harraste E L E K T R O N I I K K A

SISÄLTÖ
MILJOONALAATIKKO
Sekalaista elektroniikkaharrastajan tarvitsemaa tietoa, taulukoita, laskukaavoja, yms.
KIRPPIS
Elektroniikkaharrastajan kauppapaikka.
PIIRROSMERKIT
Elektroniikan, sähkötekniikan ja rakenussähköpiirrustusten piirrosmerkkejä.
RAKENNUSOHJEET
Kytkikset, piirilevykuvat, ja muut rakenteluohjeet pariin elektroniikkaprojektiin.
ARTIKKELIT
Elektroniikasta ja sähköstä yleensäkin, kirjoittelemiani juttuja, asiasta ja asian vierestä.
U.K.K.
Usein Kysytyt Kysymykset.
KÄRY KÄVI
Enemmän tai vähemmän hauskoja tapahtumia elävästä elämästä.
SALAISET PAHEET
Elektroniikkaharrastajan salaiset paheet... sovellettavissa omalla vastuulla.
LINKIT
Linkkejä sinne ja tänne.
PALAUTE
Näihin sivuihin liittyvä palaute, sekä elektroniikkaan liittyvät kysymykset tänne.
ETUSIVULLE

 


Poistututtaako?
Muutakin löytyy
kuin vain
elektroniikkaa.
P U I M U R I
Sähkötekniikan alkeet

Jutun otsikko saattaa äkkiseltään kuulostaa siltä että olisin pahemman kerran sotkenut elektroniikan ja maatalous alan termit keskenään. Enpä kuitenkaan ole, sillä tuo PUIMURI on yksi sähkötekniikan alkeiden muistisäännöistä. Esitänpä tässä seuraavaksi asian juuri samalla tavalla kuin eräs sähkötekniikan opettaja sen aikoinaan opetti Hämeenlinnan Ammattioppilaitoksessa. Tasa-arvovaltuutetut ja muut vastaavat siis esittäköön valituksensa edellä mainittuun oppilaitokseen - ei näiden sivujen ylläpitäjälle.

P U I M U R I
Mutta sähkötekniikassahan ei ämmiä tarvita, siis jätetään ne pois.
P U I  M  U R I
Sitten lisätään yhtäsuuruus- ja kertomerkit.
P = U * I  M  U = R * I
Ja näin saimme kaksi sähkötekniikan laskujen peruskaavaa.
P = U * I
U = R * I
Nämä kaksi kaavaa voidaan esittää myös muistikolmioiden muodossa seuraavasti:
  P           U  
U * I R * I
Kun siis tiedät mitkä tahansa kaksi arvoa kolmiosta, saat aina laskettua sen kolmannen puuttuvan. Siis seuraavasti:
U * I = P       R * I = U
P / U = I U / R = I
P / I = U U / I = R

Edellä esitetty 'PUIMURI' systeemi tai muistikolmiot ovat yksi tapa oppia muistamaan ulkoa edellä esitetyt laskukaavat. Tärkeintä ei ole se, miten ne oppii, vaan se että ne ylipäätänsä oppii muistamaan ulkoa. Kyseisten kaavojen voisi sanoa olevan tärkeimmät laskukaavat, joita tarvitaan aina kun ollaan tekemisissä sähkön kanssa, joten elektroniikkaharrastajan on syytä takoa nämä niin syvälle selkärankaan että ne muistaa unissaankin etu- ja takaperin.

OK! Nyt siis toivottavasti osaat nuo kaavat ulkoa. Seuraavaksi herääkin kysymys, että mitä halvattua nuo P, U, I ja R tarkoittavat? Seuraava taulukko antanee vastauksen kysymykseen.

Tunnus:Suure:Yksikkö:Lyhenne:
PtehowattiW
UjännitevolttiV
IvirtaampeeriA
Rresistanssiohmi (tai oomi)Ω
HUOM! Jos ohmin merkki näkyy 'Lyhenne' sarakkeessa W kirjaimena tai jonain muuna vääränä merkkinä, se johtuu siitä että koneeseesi ei ole asennettu sopivaa fonttia, josta tämä 'iso omega' merkki löytyy.

Seuraavaksi yritän mahdollisimman yksinkertaisesti ja havainnollisesti kertoa, mitä nuo neljä edellä esitettyä asiaa oikeastaan tarkoittavat:

Virta
Virralla tarkoitaan sähköjohdossa, eli johtimessa kulkevan virran suuruutta. Jos virtaa ei kulje, virta on 0 ampeeria. Taskulampun paristot antavat virtaa yleensä noin 0,1 - 0,5 ampeeria. 100 watin hehkulamppu ottaa sähköverkosta virtaa noin 0,4 ampeeria. Auton ajovalon polttimo ottaa akusta virtaa noin 5 ampeeria. Mitä suurempi virta johtimessa kulkee, sitä enemmän johdin lämpenee. Pienillä virroilla tämä lämpeneminen on kuitenkin mitättömän vähäistä. Virtaa voisi ajatella vesiputkena, jossa kulkee vettä aina sen mukaan, kuinka paljon sitä kulloinkin hanasta lasketaan. Veden virtausnopeus tarkoittaa tällöin samaa kuin virta sähkötekniikassa. Jos virta kulkee johtimen sijasta ihmisruumiin läpi, puhutaan sähköiskusta. Jo 0,05 ampeerin virta voi olla hengenvaarallinen!

Jännite
Jännitteellä tarkoitetaan kahden eri pisteen, eli siis vaikkapa kahden eri johtimen välistä potentiaalieroa, tai jännite-eroa, ihan kuinka vaan halutaan sanoa. Mikäli tätä jännite-eroa ei ole laisinkaan on jännite 0 volttia (tämäpä yllätys). Suomessa käytössä olevan sähkönjakeluverkon jakelujännite on 230 volttia, tämä siis tarkoittaa sitä jännitettä, jonka saat niistä seinäpistorasiassasi olevasta kahdesta reijästä. Koko jakeluverkostoa ajatellen on sitten käytössä muitakin jännitteitä, suurimmista voimalinjoista jännitettä löytyy jopa 400 000 volttia. Auton akusta saatava jännite on henkilöautoissa 12 volttia, suuremmissa ajoneuvoissa 24 volttia.

Jännitteen olemuksen ymmärtämiselle voimme lähteä hakemaan esimerkkiä myös vesijohto puolelta, aivan kuten virrankin suhteen. Jännite tarkoittaa sähkötekniikassa samaan kuin vesiputkessa olevan veden paine. Mikäli paine on suuri, lähtee vesi virtaamaan hyvin nopeasti kun avaamme hanan. Jos paine on pieni, vesikin virtaa hanastamme hitaasti. Paine on siis tässä esimerkissämme suoran verrannollinen jännitteeseen. Tässä edellä siis vertasimme vesiputkessa olevaa painetta ympärillä vallitsevaan ilmanpaineeseen, yhtä hyvin voimme verrata myös kahden eri vesiputken painetta toisiinsa. Samanlaiset asiat ovat myös elektroniikan harrastajalle arkipäivää, kun samassa kytkennässä on useita pisteitä, joissa vaikuttaa erisuuruiset jännitteet, verrattuna kytkennän maatasoon ... jota siis voisi ajatella sinä ympäröivänä ilmanpaineena ... nyt taisi mennä turhan vaikeaselkoiseksi?

Teho
Teholla tarkoitetaan sitä kuinka paljon sähköenergiaa joku laite ottaa sähköverkosta, tai muusta vastaavasta virtalähteestä. Yksinkertaisempana mahdollisena esimerkkinä kai voidaan pitä hehkulamppua. 100 watin lamppu valaisee enemmän kuin 40 watin lamppu, ja vastaavasti se myös ottaa enemmän sähköenergiaa verkosta. Sähkötehon yksikkö on watti (W). Hehkulamppujen tehoista tulikin jo edellä pari esimerkkiä, mutta heitetäänpä kehiin vielä pari muuta esimerkkiä. Taskulampun polttimoiden teho ovat yleensä 0,5 - 1 wattia. Kotisaunoissa käytettävät sähkökiukaat ovat yleensä teholtaan 3000 - 9000 wattia. Henkilöauton starttimoottorin teho on noin 2500 wattia. Tavallisen koti PC:n teho on yleensä 100 - 200 wattia, ja monitori 50 - 100 wattia.

Myös tehon ymmärtämiseksi voimme lähteä etsimään esimerkkiä vesijohtotekniikan puolelta. Jos siis veden virtausnopeus tarkoittaa samaa kuin sähköjohtimen virta, ja vesijohdossa vallitseva paine tarkoittaa jännitettä, on vesijohdon vedentuotto sama kuin teho sähkötekniikassa. Wattia vastaava suure vesijohtopuolella on siis litraa minuutissa. Jos meillä on ohut vesijohto, mutta sen virtausnopeus on suuri, on putken vedentuotto varsin hyvä. Ohut putki ja alhainen virtausnopeus taas merkitsee pientä vedentuottoa. Suurin vedentuotto saavutetaan paksulla putkella ja suurella virtausnopeudella. Samat lait pätevät myös sähkötekniikassa ... ainakin silloin kun kyseessä on tasajännite. Vaihtojännitteellä asiat eivät välttämättä ole näin yksinkertaisesti, mutta siihen emme puutu tällä sivulla.

Resistanssi
Resistanssi, eli ohmit ovat nousevat esille huomattavasti harvemmin kuin jännite, virta ja teho. Tästä huolimatta resistanssi on yhtä tärkeä sähkötekniikan perusasia kuin nuo kolme muutakin suuretta. Resistanssilla mitataan johtimen, ja monien muidenkin virtapiiriin kuuluvien osien kykyä vastustaa sähkövirran kulkua. Mitä suurempi resistanssi on, sitä enemmän virran kulkua vastustetaan. Resitanssin yksikkönä on 'ohmi', tai 'oomi' kuten jotkut tuota haluavat nimittää. Ohmin merkkinä käytetään isoa omegaa, joka valitettavasti ei kuulu läheskään kaikkiin tietokoneissa käytettäviin merkistöihin, joten esim. internetissä ohmin merkki korvataan usein lyhenteellä: 'ohm'

Sähköjohtimissa, kytkimissä, ja muissa vastaavissa sähkön siirtoon tarkoitetuissa elementeissä resistanssi on yleensä ei toivottu ilmiö, koska se aiheuttaa häviöitä sähkön siirtoon. Eri metallien sähkönjohtokyky, jota siis on kääntäen verrannollinen metallin ominaisresistanssiin, vaihtelee varsin paljon eri metallien välillä. Kupari ja hopea ovat hyviä sähkönjohteita, eli niiden ominaisresistanssi on varsin pieni. Heikompia sähkönjohteita puolestaan ovat mm. konstantaani ja lyijy, näiden ominaisresistanssi on siis varsin suuri. Kaikki metallit ja yleensäkkin sähköä johtavat aineet vastustavat aina jonkin verran sähkön kulkua. Ainoastaan suprajohteet tekevät tässä poikkeuksen.

Esimerkki 1
Aloitetaanpa virtapiireihin tutustuminen yksinkertaisimmasta mahdollisesta kytkennästä, eli yhden ainoan kuormituksen liittämisestä virtalähteeseen. Tässä esimerkkikytkennässämme on vasemmalla puolella virtalähteenä 9 voltin tasajännitelähde, esim. paristo, ja oikealla puolella kuormituksena 220 ohmin vastus. Vastushan muodostaa virtapiirissä sähköteknisesti ajatellen pitkälti samanlaisen vastuksen kuin vaikkapa hehkulamppu. Virtapiiri on suljettu, eli siinä kulkee virta, ja näinollen vastuksessa muodostuu tietyn suuruinen häviöteho, joka poistuu vastuksesta lämpönä.

Tiedämme siis tästä kytkennästä kaksi sähköistä suuretta, jännitelähteen jännitteen ja vastuksen resistanssin. Näiden kahden tiedon perusteella pystymmekin jo laskemaan kyseisen virtapiirin muut tärkeimmät suureet, eli piirissä kulkevan virran suuruuden ja vastuksessa syntyvän lämpötehon.

Aivan ensimmäiseksi meidän olisi kuitenkin tiedettävä, kuinka suuri jännite vastuksen navoilla vaikuttaa, eli 'Ur'. Kaaviokuvasta voimme kuitenkin todeta että vastuksen piuhat menevät suoraan jännitelähteelle. Mitään sellaista ei siis ole välissä, joka voisi matkalla tuota jännitettä pudottaa. 'Ur' on siis 9 volttia. Seuraavaksi voimmekin laskea vastuksen lävitse kulkevan virran suuruuden ohmin lain avulla, eli 'U / R = I' siis 9V / 220ohm = 0,04A. Vastuksen, kuten koko muunkin virtapiirin lävitse siis kulkee virtaa 0,04 ampeeria, eli 40 milliampeeria (mA). Virta on saman suuruinen virtapiirin jokaisessa kohdassa, koska tässä virtapiirissä virta ei missään kohden haaraannu kahdelle eri reitille.

Virta saatiin selville, joten seuraavaksi lasketaan vastuksessa syntyvä lämpöteho, jota myös häviötehoksi kutsutaan, mikäli kyse ei ole sellaisesta lämmitysvastuksesta, jonka on tarkoituskin lämmetä. Nyt meillä on tiedossamme vastuksen navoilla vaikuttava jännite, sekä vastuksen lävitse kulkeva virta. Näistä pystymme laskemaan vastuksessa häviävän tehon, eli U * I = P, siis 9V * 0,04A = 0,36W. Vastuksessa lämmöksi muuttuva teho on siis 0,36 wattia, eli 360 milliwattia (mW). Ja laskuissahan on aina muistettava se, että vaikka suureet voidaan ilmaista etumerkkien avulla (esim. 360mW) on nämä laskettaessa aina muutettava perusyksikköihinsä.

Esimerkki 2
Seuraavassa esimerkissä jännitelähteenä on edelleen 9 voltin paristo, mutta kuormituksena onkin nyt yhden sijaan kaksi vastusta, jotka on kytketty rinnan kytkentään pariston navoille.

Annettuina lähtötietoina on jännitelähteen jännite ja vastusten resistanssit. Seuraavaksi voimme edellisen kytkennän tapaan todeta että molempien vastusten navoilla vaikuttaa 9 voltin jännite, koska molemmat vastukset on kytketty suoraan jännitelähteen navoille. Nyt kun tiedämme molemmista vastuksista jännitteen ja resistanssin, voimme ohmein lain avulla selvittää vastuksien lävitse kulkevat virrat, eli U / R = I, siis 9V / 100ohm = 0,09A ja 9V / 470ohm = 0,019A. Näin ollen voimme siis todeta että IR1 on 0,09 ampeeria (90mA) ja IR2 on 0,019 ampeeria (19mA).

Nyt kun tiedämme molemmat vastuksien kautta kulkevat virrat, olisi mukava tietää myös kokonaisvirta, jonka nämä vastukset repivät paristosta. Jos siis toinen vastus ottaa 90 mA ja toinen 19 mA, nämä vastukset yhdessä haukkaavat virtaa 109 mA. Tämän selittää Kirchhoffin virtalaki joka sanoo että pisteisiin tulevien virtojen summa on sama kuin pisteestä lähtevä virta, tai vastaavasti, pisteestä lähtevien virtojen summa on sama kuin pisteeseen tuleva virta. Siis tässä esimerkkitapauksessamme IR1 + IR2 = I.

Kytkennän virrat on laskettu, joten käydäänpä seuraavaksi tehojen kimppuun. Nythän molemmissa vastuksissa häviää tietyn suuruinen teho, ja koska vastuksien virrat ovat erisuuruiset, jännitteen ollessa sama, voimme tästä päätellä että nämä tehot ovat erisuuret. Siis laskekaamme tehot kaavasta U * I = P. Nyt kun laskemme erikseen kummankin vastuksen tehon, korvaamme tuon I:n tietysti kyseisen vastuksen virralla seuraavasti: 9V * 0,09A = 0,81W ja 9V * 0,019A = 0,171W. Näin ollen siis vastuksessa R1 häviää tehoa 810mW ja vastuksessa R2 171mW.

Seuravaaksi voisimme selvittää kytkennän kokonaistehon, eli paljonko tehoa paristosta revitään ulos. Tämän voimme laskea kahdella eri tavalla. Helpompi tapa on tässä tapauksessa laskea yhteen molempien vastuksien tehot, siis 0,81W + 0,171W = 0,981W , siis kokonaisteho on 981 milliwattia. Edellisen voimme perustella ainakin sillä fysiikan lailla, joka sanoo että tehoa ei katoa mihinkään, se vain muuttuu toiseen muotoon. Siis tässä tapauksessa sähköstä lämmöksi, määrä pysyy aina samana. Toinen tapa kokonaistehon laskemiseen, on laskea se jännitteen ja kokonaisvirran avulla, eli U * I = P, siis 9V * 0,109A = 0,981W.

Jännitteet, virrat ja tehot on selvillä, mutta vielä yksi asia on kytkennästämme selvittämättä. Kytkennän kokonaisresistanssilla tarkoitetaan sitä resistanssia, jonka yleismittari näyttäisi jos se vastus alueella liitetään kytkentäämme pariston tilalle. Kytkennässämme on siis kaksi vastusta rinnan kytkennässä, ja näiden resistanssit ovat 100ohm ja 470ohm. Mikä sitten onkaan näiden kahden vastuksen muodostama kokonaisresistanssi? Koska tiedämme kytkennästämme jännitteen ja kokonaisvirran, voimme laskea kokonaisresitanssin näiden avulla, siis U / I = R, eli 9V / 0,109A = 82,6ohm. Tuloksesta voimme päätellä ainakin sen että vastuksia rinnan kytkettäessä on kokonaisresistanssi aina pienempi kuin pienin kytkennässä olevista vastuksista.

Kytkennän jännite ja kokonaisvirta ei kuitenkaan aina ole tiedossa, joten rinnan kytkennän kokonaisresistanssin voi laskea myös seuraavasta kaavasta: '1/R1 + 1/R2 = 1/Rkok' Suomen kielellä edellinen kaava siis tarkoittaa sitä että otamme käänteislvun molempien vastuksien resistansseista, laskemme nämä luvut yhteen, ja otamme käänteisluvun tästä saamastamme luvusta. Lopputulokseksi tulee kokonaisresistanssi.

Esimerkki 3
Seuraavassakin esimerkissämme on paristoa syömässä kaksi vastusta, mutta tällä kertaa ne eivät olekkaan rinnan, vaan sarjassa.

Ainakin sen voimme heti kytkentäkaaviota katsoessamme todeta, että Kirchhoffin virtalakia emme pääse tässä laskelmassa hyödyntämään, koska vastukset on kytketty sarjaan, eli niiden lävitse kulkeva virta on tasan yhtä suuri kuin kytkennän kokonaisvirta. Tämä kokonaisvirta meillä ei kuitenkaan ole vielä tiedossa, joten ongelmaa on lähdettävä ratkomaan muilla konsteilla. Vastuksien navoilla vaikuttavat jännitteet, UR1 ja UR2 eivät myöskään ole tiedossa, joten asiaa on lähdettävä ratkomaan vastuksen resistansseista. Kytkennän kokonaisresistanssin pystymme annetuista tiedoista laskemaan, joten aloitetaan siitä. Rinnankytkennässä kokonaisresistanssin laskemiseen tarvittiin hieman monimutkaisempi kaava, mutta sarjaankytkennässä se on yksinkertaista. Jos virran kulkua vastustamassa ovat 100 ohmin ja 220 ohmin vastukset, niin yhdessähän nämä vastustavat virran kulkua 320 ohmin verran. Sarjaankytkennässä kokonaisresistanssi siis saadaan laskemalla vastuksien resistanssit yhteen.

Nyt kun tiedossamme on kokonaisresistanssi ja kytkennän kokonais käyttöjännite, voimmekin jo laskea kytkennän kokonaisvirran joka siis tässä tapauksessa on saman suuruinen kuin vastuksienkin kautta kulkevat virrat. Siispä U / R = I, eli 9V / 320ohm = 0,028A. Kytkennän ottama kokonaisvirta on siis 28mA.

Seuraavaksi voimmekin sitten laskea vastusten navoilla vaikuttavat jännitteet, koska tiedämme jo kytkennän kokonaisvirran ja vastuksien resistanssit. Siispä I * R = U, eli 0,028A * 220ohm = 6,19V ja 0,028A * 100ohm = 2,81V. Siis toisin sanoen UR1 on 6,19 volttia, ja UR2 on 2,81 volttia. Tästä voimme todeta ainakin seuraavaa: 6,19 + 2,81 = 9,0 elikkä sarjaankytkennässä vastuksien navoilla vaikuttavien jännitteiden summa on aina sama kuin kokonaisjännite. Samat perussäännöt pätevät, oli vastuksia kaksi tai useampia.

Kytkennän jännitteet, virrat ja kokonaisresistanssikin on jo selvitetty, joten jäljellä olisi enää tehot. Aloitetaan laskemalla vastuksissa häviävät tehot, eli U * I = P, jossa U tarkoittaa vastuksen navoilla vaikuttavaa jännitettä. Siis 6,19V * 0,028A = 0,17W ja 2,81V * 0,028A = 0,08W. R1:n tehohäviö on siis 170mW ja R2:n 80mW. Kuten edellisessäkin kytkennässä, myös tässä on kaksi tapaa laskea kytkennän kokonaisteho. Voimme laskea vastuksissa häviävät tehot yhteen, eli 0,17W + 0,08W = 0,25W. Tai sitten voimme laskea kokonaistehon, kokonaisjännitteen ja kokonaisvirran mukaan, siis U * I = P, eli 9V * 0,028A = 0,25W.

Tehotkin saatiin laskettua, ja muutahan tästä kytkennästä ei enää tarvinnutkaan selvittää, joten se siitä. Eihän tämä niin monimutkaista olekkaan.

Esimerkki 4
Edelliset esimerkit olivat varsin teoreettisia, mutta nyt pääsemmekin teroittamaan hampaitamme ihan aidon käytännön esimerkin pariin ... Jeah! Kutakuinkin kaikki elektroniikan harrastajat varmaankin tuntevat ledin, tämän huokean ja käytännössä ikuisen merkkilampun, joita nykyisin löytyy lähes jokaisesta laitteesta. Ledit vaan ovat siitä 'ikäviä' komponentteja, että ne vaativat lähes aina etuvastuksen rajoittamaan virtaa. Noh, elektroniikan harrastajallahan tällaiset perusasiat ovat selkäytimessä, siinä kuin varavarjotoimenpiteet laskuvarjohyppääjällä. Käydäänpä siis läpi, kuinka tämä ledin etuvastuksen mitoitus tapahtuu.

Ledin kytkentä etuvastuksineen siis tapahtuu viereisen kuvan mukaisesti. Syöttöjännite on tässäkin tapauksessa, kuten edellisissäkin esimerkeissämme 9 volttia, vastuksesta ei ole mitään tietoja, ja ledistä on olemassa ainoastaan ne yleiset ledejä koskevat perustiedot, jotka jokaisen elektroniikan harrastajan olisi hyvä muistaa ulkoa.

Et siis muista? OK, kerrataanpa sitten nämäkin asiat. Ledihän on pohjimmiltaan diodi, joten silläkin on oltava joku tietyn suuruinen kynnysjännite. Punaisilla ledeillä tämä on 1,7V, vihreillä ja keltaisilla 2,1V, oransseilla 2,2V ja sinisillä 4-5V. Kynnysjännite on siis se jännite joka muodostuu ledin navoille, sen loistaessa normaalilla kirkkaudellaan. Kytkentäkuvassamme tätä ilmaisee UD. Toinen tärkeä suure, joka ledien kanssa toimittaessa on muistettava, on ledin läpi kulkeva virta. Yleensä tätä virtaa kuvataan tunnuksella IF, mutta tässä esimerkissä käytämme kokonaisvirran tunnusta I, koska esimerkissämme kokonaisvirta menee sellaisenaan ledin lävitse. Yleisimpien ja halvimpien, merkkilamppuina käytettävien ledien maksimi virtakestoisuus uloittuu johonkin 25 - 40 milliampeerin tuntumaan, tarkemmat arvot saa selville datakirjoista. Vähimmäisvirtaa ledit vaativat yleensä noin 10 milliampeeria, jotta ne loistaisivat tarpeeksi kirkkaasti. Varminta on käyttää mitoituksessa 15 tai 20 milliampeerin virtaa.

Edellisten tietojen perusteella pääsemmekin jo sitten tekmään mitoitusta. Jos siis ledin kautta kulkevan virran on oltava vaikkapa se 15 milliampeeria, on silloin vastuksenkin kautta kulkevan virran oltava yhtä suuri. Mikäpä sitten on vastuksen navoilla vaikuttava jännite UR? Kytkennän syöttöjännite on tiedossa, samoin kuin ledin navoilla vaikuttava jännite. Sanotaan nyt että se on punainen ledi, jonka kynnysjännite on siis 1,7 volttia. Näiden tietojen pohjalta voimme laskea vastuksen navoilla vaikuttavaksi jännitteeksi 9V - 1,7V = 7,3V. Tästä opimmekin taas erään muistisäännön. Sarjaan kytkettyjen komponenttien, olivat ne sitten vastuksia tai jotain muuta, navoilla vaikuttavien jännitteiden summa on aina sama kuin kytkennän kokonaisjännite.

Nyt siis pääsemme viimeinkin laskemaan sen vastuksen resistanssin, siis U / I = R, eli 7,3V / 0,015A = 487ohm. Nyt voi kuitenkin käydä niin että tuota 487 ohmin vastusta ei löydi ihan jokaisesta komponenttikaupasta ... tai omasta miljoonalaatikostasi. Kyseinen arvo on kyllä olemassa E-48 sarjassa, mutta löytymistä helpottaa huomattavasti, jos valitsemme vastuksen jostakin yleisemmästä sarjasta. Vaikkapa E-12 sarjasta. Nämä E sarjat muuten löytyvät sivulta: Hiili- ja metallikalvovastusten värikoodit.

Nyt siis joudumme pyöristämään tätä laskettua vastusarvoamme jompaan kumpaan suuntaan. Yleensä sillä ei ole järin suurta merkitystä, kumpaan suuntaan pyöristys tapahtuu, mutta joskus tätäkin kannattaa harkita. Jos pienennämme vastuksen arvoa, tarkoittaa tämä sitä että ledin lävitse kulkeva virta kasvaa. Jännitteethän pysyvät kytkennässä samana, koska ledin kynnysjännite ei juurikaan muutu virran vaihdellessa. Vastusarvon pienentämisessä siis kannattaa olla varovainen, jotta ledin maksimivirtaa ei ylitetä. Varmempaa olisi siis tässä tapauksessa pyöristää arvoa suuremmaksi, mutta E-12 sarjaa tutkiessamme huomaamme että lähin arvo alaspäin mentäessä on 470ohm, kun taas ylöspäin mentäessä se on 560ohm. Voimmekin siis laskea, sopisiko tuo 470 ohminen sittenkin paremmin tarkoitukseemme. U / R = I, eli 7,3V / 470ohm = 0,0155A. Jos siis laittaisimme kytkentään 470 ohmisen vastuksen, tulisi virraksi 15,5mA. Näin vähäisen virranlisäyksen ledimme kestää varmasti, joten päätykäämme 470 ohmiseen vastukseen.

Ledin etuvastuksen resistanssin mitoitaminen ei siis ole tämän vaikeampaa, mutta vielä olisi selvitettävä, kuinka suuri tehohäviö tuossa vastuksessa tulee, jotta tiedämme valita vastuksellemme sopivan teholuokan. Huokeimmat ja samalla pienitehoisimmat vastukset ovat 0,25W hiilikalvovastukset. Tämän jälkeen, nykyään ehkäpä yleisimpänä vastussarjana ovat 0,5W metallikalvovastukset. Tätä suuremman tehonkeston omaavat vastukset voidaankin jo sitten laskea tehovastukien joukkoon. 1W vastuksiakin on olemassa, mutta seuraava yleinen koko onkin jo sitten 4W. Nämä vastukset ovat jo huomattavasti kookkampia ja arvokaampia kuin hiili- ja metallikalvovastukset.

Laskekaamme siis vastuksessa syntyvä hukkateho. U * I = P, eli 7,3V * 0,0155A = 0,11W. Tehonkeston puolesta tähän kytkentäämme siis riittävät kaikkein huokeimmat hiilikalvovastuksetkin, nämähän kestävät tehoa enintään 0,25W.

Onnittelut! Olet juuri suorittanut ensimmäisen elektroniikan mitoitus tehtäväsi, ja nyt voitkin sitten rinta rottingilla lähteä ostamaan lähimmästä komponettikaupasta yhden punaisen ledin, ja yhden 470 ohmisen, 0,25 watin hiilikalvovastuksen ... nooh, kannattaa ehkä samalla ostaa jotain muutakin, jotta ostosten yhteisarvo nousisi edes markkaan.

Tulostuskelpoinen sivu

harraste ELEKTRONIIKKA - ©Kari Huhtama, Iittala