KalloValo USB!

Huipputuote on syntynyt! Naboo LABS on tuotteistanut KalloValon USB-kytkentäisen version!

USB-liitettävyys tekee tästä konseptista huippuedullisen ja joustavan voittajan.  Tällä karkotat kaamosmasennuksen pikkurahalla. Voit kytkeä KalloValo USB:n kannettavaasi, USB-laturiin tai auton tupakansytytinadapteriin. KalloValo USB:n tärkein ominaisuus on kuitenkin sen helppo valmistettavuus. Muistathan, että Naboo LABS:in tuotteet ovat DIY-konsepteja, sillä sinä Teet Ne Itse.

EDIT: Nyt myös paristo/akkukäyttö. Katso linkit artikkelin lopusta.

Alla näet valmiin KalloValo USB:n. Kuvassa on lisäksi valkoinen USB-laturi ja musta USB-autoadapteri.

Rakennusohje

Alkajaisiksi tarvitset USB-jatkojohdon. Voit valita pituuden itse. Me käytimme puolitoista metriä pitkää piuhaa. Piuhasta katkaistaan pois oheislaitteen puoleinen pää. Kaapelin vapaa pää avataan, jotta saadaan näkyviin sen sisällä olevat johtimet.

USB-johdon metallisukan sisältä löytyy neljä johdinta. Valistunut arvaus kertoi meille, että musta johdin on maa eli nolla, miinukseksikin sitä tavataan nimittää. Punainen on plus, siinä on viiden voltin tasajännite mustaan johtoon nähden. Kahdelle muulle johtimelle ei meillä ole käyttöä. Muista kuitenkin eristää ne kutistesukan pätkällä, ettei vahingossa synny oikosulkua jos käytät KalloValo USB:tä tietokoneeseen liitettynä. Todennäköisesti useimmissa kaapeleissa virtajohtimet on värikoodattu punainen/musta, ellei, niin joudut yleismittarilla mitaten hakemaan oikeat navat.

Kuten jo mainitsimme, kutistemuovisukalle on käyttöä. Ellet ole aiemmin tutustunut kutistesukkaan, kerrottakoon, että se kutistuu kuumailmapuhaltimella lämmitettäessä. Kutistamiseen voi käyttää varovasti myös sytkäriä tai pitää kutistettavaa johdinta juottimen vastuksen yläpuolella samalla hittasti käännellen. Eri paksuisten kutistesukan pätkien avulla kokoonpano käy kätevästi.

Ledien virranrajoitus hoidetaan tässä KalloValossa vastusten avulla. Kummallekin ledille tulee oma etuvastus. Vastuksen vastusarvo saadaan selville laskemalla kuinka suuri jännitehäviö siinä pitäisi syntyä halutulla virralla.

Käyttämämme ledit toimivat 80 milliampeerin virralla. Virta on siis 0,08 ampeeria. USB-johdossa vaikuttaa aina viiden voltin käyttöjännite. Valkoisten ledien kynnysjännite on tyypillisesti 3,1 volttia. Vähennetään viidestä voltista 3,1 volttia, jäljelle jää 1,9 volttia, joka on vastuksen osalle jäävä jännitehäviö. Vastusarvo saadaan jakamalla jännite virralla: 1,9V / 0,08 A = 23,75 ohmia. Vastusten tehonkestoksi riittää 0,25W.

Vastuksia ei välttämättä löydy hyllystä juuri tuon kokoista, joten päädyimme yhdistelmään, kytkimme sarjaan 22 ohmin ja 2,2 ohmin vastukset. Lopputulos osoittautui sopivaksi, ledin virta oli melko tarkasti 80 mA. Päätimme olla käyttämättä mitään erityistä koteloa kytkennän yksinkertaisuuden takia. Vastukset eristettiin kutistemuovilla ja ne asennettiin johdon väliin kutistemuovista ja pienestä tukipalasta tehtyyn paksunnokseen.

Kuvassa vasemmalla on USB-kaapelin pää. Siihen on juotettu kahten osaan haarautuva vastusketju. Kummassakin haarassa on 24,2 ohmin resistanssi. Siniset suojasukat vedetään vastusten päälle juottamisen jälkeen.

Tässä kuvassa vastusrimpsua paketoidaan hieman tukevammaksi. Taustalla on ikään kuin lastana toimiva bakeliittilevyn pala, joka kutistettiin samaan pakettiin vastusten ja johtojen kanssa. Levynpalan tehtävänä on estää, ettei johdon taivuttelu vaurioita vastuksia.

Ledit paketoitiin samalla tavalla kutistesukan avulla. Toimenpide näkyy seuraavissa kuvissa:

Tässä vielä lopuksi kuva valmiista kokoonpanosta:

Kytkentäkaavio:

Ledeinä käytimme 4-chippisiä, 80mA lämpimän valkeita 10 mm ledejä.

Vastuksia tarvittiin näille ledeille 2 kpl 22 ohmia ja 2 kpl 2,2 ohmia. Tehonkesto 0,25W tai enemmän. Vastuksia saa elektroniikkatarvikeliikkeistä, samoin kutistesukkaa. Vastuksia ostaessasi kysy, löytyisikö suoraan 24 ohmin vastusta, arvo on harvinaisempi, mutta saattaa löytyä. Myös 27 ohmin vastus käy, mutta virta ja sitä kautta ledin kirkkaus putoavat hieman.

Autoadapteri voisi olla vaikkapa tämä.

USB-laturi kenties tämä.

USB-kaapeleita alkaa olla jo nurkissa jokaisella, mutta jos tilaat DealExtremestä muita osia, saat sieltä halvan kaapelinkin.

Työkaluiksi tarvitset sivuleikkurit, juottimen, tinaa, kuumailmapuhaltimen ja mielellään yleismittarin.

Paristo / akkukäyttö: Ebayssa kannattaa kokeilla hakua: USB external battery. Ainakin tämä olisi varmaan toimiva, kävisi samalla varalatauslaiteeksi Ipodeille, yms. Sama tuote näyttäisi löytyvän myös DealExtremeltä ja jopa hieman halvemmalla.

Halvempi ratkaisu olisi kotelo kolmelle AA-paristolle USB-naaraspistokkeella. Tämä löytyi haulla: USB battery pack aa.

Creative Commons Lisenssi
Tämä teos kuuluu
Public Domainiin.

KalloValo Googlessa!

KalloValo on nyt ”tuttu Googlesta!”
Ensimmäisenä Google.fi:n hakutuloksissa komeilee linkki, jolla löydät KalloValon Naboo LABS:in sivuilta!
Google.com:n rankingissa sama hakutulos on toisena.

KalloValon maailmanvalloitus on alkanut!

SkullLight 1. prototyyppi

Tilatut ledit ja vakiovirtalähdemoduuli saapuivat postissa saksalaisesta Led1.de -verkkokaupasta. Toimitus oli todella nopea, paketti oli perillä tilauspäivän ylihuomenissa.

Nämä ledit ovat kirkkaan valkoisia, mitä ei ehkä voi pitää suositeltavana, jos haluaa ottaa kaikki mahdolliset riskit huomioon. Parempi vaihtoehto olisi näiden ledien lämpimän valkoinen versio.

Vakiovirtalähdemoduuli osoittautui todella pienikokoiseksi, ulkomitat 17*9 mm:

Problemaattiseksi osoittautui vakiovirtalähdemoduulin pienin suositeltu häviöteho, 500 mW, eli puoli wattia. Toimiessaan moduuli lämpenee liiaksi, jos siihen syydetään liikaa häviötehoa. Tällainen tilanne syntyy, jos syöttävä virtalähteen jännite on kovin korkea suhteessa ulostuloon kytkettyjen ledien kynnysjännitteiden summaan.

Kokeilua varten kaivettiin LABS:n miljoonalaatikosta tyypillinen 12 V verkkolaite:

Verkkolaitteessa lukee 12V, kuormitettavuus 1A, eli 1000 mA. Laitteemme kuluttaa vain 80 mA, joten kuormitettavuus riittää mainiosti. Mutta jännitepuoli on hieman ongelmallisempi. Halvat sekalaiset verkkolaitteet tyypillisesti antavat pienellä kuormituksella tai tyhjäkäynnillä ulos nimellisjännitettään korkeamman jännitteen. Tämän nimenomaisen yksilön tyhjäkäyntijännite oli 17,2 V. Kuormitettaessa jännite painui 15,6 volttiin.

Moduulin häviöteho selviää mittaamalla sen yli vaikuttava jännite ja sen läpi menevä virta. Häviöteho watteina on virta ampeereina kertaa jännite voltteina. Testasimme kytkentää ensin neljällä sarjaan kytketyllä ledillä.

Moduulin yli vaikutti 3,2V jännite, virran ollessa moduulille tyypillinen 82mA. Kertomalla 3,2V * 0,082A saadaan 0,26W, joka kelpaa, se on alle puolen watin rajan.

Ohitimme yhden ledin, jolloin moduulin täytyi ”hävittää” enemmän jännitettä. Moduulin yli vaikuttava jännite nousi 6,3 volttiin. Virta pysyi moduulin nimellisarvossa, ollen edelleen 82 mA. Tästä laskemalla häviötehoksi saadaan 6,3V * 0,082A = 0,52W, joka on jo hieman liikaa.

Yhteenvetona havaitsemme, että näillä lähtöarvoilla moduulissa pitää olla kytkettynä neljä lediä yhtä aikaa, ettei vakiovirtalähde kärvähdä. Huomaamme rakentaneemme KalloValon, joka soveltuu kahdelle käyttäjälle yhtaikaa, kyseessä on siis näppärä pariskuntamalli.

Valitsimme vakiovirtalähteen kokeiltavaksi, koska uskoimme sen helpottavan rakentamista. Hyvä vakiovirtalähde pystyy toimimaan laajalla sisäänmenojännitealueella, jolloin miljoonalaatikosta löytyvien komponenttien käyttö olisi helpompaa. Tämän kyseisen vakiovirtalähteen rajoituksena on kuitenkin pieni kuormitettavuus, sisäänmenojännite ei saa olla liian korkea ulostulon jännitetasoon nähden.

Millainen sisäänmenojännitteen pitäisi olla kahdelle tällaiselle ledille? Moduulin spekseissä mainitaan, että minimi sisäänmenojännite pitää olla 3,3 volttia korkeampi kuin kytketyn lediketjun ledien yhteenlasketut kynnysjännitteet. Mittasimme ledien keskimääräiseksi kynnysjännitteeksi 3,05V. Kahdelle ledille tarvittaisiin sisäänmenojännitteeksi 3,05V + 3,05V + 3,3V = 9,4V.

Entäpä kahdelle ledille käyvä korkein sallittu sisäänmenojännite? Sitä rajoittaa moduulin suurin sallittu häviöteho, 0,5W. Jakamalla häviöteho moduulin nimellisvirralla saadaan korkein sallittu moduulin yli vaikuttava jännite: 0,5W / 0,08A = 6,25V. Moduulin korkein sallittu sisäänmenojännite saa siis olla 3,05V + 3,05V + 6,25V = 12,35V. Tarvittaisiin siis jännitelähde, jonka ulostulojännite olisi 9,4V – 12,35V. Vakavoitu 12V jännitelähde olisi varsin sopiva tarkoitukseen.

Nyt tiesimme reunaehdot. Tiede ja lapsellinen toiveajattelu eroavat toisistaan siinä, että tiede pyrkii todentamaan laskelmat laboratoriokokeilla. Niin mekin. Pengottuamme aikamme LABS:n tarvikevarastoa, havaitsimme kaikkien verkkolaitteiden olevan kuta kuinkin edellä mainittua vakavoimatonta tyyppiä. Vastaan tupsahti kuitenkin vanha ulkoisen SCSI-massamuistin virtalähde, joka oli sopiva kokeiluun vakaan 12V jännitteensä vuoksi. Pöytämallin tietokonetta voikin käyttää muun toimen ohella myös KalloValon virtalähteenä haaroittamalla vaikkapa lisäpuhaltimen johdon ulos tietokoneesta.

Kytkimme tähän 12V teholähteeseen vakiovirtamoduulin ja kaksi lediä. Yllättäen virtalähde käyttäytyi hieman oudosti, ulostulojännite alkoi sykkiä ja KalloValosta tuli diskovalo. Arvelimme syyksi sitä, ettei näitä virtalähteitä ole tyypillisesti suunniteltu toimimaan näin pienellä kuormituksella, joten kytkimme pienen 12V puhaltimen lisäkuormaksi. Virtalähde rauhoittui ja jännite asettui 12.2 volttiin. Nyt mittaukset kertoivat, että laskelmat pitivät paikkansa. Vakavoidulla 12V teholähteellä ja kahdella käyttämällämme ledillä vakiovirtamoduulin häviöteho oli 0,46W, joka kelpaa hyvin.

Rakennusohje näillä komponenteilla:

Tarvitaan 1 kpl 12V vakavoitu tasajännitelähde tai verkkolaite, jonka jännite pysyy 9,4V – 12,35V välissä kuormitettuna. Verkkolaitetta on voitava kuormittaa 100 mA virralla. Myös pöytämallin tietokone käy.

Tarvitset 2 kpl näitä ledejä ja 1 kpl tällaisen vakiovirtamoduulin.

Lisäksi tarvitset kytkentäjohdinta, tinaa, juottimen, yleismittarin ja mahdollisesti pienen kotelon. Ledien jalkojen suojaamiseen tarvitset kutistesukkaa ja/tai eristysnauhaa.

Sinun pitää selvittää kumpi verkkolaitteesi navoista on plus ja kumpi miinus. Väärinkytkentä voi rikkoa komponentteja. Jos otat jännitteen tietokoneesta, tarvitset mahdollisesti haaroitusliittimen kahdelle kiintolevyn johdolle, ellet halua katkoa piuhoja. Vanhemmista kiintolevyliittimistä 12V jännite löytyy keltaisen ja mustan johdon väliltä.

Ledien jalat ovat eri pituiset. Pidempi jalka on anodi, joka pitää kytkeä plussaan päin.

Tässä kuvassa on koko kytkentä verkkolaitteesta eteenpäin:

Kun tilaamamme muut ledit ja niiden ohjaimet saapuvat, rakennamme uusia protoja. Keskustelu on tervetullutta! Facebook-ryhmä Edullista valoa aivoihin on perustettu itserakentajia varten. Voit myös kommentoida artikkelia tässä blogissa.

Tässä lisätietoa vakiovirtamoduulissa käytetystä regulaattoripiiristä (pdf). Todennäköisesti jatkossa toteutamme saman kytkennän hieman järeämmällä piirillä, jolloin sopivan jännitelähteen löytäminen on hieman helpompaa.

terveisin V.I.N.

Creative Commons Lisenssi
Tämä teos kuuluu
Public Domainiin.

Valkoisten LEDien spektristä

Valokuvista päätellen Valkee Ltd:n kirkasvalokuulokkeissa käytetään valkoisia ledejä.

Valkoiset ledit ovat itse asiassa sinisiä ledejä, joihin on varsinaisen puolijohteen lisäksi lisätty loisteainetta, jonka sininen valo aktivoi. Oheisesta kuvasta on hyvin nähtävissä valkoisen ja lämpimän valkoisen teholedin eroavaisuus. Warm white-ledissä puolijohteet on kuta kuinkin peitetty fluoresoivan loisteainekerroksen alle. White-ledissä puolijohteet näkyvät matriisina loisteainekerroksen alta.

Valkoisten ledien säteilemän valon allonpituuksien jakauma onkin yhdistelmä sinistä valoa ja loisteaineen säteilemää pitkäaaltoisempaa valoa:

Intensiivisen sinisen valon epäillään aiheuttavan haittaa mm. silmien valoherkille soluille, mutta on esitetty epäilyjä, että lyhytaaltoinen valo voisi olla haitallista myös esim. iholle.

Wikipedia:

Blue hazard: There is a concern that blue LEDs and cool-white LEDs are now capable of exceeding safe limits of the so-called blue-light hazard as defined in eye safety specifications such as ANSI/IESNA RP-27.1-05: Recommended Practice for Photobiological Safety for Lamp and Lamp Systems.

Naboo LABS suositteleekin, että itse rakennettavissa laitteissa pitäydyttäisiin käyttämään lämpimän valkoisia ledejä, joiden spektrissä sinisen valon osuus on merkittävästi pienempi, eikä tiettävästi aiheuta ongelmia.

Creative Commons Lisenssi
Tämä teos kuuluu
Public Domainiin.

Facebook-ryhmä: Edullista valoa aivoihin!

KalloValon rakentamisesta kiinnostuneille on oma ryhmä Facebookissa: Edullista valoa aivoihin!

Ryhmä on vapaa kanava kaikille korvaLEDien rakentamisesta kiinnostuneille. Rakenteluohjeet ovat tervetulleita!

Creative Commons Lisenssi
Tämä teos kuuluu
Public Domainiin.

Mistä LEDejä KalloValoon?

KalloValon rakentaja tarvitsee kirkkaita LEDejä. Mutta mistä niitä saa?

Luonnollisesti kotimaiset elektroniikkaliikkeet ovat yksi vaihtoehto. Mutta valikoima saattaa olla suppea ja ledien kirkkautta yms. seikkoja voi olla vaikeaa vertailla.  ELFA Elektroniikka on hyvä ja luotettava toimittaja, jolla on laaja valikoima. Kuitenkin toimituskulut voivat näytellä (liiankin) merkittävää osaa pienissä ostoksissa. Muuten ELFAa voi varauksetta suositella.

Me Naboo LABS:ssa hankimme ledit ulkomailta. On olemassa monia toimittajia, joilta saa pieniä eriä ledejä kätevästi hyvin pienillä postikuluilla suoraan omaan postilaatikkoon. Nykyisellä dollarin kurssilla alle 55 dollarin nettiostokset EU:n ulkopuolelta ovat vapaita arvonlisäverosta ja tullin periminen alkaa vasta huomattavasti korkeammista summista. EU:n sisältä tilatessa hankkiminen on vielä helpompaa.

Oleellinen apuväline ulkomailta tilatessa on PayPal.  Ellet ole käyttänyt PayPal-maksua, et tiedä, kuinka helppoa nettitilausten tekeminen voi olla! Suosittelemme PayPalia kymmenten ostosten kokemuksella.

KalloValon tuotekehitystä varten olemme tilanneet komponentteja mm. seuraavilta toimittajilta:

Led1.de, jolta olemme tilanneet huippukirkkaita 10mm ledejä.

Edellisten virransyöttöön löytyi samalta toimittajalta käteviä pieniä vakiovirtamoduuleja.

Toinen monipuolinen ostopaikka on maailmanlaajuinen verkkohuutokauppa Ebay. Sieltä on tilauksessa 10 kpl lämpimän valkoisen sävyisiä 10 mm ledejä.

Kaikkein kirkkaimmat ledit ovat tyypillisesti halkaisijaltaan 10mm, joka saattaa olla hieman liian paljon joihinkin korvakäytäviin.  Googlettamalla löytyi nettikauppa TopBright88, jonka valikoimassa oli todella tehokkaita 8mm ledejä.

Nämä 8mm ”straw hat”-ledit toimivat peräti 300 mA virralla, joten niiden syöttämiseen eivät sovellu aiemmin mainitut vakiovirtamoduulit. DealExtreme on monille tuttu tingeltangelikauppa, jonka valikoimista löytyy hieman yli 300mA virtaa toimittava led-ohjain.

Hieman asiallisemmalta vaihtoehdolta vaikuttaa kuitenkin Ebaystä löytyvä Sure Electronicsin 300 mA ajuri.

Tällaisia tarpeita olemme tilanneet. Todennäköisesti rakennamme kaksi tai kolme erilaista versiota käytettäväksi kotona tai esim. autossa.

terv. V.I.N.

Creative Commons Lisenssi
Tämä teos kuuluu
Public Domainiin.

KalloValo – SkullLight

Naboo LABS on tällä hetkellä suunnannut tuotekehitysponnistuksensa ajankohtaisen ongelman ratkaisemiseen. Talviaikaan monia vaivaa ns. vuodenaikamasennus eli Seasonal Affective Disorder, SAD, joka tunnetaan myös kaamosmasennuksen nimellä. LABS kehittää uutta henkilökohtaista hoitolaitetta, joka on reverse-engineering-versio markkinoille tulleesta kaupallisesta itsehoitolaitteesta.

Kaupallisen laitteen korkea hinta on noussut hankinnan esteeksi monille työttömille, opiskelijoille, yksinhuoltajille, varusmiehille ja vanhuksille, näin muutamia mainitaksemme. LABS toivookin tuotteistavansa Do-It-Yourself-ratkaisun, jonka hinta jäisi murto-osaan kaupallisen version kustannuksista. Naboo LABS julkaisee tuotteen rakennusohjeita sitä mukaa kun tuotekehitys etenee. Ratkaisulle on annettu nimi KalloValo – SkullLight.


Naboo LABS ei myy eikä toimita mitään tuotteen valmistuksessa tarvittavia osia. LABS ei myöskään valmista mitään tuotetta, ainoastaan informaatiota. LABS ei vastaa kenenkään itse rakentamien laitteiden toimintakelpoisuudesta tai turvallisuudesta. Ratkaisujen valmistaminen ja kytkentä pyritään esittämään mahdollisimman seikkaperäisesti, mutta toimintatakuuta, virhettömyyttä tai turvallisuutta ei taata. Jokainen on ITSE vastuussa rakentamistaan laitteista. Älä rakenna, ellet arvele siihen kykeneväsi. Kaupallisia, valmiita ratkaisuja on saatavissa.

Creative Commons Lisenssi
Tämä teos kuuluu
Public Domainiin.