Fotoni.org - Markus Lehto
Verkkojännite on hengenvaarallista nautittuna. Kondensaattorissa jännite voi säilyä jopa viikkoja ja jo pieneen sellaiseen varastoitunut energia riittää pysäyttämään sydämen. Älä siis leiki hengelläsi.

Salamaprojekti, osa 2



Tämä on blogimainen sepustus siitä, kuinka innostuneena edellisen salamaprojektini onnistumisesta päätin väsätä toisen paremman studiosalaman. Ensin vain kokeillakseni, mutta lopulta aivan tosissaan.


27.1.2007
Vaikka alunperin minun oli tarkoitus vain parannella jo olemassa olevaa salamaa, päätin sittenkin rakentaa kokonaan uuden laitteen, oli se kuinka kokeellinen yritelmä tahansa. Kondensaattoreita pyörii nurkissa neljä ylimääräistä (samoja 1500μF/450V vehkeitä, mitä edellisessäkin laitteessa käytin), joten niidenkään vuoksi ei ole tarpeen purkaa jo toimivaa laitetta pelkästään kokeilun vuoksi. Sain paljon vinkkejä uuden latausosan tekoon eräältä venäläiseltä foorumilta, ja näyttääkin siltä, että en voi yksinkertaisesti vain korvata olemassa olevan kytkentäni latausosaa, vaan järkevämpää on rakentaa kokonaan uusi laite. Tämä uusi kytkentä sisältää ikään kuin sisäänrakennettuna latauksen keskeyttävän toiminnon (salamaputken sammuttamiseksi välähdyksen jälkeen) ja siinä kondensaattoreiden jännite on todella helppo säätää haluttuun arvoon.

30.1.2007
Monen keikauksen ja veikauksen jälkeen kytkentä tuntuu olevan toteutuskelpoinen. Tilasin tarvittava osat Partcosta ja hintaa tälle versiolle tullee noin 100e kokonaisuudessaan. Suunnitelmat "kokeellisesta salamasta" hieman paisuivat ja tähän yritelmään aion ympätä myös optisen sekä radiotoimisen orjalaukaisimen. Radio-orjan ostan valmiina, optisen teen itse yksinkertaisen kytkentäkaavion mukaan. Orjakennon lisääminen salamaan nostaa laitteen hintaa jonkin verran (noin 10e), koska aion imeä orjalle käyttövirran muuntajan kautta verkkovirrasta pariston sijaan. Paristototeutuksella optisen orjan hinnaksi tulisi muutama euro.

Radio-orjan ostanen eBay:stä. Verkkovirtakäyttöisiä radiovermeitä tuntuu saavan noin 15 euron hintaan, joten tämä ei ole mikään suuri uhraus hyötyyn nähden.

1.2.2007
Tilaamani osat saapuivat Partcosta ja taiteilin latauspiirilevyn kokoon. Siitä tuli jonkin verran suurempi kuin edellisessä salamassa, koska sille piti mahduttaa hieman aiempaa enemmän osia ja ennen kaikkea suuri piirilevymuuntaja optista orjaa varten.

Päätin rakentaa tämän uudenkin salaman hyväksi havaittuun koteloon: ATX-poweriin. En valitettavasti löytänyt sellaista mallia, jossa olisi verkkovirran "läpiveto", eli kaksi liitintä takapaneelissa. Toista liitintä olisin käyttänyt välähdyspään johdon kiinnittämiseen (viimekerrasta viisastuneena en aio tehdä siitä kiinteää). Niinpä jouduin askartelemaan moisen liittimen powerin nurkkaan itse.

Tässä uudessa versiossa tehovastukset ovat kuusi kertaa pienemmät, kuin edellisessä versiossa; 22ohm/25W. Tehonkesto hieman mietityttää, mutta aion silti yrittää vastusten kiinnittämistä vain suoraan peltiseen runkoon. Jonkinlainen jäähdytysprofiili on todennäköisesti lisättävä jälkeenpäin.

7.2.2007
Kondensaattoriosa on pääosin identtinen edellisen version kanssa, mutta kytkimet ovat tällä kertaa pelkissä latauspiuhoissa (kun niiden läpi kulki edellisessä laitoksessa myös monen sadan ampeerin laukaisuvirta). Kytkimet ohjaavat tyristoreja, joiden tehtävä on katkoa latausvirtaa kullekin kondensaattorille. Yksi konkka on jälleen suoraan kiinteästi (diodin kautta) latauspiirissä ja kolme muuta on kytkettävissä tarpeen mukaan mukaan. Tyristorien käyttö mahdollistaa pienien katkaisimien käytön tehonsäädössä. Alun perin minulla oli ajatuksena toteuttaa tehon valinta kiertokytkimellä, mutta ehkä seuraavassa versiossa sitten... Nyt tyydyn edellisestä versiosta tuttuun kahden keinukytkimen ratkaisuun.

Latausosaan piti tehdä joitakin muutoksia jotta se toimi kunnolla. Suurin murheenkryyni oli yksi transistori, joka oli syystä tai toisesta rikki. Tuon yhden vaivaisen (hinta 7c) osan takia piiri ei toiminut ollenkaan odotetulla tavalla, vaan latasi kondensaattorit 240:ään volttiin 360:n voltin sijaan. Trankun vaihdon jälkeen kaikki toimi odotetulla tavalla.

Latausosan toimintaperiaate on verrattain yksinkertainen. Verkkojännite lataa vuoroin kahta kondensaattoria, joiden varaus summataan verkkojännitteen toisen vaiheen kanssa "verkkojänniteaallon harjalle". Näin 230:sta voltista saadaan näppärästi 600+ voltin sykkivä tasajännite. Tällä jännitteellä ladataan kondensaattoreita. Lopullinen kondensaattoreiden lataustaso määritellään zenerdiodeihin ja tyristoreihin perustuvalla kytkennällä. Tämän kytkennän tarkoitus on katkaista lataus välittömästi kun pääkondensaattoreiden jännite on halutulla tasolla. Lataus jatkuu taas, kun jännite laskee tietyn tason alle. Pääkondensaattoreiden jännitettä on siis helppo muuttaa yksinkertaisesti korvaamalla zenerdiodit (tai diodi) joko suuremmilla taikka pienemmillä. Tässä minun kytkennässäni on käytössä kaksi 180:n voltin zeneriä sarjassa, joten kondensaattorit latautuvat noin 360:n voltin jännitteeseen. Tämä antaa salamalle huipputehon 390Ws.

Kuvassa kaikkien muiden osien päällä makaava 10μF/400V kondensaattori oli pakko lisätä jälkeenpäin, eikä se mahtunut levylle mitenkään järkevästi (kun en uutta levyäkään halunnut syövyttää).

8.2.2007
Latausosan jälkeen vuorossa oli uuden parannellun kondensaattoriosan kokoaminen. Piirilevyhän on hyvin pitkälti samanlainen kuin edellisessä versiossa, ainoastaan toiseen päähän piti tehdä muutoksia diodien ja tyristorien mahduttamiseksi levylle. Sain jokseenkin ristiriitaista tietoa (kuten aina) venäläiseltä foorumilta ja ensin salaman latausaika tällä uudella kondensaattoriosalla oli dramaattisen pitkä; noin 10 sekuntia. Syyksi paljastui juuri se mitä epäilinkin. Foorumilla minua oli jälleen kerran kokemuksen syvän rintaäänen voimin opastettu heittämään piiriin 1Mohm vastukset, kun todellinen oikea arvo oli lähempänä 500:tä ohmia... Nooh, pieniä virheitähän sitä aina sattuu ja kysyttäessä jälkeenpäin asiasta foorumilla nimenomaan 500 oli totta kai se arvo, jota he alunperinkin olivat tarkoittaneet puhuessaan miljoonasta ohmista. :D

Kun vastukset oli vaihdettu oikeiksi, toimi salama kuten pitikin. Latausaika täydellä teholla on karvan verran alle kaksi sekuntia. Korkea latausvirta aiheutti juuri sen, mitä uumoilinkin; tehovastukset kuumenevat todella voimakkaasti, eikä peltinen kotelo riitä jäähdytykseen. Niinpä olin pakotettu lisäämään laitteen seinään alumiinisen jäähdytyssiilin. Käytin tähän tarkoitukseen vanhaa tietokoneen prosessorin siiliä, jota voi tarvittaessa jäähdyttää tuulettimella. Käyttöjännite tuulettimelle on todella helppo ryöstää suoraan optisen orjan muuntajalta, jolle teinkin kaukaa viisaasti yhden suoran jänniteannon.

9.2.2007
Lopulta oli aika änkeä kaikki sälä koteloon. Tilaa koppaan jäi ehkä hieman enemmän kuin edellisessä versiossa, mutta kotelon sisätilat ovat suuren johtomäärän vuoksi todella sekavat. Kannen sulkeminen vaatii tiettyä akrobatiaa, kun kaikki johdot pitää saada pois tieltä. Voimaosasta ei taaskaan tullut erityisen hieno, mutta ehkä tässä funktionaalisuus korvaa visuaalisen näyttävyyden.

Kuva takaa: Kuvassa näkyy tehovastusten jäähdyttämiseen käytettävä siili, johon lisäsin varmuuden vuoksi tuulettimen (kun se siihen niin näppärästi sopi ja muuntajan antamalla jännitteellä pyörii lähes äänettömästi). Siilin oikealla puolella on ulostulo välähdyspäälle. Pitänee merkitä tämä vielä paremmin (eli edes jotenkin), jotta vuosien päästä en vahingossa ota siitä käyttöjännitettä esimerkiksi toiselle voimaosalle... Laitteen yläkannessa lähellä lähintä nurkkaa on salaman testausnappi, vipu triggaustavan valinnalle (vasen: radio, keski: ei mikään, oikea: valokenno) sekä optisen orjan valokenno. Vaikka fotodiodia ei ole peitetty millään erityisellä valoa suuremmalta sektorilta keräävällä kuvulla kuten kaupallisissa sovelluksissa, reagoi laite aina välähdykseen, kunhan se tapahtuu edes samassa huoneessa voimaosan kanssa.

Säädinten vasemmalla puolella näkyy neljä kiinnitysreikää, joihin tehovastus oli alunperin kiinnitetty. Kotelon pinta tuli jo lyhyehkössä testauksessa niin kuumaksi, että keltainen tarra suli osittain.

Kuva edestä: Suuri musta laatikko on valmiina ostamani radiolaukaisin. Paksu kaapeli menee suoraan jänniteliitäntään, joten radio on aina päällä, kun laitteen johto on seinässä. Ohuempi kaapeli on varsinainen laukaisupulssin kuljettava johdin, joka on kytketty kannen vipukytkimeen. Radioboksin oikealla puolella ylhäällä on kaksi tehonvalintakytkintä (1/2 ja 3/4 tehot, yhdessä täysi teho) ja sen alapuolella sulake ja päävirtakytkin. Valitettavasti vihreä päävirtakytkin on sikäli tylsä, että siinä palaa valoa riippumatta siitä, onko laite päällä vai ei. Onneksi tämä seikka on helppo varmistaa esimerkiksi työntämällä sormensa tuulettimeen.

Sulake oli edellisessä versiossa laitteen sisällä, eli sulakkeen palaessa piti koko laite avata. Vahingosta viisastuneena asensin sulakepitimen tällä kertaa suoraan etuseinään.

Seuraava projekti onkin sitten välähdyspään teko, jonka pariin pääsen jahka tilaamani välähdysputki saapuu.

10.4.2007
Välähdysputki saapui ajallaan, mutta muut kiireet estivät projektin jatkamisen suorilta käsin. Nyt kuitenkin pääsin taas homman pariin; vain huomatakseni, että olin viikkojen kuluessa hävittänyt sytytysmuuntajan! Tuon pienen osasen, joka muuntaa voimaosalta tulevan ~400V triggaussignaalin usean kilovoltin täräykseksi juuri ennen välähdysputkea. Noh, eipä siinä muu auta, kuin tilata uusi moinen. Osan hinta on alle euron, mutta postikuluja sille kertyy vitonen.

25.4.2007
Postilakko Israelissa viivytti sytytysmuuntajan saapumista ylimääräisellä viikolla, mutta nyt on kaikki osat kasassa. Vihdoinkin. Pääsen siis kasaamaan toiselle voimaosalle oman välähdyspäänsä. Toimintaperiaate on vastaava ensimmäisen välähdyspään kanssa, joten siitä ei sen enempää. Rakenne kuitenkin on hieman erilainen, koska rakennan tämän välähdyspään alusta asti itse, käyttämättä valmiina olevaa valaisinta pohjana.

Välähdyspään rungoksi kävin koppaamassa Bauhaussista viemäriputken sovitinkappaleen, jolla pienempi putki saadaan suurempaan kiinni. Suurempi osa putkesta on etuosa, johon kiinnitän heijastimen, ohjausvalon sekä salamaputken. Pienempi osa toimii ikään kuin laitteen "kahvana", eli tästä osasta rakennelma kiinnitetään jalustaan. Putken sisälle taivutin akryylistä telineen ohjausvalolle ja porasin levyyn myös kiinnityskohdat välähdysputkelle. Tämä toinen välähdyspää on siis ensimmäistä kehittyneempi siinä mielessä, että välähdysputki sekä heijastin ovat irtonaisia ja helposti vaihdettavissa! En tosin usko, että heijastinta tulen ikinä ottamaan pois. Jollen sitten askartele tasomaisempaa peilipintaa nykyisen kupin tilalle käytettäväksi esimerkiksi snootin kanssa.

Lopputuloksena välähdyspää näyttää juuri siltä, kuin tarveaineista voisi päätellä. Rumalta. Mutta tämä uusi design osoittautui odotettuakin tukevammaksi enkä pelkää millään muotoa kiinnittää kyseiseen viritykseen painavaakaan softboxia. Harmaasta rungosta sojottavat pultit ovat nimenomaan softboxin tai snootin kiinnittämistä varten, joskin aika ylimitoitetun pitkät ja paksut niistä sitten loppujen lopuksi tuli. Mutta parempi se näin päin kuin että olisivat osoittautuneet liian lyhyiksi ja hennoiksi...

Rungon takaosan läpi on porattu paksu pultti, joka puolestaan on kiinnitetty jonkinlaiseen betoniankkuriin. Kyseinen messinginvärinen osa oli kuin tehty kuvassa näkyvää salamasaranaa varten: Ulkohalkaisija täsmälleen sopiva ja päässä näppärästi jengat pulttia varten! Rakennelmasta tuli mukavan tukeva. Johtojen läpiviennin toteutin samanlaisella vedonpoistajalla, kuin edellisessäkin välähdyspäässä.

Kustannuksia tälle toiselle välähdyspäälle kertyi kaikkineen noin kolmisen kymppiä. Hankin kummallekin välähdyspäälle kuvissa näkyvät saranat, jotka saa tukevasti jalustaan sekä välähdyspäähän kiinni. Taittuvassa osassa on lisäksi ruuvilla kiristettävä läpivienti sateenvarjon varrelle, joten välähdyspää ykkösessä oleva omatekoinen ja erittäin hutera sateenvarjokiinnitys pääsee ansaitsemalleen eläkkeelle.

Seuraava proggis onkin sitten softboxin väsäys. Suurimman tuskan todennäköisesti tuottaa sopivan tukevan kiinnityssysteemin kehittäminen. Sen kun tulisi olla sekä kevyt, kestävä, että helppo irrottaa ja kiinnittää. Mutta siitä tuonnempana lisää!

 

 

23.10.2007
Kaivoin salamani pitkän tauon jälkeen viikonloppuna kaapista tarkoituksena ottaa muutama kuva. Laitetta ei oltu käytetty noin pariin kuukauteen. Virrat kytkiessäni ilmoille kantautui melko voimakas *poks* ja käyttösavujen tuoksu tuntui pian nenässä. Joku siellä siis jysähti. Avasin laitteen tänään ja suureksi ihmetyksekseni mikään osa ei näyttänyt rikkinäiseltä tai edes lievästi tummuneelta! Ei, vaikka kuinka katselin ja kääntelin. Alunperin olin epäillyt tehovastuksia, jotka ovat melkoisen lähellä sietokykyjensä rajoja tässä projektissa, mutta mittaus varmisti niidenkin olevan vielä teräkunnossa. Laite syö virtaa ainakin siinä määrin, että tuuletin pyörii ja virtakytkimen valo palaa. Konkat eivät kuitenkaan lataudu. Vika on siis jossain päin latauselektroniikkaa joka pitänee tutkia osa kerrallaan. Tutkimukset siis jatkuvat...

L10 Web Stats Reporter 3.15 LevelTen Hit Counter - Free PHP Web Analytics Script
LevelTen dallas web development firm - website design, flash, graphics & marketing