3D-tulostetut härvelit

vesioinas

Active member
Millainen on säädettävä dikitaalivastus?
Digipotikkaa säädetään askeltamalla. Suunta on joko ylös- tai alaspäin. Näissä on sata askelta ja säätö on lineaarinen:

***
Sain upotettua energiamittarin kotelon kanteen. Mittari "syö kuormasta" eli käyttövirta tulee mikroinvertteriä syöttävältä hakkurilta. Energialukema tallentuu mittarin omaan muistiin käyttöjaksojen välillä ja sen voi nollata napilla. Mittari näyttää lisäksi hetkellisen tehon, virran ja jännitteen. Mittari on tämä 20A malli https://www.aliexpress.com/item/1005001304977916.html

loggeri.png

Pienelle laitepuhaltimelle järjestyi tilaa ikkunan vierestä. Tehon saa nostettua lisäjäähdytyksellä 200W tuntumaan.
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
NTC-vastukset mittaavat isomman hakkurin lämpötilaa - puhallin käynnistyy +50C ja hakkurin sammuu +85C, ettei kuumene liikaa. Tällä pitäisi saada ~200W lähtötehoa (7A@30Vdc). Kuparilevyn päällä oleva pienempi step-up -hakkuri pitää mikroinvertterin hereillä. Koitan tehdä sillä myös sopivan tehomaksimin I&V-käyrään. Puhaltimen ilma-aukon verkko syntyi 40% triangle-infillillä. Hämähäkit jms. saavat pysyä kotelon ulkopuolella. Kotelon pohjassa on reiät poistoilmaa varten.
Screenshot 2022-05-26 08.11.01.png

Screenshot 2022-05-26 08.15.18.png
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Kiinanmyllylle on tulossa oma invertteri. Odotellessa tein roboleikkuriin uuden ABS-tulostetun leikkuulautasen, joka laskee teriä 7mm. Lautanen on pinnoitettu kovalla epoksilla ja sen halkaisija on 22cm linkkuterien kanssa. Sähköaidan piristykseksi jännitteen nosto ei enää käy kun se on jo tapissa. Tehoa saa lisää enää virtaa kasvattamalla.
ll.png

***
Sähköaidan lähdössä on nyt n-kanava fetit IRFB3077, joilla ulostulo heiluu vuoroin ylös/alas IR2104-kytkimen ohjauksessa. IR2104:ssa on varauspumppu hi-side fetin ohjaamista varten. Kytkennän pelkistetty kuva on heti etulehdellä tässä https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-IR2104-DS-v01_00-EN.pdf . Sähköaidan taajuus on noin 30kHz. Aiemmin aita oli kytketty suoraan kuvan 555-ajastimeen dc-blokin ja sarjavastuksen läpi. NE555:n max source/sink on 300mA ja käyttöjännite on ollut 16Vdc. Uudella kytkennällä tehoa saa kasvatettua - joku 5..10W pitäisi riittää koko sähköaidalle, jonka nykypituus on alle 100m. Roboleikkurin ei pitäisi päästä enää karkuteille, vaikka aitalanka olisi hankalassa paikassa tai kohtauskulma olisi huono. Virransäätö tapahtuu käyttöjännitetta muuttamalla tai sarjavastuksella. Jännite on vakioitu, koska se vaikuttaa taajuuteen, joka ei saisi muuttua liikaa, koska robon kaksi anturia ovat passiivisia LC-virityspiirejä. Antureita on 2kpl, jotta voidaan tunnistaa myös kohtauskulma karkeasti ts. vasen/oikea/kohtisuora.
Screenshot 2022-06-03 00.41.40.png

***
DC-erotuskonkka piti vaihtaa kun pieni pintaliitoskonkka ei kestänyt kovempaa virtaa. Napakka ABS-kotelo tulostui parissa tunnissa. Yksi ruuvitorni puristaa kytkentälevyn ja kannen tiiviisti kiinni. ABS kestää ainakin +90C, mutta varmistin, ettei vastukset lämpiä liikaa. Jonkinlainen muuntaja olisi parempi tuossa lähdössä kun nyt tehoa hukkuu sarjavastuksiin. Aitaa ei voi kytkeä ihan suoraan fettien lähtöön kun resistanssi on niin pieni ja suora kytkentä vastaisi lähes oikosulkua.
Screenshot 2022-06-03 23.29.56.png
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Testasin pikaisesti tuuliruuvia 5(10) m/s tuulessa uuden kehikon kanssa ja ilman haruksia. Koko laitoksen korkeus on suunnilleen 2.5m. Tehoa ei ole hirmuisesti, mutta kyllä tällä akkua lataa. Jarrukytkentä estää ylijännitteen - max lähtöjännite on noin +50V ja step-down -hakkuri tekee siitä tasajännitettä, mutta virta säätyy maagisesti generaattorin jännitteen mukaan. Ilman tehonsäätöä turbiini ei kiihdytä kunnon vauhtiin, jolloin tehoa on tarjolla. Roottori on aika iso ja painava, joten kiihdytys on vähän hidasta. Toisaalta rotaatioenergia toimii myös jonkinlaisena puskurina. Tämänpäivän testissä halusin varmistaa, että jarruteho riittää ja että tehonsäädin kytkee virrat päälle. Tehonsäädön varsinainen toiminta on yhä testaamatta.

Generaattorikoppa on vielä avonainen, mutta tarkoitus on levyttää se. Maalaan lisäksi kaikki valkoiseksi. Myös turbiinin, jotta se kestää paremmin UV-valoa.
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Kiinanmyllyyn puhalsi tänään vähän turhan pyörteinen tuuli kun suunta oli huono. Lukitsin puomin tuulen suuntaan narulla mikä tuntui auttavan selvästi. Kopioin silmämääräisesti läheisen tuulivoimapuiton suuntaukset 130m napakorkeudelta. Tähän voisi kehittää jonkin veivattavan ja tarvittaessa kokonaan irti kytkettävän suuntauslaitteen.
***
Tulostan tällaisen napavaihteen, joka kiinnittyy mastoon. Takapuomin saa vetojousella kiinni siniseen ulkorattaaseen. Jousi tasaa vähän tuulipyörteiden tempoilua.
Screenshot 2022-07-09 17.55.54.png

Tämän saa kasattua mastoputken ympärille. M8-pultti referenssinä.
Screenshot 2022-07-10 08.48.21.png

Screenshot 2022-07-10 19.05.50.png

Messinkiakselit toimivat tässä hyvin. Kauluksen korkeutta pitää ehkä kasvattaa vielä.
Screenshot 2022-07-11 00.20.39.png
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Laitoin vielä epoksia pintaan suojaksi ja vahvistukseksi. Paikoilleenasennus aikaisintaan tulevana viikonloppuna, jos keli on sopiva. Testailin voimansiirtoa 4mm teräsvaijerilla, mutta se ei oikein toimi kun vaijeri joustaa liikaa. Laitan harjaterästä tai jotakin vastaavaa yksinkertaista voimansiirroksi.
Screenshot 2022-07-12 21.22.14.png
 

vesioinas

Active member
Koitin asentaa kiinanmyllyn kääntörattaan paikoilleen, mutta homma jäi vielä kesken kun ilmeni lisähaasteita. Mastoputken läpivienti tuli piirrettyä vähän turhan tiukaksi - halkaisijan kasvatus millillä riitti niin, että rattaat sai pyörimään. Sen jälkeen totesin, että kääntösysteemi on saatava mahdollisimman ylös niin, ettei kitka jarruta liikaa. Vaseliini auttaa myös. Käännön voimansiirto ts. pystyakseli syntyi 10 ja 12mm alumiiniputkista 2m pituisissa palasissa ja parista laakerista. Harusvaijereiden kiinnitysmekanismi on nyt harmittavasti akselin tiellä - muutan rakennetta sen verran, että akseli pääsee pyörimään vapaasti ilman mutkia ja hinkkautumista.

Tiistaiksi on luvattu reipasta 10m/s tuulta, joten masto pitäisi saada takaisin pystyyn huomisen aikana.
***
Nyt on kääntölaite asennettuna ja masto pystyssä. Kääntö onnistuu hyvin kunhan ei yritä väkipakolla vastatuuleen kääntöä. Sehän ei ole edes tarkuitus vaan suunnan lukitus pelkästään. Kesto on vielä arvoitus ja sehän selviää vasta sitten kun tulee kunnon puuskia.
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Tuuli alkoi käydä jo tuotantovauhdilla. Ainakin toistaiseksi naparatas on pysynyt ehjänä. Turbiini ei pääse juurikaan pysähtelemään välillä kun suunta pysyy tuulta kohti.
Screenshot 2022-07-19 12.10.12.png
 

vesioinas

Active member
Löysin 3D-tulostetun halpaversion kalliista waterlilystä:

Max teho on 25W. Halkaisukuvan perusteella turbiinissa näyttäisi olevan 24 kelaa. Magneetteja on silloin käsittääkseni 28 kpl roottorin ulkokehällä. Kelat on upotettuna staattorina toimivaan ulkokehään.

Piirsin kolmiosaisen ja kolmesiipisen aihion samasta. Sininen osa on roottori ja harmaa ulkokehä on staattori:
Screenshot 2022-08-12 14.38.41.png

***
Tilasin 30kpl näitä
Block magnet 40 x 10 x 5 mm, holds approx. 9,5 kg, Neodymium, N42, nickel-plated

Noi on ehkä overkill kun hinta on 82e ja aliexpressin mallissa näyttäisi olevan paljon pienemmät (~10mm) sylinterimagneetit. Toisaalta kelat voi ehkä tehdä vastaavasti vähän paksummalla kuparilla.
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Purovoimalan vaakapuomi on nyt juntattu paikoilleen. Katsoin potkurin paikan valmiiksi niin, ettei ota kiviin kiinni. Sitten kun vedenpaisumus alkaa niin mittailu on vähän hankalaa.

Screenshot_20220813-172352.png
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Laakerointi ja vaihejohtojen läpiviennit puuttuvat tästä vielä. Akselin saa tehtyä messinkiputkesta. Roottorin ja staattorin välys on 0.70mm. Sitä on vaikea saada ihan minimiin ilman koneistusta. Napajako on 24/28 eli 8 kelaa per vaihe. Vihreä rengas kiinnittyy staattoriin silikonilla tai liimalla. Ainoastaan sininen siipiosa pyörii. Siipikulmat on kopioitu silmämääräisesti mallikuvia tarkastelemalla. Takapuolen 6-sakarainen tukiranka on ontto niin, että siihen saa M3-kierteet tueksi.

Screenshot 2022-08-15 10.48.15.png
Screenshot 2022-08-15 11.03.43.png
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
En osaa sanoa onnistuisiko kokonaan ilman akselia. Levitoivia laakereitakin on toki olemassa, mutta laitan tähän ihan perinteellisen kuulalaakeroinnin. Vesihän on periaatteessa ihan hyvä voiteluaine eli laakerin ei tarvitse olla edes upotustiivis.

Jos kaikki menee ihan nappiin ja tuotto on jonkinlainen niin tätä voisi jopa monistaa. Jää nähtäväksi.
 

vesioinas

Active member
Halkaisija on maksimi, jonka Ender 3:lla pystyy tulostamaan yhdessä osassa. Sakarat vaikuttavat heiveröisiltä, mutta niissä on jo teräsvahvistus, jottei akseli vaappuisi. Siipiosa puuttuu vielä. Sen tulostus kestää ~14h pienellä 0.40mm suuttimella. Monistamista varten piirrosta pitäisikin vielä muokata, jottei tulostaminen kestäisi ikuisuuksia. Telaan lopuksi epoksia ulkopintoihin. Rakenteesta tulee vesitiivis.
Screenshot 2022-08-17 08.18.52.png

Puolet valmiina siivistä - teltassa on ++50C. ABS:n tulostaminen kaipaa lämpöä.
Screenshot 2022-08-17 16.27.26.png

Jos tuotto riittää (+20W) niin kytken tämän lataamaan samaa akkua, joka toimii kiinanmyllyn puskurina. Jännitteen saa sovitettua pienellä hakkurilla.
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Jatkoin vielä ristikkotukea taustapuolelle. Tulostimessa on dual-Z trapetsit, mutta vaakapuomi taitaa olla vähän vinossa, jolloin Z-akseli ei ole täysin kohtisuora. Yleensä ko. virhe ei aiheuta ongelmaa, mutta pyörivissä kappaleissa se pitäisi saada korjattua. Virheen vuoksi turbiinin ulommainen reuna heitti alkuunsa pari milliä ylös/alas. Sain virhettä oikaistua lämpökäsittelyllä ja hiomalla. Vieläkään ei ole ihan täydellinen, mutta menettelee kyllä. Pääasia, ettei ota kiinni mistään, eikä täristä.
Screenshot 2022-08-21 15.36.12.png

***
Teen testikelat 0.60mm ja 0.40mm kuparista. 0.60mm kela on jo valmiina - 70 kierrosta ja 0.40ohm. Kuparia niin paljon kuin saa mahtumaan.
***
0.40mm kuparia mahtui samankokoiseen kelaan 160 kierrosta ja kelan resistanssi on 2ohm. Testipyörittelyn jälkeen tämä ohuempi kupari riittäisi 12V lähtöön, mutta vauhtiakin pitää olla melko paljon. Oikosulkuteho on ainakin 30W. Testailu jatkuu kunhan saan oikeat magneetit.
***
Magneetit haettu postista. 150rpm vauhdilla 0.40mm yksittäiseen kelaan indusoituu 2.5Vpeak jännite. Kela on air-core eli turbiini pyörii täysin vapaasti ilman pykäliä kun kuormaa ei ole kytketty. Vaiheessa on 8 kelaa sarjassa ja se tekee 20Vpeak. Kolmella vaiheella ja tasasuunnattuna kuormittamaton jännite on tiettävästi 32Vdc ja tehollisarvona 23Vrms. Ekvivalentti lähtöresistanssi on käsittääkseni noin 9ohm ja oikosulkuteho (@150rpm) olisi siten 59W. Turbiinin teho tuskin kuitenkaan riittää ihan sinne asti. Jos tuotto kuormaan on edes puolet (~30W) niin tavoite on saavutettu. Kuvan huippujännite on käsin pyöräyttämällä mitattu jotakuinkin 300rpm. Kun kaikki magneetit ovat paikoillaan niin hitausmomentti kasvaa, eikä käsin pyöräyttämällä saa enää samaa vauhtia aikaiseksi.
Screenshot 2022-08-22 21.11.51.png

***
Tarkistuksen jälkeen huomasin, että vaiheita onkin 6kpl ja keloja on 4kpl sarjassa per vaihe. Jännite siis puolittuu, mutta virta tuplaantuu. Käynti on tasaisempaa kolmivaiheiseen verrattuna. Tehon puolesta lopputulos on sama. Lisäsin vielä kierroksia kelaan - nyt mahtuu ainakin 180 kierrosta ilman, että paikoilleen sovitus menee liian hankalaksi. 210rpm vauhdilla lähtöjännite on päälle 13Vdc. Tarvittaessa perään voi kytkeä buck-boost -hakkurin niin lähtöjännitteen saa muunnettua millaiseksi vaan. 3W led palaa iloisesti käsin pyöräyttämällä. Suojasin magneettien avoimet päät epoksilla.
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
4300 kierrosta kuparia valmiina. Kun saan kelat kytkettyä niin valan epoksia päälle. Jätin rakenteeseen tarkoituksella ilmataskuja, mutta painoa on todennäköisesti kuitenkin enemmän kuin nostetta, joten pari kelluketta voisi vielä lisätä. Vaiheiden kytkennässä on pari vaihtoehtoa - tästä saa ulos kaksi galvaanisesti erotettua, mutta hieman erivaiheista kolmivaiheulostuloa tähtikytkennällä. Tasasuuntauksen jälkeen ne voi kytkeä joko rinnan tai sarjaan, jolloin jännite riittää 12v akun lataukseen jo pienellä 75rpm vauhdilla.
Screenshot 2022-08-23 21.21.03.png

***
Sain kelat lopulta kytkettyä ja tarkistettua. Käytin kuumaliimaa apuna - lopputulos on siisti. Seuraavaksi vaiheiden läpivienti staattorista ulkokuoren läpi, pieni kytkentäboxi ja 2kpl 3-vaihetasasuuntaajia. Kelojen päälle tulee vielä epoksivalu vesitiiviyden varmistamiseksi sitten kun kaikki muu on valmiina.
Screenshot 2022-08-24 15.10.02.png
 
Viimeksi muokattu:

kotte

Well-known member
Nyt kun lopputulos alkaa hahmottua, herää itselleni kysymys staattorin konstruktiosta. Onko tuo jostakin tietystä lähteestä peräisin ja tehokkaaksi todettu? Tulee vain ajatus, että rakenne hyötyisi huomattavasti rauta- tai ferriittisydämestä, joka sulkisi magneettivuon reitin napojen ja kestomagneettien väliltä, eli tavoittelen jännitteen nostoa ja tarvittavan lankakierrosten määrän pienentämistä. Tuotahan voisi ajatella tehtäväksi jopa dynamorautalangalla (piipitoisella meltorautalangalla), joka kulkisi kuin kudoksena viereisten napojen kautta sukkuloiden. Tuo voisi kyllä edellyttää puolet harvempaa kestomagneettien tiheyttä roottoripyörällä. Toisaalta saman voisi ehkä saavuttaa vielä tehokkaammin kampamaisiksi stanssatuila dynamolevynpalasilla puskettuna ulkoa päin kelasydämien lävitse ja yhdistämään viereiset navat ulkokehän puolelta.
 

vesioinas

Active member
Nyt kun lopputulos alkaa hahmottua, herää itselleni kysymys staattorin konstruktiosta. Onko tuo jostakin tietystä lähteestä peräisin ja tehokkaaksi todettu? Tulee vain ajatus, että rakenne hyötyisi huomattavasti rauta- tai ferriittisydämestä, joka sulkisi magneettivuon reitin napojen ja kestomagneettien väliltä, eli tavoittelen jännitteen nostoa ja tarvittavan lankakierrosten määrän pienentämistä. Tuotahan voisi ajatella tehtäväksi jopa dynamorautalangalla (piipitoisella meltorautalangalla), joka kulkisi kuin kudoksena viereisten napojen kautta sukkuloiden. Tuo voisi kyllä edellyttää puolet harvempaa kestomagneettien tiheyttä roottoripyörällä. Toisaalta saman voisi ehkä saavuttaa vielä tehokkaammin kampamaisiksi stanssatuila dynamolevynpalasilla puskettuna ulkoa päin kelasydämien lävitse ja yhdistämään viereiset navat ulkokehän puolelta.
Kopioin piirroksen aika suoraan tästä - mun versiossa on vain neljä tulostettua osaa.
https://www.aliexpress.com/item/1005002042125714.html

Alkuperäisestä waterlily-vesiturbiinista löytyy paljonkin kaikenlaisia testivideoita youtubesta.

Kokeilin reikänauhasta tehtyä vannetta taustapuolen magneettijohteena, mutta en huomannut kummoistakaan eroa induktiossa.

Kelaytimiä ei ole ollenkaan, jotta käynnistysmomentti olisi olematon. Turbiiniakselilla on tuplalaakerointi ja herkkyys on hyvä. Käynnistyy jopa pöytätuulettimella.

Toistaiseksi olen testannut oikosulkuvirtaa ja muutaman watin valokuormaa pelkästään käsin pyörittelemällä. Katsotaan, jos saisin jonkin testivideon samasta. Hydrodynamiikassa voi olla vielä puutteita kun en ole päässyt testaamaan purossa.
 
Ylös