Kissan elämää

Yksi luetuimmista jutuista tässä blogissa on lyhyt idea artikkeli kissan ruokinta-automaatista. Kokeillaans sitten miten käy, jos kirjoitan ihan koko jutun pelkästään kissoista.

Yksiöön muuton jälkeen to do listalla oli Robinssonille kaverin hommaaminen, koska balineesi on ainoana kissana ei ole parhaasta päästä ideoista. En varsinaisesti kerenyt etsiä toista kissaa, kun minulle jo tarjottiin käytännössä täsmälleen sellaista kissaa, jota olin ajatellut itsekin. Leikattu, suunnilleen Robinsonin ikäinen ja narttu. Oikeassa paikassa suunsa aukaiseminen oli taas hyvä valinta.

Ensimmäinen viikko ja pari päivää päällekin on nyt takana ja tilanne on itse asiassa huomattavasti mukavampi kuin olisin ikinä voinut kuvitellakaan! Luulin, että tässä vaiheessa vielä joutuu vahtimaan kissoja hyvin tarkkaan, mutta mitä vielä! neljäntenä päivänä uskalsi jättää kissat keskenään siksi aikaa, että kävi kaupassa ja nyt olen jo jättänyt ne kahdestaan koko päiväksikin.

Belle on ottanut itselleen paikan minun sängyn päältä ja erityisesti peiton päältä. (Luulitko todella minun petaavan sängyn joka aamu?) Lopputus on sitten se, että saan kuunnella joka ilta sähinää, kun Belle on sitä mieltä, että ei saa häiritä kesken unien xD Belle on  sanotaan tempperamenttinen kissa. Belle ilmoittaa kyllä hyvin selvästi, että nyt ei rapsutukset kiinnosta. Robsku on luonteeltaan hyvin erillainen. Robskun olen kuullut sähisevän käytännössä ainoastaan vieraalle kissalle ja käytännössä aina saa silittää tai rapsuttaa korvan takaa. Robsku on myöskin sosiaalisempi kuin Belle. Tosin Belle voi viellä vierastaa sekä paikkaa, että minua sen verran ettei ihan kaikkea luonteesta vielä voi sanoa.

Molemmat kissat tykkäävät nukkua jalkojen välissä ja Belle on aika tehokkaasti pitänyt Robkun poissa sängystä. Eilen oli kuitenkin ensimmäinen kerta, kun molemmat kissat olivat sängyssä, mutta minkäänlaista sähinää ei kuulunut.  Onnistuin pätkän videotakin asiasta ottamaan.

 

Mitenkään vahvasti kissat eivät näytä toisiinsa luottavan, mutta paremmin tämä on mennyt kuin oletin! Kissat ovat olleet samassa sängyssä jo aikaisemminkin, mutta silloin Belle on pitänyt sähinän ja mekkalan, jos Robsku on mennyt liian lähelle. Kaiken kaikkiaan Robsku on huomattavasti kiinnostuneempi Bellestä kuin toisin päin.

Tänään oli myös ensimmäistä kertaa tilanne, että molemmat kissat olivat (lähes) yhtä aikaa syömässä. Molemmilla oli ruokakippa edessä IMG_20151018_203829ja molemmat olivat keittiössä, mutta Belle aloitti syömään vasta kun Robsku oli omansa jo syönyt.

 

Minua myöskin varoitettiin, että Belle ja kuivamuona ei ole mikään hyvä yhdistelmä, mikä oli vähän harmi, koska Robsku on tottunut siihen, että tarjolla on jatkuvasti kuivaruokaa.  Olen kuitenkin pitänyt pientä määrää kuivamuonaa tarjolla kokeilu mielessä. Lopputulos on että Belle syö paremmin kuivamuonaa kuin Robsku. Robsku ei käytännössä koskaan juo vettä heti raksujen jälkeen, mutta Belle on tähän mennessä juonut joka kerta raksujen jälkeen, kun olen ollut tilannetta ollut seuraamassa. Muutenkaan ei kyllä ole ollut ruuan kanssa ongelmaa Bellen kanssa, kaikki on hävinnyt kiposta mitä sinne on laittanut. En taida raksuautomaattia laittaa esille, mutta päivän annoksen raksuja taidan laittaa jatkossakin esille.

Vaikka noi kaksi kissaa ovatkin täysin erilaisia samaakin noissa kahdessa kissassa on, molemmilla on “paskan irroitus villi”. Kumpikin nimittäin juoksee ympäri kämppää hetken aikaa hiekka-astialla käynnin jälkeen.

Sisustusongelma

Ihan vähässä kummassa en olisi uskonut, että minulle tulee sisustus ongelma, mutta niin vain tuli. Kuvassa on villakoiran ydin. IMG_20150827_002326Kattolamppu tai paremminkin tyhjä paikka kattolampulle! En tiedä minkälaisen haluan. Luultavasti päädyn tekemään itse jonkinlaisen ledi virityksen, mutten vielä ole päättänyt minkälaisen.

Draconian sivuilla oli hillittömän hieno lohikäärme lamppu, mutta se oli suhteellisen kallis ja sitten ehkä pitäisi hommata muutakin vastaavaa. Enkä oikeastaan halua olohuoneeseen lamppua, joka roikkuu.

Yksinkertainen keino ja yllättävän siistin näköinen olisi tehdä samalla tavalla kuin kaveri. Hänellä on neliön mallista alumiiniputkea roikkumassa katosta ja sen yläpinnalla ledinauhaa. Valo tulee siis epäsuorasti katon kautta, samoin kuin minun sarastevalossa. Yksinkertaista, mutta edelleen roikkuva, ei nappaa.

Valoputki tyylinenkin ratkaisu on ollut mielessä. Huurrettua putkea kattoon ja putken sisälle ledinauha. Putkella saisi hauskoja efektejä kyllä aikaiseksi. Voisi vaikka laittaa putket, että ne näyttävät tulevan seinästä tai katosta. Vihreä hehku putkiin ja säteilyvaara kyltti viereen 😉

Jos päädyn tuohon putki ideaan, ledit ovat ehdottomasti yksittäin ohjattavia, esim. WS2812B tai vastaava. Sopivalla ohjauksella saa aikaseksi liike efektin ikään kuin putkessa liikkuisi jotain. Muissa ratkaisuissa perusvalkea nauha tai ehkä jopa yksittäinen 10/20…/100w ledi.

Seuraava pohdinta on sitten ohjaus. Jos päädyn valkeaan nauhaan, laitan korkeintaan himmentimen, mutta WS2812B vaatii jo enemmän ja mieluiten langattoman säätimen. Toteutuksessa voisi esimerkiksi käyttää ESP8266 tai nRF24L01 moduuleja, jotka molemmat minulta löytyy, mutta kumpaakaan en ole kokeilua enempää käyttänyt.

Toisaalta haluan valojen myös olevan yksinkertaiset ja toiminta varmat, en todellakaan viimeiseksi illalla halua alkaa tappelemaan kaukosäätimen tai nettisivun kanssa, että saan valot pois päältä! Ja toisaalta sama aamulla, haluan painaa katkaisimesta naks ja valot on päällä.

Harkinnan arvoinen idea olisi ehkä myös ostaa joku törky halpa pädi ja kiinnittää se seinään sopivalle kohti ja käyttää sitä valo-ohjaimena. Pelkän akun varassa sitä ei kyllä voisi pitää eikä koko aikaa näytön valoakaan päällä. No laturi kiinni koko ajan ja anturilla valot päälle näyttöön, kun käsi lähenee. Ihan tarkkaa tietoa ei ole, mutta taitaapa aika monessa (ainakin puhelimessa) olla toi läheisyys anturi valmiina.

Näin vuokralla asuessa en lähde uusimaan valokatkaisijoita, vaikka sillä olisikin helppo ratkaista ongelma. Onneksi olohuoneen lamppuun menee kaksi johdinta jolloin voin toista käyttää signaalina ja toista käyttöjännitteenä. Hetken pohtimisen jälkeen tuli toinenkin idea. Yksinkertaisesti laittaa “power on” oletukseksi jonkun sopivan valo asetuksen (tai edellisen asetuksen) ja vasta erikseen säätämällä ohjausta valo muuttuu tms. Silloin kyllä menettää mahdollisuuden sytyttää valot kaukosäädöllä aamulla.

Riippumatta miten ohjauksen teen, siitä tulee sellainen, että sitä voi käyttää myös “stand alone” versiona eli luultavasti “power on” oletuksena on joku järkevä valaistus, jottei vahingossa käy vaikka niin, että pari päivää olen punaisessa valossa.

 

Sähköä ilmassa ja valoa katossa

Rakentelin tuossa sarastevaloa hiukan erillaseen kuosiin. Entinen oli kylmän valkoista ledinauhaa ja seinässä katonrajassa kiinni. Nykyinen on lämpimämmän valkoinen ja kiinnitetty lack hyllyn yläpintaan jolloin valo tulee epäsuorasti katon kautta. Lisäksi virtalähde on vaihtunut, mutta muuten systeemi on sama kuin ennenkin.

Siinä kolvaillessa johtoja huomasin mielenkiintoisen yksityiskohdan, osa ledeistä syttyi, jos koskin johtimiin samaan aikaan, kun kosketin kolvilla jotain muuta kohtaa johtimessa. Sama tapahtui valmiissa kytkennässä vaikka ledit olivat off-tilassa, mutta virtalähde oli verkossa kiinni.

Ensimmäinen ajatus oli että kyseessä on 50Hz häiriö ja DS1Z_QuickPrint2oskilloskoopilla mittaillessa asia vahvistui.  Kuvassa ei itse asiassa edes ole ledinauhaa vaan pelkästää sormella kosken oskilloskoopin proben kärkeen ja tulos on 100V, 50Hz siniaalto! Mittailin nauhasta useammastakin kohti, mutta en muita kuvia laittanut, koska ne käytännössä ovat samanlaisia, jännite vain muuttuu. Tässä kirjoitellessa tajusin yhden jutun, minulla on oskilloskooppi kiinni maadoittamattomassa pistorasiassa ja se vaikuttaa mittauksiin. Kävin mittaamassa saman keittiössä missä on maadoitus ja voltti määrä tipahti vajaaseen pariin volttiin, mutta edelleen selkeä 50Hz siniaalto.

“Hauskaa” asiassa on se, että ensimmäinen ajatus tuossa vaiheessa oli että kyllä nyt säteily hörhöt innostuu ja Vesa Linja-aho joutuu (taas) rauhoittelemaan villeimpiä hörhöjä.

50Hz häiriötä on nykymaailmassa käytännössä kaikkialla missä verkkovirtaa vain on. 50Hz aallonpituus (tyhjiössä/ilmassa) on \frac {c}{50Hz}\approx \frac {300\:000km/s}{50Hz} \approx 6\:000km . Niili ja Amazon joet ovat vain hiukan pitempiä! (Jossain maissa on 60Hz käytössä) eli aikasta pitkäaaltoista kamaa!

Virtaa ei tullut mitattua, vaikkakin ehkä sen jossain vaiheessa kokeilen mitata.

 

Mistä sitten videolla näkyvä ilmiö johtuu? Lyhyesti sanottuna ledinauha ja ihmiskeho toimii antennina ja kolvista/oskilloskoopista/jännitelähteestä on reitti maahan ja toisena “johtimena” toimii 50Hz sähkömagneettinen aalto, joka saa elektronit liikenteeseen “antennissa”.

Onko tästä sitten haittaa? Tässä tapauksessa ei, häiriö signaali on kyllä kytkennässä, mutta muutama nano/mikroamppeeri ei haittaa mitään, kun ledinauha itsessään imaisee päälle 5A virtaa. Teoriassa häiriö jännite voisi helpostikin saada jänniteohjatut mosfetit väärään tilaan, mutta käytännössä alasvetovastukset pitävät mosfetit oikeassa tilassa. Monessa muussa sovelluksessa 50Hz haittaa paljon enemmän vrt esimerkiksi kitaravahvistin, joista joskus kuuluu 50Hz hurina.

Asiassa olisi kirjoitettavaa vaikka useamman kirjan verran (EMI/RFI/common mode interference), mutta antaapa toistaiseksi olla näin yleisellä tasolla.

 

Keltainen on gate signaali ja sininen ledi-nauhan gnd
DS1Z_QuickPrint9
Keltainen on mosfetin gate ja sininen on virtalähteen plus napa.

Mittilöin aikani kuluksi samalla PWM-signaalin ledeistä ja mosfeteistä. Signaali näyttää häiriöiseltä, mutta pannaa suurin osa halvan virtalähteen syyksi, jota ei voi “hiljaiseksi” sanoa.

Hyvän kuvan virtalähteestä saa kuvasta. Reilun 5A kuorma, kun PWM-signaali on +5V. Melkoista pörinää, mutta niin kuin sanoin kyllä se  ledeille kelpaa ja ohjainkin näköjään kestää moisen.

Tämän ledinauhan värilämpö on paljon miellyttävämpi kuin edellinen, joka oli todella kylmä! Vertailun vuoksi molemmista nauhoista kuva. Kamera valehtelee molemmissa kuvissa, kylmä näyttää kylmemmältä kuin onkaan ja ei toi lämminkään oikea ole, vaikkakin lähempänä onkin.IMG_20150808_200357wpid-img_20141220_155657.jpg

 

Entäs sitten ne säteilyhörhöt ja sähköallergikot?  Noh… Toivottavasti he löytävät hyvä psykologin. En siis tarkoita, että he olisivat hulluja tai mielisairaita, jotka huijaavat oireensa. Oireet sähköallergiassa ovat erittäinkin todelliset, mutta todennäköisyys, että ne johtuisivat sähköstä on aika pieni.

 

 

 

Dummy load

Versio 1.0 toimii ja sitten voikin alkaakin suunnitella versiota 2.0.

Suunnitelmissahan oli alunperin tehdä 100w Led-virtalähteen testaukseen soveltuva laite, mutta matkan aikana suunnitelmat muuttuivat. Hetkellisesti toki kestää toikin 100w, mutta jo ekan testauksen 36w lämmitti jäähdytysrivat liian kuumiksi koskea. Laskennallisesti maksimi jatkuva teho on noin 40w. 5v käyttö jännitteellä maksimi virta on noin 3,2A, mikä on ihan suunniteltu arvo. Periaatteessa kuorma kestää virtaa huomattavasti enemmänkin, mutta jännitettä pitää pudottaa siinä tapauksessa. Enemmän säätövaraa kuorman virtaan saa vaihtamalla vastukset R4 ja R5 sopiviin.

Suunnittelu mokia kuormassa on useampia. Piirilevy on suunniteltu niin pieneksi, että kokoamisessa oli muutamia haasteita mm. kuorma/sensorivastukset olisi pitänyt asentaa eri vaiheessa.  Käyttöjännitteen vaihtelut näkyvät suoraan kuorman ottamassa tehossa. Tarkoitus oli myös saada banaani liittimet kuormaan kiinni mutta reijstä tuli väärän kokoiset.

Mittailin oskilloskoopilla soiko kuorma ja kyllähän se soi ja kovasti! IMG_20150806_131038Hetken aikaa meni päätä raapiessa, että ei voi olla totta! Ja eikä se sitten lopulta totta ollutkaan. Kuorma itsessään on ihan suhteellisen nätisti käyttäytyvä, mutta jännitelähde jolla testasin kuormaa ei käyttäydy ollenkaan hyvin. Halpa kiinalainen ebaysta, mitä muuta oli odotettavissakaan toisaalta. Kuvassa on minkä näköistä jännitettä jännitelähde antaa resistiiviseen kuormaan 6A virralla. No ledinauhoille minä itseasiassa tuon jännitelähteen ostin, joten siinä mielessä ripple ei niin haittaa, kun eipä tuota silmällä ledeistä huomaa. Ostoslistalle siis päätyi sopiva säädettävä virtalähde. Minulla on itse tehty LM317 regulaattoriin perustuva säädettävä jännitelähde, mutta 1A maksimivirralla se näkyy olevan liian pieni, eikä siinä muutenkaan ole juuri ominaisuuksilla pilattu.

Maksimi virta on suunniteltu ja periaatteessa minimi virtakin on suunniteltu, mutta minimin suunnittelu oli lähinnä tasolla ” no ei se ihan nollaan mene, mutta katsotaan mihin se jää”. Vastaus on luokkaa 90mA, korkeampi kuin olisin halunnut, mutta vähemmän kuin pelkäsin. 90mA virralla yksittäisen kuormavastuksen läpi kulkee n. 30mA virta, jolloin jännitehäviö on 0,1Ohm*30mA=3mV . Menee liian pieneksi ollakseen millään tavalla järkevä näissä olosuhteissa. LM324 input offset jännite on jo tuota luokkaa. Maksimi kuormalla 0,1Ohm*1A=100mV , joka on jo järkevämpi arvo.  Seuraavaan versioon siis pitää laittaa enemmän ohmeja, jotta homma toimii pienemmilläkin virroilla.

Arduino tms.  ohjaus on myös mahdollista kuormassa. Laitoin erikseen pinnit, johon kaikki oleellinen tulee. Erillisellä ohjauksella saa vakiovirtakuorman lisäksi vaikkapa vakio teho kuorman aikaiseksi.

Jos joku haluaa ykkösversion kytkentää ja piirilevyä tutkia ne löytyvät git-hubista.

100w ledejä&virtalähteitä

Köyhän ei kannata ostaa halpaa, se tuli todettua jälleen kerran. Nuo ledit, jotka tilasin olivat aika huono laatuisia. Yksikään niistä ei luultavasti ole kovin pitkä ikäinen. Artikkeli kuvassa on yksi ledeistä jännite on noin 15V ja virta on aika tasan10mA. Noilla virroilla ja jännitteillä ei pitäisi 100w ledin yksittäisten ledien vielä syttyä, eikä varsinkaan noin, että kirkkaita pisteitä on siellä täällä. Kaikkein paras ja optimi tilanne olisi, jos kaikki yksittäiset ledit alkaisivat syttyä samaan tahtiin. No aika näyttää miten ledit kestävät. Taidan kuitenkin laittaa palautetta myyjälle kuvien kera ja kysellä asiasta.

IMG_20150722_011441
Koekytkentä mallia “haluatko kissasta eroon?”

100W Ledi siis koostuu kymmenestä ledi “nauhasta”, joissa kussakin on kymmenen 1W lediä eli siis 10*10*1W=100W . Samoin esimerkiksi 20W ledi koostuu kahdesta “nauhasta”. Toki muitakin malleja ja kytkentöjä on markkinoilla.

100w ledi lämpenee varsin hyvin ja en ole vielä saanut oikeita jäähdytyssiilejä, joten voin vain muutamia minuutteja kokeilla kerrallaan noita, ne ovat ihan sairaan kirkkaat! Siilit eivät myöskään ihan nopeasti ole tulossa. Sain sähköpostia siilien myyjältä, ne siilit olivat palautuneet hänelle takaisin. Ilmeisesti Kiinan postilla on jotain ongelmia/ruuhkaa tai jotain.

Äkkiä laskien, jos 1W ledi vastaa karkeasti 10W hehkulamppua niin 100W ledi vastaa noin 1kW hehkulamppua suhteellisen jees! Tarkoitus on siis noista neljästä ledistä tehdä sen verran kirkas valaistus, että en tarvitse erikseen kirkasvalolamppua. Seuraava ostos on sitten varmaan luxi-mittari.

En yleensä omissa projekteissa käytä verkkovirtaa, mutta poikkeus vahvistaa säännön tässäkin asiassa. Kuvassa on ehkä ihan hyvä selitys asialle ;-D En löytänyt omista varastoista sokeripalaa, joten tein sen sitten itse parista bnc-ruuviterminaali palikasta ja sopivasta välikappaleesta. Muuten asiassahan ei ole mitään hätää, mutta jos töpseli on “väärin päin” on bnc-rungossa 240V verkkojännite. Onneksi kyseessä on siis vain koekytkentä. Lopulliseen kytkentään toki tulee parempi ratkaisu ja jonkinmoiseen laatikkoonkin toi pitää laittaa.

Virtalähde on suljettu paketti ja en sen sisään pääse ellen tuhoa koko IMG_20150723_235432laitetta ja ihan sitä en viitsi tehdä, ainakaan vielä. Tuosta saa siis irti 3A ja 21-38V.  Jännite siis muuttuu sen mukaan mitä ledi muuttaa mm. lämpötilan takia ominaisuuksiaan. Mittasin jännitteen yhden ledin kohdalla. Se oli luokkaa 25.5V eli jos oikeasti 3A menee ledille(, mitä en ole mitannut) teho on 3A*25.5V=76.5W ei ihan siis se 100W mikä pitäisi olla. pläääh….. Mua on huijattu.

Nyt vasta tuosta kuvasta tajusin, että laatu ei noissa virtalähteissäkään ole mitenkään päätä huimaava. Vaihe  ja nolla kaapelien värit ovat väärin päin. Pitäisiköhän testata kuinka paljon tuosta palikasta lähtee häiriötä ympäristöön.  Harmi, ettei ole EMC-labraa käytettävissä.

Ostin lisäksi sopivan linssin pakettiin mukaan.  Ei ihan niin hyvIMG_20150722_030003ä kuin olisin halunnut, mutta toimiva silti ja komean näköinen möllöttäjä! Toivottavasti kiinnitys reiät sopivat jäähdytyssiilissä sekä ledin että linssin kiinnityksiin.

Ledejä, virtalähteitä ja dummyload

Laiskuus ja kärsimättömyys taitaa löytyä monen keksinnön takaa. Tilasin eBaysta 100w ledejä ja niihin sopivia virtalähteitä. Tilasin ledit ja virtalähteet yhtä aikaa, mutta virtalähteet tulivat nopeasti ja vastaavasti ledit tulivat hitaasti….

Minulla siis oli hetken aikaa virtalähteitä, joita minä en oikeastaan mitenkään voinut testata. Jännitteen mittaus ei onnistunut, koska suojapiiri nappasi lähteestä virrat pois heti, kun jännite nousi riittävästi. Samoin suojapiiri nappasi virrat pois, kun yritti mitata virtaa yleismittarilla. Ilmeisesti suojapiiri vaatii jonkin verran jännitettä ennen kuin se antaa ottaa virtaa ja näinhän yleismittarissa ei ole vaan se näkyy oikosulkuna virtalähteelle(, jos siis piirissä ei ole muuta). Eikä minulla ollut mitään soveltuvaa 100w kestävää vastusta/kuormaa.

Siitä lähti sitten idea tehdä keinokuorma, joka kestää 100w ledin virtalähteen testaamisen.  Lopulta ihan jatkuvaa 100w tehoa kestävää en tehnyt, kun tarkoitus on/oli käyttää niitä osia mitä sattuu löytymään valmiina ja sen takia esimerkiksi jäähdytysrivat jäi sen verran pieneksi, että laskeskelin niiden 100w teholla  lämpenevän teoriassa yli 350 astetta ympäristöä lämpimämmäksi. Ei ihan onnistu, kun tinakin jo alkaa noissa lämmöissä sulaa varsin nätisti. No kyllä se hetken aikaa kestää kuitenkin sitä 100w tehoakin. 100w Ledin virtalähteestä saa siis noin 3A virtaa ja jännite on maksimissaan luokkaa 36V.

Lopulta tuli kuitenkin suunniteltua ihan kunnon piirilevykin ja tilattua iTeadilta. Ei mitään tietoa onko mitään järkeä tehdä kuormaa niin kuin sen tein, mutta periaatteessa pitäisi toimia. Enkä siis myöskään kokeillut leipälaudalla, kuin vain yhdellä mosfetillä toiminnan. Tarkoitus ei ollut alunperinkään tehdä mitään super tarkkaa, kunhan vain suunnilleen on jotain sinne suuntaan kuorma. Ei liene mitenkään vaikea arvata kenen videosta sain osittain idean ja otin mallia.

Eikä Martinin videoidenkaan katsomisesta ainakaan haittaa ollut, vaikka ovatkin pikkasen pitkähköjä. Martin oli tehnyt muutamia laskelmia, joita en itse ollut tehnyt ja joihin ensi kuulemalta suhtauduin hiukan skeptisesti, mutta todellakin oikeassahan hän oli,

Kuorman ottama teho eri virroilla.
Kuorman ottama teho eri virroilla.

jossain vaiheessa mosfetissa tapahtuva teho häviö alkaa laskea ja kaikki teho häviää vastuksessa.  Kun P=R*I^2 niin vaikka virta koko ajan kasvaa, menee mosfetin vastus R jossain vaiheessa niin pieneksi, että teho alkaa häipyä. Omassa kuormassa ei ole tarkoitus käyttää noin isoja tehoja.

Kuorman säätö on toteutettu potentiometrillä ja operaatiovahvistimen (LM324) ohjaamilla mosfeteilla (IRLZ24N).

Ensimmäinen versio koekytkentä levyllä. Vastus ei näy.
Ensimmäinen versio koekytkentä levyllä. Vastus ei näy tässä.

Periaatteessa potentiometrin olisi voinut laittaa suoraankin kiinni mosfetteja ohjaavaan operaatiovahvistimeen, mutta lm324 oparissa jäi käyttämättä yksi lohko, joten käytin sen puskurina. Lisäksi säädöstä löytyy jännitteen jako, jolla voi tarvittaessa muuttaa säädön vahvistusta.

Masiinassa on siis kolme mosfettia, jokaisella oma jäähdytys ripa. Jokaisella mosfetilla on oma vastus, jonka jännitehäviötä mitataan ja ohjataan sen perusteella mosfettia.

Kuorma vastuksena ja “tunnustelu” vastuksena on tarkoitus käyttää  3 x 0,1 tai

Piiri kaavio.
Piirikaavio.

3x1ohmin 5% tehovastusta. Ledi virtalähteen arvoilla (siis 3A ja max. n.40V)  tulee siis per vastus ja mosfetti kulutetuksi tehoksi

0,1 ohm vastuksilla

0,1V*1A=0,1W

mosfetit

(40V-0,1V)*1A=39,9W

39,9W*9C/W=360C

 

ja 1 ohm vastuksilla

1V*1A=1W

mosfetit

(40V-1V)*1A=39W

39W*9C/W=350C

40 volttia on periaatteessa enemmän kuin mitä lähteestä pitäisi saada irti, mutta laskeskelimpa worst case tilanteen kuitenkin. Kovin pitkää aikaa siis ei voi kuormaa tuolla teholla käyttää tällä jäähdytyksellä, mutta sen verran, että voi leditevirtalähteen testata. Tosin ledit saapuivat postissa ennen kuin sain kuorman valmiiksi, joten siinä mielessä ei enää tarvitse kuormaa, mutta hällä väliä, saattaa sitä johonkin muuhunkin tarvita.

En ole vielä päättänyt kumpia vastuksia käytän. Luultavasti 0,1 ohmin, koska yön vähinä pimeinä tunteina piirilevyä suunnitellessa vastusten kohdalle jäi väärä vastus ja en taida saada noita 1 ohmin vastuksia nätisti kiinni piirilevyyn.

Jo tässä vaiheessa tiedän useammankin jutun joita pitää lisätä tai korjata seuraavaan versioon. Laitteessa ei esimerkiksi ole lainkaan mitään suojaukseen viittaavaakaan. Esimerkiksi vastukset mosfettien ja operaatiovahvistimien välillä olisi ehkä hyvä idea, samoin sinne voisi laittaa alasvetovastuksen, jotta mosfetteihin ei jää virtakatkossa tms. jännitettä gate pinniin. Kakkos versioon voisin harkita näytön laittamista ja vaikkapa joku mikrokontrollerikin, jolloin laitteesta saa muunkinlaisia kuormia kuin pelkän vakio virran.

Toiminta periaate on varsin yksinkertainen. Se perustuu täysin ohmin lakiin. Vastuksen yli vaikuttavaan jännitteeseen vaikuttaa vain virta, joka kulkee vastuksen lävitse. Kun tiedetään jännite ja vastus voidaan varsin helposti laskea virta vastuksen läpi. Sen jälkeen tarvitsee vain ohjata operaatiovahvistimella mosfettia pitämään jännite vastuksen yli siinä mihin se on potikalla säädetty.

Jännityksellä odotellaan miten äijän taas käy, kun piirilevyt saapuvat. Ne ovat tänään lähteneet Hong kongista, että en ihan usko, että ne tälle viikkoa ehtivät tänne. Kirjoittelen kuormasta lisää siinä vaiheessa, kun olen saanut kuorman rakennettua ja vähän testailtuakin.

 

 

R-2R DAC

R 2R digitaali analogi muunnin

Pientä kokeilua. Näin youtubessa seuraavan videon.

Ja päätin rakennella huvin ja viihteen vuoksi samanlaisen. R 2R dacin rakentelin R 2RWikipediasta löytyneen ohjeen mukaan. Vastusten arvolla ei niin isoa merkitystä ole, kunhan ne ovat saman kokoisia.  Minä käytin 10k vastuksia, koska niitä sattui olemaan pussillinen lojumassa laatikossa. Koodina on täsmälleen sama kuin alkuperäisessä videossa.IMG_20150413_185420

Kytkentä on rakennettu reikälevylle ja siinä on kaksi 8-bit muunninta. Koodi tosin käyttää y-akselilla vain 6-bit muunnosta.  Onneksi bitti määrän lyhennys on tässä tapauksessa helppoa. Oskilloskoopista pitää löytyä XY-tila jotta koodi näyttää mitään. Rigol 1054Z skoopista se löytyy. Näytön yläreunassa näkyy signaali normaalissa aika tasossa ja alaosassa XY. Jostain olisi varmaan löytynyt nappi millä näytössä olisi näkynyt pelkästään XY, mutten jaksanut alkaa sitä etsimään.

Laittelin aluksi johdot väärin päin jolloin kytkentä näytti ihan mitä sattuu, koska MSB oli LSB:n paikalla ja vastaavasti kaikki muutkin bitit ristissä.

Miten R 2R-dac sitten toimii?

Toiminta on hyvin yksinkertainen: jokaiselle bitille on oma sisäänmenonsa, jonka kautta ko. inputti vaikuttaa oman osansa ulostulevaan jännitteeseen. MSB(=most significant bit) eli eniten merkitsevä bitti vaikuttaa  \frac{1}{2^1} V_{in} = \frac {1}{2} V_{in} verran ulostulo jännitteeseen. Seuraava bitti vaikuttaa \frac{1}{2^2} V_{in} = \frac {1}{4} V_{in} verran ja 8-bitin tapauksessa LSB(=least significant bit) eli vähiten merkitsevä bitti vaikuttaa \frac{1}{2^8} V_{in} = \frac {1}{256} V_{in} verran.

MSB on lähimpänä ulostuloa ja LSB vastaavasti kauimpana.  Eri sisäänmenojen painoarvot ovat laskettavissa varsin helposti, mutten tässä niitä itse laske vaan linkkaan toisen videon, samalta henkilöltä, jonka videosta sain alunperin idean.

 

WS2812B kello

Jeee!! ne saapuivat! IMG_20150324_230440ja noista on jo kellokin rustattu 🙂

Ledit on tehtaalla asennettu  piirilevyn kappaleelle, jossa on kuusi tinattavaa täplää, DATA in ja out, 5v in ja out sekä sama GND:lle.  IMG_20150408_173017Rakentelin noista 3×5 ledin “paneeleita” neljä kappaletta. Ensimmäisessä testissä huomasin Kiinan poikien tekemän “källin”, GND täplät eivät olekaan kytketty yhteen! Toki voi olla, että normaalisti ne on kytketty yhteen, mutta kun etsin ebaysta halvimmat mahdolliset ledit ja tilasin ne niin laatu ei ihan sitä ole mitä pitäisi. Tinasin siis kiltisti johdon joka täplään.  Ledit sinällään muuten toimivat yhtä lukuunottamatta.

Kuvassa näkyy suunnilleen ulkoinen rakenne, ihan prismasta haettu taulukehys ja motonetistä ikkunan tummennuskalvoa ja ledipaneelit kuumaliimalla kiinni lasiin tai no tarkemmin sanottuna ne on liimattu tummennuskalvoon, koska kalvo on asennettu kummallekin puolelle lasia pienen sekaannuksen vuoksi. Tarkoitus oli ostaa tumminta mahdollista kalvoa ja vaitoehdot kulkivat 50%-5% välillä. Nappasin hyllystä rullan johon oli merkitty 50% ajatuksella, että 50% merkintä tarkoittaa 50% prosenttista valon blokkausta ja vastaavasti 5% tarkoittaa, että 5% blokataan. No sinällään se 50/50 oli ihan oikein, mutta kyseessä ei olekaan tummin kalvo vaan vaalein! Prosentti luku ei  kerrokaan valon blokkaus määrää vaan läpäisymäärän. No oppia ikä kaikki.

Ohjaimena on arduino micro ja RTC on joku random DX.comista tilattu DS1307 chippiin perustuva halpis moduli.  Proto versiossa neopixel clockvirtalähteenä on vanha samsungin laturi, joka muuten toimii, mutta siitä hajosi liitin. Virtalähde on totaalisen alimitoitettu, mutta toimii kyllä kunhan vain ei innostu liikaa. Kaikkiaan näyttö voi imaista pahimillaan lähes 4 amppeeria virtaa! (60mA*60kpl=3,6A*5V=18W) Kuvassa näkyy kytkentä osittain, ledejä on 60kpl ja RTC modulia en jaksanut alkaa eaglella piirtelemään, joten käytin pelkkää chippiä. Tarpeelliset kuvasta kyllä näkee.  Ledi ketjussa on lisäksi muutama 100uF kondensaattori tasaamassa virtapiikkejä. Ledit on kytketty niinkin järkevästi, että data lähtee vasemmalta alhaalta ja siirtyy siitä pykälän oikealle ja putoaa alas johdolla ja lähtee taas nousemaan ledejä pitkin. Yllä olevasta videosta näkee asian aika selvästi.

Ihan putkeen ei mennyt koekytkentälevyllä homma. RTC siis on I2C IMG_20150408_142031kytkentäinen, mutta hups! yritin ensiksi käyttää sitä niin, että kello tuli SPI-linjasta, jännä juttu ettei toiminut! Kuvassa siis virheellinen kytkentä, oikeat pinnit ovat 2 ja 3.

Koodi löytyy gihubista.  Se on hyvinkin kokeilu asteella vielä, käytännössä siinä on vain pari esimerkki koodia yhdistetty ja lisätty pari funktiota. Datan syötön ledeille hoitaa Adafruitin kirjasto, WS2812B vaatii sen verran tarkkaa ajoitusta, että arduinon omalla koodilla ei siihen pääse, niinpä kirjastossa on käytetty assemblyä. RTC-koodi on käytännössä suoraan esimerkin koodi.

Videolla on pieni testi kellosta.

 

Ihan täydellinen koodi ei ole, kuten kuvasta näkyy (kello on siis tuossa 19.07).IMG_20150408_190806 Toi bugi on jo korjattu koodista, mutta muita siellä vielä on. Heti ensimmäisenä yönä huomasin myöskin, että vaikka kello ei läheskään täydellä  kirkkaudella toimikaan, on se yöllä totaalisen liian kirkas, varsinkin kun se vaihtaa väriään (ja samalla kirkkauttaan) minuutin välein.  Yksittäinen ledi siis voi saada jokaiselle kolmelle värille arvon välillä 0-255. VIrtalähteen rajoituksista johtuen nykyisessä koodissa jokainen väri voi saada arvon välillä 0-30, mutta missään koodissa ei varmisteta, että kirkkaus pysyy samana. Teoriassa siis väreille voi tulla arvo 0-0-0, jolloin ledit ovat kokonaan sammuksissa!

Tarkoitus olisi viellä väkertää tuolle piirilevy ja ehkä jopa rakentaa toinen niillä korjauksilla mitä tuota ensimmäistä tehdessä on tullut tarpeelliseksi huomattua. Yksi lisäys mikä tohon ehdottomasti tarvitaan on anturi joka mittaa ympäristön valaistuksen ja säätää sen mukaan ledien kirkkauden. Toki senkin voisi tehdä ihan kellolla, mutta onhan se paljon coolimpaa, että oikeasti mitataan se valoisuus.

WS2812B ledejä

Kokeilin ensimmäistä kertaa eläissäni ebaysta ostamista. Tilasin 100kpl WS2812B ledejä, ihan kohtalaisen hyvään hintaan. Ainoa huono puoli on, että toimitusaika on luokkaa kuukausi. Noh ompahan aikaa suunnitella mitä noista tekee.

WS2812B on siis RGB-ledi, jossa on sisään rakennettuna ohjainchippi. Ledistä on usemapia versioita ja tämä minun tilaama versio on asennettuna pienelle jäähdytyslevynä toimivalle alumiinilevyn kappaleelle. Ledi itsessään on neljä pinninen (data-in, data-out, +5v ja gnd). Alumiinisessa taustalevyssä on kuitenkin kuusi pinniä, koska käyttöjännitteellekin on omat IN ja OUT-pinnit.

Jokainen ledi vaatii 24-bittisen komennon (yksi 8-bittinen pätkä R,G ja B värille) ja ohjauskoodi on data transfer timedatasheetin mukaan todella nopeaa! Jopa niin nopeaa, että (teoriassa) 16MHz arduino ja arduinon oma koodi on liian hidasta ohjaamaan noita. Onneksi kuitenkin ilmeisesti sequence charthiukan hitaampikin nopeus riittää ja löytyy valmiita kirjastoja, jotka käyttävät nopeampaa koodia.  Ledeissa on myös piiri, joka muodostaa signaalin uudestaan, jolloin virheet eivät keräänny signaaliin pitkässäkään lediketjussa. composition of 24bit data Katsellaan ohjausta tarkemmin sitten koodissa ja kun pääsen testaamaan itse ledejä.

 

Mielessä olisi siis rakentaa noista ledeistä kello seinälle, vähän niin kuin taulu tai ehkä infinity-mirror tyyppinen ratkaisu, en ole viellä päättänyt. Periaatteessa kuitenkin ohjaukseen arduino (tai mahdollisesti jotain nopeampaa) ja RTC-kello, ehkä myöskin ESP8266, jolloin kelloa voi ohajata netin kautta ja sen saa pysymään NTP:n avulla oikeassa ajassa.