1 / 165

Radioamatööriperuskurssi

Radioamatööriperuskurssi. T1 - moduuli Heikki Lahtivirta OH2BSH. Miksi tekniikkaa ?. 1. Turvallisuus 2. Turvallisuus 3. Tekniikan taito on tärkeä 4. Mielenkiinto tekniikkaan 5. Harrasteen kautta ammattiin 6. Tekniikka on hallittava myös käytännön takia.

Rita
Download Presentation

Radioamatööriperuskurssi

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Radioamatööriperuskurssi T1 - moduuli Heikki Lahtivirta OH2BSH

  2. Miksi tekniikkaa ? • 1. Turvallisuus • 2. Turvallisuus • 3. Tekniikan taito on tärkeä • 4. Mielenkiinto tekniikkaan • 5. Harrasteen kautta ammattiin • 6. Tekniikka on hallittava myös käytännön takia

  3. Sähkötekniikan perussuureet: • Jännite U [U] = V voltti • Virta I [ I] = A ampeeri • Resistanssi R [R] =  ohmi • Teho P [P] = W watti

  4. Sähkötekniikan suureita: • Impedanssi Z [Z] =  ohmi • Induktanssi L [L] = H henry • Kapasitanssi C [C] = F faradi • Taajuus f [f] = Hz hertsi

  5. Kerrannaisyksiköitä ja esimerkkejä niiden käytöstä • tera 10^12 terawatti 10^12 W TW • giga 10^9 gigahetrsi 10^9 Hz GHz • mega 10^6 megavoltti 10^6 V MV • kilo 10^3 kilo-ohmi 10^3  k • 10^0 watti 10^0 W W • milli 10^-3 milliampeeri 10^-3 A mA • mikro 10^-6 mikrovoltti 10^-6 V V • nano 10^-9 nanosekunti 10^-9 s ns • piko 10^-12 pikofaradi 10^-12 F pF

  6. Johteita: Kulta, Hopea Kupari, Alumiini Messinki, Rauta Hiili, Ionisoitunut kaasu Puolijohteita: Pii, Si Germanium, Ge Galliumarsenidi, GaAs Seleeni. Johteet,puolijohteet ja eristeet

  7. Eristeitä: Tyhjö Ilma Tislattu vesi Kiille Lasi Posliini PVC muovi Akryylimuovi Öljy Keraamiset aineet Kumi Kuiva puu Kuiva paperi Alumiinioksidi Johteet, puolijohteet ja eristeet

  8. Täysin oikeaa vastaus-ta ei tiedetä, kuitenkin sähkön luonteesta, käyttäytymisestä ja käytöstä tiedetään paljon. Sähkön luonnetta voi- daan havainnollistaa Bohrin esittämän ato- mimallin avulla. Mallissa kaikki aine koostuu atomeista, joissa on ydin ja sitä kiertäviä elektroneja. Ydin koostuu positii-visista protoneista ja varauksettomista neutroneista. Elektronit ovat nega-tiivisesti varautuneita. Mitä sähkö on ?

  9. Atomin ollessa lepo- tilassa atomin varaus ulospäin on nolla ts. ytimessä on yhtä mon-ta protonia kuin on ydintä kiertäviä elekt-roneja. Tuomalla atomiin energiaa ulkopuolelta irtoaa elektroni. Irronneet elektronit muodostavat johti-meen sähkövirran. Sähkövirta puolestaan saa aikaan johtimen ympärille magneetti-kentän. Mitä sähkö on ?

  10. Kahden pisteen välillä vaikuttaa jännite, jos ko. pisteissä on eri määrät elektroneja. Pisteiden välillä vaikuttaa sähkökenttä Kun magneetti- ja säh-kökenttä vaikuttavat samassa pisteessä yhtäaikaa (esim. an-tenni) syntyy sähkö-magneettisen energian perusosia eli kvantteja. Mitä sähkö on ?

  11. Muistikolmio Miten käytän muistikolmiota ? Peitä kysytty suure, jäljelle jäävä osa on tarvittava laskutoimi-tus. Ohmin laki U ______ I * R

  12. Vastukset rinnan: Rinnankytkennässä kokonaisresistanssin käänteisarvo on osa- resistanssien kään-teisarvojen summa 1/Rt=1/R1+1/R2+1/R3 Vastukset sarjassa: Sarjaankytkennässä kokonaisresistanssi on osaresistanssien summa Rt=R1+R2+R3 Vastusten kytkennät: Rt Rt R1 R2 R3 R1 R2 R3

  13. Jännitelähteet sarjassa: Sarjaankytkennän ko- konaisjännite on osa- jännitteiden summa Ut=U1+U2+U3 Jännitelähteet rinnan: Osajännitteiden on ol- tava saman suuruisia Kytkennän kuormi-tettavuus kasvaa Ut=U1=U2=U3 Jännitelähteiden kytkennät: + + + + + + + + Ut Ut - - - - - - - - U1 U2 U3 U1 U2 U3

  14. Kun jännite ja virta vaikuttavat yhtä aikaa tietyssä pisteessä, ku-lutetaan ko. pisteessä sähkötehoa. Sähköteho on jännit-teen ja virran tulo P = U x I [P] = V x A =VA =W Ohmin lakia sovelta-malla saadaan tehon kaavoiksi: Sähköteho ja - työ 2 P = U x I U P = 2 R P = I x R U = P x R P I = R

  15. Sähkötehon vaikut-taessa tietyn ajan, teh- dään sähkötyötä Ws. Ws = P x t(s) Ws = Wattisekunti Johdannaisyksikkö on Wh (wattitunti)= 3600 x Ws. Ostettaessa sähköä sähkölaitokselta, mak-setaan nimenomaan tehdystä sähkötyöstä. Lasku kasvaa kun aika/teho kasvaa. Sähköteho ja -työ

  16. Tehosovitus tarkoittaa tilannetta jossa kuor- maan saadaan syötet-tyä teholähteestä suu-rin mahdollinen teho. Tehosovitus toteutuu kun kuorman impe-danssi on yhtä suuri kuin teholähteen sisäi- nen impedanssi. Impedanssi Z=R +j X Siirrettäessä tehoa (esim. lähettimestä an-tenniin) pyritään teho- sovitukseen (RS = RL). Tehosovitus R S R G L

  17. Vaihtosähköllä jännit-teen suuruus ja suunta vaihtelevat jaksollisesti ajan suhteen. Vaihtelu on yleensä säännöllistä ja siinä on positiivinen ja nega- tiivinen osuus. Vaihtelu on yleensä sini- muotoista. Vaihtojännitteen te- hollisarvo U on sa-mansuuruinen kuin ta-sajännite, jonka läm-mittäväteho on yhtä suuri kuin vaihtojän-nitteen teho. Vaihtosähkö

  18. Sininmuotoisen vaih-tojännitteen huippu-arvo on 1,41 kertaa tehollisarvo eli u = 1,41 x U. Jaksonpituus T mää-rää kuinka pitkä aika kuluu yhteen kokonai-seen jaksoon. Taajuus f on jaksonpi- tuuden T käänteisarvo. Taajuus ilmaisee kuin-ka monta kokonaista jaksoa yhteen sekun-tiin mahtuu. Vaihtosähkö 1 1 f = [f] = = Hz s T

  19. Vaihtosähkö Huippuarvo u^ u Tehollisarvo U Huipusta huippuun Uhh Jakson pituus (jaksonaika) T

  20. Radioamatöörilähetti-mestä antenniin syö-tettävä signaali on vaihtosähköä jonka taajuus on megahert- sejä (MHz). Antenni muuttaa vaih-tosähkön sähkömag-neettiseksi säteilyksi. Sähkömagneettinen säteily etenee ilmassa ja avaruudessa valon nopeudella. Aallonpituus ilmaisee matkan, jonka säteily etenee yhden jakson aikana. Vaihtosähkö c c=300 000 000 m/s = f = m

  21. Virrallisen johtimen ympärille syntyy mag-neettikenttä. Kun johdin kierretään kelalle, yksittäisten kierrosten magneetti- kentät summautuvat ja kokonaiskenttä voimistuu. Kentän voimakkuu-teen vaikuttaa oleel-lisesti kelan sydänaine. Tasavirta muodostaa kytkentähetkellä ke-laan magneettikentän, joka vastustaa virran kasvua. Induktanssi

  22. Kun virta katkaistaan purkautuu magneet-tikenttä ja INDUSOI kelan silmukoihin jän- nitteen, joka pyrkii vastustamaan virran pienentymistä. Ominaisuutta kutsu-taan INDUKTANS-SIksi. Mitä nopeammin mag-neettikenttä muuttuu sitä enemmän induk-tanssi vastustaa virran muutosta. Induktanssilla on siis vaihtovirta vastus, REAKTANSSI. Induktanssi

  23. Induktanssi aiheuttaa virran jäämisen jännit-teestä 90 astetta jäl-keen. Reaktanssi ei aiheuta häviötehoa. Induktanssin merkintä on L ja [L] = H (henry) Reaktanssin merkintä on X ja [X] = (ohmi) Keloilla on induktii-vinen reaktanssi XL. XL =  L missä =2f. XL= 2fL Induktansseja laske-taan sarjaan ja rinnan kuten vastuksia. Induktanssi

  24. KAPASITANSSI eli varautumiskyky (kyky varata elektroneja). Kapasitanssin mer-kintä on C ja [C] = F (faradi). Kapasitanssin realisoi komponentti nimel-tään kondensaattori. Kondensaattori muo-dostuu lähekkäin ole-vista toisistaan eriste-tyistä metallilevyistä. Kondensaattori EI johda tasavirtaa. Kondensaattorissa elektronit liikkuvat kunnes saavutetaan tasapainotila. Kapasitanssi

  25. Vaihtovirta läpäisee kondensaattorin (tasa-painotilaa ei saavute-ta). Kondensaattorilla on myös reaktanssi, kapa-sitiivinen reaktanssi XC. XC = 1/ C , missä = 2f. Kapasitansseja laske-taan sarjaan kuten vas-tuksia rinnan ja rinnan kuten vastuksia sar-jaan. Kapasitanssi

  26. Passiviset komponentit: • Vastukset • Vastusten tärkeimmät ominaisuudet ovat: • Vastusarvo,toleranssi, jännitteen- ja tehonkesto. • Radiotekniikassa lisäksi huomioitava suur-taajuusominaisuudet . • Vastus voi olla joko kiinteäarvoinen tai säädettävä (=potentiometri). • Vastusmateriaalina käytetään hiilimassaa, hiili-kalvoa, metallikalvoa ja vastuslankaa.

  27. Passiiviset komponentit: • Suurtaajuuspiireissä on syytä käyttää IN-DUKTANSSITTOMIA vastuksia eli massa- tai hiilikalvovastuksia. • Vastuksen tehonkesto riippuu rungon mekaanisista mitoista. Mitä suurempi runko on, sitä suuremman tehon vastus kestää. • Yleisiä tehoarvoja ovat: 1/4W,1/3W,1/2W, 1W,2W,4W,5W,10W,50W......

  28. Passiiviset komponentit: • Kondensaattorit • Kondensaattoreiden tärkeimmät ominaisuudet ovat: • kapasitanssiarvo ja jännitekesto. • Toleranssi ei ole tärkeä yleensä • Käyttöpaikka määrää voimakkaasti sen, minkä tyyppistä kondensaattoria käytetään. • Tärkeä tekijä kondensaattorin valinnassa on eristemateriaali

  29. Passiiviset komponentit: • Kondensaattori voi olla kiinteä tai säädettävä. • Säädettävissä kondensaattoreissa on eristeenä yleensä ilma tai muovi. • Säädettävissä kondensaattoreissa muutetaan levyjen välistä pinta-alaa kiertämällä levyjä toistensa sisään tai ulos tai muuttamalla levyjen etäisyyttä toisistaan. • Säätökondensaattori voi olla joko työkalusäätöinen tai säätöakseliin liitetään nuppi, josta säätö suoritetaan.

  30. Passiiviset komponentit: • Elektrolyyttikondensaattorilla (Elko) saa-daan aikaan suuria kapasitansseja, jopa satojatuhansia mikrofaradeja. • Elkoja käytetään yleensä teholähteissä. • Elkossa toisen elektrodin muodostaa metal- lilevy ja toisen elektrolyyttinen liuos.Näiden välille syntyy kaasukalvo, joka toimii eris-teenä.

  31. Passiiviset komponentit: • Elko on polaroitu kondensaattori ts.toinen navoista on + - merkkinen ja toinen - - merkkinen. • Elkon navat täytyy AINA kytkeä + - napa positiivisempaan jännitteeseen ja - - napa negatiivisempaan. • Elkon suurtaajuusominaisuudet ovat huo-not.

  32. Passiiviset komponentit: • Kela on eristetystä langasta käämitty “lan-kavyyhti” joka on käämitty joko ilmakelaksi tai hyvän magneettiset ominaisuudet (induk- tanssia kasvattavat) omaavan materiaalin päälle (=kelan sydän). • Kelan käyttötarkoitus määrää kelan rakenteen ja materiaalit.

  33. Passiiviset komponentit: • Pientaajuuskelat: • Tarvitaan suuri induktanssi • Käytetään mm. estämään virtalähteiden hurinavirtaa,kaiuttimien jakosuotimissa, ener-giavarastona jne. • Sydänmateriaalina käytetään mm. rautalevyjä, ferromagneettisia aineita. • Induktanssit 0.1 - 100H

  34. Passiiviset komponentit: • Suurtaajuuskelat: • Tarvittavan induktanssin arvon määrää käyttö-taajuus • Jos siirrettävä energia on pieni, kela käämitään pienille rautajauho- tai ferriittisydämille. • Suurilla energioilla kelasydämenä käytetään suuri poikkipintaisia ferriittisiä materiaaleja tai ilmaa ja lankana paksua kuparilankaa (hopeoin-ti).

  35. Passiiviset komponentit: • Suurtaajuuskuristimet: • Eroittavat suurtaajuusenergian tasasähkösyö- töstä. • Pyritään suureen induktanssiin , pieneenhaja- kapasitanssiin ja pieneen resistanssiin. • Ovat usein aksiaalisia.

  36. Passiiviset komponentit: • Muuntajat: • Muuntaa jännitteen tai virran suuremmaksi tai pienemmäksi (myös impedanssin). • Runkona voi olla rautalevyt tai ferriittinen aine. • Rungon päälle käämitään kaksi tai useampia keloja. • Toiminta perustuu vaihtelevaan magneettikent-tään. • Runko toimii suljettuna magneettipiirinä.

  37. Passiiviset komponentit: • Runko ohjaa magneettikentän vuon siten, että vuo lävistää kaikkien käämien silmukat. • Kun johonkin ensiökäämiin tuodaan vaihtovir-taa, indusoituu muihin toisiokäämeihin jännite. • Kuormittamattoman muuntajan muuntosuhde on: U1 / U2 = N1 / N2 = I2 / I1 • Muuntaja toimii vain vaihtosähköllä !! • Jos muuntajaa ei kuormiteta toisiopuolelta kulkee ensiössä tyhjäkäyntivirta.

  38. Komponentit • Sähkölaitteet rakentuvat rakenneosista eli komponenteista. • Komponentit jaetaan kahteen pääryhmään: • Aktiiviset komponentit • Yleensä vahvistavat signaalia. Esim.transistorit, operaatiovahvistimet, logiikkapiirit,tyhjö-putket jne. • Vaativat ulkoista syöttötehoa toimiakseen. • Passiiviset komponentit • Vastukset,kondensaattorit,kelat • Eivät vaadi ulkoista syöttötehoa toimiakseen.

  39. Puolijohteet • Tärkeimmät puolijohdemateriaalit: • Pii • Gallium - Arsenidi • Germanium • (Seleeni, Kuparioksiduuli) • Puolijohteiden sähkönjohtokyky on johteiden ja eristeiden välillä.

  40. Puolijohteet • Puhtaalla puolijohdemateriaalilla ei ole si- nänsä suurtakaan merkitystä elektroniikassa. • Tärkeäksi komponenttien raaka-aineeksi puolijohde muuttuu, kun valmistus vaihees-sa materiaaliin sekoitetaan hallitusti vieraita aineita “saastuttamaan” raakapuolijohde. • Puolijohdemateriaalia tehdään kahta eri tyyppiä: P- ja N-tyyppistä.

  41. Puolijohteet • P- tyypin puolijohteessa on elektronien va- jausta ja N- tyypin puolijohteessa on elekt-roneja liikaa. • Yhdistämällä P- ja N- tyypin materiaaleja kerroksittain yhteen, saadaan aikaan eri-laisia toimintoja, puolijohdekomponentteja. • Oleellista komponentin toiminnan kannalta on P- ja N- tyypin materiaalien rajapinta.

  42. Diodi • Diodi on yksinkertaisin puolijohdekompo-nentti. • Diodi rakentuu yhdestä P- ja N- tyypin raja-pinnasta. Anodi Katodi A K P N Diodin piirrosmerkki Rakenne, P- ja N-rajapinta

  43. Diodi • Kun P-tyypin puoliskoon kytketään virta-lähteen + - napa, siirtyvät ylimääräiset elektronit N - tyypistä lähelle rajapintaa. • Vastaavasti virtälähteen negatiivinen napa vetää ylimääräisiä aukkoja P - tyypin puo-lelta lähelle rajapintaa. • Jos virtalähteen jännite on tarpeeksi suuri, siirtyvät elektronit ja aukot rajapinnan yli.

  44. Diodi • Jännitettä jolla rajapinta tulee johtavaksi, kutsutaan kynnysjännitteeksi ja on piillä n. 0,7 V ja germaniumilla n.0,3V. • Kun jännite on suurempi kuin kynnysjänni- te, diodi johtaa (päästösuunta). • Jos jännite kytketään toisin päin, elektronit ja aukot siirtyvät kauemmaksi rajapinnasta, jolloin diodi ei johda (estosuunta).

  45. Diodi • Jos estosuuntainenjännite kasvaa liian suu-reksi,tapahtuu läpilyönti, joka tuhoaa diodin, • Diodin ollessa estosuuntainen, kulkee diodissa pieni estosuuntainen vuotovirta. • Kun diodi on myötäsuuntainen, ei diodin yli jäävä jännite muutu paljonkaan. • Diodeja käytetään ohjaamaan virta haluttuun suuntaan.

  46. Diodi • Käytännön sovelluksia diodeille ovat: • Vaihtosähkön tasasuuntaaminen tasasähköksi • Ilmaisu eli informaation erottaminen radiolähetteen kantoaallosta • Eri taajuisten signaalien sekoittaminen keske-nään • Toiminta kytkimenä

  47. Diodi • Diodin yhteydessä tärkeimmät suureet ovat: • Suurin sallittu jatkuva myötäsuuntainen virta • Suurin sallittu estosuuntainen jännite • Toimintanopeus • Suurin sallittu toistumaton myötäsuuntainen virta • Diodissa katodi merkitään renkaalla ja tyyppi kirjain-numero yhdistelmällä.

  48. Diodi • Piidiodin toimintakäyrä: U/V 2 Myötäsuunta 1 I/uA 30 20 10 I/A 0,5 1 1,5 2 -100 Estosuunta -200 U/V

  49. Diodi • Zenerdiodi: • On myötäsuunnassa samanlainen kuin piidiodi • Estosuunnassa estojännite on matala, tyypistä riippuen 3.3V - 200V • Estojännite alueella (=Zenerjännite) jännite on hyvin vähän riippuvainen läpi kulkevasta vir-rasta • Käytetään jännitteen vakavointiin (=stabiloin-tiin) ja kohinan muodostamiseen

  50. Diodi • Kapasitanssidiodit (eli varaktori): • Valmistettu siten , että PN - rajapinnan kapasi- tanssi on mahdollisimman suuri ja säädettävissä • Kapasitanssin säätö perustuu estosuuntaisen jännitteen säätöön (elektronien ja aukkojen etäisyyden muuttamiseen) • Käytetään radioissa virityspiirien säätöön ja taajuuden kertojissa • Voidaan käyttää myös myötäsuuntaisena

More Related