Tutustutaan siniaaltogeneraattoriin ja sijoitetaan se piirikaavioon

Sijoitetaan piirikaavioon vastus

Luodaan yksinkertainen virtapiiri ja nimetään sen solmupisteet

Suoritetaan Transient-analyysi

Dokumentoidaan analyysikuvaa

Dokumentoidaan piirikaaviokuvaa

Tulostetaan piirikaavio ja analyysitulos

Käynnistä simulaatio-ohjelma ja valitse piirikaavioeditorin otsikkoriviltä: 'Component / Analog Primitives / Waveform Sources / Sine Source'. Klikkaa piirrosaluetta. Kuvaruutuun ilmestyy siniaaltogeneraattorin piirrosmerkki ja sen päällä aukeaa keskusteluikkuna. Kirjoita 'Value'-kohtaan esim.'Generaattori'. Sulje keskusteluikkuna 'Ok'-painikkeella.

Tämän jälkeen piirikaavioeditorin ruudulla on generaattorin symboli ja osanumero 'V1'.

Klikkaa ensin työkalurivin 'Enables Select Mode' (nuolinäppäintä). Kaksoisklikkaa generaattorin piirrosmerkkiä. Generaattorin keskusteluikkuna aukeaa (uudelleen). Valitse 'Models' ja sen jälkeen 'Edit', jolloin generaattorin editoinnin keskusteluikkuna aukeaa:

Yksinkertaisimmillaan määritteiden antoon tarvitaan vain taajuuden (f) ja jännitteen (A) arvot. Suositeltavaa on kuitenkin määrittää myös generaattorin impedanssi, Source Resistance, (Rs).

Määritä generaattori, joka tuottaa verkkosähköä (230V, AC):

Anna taajuuden arvoksi: 50Hz (tai pelkkä 50) ja jännitteen arvoksi: 230V*sqrt(2) (tai 230*1.4 tai 325)

Kuittaa lopuksi 'OK', jolloin generaattori on määritetty

Jos haluat generaattorin arvot piirikaavioeditoriin, toimi seuraavasti:

Klikkaa piirikaavioeditorin vasemmassa alareunassa olevien sivujen selauspainikkeiden 'Text'-painiketta

Tekstisivulla oleva generaattoria määrittelevä 'model'-lauseke tulee näkyviin

Voit halutessasi siirtää tämän rivin normaaleilla Windows-komennoilla ('maalaa', 'leikkaa' ja 'liitä') piirikaaviosivulle, jossa sitä on helpompi lukea ja muokata

Palaa takaisin piirikaavioeditoriin (Page 1)

Miksi vaihtosähkögeneraattoriin on merkitty napaisuus (+ ja -)? Silloin, kun on kyseessä puhdas vaihtosähkö (AC), napaisuuden merkitys näkyy siinä, että generaattori tuottaa ensimmäiseksi joko positiivisen tai negatiivisen puolijakson, riippuen piirrosmerkin asennosta piirikaavioon nähden. Siniaaltogeneraattoria voidaan käyttää myös sekasähkölähteenä (AC+DC) tai jopa pelkkänä tasasähkölähteenä (DC); tällöin napaisuuden merkitys on ilmeinen.

Valitse piirikaavioeditorin otsikkoriviltä: 'Component / Analog Primitives / Passive Components / Resistor'. Klikkaa piirikaavioeditorin piirustusalueella. Pidä hiiren vasemmanpuoleista painiketta koko ajan alhaalla. Voit siirrellä komponenttia, sekä hiiren oikeanpuoleista painiketta klikkaamalla käännellä komponenttia.

Kun sopiva paikka ja asento ovat löytyneet, vapauta hiiren vasemmanpuoleinen painike, jolloin vastuksen piirrosmerkki jää paikoilleen ja sen keskusteluikkuna (Component=Resistor...) aukeaa. Anna vastuksen arvoksi esim. 100 ohmia kirjoittamalla 'Value'-ruutuun lukuarvo 100. Poistu keskusteluikkunasta klikkaamalla 'Ok'-painiketta. Havaitset, että vastus muodostuu kolmesta osasta:

piirrosmerkistä

nimestä (Part) ja

vastusarvosta (Value)

Kun haluat siirtää vastusta piirikaaviossa, klikkaa ensin työkalurivin nuolinäppäin -painiketta. Tartu sitten vastukseen osoittamalla hiirellä piirrosmerkkiä ja pitämällä hiiren vasemmanpuoleinen näppäin alhaalla, jolloin hiirtä liikuttelemalla liikutat myös vastusta. Kun haluat sijoittaa vastuksen nimen (esim. R1) ja vastusarvon (esim. 1k) sopivasti piirrosmerkkiin nähden, tartu hiirellä nimi-objektiin ja arvo-objektiin ja sijoita ne paikoilleen. Huomaa, että antamasi sijoittelu säilyy vastusta siirrettäessä tai pyöritettäessä. Vastusarvon merkitseminen tapahtuu pelkän lukuarvon (esim. 1000) tai lukuarvon ja etuliitteen avulla (esim. 1k). Kaikki muut etuliitteet paitsi M ovat sallittuja. M ja m tulkitaan aina milliksi. Mega tulee merkitä: 'Meg' tai eksponenttimuodossa: 1E6. Omega-merkin käyttö tässä yhteydessä ei ole mahdollista. Jos lukuarvon perään ehdottomasti halutaan maininta 'Ohmista', voi sen toteuttaa esim. '100ohm' -merkinnällä.

Onko vastuksen napaisuudella merkitystä? Sähköteknisesti ei, mutta ohjelma- ja mittausteknisesti kyllä. Simulaatio-ohjelmassa voidaan vastuksen läpi kulkeva virta mitata määritteellä: i(R1), jolloin ohjelma määrittää virran napaisuuden 'Plus/Minus'-suuntaiseksi. Jos ohjelma antaa virtamittauksissa vääriä napaisuuksia, selvitään niistä kääntämällä vastusta piirikaaviossa. Vastuksen napaisuusmerkintä saadaan näkyviin kaksoisklikkaamalla vastusta ja aktivoimalla keskusteluikkunan 'Display Pin Names' -toiminto.

Siirretään piirikaavioeditorissa olevat kaksi piirrosmerkkiä, generaattori ja vastus, rinnakkain ja yhdistetään ne toisiinsa. Komponenttien keskinäistä asemointia helpottavat ohjelman aputoiminnot, jotka voidaan käynnistää työkalurivin loppupäässä olevilla painikkeilla: 'Display a grid on the schematic'

Tuo kuvaruudulle apupisteityksen (gridin)

'Display a Cross-hair Cursor on the schematic'

Tuo kuvaruudun poikki yltävän ristikkokursorin

Johdotustyökaluja on kaksi ja ne löytyvät työkalurivin alkupäästä. 'Enables Orthogonal Wire mode'-toiminto (neljäs painike) mahdollistaa johdotuksen vain pysty- ja vaakasuunnassa. 'Enables Diagonal Wire mode'-toiminto (viides painike) mahdollistaa johdotuksen lisäksi myös 45 asteen kaltevuuksilla. Suosittelen ensin mainittua toimintoa. Huomioitavaa 'Enables Orthogonal Wire mode'-toiminnossa on se, että yhdellä johdotusvedolla voi piirtää joko vaakasuoran, pystysuoran tai niiden yhdistelmävedon.

Nyt virtapiirissä on kaksi komponenttia ja kaksi solmupistettä. Ohjelman käytön kannalta solmupisteiden merkitys on tärkeää. Solmupisteen avulla määritetään tietty piirikaavion kohta esim. analyysitulosten mittausta varten. Käsitteellä solmupiste ymmärretään piirikaaviossa olevaa aluetta, jolla on sama sähköinen potentiaali. Solmupiste ei siten yleensä ole pisteen muotoinen. Kytke solmupisteiden numerointi näkyviin klikkaamalla alimmalla työkalurivillä olevaa '1'-painiketta 'Display node numbers on the schematic'. Piirikaaviossa näkyvät solmupisteet '1' ja '2'. Ohjelma edellyttää kuitenkin, että solmupisteiden numerointi aloitetaan nollasta. Tämän vuoksi lisää kytkentään 'maadoitusmerkki' (Ground), joka löytyy helpoiten suoraan työkaluriviltä.

Nyt piirikaavion solmupistenumerointi muuttuu siten, että se alkaa nollasta (vaikka itse numeroa ei näy). Solmupisteiden numerointi on automaattista. Tästä johtuen on suositeltavaa merkitä solmupisteet selväkielisin tekstein ja käyttää analyysin määritteissä tekstejä numeroinnin asemasta. Kytkentää muokatessa (komponentteja siirrettäessä, poistettaessa ja lisättäessä) solmupisteiden numerointi muuttuu automaattisesti, huomaamatta. Lisää kytkentään solmupisteen tekstimääritys valitsemalla työkaluriviltä 'T'-painike 'Enables Text mode. Click in the schematic to add grid text'. Ohjeen mukaisesti klikkaa kytkennän solmupistealuetta (numero 1), jolloin teksturin keskusteluikkuna aukeaa. Nimeä solmupiste esim. 'out1' ja päätä toiminto 'Ok':lla. Analysoitavan kytkennän pitäisi nyt olla valmis - analysoitavaksi. Talleta kytkentä ennen seuraavaa työvaihetta.

Transient-analyysillä ymmärretään lyhytkestoisen ilmiön tarkastelua. Toisaalta se muistuttaa suuresti oskilloskoopin normaalia käyttöä, jossa tutkitaan jännitteen riippuvuutta ajan funktiona. Käynnistä Transient-analyysi valitsemalla otsikkoriviltä: 'Analysis / Transient Analysis'. Transient-analyysin Transient Analysis Limits -keskusteluikkuna aukeaa:

Vasemmassa alanurkassa olevat painikkeet:
'Defines whether the X-axis is a linear or log scale'

Määrittää vaakasuunnassa olevan akselin skaalauksen lineaariseksi (tasajakoiseksi) tai logaritmiseksi

'Defines whether the Y-axis is a linear or log scale'

Määrittää pystysuunnassa olevan akselin skaalauksen lineaariseksi tai logaritmiseksi

'Defines the color of the waveform'

Määrittää kuvaajan (käyrän) värin

'Places the waveform in the numeric output file'

Määrittää kuvaajan piirron lisäksi tulosten taltioinnin numeerisessa muodossa tiedostoksi (*.TNO), jolloin saadut lukuarvoparit (u=f(f)) voidaan siirtää esim. taulukkolaskentaohjelmalle tai matematiikkaohjelmalle

'Saves the waveform in a user file to be accessed by a user source'

Määrittää kuvaajan piirron lisäksi tulosten taltioinnin numeerisessa muodossa tiedostoksi (*.USR), jolloin saadut lukuarvoparit (u=f(f)) voidaan käyttää uudelleen simulaatio-ohjelman yhteydessä

Vaakarivien määritteet: (opettele käyttämään myös hiiren oikeanpuoleista painiketta). 'P' (Controls which graph the waform will be plotted in)

(Picture) kuvanumero

Analyysissä voi olla yksi tai useampia kuvia

Kuvaaja (käyrä) voidaan sijoittaa haluttuun kuvaan tai vaikkapa samanaikaisesti useampaan kuvaan

Jos kuvanumeron paikalla ei ole määritettä niin kuvaajaa ei piirry

'X Expression' (Defines the expression for the X-axis)

Määreenä normaalisti 't' (time), mutta voi olla myös 'f' (frequency)

'Y Expression' (Defines the expression for the Y-axis. Click the right mouse button for a variable menu)

Tämän määrityslausekkeen avulla ohjelmaa voi käyttää todella tehokkaasti

Tutustu myös muuttuja-, vakio-, funktio ja operaattoriluetteloon , jonka saat näkyviin hiiren oikeanpuoleisen painikkeen avulla

Esimerkkejä määritteistä:

'X Range' (Defines the range of the X-axis)

X-akselin (vaaka-akseli) skaalaus

Vaihtoehtoisia esitystapoja:

0 - 100ms (0.1 / 0.1s / 100m / 100ms /100E-3 / 100ms,0)

100ms - 0 (100ms,0ms)

50ms -100ms (50ms,100ms)

'Y Range' (Defines the range of the Y-axis)

Y-akselin (pysty-akseli) skaalaus

Vaihtoehtoisia esitystapoja:

0 - 500V (500 / 500V / 0.5kV / .5k)

+500V - -500V (500,-500 / 500V,-500V)

'Fmt' (Defines the numeric format used in the analysis)

Tämän määritteen avulla määritetään luvun kokonaisosa ja desimaaliosa

Esim. '5.3' merkitsee viittä numeroa ja kolmea desimaalia

Eräissä yhteyksissä esim. AC-analyysissä taajuuden lukuarvon ollessa vain muutamia hertsejä saattaa ohjelma esittää taajuuden megahertseinä, tällöin em. määritteen tulisi olla '5.6' eli numeerinen esitys kuudella desimaalilla

Suorita Transient Analysis Limits -keskusteluikkunassa seuraavat lisäykset ja täsmennykset: Muuta 'Time Range' arvoksi 100ms. Muuta 'Maximum Time Step' arvoksi esim. 100ms/1k (= osamäärä). Muuta 'X-Expression' määritteeksi pieni t-kirjain (koska yleisesti t = time ja T = jakson kestoaika). Huomaa, että ohjelma on 'Y-Expression' kohdassa käynyt 'lukemassa' piirikaavion ja löytänyt sieltä edellisellä analysointikerralla yhden ainoan merkityn solmupisteen: 'v(1)':n, josta se olettaa analyysiä suoritettavaksi. Muuta tämän kohdan määritteksi 'out1'. Kohtiin 'X-Range' ja 'Y-Range' ohjelma ehdottaa automaattista skaalausta 'AUTO'

Suorita analyysi klikkaamalla 'RUN'-painiketta. Kuvaruudulle pitäisi nyt piirtyä siniaallon kuvaaja. Muuta y-akselin skaalaus symmetriseksi ja skaalaa myös x-akseli siten, että kuvaaja piirtää kaksi täyttä sinijaksoa. Pääset takaisin Transient Analysis Limits -keskusteluikkunaan työkalurivin 'Accesses the Analysis Limits dialog box'-painikkeella, jonka löydät heti zoomipainikkeiden oikealta puolelta. Suorita analyysi uudelleen ja harjoittele skaalauksia. Voit myös kirjoittaa analyysin määriterivin toiseen kertaan ja nimetä sen kuvaksi numero 2.

Jotta myöhemmin saisit helpommin selville mitä analyysisi esittää, kannattaa siihen lisätä tekstiä. Käytettävissä on kaksi tekstityyppiä: suhteellinen ja absoluuttinen. Klikkaa työkalurivillä olevaa 'ABS'-painiketta. Klikkaa uudelleen työalueella, jolloin absoluuttisen tekstin keskusteluikkuna aukeaa. Kirjoita siihen esimerkiksi: 'Verkkojännitteen hetkellisarvot'. Voit valita tekstityypin, sen koon ja värin tarkoituksenmukaiseksi. Sulje keskusteluikkuna 'Ok'-painikkeella.

Klikkaa seuraavaksi työkalurivillä olevaa 'REL'-painiketta. Klikkaa uudelleen työalueella, jolloin suhteellisen tekstin keskusteluikkuna aukeaa. Kirjoita siihen esimerkiksi: 'Positiivinen puolijakso'. Sulje keskusteluikkuna 'Ok'-painikkeella.

Siirrä molemmat tekstit oikeille paikoille, esim. 'Verkkojännitteen hetkellisarvot' otsakkeeksi keskelle kuvaruudun yläosaan, ja 'Positiivinen puolijakso' siniaaltokuvaajan yläosan päälle.

Tutkitaan seuraavaksi mitä eroa on ABS- ja REL-teksteillä. Klikkaa työkalurivin ensimmäistä painiketta, 'Enables Select mode' (nuolinäppäin). Vie kursori keskelle kuvaruutua, paina hiiren oikeanpuoleinen painike alas ja liikuttele hiirtä.

Absoluuttinen teksti pysyy paikoillaan

Relatiivinen teksti seuraa kuvaajaa

Palaa takaisin piirikaavioon näppäimistön 'F3'-näppäimellä.

Klikkaa työkalurivin teksturipainiketta 'Enables Text mode'. Klikkaa kerran työaluetta. Kirjoita avautuneeseen keskusteluikkunaan otsakkeeksi esim. 'Ensimmäinen oma kytkentä'. Tarkista vielä, että työkalurivin viimeinen painike 'Creates a tittle box for the schematic prinout' on ala-asennossa, jolloin paperitulosteeseen tulevat piirroksen ääriviivat ja otsaketaulu.

Käynnistä 'Transient-analyysi' vielä kerran ja valitse työkaluriviltä: 'File / Print Preview / All / Tile'. Voit asemoida molempia kuvia siten, että kansion vaatima rei'itys ei tule kuva-alueelle. Määritä tulostussuunta pystyyn tai vaakaan klikkaamalla 'Setup' ja valitsemalla esim. 'Pysty'. Käynnistä tulostus 'Print'-painikkeella. Päätä työskentely valitsemalla 'Close' ja painamalla näppäimistön 'F3'-painiketta. Talleta työsi ennen kuin päätät ohjelman käytön.