Roheline tehnika asi

Söövitatud testplaat laadimisregulaatorile

Niisiis, lõpuks, peale 5 erinevat laadimisregulaatori skeemi on mul töökorras laadimisregulaator. Tööpõhimõttelt äärmiselt lihtne – komparaator zeneriga ja mosfet, mis paneeli lülitab. Tööpõhimõttelt hoiab pliiakut kogu aeg valitud pinge juures, minu juhul 14.2V juures. Ehk siis sisuliselt kaitseb akut ülepinge eest, asi mille kätte suri minu viimane aku. Nüüd ma saan lõpuks ometi päikesepaneeli kogu aeg aku külge ühendatuna hoida.

Operatsioonivõimendil põhinev laadimisregulaatori skeem

Skeemist leiab lm321 op-ampi, zener dioodi, mõne takisti, suvalise n-kanali mosfet transistori ja ledi. Zener dioodi abil tekitatakse võrdluspinge. Komparaatorina töötav operatsioonivõimendi võrdleb võrdluspinget ja läbi pingejaguri tulevat aku pinget, ning lülitab transistorit vastavalt. Operatsioonivõimendi ise saab enda voolu päikesepaneelilt, sest madalama pingega (aku) on tüütult raske lülitada kõrgemat pinget (paneeli) lülitada.

Üliminaturiseeritud lõppversioon kaitsest

Üritasin voolutarbimise võimalikult madalaks saada, õnnestus 1.3mA peale saada. Zener diood vajab kohutavalt kõrget töövoolu. 5mA on soovitatav töövool, antud juhul annan talle 1mA ja see on ka kõige alumine piir, kus see veel natukenegi stabiilne on. Veel väiksemate voolutugevuste peale kolides hakkab mängima ka operatsioonivõimendi, mille peaks siis juba kallima ja parema vastu vahetama.

Laadimisregulaator pakendis

Teiseks õppisin veaarvutust. Odavate 10% takistite ja 5% zeneri puhul tuleb viga 25%, ehk siis 14.4V ± 3.6V, mis antud skeemi puhul on naeruväärne. 1% takisteid kasutades, ja eeldades, et zener on 1%, saab kogu skeemi veaks 3%. Mis on juba väga hea. Enda plaadile jootsin takistitega rööbiti 470kΩ takisteid, et lülitamispinget täpselt õigesse kohta saada.

Skeemi allalaadimiseks leiab aadressilt siit.

Eestikeelse wikipeedia elektroonika alaste artiklite tase on naeruväärselt madal, tahtsin viidata pingejaguri ja operatsioonivõimendi artiklitele, aga üks oli naeruväärne ja teist polnud , ehk siis ma kirjutasin. Ehk siis üleskutse: kõik kes midagi natukene teavad – täiendage.

Jaga

Puust detailidega koos seisev printeri raam

Suve alguses võtsin ette uue ja hullu projekti – 3d printer. 3d printer, sest see on CNC pinkide suguvõsast kõige lihtsamini valmistatav ja hea alguspunkt tööstuspinkide maailma. Lisaks on mõistlik ise kodus valmistada rohkem asju – väheneb vajadus printimiesteenust või plastmassitükke sisse osta. Valisin iseehitamiseks kõige lihtsama printeri, mis netis oli – RepRap, täpsemalt siis Mendeli mudeli.

Tühjad plaadid Kamitrast

Alustasin oma elekroonikast, sest see on minu lemmikosa iga projekti juures. Kamitra sooduspakkumisest tellisin trükkplaadid. Versioonidest läks mängu Generation 3 trükkpaadid. Valisin need seetõttu, et olid kahekihilisististest plaatidest ainsad, mis kasutasid eestis kättesaadavaid ja mõistliku hinnaga elektroonikaplaate. Halvema poole pealt on trükkplaate nii palju ja nad on nii mõttetult suured, nagu 1206 komponendid on ilmselge raiskamine. Reprapi wiki küll kisab, et neid ei tohiks enam kasutada, aga nagu, kõik järgmised versioonid kasutavad stepperi juhtidena mingit sparkfuni breakout boardi. Komponendid tulid farnellist, koguhind jäi midagi 100€ kanti. Õnnestus korduvalt ka valesid kive tellida, nii protsessoreid kui mootori juhtkive, nüüd on lõpuks kõik kivid olemas ja plaadid töökorras.

Pooleldi tehtud 3d printer

Kuna Mendel eeldab suures koguses 3d prinditud tükke, mis läheksid Eesti 3d printimisteenuse hindade juures tüütult palju maksma hakkasin kõiki tükke käsitsi käepärastest materjalidest tegema. Möödaminnes disainides kogu mehhaanika ümber. Seni on Eenamus komponendid valmistatud Tööstusplastist pärit polükarbonaadist. Tööriistadest olen seni hakkama saanud ainult käsitööriistadega, kuigi mõned tulevased komponendid tulevad kindlasti ka CNC pingi alt. Kindlasti näiteks hammasrattad.

Joodetud elektroonika ja sahtliliugurid 3d printeri küljes

Originaal Mendeli lineaarliugurid koosnevad hunnikust naljaka nurga all olevatest kuullaagritest. Umbes 60 vist oli. Kuna aga käsitsi on hullult tüütu selliseid laagreid teha olen kõikide telgede laagrid ära vahetanud. Y telje (edasi-tagasi sõitev alus) laagriks on hetkel sahtliliugurid, praegu tundub hea ideena, kui enam ei tundu vahetan ära. X ja Z telgede laagriteks ostsin ebayst ümarad lineaarseid kuullaagreid ning 8mm kalibreeritud teraslatti. Paistab suhteliselt hästi toimivat, aga pole veel jõudnud kõiki asju kokku kruvida, et järgi katsetada.

Protoplaadile tehtud pingeregulaatoriplaat peaplaadi toitmiseks

Reprap on mõeldud töötama arvuti toiteploki otsas. Kuna aga arvuti toiteplokk on selline suur, kole ja energiakulukas asi siis ehitasin ta sujuvalt üle päiksepaneeli süsteemist voolu võtma. Ja kui seal pole piisavalt voolu siis saab alati mõne odava 12V toiteploki külge ühendada. Selleks tegin lihtsalt väikese protoboardist pingeregulaatoritega plaadi, mis tekitab 12V plaadile vajalikud 5V ja 3V.

Jaga

Niisiis, sõitsin täna rattaga kodust kooli ja rikkusin seadust umbes.. 15 korda? Ehk siis – sõitsin mööda kõnniteed. Olen suutnud küll kõikide oluliste ruumipunktide vahelised rattateed üles leida aga no, rattateed on selline haruldane liik. Nende otsimisega on ka nii nagu on, otsisin netist rattadeede kaarti ja jõudsin päris huvitavate asjadeni. Esiteks Postimehe artikkel aastast 2009, kus linnavalitsus lubab “Meil ei ole päris korralikku kaarti, mida oleks hea kasutada, aga siin all on jalgrattaliikluse arengu skeem. Siin on PDF-failidena mingisugused kaardid. Koduleheküljel ei ole üldist head kaarti, aga me liigume sinnapoole, et see sinna üles saaks.” Peale natukest kaevamist leidsin ka nimetatud PDFi. Viimase kahe aasta jooksul pole mingit muutust toimunud, PDFi servas ilutseb kiri ——Ehk siis võtsid lambika töömeestele saadetava PDFi ja jagavad seda? Kaart ise on siin. Nojah, hea et niigi palju on.

Vaatasin siis kiirelt ka pealinna rattateede kaarti. Jällegi PDFi kujul, aga muidu üpris mõistlik. Küllap riigiasutuste ülekoormatud itimeestele on regio või google kaarti kasutamine ilmselgelt ülejõu käiv.

Lahendus jalgratastele

Võeti vastu järjekordne liiklusseadus – rattaga kõnnitee peal ikka veel sõita ei tohi. Ehk siis põhimõtteliselt peaks tuimalt keset teed sõitma ja laskma neil autodel vihaselt tuudutada kuni rattateid juurde ehitatakse. Kuigi õnneks selle vastu on Tartu ilusti võidelnud – katnud kõik kõnniteed siniste jalgratta märkidega(paremal).

Lisati ka lõbus klausel, et noored ei tohi rattaga sõita ja peavad rattaga sõitmist nohiklikuks pidama (ehk siis – kohustuslik kiiver). Ei viitsi lausa kirjutadagi kõigist nendest uurimustest, mis on läbi viidud kiivri kahjulikuse kohta. Suurendab hulljulgust nii kandjas kui mööduvates autodes, peletab rahvast rataste juurest minema jne. Omast kogemusest tean öelda, et nahkkindad ja küünarnuki/põlve kaitsed on linnaoludes lugematul korral vajalikumad.

Jaga

Niisiis, nüüd olen tükk aega elanud päikseeli kasutades. Jätkuvalt ei ole mul laadimisregulaatorit. Ehk siis vaatan aku pinget, tõmban paneeli juhtme välja, vaatan pinget, panen juhtme tagasi jne.

Päiksepaneelilt toidetav isetehtud võimendi

Lõpuks sain valmis ühe oma teise rohelise eluga seotud projekti – võimendi. Mu vanaisa leidis kuskilt Logitech X-530 5.1 kõlarid. Neil oli ilmselt mingi toiteskeemi probleem, aga ma ei saanudki seda täpselt teada, sest vanaisa otsustas terve bassikõlarikasti koos võimendiga ära lõhkuda ja minema visata. Ehk siis mulle jäi bassikõlari element ja viis väiksemat kõlarit.

Kuna ma polnud kunagi varem mitte ühtegi analoogplaati teinud mõtlesin lihtsalt alustada. Ehk siis alustada kahe kanalilisest võimendist. Ostsin siis ebayst TDA2009A kivi. Asi on võimeline 2 kanalit 10W juures mängima. Võtsin andmelehest kõige lihtsama skeemi, lõikasin makettplaadist täpselt sellise tüki, mis kõlari sisse mahtus ja jootsin asjad peale. Avastasin ka veidi toredaid asju, näiteks kui kanalite negatiivse tagasiside jalad omavahel ära vahetada tekib võimendi asemel heligeneraator jne. Lisaks avastasin ka, et helitugevus jääb samaks, olenemata toitepingest. Ainus asi mis muutub on kuumus. Madalamate pingetega hakkavad tugevamad helid üle peksma, mida madalam pinge on seda madalamal hakkab üle peksma. Huvitav.

555 põhinev laadimisregulaator

Praeguseks kõlarid töötavad normaalselt aku pealt. Päiksepaneel suudab ka pilvise päevaga mu UPSi aku täis laadida ja see on piisav kogus elektrit, et kõlareid ja laualampi õhtu otsa toita, mõnus. Avastasin ka, et kui aku tagant ära võtta siis päevasel ajal saab muusikat kuulata ka otse päiksepaneeli pealt. Kõvemad helid hakkavad küll üle peksma, aga no, misiganes.

Laadimisregulaatori plaadi jootsin ka kokku, lasin veidi suitsu välja, pean veidi veel tegelema, et seda piisavalt hästi tööle saada, et julgeks oma akut selle käsutusse anda.

Jaga

Et minu kõvaketta nurka kogutud info sinna hallitama ei läheks jagan seda rahvaga. Ehk siis kui palju asjad tegelikult maksavad ja miks me bensiiniga sõidame.

Ehk siis kui sa tangid 20l bensiini siis võtad energiat kaasa umbes 200 pliiaku jagu. Ja need superkondensaatoritest mille imelisest sekunditega täislaaduvusest räägiti.. no.. neid peab ka päris mitu võtma.

Jaga

Töökorras toiteplokk, kuvamas akupinget

Lõpuks sai koolis kiire aeg läbi. Suutsin oma labori toiteplokile ekraani ja vajalikud protsessorid ära kinnitada. Ekraaniks kasutasin kahte 7 segmendilist LED ekraani, mida juhin läbi 7447 loogikakivide Atmega88ga. Ekraanile saab kuvada aku, päiksepaneeli ja väljundpinget ning väljundi ja päiksepaneeli voolutugevust.

Vahepeal olen ka avastasnud, et mu seni kasutatud autoaku on praeguseks kogu oma mahtuvusest vabanenud. Praegu on mahtuvust umbes 0.02Ah jagu järel. Põhjuseks on ilmselt liiga kõrge pingega laadimine, kuna mul polnud seni mitte mingit laadimisregulaatorit. Selle probleemi lahenduseks olen ka juba plaaninud paar laadimisregulaatorit, aega neid valmis ehitada pole veel jõudnud. Idee on selline et seni kuni aku pinge on väiksem kui 14.5V on päiksepaneel ja aku ühenduses, kui pinge selleni jõuab ühendatakse paneel relleega lahti. Ilusam ja odavam oleks küll kasutada MOSFETi, aga mul vedeleb karbis hunnik väikesi relleesid ja ma mõtlesin neid siis ära kasutada.

Eelmise aku hävimise tõttu hankisin ka uue aku. Proovimise mõttes sebisin endale UPSi aku. Tegemist on siis 12V 4Ah pliiakuga. Koos akuga sain ka 300W UPSi, mida on tulevikus plaanis inverterina kasutama hakata. Kahjuks praegusel talvisel ajal annab päiksepaneel voolu milliamprites, mis muudab kasutuks ka inverteri olemas olu.

Voolu puudumise tõttu olen hakanud lugema tuulegeneraatorite kohta. Hetkel on silma jäänud vertikaalse teljega generaatorid. Nende puhul on küll efektiivsus madalam, aga samas on neid tuhandeid kordi lihtsam teha, sest ma ei pea õppima igavaid tiivikute valmistamise tehnoloogiaid ja hankima varustust. Esimene idee on toru neljast kohast katki lõigata ja see kuullaagri otsa toppida. Kui mõni vastav toru näppu jääb siis testin ja kirjutan.

Jaga

Kuna kool ja robotexiks valmistumine hakkasid sellise hooga peale siis võtan postitamisest veidi puhkust. Paar suuremat rohelist projekti on ka pooleli, aga ka nende valmimisega läheb veel vähemalt mõni nädal aega. Ehk siis jah, see blogi läheb veel mõneks nädalaks kuni kuuks puhkusele.

Jaga

Tasuta suurendusklaas + lamp

Umbes nädal tagasi leidsin hommikul joostes vana laualambi jala. Jalg oli punane ja kupli kuljes asus suurendusklaas. Minu jaoks ülihea leid, sest seni on mu laualamp olnud riiuli külge teibitud allumiiniumradikas. Niisiis kruvisin oma 10w led lambi uue jala kulge ja ehitasin jalale kinnitusklambri. Ehk siis tasuta normaalne lambijalg ja korralik suurendusklaas. Perfektne elektroonikule.

Teiseks märkasin ledide spektri kohta midagi huvitavat. Tavalise hõõglambi valgel ei ole võimalik maalida, sest näiteks üks põhivärv – magenta paistab liiga oranžikana. Led valguses aga näevad kõik värvid välja õiged ja normaalsed, nagu nad näevad välja päikesevalguses. Ehk siis veel üks põhjus, miks lede kasutada. Kahjuks pole tavalisi säästulampe veel katsetanud, kui mõne leian siis kirjutan tulemusi.

Jaga

Vana toiteplokk

Järgmine asi minu elektrisüsteemis, mis sai välja vahetatud on labori toiteplokk. Vana toiteplokk andis välja pinget 3V, 4.5V, 6V, 7.5V või 12V. Kõike seda 2A juures. Selline suur ja raske must kast. Tegi oma tööd väga hästi, aga tal olid oma probleemid. Mida ma üritan lahendada uuega.

1. Ei tööta päikesepaneelilt vaid seinast. Päiksesüsteemist tuleb nagunii 12V, mis on väga hea alguspunkt.
2. Puudus 5V väljund. Väga halb kuna enamus elektroonikat tahab 5V saada.
3. Madalaim pinge on 3V, mis on täiesti ebasobimatu LEDide katsetamiseks.
4. Väljundpinget ei saa sujuvalt muuta.
5. Väljundpinget ja amperaasi kontrollimiseks pean kasutama multimeetrit.
6. Lisaks vajasin ka töölauale 12V väljundit akust, kuhu ma saaksin oma katsetusi ja dremeli ühendada.

Vooluallikas seest

Niisiis hakkasin uut toiteplokki disainima. Lisaks eelnevalt mainitud omadustele hakkab regulaator ka silma peal hoidma päiksepaneeli sisendpingel ja ampritel. Kuna kõik peab olema modulaarne jagasin projekti kolme ossa.

Reguleerimisplaat: Ainus plaadi osa mis praeguseks füüsiliselt valmis ehitatud ja töötab. Plaat tegeleb pinge reguleerimisega ja sellel plaadil on mõlemad voolutugevuse tajumise (current sense) takistid (0.1Ω, 1W). Pingeregulaatorid on L7805 5V jaoks ja LM350 misiganes pinge jaoks. Mõlemad regulaatorid on varustatud radiaatoriga ja annavad välja voolutugevust kuni 3A. Esimesel toiteplokil kasutasin lineaarseid pingeregulaatoreid, sest eesmärgiks oli lihtsus ja töökindlus. Kunagi hiljem võin võib olla ehitan lülituvaks regulaatoriks ümber.  Plaat on varustatud ka pistikuga protsessoriplaadi jaoks.

12V sisse, kõike välja toiteplokk

Ekraaniplaat koosneb kahest 7-segmendi led ekraanist, 5 ledist, mis näitavad mille pinget/voolutugevust hetkel näidatakse ja ühest nupust millega ekraanil kuvatavat infot vahetada.

Protsessoriplaat Koosneb Atmega88st ja mõnest pistikust. Selle eesmärk on mõõta ADCga aku, päiksepaneeli ja väljundi pinget ning voolutugevust ja neid ekraanile kuvada.

Kogu loomingu toppisin endisesse kõrvatikkude karpi ja varustasin banaanipistikute, 5.5×2.5mm alalispinge pistikute ja autoraadiost saadud potentsiomeetriga.

Jaga