hansj

Home/Hans Jørgen Grimstad

About Hans Jørgen Grimstad

This author has not yet filled in any details.
So far Hans Jørgen Grimstad has created 646 blog entries.

August 2017

“Influensmaskinen” – del 6

By |August 19th, 2017|Electrostatic Generators|

Var litt ivrig etter å sjekke om maskina virket i går kveld, så jeg glemte innerfoil på leydenflaskene i farten. Det forklarer den høye frekvensen på utladningen, samt litt svak gnist.

Etter å ha fått på plass foilen, så er frekvensen på utladningene mye lavere (som forventet), samt at det smeller ganske friskt ved hver utladning. Jeg har ikke målt maksimal gnistlengde ennå, men bildet over viser en gnist på 2,5-3cm, hvilket tilsvarer ca 80000V (overslagsspenninga i luft er 3kV/mm).

 

“Influensmaskinen” – del 5 (O3 & plasma – check)

By |August 18th, 2017|Electrostatic Generators|

(Skru opp lyden før du spiller av videoen)

Wimshurstmaskina virker. Yay ! Ingenting er festet skikkelig ennå, så den er wobbly som fy. Gnistlengden er relativt moderat (2-3 cm). Børstene er laget av loddelisse og postmannen har så langt ikke kommet med beltene mine (yngstejenta ofret heldigvis et par svarte strømpebukser til den gode sak :))

Optimal eller ei. Jeg har nå ei fungerende maskin på kontorpulten min, og ingenting gir bedre designinput for neste iterasjon enn et fungerende fysisk objekt. Alt på maskina er enten laserkuttet, 3D-printet eller kappet med en Dremel – og hele designet er i Fusion 360.

Forbedringer som må gjøres i neste versjon:

  • Terminalene må bli større. De jeg har nå er 1,5cm i diameter og de lekker. Håper inderlig at IKEA fremdeles selger salatbolleserien sin i stål.
  • Leydenflaskene skal bli større
  • Konstruksjonen må gjøres mer solid. 4mm akryl er litt for tynt, som baseplate og avstivere.
  • Modernisere designet litt, slik at enda flere deler kan 3D-printes.
  • Må gå over alle skarpe kanter med “corona dope” for å unngå lekkasjer.

“Influensmaskinen” – del 4

By |August 11th, 2017|Electrostatic Generators|

Yay ! Alle laserkuttede og 3D-printede deler er nå fabrikert. Det gjenstår nå kun enkelt metallarbeid i forbindelse med nøytraliserings-stavene/børstene, samt leydenflaskene. Venter fremdeles på drivreimer, kobbervev og aksling. Vi får krysse fingrene for at alt ankommer i tid til Maker Faire.

 

 

“Influensmaskinen” – del 3

By |August 7th, 2017|Electrostatic Generators|

Kun en kjapp statusoppdatering denne gangen. Begynner å bli fornøyd med CAD-modellen, og jeg har nå laserkuttet alle akryldeler. Neste trinn blir 3D-printing av de resterende delene i PLA, samt prøvemontering. Etter dette, så blir det noe messingarbeid i forbindelse med Leyden-flasker, koblinger og terminaler.

akryl

Gjenbruk!

By |August 7th, 2017|Electronics|

Hoarder eller ei – når man snubler over en Dymo Pocket til 20 spenn på Fretex, så er det vanskelig å ikke slå til.

dymo

Optimisten i meg tenkte vel i sitt stille sinn at den var feilpriset, men pessimisten i meg antok at den nok var testet og funnet dau, før den ble lagt ut for salg til den nette pris av en halv bussbillett.

Kanskje unødvendig å si at den ble min. Den ble med hjem og batterier ble stappet inn. Powerknappen ble nappet i – og – displayet var selvfølgeligvis klin dødt. Ingenting skjedde når jeg trykket på knappene. That is… Når jeg trykket på “PRINT”, så fungerte mekanikken helt fint. Jeg øynet håp, og demonterte Dymoen for å komme til elektronikken.

dymo_inside

Displaykabelen viste seg å være av type “limt” (== “highly suspect”), så jeg klemte litt på den. Displayet viste garbage ! Yay !

dymo_buggy

Jeg var litt usikker på hvor varm luft jeg burde bruke for å fikse den, så jeg startet med 100 grader varmluft og endte på 170 grader. Etter oppvarming, tok jeg i bruk spesialverktøy for å gni på oversiden av kabelen (fingernegl…)

Og voila !

dymo_virk

 

July 2017

“Influensmaskinen” – del 2

By |July 13th, 2017|Electrostatic Generators|

Var en tur innom Hackheim i går og laserkuttet rotorer til Wimshurst-generatoren. Navet er 3D-printet, har to kulelager og er festet i rotorplaten med bokskruer i messing. Disse bygger ikke mer enn 1mm på baksiden, slik at de to kontraroterende rotorene kan stå rimelig tett inntil hverandre.

Sektorene er laget av 0.1mm tykk messingfolie og er klippet ut med vanlig papirsaks, før kantene ble filt med sandpapir. Sektorene er limt på rotoren med vanlig lynlim. Klarte selvfølgeligvis å søle med limet på den ene sektoren (Får bruke den som bakre rotor), men er ellers rimelig fornøyd med resultatet.

rotor_img

“Influensmaskinen” – del 1

By |July 11th, 2017|Electrostatic Generators|

Første gang jeg så en elektrostatisk generator, en såkalt “influence machine” var på midten av 70-tallet på Science Museum i London. Det var en interaktiv utstilling. Jeg husker at jeg nysgjerrig sveivet i gang maskinen, spent på hva som kom til å skje. Den laget en summende lyd etterhvert som hastigheten på de kontraroterende skivene økte. Når spenningen hadde bygget seg opp tilstrekkelig, så gikk et lite lyn mellom terminalene. At maskinen kunne hente elektrisitet fra lufta syntes nesten magisk, og navnet “Wimshurst” ble behørig mentalt bokmerket, for senere referanse.

Dessverre var dette hinsides hva jeg som 10-12-åring var i stand til å konstruere selv. Internet fantes ikke. Biblioteket hadde en hobbybok for gutter, som omhandlet ola-biler og bengalske lys, men de hadde et særs elendig utvalg av bøker i kategorien “Hvordan bygge en Wimshurst-generator”.

Alternative kilder til kunnskap var noe begrenset. Dessverre, så fantes ikke Wikipedia på 70-tallet, men forgjengeren, såkalte leksikon, var allemannseie(Millennials kan lese mer om konseptet i Wikipedias artikkel, “Encyclopedia”). Visste du hva noe het, og var en nysgjerrig spire, så var det håp om å klare å finne ut mer om emnet. D.v.s. hvis du hadde stort nok leksikon.

Eksempel: I bind V av Aschehougs Konversationsleksikon (som omhandler alt mellom “Hauge” og “Kassere”), så fantes alt, som forlaget bedømte som verdt å vite, riktignok – om emnet “Influensmaskinen”. Oppsummert med 56 ord, inklusive en hel referanse til relaterte emner (hypertekst, anno 1912). Jeg tror kanskje vi hadde Cappelens leksikon hjemme, av marginalt nyere årgang, men dere ser kanskje poenget. Wimshurstgenerator var i kategorien “uttafor”, inntil internet ble tilgjengelig, ganske mange tiår senere.

leksikon_wimshurst

 

For noen år siden, så dukket det opp en ganske sliten Wimshurst-generator for salg på Finn. Lokalisert i Trondheim. Den poppet opp på radaren min og jeg fyrte av et tjuetalls lett desperate SMS’er til selgeren for å komme først til mølla. Jeg sto klar på trappa med penger i hånda dagen etter. Maskinen ble restaurerte tilbake til funksjonell stand, og den står nå på hedersplass i “man caven” i kjellern. Den virker, men det er ikke helt intuitivt hvordan, selv om du skuler lenge på den, mens den produserer sine små blå lyn.

Jeg forsøkte å konstruere min egen generator for en del år siden, i glass og eik, men design og produksjon ble litt for komplisert til at prosjektet ble fullført.

, derimot…

Har jeg tilgang til designverktøy, i form av Fusion 360 og også Hackheim sin lasertkutter. 3D printer har man på bakrommet, på jobb, eller på sitt lokale makerspace. En Wimshurst-generator kan designes i løpet av ganske få timer, fra first principles, etter litt googling. Og så produseres i løpet av enda færre timer.

Fusiondesignet mitt er i praksis en blåkopi av maskina jeg har stående hjemme, men er i motsetning til denne (som er konstruert av bakelitt, messing, glass, støpejern og eik), utelukkende basert på lett tilgjengelige materialer og komponenter. Med tilgang til laserkutter og 3D-printer, så bør den kunne bygges for noen få hundrelapper. Den mest eksotiske komponenten var litt vanskelig å source, men til slutt fant jeg det jeg trengte i form av reservebørster til Scalextric-biler. Yay !

wimshurst7

(noe “kabling” og børster gjenstår å modellere)

Trinn 1 er å reprodusere en klassisk Wimshurst-generator. Ser for meg å ha denne klar i løpet av sensommeren / høsten. De to første delene ble printet på fredag. Neste trinn blir laserkutting av disker, samt utstansing av messingsektorer (Må sannsynligvis lage meg et lite stanseverktøy i form av en 3D-printet sak med patentbånd rundt).

hub

Trinn 2 er jeg fremdeles litt usikker på innholdet av, men det hadde vært moro å eksperimentere med skalering opp/ned, samt alternative topologier. Det hadde også vært litt morsomt om man kunne introdusere Mr. Wimshurst til litt nyere teknologi, som e.feks børsteløse motorer. Just sayin’

Videre lesestoff og electro-pr0n:

Klokkerent signal !

By |July 11th, 2017|Electronics|

Var en snartur innom jobb i dag, selv om det er ferietid. En perfekt timet pakke, fra Hong Kong, ventet på meg i resepsjonen – en protobatch med 10 stk duggfriske kretskort fra DirtyPCBs.

Alt jeg har laget fram til nå, har vært autoroutede 2-lags kort. Denne gangen valgte jeg å gjøre det skikkelig. To signal-lag og dedikerte jord-/powerplan. Manuelt routet. (Etter at Autodesk overtok Cadsoft – og dermed Eagle, så endret prismodellen for Eagle seg. Det burde nå være mulig for de fleste å handle en standardlisens, som tillater design av 4 lags-kort på 160x100mm. M.a.o. ingen grunn til å utvide huslånet for å handle en Altiumlisens, eller lide seg gjennom KiCad-tutorials)

På jobb, så er vi i LoRa-/LoRaWAN-modus for tiden. Vi har skrudd sammen en sjarmerende liten radiomodul med navn “EE-02”. Denne har et par kilometers rekkevidde i tettbygd strøk, og glatt noen titalls kilometer rekkevidde hvis det er fri sikt mellom radioene. Nevnte jeg at den nesten ikke bruker strøm ? Radioen er en SX1276 fra Semtech. Denne snakker med en nRF52 mikrokontroller fra Nordic Semiconductor. Denne tilbyr, i tillegg til masse GPIO, masse prosesseringskraft og har også Bluetooth og NFC. LoRa-modulen kan via en RF-switch konfigureres til å benytte 868- eller 433-båndet.

Vi har tidligere benyttet nRF52 development kit for å programmere EE-02, men har nå laget vårt eget, ved navn EE-04. Antar at dette vil dukke opp på et makerspace nær deg om ikke så alt for lenge.

Nevnte jeg at vi også hadde opensourcet hardwaren ? Jepp, designfiler ligger på GitHub.

På bildet under, så ser du utviklingskittet for EE-02 – EE04. Dette har en EE-02-modul på kortet, men man kan bruke debug out-connectoren for å bruke dette til å kunne programmere eksterne moduler / custom kort. En SAM3U2C med et custom Segger-image, sørger for enkel programmering og debugging. Ved tilkobling, så dukker EE-04, lik mBed,  opp som en ekstern disk, som du kan slippe en hex-fil på. SAM-chippen sørger så for å programmere EE-02-modulen.

EE-04 (Utviklingskit for EE-02)

Innimellom LoRaWAN-implementasjon på serverside i Go, implementasjon av firmware i C og debugging av hardware, så eksperimenterer vi en del med å integrere ymse sensorer inn i EE-02.

Vi har så langt hektet opp og eksperimentert med GPS, IMU, CO2-, temperatur-, luftfuktighets, – PM2.5 partikkel-sensorer til EE-02. Jordfuktighetssensor og mye annet ligger i løpya.  For å gjøre det enkelt å eksperimentere, så laget jeg et lite breakout-kort for EE-02, som har headere for GPIO, USB-connector og en litt beefy spenningsregulator. Dette er ikke et offisielt produkt eller tiltenkt produksjonselektronikk, men det gjør det svært lett å eksperimentere med modulen. Kall det et “ventehack” i påvente av at vi skulle få ferdig EE-04. Et enkelt sensorshield tar gjerne ikke mer enn et par timer å designe. Delene ramler inn døra et par dager etterpå, og etter ei ukes tid, så kommer en prototypbatch med kretskort fra Hong Kong.  Prisen på et slikt shield er gjerne ikke mer enn man normalt bruker på å spise en usubsidert lunsj i kantina.

Uoffisielt breakoutkort for EE-02

Impulskjøper jeg ikke en ny sensor selv, så kommer sjefen gjerne med en impulshandlet en – hvilket leder meg til poenget.

Sjefen slapp et par HB-100 ned på pulten min for litt siden, sannsynligvis i håp om at det manifisterte seg et lite EE-02-shield med X-Band doppler radar på i nær fremtid.

Jeg benyttet anledningen til å lære meg å lage 4-lagskort i Eagle og implementerte deretter CW-versjonen fra referanseimplementasjonen for HB-100. Siden jeg ikke var helt trygg på utspenninga på forsterkerkretsen, så hektet jeg på en spenningsdeler, slik at jeg ikke friterte GPIO-pinnen på EE-02.

Sensoren sender ut mikrobølgepulser, som den så måler dopplershift på (tror jeg…). Output fra modulen er et pulstog, som mikrokontrolleren må lese og regne ut frekvensen på. Dopplerfrekvensen kan så regnes om til hastighet med en enkel formel.

Doppler radar

Litt spent på om mitt første 4-lagskort virket, så tok jeg med meg kort og komponenter hjem. I farta, så hadde jeg rent glemt at jeg er litt bortskjemt av utstyret på labben på jobb og at en Weller WX2 er hakket bedre å jobbe med enn den crappy kina-loddebolten jeg har hjemme. Okularene på stereolupa, som jeg har stående på pulten hjemme er, i likhet med den på jobb, også merket med “widefield” – uten at jeg riktig forstår hvorfor.

Loddeøvelsen var over etter en times tid, og kan mest sammenlignes med følelsen av å skulle lodde med spett, mens man myste gjennom et nøkkelhull.

Som en første test, så koblet jeg EE-02’en til USB og hektet på scopet på signalbanen ut fra forsterkeren, som står bak sensoren. Scopet viste et helt flatt signal – d.v.s. inntil jeg beveget meg bort fra, eller mot sensoren. Da dundret det inn klokke-rene pulstog, der frekvensen åpenbart var en funksjon av hastigheten jeg beveget meg i (Fruen holdt på å knekke sammen i latter, når jeg tok rennafart mot sensoren, samtidig som jeg entusiastisk forsøkte å peke på displayet på scopet).

Jeg tror faktisk dette er første gang jeg har hatt virk på første forsøk :)  (Normalen er 2-3 iterasjoner, der jeg utvider vokabularet og facepalm-skillsa kraftig etter hver test.)

Next up: Implementere firmware i Mynewt, som leser ut frekvens, konverterer signalet til m/s og sender dataene ut på eteren. (Nevnte jeg at Mynewt nå har laget en board support-pakke for EE-02 (0-dev branchen / telee02) ;))

Hvis du er nysgjerrig på LoRa eller det vi sysler med i Exploratory Engineering, så finner du mer info her:

Duck and cover ?

By |July 7th, 2017|Retrotech|

Litt usikker på hva jeg skal med disse, men det er noe magisk med displayrør. Disse var over gjennomsnittlig sjarmerende, så de havnet i samlinga.

Jeg vil gjette på at det er en alarmlampe for radioaktivitet, som er røsket ut av utrangert militært utstyr fra Sovjet-æraen – men jeg vet ikke. De ligger nå uansett i hylla og venter på riktig prosjekt – sammen med ganske mye annet…

Indikatorlampene har en fokusring, som gjør det mulig å endre størrelse / intensitet på trianglene. Kunne kanskje hekte på en mikrostepper for å lage litt uttrykksfulle øyne for en liten robot ?

May 2017

Megaboost

By |May 19th, 2017|Concrete Clock, Electronics|

Møkk lei av tandre Kina-boostconvertere, som dør på seg, omtrent bare ved at man observerer utgangen på dem, så bestemte jeg meg for å designe en egen, med et fåtall komponenter – men da robuste komponenter.

Denne converteren består av totalt 10 komponenter. Hadde jeg funnet en logikknivå mosfet, som taklet høye nok spenninger, så kunne jeg klart meg med 6. Jeg valgte heller å plugge inn en dedikert mosfet-driver for å unngå total nedsmeltning, i fall jeg ikke klarte å switche den 100% fra PWM-kilden min.

Men…

Hvilken PWM-kilde skal man velge ?

Gamleguttas favoritt er garantert en 555 timer. Den koster ca 50 cent, men trenger bøttevis med passive komponenter rundt seg.

Hipsterne ville sikkert foreslå å misbruke en eksotisk switchingkontroller. Vel… De koster minst like mye som en 555, og de jeg har sett trenger også et lass passive komponenter for å fungere.

Jeg liker brutalist-design (som iofs bør være åpenbart for de som spotter IRF540’en på bildet). Jeg liker også enkle design – og den enkleste PWM-kilden du kan få, som heller ikke trenger noen støttekomponenter, er da – wait for it – en AtTiny! Den koster nesten en hel dollar, så den er pricey, men guhdbedre, hvor vakkert det blir. Hvis jeg kliner inn et par resistorer i tillegg, så kan jeg også la den samme mikrokontrolleren sense på drivspenninga, og evt dynamisk tilpasse frekvens / duty cycle, hvis det skulle være behov. Yay !

Nå skal det sies at boostconvertere, gjerne er litt enklere på papiret enn i real life. Megaboost var designet for å gi 170V ut, men den gir bare 121V ut – riktignok med kun *host* 3V inn. Vi få myse litt på layout og komponentverdier, så tenker jeg det blir en liten oppdateringspost om litt.

Nå skal det sies at det jeg vant m.h.t. elegant liten krets, kanskje gikk litt tapt i programmeringskabelen jeg endte opp med å konstruere for å få programmere AtTinyen på kretskortet…


IMG_1697