Kategoriarkiv: Hjälp

Resistorer och Ohms lag

En resistor (även kallat motstånd) är en elektronisk komponent som användas för att begränsa strömmen i en krets. Den delar också spänning från strömkällan. Oavsett om du vill bli en forskande vetenskapsman eller bara lära dig lite mer om elektronik, är det här en av grunderna att känna till.

Du kan likna en krets vid en trädgårdsslang. Spänningen är kranen, du kan vrida på kranen för att anpassa trycket från vattenkällan. Strömmen är mängden vatten som flödar genom slangen. Du kan anpassa den genom att pressa slangen, ju hårdare du pressar desto mindre vatten kommer det från munstycket. Hur hårt du pressar motsvarar motståndet i en krets. Enheten för spänning, ström och motstånd är volt(v), ampere (A) och ohm. Du kan räkna ut strömmen i en krets med den här formeln:

Där I är strömmen,  V den totala spänningen, och R det totala motstånd. Om kretsen har 5V och 1000 Ohm (1k Ohm) i totalt motstånd, kommer strömmen vara 0.005 A (5 mA).

För att veta en resistors motstånd kan du kontrollera dess färger.  Se tabellen för att förstå färgkodningen.

När du kopplar LED:s till Arduinon, används vanligen en 220 Ohms resistor i seriekoppling.  Resistorn begränsar strömmen så att inte för mycket ström som flödar genom LED:n och förstör den.  På samma sätt begränsar den även ljusstyrkan på LED:n.

När flera  resistorer används i en krets delar de på spänningen. Ta potentiometern som exempel. En ände är kopplad till 5v, den andra änden till GND och mittenbenet är kopplad till en analog pin.  Potentiometern är som 2 justerbara resistorer, i det här fallet delar de på en total spänning av 5V. Hur de delar på den beror på motståndet hos respektive justerbara resistor. Du kan använda den här formeln för att räkna ut spänningen:

Där Va är spänningen som delas av a, V är den totala spänningen, Ra och Rb är motstånd på resistor a och resistor b. Till exempel, om du har två resistorer som är 400 ohm och 600 ohm, och 5V på kraftkällan kan du från formeln räkna ut att resistorerna tar en spänning av 2V respektive 3V.

 

Analoga pins ger ett värde mellan 0 och 1023 genom att mäta spänningen på en viss punkt. För att få fram spänningen på en punkt kan du använda förra exemplet.

Kraftkällan har 5V, resistor a tar 2V, så vid A-in är den 3V. Resistor 2 tar 3V från A-in, och lämnar 0V på GND. Du vet säkert redan att 5V motsvarar 1023 i analogt värde, så här bör det lästa värdet vara runt 614.

För att få ett exempel av hur du kan tillämpa den här kunskapen kan du kolla in projektet ’Sequencer’. I det projektet vill du får fram ett antal olika analoga avläsningar. Resistorerna som används är utvalda så att skillnaderna mellan läsningarna blir så stor som möjligt.

Gör några uträkningar med formlerna ovan och de använda resistorvärdena i Sequencer. Jämför dem med de analoga värdena du får ut i programmet för att förstå sambandet. Testa att lägga till fler sequences. Tips: du behöver lägga till resistorer med olika motstånd, och det är alltid en bra idé att räkna ut detta i förväg.

Obervera: De uträknade värdena och de faktiska analoga värdena blir inte alltid exakt lika eftersom det alltid förekommer störningar av olika slag i riktiga livet. Resistorerna kan avvika lite, kretsen har ett internt motstånd, o.s.v.. Det är därför du använda ett spann av värden för att jämföra resistorvärdena i programmet. Om du vill lägga till fler sequences kan du minska det ursprungliga spannen för att få plats med nya spann.

Ultraljuds-sensor

En ultraljuds-sensor används för att känna av avståndet till det närmaste objektet framför sensorn. Den använder ultraljud, ljud med en högre frekvens än vad människor kan uppfatta. Som du säkert vet kan ljud studsa på ytor och skapa eko. Detta eko använder sensorn för att räkna ut avståndet. Sensorn skickar ut en puls med ultraljud och väntar sedan på ekot. Genom att känna till ljudets hastighet och tiden mellan pulsen och registreringen av ekot kan man räkna ut avståndet. Ju kortare tid det tar att upptäcka ekot, desto närmare är objektet.

Material

  • 1 Arduino Uno
  • 1 Education-sköld
  • 1 ultraljuds-sensor
  • 4 labbkablar

Instruktioner

  1. Fäst skölden på ovansian av Arduinon
  2. Koppla ultraljuds-sensorn till kopplingsdäcket.
  3. Koppla VCC till 5V, Trig till digitala pin 11, Echo till digitala pin 12 och GND till GND.
  4. Koppla Arduinon till datorn och ladda upp exemplet ’UltrasonicSensor’

Kod

Hitta koden i File>Example>EducationShield>Help>UltrasonicSensor.





Du bör nu öppna seriemonitorn och röra handen fram och tillbaka framför ultraljuds-sensorn. Avståndet i cm mellan sensorn och din hand bör nu skrivas ut i monitorn.


Kommandon


    

  • UltrasonicSensor( triggerPin, echoPin) - skapar ett UltrasonicSensor-objekt.

      

    • Parametrar

        

      • (int) triggerPin - den digitala pin till vilken ultraljuds-sensorns triggerpin är kopplad.
        • 

      • 

        (int) echoPin - den digitala pin till vilken ultraljuds-sensorens ekopin är kopplad.
        

        • 

      

      • 

    

    • 

  • getDistance() - returnerar avståndet till det närmaste objektet framför sensoren.

      

    • Retur

        

      • (int) avståndet i centimeter.
        • 

      

      • 

    

    • 



Problemlösning


    

  • Var noga med att kopplingarna mellan ultraljuds-sensorn, kablarna och Arduinon är korrekta.
    • 

  • Var noga med att den pin markerad som ’Trig’ på ultraljuds-sensorn är kopplad till Arduinons digitala pin, som du angett som triggerPin i din kod.
    • 

  • Var noga med att den pin markerad som ’Echo’ på ultraljuds-sensorn är kopplad till Arduinons digitala pin, som du angett som echoPin i din kod.
    • 


			

	
	

			



							


	

		
				

			Multimeter
		

		
	


		

		
En multimeter är ett instrument som används för att mäta ström, spänning och motstånd. Du kan läsa mer om relationen dem emellan under resistorer och Ohms lag. Du kommer gå igenom tre exempel när en multimeter kan användas. Multimetern består av en display för data, en knopp för att välja mätningstyp, och två spetsiga sensorer som används för att röra de delar som du vill testa. Den svarta kabeln bör enligt konventionen alltid kopplas i hålet markerat ’COM’ som in ( eller jord). I alla tre exempel nedan ska den röda kabeln kopplas till hålet markerat ’V’, som i spänning.




Kontinuitet


När du testar för kontinuitet, det vill säga om ström flödar genom en krets, vill du vara säker på att den kabel du använder är intakt, eller att det inte finns några kortslutningar i kretsen.


Material




    

  • 1 multimeter
    • 

  • 1 labbkabel
    • 



Instructions




    



    

  1. Vrid knoppen till ljud-ikonen.
    2. 

  2. Ta de spetsiga kablarna och rör deras ändar mot varandra. Du kommer att höra ett pip som betyder att kretsen är sluten.
    3. 

  3. Ta en labbkabel och två multimeter-kablar. Rör vis labbkabelns två ändar med änden på vardera multimeter-kabeln. Troligen kommer multimetern att pipa. Om inte är kabeln trasig.
    4. 

    Om du har lödat ihop en krets, men kretsen inte fungerar av någon anledning, är detta ett bra sätt att felsöka kretsen. Genom att kolla alla lödade kopplingar kan du försäkra dig om att kretsen är sluten där den bör vara och att det inte finns några kopplingar där det inte bör finnas några.


Motstånd


Om du inte kommer ihåg resistorernas färgkod kan du mäta motståndet med multimetern.


Material




    

  • 1 multimeter
    • 

  • 1 resistor med valfritt motstånd
    • 



Instruktioner




    

  1. Vrid multimeter-knoppen till  Ω-symbolen, symbolen för Ohm. Börja med att välja det lägsta värdet, vilket är 200 ohm. Det värdet betyder att du kan mäta motstånd upp till 200 ohm.
    2. 

  2. Rör vid resistorns ben med toppen av vardera kabeln. Om displayen visar ’0.L’ betyder det att motståndet är större än vad du ställt in multimetern att kolla.
    3. 

  3. Vrid knoppen till nästa nivå, och rör återigen vid resistorns ben med kablarna. Fortsätt att vrida knoppen tills du kan läsa ett nummer på displayen. Om knoppen sätts till ’20k’ och displayen visar ’10.0’  betyder det att motståndet är 10k ohm.
    4. 



Spänning


Detta exempel kommer visa hur du mäter spänningen över en potentiometer. Potentiometern som du kommer att använda har ett spann från 0V till 5V.


Material




    

  • 1 multimeter
    • 

  • 1 Arduino Uno
    • 

  • 1 Education-sköld
    • 

  • 1 potentiometer
    • 

  • 2 labbkablar
    • 



Instruktioner




    

  1. Fäst skölden på Arduinons ovansida.
    2. 

  2. Koppla potentiometern till kopplingsdäckeet.
    3. 

  3. Lämna potentiometerns mittenben okopplad, koppla övriga två ben till GND och 5V
    4. 

  4. Koppla Arduinon till datorn så att den får ström.
    5. 

  5. Vrid multimeterns knopp till ’20’ på ’V’ DC-sidan. Det betyder att du kan mäta spänning upp till 20V.
    6. 

  6. Rör vid potentiometerns ben som är kopplat till GND med den svarta multimeterkabeln, och potentiometerns mittenben med den röda multimeterkabeln.
    7. 

  7. Vrid på potentiometern för att se hur spänningen ändras.
    8.