Laadimisregulaator

Neljapäev, oktoober 27th, 2011
Laadimisregulaatori viimase idee testplaat

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

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.

Pindmontaaž komponentidest skeem

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.

Skeem integreerituna pistikusse

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

RepRäp

Teisipäev, september 13th, 2011
Puust detailidega koos seisev printeri raam

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

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

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

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

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.

Roheline elu

Esmaspäev, mai 23rd, 2011

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.

Laadimisregulaator

Reede, aprill 22nd, 2011

Talvisel ajal, kui päikest on harva näha annab mu päiksepaneel keskmiselt voolu närused 30mA. Nüüd, aga on kevad! Iga hommik tuleb sõbralik päike ja paistab mu paneelist 1.5A välja. Aku saab täis, 12V alalisvoolu elektrisüsteem toimib ja mina olen õnnelik.

Samas, mul ei ole jätkuvalt laadimisregulaatorit. Mis tähendab, et mu multimeeter on kogu aeg aku küljes ja mina pean iga natukese aja tagant paneeli pistiku välja tõmbama ja jälle taha ühendama. Olen ka kõiki oma eelmisi laadimisregulaatori disaine simulaatoris korduvalt ja korduvalt läbi mänginud, aga talutava toimimiseni ei jõudnud.

Üks päev sattusin pahaaimamatult ilmavõrku läbi kammides peale http://mdpub.com/555Controller/ lehele. Ehk siis mingi tüüp on ehitanud 555-est laadimisregulaatori. No tema disain on küll väga kindla peale minek, aga ka kole ja sisaldab umbes 7X rohkem komponente kui vaja on. Idee on superhea. Niisiis, disainisin seal nähtu põhjal uue, mängisin korralikult simulaatoris läbi. Sisuliselt antakse 555e Trigger ja Treshold jalgadele zener dioodi abil õige lülitamispinge peale, väljundjala otsas on rellee (võib asendada vabal valikul mosfeti või transistoriga). Lähinädalatel peaks ka trükkplaat valmis saama ja siis kirjutan ka testimise tulemustest. Edu korral postitan ka kõik skeemid ja joonised.

Toiteploki ekraan

Teisipäev, jaanuar 11th, 2011

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.

Lamp

Kolmapäev, september 22nd, 2010

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.

Labori toiteplokk

Esmaspäev, september 6th, 2010
Vana toiteplokk

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.

Harukarp

Kolmapäev, september 1st, 2010
Sigaretisüütaja augud autoaku külge

Nüüd juba liiga omadega läbi autoaku ja vana harukarp

Viimasel ajal olen keskendunud oma elektrisüsteemi arendamisse. Kuna praegune aku on omadega väga läbi (korraks lühistada või 30W asi taha ühendada ja pinge kukub jäädavalt 8V peale) siis tegelen uue aku hankimisega. Kuna raha mul ikka veel pole siis peab jällegi sobima veidi vanaks jäänud auto käivitusaku. Sõbra kaudu peaksin loodetavasti varsti uue sellise saama.

Uus 12V harukarp

Teiseks tahtsin juba pikemat aega uue harukarbi teha. Vana oli papist kerega, ehk siis mitte väga tugev ja usaldusväärne. Sellel olid sellel liiga peenikesed juhtmed, pistikud tulid karbi enda küljest lahti, karp oli tuleohtlik ja aegajalt tekitas väiksemaid lühiseid. Ka välimus polnud väga kiita.Korra oli see ka täielikult lühisesse jooksnud ja kõvasti kärsanud, ehk siis mitmete juhtmete isolatsioon oli sulanud välimusega. Niisiis hakkasin uut valmistama.

Harukarp seest

Uus harukarp sai kesta vanast läbipõlenud rüperaali toiteplokist. Karp on kahe kruviga mugavalt lahtivõetav. Akuklemmide külge minevad juhtmed on soonelised vaskjuhtmed läbimõõtudega 7 ja 5mm. Plusspoolele läheb jämedam juhe mille peal on autokaitsme pesa. Antud hetkel on seal 10A kaitse. Karbis sees on ühendused tehtud parajalt pikaks lõigatud maanduslatiga (poest, alla 25.-). Pistikutest sisaldab harukarp kolme sigaretisüütaja pistikut (juhtme poolest ~5A). Ja neli 5.5×2.5mm DC pistikut (juhtme poolest ~2A). Lisaks on harukarbi sees ka üks 2200uF 16V kondensaator mis on mõeldud pinge tasandamiseks (fotol see punane silinder). Kondensaatoreid peaks vähemalt kaks korda nii palju veel juurde lisama, sest akult töötav dremelipoeg tõmbab pinge ikka korraks väga madalale. Lisaks on kondeka maksimaalne pinge ainult 16V, ehk siis 24V peale lülitudes peaks selle ära vahetama (samas 24V ja sigaretisüütaja pistikud vist ei sobi nagunii kokku).

Valmistoodet on näha piltidelt, ja ma pean ütlema, et ma olen oma tööga väga rahul.

Minu esimene 220V led lamp

Kolmapäev, juuli 28th, 2010

20W LED lamp

Kuna nüüd on mul palju vaba aega olen ma veidi tegelenud ka roheliste asjadega.  Ehitasin lõpuks ära 220V pealt töötava led lambi. Energiat tarbib umbes 20W ja valgustab umbes 100W pirni võimsusega. Kasutada on enam vähem mõistlik, kuigi päevavalgust on ilma akendeta köögis harjumatu näha. Järjest rohkem ja rohkem hakkab tunduma, et kui ei elaks üürikorteris siis ehitaks kogu kodu valgustuse ledide, päiksepaneelide ja akude najale.

Päiksejõust toituv 10W laualamp

Valmistamiseks kasutasin kuute 3W valget ledi, vanast arvutist saadud radiaatorit, kahte 1.5Ohmist 1W takistit, lüliti, juhet ja 12V 2A alaldit. Hinnaks teeb see siis umbes $6 alaldi eest + $10 ledide eest ehk siis kokku umbes 200kr. Kahjuks on minu ehitis liiga suur pirni sisse ehitamiseks. Samas pole mingit põhjust, miks ei peaks ledidega lampe ehitama. Kõik vajalik mahuks umbes 10x10x10cm kuupi küll ära.

Lisaks töötab nüüd ka päiksepaneeli jõudu tarbiv laualamp. Suurem radiaator ja kõik ülekuumenemisprobleemid lahendusid. Lisaks on uus radikas ka lambikupli eest.

Tuulegeneraatorid esmapilgul

Teisipäev, märts 16th, 2010

Kuna mu 30W päikesepaneel on ilmselgelt liiga nõrk, et midagigi ära toita siis hakkasin otsima alternatiivseid energiaallikaid. Päikesepaneelide kohta ma juba tean, kust saab ja kui palju maksavad jne, selleks, et midagi uut teada saada pean jällegi raha raiskama. Niisiis hakkasin tuulegeneraatorite kohta uurima.

Esiteks leidsin kohe, et eBayst saab umbes 5000.- eest endale mõnesajavatise geneka. Tundub hea lahendus, aga nagu mulle kohane pean enne katsetama liiga odavaid variante.

Tuulegeneka ehitamine

Suvalisele mikromootorile tiivik otsa panna on mõttetu. Olen proovinud akudrelliga keerutada ja saanud väljundpingeks kuni 1V. Ehk siis liiga vähe, et üldse midagi teha. Teine idee oli kasutada auto generaatorit. Neid peaks vabalt saada olema ja need on mõeldud akude laadimiseks. Veidi uurimist ja ma avastasin, et genekat peab liiga kiiresti ringi ajama, et see kasulik oleks. Terve nett oli hoopis täis õpetusi kuidas auto piduritrummlist ise generaatorit ehitada. Stiilis: keri traadipoolid ja liimi magnetid.

Teine probleem, mis tuulegeneraatoritega tekib on tuule puudumine. Selleks, et tuult kätte saada pean ma kas a) elama rannikul või b) panema generaatori metsapiirist kõrgema torni otsa. Selline torn peaks olema umbes 30m kõrge. Kuna mul aga lähinädalatel sellist torni kuskilt võtta pole jääb tuulegeneraatorite ehitamine praegu ainult mõtteks. Kui nädalavahetusel aega saan proovin mõnest väikesest mootorist.

Kolmandaks probleemiks on pinge reguleerimine – generaatorid annavad erinevatel kiirustel välja väga erinevaid pingeid, aga mul on vaja ühtlast väljundpinget. Selle vastu otsisin mingeid linke ja skeeme, paistab, et väga võimatu polegi.