Οι Εργαστηριακές Ασκήσεις

Οι Εργαστηριακές Ασκήσεις

Προετοιμασία - Διεξαγωγή των ασκήσεων
Απαραίτητη προϋπόθεση για την επιτυχημένη διεξαγωγή των Εργαστηριακών Ασκήσεων είναι η πολύ καλή και πλήρης προετοιμασία τους, που έχει τα τρία επόμενα στάδια:

Κατά περίπτωση, επανάληψη ή μελέτη της σχετικής θεωρίας.
Επεξεργασία των ασκήσεων στον μεγαλύτερο δυνατό βαθμό: σχεδιασμό του κυκλώματος όπου χρειάζεται, προσδιορισμό των ολοκληρωμένων που θα χρησιμοποιηθούν, εύρεση των αντιστοιχιών των ακροδεκτών των ολοκληρωμένων, κλπ.
Προετοιμασία των ζητουμένων κυκλωμάτων σε breadboard ή πλακέτα, ανάλογα με τα ζητούμενα.

Η επάρκεια της προετοιμασίας θα ελέγχεται εξαντλητικά από τους διδάσκοντες κατά την διεξαγωγή των Εργαστηριακών Ασκήσεων. Θα γίνεται ακόμα με επιλεκτικό τρόπο εξέταση στοιχείων της αντίστοιχης θεωρίας.

Πριν το εργαστήριο κάθε ομάδα θα προετοιμάζει και ελέγχει την άσκηση σε δικό της breadboard ή σε δική της πλακέτα. Για το σκοπό αυτό, όπως ήδη αναφέρθηκε, ο χώρος του Εργαστηρίου Ηλεκτρονικής θα παραμένει ανοιχτός ικανοποιητικό αριθμό ωρών εβδομαδιαία. Σημειώστε ότι κατά την προσέλευσή σας στο εργαστήριο θα πρέπει να έχετε έτοιμα και λειτουργούντα όσο το δυνατόν περισσότερα από τα κυκλώματα των ασκήσεων.

Στο Εργαστήριο, η κάθε ομάδα θα καταλαμβάνει μία από τη θέση εργασίας που της έχει αποδοθεί και θα προβαίνει στην επίδειξη των αντίστοιχων κυκλωμάτων. Η κάθε ομάδα πρέπει να επιδείξει όλα τα ζητούμενα κυκλώματα στους διδάσκοντες.
Για την πλήρη και ορθή προετοιμασία, την γνώση της αντίστοιχης θεωρίας και την ορθή εκτέλεση των Ασκήσεων, ο κάθε σπουδαστής θα παίρνει έναν Προφορικό Βαθμό.

Υλοποίηση και έλεγχος των κυκλωμάτων
Η αρχική κατασκευή των ζητουμένων κυκλωμάτων σε breadboard ή πλακέτα πρέπει να γίνεται αυστηρά χωρίς τάση τροφοδοσίας. Τάση πρέπει να δοθεί μόνον αφού ολοκληρωθεί το κύκλωμα και μετά από διεξοδικό έλεγχο των καλωδιώσεων.
Προσέξετε ιδιαίτερα τα εξής σημεία:
1. Ελέγχετε πάντα το κύκλωμα σας για πιθανά βραχυκυκλώματα της τροφοδοσίας προς την γη, ή, εν γένει, σημείων υπό τάση προς την γη (πχ. σύνδεση τροφοδοσίας και γειωμένου ακροδέκτη ή ακροδέκτη στον οποίο εμφανίζονται 0 Volts, κλπ). Τέτοιου τύπου βραχυκυκλώματα μπορούν να προκαλέσουν πτώσεις ασφαλειών του Εργαστηρίου, ή ακόμη και καταστροφές εξαρτημάτων.
2. Δίνετε τάση στους ακροδέκτες τροφοδοσίας των ολοκληρωμένων (τα ποδαράκια που στα φυλλάδια δεδομένων συμβολίζονται με Vcc για τα 5 Volts και GND για την γη) από τροφοδοτικά και όχι από λογικούς διακόπτες που πιθανόν θα χρησιμοποιήσετε. Οι λογικοί διακόπτες συνήθως δεν έχουν αρκετή ισχύ για να τροφοδοτήσουν τα ολοκληρωμένα του κυκλώματος σας και επομένως υπάρχει κίνδυνος κακής λειτουργίας η και καταστροφής τους.
3. Προσοχή : Μη συνδέετε εξόδους πυλών μεταξύ τους! Επειδή τα περισσότερα ολοκληρωμένα που χρησιμοποιούνται στο Εργαστήριο είναι της οικογένειας TTL με στάδιο εξόδου τύπου totem-pole (θα βρείτε περισσότερες λεπτομέρειες για τα στάδια εξόδου του τύπου αυτού στο βιβλίο του Morris Mano), αν συνδεθούν μεταξύ τους έξοδοι που είναι σε διαφορετικές τάσεις, είναι πολύ πιθανό ένα τουλάχιστον ολοκληρωμένο κύκλωμα να καεί. Η άμεση σύνδεση εξόδων για την δημιουργία καλωδιωμένης λογικής απαιτεί την χρήση ειδικού τύπου ολοκληρωμένων (TTL ανοικτού συλλέκτη, τρισταθή TTL κλπ.) και ειδική σχεδίαση.
4. Είσοδοι πυλών που θα παραμείνουν σταθερές σε ένα επίπεδο τάσης μπορούν να συνδεθούν είτε απ' ευθείας σε ακροδέκτες τροφοδοτικού (0 Volts, 5 Volts) μέσω ενός αντιστροφέα ή ενός απομονωτή, είτε σε λογικούς διακόπτες που θα κατασκευάσετε (με τον τρόπο που θα υποδειχθεί στην πρώτη Σειρά Ασκήσεων). Είσοδοι όμως που θα μεταβάλλονται κατά τη διάρκεια του πειράματος πρέπει να συνδέονται πάντα σε διακόπτες (ή, σε ειδικές περιπτώσεις, σε ρολόι που θα κατασκευάσετε).
5. Φροντίστε τα καλωδιάκια που χρησιμοποιείτε για τις συνδέσεις διαφόρων σημείων στο breadboard ή την πλακέτα να είναι όσο το δυνατόν μικρότερου μήκους και τακτοποιημένα, ώστε να μην έχετε προβλήματα στον χειρισμό και τη μεταφορά του κυκλώματος.
6. Πριν κολλήσετε οποιοδήποτε κύκλωμα σε πλακέτα, δοκιμάστε το πρώτα επαρκώς σε breadboard, ώστε να ανιχνεύσετε έγκαιρα πιθανά σχεδιαστικά λάθη ή ατέλειες ή αστοχίες υλικών. Αλλιώς, η προσπάθεια επισκευής του κολλημένου κυκλώματος μπορεί να είναι ιδιαίτερα επίπονη και να έχει σαν αποτέλεσμα καταστροφή υλικών ή της πλακέτας.

Σε περίπτωση προβλήματος
Εάν κατά την διάρκεια της εκτέλεσης της κάποιας Άσκησης διαπιστώσετε ότι το κύκλωμα σας δεν λειτουργεί, ακολουθείστε την πιο κάτω διαδικασία για την εύρεση του προβλήματος:
1. Διακόψτε την παροχή τάσης στο κύκλωμα σας. Σιγουρευτείτε κατ' αρχήν ότι η σχεδίαση σας είναι σωστή, και στη συνέχεια ελέγξτε ξανά την συνδεσμολογία (τα σφάλματα σχεδίασης και συνδεσμολογίας είναι συνήθως ο κύριος λόγος μη λειτουργίας των κυκλωμάτων των Εργαστηριακών Ασκήσεων). Εάν εντοπίσετε σφάλμα, διορθώστε το και συνεχίστε την εκτέλεση της άσκησης. Εάν η σχεδίαση και η συνδεσμολογία σας είναι σωστή, το πιο πιθανό είναι να υπάρχει κάποιο ηλεκτρικό σφάλμα στο κύκλωμα (στην πειραματική βάση δεδομένων ή στα ολοκληρωμένα ή στα συρματάκια που χρησιμοποιείτε, κλπ.). Σ' αυτήν την περίπτωση προχωρήστε ως εξής :
2. Ξαναδώσετε τάση στο κύκλωμα. Ελέγξτε με ένα βολτόμετρο, ή ακόμα καλύτερα με έναν παλμογράφο, την τροφοδοσία στην ακίδα Vcc των ολοκληρωμένων. Αυτό θα το κάνετε χρησιμοποιώντας τον ειδικό ανιχνευτή επίπεδου τάσης (logic probe). Εάν διαπιστώσετε ελαττωματική τροφοδοσία (που συνήθως σημαίνει πρόβλημα στο τροφοδοτικό ή, σπανιότερα, σε κάποιο ολοκληρωμένο), καλέστε κάποιον από τους διδάσκοντες.
3. Εάν η τροφοδοσία φαίνεται εν τάξει, ελέγξτε τις λογικές τάσεις στις εισόδους του κυκλώματος σας, χρησιμοποιώντας όπως αναφέρθηκε πιο πάνω τον λογικό ανιχνευτή, ακουμπώντας την άκρη του στο σημείο του οποίου το επίπεδο τάσης θέλετε να ελέγξετε. Οι ενδείξεις των φωτοδιόδων του ανιχνευτή θα σας δώσουν το επίπεδο λογικής τάσης.
4. Εάν δεν βρείτε σφάλμα μέχρι εδώ, και παρ' όλ' αυτά το κύκλωμα σας εξακολουθεί να μην λειτουργεί, απομονώστε τα επί μέρους τμήματα του κυκλώματος και ελέγξτε τα χωριστά. Ελέγξτε αν τα ολοκληρωμένα λειτουργούν σωστά, πάντα με τον λογικό ανιχνευτή. Προτιμήστε να δοκιμάσετε τις τάσεις ακριβώς πάνω στις ακίδες των ολοκληρωμένων και όχι στις τρυπούλες του breadboard, ώστε να μπορείτε να ξεχωρίσετε τα σφάλματα που οφείλονται στα ολοκληρωμένα από τα σφάλματα που προέρχονται από ελαττωματικά συρματάκια, που πιθανά έχετε χρησιμοποιήσει για τις καλωδιώσεις, και από ελαττωματικές εσωτερικές διασυνδέσεις του breadboard. Εάν διαπιστώσετε σφάλμα σε κάποιο καλωδιάκι, αντικαταστήστε το. Αν το σφάλμα είναι στις διασυνδέσεις του breadboard, χρησιμοποιείστε κατ' αρχήν κάποια άλλη περιοχή για τις συνδέσεις σας.
Εν γένει, προσπαθήστε καθ' όλη την διάρκεια της διαδικασίας αυτής να καταλάβετε αν η ελαττωματική λειτουργία διέπεται από κάποια νομοτέλεια που, αν την εντοπίσετε, μπορεί να σας οδηγήσει στην εύρεση του σφάλματος.

Φύλλα Δεδομένων (Data Sheets)

Αρχική Σελίδα