Elektroniikan työkalut

Juottimet

Mitä juottimen valinnassa tulisi ottaa huomioon ?

Juottimet ovat elektroniikkatyön perustyökaluja. Juottimen valinnassa on huomioitava mm. seuraavia seikkoja:

Yleiskäyttöinen elektroniikajuotin on teholtaan 40 - 60W. Sillä voidaan juottaa sekä tavanomaisia läpireikäkomponentteja että juotettavia pintaliitoskomponentteja valitsemalla sopiva kärki. paksujen johtojen juottamiseen ja massiivisiin komponentteihin monikerroslevyillä tälläinen juotin ei riitä, vaan näihin tarkoitukseen tarvitaan tehokkaampia erikoisjuottimia.

Kunnoliseen elektroniikkatyöskentelyyn tarkoitetussa juottimessa tulisi olla termostaattiin perustuva lämpötilansäätö. Juottimen lämpötila-asetuksen tulee olla helposti asetettavissa ja luotettava. Juotettaessa juottimen kärjen lämpötila laskee jokaisen juotoksen yhteydessä hetkellisesti. Juottimen tehon ja kärjen lämmönjohtuvuuden on oltava sellaisia, että juotin ehtii saavuttaa takaisin asetetun lämpötilan juotosten välissä. Pienelläkin juottimella voidaan juottaa suhteellisen suuria juotoksia valitsemalla suurimassainen kärki, mutta jatkuvassa juottamisessa juottimen tehon on oltava riittävä kärjen lämpötilan pitämiseksi asetetussa arvossa.

Juotoksen laadunkin kannalta on olennaista että juottimen kärki on ohjattavissa hyvin työskentelyn aikana. Tämän kannalta on edullista kun juottimen kärki on mahdollisimman lähella kahvaa josta pidät juotinta kíinni. Työergonomian takaamiseksi juottimen kahva ei saisi mielellään lämmetä juuri ollenkaan, koska varsinkin jatkuvassa työssä kuuma kahva ja kärjen säteily tuntuvat inhottavilta. Juottimen tulee olla kevyt ja sen kaapeleiden sellaisia, että ne eivät aiheuta juottimeen häiritseviä voimia.

Juottimen käyttöä helpottaa kun juottimelle on olemassa helppokäyttöinen juottimen teline,

Eri töitä varten tarvitaan rakenteeltaan ja massaltaan erilaisia kärkiä, joten kärkien saatavuus kannattaa tarkistaa jo juotinta hankittaessa.

Millaisia erilaisia juottimia on käytössä ?

Tavallinen kontaksijuotin (normaali juottokolvi) sopii hyvin moneen käyttötarkoitukseen valitsemalla sopivan tehoinen juotin ja siihen sopiva kärki. Juottimia on saatavissa tyypillisesti teholtaan 5 watista reilusti yli sadan watin tehoon saakka. Yleiskäyttöinen elektroniikajuotin on yleensä teholtaan 40 - 60W.

Pihtimallisen kontaktijuottimien erikoisrakenne soveltuu erityisesti palakomponenttien irroittamiseen. Komponenttien kiinnittämiseen ne eivät sovi. Siitä syystä pihtijuotin on tarpeellinen vain komponentteja sarjatyönä irroitettaessa.

Puhallinjuottimia on käytettävä tapauksissa joissa kontaktijuottimen kosketuksen aiheuttama lämpöshokki vahingoittaa komponentteja. Ilma- tai kaasusuihkuun perustuvissa juottimissa voi olla joko putkimainen kärki, jolla ilma voidaan tarkasti suunnata juotettavaan paikkaan tai komponentin kotelon mukaan mitoitettu kärki. Komponentin mittojen mukaan suunniteltu kärki ohjaa ilmavirtauksen tarkkaan komponentin juotosalueille. Puhellinjuotin sopivilla järjestelyillä sopii jopa BGA-piirien irroittamiseen.

Imujuottimilla poistetaan läpireikäkomponenttien juotostina komponentteja irroitettaessa, lisäksi imujuotinta voidaan käyttää pintaliitoskomponenttien juotosalueiden puhdistamiseen ennen uuden komponentin asennusta. Laitteissa voi olla alipainepumppu tai alipaine voi olla muodostettu ejektorilla paineilmasta. Imujuottimien tärkeimpiä ominaisuuksia ovat imuteho, imukahvan ergonomia, kärkien vaihdettavuus, pitkäikäisyys ja ylläpidon helppous. Hyvälaatuinen imujuotin toimii luotettavasti eikä tarvitse puhdistusta usein.

Mitä muita työkaluja ja tarvikkeita on hyvä olla juottimen lisäksi juotettaessa elektroniikkakomponentteja ?

Kunnollinen juottimen teline helpottaa työskentelyä ja säästää pöytätilaa kun aina juotinta kädestä laskettaessa ei tarvitse miettiä minne sen laskisi.

Vedellä kostutettu juottimen sieni on tarpeen juottimen kärjen puhdistamisessa. Sieni löytyy yleensä juottimien telineistä.

Jotta tinaus onnistuu tarvitaan juottimen lisäksi tinalankaa. Elektroniikkatyöhön sopivaa tinalankaa on saatavina erilaisina paksuuksina, Noin millimetrin paksuinen juoksutetteella täytetty elektroniikajuotostina Ohuempia tinalangat sopivat hyvin pienten juotosten tekemiseen paksua paremmin. Tinalankaa ostettaessa kannattaa tarkistaa että ostaa elektroniikkatyöskentelyyn tehtyä tilalankaan. Esimerkiksi rautakaupoissa myytävät yleisiin metallitöihin tarkoitetut tinalangat eivät ole sopia elektroniikkatyöskentelyyn, koska niissä voi olla syövyttävää juoksutetta, joka vaurioittaa ajan kansse sekä elektroniikkalaitteen piirilevyä että juottimen kärkeä.

Juotospasta on juotostinaa ja juoksutehartsia sisältävä juotosmassa, jota käytetään pintaliitoskomponenttien juottamiseen. Juotospastoja on erilaisia eri käyttötarkoituksiin. Juotospastoja käytetään pääasiassa elektroniikan teollisessa valmistamisessa.

Imupumppu on edullisin tapa poistaa läpireikäkomponenttien juotokset komponenttien irroittamista varten. Impupumppuun perustuvien juottimien sovellusalueet ovat lähinnä korvata varsinainen umujuotin harrastelukäytössä ja kentällä tapahtuvassa korjaustyössä. Kannattaa pyrkiä valitsemaa pumppu joka on mahdollisimman rekyylitön, imee tilaa kunnolla ja jolla ei vahingoita helposti piirilevyä.

Sivuleikkureita tarvitaan erilaisten johtojen ja kompoenttien jalkojen katkaisuun juotosten yhteydessä ja komponenttien irroittamisessa. Kapeakärkiset, ilman ulkopuolista viistettä olevat sopivat em. tehtävään hyvin. Elektroniikkalaitteiden korjauksessa juotostöissä tulisi mielellään käyttää antistaattisia leikkureita staattisten sähkön aiheuttamien ongelmien minimoinniksi. Antistaattisia työkaluja ei missään tapauksessa saa käyttää muihin sähkötöihin.

Atuloita ja pinsettejä tarvitaan lähinnä komponentteja irroituksen jälkeen pois otettaessa. Pisettejä voi käyttää myös komponenttien asettamiseen paikalleen, mutta tässä työssä on oltava tarkkana, koska komponenttien mekaaninen vaurioituminen on mahdollista pinsettejä käytettäessä.

Parhaiten pintaliitoskomponenttien käsittely tapahtuu imuottimilla. Jatkuvaan käyttöön sopivat parhaiten pumpulla tai ejektorilla varustetut imuottimet.

Tinaumusukalla voidaan poistaa juotostina poistettujen komponenttien reiistä ja juotosalueilta. Tilaimusukalla on rajoituksensa ja sen käytössä on oltava varovainen. Juottimella ja imusukalla ei pidä yrittää poistaa läpireikäkomponentteja kuin hätätapauksessa, kosk seurauksena on usein piirilevyn vaurioituminen liian pitkäaikaisesta lämmityksestä johtuen.

Juoksute on juottamista auttava aine. Juoksutetta voidaan käyttää korjattaessa esim. juotospastan tai normaalissa juotoslangassa olevan juoksutteen lisänä. Juoksutetta on saatavana nekä nestemäisenä että hyytelömäisenä. Työn jälkeen juoksu on pestävä pois, jollei kysymyksessä ole ei-pestävä juoksute.

Erilaisten komponenttien irroittimet ovar tarpeen hankalien komponenttien irrottamisessa.

Juotossavunpoistilatteisto on tarpeen kun tehdään juotostöitä, koska juotoksesta nouseva savy/käry sisältää myrkyllisiä aineita. Kunnoliset juotoskäryn poistimet koostuvat jonkulaisesta puheltimesta/imurista jolla juotoskäryt sadaa imettyä juotospaikalta ja johdettua ne sopivaa aktiivihillisuodattimeen joka suodattaa vaaralliset yhdisteet pois ilmasta. Joissain tapauksissa käytetään tehokkaaseen ilmanvaihtoon yhdistettäviä järjestelmiä, jotka ohjaavat käryt ulos työskentelytilasta.

Harrastajan perustyökalupakettiin kuuluu ainakin kunnollinen juottimen teline jossa on mukan juottimen puhdistukseen sopiva sieni, noin millin paksuista elektroniikkatöihin sopivaa juotostonalankaa, pienikärkiset pinsetit komponenttien käsittelyyn, pienikärkiset sivuleikkurit ja tinaimusukkaa. Näillä työkaluilla pääsee hyvin juottamisessa alkuun.

Mikä on hyvä ja edullinen juotin ?

Hyvää ja edullista tuskin saat mistään. Reilusti alle satasella saa pienitehoisia juottokolveja, jotka soveltuvat satunnaiseen elektroniikkajuotteluun. Jos meinaat vähänkin vapavampaa harrastusta ja piirilevyjä juotella, niin suosittelen heti kättelyssä termostaatilla varustetun kolvin ostamista (halvimmat jonkin verran toistasataa ja paremmat siitä ylöspäin), sillä se maksaa itsensä takaisin nopeasti käyttömukavuudellaan (=aina sopivan lämpöinen, ei tarvitse olla koko ajan vahtimassa kilvin lämpötilaa).

Kunnolliset ammattikäyttöönkin soveltuvat termostaatilla varustetut juotosasemat maksavatkin sitte paljon enemmän. Ostamalla tällaisen saa käyttöönsä hyvin toimivan ja pitkäikäisen työkalun, johon saa hyvän vaihtoterävalikoimankin.

Vakavalle harrastajalle suosittelen ehdottomasti kunnon kolvia. Jos vaan rahat riittää, niin hanki ehdottomasti termostaatilla varustettu malli, koska termostaatiton lämpiää inhottavan hitaasti ja lopulta lämmittyään kuumenee helposti liian kuumaksi.

Tunnetuin ammattilaisten kolvimerkki lienee Weller, jonka halvimmat mallit (WTCP-S) maksavat vähän toistasataa Euroa. Muita tunnettuja merkkejä ovat esimerkiksi Antex, Pace ja Metcal.

Onko kaasukolvi hyvä kolvi elektroniikkahommiin ?

Kaasukolvi sopii piuhojen/liitinten yms. korjaamiseen "kentällä" se kyllä sopii mainiosti. Kuumailmapuhallin-päällä vielä kutistesukatkin saa tarkasti lämmitettyä. Kaasukolvi on hyvä apuväline esimerkiksi auton sähköasennuksissa ja työkalupakissa hätävarakolvina. Tyypillissä kaasukolveissa on yleensä riittävästi tehoa paksummankin johdon kuumentamiseen, mutta niiden lämpötilasäätö ei ole mitenkään tarkka, joten elektroniikan piirilevyhommissa ne eivät ole oikein hyviä.

Kohtuullisen laadukkaiden kaasukovien hintaluokka alkaa noin 40-50 eurosta. Halpistavaratalkoista saattaa toisinaan löytää kaasukolveja jopa 10-20 euron hintaan, mutta nämä eivät ole noiden kalliimpien veroisia.

Jos olet ensimmäistä "kunnon" kolvia hankkimassa työpöytäkäyttöön, niin unohda nuo halpis/kaasu-viritykset ja osta kunnon kolvi kerralla. Ero on TODELLA suuri tinausten laadussa. Oleellinen juttu on myös erilaisten kärkien saatavuus - nyt ja tulevaisuudessa.

Miksi Weller-juottimen kärkeä ei pidä viilata ?

Wellerin juttimien kärjissä käytetään erikoispinnoitetta, jotka antavat juottimen kärjelle pitkän iän. Pitkän iän takaa kärjen päällä oleva syöpymätön. Jos kärkeä menee viilaamaan, niin sen ikä muuttuu kovin lyhyeksi, koska terää suojaava kuumaa juotostinaa hyvin kestävä suojakerros lähtee pois. Sama pätee myös muihin uudempiin elektroniikkajuottimiin. Älä siis mene pilaamaan arvokkaan juottimesi kärkeä viilalla, vaan osta valikoima eri kokoisia juottimen kärkiä eri hommiin.

Millä tavoin voin juottaa tiheänastaisia pintaliitoskomponentteja ?

Seurravilla menetelmillä voi juottaa tiheänastaisia pintaliitospiirejä (esim. SOIC-koteloisia):

  • Isoihin tuotantosarjoihin teollisuudessa käytetty menetelmä on piirilevyn pastoitus, komponenttien ladonta siihen ja lopuksi koko levyn uunitus sopivassa uunissa.
  • Vähän pienempiin sarjoihin piirilevyn pastoitus, komponenttien ladonta ja pastan sulatus sopivalla kuumailmapuhaltimella (=kuumailmakolvi) piireittäin.
  • Yksitt{isiin piireihin voi käyttää vetojuotostekniikoita. Kunnollisiin vetojuotoshommiin tarvitaan sopivaa tinajuoksutetta (flux) ja kolviin erikoiskärki.
  • Tosi satunnaisia juotoshommia voi tehdä käyttäen tavallista juotoskolvin kärkeä, johon ottaa reilun tinatipan, joka sitten levitetään vetämällä sopivaa vauhtia koipia pitkin. Tämä vaatii harjoittelua ja sopivan juoksutepastan (flux) levitys juotospaikkaan ennen homma aloittamista voi olla avuksi.
  • Jos ei tarvitse edellä mainittua pintaliitosjuotostaitoa jatkossa, voi mikropiiriin koivet juottaa ihan tavalliseen tapaan yksitellen, jos käytössä on tarpeeksi kapeaa tinalankaa ja hyvin kapea kolvin kärki. Kapean tinalangan tilalla voi käyttää myös sopivaa juotospasta.

Esimerkiksi 1.27 mm rasterilla olevat SOIC:t menee pastalla ja terävällä kolvilla. jos nyt puhutaan QFT/TQFT-kotelot ovat jo vähän hankalampia, niissä kun jalkojen väli on luokkaa 0.5mm.

Onko lyijyä sisältävällä tinalla juottaminen vaarallista ?

Perinteistä lyijypitoista juotetta on turvallista käyttää elektroniikan valmistusteollisuudessa, mikäli turvallisuusnäkökohdat, käsittelytavat ja suojaus on huomioitu oikealla tavalla.

Elektroniikkaharrastajalle tämä tarkoittaa, että kun olet käsitellyt lyijyä sisältävää tinalankaa (eli nykyään mitä vain juotostinaa), muista pestä työskentelyn jälkeen kädet hyvin saippualla ja vedellä. Näin saat käteen tarttuneen lyijyin pois. Puhdista myös työskentelypaikka jos teet siellä muutakin (lyijyä tarttuu helposti pöytään, tinaroisketa levuää pöydälle jne.).

Älä syö samassa tilassa kun juotat. Näin estät mahdollisen lyijyn kulkeutumisen ruoan mukana elimistöösi.

Lyijyn lisäksi juotettaessa tulisi ottaa huomioon juotoskäryjen haittavaikutukset, joita tulee välttää kunnollisella tuuletuksella tai muulla savukaasujen poistolla. Teollisessa tuotannossa on käytettävä juostokäryjen poistajaa.

Mitä vaatimus lyijystä luopumisesta elektroniikkalaitteissa vaikuttaa juottamiseen ?

Tämän hetken (vuosi 2003 alku) elektroniikan juottamisesta pääosa tehdään tinaseoksilla josta on suunnilleen puolet lyijyä (typyillisisessä tinaseoksessa 40-60% lyijyä). Lyijytön elektroniikka on jo pitkään ollut ajankohtainen aihe elektroniikkateollisuudessa. Perinteistä lyijypitoista juotetta on turvallista käyttää elektroniikan valmistusteollisuudessa, mikäli turvallisuusnäkökohdat, käsittelytavat ja suojaus on huomioitu oikealla tavalla. Sen sijaan kaatopaikalle sijoitettuna lyijyä sisältävä elektroniikkalaite muodostaa ympäristöriskin, sillä elektroniikkaromusta saattaa liueta ja huuhtoutua lyijyä pohjaveteen.

EU:ssa on hyväksytty RoHS-direktiivi, joka vaatii korvaamaan lyijyn pääsääntöisesti sähkö- ja elektroniikkalaitteissa nykyisen ehdotuksen mukaan heinäkuun 2006 alusta lukien. Elektroniikkatuotteiden ympäristövaikutusten minimoimiseksi EU:ssa on annettu myös WEEE-direktiivi, jolla pyritään tehostamaan elektroniikkalaitteiden talteenottoa, purkua ja materiaalien kierrätystä. Lyijystä poistumista nopeuttaa se, että ympärisöystävällisyys, kierrätettävyys ja vihreät arvot ovat markkinavaltteja myös elektroniikkateollisuudessa.

Lyijyttömiä juotostuotteita on jo markkinoilla, vaikkakin vähemmän kuin lyijyllisiä. Lyijyttömään juotokseen siirtyminen ei valitettavasti yleensä onnistu pelkästään vaihtamalla juotoksen tinaseos lyijyttömään, koska lyijyttömillä tinoilla on erilaisia ominaisuuksia kuin lyijyä sisältävillä tinaseoksilla joita elektroniikkatiotanto on tottunut käyttämään. Lyijytinajuotteen käytöllä on pitkä historia ja sen ominaisuudet tunnetaan hyvin. Korvaavien lyijyttömien juotteiden ominaisuudet ja yhteensopivuus tunnettaan yleensä heikommin.

Merkittävin ero perinteisiin juotostinoihin on, että lyijyttömät juotteet vaativat tyypillisesti korkeampia juotoslämpötiloja, mikä lisää komponenteille ja juotosprosessille asetettavia vaatimuksia. Lyijyttömään juottamiseen siirtymistä hidastaa osaltaan lyijyttömään juotosprosessiin soveltuvien komponenttien rajoitettu saatavuus. Lyijyttömien juotteiden ja muiden elektroniikan osien yhteensopivuus tulee mahdollisuuksien mukaan tuntea hyvin, jotta esimerkiksi liitosten pitkäaikaisluotettavuudessa ei myöhemmin esiinny odottamattomia ongelmia. Perusmetalliseoksen lisäksi juotteen ominaisuuksiin vaikuttaa voimakkaasti käytettävä fluksi.

Mittalaitteet

Mitä eroa on kalliilla merkkimittarilla ja halvalla yleismittarilla ?

Suurimmat erot halvempien ja kalliimpien mittarien välillä liittyvät kalibrointiin ja vaihtovirtamittauksiin. Vaihtovirtamittauksissa yleensä nuo halvat näyttävät tehollisjännitettä oikein vain sinisignaaleille, kun kalliit osaavat myös ei-siniset signaalit.

Jos mittarin tarvitsee olla virallisesti kalibroitavissa, nuo halvat eivät käy. Tällaiseen tarkoitukseen Fluke on erinomainen vaihtoehto, muita hyviä merkkejä ovat mm. HP ja Yokogawa. Eivätkä taatusti ole mitään halpoja laitteita.

Mitä yleismittarissa kerrottu tarkkuuslukema tyyliin +/- (0,2% +2) tarkoittaa ?

Prosenttiluku (tässä 0,2%) tarkoittaa prosentuaalista virhettä mittauslukemasta. Digits (tässä +2) tarkoittaa kyseisen alueen näytön viimeisen numeron virhettä. Eli tuossa tapauksessa mittaustakkuus on +-0.2% lukemasta + 2 numeroa viimeisen numeroon mittarin näytössä. Tuo tarkkuus annetaan yleensä jokaiselle jännite/virta/ym. alueelle erikseen.

Mitä eroa on keskiarvoa mittaavalla ja true-RMS-mallisella yleismittarilla?

Kympikin edellä mainituista yleismittareista suoriutuu samalla tavalla tasajännitteiden mittauksesta. Eroa mittareiden suorituskyvyssä löytyy kun mittareilla mitataan vaihtojännitteitä, erityisesti muita kuin sinimuotoisia vaihtojännitteitä.

Kyn puhutaan vaihtovirta-arvosta, tarkoitettaan yleensä virran lämmitystehoa (effective heating) eli RMS-arvoa (tehollisarvo). Tämä arvo vastaa tasavirtaa, jolla on sama lämmitysteho kuin mitattavalla vaihtovirralla.

Virran mittaaminen tarkasti on tullut yhä hankalammaksi. Käytössä on yhä enemmän tietokoneista, hakkuriteholähteitä, säädettäviä moottorikäyttäjä ja muita laitteita, jotka ottavat virtaa verkosta lyhyinä pulsseina. Näiden laitteiden takia perinteisten keskiarvomittauslaitteiden lukemat ovat epätarkkoja.

Yleensä perinteisissä keskisarvomittaukseen perustuvissä yleismittareissa RMS-arvo mitataan tasasuntaamalla vaihtovirta, määritelemällä tasasuunnatun signaalin keskiarvo ja kerrotaan tämä tulos 1.1:llä. Tämä kerroin kuvaa täydellisen siniaallon keskiarvon ja RMS-arvojen välistä vakiosuhdetta. ksinkertaisiin vaihtovirran perusmittauksiin tällainen mittari kelpaa, joska verkkojännite on aaltomuodoltaan siniaaltoa (hyvin lähellä sitä käytönnön tilanteissakin) ja monet kuormat yksinkertaiset (resistanssi, induktanssi, kapasitanssi) käyttäytyvät lineaarisesti, joten virtakin on näillä sinimuotoista. Jos virran allotmuoto ei ole täydellinen siniaalto, tämä mittaustapa ei anna oikeaa tulosta. Edellä kuvatulla tavalla toteutettu keskiarvomittauslaite mittaa sinimuotoisen virran arvon oikein, antaa noin 10% liian suuren tuloksen kanttiaaltoa mitattaessa ja jopa 50% todellista arvoa pienemmän lukeman voimakkaasti säröytyneissä aaltomuodoissa.

Kun säröytyneitä virta-aaltoja halutaan mitata varman päälle, tarvitaan true-rms-ominaisuuksilla varustettu yleismittati. Nykyiset true-rms-mittalaitteet käyttävät elektronista mittaustekniikkaa vaihtovirran todellisen tehollisen arvon näyttämiseksi riippumatta siitä minkälainen aaltomuoto virralla onkin. Niin kauan kuin aaltomuoto on mittarin muotokertoimen ja kaistanleveyden sisällä, saadaan oikea tulos.

Edellä kuvattu pätee myös vaihtojännitemittauksiin. Tämän päivän sähköjärjestelmissä (säröytyt verkkojännite, invertterin kanttiaaltomainen ulostulo) ja elektroniikkalaitteissa esiintyy paljon muita aaltomuotoja kuin siniaaltoja. On suositeltavaa käyttää näissäkin tilanteissa oikean arvon antavaa true-rms-mittaria näissäkin mittauksissa.

True-rms-mittarit ovat elektroniikaltaan monimutkaisempia kuin perinteiseen keskiarvomittaukseen perustuvat ylesmittarit, mikä näkyy tyypillisesti myös mittarin hinnassa. Kaikkein halvimmat yleismittarit hintaluokassa muutamasta eurosta muutamaan kymmeneen euroon käyttävät tyypillisesti keskiarvomittausta. True-rms-ominaisuuksilla varuustettu laadukas yleismittari maksaa helposti 100 euroa tai enemmän.

IEC kehittää kansainvälisiä yleisstandardeja sähkölaitteiden turvallisuudesta mittus-, säätö- ja laboratoriokäytössä. IEC61010-1 on perusta standardeille US ANSI/ISA-S82.01-94, CAN C22.2 No.1010.1-92 ja EN6010-1:2001 (Euroopan standardi). IEC61010-1 määrittelee ylijänniteluokat, jotka perustuvat laitteen etäisyyteen sähkötehon syötöstä/lähteestä sekä transienttienergian vaimentumiseen sähkönjakelujärjestelmässä. Suuremmat luokat ovat lähempänä sähkönsyöttöä ja vaativat enemmän suojausta. Jokaisessa asennusluokassa on myös jänniteluokituksia. Asennusluokan ja jänniteluokituksen yhdistelmä määrittää laitteen suurimman transienttikestoisuuden. EN61010 määrittelee muun muassa mittauspiirin eri komponenttien minimietäisyydet erilaisissa laitteissa (vaatimukset suuremmat kun vanhassa IEC348 standardissa).

CAT IV:

  • Lyhyesti: Kolmivaiheliitäntä sähkänjakeluverkkoon, kaikki ulkojohtimet
  • Esimerkkejä: Syöttämuuntajan matalajänniteliitäntä, säkömittarit, primaaripiirin ylivirtasuojalaitteet, ulkopuolinen jakokeskustaulu ja päätaulu, yhteys pylväästä rakennukseen, mittarin ja taulun yhteys, ilmayhteys erillisrakennukseen, maanalaien yhteys kaivon pumppuun
  • Testausesimerkki: CAT IV 600V mittari testataan 8000V transientilla, 2 ohmin testisyöttö
CAT III:
  • Lyhyesti: Kolmivaihejakelu, mukaan lukien yksivaiheinen yleisvalaistus
  • Esimerkkejä: Kiinteät asennukset, kuten kojeistot ja monivaihemoottorit, teollisuuslaitoste sähkönsyötöt, syöttöjohdot ja lyhyet haaroituspiirit, jakotaulun laitteet, suurten rakennusten valaistusjärjestelmät, laitteiden pistorasiat joista lyhyt yhteys päätauluun
  • Testausesimerkki: CAT III 600V mittari testataan 6000V transientilla ja CAT III 1000V mittari testataan 8000V transientilla, 2 ohmin testisyöttö
CAT II:
  • Lyhyesti: Yksivaiheiset, pistokekytketyt kuormat
  • Esimerkkejä: Kodinkoneet, kannettavat laitteet, kotitalouskuormat, pistorasiat ja pitkät haaroituspiirit, pistorasiat joiden etäisyys CATIII luokasta yli 10 metriä, pistorasiat joiden etäisyys CAT IV luokasta yli 20 metriä
  • Testausesimerkki: CAT II 600V mittari testataan 4000V ja CAT II 1000V mittari testataan 6000V transientilla, 12 ohmin testisyöttö
CAT I:
  • Lyhyesti: Elektroniikka
  • Esimerkkejä: Suojatut elektroniset laitteet, suurjännitteiset matalaenergiset käämiresistanssiltaan suuret syötöt (esimerkiksi kopiokoneen suurjänniteyksikkö), laitteet jotka on kytketty piireihin ja joissa transienttiylijännitteet on rajoitettu riittävän alhaisiksi
  • Testausesimerkki: CAT I 600V mittari testataan 2500V transientilla ja CAT I 1000V mittari testataan 4000V transientilla, 30 ohmin testisyöttö

Lähde: Tämä selitys perustuu Fluke: Turvallisuus ennen kaikkea -tiedotteeseen joka on julkaistu YEInternational luettelossa 2005-2006 sivulla 414 sekä Flue: ABCs of multimeter safety: Multimeter safety and you

Mistä löydän ohjeita yleismittarin käyttöön ?

Vähänkin isommista kirjastoista löytyy useitakin sähkönmittaustekniikoita käsitteleviä kirjoja. Ei välttämättä löydy pelkästään yleismittareista kertovaa, mutta laajemmasta kirjasta ei tarvitse lukea kuin tarvitsemansa osat. Useimmat harrastelijoille yms. suunnatut alan yleisteokset käsittelevät myös perusmittaukset. Ei muuta kuin kirjastoon sen hyllyn ääreen, jossa sijaitsevat elektroniikka ja sähköalan kirjat.

Miten voin huolehtia turvallisuudesta yleismittarilla tehtävissä mittauksissa ?

  • Muista aina noudattaa säännöksiä. Tämä tarkoittaa yleiseten sähköturvamäysten sekä paikallisten turvallisuusohjeiden noudatusta.
  • Valitse mittalaite joka on luokiteltu niin korkeaan kategoriaan ja niin suurelle jännitteelle että se riittää mittauksen suorittamiseen turvallisesti.
  • Tarkista mittalaitteen kategoria- ja jännitemerkinnät laitteesta ennen mittausta varlmistuaksesi että käytössäsi on tarkoitukseen sopiva mittalaite.
  • Varmista että laite on valmistettu kunnolla ja kuori on johtamatonta materiaalia
  • Tarkista käyttöoppaasta, että resistanssi-, johtavuus- ja kapasitanssipiirit on suojattu riittävän hyvin vaaratilanteiden välttämiseksi (esimerkiksi valitset väärän mittausalueen)
  • Tarkista mittauslaitteesi sisään rakennettu suojaus (sulake) laitevaurioiden estämiseksi jos vahingossa kytket jänniteen virtasisääntuloon
  • Varmista että laitteessa sisällä olevat sulakkeet ovat oikean suuruisia ja riittävän jännitekeston omaavaa tyyppiä
  • Käytä ehdottomasti turvallisia mittajohtoja. Niiden edellytykset ovat: suojatut liitimet, sormisuojat, liukumaton tartuntapinta, sama tai mittalaitetta suurempi CAT luokitus, kaksoiseristetty rakenne (tarkasta merkki) ja mahdollisimman vähän paljasta metallia mittapään kärjissä
  • Tarkista että mittalaite on kunnossa (ei murtumia kotelossa, toiminnat kunnossa)
  • Tarkista että mittajohdot ovat kunnossa. Tarkista että mitajohdot eivät ole kuluneet tai rikki. Tarkasta mittajohtojen resistanssi sisäisten vaurioiden havaitsemiseksi (hyvien johtojen lukema 0.1-0.3 ohmis)
  • Varmista että paristoissa on riittävästi tehoa (huono paristo voi aiheuttaa mittausvirheitä, monessa mittarissa heikon pariston ilmaisin)
  • Kytke maajohto ensin piiriin ja vasta sen jälkeen "kuuma" johto. Irrota "kuuma" johto ensin ja maajohto viimeisenä.
  • Käytä kolmen kohdan mittausmenetelmää, erityisesti silloin, kun on varmistettava piirin jännitteettömyys. Kolmen kohdan mittausmenetelmässä mittaat ensin tunnetun jänniteisen piirin, sen jälkeen mitattavan piirin ja jänniteisen piirin uudelleen. Näin varmistetaan että mittauslaite toimi moitteettomasti koko ajan.
  • Vältä mittarin pitämistä käsissä jottet altistuisi transienteille. Ripusta tai laite mittari nojaamaan aina kun mahdollista.
  • Käytä vanhan sähkömiehen tapaa pitää toinen käsi taskussa kun mittaat. Tämä pienentää sydämen ja rinnan kautta kulkevan virtapiirin syntymisen vaaraa. Toimi näin erityisesti jännitteisiä piirejä mitatessasi.
  • Kun työskentelet jännitteisissä piireissä huolehdi seuraavista: käytä eristettyjä työkaluja, käytä turvalaseja/kasvosuojainta, käytä turvakäsineitä, ota kello ja korut pois, seiso eristetyllä matolla, käytä tulenkestäviä asusteita
  • Jos et tiedä onko mitattavassa piirissä jännitettä, menettele kuin se olisi jännitteinen kunnes toisin todistetaan.

Lähde: Tämä selitys perustuu Fluke: Työskentele turvallisesti -tiedotteeseen joka on julkaistu YEInternational luettelossa 2005-2006 sivulla 415 sekä Flue: ABCs of multimeter safety: Multimeter safety and you

Miten elektroninen pH-mittaus tapahtuu ?

Kun pH:ta mitataan sähköisesti, niin käytössä on lasimembraanianturi tai vastaava, jossa mitataan tiettyjä kemiallisia reaktiopotentiaaleja. Tuloksena on 58 mV/°pH signaali, jonka impedanssi on suuri tai älyttömän suuri (tyypillisesti satoja megaohmeja).

Elektrodin tekeminen itse voi osoittautua hankalaksi, vaikka ei se aivan mahdotonta ole. pH-mittari vaatii kuitenkin jatkuvaa ylläpitoa ja huoltoa toimiakseen luotettavasti. Tarkkuuskin jää parhaimmillakin mittareilla luokkaan 0.2 pH. Vaikka siellä sitten olisikin niitä numeroita enemmän näytössä.

Elektrodeja saa kyllä ostaa kaupastakin, joten jos pH innostaa, ja haluaa näperrellä, mahdollisuuksia on. Jos jostain löydät teollisuuden instrumentointia käsitteleviä hakuteoksia, niistä pitäisi löytyä pH-mittauksesta tietoa.

Elektroniikan tietokoneohjelmat

Onko verkosta saatavissa ilmaisia elektroniikan suunnitteluohjelmia ?

Suraavista osoitteista löytyy ilmaisia elektroniikan suunnitteluohjelmia:

Mistä verkosta löytyy tietoa kaupallisista elektroniikan ohjelmista ?

Suraavat ohjelmat tai yritykset on mainittu sfnet.harrastus.elektroniikka uutiryhmässä:

Lisää linkkejä löytyy osoitteesta http://www.epanorama.net/software.html.

Miten saan elektroniikkakytkentäni julkaistua WWW-sivuilla ?

Elektroniikkakytkentöjen julkaisemiseen webbisivuilla on tarpeen konvertoida käyttämsi ohjelmiston oma kytkentäkaaviokuva johonkin verkossa yleisesti luettavaan muotoon. Parhaimmat tiedostomuodot elektroniikkakytkentöjen jakeluun WWW-sivuilla ovat GIF-kuva ja PDF-dokumentti (Adobe Acrobat).

GIF-kuva sopii erittäin hyvin pienten sivujen kuvina olevien kytkentäkaavioiden esittämiseen, ja tuki tälle löytyy kaikista graafisista webbiselaimista. Ja kun tarvitaan isompia ja tarkasti tulostuvia kuva, niin PDF-muoto on hyvä (sitä käytetään yleisesti muunmuassa komponenttien datalehtien jakeluuun, joten se sopii kytkentöjenkin jakeluun hyvin). PDF-muoto sopii sekä monimutkaisiin kytkentöihin että piirilevyn syövytyskuviin (tulostuu tarkasti samankokoisena).

Myös Postscript ihan toimiva, mutta läheskään kaikilla ei ole tälle katseluohjelmaa (Ghostscript/Ghostview) asennettuna koneeseensa. Postscipt sopii piirilevyjen syövytyskuviin hyvin (tulostuu saman kokoisena) sekä myöskin kytkentäkaavioihin.

JPEG-kuvat sopivat kytkennästä otettuihin valokuviin, mutta ei ole mitenkään parhaimmillaan kytkentäkaaviopiirrustusten talletusmuotona, johtuen JPEG:in pakkausalgoritmeista.

Postscript-mutoisia tiedostoja voi tuottaa suhteellisen helposti monesta piirikaavio-ohjelmasta. Hyvin monessa vanhassa ohjelmassa on mahdollisuus postscript-tulostukseen ja tulostuksen ohjaamiseen printterin sijasta tiedostoon. Näillä keinoin kytkentökaavioista ja piirilevykuvista saa hyvät Postscript-tulosteet. Jos käytät jotain Windows-pohjaista suunnitteluohjelmaa, niin asenna koneeseesi joku sopiva Postscript-kirjoittimen ajuri ja tulosta sen kautta levylle tiedostoon. Postscriptia tulostettaessa kannattaa sitten valita joku mahdollisimman perusajuri, jossa ei ole merkkikohtaisia virityksiä jota muut eivät ymmärrä (mm. QMS-PS 810 ja Applen Postscript-kirjoittimien ajureita suositeltu). Esimerkiksi HP:n ajuri tunkee yleensä tiedoston alkuun muutaman PCL-käskyn ennen varsinaista Postscript-koodia (joi poistaa käsin tai katsoa olisiko driverissa optio tuon poistamiseen). Virittämiseen: Printer setupista (printtausvaiheessa laatikosta "Properties") l|ytyy sivu, josta pääsee määräämään asetuksista (otsikolla "Device Settings"). Tuolta l|ytyy puusta kohta "PostScript Options", jonka alta l|ytyy kolme kohtaa: "Generate Job Control Code", "Send CTRL-D Before Each Job" sekä "Send CTRL-D After Each Job". Noihin kaikkiin voi laittaa "No", jolloin tuo PJL-sössö jää lähettämättä samoin kuin CTRL-D:t tiedoston alkuun ja loppuun (tosin noista taitaa ainkin GS selvitä). Edellä olevat viritysohjeet driverille oli Windows NT 4.0:lle, Windows 95:ssä on erilaiset asetukset (katso josko löytyisi ""Optimize for compatibility" kuten vanhassa HP 5M:n ajurissa). Puhdasta postscriptia tuottava ajuri on saatavana myös Adobelta.

Postscript-tiedoston voi sitten tarvittaessa konvertoida PDF-muotoon joko Adoben kaupallisilla työkaluilla (Adobe Acrobat Distiller) tai ilmaisella Ghostscriptillä (ps2pdf-filtteri). Myös Adoben sivuilta (www.adobe.com) löytyvä heidän tuotteidensa on-line demo on käyttökelpoinen konvertoija kaikkien yleisimpien tiedostomuotojen konvertointiin PDF-muotoon (demoa voi käyttää muutaman tiedoston muuttamiseen kokeilumielessä).

GIF-kuvien tekeminen onnistuu usealla tavalla. Jos piirilevykuva näkyy nätisti esimerkiski Windows-ruudulla kokonaan, niin siitä saa kuvan seuraavasti:

  • Aktivoit piirikaavio-ohjelman ikkunan
  • Teet ruutukaappauksen aktiiviselle ikkunalle (CRTL-Printscreen)
  • Otat tämän kaappauskuvan mielipiirto-ohjelmaasi (Paste-toiminto)
  • Leikkaat tästä kuvasta oleellisen osan jäljelle
  • Tallennat piirikaaviokuvan GIF-muodossa
Näin sait helposti aikaan GIF-muotoisen piirilevykuvan. Muita mahdollisuuksia hoitaa homma:
  • Tulostat piirikaavio-ohjelmastasi Postscript-tiedoston, jota katselet Ghostviewillä. Teet ruudulla näkemästäsi kuvast GIF:n yllä kerrotulla tavalla
  • Käytät Ghostscriptia muuttamaan Postscriptin bittikarttakuvaksi, jonka sitten konvertoin GIF-muotoon sopivalla apuohjelmalla (Linux/UNIX miehen tapa)
  • Tulostat piirikaavio-ohjelmasta kuvan ulos HPGL-muodossa levylle (HP-plotterin muoto). Lataat sitten tämän HPGL-tiedoston tätä tiedostomuotoa osaavaan piirto-ohjelmaan, josta talletat sitten GIF-kuvan.
  • Tulostat piirto-ohjelmastasi HPGL-tiedoston, jonka konvertoit PCX-kuvaksi ilmaiseksi ladattavalla DOS:issa toimivalla PrintGL-ohjelmalla. Sitten lataat PCX-kuvan piirto-ohjelmaan ja talletat sen GIF-muotoon.


Takaisin hakemistoon