602 Elektroniikka ja robotiikka / Semifinaali

Maanantai 31.1.2022 ja Tiistai 1.2.2022

Semifinaalit toteutetaan kilpailijoiden omissa oppilaitoksissa.

Moduuli 1. Rakentaminen ja testaus, 2 tuntia

Rakentelussa testataan kilpailijan kykyä rakentaa elektroninen laite ja saada se mahdollisen rakenteluvirheiden jälkeen toimintakuntoon. 

Kilpailija rakentaa tässä tehtävän osassa elektroniikkakortin valmiille piirilevylle ja testaa sen. Levyllä on sekä pintaliitos- että läpijuotattavia komponentteja. 

Kiellettyjä välineitä ja tarvikkeita ovat: 

• Juotospasta 
• Puhallinjuotin 
• Liimat, teipit, sinitarra 
• LCR-testeri 

Sallittuja ovat: 

• Piirilevyn asennuskehikko (pitää levyä kiinni juottamisen ajan) 
• Jokin palamaton alusta 
• Juoksute (flux) 
• Piirilevyjen puhdistusaineet ja välineet (liinat, harjat, tms.) 
• Tinaimulanka 
• Kilpailijan oma lyijytön juotostina

Moduuli 2. Mittaus ja testaus, 2 tuntia

Mittaamistehtävässä testaan kilpailijan kykyä suorittaa yleismittarilla ja oskilloskoopilla yleisimpiä elektroniikan mittauksia ja myös, kuinka hyvin hän osaa tallentaa mittaustulokset ymmärrettävään muotoon. 

Mittaukset tehdään käyttäen oskilloskooppia ja yleismittaria. Tehtävässä voi olla seuraavia mittauksia:  

• jännite- ja virtamittaukset yleismittarilla 
• erilaisten signaalimuotojen mittaukset oskilloskoopilla 
• oskilloskoopilla mittaustulosten tallentaminen oskilloskoopin muistiin ja siirtäminen Wordilla tehtävään mittausraporttiin 

Moduuli 3. Ohjelmointi, 2 tuntia

Ohjelmointi suoritetaan oppilaan mukanaan tuomalla omalla tietokoneella, johon on asennettu Arduino kehitysympäristö. Käytettävä kortti on Arduino Uno R3, jonka kilpailija saa järjestäjiltä. 

Ohjelmointitehtävässä laaditaan Arduino Uno -kortille C-kielinen ohjelma, joka ohjaa erillistä elektroniikkaa. Arduino Uno-kortti ja siihen elektroniikka saa sähkön USB-liitännän kautta. Erillistä sähkölähdettä ei tarvita. Kilpailijalla pitää olla oma kannettava tietokone, johon on asennettu Arduinon ohjelmointiympäristö.  

Ohjelmointitehtävän osaamisvaatimukset:  

• Oma ohjelmointiympäristö ja ohjelmointilaite pitää olla asennettuna ja testattuna  
• Tulo- ja lähtöliitäntöjen määrittely ja alustaminen  
• Tuloliitännän tilan testaaminen  
• Lähtöliitännän asettaminen ala- ja ylätilaan 
• AD-muuntimen ohjelmointi  
• Ohjelmasilmukka, joka tekee tunnetun määrän kierroksia  
• Ohjelman jakaminen funktioihin 
• Tekstin ja muuttujien tulostus sarjamonitorille 
• (tekstin ja) muuttujien tulostus sarjaplotterille (Serial Plotter) 
• Osaa ottaa käyttöön kolmannen osapuolen ohjelmakirjaston 
• Yllä oleva lista ei ole täydellinen. Se antaa jotain vihjeitä siitä, mitä ohjelmointitehtävässä on odotettavissa 

Pääasialliset arviointikriteerit: 

Kilpailutehtävä arvioidaan asteikolla 0-100 p. Arviointikriteerit ovat tehtäväkohtaiset. 

Kuvaus arvioinnin toteuttamisesta: 

• Laadulliset arviot 0% 
• Määrälliset arviot 100% 
• Arvioinnin suorittaa kuusi tuomaria. 
• Moduuli 1. Rakentaminen ja testaus, 34 pistettä 
• Moduuli 2. Mittaus ja testaus, 33 pistettä 
• Moduuli 3. Ohjelmointi, 33 pistettä 

Esimerkki arvioinnista: 

Mittaus ja testaus moduuli:  

Tehtävä 1: Yleismittarin käyttö 

• a) Mittaa pinnin 4 potentiaali (1p). 
• b) Mittaa pisteiden TP2 ja TP3 välinen jännite ero (1p). 
• c) Mittaa vastuksen R1 resistanssi yhden desimaalin tarkkuudella (1p). 

Ohjelmointi moduuli:  

Tehtävä 1 (4p). Tee ohjelma, joka 

• sytyttää punaisen ledin, kun näppäintä 1 painetaan 
• sammuttaa punaisen ledin, kun näppäintä 2 painetaan 
• sytyttää vihreän ledin, kun näppäintä 3 painetaan 
• sammuttaa vihreän ledin, kun näppäintä 4 painetaan 

Maanantai 31.1.2022 

• 15:00–17:00 Ohjelmistoympäristön, työpisteen, työkalujen sekä etäyhteyksien tarkistus

Semifinaali tiistaina 1.2.2022 

• 08:30 – 09:00 Etäyhteyksien muodostaminen ja päivän aloittaminen
• 09.00 – 11.00 Moduuli 1: Rakentaminen ja testaus
• 11.00 – 12.00 Ruokailu
• 12.00 – 14.00 Moduuli 2: Mittaaminen ja testaus
• 14.00 – 14.15 Tauko
• 14.15 – 16.15 Moduuli 3: Ohjelmointi
• 16.15 Lopetus

Moduuli 1. Rakentaminen ja testaus 

• Järjestäjän antama piirilevy, jolle juotetaan sekä pintaliitoskomponentteja, että läpijuotettavia komponentteja 
• Esimerkkejä mahdollisista kotelotyypeistä: 1206, 0805, 0603, SOT-23, SO16 
• Kilpailijan oma lyijytön tina 
• Juotinasema, henkilökohtaiset käsityökalut sisältäen pintaliitoskomponenttien käsittelyyn soveltuvat pinsetit, yleismittari 

Moduuli 2. Mittaaminen ja testaus 

• Järjestäjän antama elektroniikkapiiri 
• Järjestämän antama mittausohje ja tulospohja USB-tikulla word tiedostona 
• Arduino UNO, jonka kilpailija saa järjestäjiltä. 
• USB-kaapeli ja tietokone 
• Yleismittari + mittajohdot 
• Oskilloskooppi (2-kanavainen, 10MHz) + mittajohdot 
• Taskulaskin / laskin sovellustietokoneessa
• Pieni talttapääruuvimeisseli (1mm)
• USB-muistitikku tai USB johto kuvien siirtämiseen oskilloskoopilta tietokoneelle

Moduuli 3. Ohjelmointi 

• Järjestäjän antama elektroniikkapiiri 
• Arduino UNO, jonka kilpailija saa järjestäjiltä. 
• USB-kaapeli ja tietokone 

Kaikissa moduulit järjestetään elektroniikan työsalissa. 

Kilpailija tuo tullessaan: 

• Henkilökortin, ajokortin tms. henkilöllisyyden todistamiseksi (myös KELA-kortti kelpaa) 

Kilpailija tuo tullessaan myös seuraavat työkalut: 

• tietokone (1 kpl), jossa asennettuna Word ja Arduino ohjelmointiympäristö. Semifinaalissa tarvittavia etäyhteyksiä varten tietokone on liitetty internettiin ja siihen on liitetty web-kamera sekä kuuloke & mikrofoni. Koneella saa olla taustamateriaalia, jota saa halutessaan hyödyntää.
• juotinasema (yhdellä juotoskynällä) 1 kpl/ kilpailija (juotoskärkien määrä ei ole rajoitettu) 
• henkilökohtaiset käsityökalut sisältäen pintaliitoskomponenttien käsittelyyn soveltuvat pinsetit sekä pieni kärkiset ristipää- ja talttaruuvimeisselit. 
• yleismittari + mittajohdot (DC jännite- ja virtamittaukset, vastusmittaus) 
• oskilloskooppi (2-kanavainen, 10MHz) + mittajohdot 
• henkilökohtaiset suojaimet 
• taskulaskin tai laskin sovellus tietokoneessa 

Jos kilpailijan lähettävällä oppilaitoksella ei ole mahdollisuutta tuoda kilpailijan mukana kaikkia laitteita, tulee yhteyttä ottaa 20.1.2022 mennessä semifinaalikoordinaattoriin tarvittavien laitteiden järjestämiseksi. 

Kilpailijan omassa kannettavassa tietokoneessa tulee olla asennettuna Arduino IDE ohjelmisto sekä word. Kilpailija vastaa oman koneensa toimivuudesta kilpailun aikana. Tietokoneongelmiin ei saa käyttää ulkopuolista apua kilpailun kuluessa. 

Kilpailunjärjestäjä varaa jokaiselle kilpailijalle oman työpöydän, jossa sähköliitäntä.  

Halutessaan voi tuoda pikku purtavaa ja juotavaa.