|
|
Oppijakso 5: Kytkennän muokkaaminen
|
|
Tämän jakson tavoitteena on
oppia muokkaamaan kytkentää.
|
|
Opiskelujakson aikana käsiteltävät asiat:
|
|
|
Käynnistä ohjelma ja avaa
jokin harjoitustyötiedosto, joka sisältää peruskomponentteja kuten vastus,
kondensaattori, transistori ja
signaaligeneraattori.
|
|
Komponentin arvon
muuttaminen
|
|
|
Klikkaa työkalurivin
'nuoli' -painiketta, jolloin kursori muuttuu 'nuoli-kursoriksi'. Osoita
kursorilla jotain vastusta ja klikkaa kahdesti, jolloin
'Component'-keskuteluikkuna aukeaa. Voit muuttaa vastuksen arvoa
'Value'-ruudussa. Jos vastusarvo ei ole mainitussa ruudussa, klikkaa
ensin riviä, jolla vastusarvo on. Hyväksy muutettu arvo klikkaamalla
'Ok'-nappulaa. Kun seuraavalla kerralla muutat komponentin arvoa,
vastuksen resistanssia tai sen nimeä (R1, R2...), klikkaa kytkentäkaaviossa
komponentin sitä kohdetta, jonka haluat muuttaa.
|
|
|
| |
|
Komponenttiarvojen vaihtoehtoiset esitystavat
|
|
|
Lukuarvo voidaan antaa
paljaana lukuna, etuliitteitä käyttäen tai eksponenttimuodossa.
|
|
|
| Käytettäviä etuliitteitä:
|
| |
|
p
(piko)
|
|
|
|
n
(nano)
|
|
|
|
u
(mikro)
|
|
|
|
m
(milli)
|
|
|
|
k
(kilo)
|
|
|
|
Meg
(mega)
|
|
|
|
T
(tera) jne
|
| Ainoa poikkeus totuttuun
on mega! Jos etuliitteinä käytetään joko isoa tai pientä m-kirjainta, tulkitsee
ohjelma sen aina 'milliksi'. |
|
|
|
Komponenttiarvojen
esitystapoja on useita. Esimerkiksi 2.2 kilo-ohmin vastusarvon voi merkitä:
2200, 2.2k tai 2.2E3.
|
|
|
|
Käytettäviä laatujen
yksikköjä:
|
| |
|
pF,
nF, uF
|
|
|
|
kHz, MegHz
|
|
|
|
ms,
us
|
|
|
|
mA
|
|
|
|
uV
jne
|
| Laskimen käyttö
etuliitteiden kanssa: Omega-merkkiä ei voi käyttää komponenttiarvojen
määrittelyssä, mutta tarvittaessa kyllä tekstimuodossa. Jos henkilökohtainen
laskimesi ei tunnista kirjainetuliitteitä, on helpointa käyttää
komponenttiarvojen määrittelyssä eksponenttiesitystä, esimerkiksi:
|
| |
|
1E-12 (1pF)
|
|
|
|
2.2E-9 (2.2nF)
|
|
|
|
100E-6 (100uF) jne
|
| Simulaatio-ohjelman oma
laskin tuntee molemmat esitetyt lukuarvojen esitystavat. Voit käyttää vaikkapa
kirjainetuliitteitä, jotka ovat helppolukuisempia. Huomaa pilkun ja pisteen
käyttö. Simulaatio-ohjelma (amerikkalainen kun on) tulkitsee pisteen (.)
desimaalierottimeksi ja pilkun (,) lukujen erottimeksi. Esimerkiksi 4,6
tarkoittaa kahta lukua, nelosta ja kuutosta.
|
| Kokeile laskimen
käyttöä valitsemalla työkaluriviltä laskimen nappula (Calculator) ja laske
seuraavat esimerkit: |
|
|
|
1000 *
0.000001
|
|
|
|
1k*1u
|
|
|
|
1E3*1E-6
|
| Kaikista
tehtävistä pitäisi tulla sama tulos. Laske vielä seuraava
esimerkki: |
|
|
|
1/(2*pi*sqrt(10mH*2.2nF))
|
|
Vihje: maalaa hiirellä rivillä oleva
lauseke, paina 'Ctrl+C' (kopioi), siirry simulaatio-ohjelmaan ja avaa sen
laskin, klikkaa laskimen ruutuun, paina 'Ctrl+V' (liitä) ja klikkaa
lopuksi laskimen 'Calculate'-painiketta.
|
|
|
| |
|
Eräs mielenkiintoinen tapa
opiskella simulaation käyttöä on testata kahden eri kytkennän samanaikaista
toimintaa. Ensimmäinen kytkentä voi olla aluksi vaikka jokin oppimateriaalissa
esitetty ja toinen voisi olla siitä itse tehty muunnos.
Avaa työtiedosto 014A.cir
(puoliaaltotasasuuntaus) klikkaamalla valikkorivillä: 'File / Open / 014A /
Enter'. Klikkaa seuraavaksi kytkentäkaavion oikealla puolella olevaan
tekstiobjektiin (Muuntajan muuntosuhde...) ja hävitä se
'Delete'-näppäimellä. Vedä hiirellä pitäen sen vasemmanpuoleista
painiketta alhaalla kytkentäkaavion vasemmasta yläkulmasta sen oikeaan
alakulmaan, jolloin kytkentäkaavion alue aktivoituu. Pidä 'Ctrl'-näppäin
alhaalla ja klikkaa hiirellä kytkentäkaavion alueelle. Nyt kytkentäkaavion kopio
'tarttuu' kursoriin ja voit siirtää kopion haluamaasi paikkaan
(alkuperäisen oikealle puolelle). Klikkaa vielä kerran kytkentäkaavioalueen
ulkopuolella, jolloin alueen aktivointi loppuu.
|
|
|
|
Nyt olet kopioinut
kytkentäkaavion. Sinulla on kaksi identtistä kytkentäkaaviota - vai onko?
|
|
Kytkennällisesti ne ovat
identtisiä, mutta aivan tarkasti katsoen niissä on eroja.
|
| |
|
Komponenttien nimet (R1, R2, R3...)
|
|
|
|
Tulo- ja lähtöpisteiden merkinnät (out1,
out2...)
|
|
Ohjelma on suorittanut
automaattisesti uudelleen nimeämisen inkrementoiden komponenttien nimet sekä
tulo- ja lähtöpisteet.
|
| |
|
Tämä onkin välttämätöntä tutkittaessa kytkentöjä myöhemmin analyysien
avulla.
|
|
Muuta jälkimmäisen
kytkennän kuormitusvastuksen (R2) arvo esim. 1 kilo-ohmiksi. Käynnistä
'Transient'-analyysi ja lisää 'Transient Analysis Limits'
-keskusteluikkunaan uusi määrittelyrivi: Klikkaa keskusteluikkunan alinta riviä
ja sen jälkeen 'Add'-painiketta. Ikkunan alaosaan ilmestyy puoliksi
täytetty määritysrivi. Täytä tämä rivi seuraavasti:
|
| |
|
Muuta kuvanumero (2) 3:ksi
|
|
|
|
X-akselin (vaaka-akseli) määrite t tarkoittaa aikaa
(time)
|
|
|
|
Y-akseli (pysty-akseli) mittaa hetkellisjännitettä (v) pisteestä out2,
määritteellä: 'v(out2)'.
|
|
|
|
X-range on aika-akselin skaalaus (0 - 100ms)
|
|
|
|
Y-range on jänniteakselin skaalaus (0 - 50V)
|
|
|
|
Fmt
(5.3) on laskentatarkkuuden määrite, josta ei normaalisti tarvitse
välittää
|
| |
|
Suorita kahden samanlaisen
sähkölähteen analyysi. Huomaat, että puoliaaltotasasuuntaajien jännitteet
eroavat toisistaan niin suuruudeltaan kuin hurinaltaankin. Syy on tietenkin
niiden erilainen kuormittaminen.
|
|
|
| |
| Monissa eri tilanteissa
tapahtuu virheitä: kytkentäkaavio voi kopioitua edellisen päälle, hankalan
näköinen analyysimäärite saattaa 'kadota' tms. Ohjelma sallii yhden
virheen kerrallaan. Viimeksi annettu väärä komento voidaan yleensä kumota
työkalurivin 'Undo'-painikkeella. Etsi painike (kaksi nuolta) ja osoita
sitä kursorilla, jolloin kuvaruudun vasempaan alareunaan, tilariville, ilmestyy
teksti: 'Undoes the last operation'. Harjoittele toiminnon
käyttöä. |
|
|
| |
| Solmupisteiden lukeminen ja
merkitseminen |
|
|
Solmupisteeksi kutsutaan
sitä kytkentäkaaviossa olevaa aluetta, jolla on sama sähköinen potentiaali.
Solmupisteet eivät ole pisteen muotoisia, vaan niiden muoto riippuu kytkennän
rakenteesta.
|
|
|
|
Solmupisteiden numeroinnin
saa näkyville työkalurivin '1'-painikkeella. Solmupiste numero nollan,
'maapiste' (Gnd), numerointi ei näy. Kun analyysin keskusteluikkunassa
määritetään jonkin suureen (esim. virran tai jännitteen) mittaaminen, tapahtuu
se solmupisteiden numeroinnin avulla:
|
| |
|
v(2,6) tarkoittaa jännitettä solmupisteiden 2 ja 6
välillä
|
|
|
|
v(3) tarkoittaa jännitettä solmupisteiden 3 ja 0 (Gnd)
välillä
|
|
|
|
v(0,3) tarkoittaa samaa kuin edellinen, mutta napaisuudeltaan
vastakkaisena
|
|
Solmupisteiden
jännitteet ja loogiset tilat. Käynnistä kytkentään liittyvä analyysi ja palaa takaisin
kytkentäkaavioeditoriin. Solmupisteiden jännitteet ja loogiset tilat saadaan
näkyville työkalurivin '13'-painikkeen avulla.Kytkennän rakenteesta
johtuen solmupiste voi olla analoginen, digitaalinen tai sekä analoginen että
digitaalinen.
|
| |
|
Analogisessa solmupisteessä (esim. vastuksen navoissa) näkyy analoginen
(moniarvoinen) jännitelukema.
|
|
|
|
|
|
|
|
Digitaalisessa
solmupisteessä (esim. digitaalipiirin lähtönavassa) näkyy digitaalinen
tila:
|
| |
|
Tila
|
Kuvaus
|
|
|
|
0
|
Nolla
|
|
|
|
1
|
Yksi
|
|
|
|
R
|
Nouseva (Rising) (nousemassa nollasta ykköseen)
|
|
|
|
F
|
Laskeva (Falling) (laskemassa ykkösestä nollaan)
|
|
|
|
X
|
Tuntematon (Unknown) (voi olla nolla, yksi tai
epävakaa)
|
|
|
|
Z
|
Suurimpedanssinen (High impedance) (taso voi olla 0, 1, R, F, X tai
epävakaa)
|
| |
|
Ana/digi-solmupiste muodostuu silloin kun digitaaliseen lähtöön
liitetään esim. kuormitusvastus.
|
|
|
|
Tällaisessa solmupisteessä näkyvät jännitelukema (v) sekä looginen tila
(0, 1, R, F, X).
|
|
Solmupisteiden
merkitseminen.
Analyysimääritteitä (mittauspisteitä) voidaan osoittaa solmupisteiden
numeroinnin avulla, mutta se ei ole suositeltavaa. Kun kytkentää muokataan
lisäämällä, poistamalla ja siirtämällä piirrosmerkkejä, muuttuvat solmupisteiden
numeroinnit automaattisesti.
|
| |
|
Tällöin käy usein siten, että alkuperäinen mittauspiste on siirtynyt
'salaa' aivan omituiseen paikkaan ja kytkentä vaan ei toimi oletetulla
tavalla.
|
|
|
|
Tästä johtuen on suositeltavaa merkitä solmupisteet tekstillä.
|
|
|
|
Suositeltavia merkintöjä ovat esim. in1 ja out1. Huomaa, että
(amerikkalainen) ohjelma ei hyväksy määritteisiin skandinaavisia merkkejä (ä,
ö ja å), tekstissä ne toki saavat esiintyä
|
|
|
|
On
myös suositeltavaa käyttää em. merkinnöissä numeroa 1, sillä kytkennän
mahdollinen kopiointi muuttaa kopioituneita solmupistetekstejä inkrementoiden
(kasvattamalla niiden lukuarvoa yhdellä).
|
|
Solmupisteiden
merkitsemisessä tulee noudattaa huolellisuutta. Tekstin tulee kiinnittyä
kytkentään siten, että klikkauspiste on joko langoituksen johdinosa tai
piirrosmerkin pää (ei sen johdinosa).
|
|
|
| |
| Tekstin lisääminen
(dokumentointi) |
|
|
Tekstin lisääminen
kytkentäkaavioon.
Valitse työkaluriviltä tekstipainike 'T', jolloin kursori muuttuu
'T-kursoriksi'. Klikkaa kuvaruutua ja aloita tekstin kirjoittaminen
ilmestyneeseen 'Grid Text' -keskusteluikkunaan. Tällä tekstieditorilla
voit tehdä esim. solmupisteiden merkinnät, sekä kaikki muut tekstit. 'Grid
Text'-teksturissa rivinvaihto on tehtävä 'Ctrl+Enter'-komennolla.
Pelkkä Enterin käyttö lopettaa teksturin käytön.
|
|
Tekstin lisääminen
analyysitulokseen. Suoritettuasi Transient-, AC- tai DC-analyysin voit lisätä kuviin
tekstiä. Valitse työkaluriviltä sopiva tekstimuoto, ABS tai REL.
|
| |
|
Absoluuttisesti ankkuroitava teksti (ABS) pysyy sille osoitetussa
paikassa.
|
|
|
|
|
|
|
|
Relatiivisesti ankkuroitava teksti (REL) seuraa kuvaa ja kuvaajan
paikkaa.
|
|
|
|
|
|
Jos analyysissä on
useampia kuvia kuin yksi, valitse silloin REL-tekstimuoto osoittaaksesi tietyssä
kuvassa olevaa asiaa. Tällöin teksti (REL) 'seuraa' kuvaa, kun kuvien
lukumäärää tai paikkaa muutellaan.
|
| |
|
|
|
Komponentin arvon muuttaminen