Toimelias sähkö-magneettinen talvi ja kevät odotettavissa

Edellinen Seuraava

Väittävät että magneettikenttä on heikentynyt ja saattaa olla kokonaan katoamassa. Mitä vielä! Ainakin täällä Porin Vähärauman Tekunkorvessa magneettikenttä on vielä voimissaan ja voimistuu vaan!

Niin, vakavammin, sellainen käsitys minulla kuitenkin on että maapallon magneettikentän napojen kääntyminen päinvastaisiksi olisi vielä satojen vuosien päässä. Eikä se välttämättä tiedä mitään sukupuuttoja ja joukkokuolemia. Ilmakehä meillä kuitenkin on vielä suojanamme, vaikka planeetan magneettikenttä meneekin siinä napojen kääntymisessä joksikin aikaa nollaksi.

Geologiset tutkimukset ovat todistaneet että maapallon magneettikenttä on geologisen historian aikana kääntänyt napaisuuttaan monta kertaa. Jähmettyvässä kivisulassa eli magmassa olevat magneettiset hiukkaset ovat eri aikoina asettuneet eri suuntiin. Elämä on silti kehittynyt ja kukoistanut, ei ole havaittu joukkokuolemia magneettisten napojen polaarisuuden kääntymistä vastaaviin aikoihin.

Oheisen kuvan on määrä lähes luonnollisen kokoisena symboloida tätä talvea ja tulevaa kevättä minun ammattitaitoni ja osaamisena kehittymisen osalta. Ohessa on kuvattuna noin 84 mm pitkän ( λ/4 ) antennin kanssa Arduino Uno -mikrokontrolleri-kortille sopiva 915/868 MHz LoRa-kortti, minikokoinen digitaalinen radiolähetin ja vastaanotin. Lupaa ja lisenssiä ei tarvita.

Amerikassa tämä vapaa radiotaajuus on 915 MHz ja Euroopassa 868 MHz.

Kunhan saisin hankittua Raspberry Pi -kortti-mikrotietokoneelle sopivan 868 MHz LoRa-kortin, niin voisin kokeilla pienimuotoista kommunikointia näiden välillä. Raspberry Pi eli lyhyemmin RPi täytyy käyttää verkkolaitteen kautta koska se kuluttaa aika paljon virtaa, mutta Uno ehkä toimisi paristollakin.

Yhteys tällaisilla pienitehoisilla laitteilla olisi ehkä mahdollinen ulkona muutaman sadan metrin päähän? Ehkä voisi kehitellä suunta-antennia joka yltäisi pitemmällekin? Vaikka antenniteoria on kylläkin melkoista mystiikkaa, henkimaailman asioita.

Langatonta ja langallista kommunikointia korttitietokoneiden välillä voisi kokeilla eräillä muillakin tavoilla, lupavapailla aaltoalueilla. Lisäksi ja ennenkaikkea haluaisin kokeilla erilaisia pienjännitteellä toimivia pieniä sähkömoottoreita ja ehkä muitakin toimielimiä. Olen hiukan tällaista jo aloitellut mikrovaltion Esperanto-sivuilla pienen DC-moottorin ja PWM-signaalin osalta jutussa #107.

Tunnelma on nyt tammikuun iduksessa sellainen että voisin ehkä tulevan noin 4 ... 5 kuukauden aikana tuottaa hyvinkin kymmenkunta asiapitoista artikkelia esperantoksi, koskien erilaisia pieniä moottoreita ja niiden ohjauselektroniikkaa, korttitietokoneiden radiomodeemeja ja ehkä muutakin huokeaa elektroniikkaa.

Esperanto on hyvä kansainvälinen kieli jota kannattaa harjoittaa käytännössä, periaatteena "Practice what you preach", "Saarnamies eläköön oppinsa mukaisesti". Hienoa siinä on mm. se että se on kulttuurillisesti neutraali. En ymmärrä miksi eurooppalaiselle sanastorungolle perustuva eurooppalainen suunnitelmakieli ei kelpaa EU:lle. Englanti, hullujen "trigger-happy" -tappajajenkkien kieli ei voi olla aidosti kulttuurineutraali kansainvälinen kieli jonka edessä kaikki kansat olisivat tasa-arvoisia. Nyt kun Britannia ilmeisesti on jättämässä EU:n, niin miksi edelleen opettelemme ja käytämme EU:ssa englannin kieltä? Eikö olisi aika siirtyä oikeille raiteille.

Voisi olla hauskaa tutkia esim. pienten sähkömoottoreiden jännite- ja virtaominaisuuksia 4-kanavaisen oskilloskoopin avulla. Pienjännitteellä toimivista tasasähkömoottoreista tulee lähinnä mieleen:

  1. DC-moottorit eli tavalliset tasavirtamoottorit
  2. Askelmoottorit eli "stepperit"
  3. Servomoottorit eli servot

Uusinta uutta suomalaisella Arduino Uno-rintamalla ovat mielestäni saksalaisin tekstein varustetut JOY-IT mikrokontrollerikortit (kuva oikealla) joiden väitetään olevan täysin yhteensopivia aidon Arduino Unon kanssa. Ja hinta on kympillä halvempi, eli kortti maksaa noin kolmasosan vähemmän kuin alkuperäinen. Saahan Kiinasta tosin tällaista tavaraa vieläkin halvemmalla, kuulemma, vaikkakaan ei ehkä täysin yhteensopivana.

Sama mikrokontrolleri on tässäkin kannalla, kuten esikuvassa, joten sen pystynee helposti vaihtamaan jos sattuu vahinko. Voi kai Unon I/O-lähdöstä ottaa virtaa jopa 40 mA eli 0,04 ampeeria, mutta ei kovin monesta nastasta yhtäaikaisesti, muuten voi jotakin kärvähtää siellä pienen-pienen IC-piirin herkissä sisuskaluissa.

Eipä toisaalta ole juurikaan käytännön tarvetta ottaa mikrokontrollerikortilta ulos isoja ohjausvirtoja, sillä valmiita vahvistimia on olemassa erilaisiin tarkoituksiin. Esimerkiksi sopiva transistori, kuten suuri-impedanssinen MOSFET, kuormittaa mikrokontrollerin lähtöä erittäin vähän ja tarjoaa silti ulkoisen virtalähteen kanssa mahdollisuuden jopa useiden ampeerien suuruisiin virranvoimakkuuksiin pienellä kanavaresistanssilla ison kuorman ajoa varten, joten tehohäviöt ja lämmöntuotanto FET:issä jäävät pieniksi.

Tavanomaiset BJT-transistorit eivät ole yhtä eteviä kytkiminä ja niiden kannalla (B) täytyy olla riittävä erillinen etuvastus koska transistorin kanta-emitteri (BE) -välin diodi muuten oikosulkee mikrokontrollerin herkästi vaurioituvan I/O-lähdön. Itserakentelu on hiukkasen riskialtista puuhaa jos toimilaite vaatii hiukankin enemmän virtaa, joten kannattanee suosia valmiita testattuja sekä dokumentoituja osakokonaisuuksia jotka varmasti hanskaavat hommat turvallisesti.

Induktiivisen kuorman (iso induktanssi tai induktori, kela, käämi, solenoidi, puola, rakkaalla lapsella monta nimeä, esim. DC-moottorin roottorin käämi) ajo mikrokontrolleriohjauksen kanssa vaatii varautumaan virran katketessa ilmeneviin hurjiin negatiivisiin jännitepiikkeihin, jotka ovat herkille mikropiireille vaaraksi. Kelaan varastoituneen energian täytyy päästä purkautumaan vahinkoa aiheuttamatta esim. suojadiodin kautta. Bipolaaristepperin ohjauksessa tämä voi olla ongelma koska käämin napaisuus vaihtelee ja tavallinen diodi ei sikäli kelpaa suojaukseen. Kaksi rinnakkaista vastakkaissuuntaista diodia oikosulkisi käämin ja käry alkaisi nousta.

Sähkömoottoreihin tietysti liittyy monenlaista mekaanista problematiikkaa, mutta siihen en paljoakaan pysty syventymäään. Rakenteluvalmiuteni ovat alkeellisella tasolla. Mekanismit ovat kingejä, mutta niiden toteuttaminen itse on hankalaa. Jotakin kuitenkin sentään pystyn kehittelemään minäkin. Voisin ehkä demota Kuun vaiheen kasvua servon avulla uudesta kuusta täysikuuhun ja pistää pienen karttapallon pyörimään. On myös olemassa kahden akselin suhteen kääntyvä "kuvauspää" ja yksinkertaisia robotteja joissa on perusmekaniikka valmiina. Sellaista pystyisi ehkä hyvinkin itse ohjaamaan mikrokontrollerikortilla.

Tämä on niin hauskaa, suurin piirtein hauskinta mitä voi tehdä housut jalassa, päivänvalossa ja selvin päin, joten ihmettelen ettei tätä ole jo kielletty. Vähintään byrokraattien pitäisi ottaa käyttöön jonkinlainen viinakortin kaltainen väkertelylisenssikortti. Tai jotakin sellaisia sairaita määräyksiä, ettei saa hymyillä kun rakentelee, naama on oltava tiukasti peruslukemilla tai mieluiten hiukan itkeskelevän näköinen, vanhan kalevalaisen perinteen mukaisesti "Soitto on suruista tehty, murehista muovaeltu".

Erikoiset ilmeentarkastajat tekisivät pistokokeita, yllätysvierailuja koteihin, tarkistamassa että sälleillä on varmasti naamalla oikea ilme, vanhan hyvän ajan televisiolupatarkastajien tyyliin. Jos ilme on väärä, niin mielipiteetkin saattavat poiketa Hallituksen, Eduskunnan enemmistön ja YLEn demokraattisesti ainoaksi oikeaksi toteamasta. Mielipiteen vapaus kun demokratiassa koskee ainoastaan absoluuttisen erehtymättömän Hallituksen hyväksymiä ainoita oikeita ja autuaaksitekeviä mielipiteitä.

Pienestähän se anomalia ja dissidenttiys alkaa. Hymyily olisi selkeä Pyhän Hallituksen vastainen provokaatio ja salahymyily kotona olisi erikoisen raskauttavaa, salakavala yleispoliittinen mielipiderikos, protestointia, niskurointia ja uhmaa esivaltaa sekä Pyhää Poliittista järjestelmää kohtaan. Mielipidepoliisi olisi poliisivaltion oloissa pakotettu puuttumaan asiaan. Jos ilme kotioloissa lipsuu kaidalta polulta, niin arvaahan sen mitä siitä jokseenkin välittömästi seuraa, räikeä toisinajattelu, täysi anarkia, kaaos ja lopulta väistämättä terrorismi. Jos pirulle antaa pikkusormen, niin tilanne eskaloituu nopeasti ja lopulta siihen auttaa ainoastaan karkoitus Siperian uudelleenkoulutus- ja asennemuokkausleirille. Kyllä Siperian raikas ilmasto ja terävä piikkilanka-aitaus opettaa sällin olemaan hymyilemättä!

Pommejakin tällä tekniikalla - ajastettuna tai radiosignaalilla laukaisten - voisi paukutella, mutta brisantti pommi tarvitsisi joka tapauksessa kunnon aloiteräjähteen, eikä sellaisia ole vapaasti kaupan ihan jokaisen maitokaupan hyllyillä. Ja on kai sellainen terroristinen puhdetyö tavallisen kännykän kanssa vieläkin helpompaa jos sytytin-ongelmaan on valmis ratkaisu.

Varsinaisista kaupan hyllylle valmiista omista tuotteista tässä ei ole kyse, vain pienimuotoista kokeilua ja kehittelyä jonkin vähäpätöisen sovellusidean puitteissa teemalla "nauru pidentää ikää" ja "oppia ikä kaikki". Onhan siinä hiukan haastetta, mutta saakin olla. Elämästä ei tarvitse selvitä hengissä. Lopulta kuolo korjaa joka tapauksessa.

Siis en halua että teknillisestä yliopistosta jäisi sellainen puolivillainen fiilis että olen käynyt kuin armeijaa kirjekurssilla. Elektroniikka on ainoa automaatioon liittyvä tekniikka jota pystyn käytännössä omakohtaisesti harrastamaan ja opettelemaan. Esimerkiksi hydrauliikan omatoiminen harrastus tulisi hintoihinsa, ei onnistu meikäläisen taloudellisilla rahkeilla, mutta pelkkä teoria ei tee autuaaksi.

Töihin toisen palvelukseen 60 vuotta täyttäneenä tuskin enää pääsen, joten työelämässä käytännön kokemusta ei voi kartuttaa. Mutta jotakin haluan osata, oppia ja käytännössäkin suorittaa. Pienimuotoinen elektroniikka-rakentelu ja kokeilu sekä sen dokumentointi on sentään jotakin todellista. Parempi jotakin kuin ei mitään.

Pienet sähkömoottorit ansaitsevat oman ylistyslaulunsa, korkean veisun mikromoottoreille, servoille ja steppereille.

Oheisessa kuvassa näkyvä Ruotsin yhden kruunun kolikko on vain hiukan pienempi kuin kahden euron raha. Kuvan mikromoottori sisältää myös alennusvaihteen. Sähkömoottoreissa (poislukien askelmoottorit) on yleisesti heikko vääntömomentti käynnistyksessä ja pienillä kierrosluvuilla, joten vaihteistoja tarvitaan. Aika paha olisi ruveta tuollaista mikromekaanista ihmettä itse rakentelemaan.

Ensimmäisiä lähikosketuksiani sähkömoottoreiden ihmemaailmaan sain Etelä-Pohjanmaalla Jalasjärven Alavallin kylässä pikkupoikana joskus 1960-luvulla. Kylän kansakoulua (ja samalla kotiani) melko lähellä sijaitsevassa (Pentti ja Saara) Kiviniemen merkittävässä maalaistalossa tuli toisinaan vierailtua siellä asuvien ikätovereitteni Anna-Maijan ja Pekan takia. Pekka oli meitä vuotta vanhempi. Siellä oli usein myös meitä vanhempi harjoittelija joka työskenteli tilalla ja asui talon yläkerrassa.

Eräs mahtavan Kiviniemen (pikkupoikana en vielä tajunnutkaan miten mahtavasta talosta ja suvusta on kyse) innokas maatalousharjoittelija oli innostunut rakentelemaan pieniä sähkömoottoreita omin käsin. Askartelukirjoissa oli ohjeita. Olivathan ne tietysti paljon karkeatekoisempia kuin tehdastekoiset, eikä hyötysuhteesta paljon kannattanut murehtia. Olihan se jo pieni ihme sinänsä jos sai itse tehdyn sähkömoottorin toimimaan. Ei niitä varsinaiseen työntekoon ja ulkoisen kuorman pyörittämiseen oltu tarkoitettukaan. Hienoja saavutuksia ne silti olivat.

Näissä vanhanaikaisissa harrastus-tasavirtamoottoreissa oli yleensä roottorissa vain kaksi siipeä, jonkinlaiset metalliliuskat harjoina ja karkeatekoinen kommutaattori eli virrankääntäjä. Moottorin käyntiinlähtö oli monasti hiukan epävarmaa, suuret häviöt, isot toleranssit, vaati ensin hiukan manuaalista avitusta. Kaksisiipisessä rakenteessa on kuolokohta josta moottori ei omin voimin lähde pyörimään. Kolmisiipinen rakenne on periaatteessa parempi, mutta huomattavasti hankalampi toteuttaa yksinkertaisin välinein.

Tyypillisesti ne toimivat 4,5 voltin litteällä paristolla joita käytettiin taskulampuissa. Varsinaisia erillisiä laakereita akselilla ei ollut, vaan pyöreä akseli pyöri suoraan esim. jonkin sitä kannattelevan levyn reiässä. Hienostellen voisi kai ilmaista että käytettiin liukulaakerointia. Staattorissakin oli yleensä käämitys niin että se toimi sähkömagneettina. Komea hevosenkenkämagneetti olisi saattanut olla vaikea löytää.

Avorakenteiset, desimetriluokan kokoiset, koteloimattomat omatuotantomoottorit pyörivät sen verran hitaasti että niiden pyörintäliikettä pystyi helposti silmällä seuraamaan.

Paljolti rakentelussa käytettiin kierrätysosia, vaikka kierrätys olikin vielä silloin käsitteenä tuntematon. Romu on ehkä kuvaavampi ilmaus. Sopiva eristetty sähköjohdin saattoi sekin olla maaseudun lapselle vaikea löytää.

Kappas vaan, satuin löytämään porilaisesta seinäjokisen musiikkimies-partajetsun divarista kauppatorin lähistöltä kympillä varsin hyväkuntoisen - ja inhimillisesti katsoen mittaamattoman arvokkaan - lapsuuteni poikien askartelukirjan "Pieniä sähkömoottoreita", jonka Odd Rönningen on kirjoittanut vuonna 1943. Tämä opuksen suomalainen painos on vuodelta 1949.

Sodanjälkeinen ikäluokka selvästikin osoitti riuskaa omatoimisuutta, stydiä aloitteellisuutta ja sinnikästä aktiivisuutta. Kaikki halusivat olla pieniä kirkasotsaisia insinöörejä ja korskeita konstruktöörejä? Käden taidot joka tapauksessa olivat arvossaan. Kaikkea omaa osaamista ei vielä silloin haluttu kouristuksenomaisesti ulkoistaa kauas ulkomaille ja siirtää tuotantoa Vinku-Intiaan.

Minä synnyin vasta vuonna 1958 joten taisin hiukan myöhästyä kiihkeimmästä sodanjälkeisestä Tee Se Itse -innostuksesta.

Olen ilmeisesti syntynyt kiinalaisen näkemyksen mukaan koiran vuonna koska viime vuosi 2018 oli koiran vuosi ja kiinalaisia merkkejä on 12 kpl. Tätä todistaa kertolasku 12 * 5 = 60 ja viime vuonna täytin juurikin 60 vuotta. Huonomminkin olisi voinut käydä. Tämä vuosi 2019 ja syntymävuottani seuraava vuosi 1959 ovat kiinalaisen kalenterin mukaan sian vuosia. Mieluummin koira kuin sika. Vaikka en olekaan mikään kiero vinosilmäinen kiinalainen.

Tavallinen halvalla tuotettu vanha (hapollinen?) paperi ruskettuu ja hapertuu ajan kuluessa, alunperin se lie ollut huomattavasti valkempaa. Parempaakin paperia toki osattiin tehdä. Olihan niitä askartelukirjoja muitakin. Nuorten kokeilijain ja keksjäin kirja, Sampo-kirja ja sen sellaisia. Kylän vanhalle kansakoululle oli sellaisia kertynyt tyydyttävä valikoima.

Tämä Rönningenin teos edustanee aika lailla genrensä huippua koska se keskittyy sähkömoottoreihin ja edellyttää melko merkittäviä metallityövalmiuksia. Maaseudun vanhakantaisessa agraaritaloudessa esimerkiksi 1960-luvulla puutyöt olivat lapsillekin tuttuja, mutta metallityöt olivat niissä oloissa minun ikäluokalleni vielä melkoisen haastavia. Ihan joka torpasta tokkopa vaan löytyy pienimuotoisiin metallitöihin tarvittavaa rekvisiittaa, ainakaan lasten tarpeisiin.

Nykynuoriso varmaan luulee että 1960-luvulla kaikki olivat äärimmäisen vapaamielisiä psykedeelisiä Make Love Not War -tyylisiä hippejä ja tupruttelivat järjestään piipunnysässä epämääräisiä päihdyttäviä rohtoja. Eihän se kuitenkaan maaseudulla sellaista ollut. Perinteiset arvot olivat meillä edelleen melko korkeassa kurssissa vaikka maaltapako jo olikin alkanut.

Nykyisin mahtaneeko kukaan enää yrittää itse rakentaa primitiivistä sähkömoottoria. Hyviä valmiita ratkaisuja on huokealla saatavissa moneen tarpeeseen. Kilpailu tehdasvalmisteisten moottoreiden kanssa omatuotantoratkaisuin on pienten sähkömoottoreiden alalla toivotonta.

Tiedän että ammattikoulun sähköasentajalinjalla käämittiin ainakin 1970-luvulla uudelleen hiukan isompia vaihtovirtamoottoreita joiden eristeet olivat palaneet liiallisen kuumenemisen vuoksi, mutta melko erikoista taitaa sekin nykyisin olla. Sellaisia sähkömoottoreita käytettiin mm. maataloudessa. Suhteellisen vaativaa käsityötaidon suhteen, vaikka voisihan se olla opettavaista.

Jonkin pienen yksivaihemuuntajan käämin olen itsekin uusinut ammattikoulussa galvanoidulla kuparilangalla verkkojännitteen puolella silkkipaperia lisäeristeenä käyttäen, mutta elektronisten laitteiden valmiit virtalähteet ovat sittemmin muuttuneet paljon kevyemmiksi ja paremmiksi eivätkä ne edes maksa paljon mitään.

Tekisi mieli suosia TeeSeItse-tiedon, ammattitaidon ja hyvän osaamisen säilymistä, mutta tehdastuotannon kanssa on mahdotonta kilpailla. Valmiita osakokonaisuuksia hyödyntäen pääsee kuitenkin rakentelussa paljon pitemmälle.

Raha ratkaisee, mutta rahanhan tulisi terveessä ja toimivassa markkinataloudessa olla vain vaihdon väline, eikä mikään itsetarkoitus. Yhteiskunta on enemmän kuin kirkko, vankila, porvarin tehdas ja pankki. Yhteiskunnan täytyy kuulua kaikille jäsenilleen.

Globaali automatisoitu teollisuus pystyy robotteineen tuottamaan huokealla hyvälaatuisia osakokonaisuuksia. Työtä se toisaalta ei ihmisille paljoakaan tarjoa. Teollisuus ei siis tarjoa myönteistä ratkaisua kansalaisten tulevaisuuden toimeentuloon.

Minun tulevaisuudenkuvani on sellainen, että OK teollisuus tuottakoon, koska se on siinä hyvä, mutta ihmisilläkin täytyy olla oma roolinsa globaalissa maailmassa. Ihmiset eivät voi olla tarpeettomia.

Ihmisiä varten tämän maailman täytyy lopultakin olla, eikä robotteja varten. Se voisi toteutua siten että fiksut ja osaavat kansalaiset rakentavat älykotinsa ja elämänsä itse robottien tuottamista osakokonaisuuksista oman makunsa mukaiseksi. Itsepalveluyhteiskunta saavuttaa kliimaksinsa. Välikäsiä ei tarvita. Merkkituotteista on turha maksaa ylimääräistä. Kukin kansalainen olkoon oma brändinsä. Ei ole järkevää yrittää suojella ihmisiä heiltä itseltään.

Tavallisten kuluttajien tulisi liittoutua ja ryhtyä valvomaan omia etujaan oikein tosissaan. Kansan on puolustettava itseään suurpääomaa, poliitikkoja, verottajaa, byrokraatteja, pankkeja, yhteiskunnan väkivaltakoneistoa ja teollisuutta vastaan.

Tekninen tieto ja osaaminen ei saa olla piilotettu työelämään, vaan se kuuluu kansalle. Osaamisen tulee olla oman maan työvoiman ominaisuus, jota ei saa haaskata ulkomaille. Ihminen ensin, robotti ja virkamies vasta sitten.

Jos ei ole työtä esim. teollisuuden automaation vuoksi, on kansalla kuitenkin oltava toimeentulo. Toimeentulo ei ole ihmiselle vain jotakin ylimääräistä luksusta. Kohtuullisen toimeentulon täytyy olla kansalaisen perusoikeus.

Suomessa veronmaksajat maksavat teollisuudelle tukea neljä miljardia eli 4000 miljoonaa € joka vuosi, haluavat tai eivät, mutta veronmaksajien työllistäminen ei automatisoituvaa ja robotisoituvaa teollisuutta kiinnosta. Sitä vaan että jotakin tarttis tehrä.

Ei se niinkään oikein toimi että lyödään vaan pensselit santaan ja ripustetaan luistimet naulaan, kuten oheisessa Porin Vähäraumassa sijaitsevan Ullan Pakarin sisäkuvassa on tehty. Virallisesti kyseessä on kai lähinnä leipomo, mutta se on myös kahvila ja keittolounaspaikka. Vaikka nuo köykäiset koristeluistimet taitaa kylläkin olla tehty pääosin paperista tai pahvista, sen verran niitä varovaisesti koskettelin että rohkenen julkaista tällaisen spoilerimielipiteen.

Ihan turvallisin mielin voi noiden alle istuutua keittolounasta nauttimaan. Näiden luistimien "terät" eivät vaikuttavasta ulkoasustaan huolimatta tee kosketuksesta syviä avohaavoja ruokailijan ja/tai kahvittelijan herkkään hipiään tai otsakämärään.


Galleria