Ensimmäinen ja tällä hetkellä ainoa kokonaan itse suunniteltu ja toteutettu laitteeni. Kyseessä on korjaamisyrityksistä huolimatta epäkuntoisen vedenkeittimen kierrätys ja samalla valaisimen käyttöliittymäkokeil. Vedenkeittimen sisälle on asennettu punaisia ja vihreitä valoja ja ulkopuolelle kaksi valovastusta. Sisäpuolella on myös ohjauskytkentä, joka sytyttää ja sammuttaa valoja ulkopuolella vallitsevan valaistuksen mukaan. Näin laite reagoi muun muassa vuorokaudenaikaan, ohi kulkeviin ihmisiin ja omaan asentoona. Vedenkeittimen kahva tarjoaa kätevän käyttöliittymän, valo vaihtuu kun laitteen kääntää toiseen asentoon.
Kuvagalleria.
Vedenkeitintä purkaessa kävi selväksi, että aivan alkuperäisen suunnitelman vastaisesti sen sähköosien hyödyntäminen on liian vaikeaa. Niinpä päätin hyödyntää vain kotelon ja rakentaa kokonaan uuden laitteen sen sisään.
Valo syntyy neljästä erikoiskirkkaasta hohtodiodista, joista kaksi on punaisia ja kaksi vihreitä. Ulos valo tulee keittimen molemmissa kyljissä olevista muovi-ikkunoista, joiden alkuperäinen tarkoitus oli vedenkorkeuden näyttäminen. Ikkunat ovat hieman sameat, joten hajaantuun tunnelmallisesti. Sameuden haittapuolena valo ei tule ulos kovin kirkkaana. Saadakseni mahdollisimman paljon valosta käyttöön vuorasin koko sisäosan foliolla.
Piirikaaviosta näkyy ohjauskytkentä. Valovastukset on kytketty osiksi jännitteenjakajia. Jakajien ulostulojännitteitä vertaillaan komparaattorilla. Siis ulostulot on kytketty operaatiovahvistimen suoraan ja kääntävään sisääntuloon. Näin ollen oparin ulostulossa on joko positiivinen ja negatiivinen käyttöjännite, riippuen siitä, kumman jakajan antama jännite on suurempi - siis kumpi saa enemmän valoa.
Hohtodiodit voisivat olla suoraan komparaattorin ulostulon jälkeen, eriväriset rinnakkain ja päinvastoin kytkettyinä. Tunnelmallisuuden lisäämiseksi halusin kuitenkin toteuttaa muutokset räpsymisen sijasta hitaasti. Yksinkertaisimman mahdollisen toteutuksen hengessä lisäsin molempien valosarjojen rinnalle kondensaattorin, joka alkaa latautua, kun valotkin syttyvät ja purkautuu, kun ne sammuvat. Jotta komparaattorin ulostulon kääntyessä kondensaattorit todella purkautuisivat hohtodiodien läpi eivätkä komparaattorin lävitse, oli vielä tarpeen lisätä diodit estämään paluuvirta valoyksiköistä komparaattoriin.
Piirilevyn piirsin käsin lakkakynällä piirilevyaihiolle, huljuttelin ferrikloridissa hetken ja hioin lakan pois pienirakeisella hiekkapaperilla. Jälki oli muuten oikein hyvää, paitsi olin piirtänyt oparin kytkennät väärin päin, kuinkas muuten. Tämän takia opari on eri puolella piirilevyä kuin muut osat.
Jälkeenpäin arvioiden jännitteenjakajien toteutus on hieman outo. Ne on kytketty positiivisen ja negatiivisen navan välille, vaikka nollapotentiaaliakin olisi voinut käyttää. Kiinteille vastuksille olen rakentaessani valinnut arvon 2 200 oomia ja valovastuksilla arvot vaihtelivat pikaisilla mittauksilla kohtuullisessa valaistuksessa välillä 1 000 ... 10 000 oomia. Niinpä jännitteenjakajat ottavat melkoisen virran. Melkoista tuhlausta, kun laite saa jännitteensä kahdesta 9 voltin paristosta.
Virranhimoisuuteen kaikkein paras ratkaisu olisi verkkolaitteen käyttäminen. Tätä varten olisi kuitenkin pitänyt lisätä piiriin jonkinlainen invertteri, jotta saataisiin negatiivista jännitettä, jota kytkentä vaatii. Laitetta suunnitellessani moinen tuntui liian vaikealta ja päädyin kahden pariston käyttöön. Nykyään saattaisin tehdä toisin.
Nykyään harkitsisin myös erilaista himmennystä. Nykyisen käyttämät millifaradin konkathan ovat aika jättimäisiä. Yksi vaihtoehto olisi transistorin laittaminen sarjaan valojen kanssa. Se toimisi jänniteohjattuna vastuksena siten, jonka vastus laitettaisiin lähelle nollaa joko komparaattorin ulostulolla tai kondensaattoriin latautuneella jännitteellä. Näin paljon pienempi konkka riittäisi yhtä pitkään himmennysjaksoon. Haittana on vähän monimutkaisempi kytkentä. Toisaalta operaatiovahvistinta olisi voinut käyttää muutoinkin kuin komparaattorina, esimerkiksi integraattorikytkennän kautta saisi varmasti mielenkiintoisia ohjausratkaisuja tälle laitteelle.
Tein hieman simulaatioita himmenykseen liittyen, jättäen kuitenkin oparin toisinkytkemisen ajan puutteen vuoksi pois. Alla on saamani kuvaajat, aluksi todellisen kytkennän mukainen himmeneminen muutamilla eri kondensaattorin arvoilla (470 mikrofaradia sekä 1 ja 2 millifaradia) ja jäljessä transistorikytkennän mukainen arvolla 22 mikrofaradia. Eli kondensaattori kyllä pieneni hurjasti, ja sen saisi vielä pienemmäksikin. Haittapuolena, melko isona sellaisena, transistorikytkentä kyllä hoitaa himmentämisen, mutta sitä käytettäessä syttyminen tapatuu viiveettä.
Isommat versiot kuvista löytyvät kuvagalleriasta. Simulaatiot tein
Qucs:lla.Ne löytyvät
verkkolevyltäni, samoin kuin piirikaavio
KiCad:lla tehty piirikaavio.
Laite on tälläkin hetkellä työhuoneessani tunnelmanluojana ja leikkikaluna.
KoKoMYS
Kirjoittaja
