Techlab

Virtuaalikierros kerhotiloissa

Hacklab JKL:n kerhotila on sijainnut Kortepohjan O-talon tiloissa nyt hieman yli vuoden. Kerhotila kehittyy edelleen koko ajan, mutta paljon on saatu jo aikaiseksi. Tässä lyhyt katsaus kerhotilan nykytilaan ja tulevaisuuteen.

Oleskelutila

Oleskelutila on olohuonemainen tila, jossa voi esimerkiksi koodata, pelata pelejä, rötvätä sohvalla tai vaikkapa lukea kirjoja. Lisäksi tilassa voi tehdä elektroniikka- ja sähkötöitä ja 3D-tulostaa. Oleskelutilasta löytyy 3D-tulostimia, Teklab-pöytä, radioamatöörinurkkaus, rutkasti istumatilaa ja pöytätilaa, näyttöjä ja TV-ruutuja, sekä kirjahylly täynnä kirjallisuutta laidasta laitaan.

TV corner

Verstas

Verstastila on tarkoitettu lähinnä puutöihin. Verstaan työkaluihin kuuluu tällä hetkellä muun muassa pöytäsirkkeli, pylväspora, smirgeli, vannesaha, oikotasohöylä, puusorvi, katkaisusirkkeli sekä CNC-jyrsin. Käsikäyttöisten työkalujen joukosta löytyy akkupora, pistosaha, yläjyrsin, nauhahiomakone, tasohiomakone, kulmahiomakone, paineilmakompressori, sähköhöylä ja kuumailmapuhallin.

Verstaan yhteydessä on myös varasto, jossa jäsenistö voi säilyttää omia tavaroitaan.

Keittiö

Huomattavana parannuksena edelliseen tilaan verrattuna Hacklabilta löytyy nyt monipuolinen keittiö. Vapaaehtoisvoimin täytettävästä jääkaapista voi ostaa kolaa ja muita virvokkeita ja pakastimesta löytyy pizzaa, jonka voi valmistaa keittiön uunissa. Astiakaapeista löytyy kuppeja ja muita astioita sekä ruuanlaittovälineitä kuten kattila ja pannu. Teetä ja kahvia saa halutessaan, sillä vedenkeitin ja kahvinkeitin löytyy. Lisäksi keittiön nurkassa seisoo huikea Jurassic Park -flipperi! Tulevaisuudessa tilaan saatetaan tehdä pientä pintaremonttia, kuten kaappien uusimista.

Tulossa…

Tilojen käyttötarkoitukset elävät jäsenistön tarpeiden mukaisesti. Vuoden alusta alkaen vuokraamme aiemmin kuntosalin pukuhuoneina toimineet tilat, joihin kuuluu myös suihku- ja saunatila. Saunatila on nyt remontissa ja pian meillä saattaa olla oma sauna! Tällöin olisi mahdollista saunoa esimerkiksi lauantaisin kerhoiltojen yhteydessä. Lisäksi toista pukuhuonetta voisi tulevaisuudessa käyttää esimerkiksi maalaustilana ja/tai VR-huoneena.

Koska haluamme kehittää kerhotilaa nimenomaan jäsenistön toiveiden ja tarpeiden mukaisesti, tilojen käyttöön liittyviä ideoita otetaan ilolla vastaan!

Holiday hare

Joulutauko

Hacklabilla ei ole virallisia kerhoiltoja joulun aikaan, eli kerhoillat on peruttu päiviltä 21.12, 24.12, 28.12, 31.12. ja 4.1. Vuoden viimeinen kerhoilta on siis huomenna 17.12. ja palaamme joulutauolta 7.1.2020. Tämä ei tietenkään tarkoita sitä, etteikö labilla voisi viettää vaikka jouluaattoa; avainjäsenille ovet aukenevat normaalisti. Mikäli joulunaikaan siis polttelee päästä labille eikä avainta ole, voi avainjäsenseuraa kysellä kanavaltamme.

Hyvää joulua siis kaikille! Hack the Christmas!

Kiinnostaako Instanssin järjestämiseen osallistuminen? Kokous 28.11. klo 17

Pidetään ensimmäinen vähän isompi Instanssin työryhmän kokous ensi torstaina, 28.11. klo 17–19 (tai hieman pidempään) Hacklabin kerhotilassa Emännäntie 10 O (väestönsuoja). Kokouksen yksi pääaiheista on vastuualueiden jakaminen, jota jo vähän viime kerralla aloitettiin.

Etäily toimii vanhaan tuttuun tapaan Mumble-palvelimellamme mumble.hacklab.fi.

Tutustu kokouksen esityslistaan (joka on toistaiseksi tyhjähkö). Mikäli sinulla on ongelmia päästä Driveen, laita sähköpostia!

Tervetuloa kaikki ketä kiinnostaa osallistua tapahtuman järjestämiseen!

Voit liittyä valmiiksi Instanssin kanavalle, ellet ole vielä. Valitse pikaviestimesi:

Radiokuulumisia: Radioamatööriliiton jäsenyys ja QSL-kortin suunnittelukilpailu!

Hacklabin toiminta on monipuolistunut paljon kuluneen vuoden aikana. Ompelukone ei ole päässyt pölyttymään, kun uudet jäsenet ja tekstiilityövälineet ovat kohdanneet. Sen sijaan teknisen työn tila on pölyttynyt useinkin, kun tilassa on rakennettu kaikkea kuksista olohuoneen pöytiin. Uusimpana aluevaltauksena olemme päässeet kutittelemaan maailmaa sähkömagneettisella energialla kun Hacklabin radioamatööriasema on valmistunut ja olemme osallistuneet mm. 2m:n radioamatöörikilpailuun. Kaukaisimmat suorat yhteydet ovat tähän mennessä onnistuneet Haminan ja Oulun seuduille, mutta tilanne paranee lähikuukausina, kun pääsemme käsiksi maapallon ympäri etenevien HF-taajuuksien maailmaan uuden antennin myötä.

Pitkien yhteyksien aikaansaaminen vaatii hyvän laitteiston lisäksi tuuria ja kärsivällisyyttä. Tämän vuoksi harrastajat usein lähettävät toisilleen kiitoksena postikortteja, joita kutsutaan QSL-korteiksi. Nimi tulee vanhasta radioliikennelyhenteestä QSL, joka tarkoittaa vastaanottokuittausta. Yksittäiset kortit eivät yleensä kulje kirjepostina, vaan ne välitetään suurempina erinä joko harrastajien mukana tai postipaketteina. Jotta kerhoasema pystyisi vastaanottamaan muiden lähettämiä kortteja, sen tulee olla Suomen radioamatööriliiton jäsen.

Viime yhteisömiitissä saimme asiasta rohkaisevaa palautetta ja hallitus päätti hakea jäsenyyttä. Viime torstaina kuulimme hyviä uutisia: Jäsenyytemme on hyväksytty. Näin ollen Hacklab Jyväskylä ry on sekä Hacklab ry:n että Suomen Radioamatööriliitto ry:n jäsenjärjestö. Ja ennen kaikkea: QSL-kortit kulkevat meille.

Tilanteessa on vaan yksi pieni mutta. Kerhoasemallamme OH6DDR ei ole vielä omaa korttia. Tilanteeseen täytyy saada muutos. Koska meillä on jäseninä useampiakin taiteellisesti kyvykkäitä hakkereita, tilanne ei ole lainkaan toivoton. Suunnittele siis meille kortti, joka tuo esiin toimintaamme. Monissa korteissa on kuvituksena antenni- tai radiolaitteistoja, mutta se ei tietenkään ole välttämättömyys. Myös DDR voi näkyä, vaikka tietysti politiikka on pidettävä näistä touhuista erossa. Vaikutteita tietysti saa ottaa! 🙂 Speksit ovat seuraavat:

  • 140 × 90 mm
  • värillinen
  • tulee sisältää tekstin ”OH6DDR”
  • Hacklab Jyväskylä ry:n logo tai nimi näkyvillä
  • kaksipuoleinen, mutta takapuolta ei tarvitse suunnitella

Takaraja, no, sitä ei ole määritelty, mutta jos tässä vaikka marraskuun aikana syntyisi. Jos haluaa kuvitukseen esim. kuvia antennista tai Kortepohjasta, Zouppen tai Kahvi voi käydä dronella kuvaamassa. Suunnittelun iloa!

QSL-kortin kuva

Kryptoradio-projektin QSL-kortti oli esimerkiksi tällainen.

Jyrsinkara robokäteen

Toimiakseen CNC-jyrsimenä, robokäsi tarvitsee jyrsinkaran eli terää pyörittävän moottorin kouraansa. Tässä on mielenkiintoinen tasapainottelu monen tekijän välillä:

  • Liian painava kara ylikuormittaisi robottikäden. Maksimipaino on 3 kg, mutta jo se luultavasti heikentää tarkkuutta painovoiman vääntäessä rakenteita.
  • Heikkotehoinen moottori pakottaa jyrsimään hyvin ohuissa kerroksissa, moninkertaistaen jyrsintöihin kuluvan ajan. Tehoa olisi hyvä olla vähintään muutama sata wattia.
  • Fyysisesti liian iso moottori rajoittaa pääsyä ahtaisiin rakoihin.
  • Liian pieni kierrosluku estää käyttämästä pieniä teriä. Esimerkiksi piirilevyjen jyrsintään 0.3mm terillä olisi hyvä saada kierroksia vähintään 20kRPM.
  • Liian pieni vääntömomentti estää käyttämästä isoja teriä, joilla saa nopeammin isoja upotuksia leikattua. Esimerkiksi 3mm terälle alumiinissa riittää 0.02 Nm, mutta 6mm terällä optimi olisi jo 0.3 Nm.
  • Ilmajäähdytteiset moottorit ovat äänekkäitä ja ylikuumenevat herkästi.
  • Liian pienet laakerit eivät siedä jyrsinnässä tulevia kuormia, vaan kuluvat ennenaikaisesti ja vaativat usein vaihtamista.

Onneksi nykyään on saatavilla laaja valikoima harjattomia DC-moottoreita eli BLDC-moottoreita. Ne ovat teknisesti kolmivaihemoottoreita, joissa käämit pysyvät paikallaan ja joko käämien sisällä tai ympärillä pyörii kestomagneetti. Edistyneemmillä ohjausmenetelmillä kuten FOC saavutetaan hyvä vääntö laajalla kierroslukualueella, eli moottorin nopeutta voi pudottaa ohjelmallisesti ilman että vääntö pienenee. Tämä on usein tarpeen muoveja jyrsittäessä, ne kun tuppaavat sulamaan liian isolla kierrosnopeudella.

BLDC-moottoreita ajetaan nopeudensäätimellä eli ESC:llä. ESC:ssä on yleensä kuusi fettiä, joilla se pätkii eri käämeihin meneviä jännitteitä sopivan magneettikentän saavuttamiseksi. Samalla se toimii hakkurimuuntimena jännitteelle, eli esimerkiksi 48V/10A syötöstä saadaan moottorille vaikkapa 12V/40A. Suoraan 40A syötön kuljettamiseen tarvittaisiin paksut johdot virtalähteeltä asti, mutta ESC:n kanssa paksut johtimet tarvitaan vain muutaman sentin matkalle piirilevyltä moottorille.

Olen jo muutaman vuoden ajan käyttänyt omissa sähköpyörävirityksissä avoimen lähdekoodin VESC-nopeussäädintä, jossa on FOC-ohjaus. Se jaksaa ajaa satojen wattien tehoa, ja enimmillään 50 ampeerin jatkuvaa virtaa. eBaysta löytyy hieman jatkokehitettyjä FS-ESC malleja, jotka käyttävät samaa softaa. VESC:iä voi ohjata suoraan sarjaporttikomennoilla, ja vaikuttaisi että ROS:lle löytyy pari valmistakin kommunikointitoteutusta.

BLDC-moottorien spekseissä olennaisimmat parametrit ovat KV-luku ja käämien resistanssi. KV-luku tarkoittaa RPM/volt -suhdetta, eli esimerkiksi KV=1580 moottori pyörisi 10 voltin jännitteellä 15 800 kierrosta minuutissa. Tämä on maksiminopeus, nopeussäädin voi pyörittää moottoria hitaamminkin. Käämien resistanssi puolestaan määrää paljonko hukkalämpöä milläkin virralla syntyy. Esimerkiksi 0.08 ohmin käämeissä 40 ampeerin virralla syntyy 32 W lämpöä. Maksimivirta määräytyy hukkatehon ja jäähdytyskapasiteetin mukaan. Spekseissä olevat maksimivirrat vaihtelevat villisti, koska esim. RC-autossa jäähdytys on paljon vähäisempi kuin lentävässä tuulettimessa.

Moottorien spekseissä ei yleensä kerrota juuri mitään vääntömomentista. Sen voi kuitenkin johtaa KV-luvusta, ja tuloksena on T = 8 * I / KV, missä T on vääntö Newton-metreissä ja I on virta ampeereissa. Esimerkkimoottorilla 40 ampeerin virralla saataisiin siis 0.20 Nm vääntö.

Jyrsinnässä on kaksi kriittistä parametria: kierrosluku ja syöttönopeus, eli englanniksi speed ja feed. Nämä määräävät kuinka paksun siivun materiaalia terän reuna aina kerrallaan vuolee, ja kuinka nopeasti tämä reuna liikkuu. Optimaaliset arvot riippuvat materiaalista, ja niitä voi laskea esim. FSWizard-laskurilla. Erinomaista on, mikäli CNC-jyrsin toimii hyvin laajalla nopeusalueella jotta joka tilanteessa löytyy hyvä vaihtoehto. Käytännössä mekaniikan jäykkyys ja karamoottorin teho rajoittavat tätä, ja vaativat kompromisseja myös leikkuusyvyyden kanssa. Robokädessä on hyvin mahdollisuuksia isoihinkin syöttönopeuksiin, mutta jäykkyys ei ole niin hyvä kuin jyrsimeksi suunnitellussa laitteessa.

Isoissa jyrsinkoneissa karan laakerointi on hyvinkin massiivinen, koska leikkuuvoimat kasvavat niin isoiksi. Kun meidän robokätemme ei jaksa yli 30 Newtonin voimia muutenkaan, riittävät karalle aika pienetkin laakerit. Helpointa on hyödyntää suoraan moottorin laakereita. Ne ovat varsin hyvät sivusuuntaisille voimille, mutta akselin suuntaiset ”porausvoimat” lisäävät kulumista. Jyrsinterätkään eivät kuitenkaan leikkaa poraussuunnassa kovin hyvin, joten suurin osa työstöstä tehdään sivusuunnassa jos mahdollista.

Moottorin akselin laakeroinnin lisäksi on tärkeää, että jyrsinterä on tarkasti keskellä ja tukevasti kiinni akselin päässä. Usein tähän käytetään ER-sarjan monitahoisia istukoita, jotka hoitavatkin homman erinomaisesti. Harmillisesti sarjan pieninkin ER11-istukka on halkaisijaltaan 20 mm, mikä on aika massiivinen 3 mm jyrsinterään verrattuna ja tulee jyrsiessä ajoittain tielle. eBaysta saa myös Dremel-tyylisiä kolmileukaisia istukoita, jotka muistuttavat minikokoista porakoneen istukkaa. Päätin että tämä on kokeilemisen arvoinen, vaikka epäilyttääkin mahtaako se pitää terää riittävän hyvin.

Ei ole selvää mihin asentoon moottori kannattaa asentaa robottikäteen. Intuitio sanoisi, ettei sitä kannata laittaa osoittamaan suoraan eteenpäin kiinnityslevystä, koska tällöin rannemoottorin pyörityksellä ei olisi mitään merkitystä. Toisaalta jos moottori osoittaisi 90 asteen kulmassa sivulle, tulisi ranteen mekaniikka varsin lähelle jyrsittävää kappaletta ja voisi olla tiellä. Päädyin siihen että paras lienee laittaa se jotenkin vinoon.

Alustavaksi mekaniikaksi jyrsin omalla CNC3020-jyrsimelläni alumiinista palikan, jossa moottori on 15 asteen kulmassa. Tämä oli isoin kulma johon sain sen soviteltua niin, että palikan robokäteen kiinnittävät neljä kuusiokoloruuvia nurkissa ovat vielä avattavissa ilman koko homman purkamista.

Tarkoitus on laittaa vesijäähdytysputki kulkemaan alumiinipalikan läpi parista reiästä, jolloin se samalla jäähdyttää myös palikan kylkeen pultattavan nopeussäätimen. Myös moottorin yläosan ympäri voisi kiertää muutaman kierroksen ohutta kupariputkea. Tuohon sitten eBay-special istukka kiinni ja eikun kokeilemaan.

Tässä on niin paljon arvailujen varassa, että päätin lähteä liikkeelle halvemman pään moottorilla ja muilla osilla. Sitten kun näistä on kokemusta kertynyt ja tietää ongelmakohdat, voi päivittää tarpeelliset osat jykevämpiin.