Koekytkentäalusta

Alunperin julkaistu: 22.1.2021

Viimeksi muokattu: tiistai 2.2.2021

Koekytkentäalusta tai koekytkentälevy (engl. breadboard) on aihio, mihin elektroninen kytkentä voidaan rakentaa jalallisista komponenteista ilman juottamista. Koekytkentäalusta on eri asia kuin kytkentälevy, mihin komponentit taas voidaan juottaa kiinni. Tässä kirjoituksessa pyritään lyhyesti ja ytimekkäästi selittämään olennaisimmat asiat koekytkentälevyn käytöstä ja ominaisuuksista.

Koekytkentälevyjen koot

Koekytkentäalustoja on saatavilla useissa eri kokoluokissa ja yleisimpiä kokoja ovat kokonainen, puolikas ja mini. Alla olevassa kuvassa on esitetty nämä koot.

  • Kokonainen = 840 kytkentäpistettä
  • Puolikas = 400 kytkentäpistettä
  • Mini = 170 kytkentäpistettä
Koekytkentäalustoja
Eri kokoisia koekytkentäalustoja

Koekytkentälevyn toiminta ja käyttö

Alla olevassa kuvassa on esitetty koekytkentäalustan toiminta. Vaakasuuntaan kulkee käyttöjännitekiskot mihin yleensä kytketään kytkennässä käytetty jännite ja maa. Varsinainen kytkentä tehdään keskelle levyä niin, että halutut yhdistettävät komponentit kytketään toisiinsa samalle pystyriville. Pystyrivissä kytkentäpisteitä on 5 kappaletta katkon molemmin puolin, mutta katkon ylä- ja alapuolella ovat kytkentäpisteet ovat eristettyjä toisistaan. Alemmassa kuvassa koekytkentäalusta on valokuvattu takaa, mistä kytkentäalustan rakenne nähdään.

Koekytkentäalustan toiminta
Koekytkentäalustan toiminta
Koekytkentäalusta kuvattu takaa
Koekytkentäalustan kontaktit

Koekytkentäalustoja voidaan liittää toisiinsa yhteen niistä löytyvillä lohenpyrstöliitoksilla, jolloin voidaan rakentaa suurempia kokonaisuuksia jos kytkentäpisteet käyvät vähiin. Minikokoisessa kytkentälevyssä ei ole käyttöjännitekiskoja.

Komponentit kiinnitetään kytkentäpisteisiin niiden jaloista ja johtimet niiden kuorituista päistään. Johtimissa kannattaa käyttää yksisäikeistä sähköjohtoa tai valmiiksi tehtyjä hyppylankoja. Komponentin jokainen jalka kytketään eri pystyriville/kontaktille, ellei ole tarkoituksellista tehdä oikosulkua.

Kytkentäpisteen toiminta
Komponentti kiinnittyy kytkentäpisteen klipsuun levyn sisällä (kuvan alkup.).

Koekytkentälevyn ominaisuudet

Koekytkentäalustassa kytkentäpisteet ovat toisistaan 2.54 millimetrin etäisyydellä toisistaan. Käyttöjännitekiskot ovat 7 mm:n etäisyydellä kytkentäpisteistä.

Koekytkentäalustan kytkentäpisteet varsinkin uutena ovat varsin pitävät ja näiden kautta voidaan siirtää jopa yhden ampeerin virta (5 voltin jännitteellä). Kontakti kuitenkin kuluu ja löystyy käytössä, eikä kovin suurivirtaisia (usean ampeerin) kytkentöjä kannata tälle alustalle rakentaa.

Sähköiset ominaisuudet voivat koekytkentäalustan valmistajasta riippuen vaihdella, mutta yleensä koekytkentäalustat on speksattu 5/15 voltin jännitteelle ja vastaavasti 1/0.33 ampeerin virralle - eli siis 5V/1A ja 15V/0.33A = 5 wattia. Koekytkentäalustalle voi kyllä rakentaa esimerkiksi 24 voltin järjestelmänkin, kunhan huomioi kontaktissa kulkevan virran ja tehonkeston.

Koekytkentälevyn rajoitukset

Koekytkentäalustassa on noin 2 pF kapasitanssia kytkentärivien välillä ja jonkin verran induktanssia sekä resistanssia. Nämä ominaisuudet yleensä estävät todella nopeiden kytkentöjen tekemisen (> 10 MHz) tai tekevät niiden rakentamisesta jos ei mahdotonta niin haasteellista.

Mittaussovelluksissa kytkentäpisteiden resistanssi voi taas muodostua ongelmaksi jännitteiden epätarkkuuksien takia (huono kontakti ja hyvä resistanssi, heiluvat johtimet jne).

Nopeasti muuttuvat signaalit eivät välttämättä ole ns. "aitoja signaaleita" induktanssin ja kapasitanssin vuoksi, eli ne ovat ainakin nousu- ja laskunopeudeltaan hieman vääristyneitä. Signaalissa voi esiintyä myös ylitystä ja alitusta eli soimista sekä ylikuulumista. Tämä riippuu kuitenkin signaalin taajuudesta ja käytetystä elektroniikasta sekä rakennetusta kytkennästä.

Käytännössä hyvin monet (poislukien radiotaajuuksia sisältävät) kytkennät voidaan huoletta rakentaa alustalle ja monesti se onkin ensimmäinen askel kohti uuden kytkennän suunnittelua tai piirilevyn tekoa.

Internetistä löytyy englanniksi lisää tietoa aiheesta googlettamalla ja muutaman linkin olenkin laittanut alle lähteeksi ja lisäluettavaksi.

Lähteet ja linkit:

http://wiring.org.co/learning/tutorials/breadboard/
https://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/references/how-to-use-a-breadboard
https://en.wikipedia.org/wiki/Breadboard
https://core-electronics.com.au/tutorials/how-to-use-breadboards.html