Kotiautomaatioprojektin toteutus oli tarkoitus aloittaa korvaamalla jääkaapin termostaatti Arduinolla. Jääkaapin lämpötila on viime aikoina heitellyt rajusti, ja epäilin, että termostaatti vetelee viimeisiään. Eilen purin jääkaappia hieman, ja totesin, että siinä onkin elektroninen termostaatti perinteisen kapillaaritermostaatin sijaan. Epäilykseni termostaatin suhteen pienenivät, ja päätinkin toistaiseksi olla koskematta elektroniikkaan. Sen sijaan päätin, että tarkkailen jääkaapin lämpötilaa Arduinolla jonkin aikaa, jotta nähdään, missä rajoissa lämpötila heittelee.
Ajatuksena oli, että teen jääkaappiin (väliaikaisen) yksikön, joka koostuu Arduino Nanosta, lähettimestä ja lämpötila-anturista. Virtalähteeksi laitoin USB-hätälaturin kahdella AA-akulla. Vastaanottimen, joka tulee olemaan koko kotiautomaatiojärjestelmän master-yksikkö, tein Arduino Unosta, Ethernet Shieldistä ja NRF24L01+:sta. Virtalähteenä tällä toimii toistaiseksi 12 -> 5 V step-down-muunnin, jota syöttää normaali 12 voltin verkkovirtamuuntaja.
Sain langattoman yhteyden toimimaan yksiköiden välillä melko vaivattomasti. Asensin RF24-kirjaston sekä RF24Network-kirjaston ja käytin testaamiseen networkin rx- ja tx-esimerkkejä. Kytkin moduulin Arduinoon seuraavasti (sarake RF24 library):
http://arduino-info.wikispaces.com/Nrf24L01-2.4GHz-HowTo
Ethernet Shieldin lisäämisen jälkeen alkoivat ongelmat. Langaton yhteys ei enää toiminut. Lopulta en päässyt perille, johtuiko ongelma Ethernet Shieldin ja NRF24L01+:n jakamasta SPI-väylästä vai virransyötöstä. Kokeilin lukuisia eri vaihtoehtoja, ja lopulta (tuurilla?) langaton yhteys alkoi toimia. Tällöin NRF24L01+-moduulin pinnit CE ja CSN oli kytketty Arduinon portteihin 6 ja 7 sekä muutettu nämä portit esimerkkikoodiin ja moduulin virransyöttöpinneihin oli kytketty 1000 uF:n elko.
Tein masteriin oman koodin, joka vastaanottaa jääkaapin lämpötilan (http://milesburton.com/Dallas_Temperature_Control_Library) ja lähettää sen ethernetin kautta palvelimelleni (http://blog.protoneer.co.nz/arduino-http-post-requests/). Palvelimella on yksinkertainen PHP-koodi, joka vastaanottaa tiedon ja tallentaa sen txt-tiedostoon. Vastaavasti tein jääkaappiin tulevaan yksikköön koodin, joka lukee lämpötila-anturilta lämpötilan ja lähettää sen langattomasti masterille. Sen jälkeen yksikkö huilaa minuutin lepotilassa, jotta akut kestäisivät pidempään (http://www.electrodragon.com/put-arduino-into-sleep-mode-and-works-for-weeks/).
Menin innoissani kytkemään masteria reitittimeen, jotta näkisin, siirtyykö lämpötilatiedot palvelimelle. Tästä seurasi, että netti lakkasi toimimasta kaikilla laitteilla. Asiaa selviteltyäni tulin siihen tulokseen, että reititin hajosi/jumi totaalisesti. Resetointi tms. ei auttanut (Linksysin langaton reititin, johon asennettu DD-WRT). Epäilen, että virrankytkennästä aiheutui jännitepiikki, joka pääsi syystä tai toisesta reitittimelle saakka. Minulla ei nimittäin ollut DC-liittimiä, vaan virransyöttö masterille tapahtui teippaamalla virtajohdot verkkovirtamuuntajan 12 V:n DC-pistokkeeseen. Kontakti oli hieman pätkivä. Loppuilta menikin tilatessa uutta reititintä (valitsin suositun ASUS RT-N56U:n, joka oli tarjouksessa 65 €). Samalla tuli tilattua Linux-yhteensopiva N-sarjan verkkokortti pöytäkoneeseen (ASUS USB-N13).
Ensimmäisen toteutuspäivän jälkeen saldona oli suunnilleen "mikään ei onnistunut". Tänään kuitenkin jatkoin rohkeasti testejä ja kytkin master-yksikön vanhan 100MBps:n kytkimen kautta suoraan kaapelimodeemiin. Ensin kaapelimodeemi meni sekaisin, mutta tokeni boottaamalla. Toin testien ajaksi jääkaapin moduulin lähemmäs, jotta langaton signaali varmasti kulkee. Ethernet Shield ja NRF24L01+ vaikuttivat myös olevan taas yhteistyöhaluttomia, mutta purkamalla laitteiston ja testaamalla erikseen Ethernet Shieldin esimerkkikoodeilla ja lisäämällä sitten NRF24L01+:n homma alkoi toimia. Lämpötila alkoi kulkea lopulta nettiin asti!
Totesin, että langaton signaali kulkee epävarmasti jääkaapin sisältä faradayn häkistä olohuoneeseen saakka. Lopullisessa kokoonpanossa lähetin ei tietenkään tule olemaan jääkaapissa, vaan jossain muualla keittiössä ja jääkaapin sisällä vain lämpötila-anturi. Asunnossa tulee olemaan myös muita automaatioyksiköitä, joiden kautta signaali voidaan reitittää olohuoneeseen saakka. Seuraavaksi rakennan kolmannen yksikön testimielessä ja kokeilen signaalin reitittämistä. Sen avulla saan jääkaapin lämpötilaseurannan toimimaan ja voin jättää sen joksikin aikaa päälle. Jos innostun, saatan myös aloitella auton lämmityksen automatisointia.
Harrastuksena tekniikka
Kertomuksia eri tekniikan aloihin liittyvistä harrastuksistani: elektroniikasta, hifistä, tietotekniikasta, valokuvaamisesta ja ajoneuvoista.
maanantai 16. joulukuuta 2013
sunnuntai 15. joulukuuta 2013
Kotiautomaatiota, osa 1: Suunnitelmat
Minua on aina kiehtonut suunnattomasti kaikenlainen automaatio. Automaatiota löytyy nykyään jo monesta kodistakin, mutta itse en ole päässyt tutustumaan aiheeseen (sen verran vanhoissa taloissa asunut). Perinteisimmillään kotiautomaatio käsittänee lämpötilan, valojen ja joidenkin pistorasioiden ohjauksia. Ajatus oman kodin automatisoinnista on pyörinyt vuosia mielessä, mutta asia on alkanut konkretisoitua nyt, kun ostimme oman rivitaloasunnon, jossa olisi tarkoitus asua todennäköisesti pidempäänkin. Tähän postaukseen kokoan ajatuksia tähän mennessä syntyneistä ideoista. Tämän on tarkoitus toimia myös jonkinlaisena muistilistana ja suunnitelmana, kun alan toteuttaa automaatiota.
Olen tutkinut jonkin verran eri automaatioratkaisuja, ja todennut, että valmiit ratkaisut ovat ensinnäkin kalliita ja toisekseen yleensä melko rajoittuneita. Sen lisäksi niiden täydellinen ymmärtäminen vaatii opettelua. Valmiit ratkaisut kun eivät muutenkaan yleensä kiinnosta minua, niin on melko selvää, että teen koko automaatiojärjestelmän alusta saakka itse. Näin saan siihen juuri ne ominaisuudet mitä tarvitsen, käyttöä ei tarvitse opetella ja ennen kaikkea järjestelmästä tulee todella edullinen. Tietenkin suunnitteluun ja rakentamiseen menee aikaa viikkoja, mutta sehän on se hauskin vaihe tässä harrastustuksessa. Alusta saakka on ollut melko selvää, että Arduino tulee toimimaan järjestelmän ytimenä.
Yleensä tällaisia projekteja tulee suunniteltua päiviä tai viikkojakin aina pitkin päivää ja etenkin iltaisin sängyssä unta odotellessa. Mietinnässä voi olla yhtä aikaa niin järjestelmän perusta kuin yksityiskohdatkin. Yleensä ajatus lähteekin liikkeelle yksityiskohdasta, tarpeesta saada jokin asia toteutettua, ja sitä kautta ajatus siirtyy siihen, kuinka se on kokonaisuuden kannalta järkevää toteuttaa. Olen yrittänyt koota tähän useamman viikon mittaisen ajatusvirran niin selkeäksi paketiksi, kuin mahdollista. Kuvia tulee varsinaisen toteutuksen edetessä.
Tarkoituksena on, että asunnossa on yksi yksikkö, joka on internetin kautta yhteydessä palvelimelleni. Muut yksiköt ovat yhteydessä tähän yksikköön. Koska etäisyydet voivat olla pitkiä, täytyy viestinkulkua pystyä ketjuttamaan yksiköltä toiselle siten, että se lopulta tavoittaa myös internetiin yhteydessä olevan yksikön. Tässä on suurena apuna RF24-kirjasto. Kirjaston ideana on, että on olemassa parent-yksiköitä ja child-yksiköitä, jotka ovat toisiinsa langattomasti yhteydessä. Yksi parent-yksikkö voi olla yhteydessä ylemmän tason parent-yksikköön sekä viiteen omaan child-yksikköönsä. Rajoitus (viisi child-yksikköä) tulee siitä, että NRF24L01+ tukee enintään kuutta yhtäaikaista yhteyttä (eli parent+viisi childia). Child-yksiköt toimivat vuorostaan parent-yksikköinä omille child-yksiköilleen. Näin yksiköistä muodostuu puumainen rakenne. Kukin yksikkö voi olla yhteydessä vain omaan parentiinsa tai childiina, ei siis suoraan muihin saman tason yksiköihin eikä muiden haarojen yksiköihin. Haarasta toiseen viesti kulkee aina tarpeeksi korkealla sijaitsevan parentin kautta, tarvittaessa aina ylimmän tason parentin kautta. Yksiköille annetaan osoitteet siten, että ylimmän tason parent (tässä tapauksessa se, joka on yhteydessä internetiin) on 00. Tämän yksikön childeille annetaan osoitteet 01-05. Viesti yksiköstä 01 yksikköön 02 kulkee siis parentin 00 kautta, koska saman tason yksiköt eivät voi kommunikoida keskenään. Yksiköt 011, 021, 031 jne. ovat yksikön 01 childeja, eli ensimmäinen numero nollan jälkeen kertoo kyseisen yksikön osoitteen ja sen jälkeen olevat numerot kertovat puussa ylempänä olevien yksiköiden osoitteet. Kaikkiaan osoiteavaruus riittää noin 3000 yksikölle, joten kirjastolla saa toteutettua automaation isompaankin kämppään. Lisää tietoa tästä mainiosta kirjastosta löytyy englanniksi osoitteesta http://maniacbug.wordpress.com/2012/03/30/rf24network/
Jääkaappi on mukana kotiautomaatiossa jo tässä vaiheessa lähinnä siksi, että sen termostaatti vetelee viimeisiään. Lämpötila on heitellyt melko laajalla skaalalla viime aikoina. Tarkoitus on korvata kapillaaritermostaatti Arduinolla ja jääkaappiin tulevalla lämpötila-anturilla. Arduino kytkee kompressorin releen välityksellä päälle. Hyötyinä tässä ratkaisussa on digitaalinen ja tarkka lämpötilan säätö sekä tarkkailu (jopa etänä). Tämä on yksi ensimmäisiä yksiköitä, jonka aion toteuttaa, sillä entinen termostaatti saattaa hajota lopullisesti milloin vain ja tämä yksikkö toimii autonomisesti jo ennen muun järjestelmän toteutusta.
Jääkaapin/keittiön yksikköön tulee myöhemmin myös kosteustunnistin, joka laitetaan pesukoneen alle.
Tällainen automaatiojärjestelmä antaa käytännössä loputtomat mahdollisuudet kodin hallintaan. Netin kautta voi esim. sytytellä (esim. vaatekaapin :D) valoja, säätää jääkaapin lämpötilaa, ajastaa auton lämmityksen kun tulee kaverin kyydillä kotiin ja täytyy heti lähteä omalla autolla jonnekin... Lisäksi esim. kännykään saa reaaliajassa tietoja monista eri kohteista, esim. jääkaapin lämpötilasta tai pesukoneen vesivuodosta. Lämpötilojen, postin saapumisajan jne. tilastoinnille aukeaa myös hyvä mahdollisuudet. Lopulta täytyy vain miettiä, mitä kaikkea on tarpeen tehdä ja saada tietää. Ideoita jatkokehitykseen syntyy varmasti paljon, kun alan toteuttaa järjestelmää (ja vastustelusta huolimatta J huomaa, kuinka kätevä se on).
Automaation integrointi olemassa olevaan asuntoon, johon ei ole tarkoitus tehdä remonttia, on jonkin verran haasteellista. Tarkoitus on kuitenkin pyrkiä mahdollisimman siistiin ja huomaamattomaan järjestelmään. Lisäksi järjestelmä tulisi olla mahdollisimman helposti purettavissa ja siirrettävissä toiseen asuntoon. Itsestään selvää lienee, että järjestelmän tulisi olla myös helposti käytettävissä, hallittavissa ja laajennettavissa. Katsotaan, mitä syntyy.
Olen tutkinut jonkin verran eri automaatioratkaisuja, ja todennut, että valmiit ratkaisut ovat ensinnäkin kalliita ja toisekseen yleensä melko rajoittuneita. Sen lisäksi niiden täydellinen ymmärtäminen vaatii opettelua. Valmiit ratkaisut kun eivät muutenkaan yleensä kiinnosta minua, niin on melko selvää, että teen koko automaatiojärjestelmän alusta saakka itse. Näin saan siihen juuri ne ominaisuudet mitä tarvitsen, käyttöä ei tarvitse opetella ja ennen kaikkea järjestelmästä tulee todella edullinen. Tietenkin suunnitteluun ja rakentamiseen menee aikaa viikkoja, mutta sehän on se hauskin vaihe tässä harrastustuksessa. Alusta saakka on ollut melko selvää, että Arduino tulee toimimaan järjestelmän ytimenä.
Yleensä tällaisia projekteja tulee suunniteltua päiviä tai viikkojakin aina pitkin päivää ja etenkin iltaisin sängyssä unta odotellessa. Mietinnässä voi olla yhtä aikaa niin järjestelmän perusta kuin yksityiskohdatkin. Yleensä ajatus lähteekin liikkeelle yksityiskohdasta, tarpeesta saada jokin asia toteutettua, ja sitä kautta ajatus siirtyy siihen, kuinka se on kokonaisuuden kannalta järkevää toteuttaa. Olen yrittänyt koota tähän useamman viikon mittaisen ajatusvirran niin selkeäksi paketiksi, kuin mahdollista. Kuvia tulee varsinaisen toteutuksen edetessä.
Perusta
Järjestelmä perustuu Arduinon eri versioille. Käytännössä jokaisessa huoneessa, johon halutaan automaatiota, täytyy olla vähintään yksi Arduino ja siihen liitetyt anturit, toimilaitteet ja langattoman tiedonsiirron mahdollistava moduuli. Tästä kokonaisuudesta käytän sanaa "yksikkö". Koska asuntoon ei haluta vetää pitkiä johdotuksia huoneesta toiseen, ainoa vaihtoehto on käyttää langatonta tiedonsiirtoa eri yksiköiden välillä. Kussakin huoneessa tarvittavien toimintojen mukaan valitaan sopiva Arduino (Pro Mini, Nano, Uno, Mega). Antureina tullaan käyttämään tilanteen mukaan sopivia antureita, kuten liiketunnitimia, ultraäänietäisyystutkia ja lämpötila-antureita.
Langaton tiedonsiirto
Langaton tiedonsiirto toteutetaan NRF24L01+-moduuleilla. Ne ovat edullisia, toimivat yleisellä ja avoimella 2.4 GHz:n taajuudella ja niiden kantomatka on kohtalaisen hyvä. Myös virrankulutus on pieni, mikä on tärkeää niissä paikoissa, joissa yksikkö toimii paristoilla tai akuilla.
Tarkoituksena on, että asunnossa on yksi yksikkö, joka on internetin kautta yhteydessä palvelimelleni. Muut yksiköt ovat yhteydessä tähän yksikköön. Koska etäisyydet voivat olla pitkiä, täytyy viestinkulkua pystyä ketjuttamaan yksiköltä toiselle siten, että se lopulta tavoittaa myös internetiin yhteydessä olevan yksikön. Tässä on suurena apuna RF24-kirjasto. Kirjaston ideana on, että on olemassa parent-yksiköitä ja child-yksiköitä, jotka ovat toisiinsa langattomasti yhteydessä. Yksi parent-yksikkö voi olla yhteydessä ylemmän tason parent-yksikköön sekä viiteen omaan child-yksikköönsä. Rajoitus (viisi child-yksikköä) tulee siitä, että NRF24L01+ tukee enintään kuutta yhtäaikaista yhteyttä (eli parent+viisi childia). Child-yksiköt toimivat vuorostaan parent-yksikköinä omille child-yksiköilleen. Näin yksiköistä muodostuu puumainen rakenne. Kukin yksikkö voi olla yhteydessä vain omaan parentiinsa tai childiina, ei siis suoraan muihin saman tason yksiköihin eikä muiden haarojen yksiköihin. Haarasta toiseen viesti kulkee aina tarpeeksi korkealla sijaitsevan parentin kautta, tarvittaessa aina ylimmän tason parentin kautta. Yksiköille annetaan osoitteet siten, että ylimmän tason parent (tässä tapauksessa se, joka on yhteydessä internetiin) on 00. Tämän yksikön childeille annetaan osoitteet 01-05. Viesti yksiköstä 01 yksikköön 02 kulkee siis parentin 00 kautta, koska saman tason yksiköt eivät voi kommunikoida keskenään. Yksiköt 011, 021, 031 jne. ovat yksikön 01 childeja, eli ensimmäinen numero nollan jälkeen kertoo kyseisen yksikön osoitteen ja sen jälkeen olevat numerot kertovat puussa ylempänä olevien yksiköiden osoitteet. Kaikkiaan osoiteavaruus riittää noin 3000 yksikölle, joten kirjastolla saa toteutettua automaation isompaankin kämppään. Lisää tietoa tästä mainiosta kirjastosta löytyy englanniksi osoitteesta http://maniacbug.wordpress.com/2012/03/30/rf24network/
Palvelin
Palvelin, johon ylimmän tason parent-yksikkö on ethernetin kautta yhteydessä, tallentaa tietokantaan automaatiojärjestelmän antamia tietoja ja toimii rajapintana esim. Google-kalenterin ja järjestelmän välillä (minun taidoillani esim. Google-kalenterin lukeminen ja sieltä saatujen tietojen käsittely onnistuu PHP:llä huomattavasti paremmin kuin Arduinon käyttämällä C:llä). Palvelin on käytännössä fyysisesti eri sijainnissa oleva kone, jolla pyörii mm. yritykseni nettisivut. Sinne luodaan oma virtuaalinen www-palvelin automaatiojärjestelmää varten. Palvelimelta voi nettiselaimella tarkastella erilaisia tilastoituja tietoja ja jatkossa myös tarvittavilta osin ohjata järjestelmää.
Työhuone, valaistus ja sälekaihtimet
Työhuoneeni tulee toimimaan automaation (kuten monen muunkin asian) osalta testikenttänä. Työhuone on pelkästään minun käytössäni, joten siellä on hyvä hioa järjestelmät toimiviksi ennen kuin ne "julkaistaan" muualle asuntoon. Näin kotiautomaation asunnon toisessa asukissa herättämä vastustus lienee kaikkein pienintä.
Perinteisimpiä kotiautomaation alueita on valaistus. Ainakin työhuoneeseeni on tarkoitus uusia valaistus kokonaan. Nykyinen kattovalaisin on kovin pienitehoinen tämän kokoiseen huoneeseen. Se korvataan kattoon tulevalla epäsuoralla valaistuksella, joka toteutetaan LED-nauhoilla. Hyviä vinkkejä epäsuoraan valaistukseen löytyy sivulta http://www.valokas.fi/fi/epaesuora. Tietokoneen näyttöjen taakse on tarkoitus laittaa myös LED-nauha valaisemaan näyttöjen takana olevaa seinää, jotta näytöt rasittaisivat vähemmän silmiä.
Ajatuksena on, että valot toimisivat täysin automaattisesti. Kun huoneeseen astutaan, valot syttyvät Valojen syttymisen ja sammumisen haluan totetuttaa feidaamalla, eli valot kirkastuvat tai himmenevät portaattomasti haluttuun kirkkauteen esim. 2 sekunnin aikana. Valaistuksen teho riippuu huoneeseen ulkoa tulevan valon määrästä. Jos ulkona on valoisaa, ei valoja tarvita. Hämärän aikaan valoa tarvitaan lisää, ja pimeän aikaan keinotekoista valoa tarvitaan paljon. Myös sälekaihtimien asento täytyy huomioida. Kun istutaan tietokoneen ääreen, jota suurin osa työhuoneessa vietetystä ajasta on, feidaa näyttöjen takana oleva valo päälle ja huoneen muu valaistus himmenee hieman. Valot himmenevät, ja hetken kuluttua sammuvat, kun huoneesta poistutaan.
Katton tulevien LED-nauhojen ohjaus tapahtuu todennäköisesti liiketunnistimen avulla. Tietokoneen näyttöjen alapuolelle sen sijaan ajattelin laittaa ultraäänietäisyystutkan, joka havaitsee, jos tietokoneen ääressä istutaan. Täytyy myös miettiä tilanne, kuinka havaitaan tilanne, jossa istutaan tietokoneen ääressä ja samaan aikaan huoneessa on toinen henkilö tekemässä jotain.
Työhuoneen sälekaihtimien ohjauksen haluan myös automaattiseksi, jolloin se toimii hyvin yhteen automaattisen valaistuksen kanssa. Kun ulkona alkaa olla hämärämpää kuin sisällä, sälekaihtimet menevät (pikku hiljaa vai kerralla?) kiinni. Sälekaihtimien ohjaus tapahtuu servolla.
Jääkaappi
Jääkaapin/keittiön yksikköön tulee myöhemmin myös kosteustunnistin, joka laitetaan pesukoneen alle.
Postilaatikko
Tämä on taas yksi niitä asioita, jotka ovat paremman puoliskoni mielestä täysin turhia. Postilaatikon tarkkailu. Postilaatikkomme sijaitsee rivitalon portilla muutamien kymmenien metrien päässä asunnostamme. Työni takia noutaisin postin toisinaan mielelläni heti, kun se laatikkoon tulee. Toisinaan taas otan postin lähtiessäni mukaan, kun ajan autolla laatikon ohi, ja sitten J käy turhaan laatikolla postia hakemassa.
Postilaatikon pohjalle on tarkoitus laittaa ultraäänietäisyystutka tai valoportti, joka havaitsee laatikossa olevan postin. Haasteeksi langattomalle tiedonsiirrolle saattaa muodostua pitkä matka, tosin esteitä matkalla ei juurikaan ole. Toinen haaste on virransyöttö. Tarkoitus on kokeilla, toimisiko postilaatikon yksikkö yhdellä tai kahdella AA-akulla ja pienellä aurinkopaneelilla, joka kiinnitetään laatikon kylkeen. Onpahan siinä taas naapureille ihmettelemistä.
- Aurinkopaneeli 2 V / 56 mA
- AA-akku 1,2 V / n. 2000 mAh
- 0.9 - 5 V -> 5 V step-up -muunnin
- Arduino (normaalisti virransäästötilassa, lähettää tietoja esim. 5 min välein)
Akun lataus toimii todennäköisesti ilman sen kummempaa ohjausta kytkemällä tuon kokoinen paneeli suoraan akkuun. Jos step-up-muuntimen tyhjäkäyntivirta on vaikka 1 mA, niin akusta pitäisi riittää virtaa pariksi kuukaudeksi. Kun tähän lisätään esim. 5 minuutin välein tapahtuva valoportin tarkastus ja pari kertaa vuorokaudessa tapahtuva tiedonlähetys, toiminta-aika lienee kuitenkin useita viikkoja (arvioidaan vaikka kolme viikkoa). Kolmessa viikossa (21 vrk) yhdellä paneelilla, varovaisella keskimääräisellä latausajalla 1 h/vrk, akku latautuisi 1100 mAh, mikä ei aivan riitä kattamaan samassa ajassa tapahtuvaa kulutusta. Nämä tosin ovat todella karkeita arvioita ja todellisen kulutuksen ja latauksen näkee sitten, kun yksikkö on valmis. Jos yksikkö ilmoittelee usein akun tyhjenemisestä, niin toinen paneeli on helppo lisätä rinnalle.
Auto
Auto ei käsittääkseni yleensä kuulu kotiautomaatioon, mutta minun järjestelmässäni se kuuluu. Autoon on tarkoitus tehdä muutenkin ajotietokone Arduinolla, joten miksei siihen samalla liittäisi langatonta moduulia, jolloin se voi liittyä kodin automaatiojärjestelmään ollessaan parkkipaikalla. Ajotietokone näyttää ainakin kulutuksen (mitataan suuttimien aukioloaikoja lukemalla) ja todellisen nopeuden (GPS-moduulilla). Lisäksi näytöllä näytetään kotipihaan ajettaessa postilaatikon tila, jolloin posti on kätevää noutaa ennen kuin tulee sisälle, jos postia on laatikossa. Ajotietokoneesta voi myös siirtää esim. kulutustietoja palvelimelle tietokantaan.
Auton lämmitys langattomalla pistorasialla
Meillä ei ole ajastimia lämmitystolpissa, vaan niihin tulee jatkuva sähkö. Siis mainio kohde pienelle automatisoinnille. Ostin taannoin Lidlistä kauko-ohjattavia pistorasioita. Yhteen kaukosäätimeen saa ohjelmoitua neljä pistorasiaa. Avasin kaukosäätimen, perehdyin sen toimintaan hieman ja liitin Arduinoon. Nyt minulla onkin Arduinon ohjaamia pistorasioita.
Ajatus on, että jaan oman Google-kalenterini ja J jakaa oman kalenterinsa siten, että palvelin pääsee lukemaan niitä. Palvelin tietää, että jos kalenteriin merkityn tapahtuman nimi alkaa esim. merkinnällä A30, niin tapahtumassa tarvitaan autoa ja auton olisi syytä olla 30 minuuttia ennen tapahtumaa lähtövalmiudessa. Automaatiojärjestelmä saa tiedon palvelimelta ja kytkee auton lämmityksen langattoman pistorasian avulla päälle. Päällekytkemisaika riippuu tietenkin ulkolämpötilasta sekä moottorin lämpötilasta. Jos auto täytyy saada heti lämpenemään, lämmitys voidaan kytkeä päälle manuaalisesti esim. keittiön ohjauspaneelista (ohjauspaneeleista myöhemmin lisää).
Toinen vaihtoehto olisi ollut tehdä oma kalenteri auton lämmitykselle ja jakaa se minulle ja J:lle. Kuitenkin, koska lämmityksen ajastus tapahtuu meidän omien kalentereidemme kautta, ajastukset siirtyvät automaattisesti, jos tapahtuman alkamisajankohtaa muutetaan, eikä "auton kalenteriin" tarvitse tehdä erikseen muutoksia. Ajatuksena toiminnolla luotu oma jaettu kalenteri on kuitenkin joissain tapauksissa toimiva. Google-kalenteri on erittäin hyvä käyttöliittymä monellekin ajastettavalle toiminnolle, koska se on helppokäyttöinen, hallittavissa monesta laitteesta ja paikasta, helposti jaettavissa eri käyttäjille ja helposti integroitavissa järjestelmään.
Muut pistorasioiden ohjaukset
Muihin langattomaan pistorasioihin voidaan kytkeä:
- ulkovalot, jotka syttyvät ulkona vallitsevan valoisuuden mukaan (sammuvat aamuyön tunneiksi)
- kyntteliköt sisällä, syttyvät valoisuuden tai huoneessa liikkumisen mukaan
- työhuoneen jalustatuuletin, joka käynnistyy, kun huoneessa on ihminen ja huoneen lämpötila on tarpeeksi korkea
Muut yksiköt
Ulos tulee ainakin yksi yksikkö, joka mittaa lämpötilaa ja valoisuutta.
Makuuhuoneen liukuovikaapistoon on tarkoitus laittaa LED-valonauha, kuten työhuoneen varastokaapissakin on. Työhuoneesta saatujen kokemusten perusteella yksinkertainen liiketunnistin-rele-systeemi ei ehkä ole makuuhuoneeseen paras mahdollinen, koska toisinaan liiketunnistin sytyttää valon ilman syytä. Makuuhuoneessa tämä olisi kiusallista, jos kaapin ovi on jäänyt raolleen ja on nukkumassa. Tähänkin edullinen ja toimiva ratkaisu on oma automaatiojärjestelmän yksikkö. Voi kuulostaa järeältä ratkaisulta vaatekaapin valaistukseen, mutta kustannukset ovat pienet ja toiminnallisuus omaa luokkaansa. Silloin, kun nukutaan (huoneessa on pimeää ja kellonaika on otollinen), kaappiin ei syty täysi valaistus, vaan valaistuksen syttyminen vaatii pari sekuntia pidemmän liikkeen havaitsemisen ja valaistus syttyy himmeäksi. Tällainen tilanne on esim. aamulla, kun J on lähdössä töihin ja etsii vaatteita, ja minä vielä nukun. Päivällä valaistus voi syttyä täydelle teholle heti, kun liikettä havaitaan, niin käytettävyys säilyy hyvänä.
Tuulikaapin valaistus voisi olla hyvä liittää järjestelmään, tai ainakin kytkeä liiketunnistimelle. Usein kädet on täynnä, kun tulee tai lähtee, jolloin valojen soisi syttyvän ja sammuvan itsestään.
Eteiskäytävän valaistusta epäsuoralla valaistuksella ja automatiikalla täytyy pohdiskella, kunhan saan tästä kokemuksia työhuoneestani.
Murtohälytys olisi liitettävissä järjestelmään melko helposti, jos järjestelmä saadaan ymmärtämään, milloin asunnossa on asukkaita ja milloin ei. Tätäkin täytyy pohdiskella myöhemmin lisää.
Tuulikaapin valaistus voisi olla hyvä liittää järjestelmään, tai ainakin kytkeä liiketunnistimelle. Usein kädet on täynnä, kun tulee tai lähtee, jolloin valojen soisi syttyvän ja sammuvan itsestään.
Eteiskäytävän valaistusta epäsuoralla valaistuksella ja automatiikalla täytyy pohdiskella, kunhan saan tästä kokemuksia työhuoneestani.
Murtohälytys olisi liitettävissä järjestelmään melko helposti, jos järjestelmä saadaan ymmärtämään, milloin asunnossa on asukkaita ja milloin ei. Tätäkin täytyy pohdiskella myöhemmin lisää.
Ohjauspaneelit
Asuntoon tarvitaan muutamia ohjauspaneeleita, joiden avulla järjestelmää voi hallita manuaalisesti. Paneelit voivat olla omia yksiköitään, jolloin ne toimivat vain käyttöliittymänä tai sopivissa paikoissa ne voivat olla yhdistettyinä huoneessa muutenkin olevaan yksikköön, jossa on kiinni esim. antureita. Kaikkiin ohjauspaneeleihin tulee todennäköisesti ainakin lämpötilanmittaus, koska se ei paljoa tilaa vie. Ohjauspaneelit rakennetaan mahdollisimman pienestä Arduinosta (Pro Mini) sekä noin 2,4" LCD-kosketusnäytöstä. Näistä ns. isoista kosketusnäytöistä minulla ei ole aiempaa kokemusta, joten nähtäväksi jää, kuinka helppoa tai vaikeaa niiden ohjaaminen Arduinolla on. Ohjauspaneeleilla on tarkoitus näyttää huoneesta riippuen tarpeellisia tietoja ja tarjota mahdollisuus automaatiojärjestelmän manuaaliseen ohjaamiseen tai asetusten muuttamiseen. Paneelista saa järjestelmän myös automaattitilaan, mikä on järjestelmän normaali toimintatila.
Työhuoneeseen tulee ehdottomasti oma ohjauspaneeli, joka sijaitsee työpöydällä koko ajan silmien alla. Sen kautta voidaan ohjata ainakin työhuoneen valaistusta, sälekaihtimia ja mahdollisesti mm. auton lämmitystä. Näytöllä näytetään myös postilaatikon tila sekä muuta informaatioa, kuten ulkolämpötila jne. Myös järjestelmän havaitsemista vioista tai varoituksista (alhainen akkujännite jollakin akulla toimivalla yksiköllä jne.) tulee ilmoitus tälle näytölle, jolloin pystyn reagoimaan niihin.
Keittiöön tulee ohjauspaneeli, jonka sijaintia en ole vielä miettinyt. Siinä näkyy ainakin jääkaapin lämpötila (jota voi myös siitä säätää), postilaatikon tila sekä auton lämmityksen manuaalinen säätö.
Yhtenä ohjauspaneelina toimii tavallaan myös autossa sijaitseva yksikkö, josta kerroin jo aiemmin.
Sitten vain tekemään...
Automaation integrointi olemassa olevaan asuntoon, johon ei ole tarkoitus tehdä remonttia, on jonkin verran haasteellista. Tarkoitus on kuitenkin pyrkiä mahdollisimman siistiin ja huomaamattomaan järjestelmään. Lisäksi järjestelmä tulisi olla mahdollisimman helposti purettavissa ja siirrettävissä toiseen asuntoon. Itsestään selvää lienee, että järjestelmän tulisi olla myös helposti käytettävissä, hallittavissa ja laajennettavissa. Katsotaan, mitä syntyy.
sunnuntai 27. lokakuuta 2013
Opel Astran termostaatin vaihto
Alfa Romeon moottorin hajottua ostin J:n kanssa väliaikaiseksi kulkuvälineeksi Opel Astra 1.6 16V:n. Se on ainakin tähän saakka ollut hyvä kauppa, sillä auton kunto ja huoltohistoria ovat mainiot ja hinta oli niihin nähden kohtuullinen. Pientä nykimistä autossa on, mutta vika on sen verran lievä, että sitä on hankala paikallistaa.
Kelien kylmettyä huomasin, että jäähdytysveden lämpömittari ei nouse läheskään 90 asteen viivalle saakka ja mittari vaeltaa melko paljon eri ajotilanteissa. Termostaatti on siis rikki.
Termostaatin vaihto Astran 1.6 16V -moottoriin on mitä helpoin homma. Termostaatti on moottorin etuosassa ja siihen pääsee käsiksi irrottamalla moottorin suojamuovin. Tässä vaiheessa piti käydä ostamassa kunnon torx-hylsysarja, sillä Opelissa näyttää kaikki pultit olevan joko naaras- tai uros-torxeja. Laitoin koneen alle vadin ja löysytin termostaattikotelon kolme pulttia. Jäähdytysneste valui vatiin.
Vertasin uuden ja vanhan termostaatin toimintaa laittamalla ne kattilaan, jossa lämmitin vettä hellalla. Infrapunalämpömittari oli kadoksissa, joten en pystynyt mittaamaan tarkempia lämpötiloja, mutta selvää oli, että vanha termari alkoi avautua laiskasti jo todella matalassa lämpötilassa ja oli jo reilusti auki silloin, kun uuteen tuli vasta pieni rako. Vanhassa termarissa oli leima vuodelta 98, eli kyseessä olikin alkuperäinen osa.
Laitoin uuden termarin tiivisteineen paikoilleen ja kaadoin jäähdytysnesteet vadista takaisin paisuntasäiliöön suodatusharson lävitse. Termostaatin vaihto oli siltä osin selvä. Nyt lämpömittari nousee lähelle 90 asteen viivaa, tosin ei edelleenkään ihan pystysuoraan asentoon. Lämpötilan vaeltelu jäi kokonaan pois.
Samalla tuli tutkittua myös kaasuläppäkoteloa, puhdistettua tyhjäkäyntisäädin ja etsittyä muita mahdollisia vikoja nykimiseen. Mitään erityistä ei löytynyt. Korjasin myös kuljettajanoven kaiuttimen, josta ei kuulunut mitään. Vika löytyi pitkällisen ja vaiheikkaan selvitystyön tuloksena takaoven haitarikumin sisältä, jossa johdot olivat rispaantuneet ja ottivat toisiinsa kiinni. Ilmeisesti tämä sai radion kytkemään molemmat vasemman puolen kaiuttimet pois päältä vahvistinpiirin suojelemiseksi. Teippasin johdot, ja nyt kaikki kaiuttimet toimivat taas.
Kelien kylmettyä huomasin, että jäähdytysveden lämpömittari ei nouse läheskään 90 asteen viivalle saakka ja mittari vaeltaa melko paljon eri ajotilanteissa. Termostaatti on siis rikki.
| Termostaatti on Astran 1.6 16V -moottorissa todella helpossa paikassa. |
| Vanha ja uusi termostaatti kuumassa vedessä. Vanha avautuu jo selvästi, kun uusi pysyy vielä kiinni. |
Laitoin uuden termarin tiivisteineen paikoilleen ja kaadoin jäähdytysnesteet vadista takaisin paisuntasäiliöön suodatusharson lävitse. Termostaatin vaihto oli siltä osin selvä. Nyt lämpömittari nousee lähelle 90 asteen viivaa, tosin ei edelleenkään ihan pystysuoraan asentoon. Lämpötilan vaeltelu jäi kokonaan pois.
Samalla tuli tutkittua myös kaasuläppäkoteloa, puhdistettua tyhjäkäyntisäädin ja etsittyä muita mahdollisia vikoja nykimiseen. Mitään erityistä ei löytynyt. Korjasin myös kuljettajanoven kaiuttimen, josta ei kuulunut mitään. Vika löytyi pitkällisen ja vaiheikkaan selvitystyön tuloksena takaoven haitarikumin sisältä, jossa johdot olivat rispaantuneet ja ottivat toisiinsa kiinni. Ilmeisesti tämä sai radion kytkemään molemmat vasemman puolen kaiuttimet pois päältä vahvistinpiirin suojelemiseksi. Teippasin johdot, ja nyt kaikki kaiuttimet toimivat taas.
maanantai 30. syyskuuta 2013
Alfa Romeo 156 2.5 V6:n moottorin vaihto, osa 1
| Alfa Romeo 156 2.5 V6 |
Seuraavana päivänä tutkittuani vikaa tarkemmin, sain suuttimien johtoja irrottamalla paikallistettua vian takimmaisen lohkon etummaiseen (jakopään puoleiseen) sylinteriin. Sieltä tulikin vastaan tulppa, josta puuttui puolet kärjestä. Ilo ja helpotuksen tunne hävisi kuitenkin yhtä nopeasti kuin oli tullutkin, kun mittasin sylinterin puristukset: tasan 0 bar.
Oletan, että venttiilihän sieltä on palanut. Kone on kuluttanut jonkin verran öljyä, jonka tosin olen arvellut häviävän vuotamalla. Suhteellisen vähän ajetut tulpat olivat kuitenkin siinä kunnossa, että todennäköisesti öljy onkin palanut koneessa ja aiheuttanut mittavaa karstoittumista. Nyt karstan palanen sitten irtosi, jäi venttiilin väliin ja poltti sen. Enemmän selviää sitten, kun otan kannet irti.
Keväällä tein Relluun kansiremontin ja siitä saatujen kokemusten perusteella sama homma Alfan melko täyteen ahdetussa konetilassa ei varsinaisesti houkutellut. Jakopää on sen verran monimutkainen ja ahtaassa paikassa, että jo yksistään sen paikoilleen saanti kansiremontin jälkeen olisi minulle kohtuuttoman iso vaiva. Lisäksi kannen tai kansien koneistus tulisi maksamaan arviolta 500-1000 euroa osineen. Mielessä pyöri hetken aikaa ajatus, että laitan auton myyntiin sellaisenaan ja saan siitä sitten mitä saan.
Muutaman päivän pähkäilyn jälkeen ja kohtalon puututtua peliin suunnitelmat muuttuivat kuitenkin merkittävästi. Minulla ollut purkuauto, joka oli säilytyksessä entisen omistajan pihassa Kiteellä ja joka oli menossa pian paaliin, löysikin uuden omistajan lähempää Joensuuta. Purkuauton uudella omistajalla on vieläpä hallitilat, joissa voin irrottaa moottorin purkuautosta ja vaihtaa sen omaan autooni. Kaksi päivää moottorivaurion jälkeen purkuauto oli uuden omistajan pihassa ja valmiina moottorin luovutukseen. Voiko paremmin sattua? Vaihto tulee huomattavasti halvemmaksi ja mahdollisesti helpommaksikin, kuin kansiremontin teko. Periaatteessa kustannuksia tulee ainoastaan uusista öljyistä, nesteistä ja ilmastoinnin täytöstä. Käytännössä kuitenkin kannattaa samalla vaihtaa myös ainakin jakopäänhihna, koska se on niin paljon helpompaa kone irrallaan.
| "Lentävä Alfa" |
| Kuvassa väliaikainen kulkuneuvo sekä elinluovuttaja. |
| Moottorin irrotus sujui helposti, koska tieltä oli jo aiemmin purettu muita osia pois. |
En vielä tässä vaiheessa kerro tarkemmin, kuinka moottorin irrotus tapahtuu. Saan kattavammat ohjeet sitten, kun irrotan moottorin omasta autostani, jossa on kaikki osat vielä paikallaan. Purkuauto oli jo niin purettu, että moottorin tiputtamiseksi riitti lähestulkoon pelkkien vetareiden, pakoputken ja kiinnikkeiden irrotus. Moottori sidottiin liinalla moottorinostimeen. Ajatus oli, että myös apurunko irrotetaan ennen moottorin irrottamista. Kävi kuitenkin niin, että moottorin viimeisiä kiinnityksiä avattaessa moottori pysyi paikoillaan nostimen varassa, mutta kori rupesi peräpainoisena (ilman moottorin painoa) ns. keulimaan. Tilanne hieman yllätti, mutta tuli siis todettua, että kone mahtuu tulemaan ilman apurungon irrottamistakin alakautta pois. Nopeutti kummasti hommaa.
| Moottori ja kori irti toisistaan. |
Tilanne on tällä hetkellä se, että moottori on irti ja odottaa jakohihnan vaihtoa sekä mahdollisesti muuta pientä huoltoa (startti, laturi...). Odottelen, että purkuauton uusi omistaja saa hallinsa siihen kuntoon, että minulla on mahdollisuus mennä purkamaan ja kasaamaan omaa autoani siellä.
| Busson jakopää. Tilaa tuon kanssa touhuamiseen on koneen paikallaan ollessa alle 10 cm. |
| Harvemmin näkösällä oleva puoli koneesta. |
lauantai 26. toukokuuta 2012
Saunan lauteiden hiominen
Saunan lauteet olivat ikävästi tummuneet ja kaipasivat hiontaa. Osa laudoista oli myös irtoillut, kun ruuvit olivat ruostuneet. Vaihtoehtona olisi ollut uusien lauteiden rakentaminen, mutta hionta tuntui järkevämmältä, koska lauteet muuten olivat hyväkuntoiset.
Homma lähti liikkeelle lauteiden irrottamisella. Työ oli helppo, sillä lauteet ovat irrotettavaa mallia (puiset lauteet metallirungon päällä). Myös pitkittäislaudat lähtivät irti poikittaislaudoista ilman ruuvien kiertämistä, koska ruoste oli tehnyt tehtävänsä.
Seuraavaksi virittelin hiontapaikan autokatokseen. Homma kannattaa ehdottomasti tehdä ulkona, sillä pölyä tulee enemmän kuin uskoisikaan. Hengityssuojaimen käyttö on myös suositeltavaa. Itse en käyttänyt, ja hiontapöly yhdistettynä keväiseen siitäpölykauteen teki hapen saannin melko työlääksi. Sopivaksi työskentelykorkeudeksi totesin kaksi auton rengasta päällekkäin. Tällä korkeudella hiottavaa lautaa on helppo pitää aloillaan painamalla sitä jalalla. Selälle tämä ei tosin paras asento ole.
Muutaman testin jälkeen totesin, että karkeus 80 on sopivin ensimmäiseen hiontaan. Ero hiotun ja hiomattomien lautojen välillä on valtava. Hioin kaikki laudat karkeudella 80 yläpuolelta ja sivuilta. Alapuoleen en koskenut, koska se ei tule näkyville. Toiseen kertaan hioin laudat karkeudella 180, jonka jäljiltä pinta oli miellyttävän sileä.
Kesken hionnan hiomakoneeni alkoi osoittaa hiipumisen merkkejä. Kuulosti aivan siltä, kuin jokin laakeri olisi lopussa. Jännä juttu, olisi uskonut Tokmannilta ostetun 5 euron hiomakoneen kestävän pidempään kuin 3 vuotta. Avasin koneen, puhdistin ja rasvasin laakerit (ylälaakeri oli jumissa). Kone toimi hienosti vielä monen laudan ajan, kunnes alkoi pitää ääntä uudelleen. Onneksi olin varautunut tähän, ja minulla oli toinen samanlainen 5 euron hiomakone iskemättömässä paketissa (ostin kaksi kun halvalla sain - toinen hajoaa kuitenkin). Kone vaati hieman herkistelyä, koska laakerit olivat jumineet säilytyksen aikana. Lähti kuitenkin toimimaan pienen vetristelyn jälkeen ja homma saatiin tehtyä loppuun. Huvittavana yksityiskohtana näiden koneiden mukana tuli varahiilet. Onko valmistaja todella kuvitellut, että 5 euron kone kestää pidempään kuin hiilet? Hankilistalle voisi lisätä seuraavaksi vaikka 20 euron hiomakoneen...
Kun kaikki laudat oli hiottu, kiinnitin pitkittäislaudat poikittaislautoihin. Porasin ruuveille alkureiät, joiden syvyys sattui juuri sopivaksi, kun antoi karan mennä lautaan asti. Kiinnittämiseen käytin Tokmannilta kilotavarana ostettuja 5 mm ruuveja. Laitoin väliin rikan, ettei kanta uppoa lautaan. Kiinnityksessä mietin eri vaihtoehtoja, joista päädyin kuvassa näkyvään asetteluun. Saa nähdä, tapahtuuko lautojen halkeamista, kun ne on kiinnitetty molemmista reunoista, vai olisiko kiinnitys pitänyt tehdä lautojen keskeltä.
Sekä ylä- että keskilaude tulivat valmiiksi ja hioin vielä alalauteen ja jalkatuen saunassa sisällä. Pölyä tuli sen verran, että vähintään kiukaan suojaaminen oli tarpeen.
Lauteet on tarkoitus käsitellä vielä ennen käyttöönottoa, kunhan flunssa menee ohi ja on sateeton päivä.
| Lähtökohta ja työkaluja. Osa laudoista oli irronnut ja lauteet olivat tummuneet. |
| 5 euron hiomakone ja hiontateline |
Seuraavaksi virittelin hiontapaikan autokatokseen. Homma kannattaa ehdottomasti tehdä ulkona, sillä pölyä tulee enemmän kuin uskoisikaan. Hengityssuojaimen käyttö on myös suositeltavaa. Itse en käyttänyt, ja hiontapöly yhdistettynä keväiseen siitäpölykauteen teki hapen saannin melko työlääksi. Sopivaksi työskentelykorkeudeksi totesin kaksi auton rengasta päällekkäin. Tällä korkeudella hiottavaa lautaa on helppo pitää aloillaan painamalla sitä jalalla. Selälle tämä ei tosin paras asento ole.
| Hiottu lauta vs. hiomattomat |
Muutaman testin jälkeen totesin, että karkeus 80 on sopivin ensimmäiseen hiontaan. Ero hiotun ja hiomattomien lautojen välillä on valtava. Hioin kaikki laudat karkeudella 80 yläpuolelta ja sivuilta. Alapuoleen en koskenut, koska se ei tule näkyville. Toiseen kertaan hioin laudat karkeudella 180, jonka jäljiltä pinta oli miellyttävän sileä.
Kesken hionnan hiomakoneeni alkoi osoittaa hiipumisen merkkejä. Kuulosti aivan siltä, kuin jokin laakeri olisi lopussa. Jännä juttu, olisi uskonut Tokmannilta ostetun 5 euron hiomakoneen kestävän pidempään kuin 3 vuotta. Avasin koneen, puhdistin ja rasvasin laakerit (ylälaakeri oli jumissa). Kone toimi hienosti vielä monen laudan ajan, kunnes alkoi pitää ääntä uudelleen. Onneksi olin varautunut tähän, ja minulla oli toinen samanlainen 5 euron hiomakone iskemättömässä paketissa (ostin kaksi kun halvalla sain - toinen hajoaa kuitenkin). Kone vaati hieman herkistelyä, koska laakerit olivat jumineet säilytyksen aikana. Lähti kuitenkin toimimaan pienen vetristelyn jälkeen ja homma saatiin tehtyä loppuun. Huvittavana yksityiskohtana näiden koneiden mukana tuli varahiilet. Onko valmistaja todella kuvitellut, että 5 euron kone kestää pidempään kuin hiilet? Hankilistalle voisi lisätä seuraavaksi vaikka 20 euron hiomakoneen...
Kun kaikki laudat oli hiottu, kiinnitin pitkittäislaudat poikittaislautoihin. Porasin ruuveille alkureiät, joiden syvyys sattui juuri sopivaksi, kun antoi karan mennä lautaan asti. Kiinnittämiseen käytin Tokmannilta kilotavarana ostettuja 5 mm ruuveja. Laitoin väliin rikan, ettei kanta uppoa lautaan. Kiinnityksessä mietin eri vaihtoehtoja, joista päädyin kuvassa näkyvään asetteluun. Saa nähdä, tapahtuuko lautojen halkeamista, kun ne on kiinnitetty molemmista reunoista, vai olisiko kiinnitys pitänyt tehdä lautojen keskeltä.
| Valmis laude |
Lauteet on tarkoitus käsitellä vielä ennen käyttöönottoa, kunhan flunssa menee ohi ja on sateeton päivä.
keskiviikko 2. toukokuuta 2012
Esivahvistin olohuoneeseen
Ostin noin vuosi sitten aktiivikaiuttimet olohuoneeseemme. Kaikki ääni (HTPC/televisio, CD-soitin, radioviritin) kuuluu kaiuttimien kautta. Aktiivikaiuttimissahan on päätevahvistin itsessään, joten kaiuttimille täytyy tuoda linjatasoinen signaali. Vanhassa viritinvahvistimessa ei ollut pre-out-liitäntöjä, joista signaalin olisi saanut. Tämän takia jouduin ottamaan kotiteatterista järeämmän viritinvahvistimen lainaan, kunnes löydän olohuoneeseen sopivan pre-outillisen viritinvahvistimen tai esivahvistimen.
Vaatimuksina esivahvistimelle olivat kaukosäätö (ehdoton), hyvä äänenlaatu, digitaalinen sisääntulo (voisi hoitaa myös ulkoisella DAC:lla), pari-kolme analogista sisääntuloa, viritin (voisi käyttää myös erillislaitetta) ja hintahaitari 100-200 €. Plussana olisi balansoidut lähdöt. Tutkittuani aikani Huuto.netin, DVD Plazan ym. tarjontaa ja lueskeltuani foorumeilta hyvistä esivahvistimista, tulin siihen tulokseen, etten löydä vaatimuksiani täyttävää laitetta. Kaukosäätö osoittautui monesti rajoittavaksi tekijäksi, hinnan lisäksi tietenkin. Enimmäkseen katselin Rotelin ja NADin laitteita niiden saamien kehujen takia. Cambridge Audio olisi ollut varmasti myös hyvä valinta, mutta rahaa olisi pitänyt olla reilusti enemmän käytettävissä.
Koska en tarvitse useimmista kaupallisista esivahvistimista löytyviä äänenvärin säätöjä (aktiivikaiuttimissa on omat säädöt) tai levysoitinesiastetta mihinkään, ajattelin myös, että maksaisin näistä turhaan ja kaikki niihin käytetty raha olisi pois varsinaisen esivahvistimen laadusta. Pohdiskelin asiaa ja tutkin vaihtoehtoja, ja pikkuhiljaa alkoi muotoutua ajatus esivahvistimen rakentamisesta itse. Silloin saisin juuri sellaisen kuin haluan.
Osat, jotka suunnitelmissani olevaan esivahvistimeen tarvitaan:
Netistä löytyi yllättävän vähän juttua esivahvistimen rakentamisesta. Monet projektisivut käsittelivät todellista high end -hifiä, joka ei minua toistaiseksi kiinnosta, tai sitten putki-, pääte- tai kuulokevahvistimia. Päädyin katselemaan eBayn tarjontaa esivahvistinrakennussarjoista. Näissähän on vaarana ostaa myös täyttä roskaa, joten etsin eri sarjoista tietoa netistä, ja tämä keskustelu sai minut valitsemaan rakennussarjaksi legendaarisen (?) JC-2-esivahvistimen.
Kotelon valinta tuotti pitkään päänvaivaa. Koska laite on tulossa olohuoneeseen paraatipaikalle, sen täytyy sointua olemassa oleviin laitteisiin ja sisustukseen. Asiallisen näköisiä koteloita valmistaa ilmeisesti vain yksi liike Euroopassa (maailmassa?), tai ainakin sellaisen kuvan sain foorumeita selatessani. Hintaa tuolta tilattuna olisi tullut alkaen 70 euroa, mutta en ajatellut sijoittaa puolta rakentelubudjetista koteloon. Lisäksi, vaikka tuo 10 mm etupaneeli on todella hyvän näköinen, sitä on myös hankala työstää siististi kotikonstein. Joten ei muuta kuin ilmoitus Tori.fi:hin ja rikkinäisiä viritinvahvistimia, CD-soittimia ym. alettiin tarjota minulle. Lopulta ostin yhden rikkinäisen CD-soittimen ja yhden vanhan päätevahvistimen Joensuusta. Hintaa tuli 15 € ja kas, minulla oli koteloissa jopa valinnanvaraa. Päädyin käyttämään päätevahvistimen koteloa, koska siinä oli valmiina säleiköt ilman kiertoa varten ja takapaneelissa reiät RCA-liittimille. Etupaneelin joutuu tekemään uusiksi.
Äänenvoimakkuuden säätö on yksi haastavimmista asioista esivahvistimessa. Perinteisesti ja helposti se olisi tehtävissä potentiometrillä, ja tässä tapauksessa kun halutaan kaukosäätö, niin moottoripotentiometrillä. Potikoissa on vain se huono puoli, että ne eivät toimi täysin symmetrisesti etenkään potikan ääripäissä (=hiljaisella äänenvoimakkuudella). Erityisesti kanavaepätasapaino häiritsee minua, joten ei kiitos. Lisäksi olen kyllästynyt moottoripotikan epäherkkyyteen säädettäessä äänenvoimakkuutta kaukosäätimellä. Ikinä se ei pysähdy oikeaan kohtaan. Toinen vaihtoehto olisi käyttää elektronista äänenvoimakkuuden säätöä, mutta näissä taas on ongelmana löytää tarpeeksi laadukas piiri tähän tarkoitukseen. Ei vaikuta myöskään olevan kovin suosittu vaihtoehto. Lopulta päädyin maksamaan suolaisen hinnan Dalen valmistamilla vastuksilla varustetusta valmiiksi kootusta rele-kortista. Siinä on ideana, että releitä käyttämällä signaali kuljetetaan eri suuruisten vastusten kautta. Näin ollen 7 releen mallissa on 2⁷=128-pykäläinen säätö. Tuosta määrästä löytynee se sopiva äänenvoimakkuus, ja voimakkuus on säädettävissä pykälä kerrallaan. Kaupan päälle vahvistimesta kuuluu katu-uskottava releiden raksutus, kun säätää volumea. Myös mute- eli vaimennustoiminto on helposti toteutettavissa esim. -20dB-vaihtoehdolla, josta tykkään. Ääni ei kokonaan katoa, mutta hiljenee reilusti.
Samalta myyjältä löytyi lähteenvalintakortti, jossa signaali valitaan releillä neljästä sisääntulosta. Riittää alkuun, ja on laajennettavissa myöhemmin toisella samanlaisella. Tämä oli rakennussarja.
DAC tuotti taas hieman enemmän päänvaivaa valinnanvaikeuden merkeissä. HTPC:n ääni tulee optisena signaalina vahvistimeen, joten se pitäisi saada laadukkaasti analogiseen muotoon. Se on myös tärkein äänilähde olohuoneessamme. Valmiita (laadukkaita) DAC:ja on toki olemassa, mutta niiden alkaen-hinnat lähentelevät helposti 100 euroa. Rakennussarjoja näyttää löytyvän noin $30:sta ylöspäin, mutta mikä näistä on hyvä... Huomioitavia asioita ovat digitaalisen signaalin vastaanotinpiiri, itse digitaali-analogi-muunnospiiri ja mahdollinen USB-piiri. Valinta oli työläs, kun täytyi etsiä netistä tietoa noista eri piireistä ja muutenkin hieman perehtyä digitaali-analogi-muunnoksen maailmaan. Valitsemassani DAC:issa on DAC-piirinä CS4398, vastaanottimena CS8416 ja USB-piirinä CM102. Laite pystyy vastaanottamaan ja muuntamaan digitaalista 24bit 192Khz -signaalia, tosin USB:n kautta tuskin näin korkealaatuista signaalia. Operaatiovahvistimena on NE5532, jonka pitäisi olla aivan kelvollinen piiri. Se on helposti vaihdettavissa, jos haluaa vertailla eri piirien ääneen tuomia eroja. Isona plussana tässä DAC:ssa oli myös sen käyttämä 2x18V jännite, joka on sama kuin esivahvistinpiirillä.
Virtalähteiksi valikoitui Vaasan Elektroniikkakeskuksen valikoimista seuraavat muuntajat:
Ainakaan teho ei lopu kesken! Varsinaisia tehosyöppöjähän tässä esivahvistimessa ei ole, mutta valitsin muuntajien koot reilulla mitoituksella, koska hinnassa ei ollut juurikaan eroa. Ajatuksena on, että 2x18 V muuntaja syöttää esivahvistinpiiriä ja DAC:a, 2x12V syöttää volumen säätöä ja lähteen valintaa ja 2x6V syöttää ohjauselektroniikkaa. Vähemmillä muuntajilla olisi ollut mukava selvitä, ja näin jälkeen päin ajateltuna tuosta 2x18V:sta olisi reguloimalla saanutkin tuon 2x12V aika näppärästi... samoin ohjauselektroniikan syötön. Noh, tästä oppineena tulee tämäkin huomioitua ensi kerralla.
Vahvistimen ohjaus tulee tapahtumaan Arduinolla. Ajatuksena on, että kaukosäätimen komennot otetaan vastaan IR-vastaanottimella ja Arduinon ulostuloja käyttäen säädetään äänenvoimakkuutta, lähteen valintaa ja näyttöä. Virran katkaisu ja kytkentä tapahtuu releellä, jota Arduino suoraan ohjaa.
Projektin etenemistä seurataan blogissa.
Vaatimuksina esivahvistimelle olivat kaukosäätö (ehdoton), hyvä äänenlaatu, digitaalinen sisääntulo (voisi hoitaa myös ulkoisella DAC:lla), pari-kolme analogista sisääntuloa, viritin (voisi käyttää myös erillislaitetta) ja hintahaitari 100-200 €. Plussana olisi balansoidut lähdöt. Tutkittuani aikani Huuto.netin, DVD Plazan ym. tarjontaa ja lueskeltuani foorumeilta hyvistä esivahvistimista, tulin siihen tulokseen, etten löydä vaatimuksiani täyttävää laitetta. Kaukosäätö osoittautui monesti rajoittavaksi tekijäksi, hinnan lisäksi tietenkin. Enimmäkseen katselin Rotelin ja NADin laitteita niiden saamien kehujen takia. Cambridge Audio olisi ollut varmasti myös hyvä valinta, mutta rahaa olisi pitänyt olla reilusti enemmän käytettävissä.
Koska en tarvitse useimmista kaupallisista esivahvistimista löytyviä äänenvärin säätöjä (aktiivikaiuttimissa on omat säädöt) tai levysoitinesiastetta mihinkään, ajattelin myös, että maksaisin näistä turhaan ja kaikki niihin käytetty raha olisi pois varsinaisen esivahvistimen laadusta. Pohdiskelin asiaa ja tutkin vaihtoehtoja, ja pikkuhiljaa alkoi muotoutua ajatus esivahvistimen rakentamisesta itse. Silloin saisin juuri sellaisen kuin haluan.
Osat, jotka suunnitelmissani olevaan esivahvistimeen tarvitaan:
- Kotelo
- Esivahvistin
- Lähteen valinta
- Äänenvoimakkuuden säätö
- DAC (ellei käytetä ulkoista DAC:a)
- Virtalähde/virtalähteet
- Ohjauselektroniikka (kaukosäätö ym.)
Netistä löytyi yllättävän vähän juttua esivahvistimen rakentamisesta. Monet projektisivut käsittelivät todellista high end -hifiä, joka ei minua toistaiseksi kiinnosta, tai sitten putki-, pääte- tai kuulokevahvistimia. Päädyin katselemaan eBayn tarjontaa esivahvistinrakennussarjoista. Näissähän on vaarana ostaa myös täyttä roskaa, joten etsin eri sarjoista tietoa netistä, ja tämä keskustelu sai minut valitsemaan rakennussarjaksi legendaarisen (?) JC-2-esivahvistimen.
Kotelon valinta tuotti pitkään päänvaivaa. Koska laite on tulossa olohuoneeseen paraatipaikalle, sen täytyy sointua olemassa oleviin laitteisiin ja sisustukseen. Asiallisen näköisiä koteloita valmistaa ilmeisesti vain yksi liike Euroopassa (maailmassa?), tai ainakin sellaisen kuvan sain foorumeita selatessani. Hintaa tuolta tilattuna olisi tullut alkaen 70 euroa, mutta en ajatellut sijoittaa puolta rakentelubudjetista koteloon. Lisäksi, vaikka tuo 10 mm etupaneeli on todella hyvän näköinen, sitä on myös hankala työstää siististi kotikonstein. Joten ei muuta kuin ilmoitus Tori.fi:hin ja rikkinäisiä viritinvahvistimia, CD-soittimia ym. alettiin tarjota minulle. Lopulta ostin yhden rikkinäisen CD-soittimen ja yhden vanhan päätevahvistimen Joensuusta. Hintaa tuli 15 € ja kas, minulla oli koteloissa jopa valinnanvaraa. Päädyin käyttämään päätevahvistimen koteloa, koska siinä oli valmiina säleiköt ilman kiertoa varten ja takapaneelissa reiät RCA-liittimille. Etupaneelin joutuu tekemään uusiksi.
Äänenvoimakkuuden säätö on yksi haastavimmista asioista esivahvistimessa. Perinteisesti ja helposti se olisi tehtävissä potentiometrillä, ja tässä tapauksessa kun halutaan kaukosäätö, niin moottoripotentiometrillä. Potikoissa on vain se huono puoli, että ne eivät toimi täysin symmetrisesti etenkään potikan ääripäissä (=hiljaisella äänenvoimakkuudella). Erityisesti kanavaepätasapaino häiritsee minua, joten ei kiitos. Lisäksi olen kyllästynyt moottoripotikan epäherkkyyteen säädettäessä äänenvoimakkuutta kaukosäätimellä. Ikinä se ei pysähdy oikeaan kohtaan. Toinen vaihtoehto olisi käyttää elektronista äänenvoimakkuuden säätöä, mutta näissä taas on ongelmana löytää tarpeeksi laadukas piiri tähän tarkoitukseen. Ei vaikuta myöskään olevan kovin suosittu vaihtoehto. Lopulta päädyin maksamaan suolaisen hinnan Dalen valmistamilla vastuksilla varustetusta valmiiksi kootusta rele-kortista. Siinä on ideana, että releitä käyttämällä signaali kuljetetaan eri suuruisten vastusten kautta. Näin ollen 7 releen mallissa on 2⁷=128-pykäläinen säätö. Tuosta määrästä löytynee se sopiva äänenvoimakkuus, ja voimakkuus on säädettävissä pykälä kerrallaan. Kaupan päälle vahvistimesta kuuluu katu-uskottava releiden raksutus, kun säätää volumea. Myös mute- eli vaimennustoiminto on helposti toteutettavissa esim. -20dB-vaihtoehdolla, josta tykkään. Ääni ei kokonaan katoa, mutta hiljenee reilusti.
Samalta myyjältä löytyi lähteenvalintakortti, jossa signaali valitaan releillä neljästä sisääntulosta. Riittää alkuun, ja on laajennettavissa myöhemmin toisella samanlaisella. Tämä oli rakennussarja.
DAC tuotti taas hieman enemmän päänvaivaa valinnanvaikeuden merkeissä. HTPC:n ääni tulee optisena signaalina vahvistimeen, joten se pitäisi saada laadukkaasti analogiseen muotoon. Se on myös tärkein äänilähde olohuoneessamme. Valmiita (laadukkaita) DAC:ja on toki olemassa, mutta niiden alkaen-hinnat lähentelevät helposti 100 euroa. Rakennussarjoja näyttää löytyvän noin $30:sta ylöspäin, mutta mikä näistä on hyvä... Huomioitavia asioita ovat digitaalisen signaalin vastaanotinpiiri, itse digitaali-analogi-muunnospiiri ja mahdollinen USB-piiri. Valinta oli työläs, kun täytyi etsiä netistä tietoa noista eri piireistä ja muutenkin hieman perehtyä digitaali-analogi-muunnoksen maailmaan. Valitsemassani DAC:issa on DAC-piirinä CS4398, vastaanottimena CS8416 ja USB-piirinä CM102. Laite pystyy vastaanottamaan ja muuntamaan digitaalista 24bit 192Khz -signaalia, tosin USB:n kautta tuskin näin korkealaatuista signaalia. Operaatiovahvistimena on NE5532, jonka pitäisi olla aivan kelvollinen piiri. Se on helposti vaihdettavissa, jos haluaa vertailla eri piirien ääneen tuomia eroja. Isona plussana tässä DAC:ssa oli myös sen käyttämä 2x18V jännite, joka on sama kuin esivahvistinpiirillä.
Virtalähteiksi valikoitui Vaasan Elektroniikkakeskuksen valikoimista seuraavat muuntajat:
Ainakaan teho ei lopu kesken! Varsinaisia tehosyöppöjähän tässä esivahvistimessa ei ole, mutta valitsin muuntajien koot reilulla mitoituksella, koska hinnassa ei ollut juurikaan eroa. Ajatuksena on, että 2x18 V muuntaja syöttää esivahvistinpiiriä ja DAC:a, 2x12V syöttää volumen säätöä ja lähteen valintaa ja 2x6V syöttää ohjauselektroniikkaa. Vähemmillä muuntajilla olisi ollut mukava selvitä, ja näin jälkeen päin ajateltuna tuosta 2x18V:sta olisi reguloimalla saanutkin tuon 2x12V aika näppärästi... samoin ohjauselektroniikan syötön. Noh, tästä oppineena tulee tämäkin huomioitua ensi kerralla.
Vahvistimen ohjaus tulee tapahtumaan Arduinolla. Ajatuksena on, että kaukosäätimen komennot otetaan vastaan IR-vastaanottimella ja Arduinon ulostuloja käyttäen säädetään äänenvoimakkuutta, lähteen valintaa ja näyttöä. Virran katkaisu ja kytkentä tapahtuu releellä, jota Arduino suoraan ohjaa.
Projektin etenemistä seurataan blogissa.
tiistai 1. toukokuuta 2012
Kirjoittajasta ja blogista
Nyt tuli se hetki, kun päätin alkaa julkaista pieniä kertomuksia eri tekniikan aloille liittyvistä projekteistani ja harrastukseni kehittymisestä. Tarkoituksena on blogin avulla innostaa ja auttaa muita harrastajia omissa projekteissaan. Olen ollut erittäin iloinen muiden tekemistä tarkoista projektikuvauksista (sekä foorumeilla että blogeissa), joista olen itse saanut vaikutteita ja vinkkejä. Tässä ensimmäisessä kirjoituksessani kerron lyhyesti itsestäni ja harrastuksistani, joihin blogissa tullaan perehtymään yksityiskohtaisemmin ajan mittaan.
Kirjoitushetkellä olen koulutukseltani opinnäytetyötä vaille valmis 24-vuotias sähköinsinööri (AMK). Harrastuksiini on kuulunut pienestä pitäen elektroniikka ja tietotekniikka, mutta näiden alojen koulutusta minulla ei ole. Lähes kaikki taidot olen itse oppinut nettiä ja kirjoja lukemalla sekä tietysti purkamalla, kasaamalla ja kokeilemalla.
Elektroniikassa kiinnostaa tällä hetkellä eniten sulautetut järjestelmät (Arduino) ja hifi-laitteet. Rakenteilla on tällä hetkellä esivahvistin olohuoneeseen, jossa ohjaus tapahtuu Arduinolla. Hiljattain sain valmiiksi myös kuulokevahvistimen ja DACin. Näistä onkin tulossa heti kärkeen juttua tänne blogiin.
Tietotekniikan puolella olen vannoutunut Linux-käyttäjä (ollut pääkäyttöjärjestelmänä viimeiset 7 vuotta) ja osaan myös ohjelmoida (PHP, C) ja tehdä nettisivuja. Tietenkin koneiden kasaamiset ja huollot on myös tuttua.
Muilta tekniikan aloilta voisin sanoa harrastavani moottoriajoneuvoja, valokuvausta ja käsitöitä. Autollani on yleensä ollut tapana olla edes hieman massasta poikkeavaa sorttia, vaikka varsinaista harrasteajoneuvoa minulla ei olekaan. G-voimien nälkään on moottoripyörä. Näitä tulee huollettua ja korjattua itse niin pitkälle kuin taidot ja tilat antavat myöten. Ajoneuvoihin tulee asennettua milloin mitäkin elektronista/mekaanista laitetta, joista aion myös kertoa blogissa.
Valokuvausta aloin tosissani harrastaa reilu vuosi takaperin, kun ostin ensimmäisen digijärjestelmäkamerani. Tällä hetkellä minulla on Canon EOS 7D ja liuta objektiiveja, joista voisi jonkilaista vertailua ja testejä julkaista. Kameratarvikkeita löytyy kauppani puolelta runsaasti, ja blogin osittaisena tarkoituksena on myös tarjota lisäinformaatiota asiakkailleni testien muodossa.
Kaikkiin harrastuksiini, elämiseen ja asumiseen liittyen puu-, metalli- ja muovikäsitöitä on silloin tällöin lähes pakko harrastaa. Elektroniikkalaitteille tarvitaan koteloita, kaiuttimia tulee rakenneltua ja kotiin tarvitaan milloin mitäkin huonekaluja - kaikki mihin ei löydy hinta-laatu-suhteeltaan hyvää valmista vaihtoehtoa, tehdään itse. Usein myös tarpeeni ovat sen verran vaativat, ettei vaatimukset täyttävää valmista tuotetta yksinkertaisesti ole olemassa.
Mottoni:
"Itse tekemällä saa juuri sen mitä haluaa - tai mitä tulee."Tähän on toisaalta hyvä jatkaa yhdellä lempisanonnoistani:
"Hyvään pyritään, mutta priimaa pukkaa tulemahan."
Sponsorina projekteissani ja bloggauksissani toimii luonnollisesti yritykseni AHaa Elektroniikka.
Tilaa:
Blogitekstit (Atom)
