Ruletti-rakentelusarja : Elektroniikan opetussarjan suunnittelu

Abstract

Työssä käsitellään elektroniikan opetussarjan Ruletti-rakentelusarjan suunnittelua yritystoimeksiantona Kouluelektroniikka Oy:lle. Työssä perehdytään koko tuotteen kehitysprosessiin aina tuotteen määrittelystä, komponenttien valintaan ja valmiiseen tuotteeseen saakka. Opetussarjan vertailukohtana ja esikuvana on käytetty alkuperäistä 1980-luvulla suunniteltua Kouluelektroniikan Ruletti-rakentelusarjaa. Tarve Ruletti-rakentelusarjan uudelleensuunnitteluun on syntynyt vanhempien komponenttien saatavuuden heikennyttyä. Elektroniikan kehittyessä myös piirilevyt ovat kehittyneet ja valmiit muotoon leikatut, viimeistellyt piirilevyt ovat yleistyneet. Rakentelusarjan tarkoitus on opettaa sulautettujen järjestelmien perusidea ja elektroniikan perustaitoja, kuten juottamista ja komponenttien tunnistusta. Uudelleensuunnittelussa on huomioitu myös ohjeen päivittäminen nykyaikaan.

Rakentelusarjan teknisessä toteutuksessa on hyödynnetty Charlieplexing-tekniikkaa, jonka avulla voidaan käyttää suhteellisen montaa lediä pienellä I/O-linjamäärällä. Käytetty tekniikka mahdollistaa pienikokoisen ja edullisen mikrokontrollerin käytön. Suunnittelussa on haluttu pitäytyä myös mahdollisimman minimalistisessa designissa, jolloin piirilevystä on voitu tehdä yksinkertainen ja helppokäyttöinen.

Toteutusta tarkastellaan myös kaupallisen tuotteen näkökulmasta, jolloin jo tuotetta suunniteltaessa on otettu huomioon, miten eri komponentit soveltuvat käytettäväksi rakentelusarjassa. Lisäksi komponenttien valintaprosessia käsitellään myös käytännöllisyyden perspektiivistä, jolloin komponentteja voidaan hyödyntää myös muissa yrityksen rakentelusarjoissa ja kustannukset pysyvät maltillisina. Kaupalliselle tuotteelle on asetettu vaatimuksia niin EU-standardien, kuin todellisen elämän käytönkin kannalta. Standardit määrittävät, millaisia komponentteja laitteessa voidaan käyttää, mitä merkintöjä laitteessa tulee olla ja minkälaiset dokumentit tulee olla laitteen mukana.

Ohjelmoinnin osalta käsitellään ohjelmoinnissa käytettyjä työkaluja sekä laitteessa suoritettavaa ohjelmaa. Funktiot on pyritty toteuttamaan mahdollisimman yksinkertaisina mikrokontrollerin pienikokoisen muistin vuoksi. Ohjelma on modulaarinen, jolloin samoja funktioita voidaan hyödyntää ohjelman eri kohdissa.