Projekteja yhteisöltä


Tämän vuoden merkittävimpiä projekteja on ehkä ollut naapurikopin työstökoneiden käyttöönotto ja opettelu. Jo heti alkuvuodesta saatiin laserleikkurilla leikattua ensimmäiset palaset ja hyvin pian havaittiin, että ohjausjärjestelmä kannattaa tehdä uusiksi. Kiinalaisen moshidraw:n tilalle linuxcnc ja pieniä elektroniikkamuutoksia kytkentöihin mahdollistivat laitteen järkevämmän käytön. Samalla saatiin myös parannettua turvallisuutta kytkemällä muutama turvakytkin.

Laserleikkurin linssien ja peilien puhdistusta

Laserin jälkeen vuorossa olivat plasmaleikkuri ja jyrsin. Molemmat isoja koneita. Plasmaleikkurissa ja jyrsimessä oli molemmissa kiinalainen NCStudio. Jyrsimen mukana tuli myös jyrsimeen sopivat asetukset, mutta plasmaan ei asetuksia löytynyt. Neuvottelulla ohjainkorttien valmistajan (Weihong) kanssa ei päästy plasman kanssa pidemälle ja kuukauden yrittämisen jälkeen hylättiin ajatus saada NCStudio toimimaan plasman kanssa. Korvaaviksi palikoiksi Linuxcnc ja Mesanetin io-kortti.

Korvaavien palikoiden saapumista odotellessa suunnattiin panokset sitten jyrsimen suuntaan. Jyrsimen NCStudio toimii jyrsimen kanssa juuri niin hyvin kuin sitä osaamme käyttää. Automaattista työkalunvaihdinta ei vielä olla saatu toimimaan ja muutenkin työstöarvot ovat vähän hakusessa ja puruimuri pitäisi myös virittää. Muuten kyllä ihan toimiva peli.

Plasman korttien saavuttua pienellä parin päivän askartelulla kortit paikoilleen ja linuxcnc:n asetukset kohdilleen. Ja kas, toimiva plasmaleikkuri. Vielä tarvitaan parempi savupoisto.

 

Eilen hackasin lisäakun GoPro Hero-videokameraani. Vakiona tuleva 1.1Ah akku jaksaa nykykunnossaan lämpimässä nauhoittaa 2.5-3h, kun 32gb muistikortille mahtuisi 6h. Intternetsissä tekemäni tutkimuksen mukaan kameran piirilevyltä löytyy helposti suoraan akulle menevät juotospisteet ja niihin pystyy kytkemään rinnalle toisen akun. Tällöin kameran elektroniikka huolehtii akkujen latauksesta ja suojaa niitä alijännitteeltä. Mitään ylimääräistä elektroniikkaa ei tarvita, mutta sisäisen ja ulkoisen akun jännitteet täytyy pitää samana lataamalla ja purkamalla niitä aina yhdessä. Käyttämäni ulkoinen akku on 2.2Ah LiPo-kenno jolloin yhteiskapasiteetti on 3Ah luokkaa ja 6h tallennusaika pitäisi helposti onnistua.

Kamera aukesi helposti ja juotospisteet löytyi nopsaan yleismittarilla piippaamalla. Miinusnapa on akkuliittimen vasemmalla puolella oleva iso kupariympyrä ja plusnapa siitä alaspäin oleva piirilevyjä yhdistävä tinaklunssi. Dremelöin kameraan aukon johon kuumaliimasin riviliittimen jolloin voin käyttää kameraa myös ilman lisäakkua.

Lopputulos alla:

 

Tein erästä projektia varten Raspberry Pi:stä demolaitteen, jolla pystyy demoamaan verkon yli luettavia ja ohjattavia sensoreita ja laitteita. Lisävarusteina on srf02-ultraäänianturi ja RC-servo. Lisäksi rakensin napin, jolla RPi:n voi ajaa alas hallitusti ja välttää muistikortin tiedostojärjestelmän leviämisen.

 

Sammutusnappi

Sammutusnapin tekemiseen löytyy netistä ohjeita vaikka kuinka, mutta paras (ja yksinkertaisin) on täältä löytyvä ohje. RPi:n raudan kakkosversiosta on löydetty uusi 8-napainen liitin nimeltään P5. Vakiona siinä on pelkät reiät joten siihen täytyy itse juottaa piikkirima.P5:stä löytyy 4 GPIO:ta, 3.3V, 5V ja kaksi maata.

Yllä näkyvät nastat yhdistämällä saadaan vedettyä GPIO31 maihin ja sen pystyy tunnistamaan yksinkertaisella ylläolevalta sivulta löytyvällä python-ohjelmalla. Ohjelman saa helposti käynnistymään bootissa lisäämällä se root-käyttäjän croniin. Vastuksia yms ei tarvita- riittää että vetää johdot painonapista k.o nastoihin.

 

Ultraäänianturi

srf02 on edullinen ja kätevä UÄA, joka on suosittu monissa robotiikkajutuissa. Anturi tottelee sekä SPI:tä että I2C:ta. Halusin käyttää I2C:ta, koska en ollut sitä koskaan aiemmin käyttänyt ja se kuuluu hakkerin yleistietoon.

+5V:n pystyi kytkemään suoraan RPi:n 5V-ulostuloon. Samoin I2C:n SDA ja SCL-linjat löytyvät sellaisenaan RPi:sta. Mode-nastan voi jättää kytkemättä I2C:ta käytettäessä (sillä saisi valittua SPI:n). Koodit tein pythonilla, sillä sille löytyy helpot ja kivat kirjastot tarvittavien temppujen tekemiseen. Anturia luetaan näin:

 

# Alustetaan i2c:

i2c = smbus.SMBus(1)

# Lähetetään lukukomento (81) laitteelle (laitteen osoite 0×75)

i2c.write_byte_data(0×75, 0, 81)

# Odotellaan datasheetissä määritellyn verran eli 0.07 sekuntia

sleep(0.07)

# Luetaan mittaustulokesn ylempi tavu osoitteesta 2

r2 = self.i2c.read_byte_data(0×75, 2)

# Luetaan mittaustulokesn alempi tavu osoitteesta 3

r3 = self.i2c.read_byte_data(0×75, 3)

# Lasketaan lopullinen tulos senttimetreinä
r = r2*256 + r3

 

Servon ohjaus

Servohan haluaa sisäänsä 5V, maan, ja sopivasti värähtelevän PWM-signaalin. PWM-signaalin täytyy olla 5V mikä aiheuttaa RPi:n kanssa hieman ongelmia, sillä sen kaikki digitaaliulostulot ovat 3.3V. Tämän vuoksi tarvittiin PNP-transistori, jolla ohjataan 5V jännitettä 3.3V GPIO-pinnillä. Tässä kohtaa tapahtui pieni moka, sillä käyttämäni piiri toimii siten että se vetää ulostulon alas, kun transistori johtaa. Eli signaali on käänteinen GPIO:n ulostuloon nähden. Normaalisti käyttämäni servoblaster-kirjasto ei tätä kelpuuta ja ohjaus ei toiminut ollenkaan. Löysin kuitenkin servoblasterista forkatun, PWM-ledien ohjaukseen tarkoitetun kirjaston nimeltään pi-blaster. Pi-blaster toimii hyvin samantyylisesti, mutta siinä on komentorivioptio “invert” joka kääntää PWM-signaalin käänteiseksi. Sitä käyttämällä servo heräsi henkiin ja homma alkoi pelittää. Säädön aikana tosin tuhosin yhden servon ylikuumenemiseen – kannattaa olla varovainen jos antaa servolle vääränlaista signaalia. RC-servoa ohjatessa pi-blasteriin pitää konffata CYCLE_TIME_US 20000 ja järkevät arvot ovat suurinpiirtein alueella 0.03-0.1. Näiden selvittyä servon ohjaus on kohtuu helppoa:

echo 1=0.07 > /dev/pi-blaster

pistää servon suurinpiirtein keskelle. Sama pythoniksi:

call(["echo 1=" + str(servopos) + " > /dev/pi-blaster"], shell=True)

Lopputuloksena tästä projektista oli, että I2C on helpompaa kuin kuvittelin ja sitä on turha pelätä. Kannattaa myös muistaa, että osa I2C-laitteista haluaa 3.3V eikä 5V ja tämä selviää datasheetista (UÄA ei ollut ensimmäinen sensori jota koitin käyttää). Servoja ohjatessa kannattaa etsiä sellainen kytkentä, joka ei käännä signaalia. PWM-ledejä yms ohjatessa tällä ei ole merkitystä. Sammutusnappi taas on liki pakollinen joka raspissa, jossa ei ole käyttöliittymää ja sen tekeminen on P5:n avulla niin triviaalia että se kannattaa aina tehdä.

 

5w oli Museoiden yö-tapahtumassa lauantaina Vapriikin kutsumana. Esittelimme toimintaa Vapriikin edustalla olevalla ulkoilmaständillä ja vetonaulana meillä oli juuri samana iltana valmistunut Lasersokkelo. Lasersokkelo on savulla täytetty huone, jossa risteilee Lasersäteitä. Huoneen perällä on rasia, jossa tikkari. Tikkari pitää käydä hakemassa katkaisematta lasersäteitä tai muuten rasia sulkeutuu.

Tapahtuma oli menestys, paljon kiinnostuneita vieraili ständillä ja kuuli 5w:n toiminnasta. Lasersokkelo oli erityisesti lasten ja lasetenmielisten mieleen. Myös 5w:läiset innostuivat siitä ja kävivät testaamassa taitojaan kun jonoa ei ollut.

5w:n ständi Vapriikin edustalla

Video Lasersokkelon sisältä. Kamera kädessä ei säteiden väistelystä tahtonut tulla mitään:

Lasersokkelon tikkarirasia testipenkissä:

Kävimme sunnuntaina testaamassa jääkiituria tositoimissa Näsijärven jäällä. Kiituri saatiin nätisti mahtumaan purettuna henkilöautoon.

FMI:n mukaan tuuli oli 7m/s, puuskat 9m/s. Todellisuudessa keli vaikutti enemmän tuuli 1m/s, puuskat 4m/s eli tuuli vaihteli lähes tyynestä kohtuulliseen.

Leijana oli Rush 300 Pro.

Testikuljettajana oli Ville aka cos. Myötätuuleen leija jaksoi kiskoa kelkkaa ihan hyvin, ainakin silloin kun tuuli. Tuulen puuskaisuuden vuoksi välillä meno lakkasi ja leija meinasi tipahtaa taivaalta. Luultavasti pidemmällä jäällä tuuli olisi ollut tasainen ja vetoa olisi riittänyt. Kovin kovaa ei uskaltanut vielä suoraan mennä, mutta reipasta juoksunopeutta kelkka kulki ihan mielellään. Ongelmat alkoivat sitten, kun piti alkaa luovia sivutuuleen. Siihen ei leijan veto tahtonut tällä tuulella riittää. Vaikea sanoa olisiko tasaisella tuulella päässyt sivuttain tai jopa vastatuuleen.

 

 

Kokeilin vielä testimielessä mitä tapahtuu kun veto tulee kunnolla sivusta. Sattuneesta syystä epäilemme että kelkka on liian korkea ja se tuottaisi ongelmia. Seurauksena sivusuksien kiinnityslevy murtui irti ja testit olivat siltä päivältä ohi. Sivusuksien suksista tehdyt varret kuitenkin joustivat hyvin ja kestivät rasituksen.

 

Jälkiviisautena paksukaan vaneri ei kestä, kun siihen tulee vääntöä pystysuunnassa.

 

Testi oli sikäli onnistunut, että kelkka toimi ja kulki myötätuuleen. Tästä saatiin hyvää dataa seuraavan proton valmistukseen. Ehkä meillä vielä tänä talvena on toimiva jääkelkka. Mitään kriittistä osaa ei hajonnut – sivusuksien kiinnike oli selvästi liian heppoinen ja jos runko tehdään uusiksi, sekin varmasti tulee muuttumaan. Etusuksi, sivusukset ja lumilauta toimivat ihan hyvin ja voidaan pitää sellaisinaan. “Rallipenkki” sivutukineen toimi hyvin eikä välitöntä putoamisvaaraa ollut.

 

Teimme testistä seuraavat huomiot:

- Runko penkkeineen on aivan liian korkea.Tehdään matalampi runko, jossa kelkkailija on vaakapolarisaatiossa niin, että painopiste on mahdollisimman matalalla. Näin ei synny suuria vääntövoimia sivusuksille ja kelkka pysyy paremmin pystyssä. Istuimen sivuttaistuki on tärkeää.

- Etusuksiin pitää tehdä pystysuorat “luistimen terät” lisäämään sivuttaispitoa. Tämä oli odotettavissa mutta tulipa testattua ilman.

- Jos on epäilyksiä jonkun paikan kestävyydestä, lisää kulmarautoja.

Testivideo:

Menneenä viikonloppuna rakennettiin 5w:n pajalla “jääkiituri” eli suksilla varustettu kelkka, jolla pystyisi leijapurjeen vetämänä ajelemaan Näsijärven jäällä. Vastaavia on maailmalla tehty, mutta lähes kaikki on varustettu renkailla tai “luistimilla”. Nässyllä on useimmiten 10-20cm lunta jään päällä, joten arvelimme suksien olevan paras vaihtoehto.

Homma alkoi cos:n tekemällä “cad-kuvalla” joka tehtiin Blenderillä. Lopputulos näytti aika erilaiselta, mutta perusajatus on sama. Rajoitteina olivat käytettävissä olevat osat (lumilauta ja kasa murtsikkasuksia), aika (viikonloppu) ja budjetti (pieni). Hitsausmahdollisuutta ei 5w:llä ole, joten runko päätettiin tehdä puusta.

 

Blenderillä tehty suunnitelma

 

Pe-iltana näytti tältä. 3 suksea ja lahjoituksena saatu lumilauta.

 

Tästä se lähtee

 

Pe-illan agendana oli kiinnittää suksiin nivelet, jotka saatiin tehtyä kulmaraudoista ja rullakon pyöristä joista otettiin pyörät pois. Lumilautaan pistettiin kiinnitysvaneri kulmaraudoilla.

Lauantaina käytiin Bauhausissa shoppailemassa puutavaraa ja vähän muuta aiheeseen liittymätöntä. Sitten kasattiin runko lumilaudan päälle 22*50mm laudasta ja vanerista.

 

Runko alkaa muodostumaan

 

Sivusuksien sommittelua

 

Sunnuntaina tehtiin etusuksen kiinnitys, kiinnitettiin penkki (jota varten jouduimme purkamaan yhden pajan penkeistä), tehtiin sivusuksien kiinnitykset ja jaloilla käytettävä ohjaustanko.

 

Melkein valmista

 

Sivusukset kiinnitetty

 

Tässä kohta osattiin jo aavistaa, että etusuksen konstruktio on turhan naru sivusuunnassa. Suksen kiinnikkeen täytyy olla melko korkea, ettei kantapäät osu maahan ohjatessa. Päätimme kuitenkin käydä Tammelantorilla testaamassa miten kelkka kulkee.

 

Valmiina koeajoon

 

Tammelantori on hyvä testausmaasto

 

Sehän kulkee hyvin!

 

Kelkka kulki oikein hyvin. Kitkaa oli yllättävän vähän ja sitä jaksoi helposti yksi hakkeri kiskoa perässään. Ohjauskin toimi, mutta tiukoissa kurveissa se osoittautui liian joustavaksi eikä tulisi kestämään kovempaa vauhtia. Kelkkaan tehdään vielä pari modifikaatiota:

- Etusuksesta täytyy tehdä jäykempi. Leveä laskettelusuksi olisi varmaan paras, mutta koska meillä ei sellaista ole, pistetään siihen kaksi tavalista suksea rinnakkain ja nivelöidään  ne niin että pääsevät kääntymään myös kallistussuunnassa.

- Penkkiin pitää rakentaa jonkinlaiset sivuttaistuet. Leijan kanssa veto tulee usein sivusta ja nykyisellä penkillä ei tulisi pysymään siinä tilanteessa.

Rakentamassa olivat cos, amrobotics ja keppo.

 

EDIT: Tiistaina rakennettiin uusi etusuksipari lahjoituksena saaduista laskettelusuksista. Tämä toivottavasti kestää paremmin.

Uusi etusuksipari

Tänä tilatiistaina Villen quadiin lisäiltiin vähän ledivaloja ja Antin quadi lähinnä lensi. Pistettiin myös GoPro kyytille ja saatiin seuraavanlaista videomatskua: