Piirretään yksinkertainen
virtapiiri, jossa on tasasähkölähteen lisäksi vastus ja kondensaattori. Valitse
valikkoriviltä 'File / New / Schematic' ja sulje keskusteluikkuna
klikkaamalla sen ’Ok’-painiketta.
Sijoita piirikaavioon 4,5
V:n tasasähkölähde. Valitse piirikaavioeditorin valikkoriviltä 'Component /
Analog Primitives / Waveform Sources / Battery'. Paina tämän jälkeen hiiren
oikeanpuoleista painiketta ja pidä se toistaiseksi alhaalla. Sijoita
kuvaruudulle ilmestynyt tasasähkölähteen piirrosmerkki sopivaan paikkaan
(kuvaruudun keskelle). Päästä hiiren oikeanpuoleinen painike vapaaksi. Anna
avautuneeseen ’Component’-keskusteluikkunaan jännitearvoksi 4.5V. Huomaa, että
desimaalierottimena on amerikkalaiseen tapaan piste (.) ja että määritteessä ei
ole välilyöntejä. Sulje keskusteluikkuna ’Ok’-painikkeella.
Sijoita piirikaavioon 2200
uF:n kondensaattori. Valitse piirikaavioeditorin valikkoriviltä 'Component /
Analog Primitives / Passive Components / Capacitor'. Paina tämän jälkeen
hiiren vasemmanpuoleista painiketta ja pidä se toistaiseksi alhaalla. Sijoita
kuvaruudulle ilmestynyt kondensaattorin piirrosmerkki sopivaan paikkaan
(tasasähkölähteen oikealle puolelle). Pidä edelleen vasemmanpuoleinen painike
alhaalla ja klikkaa oikeanpuoleista painiketta, kunnes kondensaattorin asento on
sopiva. Päästä lopuksi hiiren vasemmanpuoleinen painike vapaaksi. Anna
avautuneeseen 'Component'-keskusteluikkunaan kapasitanssiarvoksi 2200uF.
Sulje keskusteluikkuna ’Ok’-painikkeella.
Sijoita piirikaavioon 15
kW :n vastus. Valitse piirikaavioeditorin valikkoriviltä 'Component / Analog
Primitives / Passive Components / Resistor'. Paina tämän jälkeen hiiren
vasemmanpuoleista painiketta ja pidä se toistaiseksi alhaalla. Sijoita
kuvaruudulle ilmestynyt vastuksen piirrosmerkki sopivaan paikkaan (
tasasähkölähteen ja kondensaattorin väliin). Pidä edelleen vasemmanpuoleinen
painike alhaalla ja klikkaa oikeanpuoleista painiketta, kunnes vastuksen asento
on sopiva (vaakasuorassa). Päästä lopuksi hiiren vasemmanpuoleinen painike
vapaaksi. Anna vastuksen arvoksi 15k. Sulje keskusteluikkuna
’Ok’-painikkeella.
Johdota piirikaavio. Käytä
johdottamiseen työkalurivin painikkeita 'Orthogonal Wire Mode' ja
'Diagonal Wire Mode', joista ensin mainitulla piirretään pysty- ja
vaakasuoria johtimia, ja jälkimmäisellä voi piirtää johtimen haluttuun kulmaan.
Sijoita piirikaavioon
solmupiste numero nolla eli 'maadoitusmerkki' (tämä on pakollinen
symboli). Valitse piirikaavioeditorin valikkoriviltä 'Component / Analog
Primitives / Connectors / Ground' ja sijoita symboli sähkölähteen
miinusnapaan.
Nimeä mittauspiste
kondensaattorin napaan. Kirjoita kondensaattorisymbolin päähän teksti out1
(ilman välilyöntiä).
Käynnistä
Transient-analyysi valitsemalla piirikaavioeditorin valikkoriviltä 'Analysis
/ Transient Analysis... / RUN'. Koska kondensaattorin ja vastuksen
muodostama aikavakio on niiden lukuarvojen tulo eli 2200uF * 15k = 33s,
kannattaa simulaatioajaksi valita 2 min eli 120s. Kirjoita ’Transient
Limits’ -keskusteluikkunaan ’Time Range’ -arvoksi 120s.
Kirjoita seuraavaan
ruutuun 'Maximum Time Step' -arvoksi esim. tuhannesosa edellisestä. Voit
kirjoittaa sen osamäärämuotoon 100ms/1000. Kuvaajan tarkkuuteen (ja
piirtymisnopeuteen) vaikuttaa datapisteiden lukumäärä. Mitä suurempi on jakajan
arvo, sitä enemmän syntyy datapisteitä.
Kirjoita ’Y
Expression’ -ruutuun v(out1), ellei ohjelma ole sitä jo automaattisesti
lukenut piirikaaviosta.
Palaa takaisin
piirikaavioon F3-painikkeella. Tarkista piirikaavio ja totea sen olevan
kunnossa. Miksi kondensaattori on varautunut jo ajan hetkellä 0 s?
Kytkennän on täytynyt
varata kondensaattori jo ennen simulaation aloittamista! (Vertaa työtiedostoihin
048A.CIR ja 049A.CIR. Niissä kondensaattorin ennenaikainen varautuminen on
estetty aikaohjattavilla kytkimillä.).
Miten kytkennälle
kerrotaan, että ajan hetkellä 0 s jännite kondensaattorin navoissa on 0 V?
Edellä kuvattu ongelma on
tyypillinen simulaatio-ohjelmille. Joskus taas jokin sähköisesti tasapainossa
oleva kytkentä (esim. oskillaattori) ei käynnisty, kun ohjelma ei osaa päättää,
mitä tehdään ensin.
-ic
(Initial Conditions) tarkoittaa alkuarvoasetuksia
-v(out1) on jännitteen suuruus kytkentään merkityssä
pisteessä
-0V
on em. jännitteen lukuarvo
Käynnistä
Transient-analyysi uudelleen ja totea kondensaattorin varautumiskäyrän
piirtyminen. Vertaa työtiedostoon 060AX.CIR, joka on tämän harjoitustehtävän
malliratkaisu.
Kondensaattorin varautumisen tutkiminen Transient-analyysin
avulla
Piirin aikavakio tau = R *
C on 15kohm * 2200uF = 33s, joten tällä ajanhetkellä jännitteellä pitäisi olla
arvo 0.63 * 4.5V = 2.8V. Tarkista työkalurivin ’Enable Tag Mode’
-toiminnolla, että tämä päättely ja ohjelman suorittama simulointitulos ovat
yhtenevät.
Lisää analyysipiirrokseen
otsake käyttäen ’ABS’ (absoluuttinen) –tekstiä. Lisää kuvaajaan tekstiä
käyttäen ’REL’ (relatiivinen) –tekstiä. Relatiivinen teksti
'seuraa' kuvapohjaa panoroitaessa tai skaalattaessa. Absoluuttinen teksti
pysyy paikoillaan kuvapohjaa liikutettaessa. Kokeile eri tekstikokoja ja
–malleja, värejä ja tekstipohjia.
Valitse valikkoriviltä
'File / Print Preview... '. Jos kuvaruudulla näkyvä A4-lomake ei ole
pystyasennossa, valitse ’Setup’-painike ja vaihda vaaka-asennossa oleva
kuva pystyasentoon. Aktivoi kuvaruudun oikeassa yläkulmassa olevat
piirikaaviosivun ja analyysituloksen kuvat siten, että molempien pohjaväriksi
tulee sininen. Klikkaa seuraavaksi ’Tile’-painiketta, jolloin molemmat
kuvat sijoittuvat automaattisesti kuvaruudulle. Voit halutessasi tehdä tilaa
rei’itykselle tarttumalla hiirellä vuorotellen molempien kuvien
vasemmanpuoleisista kahvoista ja vetämällä kuvan reunaa oikealle. Tulosta kuva
’Print’–painikkeella. Poistu ’Close’-painikkeella analyysiin ja
sieltä edelleen näppäimistön ’F3’-painikkeella piirikaavioon.
