalmistajakohtaisi protokollia, joita hyödyntävää softaa on vähemmän. Monessa laitteessa on kuitenkin mahdollisuus asettaa laite tuottamaan haluttaessa MNEA-standardin mukaista dataa.

Sekalaiset aiheet

Mitä on silikoni ?

Piin ja silikonin sekoittaminen on tavllinen käännösongelma, koska pii usein virheellisesti käännetään silikoniksi. Silikoni on kuitenkin aivan toisenlaista tavaraa kuin pii.

Pii (engl. silicon) on puolijohtava alkuaine, jonka valenssi on neljä. Sen käyttökelpoisuus perustuu kahteen asiaan. Toisaalta siitä on suhteellisen mahdollista tehdä erittäin suuria kiteitä (esimerkiksi muutama metri pituudeltaan ja > 30 cm halkaisijaltaan), ja toisaalta se on puolijohde.

Piillä on samantyyppinen rakenne kuin hiilelläkin. Tämä samankaltaisuus näkyy monessa asiassa. Piin kiderakenne on sama kuin timantilla. Rakenne on erittäin kestävä, ja piillä on joitakin yllättäviä mekaanisia ominaisuuksia tämän ansiosta. Piin lujuus on samaa luokkaa teräksen kanssa, eikä mitään väsymisilmiöitä ole todettu. Ohuen piikiekon (50 um) voi hauraasta olemuksestaan huolimatta kääriä rullalla. Jos rullasta päästää irti, kiekko palautuu täsmälleen entiselleen!

Samankaltaisuus hiilen kanssa näkyy myös piin kemiassa. Pii muodostaa joitakin epäorgaanisia yhdisteitä (vaikkapa SiO2 vrt. CO2) ja erittäin suuren määrän orgaanisia yhdisteitä. Näitten orgaanisten yhdisteitten joukosta löytyy silikoniksi nimettyjä polymeerejä. Toisin sanoen piin ja silikonin yhteys on samaa luokka kuin hiilen ja muovin.

Silikonimuovit (silikonikumit) ovat käyttökelpoisia monessa paikassa, mutta mitään suuriä lämmönjohtajia ne eivät yleisesti ole. Piitahnassa on käsittääkseni jotain piin epäorgaanisia yhdisteitä, joten sillä on merkittävästi parempi lämmönjohtavuus, vaikka esimerkiksi Si02:n lämmönjohtavuus on heikohko (lasi, silikapohjainen keramiikka).

Niin että tällainen ero.

Mihin perustuvat autovarashalyttimet ja voiko sellaisen rakentaa itse?

Kaupallistenkin on melkoisen yksinkertainen. Hälyttimelle pitää järjestää signaalit sytytysvirrasta, ovikytkimiltä, takaluukun kytkimeltä, konepellin kytkimeltä ja mahdollisilta liikeantureilta ja lasin särkymisen tunnistimilta. Ylensä anturit on toteutettu seuraavaan tapaan:

Ovikytkinten signaali on lähes poikkeuksetta saatavilla ovivalokytkimeltä. Ainoa ongelma on se, että jos autossa on viivästetty valaistus, hälyttimen täytyy ottaa tämä huomioon.
Liikeanturi ja lasien särkymisen havaitseva mikrofoni täytyy tuoda hälyttimen mukana
Konepellin kytkin voidaan lisätä yleenä aike helposti jälkikäteen
Hälyttimen päälle/poiskytkeminen on tietysti eleganteinta tehdä langattomalla kauko-ohjauksella, mutta käytännössä tällaisen rakentaminen ei kannata hälytinten nykyisillä hinnoilla.
Käynnistyksenesto voidaan tehdä pätkimällä käynnistysmoottorin solenoidille menevää virtaa.

Omiin virityksiin kannattaa pohtia, että lisäisi jonkinlainen huoltokytkin johonkin hankalasti havaittavaan paikkaan. Huoltokytkimellä voisi varmistaa sen, että auton saa itse liikkeelle, vaikka hälytin irtisanoisikin työehtosopimuksensa keskellä metsää.

Omatekoisen hälyttimen huono puoli on se, ettei vakuutusyhtiölt' heru alennuksia vakuutuksista. Toisaalta oma kunnolla tehty hälytin on sikäli turvallisempi, ettei varkaalla ainakaan ole mitään valmista reseptiä sen eliminoimiseksi.

Millä toimii sisä- ja ulkomikroautojen ajanottojärjestelmä PC:lle ?

AMB:n vehkeet lähettävät koko ajan pienitehoista induktiivista signaalia. Radan yli on vedetty ihan tavallisesta johdosta tehty silmukka upotettuna asfalttiin muutaman sentin syvyyteen. Silmukka kuuntelee ponderien lähettämiä signaaleja ja rekisteröi lähetetyn signaalin perusteella (eri taajuus ?) ohi kulkeneen auton. AMB:n vekottimissa on erillinen purkki, jota käsketään RS-piuhan läpi ja joka myös antaa ajat sekunnin tuhannesosan tarkkuudella jos valoporttia on käytetään lisäksi. Mikroautohommeleissa (ja myös toisinaan crossipyörissä) käytetyt ponderit toimivat alta metrin matkoilla ja tukee sitä, että mittauspaikan ohittaa useita ajoneuvoja samanaikaisesti. Kaupallinen AMB:n järjestelmän hintaluokka on kymmennentuhatta euroa ja siitä saa lisätietoja osoitteesta http://www.amb.nl/.

Miten metallinilmaisin toimii ja voiko sellaisen kytkennän tehdä itse ?

Metallinilmaisimessa on metallilangasta tehty kela, jossa kulkee suuritaajuinen vaihtovirta. Kun kelan lähettyville tuodaan metalliesine, kelan induktanssi tai häviökerroin muuttuvat. Näitä pieniä muutoksia havainnoidaan sitten sopivalla elektroniikalla.

Käytännön kytkennöissä kela on melko suurikokoinen, jotta saavutettaisiin tarvittava herkkyys. Kelaan johdettavan vaihtovirran taajuus on yleensä kilohertseistä satoihin kilohertseihin. Yksi yleinen toteutustapa on tehdä tuosta ilmaisinkelasta, parista kondesaattorista ja vahvistimesta LC-oskillaattori. Kun kela on lähellä metalliesinettä, niin värähtelypiirin taajuus muuttuu tai siinä syntyvät häviöt kasvavat. Taajuuden muutos on helppo havaita esimerkiksi johtamalla tuo oskillaattorista tuleva signaali kapean kaistapäästösuodattimen läpi (LC-värähtelypiiri), jolloin muutokset havaitaan heti tuon suotimen jälkeisen signaalin voimakkuudesta. Toinen mahdollisuus on verrata oskillaattorin taajuutta toiseen oskillaattoriin, jonka taajuus ei muutu ympäristön vaikutuksesta.

Oskillattorissa tapahtuvat höviöt on helppo havaita tekemällä oskillattori- kytkennän vahvistus säädettäväksi ja säädetään se aina sillä tavoin että kytkentä juuri ja juuri värähtelee. Tällöin pienikin lisähäviö on helposti havaittavissa.

Miten toimivat kauppojen laserviivakoodinlukijat ?

Kauppojen viivakoodinlukijoissa on yleensä on 45 asteen välein laserjuovat, jotka saavat alkunsa laserista ja jostain prisma/peilihässäkästä. Ideana kuitenkin on se että säde 'heilahtaa' vakionopeudella viivakoodin yli ja lukija tahdistuu parin ekan juovan aikana tai sitten päättelee koko koodin luettuaan lukunopeuden (viivakoodin omainaisuuksia on, että lukunopeus on helppo tunnistaa viivakoodilukijan signaali).

Tämä tahdistuminen mahdollistaa melko laajan kulman esimerkiksi 3 cm leveälle ja 2 cm korkealle viivakoodille - ainoa kriittinen juttu on se että viivakoodin molemmat päät ovat 'lukujuovan' kulkutiellä.

Miten tutkanpaljastin toimii ja onko sellainen vaikea rakentaa itse ?

Nopeusvalvontatutka laskee nopeuden tyypillisesti kolmella pulssilla (kolme peräkkaista etäisyysmittausta ja niistä lasketaan keskiarvotettu & tarkistettu nopeus). Tutkanpaljastimen ideana on yksinkertaisesti ottaa vastaan tutkan lähettämä signaali. Se on paljon helpompaa kuin tutkan itsensä mittaama autosta HEIJASTUNUT signaali. Siksi paljastin näkee tutkan helposti 10 kertaa kauempaa kuin tutka itse auton.

Kunnollista tutkanpaljatinta ole helppo tehdä itse. Suurena ongelma on antenni, sillä gigahetsien taajuudet käyttäytyvät pitkälle valon tavoin paitsi antennissa niin my|s itse piirilevyllä. Komponenttien paikat, etäisyydet ja laatu ovat erittäin tarkkoja. Tähän lisätään sitten melkoinen annos suodatinlogiikkaa virhehälytysten eliminoimiseksi ja laite alkaakin olemaan valmis.

Miten lasetutkan paljastin toimii ?

Noissa poliisin käyttämissä nopeustutkissa on hieman näkyvää valoa pidemmillä aalloilla toimiva laserdiodi. Tällaisesta diodista lähtevä säteily lähtee tyypillisesti noin 10 * 30 asteen kulmassa, joten eteen tarvitaan melkoisesti optiikkaa tekemään tuosta viuhkasta kollimoitu säde.

Käytännössä diodilaserista on vaikea tehdä mitenkään erityisen tiukkaan fokusoitua sädettä, joko säde hajaantuu nopeasti tai sen pienin poikkileikkaus on melko suuri. Tutkissa pyritään kohtuullisen suuripintaiseen säteeseen, joka hajaantuu melko hitaasti. Tämä kannattanee jo turvallisuussystäkin. Lasetutkissa laseria hajotetaan linssillä niin, että sen koko auton kohdalla on noin 20-40cm, jolloin saadaan suurempi heijastuspinta ja osuminen autoon (yleensä käsivaralta) on helpompaa.

Lasertutkan paljastimelle taas riittää erittäin pieni väläys laserista, sillä sitä ei esiinny luonnossa ja siten selektiivisyys on automaattista.

Mihin Peltier-jäähdytyselementti sopii ?

Peltier-elementti on omiaan silloin kun ympäristölämpötila on kovin suuri, tai tila on hermeettinen ja puhallinjäähdytystä ei voi käyttää. (esim. tropiikissa joutuu myös muut komponentit lujille) Jäähdytys vaatii tasavirtaa suhteellisen paljon saavutettuun hyötyyn nähden (1W lämmön siirtämisestä syntyykin useita watteja lämpöä kuumalla puolelle). Jäähdytyksessä lämpöenergian siirtymiseen tarvitaan, että sisäpinta on kylmempi kuin kotelo ja elementin ulkopinta kuumempi kuin ympäristö. Sähkävirta saa aikaan tuon lämpöeron elementin puolien välille.

Käyttö on paikallaan kun halutaan kesät talvet pitää huoneenlämpö esim. mitta-anturin ympärille. Elementti toimii sekä lämmittimenä että kylmentäjänä, riippuen siitä miten päin virtaa johdetaan sisään.

Itse elementistä viilennyshommissa kuumalta puolelta lähtevä lämpö on parasta poistaa kunnollisella jäähdytysrivalla. Aina idea äänettömästä tuuletuksesta Peltier-elementeillä ei välttämättä toimi, sillä ne ainoastaan siirtävät lämpöenergiaa muutaman millin matkan elementin puolelta toiselle, ja lisäksi melko kehnolla hyötysuhteella. Käytännössä Peltier-elementtien käyttäminen on järkevään vaan sovellutuksissa, joissa pitää päästä vallitsevan ympäristölämpötilan alapuolelle.

Lisää tietoa Peltier-elementeistä löytyy esimerkiksi MelCorin sivuilta osoitteesta http://www.melcor.com/.

Miten hälyttimien ja valojen liikeilmaisimet toimivat ?

Usiemmissa hälytyslaitteissa ja ulkovaloissa käytetään liikeilmaisinta, joissa on noin tulitikkuaskin kokoisella pinnalla varutettu liikeanturi. Tämä liikeanturityyppi on PIR eli Passive Infrared motion Detector. Siinä on sisällä yksi lämp|säteilylle herkkä anturi (bolometri?) ja sen edessä linssi, joka fokusoi laitteen näk|kentästä tulevan säteilyn anturiin. Linssi (Fresnelin linssi) on rakennettu siten, että liikkuminen laitteseen nähden aiheuttaa anturille tulevan lämpösäteilyn voimakkuuden nopeita vaihteluita. "Passive" tarkoittaa sitä, että laite toimii ympäristön lämp|säteilyn avulla: Liikkuminen laitteen ohitse peittää hetkeksi erilailla säteileviä pintoja (emissiviteettiero *, lämpötilaero), jolloin myös ympäristön kanssa samanlämpäiseen talvitakkiin pukeutunut hiippari tai kylmä auto havaitaan.

Muita mahdollisesti käytettyjä tekniikoita (harvemmin käytössä) ovat ultraääneen tai mikroaaltoihin perustuvat "tutkat", jotka toimivat doppler-ilmiön avulla.

* Pinnan terminen säteilyteho on suoraan verrannollinen pinnan emissiviteettiin ja absoluuttisen lämpötilan (yksikkö K) neljänteen potenssiin. Emissiviteetti pitkäaaltoisella IR-säteilyllä (=lämpösäteily huoneenlämpötilassa) on usein varsin erilainen kuin emissiviteetti (=absorptio) näkyvälle valolle. Esimerkkinä lumi, joka heijastaa suuren osan näkyvästä valosta (pieni absorptio/emissiviteetti) ja jonka IR-emissiviteetti on suuri (lähes 1).

Mistä löydän theremin-soittimen rakennusohjeita ?

Theremin-soittimen rakennusohjeita löytyy seuraavista osoitteista:

http://www.obsolete.com/120_years/machines/theremin/index.html

Miten voin tehdä ilotulituksen sähkösytyksen ?

Ilotulituksen sähkösysytssysteemeissä kaannattaa aina pitää ensimmäisenä mielessä turvallisuusasiat. Nyt ollaan tekemississä räjähteiden kanssa, joita koskevat monenlaiset turvamäääräkset (ihan syystä).

Ammattimaisessa ilotulitustoiminnassa käytetään yleisesti nallin sytykepäitä. Sytykepäät kytketään joko tulilankaan tai tähtipommin ajopanokseen. Kaupallisina ammattitarvikkeina on olemassa kaupallisia sähkösytyttimiä sekä sähkösytytteisiä räjähteitä. Nykyään ostamiseen tarvittaan Räjäyttäjän paperi (e-kirja eli tehostepuoli) tai yrityksen lupa heidän tuotteisiinsa. Käytännössä ilotulitustoimintaan tarvitaan A ja E -luvat koska sähkönallit, ase/mustat -ruudit, sytytyslangat ovat hajautettu eri lupien alaisuuteen

Sähkösystyksen perusperiaatteena on, että laukaisuun käytetty sähkövirta kuumentaa nallin sytykepäätä, joka sytyttää ilotulitusapauksessa ilotulitteen tulilangan tai suoraan ruudin.

Tyypillisesti ammattipuolella käytetään matalaa jännitettä (12V akku yleinen). Koska nallin resistnassi on pieni, niin räjähdehetkellä sytytin saattaa ottaa useiden ampeerien virran. Tyypillisesti vaadittu virta otetaan suoraan akusta tai isosta ladatusta kondensaattorista. Virta kuljetetaan räjähteeseen räjäytyslaitteesta johtoja pitkin (paukkulankaa tms.).

Nallien laukaisemiseen tarkoitetussa laitteessa on oltava lukittava päävirran kytkentä. Itse räjäytyksessä pitää olla joko lukkiutuvat kytkimet ja tulta -painike tai ns. kuolleen miehen nappi jota on pidettävä pohjassa nallia laukaistaessa.

Räjäytyssysteemeissä laukaisulaitteissa on yleensä mahdollisuus testata, että johdotus nallille on kunnossa. Mittaustapoja on useita. Nallipiirin eheys tarkistetaan yleisimmin resistanssimittauksella tai ledikytkennällä, joka päästää vähän virtaa (paljon räjäytysvirtaa pinemmän virran johtoon sen tarkastamiseen). Mittavirrat sytykepäille ovat valmistajakohtaisia mutta 99% päistä voidaan mitata speksien mukaan alle 10mA virroilla. 12V syöttöjännitteellä eheydentestauskytkentä koostuisi tälläisessa tapauksessa ledistä, jokna rinnalla on 560 ohminen vastus sekä 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 löytyy yksinkertainen tulituspöydän rakentamisohjem josta saa pienellä modifikaatiolla ihan hyvän.

Räjähteiden kanssa toimiessa pitää ottaa huomioon turvallisuusasiat, koska virhetoiminto voi aiheuttaa hengenvaaran tai ruumillisia vammoja. Kaiken räjähdehommiin liittyvän pitää olla hyvin varmatoimista tekniikkaa ja kunnolla varmistettu. Tyypillisesti ammattipuolen räjäytyslaitteistoissa on moninkertaiset varmistukset: avaimella toimiva pääkytkin, lähtökohtainen päälle/pois/testi kytkin ja itse räjäytysnappi.

Hyvin tehty johdotettu räjäytyssyteemi on aina varma ratkaisu. Radioitten käyttö on kielletty louhintatöitä koskevassa säädöksessä. Radiosysteemien luvallisuudesta tehostepuolella on ollut liikkeellä erilaista tietoa (toisten mielestä ei saa käyttää, joidenkin mielestä säännöt eivät kiellä). Itse en ainakaan mitään epävarmaa radiosysteemiä käyttäisi.

Suomessa ilotuliteyrityksiä ovat tällä hetkellä (1999 lopulla) Raikka oy, Ilotulitus oy ja Tähtiraketti oy. Raikka oy sekä Ilotulitus oy voivat myöntää lupia tuotteidensa käyttööön, koska ovat räjähdysaineiden valmistajia. Tähtiraketti on vain ulotulitetuotteiden maahantuoja.

Miten metallinpaljastin toimii ?

Metallinpaljastimen perusperiaate on seuraava: Otetaan kaksi oskillaattoria, jotka toimivat korkealla taajuudella (esim. 250 kHz). Ensimmäinen rakennetaan toimimaan vakiotaajuudella, toisen taajuuden määrää virityspiiri, jonka osa se laitteeseen kuuluva kela on. Kelan induktanssi (ja samalla oskillaattorin resonanssitaajuus) muuttuu hieman, kun kelan lähelle tulee metallia. Oskillaattoreiden ulostulot sekoitetaan keskenään ja sekoituksen tuloksena (taajuuksien erotus) on laitteesta kuuluva vinkuna. Äänen korkeuden muutos kertoo metallin määrästä ja laadusta.

Metallinpaljastimen kytkentäkaavioita löytyy ainakin seuraavista osoitteista:

Lisää tietoja aiheesta ja valmiista laitteista löytyy verkosta millä tahansa yleishakukoneella hakusanoilla "Metal detector" ja hakusanalla "metallinilmaisin" löytyy suomalainen laitteiden maahantuoja ja esitteitä laitteista.

Miten voin tehdä tärinän tunnistavan anturin helposti ?

Yksinkertainen tärähdysanturi syntyy käyttämällä 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 ympärisöolosuhteita.

Signaali voidaan vahvistaa ja johtaa komparaattorin kautta halytyksen suorittavalle komponentille.

Mikä olisi hyvä kytkentä tutkanpaljastimelle ?

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 käsitteleäv palsta, koska valmiilla tutkanpaljastimella ei ole juurikaan tekemistä elektroniikkaharrastuksen kanssa. Ja siitä valmiista tutkanpaljastimestakin kannattaa huomioida, että ne ova laittomia vehkeitä ainakin autossa.

Mihin perustuu talon rakenteista kosteutta mittavien mittarien toiminta ?

Järkevästi toimivat rakenteiden kosteusmittarit mittaavat kapasitanssia, joka muuttuu, kun dielektrinen vakio muuttuu. Ilman dielektrinen vakio luokkaa 1, veden luokkaa 80 eli muutaman prossan vesimäärän lisäys rakennusmateriaaleissa erottuu oikein kivasti.

Mihin perustuu sähkömoottorien nopeuden säädössä käytetty PWM-tekniikkan ?

PWM-säädön ideana muuttaa pulssin leveyttä, jolloin moottorin nopeutta voidaan säätää ilman että momenttia menetetään oleellisesti. Hyötysuhde PWM-säätimissä on siis erittäin hyvä. Pyörintänopeuden määrää pulssisuhde, joka ilmoitetaan yleensä prosenteina. Yksinkertainen PWM-säädin voidaan tehdä esim. mikro-ohjaimella ja sopivalla logic-level fetillä tai vahtoehtoisesti lähes millä tahansa säädettävän pulssisuhteen antavalla oskillattorilla ja sen ohjaamalla tehotransistorilla/fetillä.

Onko eri tarkoitukseen tehdyillä sähkömoottoreilla suuriakin keskinäisiä eroja ?

Sähkömoottorit voidaan akaa karkeasti kahteen luokkaan käyttötarkoituksen mukaan: jatkuvakäyntisiin ja hetkelliskäyntisiin. Kummatkin moottorityypit suunitellaan siten että ne vastaavat parhaiten tarkitustaan. Hetkelliskäyntiset, kuten starttimoottorikin on ovat suunniteltu yleensä kestämään suuria virtoja pienen hetken ja täll|in moottorin fyysistä kokoa on saatu pienemmäksi jäähdytysominaisuuksien kustannuksella. Jatkuva käyntiset ovat yleensä kookkaampia (samassa teholuokassa) tarpeellisen jäähdytyksen aikaansaamiskeksi.

Lisäksi DC-moottoreissa on erilaisia käämien kytkentätapoja: rinnan- ja sarjaankytkentä. Sarja-DC moottorissa on staattori- ja roottorikämit kytketty sarjaan. Roottorivirran kasvaessa kasvaa myös staattorivirta ja päinvastoin. Virran suuruuden taas määrää jännite ja py|rimisnopeus. Py|rimisnopeus siis siten että kommuntaattori on mekaaninen hakkuri ja sen hakkaustaajuus roottorin induktanssiin kasvaa pyörimisnopeuden mukaan. Taasen staattorin tuottaman kenttämagneettikenttän voikammuuden alentaminen kasvattaa pyörimisnopeutta mutta alentaa samassa suhteessa momenttia virran neliössä. Käytänn|ssä siis varsinkin moottorin nimellisjännitteellä alkaa momentti ylikierroksilla olla aika olematon, joten jos moottorilla on vähänkin kuormaa ei tälläinen moottori yleensä ota aivan älyttömiä kierroksia.

Eräs edellä kuvatun moottorin etu on, että pyörimisnopeuden pienentyessä moottorin ottama virta alkaa kasvaa kohti ääretöntä (rajana moottorin käämien DC-resistanssi). Tarkemmmin ottaen resistanssin rajoittamaa arvoa ja momentti kasvaa virran neli|ssä ( kunnes kenttä kyllästyy ). Juuri tähän perustuu starttimoottorin kyky käyynnistää kylmä moottori pakkasessa. Virta "stall" tilassa on satoja ampeereja.

Samanlaista sarja-DC-moottoria, jossa staattorin magnetointikäämi ja roottori on kytketty sarjaan, kutsutaan myös nimellä universaalimoottoriksi. Tämä moottorityyppi on yleinen verkkokäytt|isissä sähkötyökaluissa juuri sen takia että se pyörii käyttöjänniteen polariteetista riippumatta aina samaan suntaan. Se siis toimii sekä vaihto- että tasavirralla. Suunnan saa käännetyksi kääntämällä magnetointikäämin suunnan päinvastaiseksi.

Tomi Engdahl <[email protected]>

Takaisin päähakemistoon