#8 Projek Integrasi - pembinaan, bhg 1.

Hari ini hari yang produktif untuk Projek Integrasi.  Pembinaan projek telah bermula setelah siap litarajah terakhir and persiapan bahan dan alatan yang diperlukan.  Pertamanya, bahan yang akan digunapakai - kotak terbuang.  Ini mangsanya.

Ukuran-ukuran telah dibuat, mengambilkira saiz kipas, modem dan wifi router, dan juga pendawaian yang diperlukan.  Rekacipta kotak secara ringkasnya ada 4 bahagian - bahagian depan untuk kipas.  Di belakang kipas, terdapat ruang tiga tingkat.  Tingkat pertama untuk pembekal kuasa SMPS, suis, fius, LED, perintang dan segala macam pendawaian.  Tingkat kedua untuk modem dan tingka ketiga untuk wifi router.  Bahagian belakang masih perlu difikirkan sama ada akan ditutup, atau dibiarkan terbuka untuk tempat angin keluar.  Kotak yang dimangsakan dipotong dan dibentang, dan pelan kotak dilukis kemudian potongan dibuat.  Tiba masa untuk melipat kotak, saya pinjam pemotong pizza untuk menekan garisan lipatan supaya lipatan yang kemas dapat dibuat.  Memang berkesan!

pemotong pizza untuk garis lipat

Selepas semuanya dilipat elok, klip kertas digunakan sementara proses pembinaan berjalan.  Tempat kipas ditanda, dan titik tengah dicari dengan cara garisan pepenjuru.

lipatan yang elok.. lekatkan dulu dgn klip kertas

cari titik tengah, lukis bulatan kipas

lubang untuk kipas dah siap potong

guna template untuk potong lubang suis, dan pasang suis

kiri- tempat masuk wayar AC, fius dan tempat masuk kable LAN & dsl

dari luar - soket fius dan lubang kabel LAN & DSL

lug kabel untuk semua suis.  wayar didedah sekitar 6mm

oop.. terpanjang sikit kena potong lagi

lug kabel untuk sambungan pembekal SMPS.  Kabel di "crimp" dengan alat cable crimper.  Sambungannya kuat, tidak perlu pateri lagi

pendawaian siap.  Dawai N ke terminal N SMPS, juga ke terminal lampu neon pada suis AC.  Dawai bumi (hijau) ke terminal bumi SMPS .  Dawai hidup ke fius, kemudia ke suis AC, kemudian baru ke terminal L SMPS.   Ujikaji kipas secara terus

tunggu... pasang fius dulu

Selepas ini, saya jalankan ujian sambungan dahulu.  

1)  ujian sambungan (continuity test) dari palam AC ke terminal dalam kotak - L ke L, N ke N, E ke E, dan seterusnya.  Pastikan rintangan kurang dari 1 ohm 

2)  ujian litar pintas - pastikan tiada litar pintas, atau rintangan dalam julat megaohm untuk semua terminal-terminal L-N, L-E, N-E, juga untuk +12V ke 0V pada SMPS.

3)  ujian suis - suis terbuka rintangan dalam julat megaohm, suis terpasang rintangan <1 ohm.

Setelah berpuas hati semuanya baik barulah saya sambungkan kuasa AC dan pasangkan suisnya.

YA!  BERJAYA!  Voltan SMPS 12.08V, kipas kelajuan tinggi, angin kuat

lampu pada suis AC juga berfungsi

Saya berhenti dulu di sini.  Posting akan datang saya akan tunjukkan pembinaan panel LED, sinki haba untuk perintang kipas, dan pendawaian seterusnya.  

#7 Projek Integrasi: Hardware

At this point we are almost ready for Projek Integrasi build.  Some of the hardware that will be used are shown below

Details:
1) AC main switch:  R13-112 round type illuminated rocker switch, rated at 250Vac 10A (rm1.60)
2) DC switches:  XW-601 rocker switch rated at 6A 250Vac (rm1.20)
3)  LEDs:  5mm generic no-spec red LEDs
4)  Cable lugs for switch terminations
5)  Fuse holder
6)  Resistors: 10+15ohm for fan, 560 ohm for LED current limiting
7)  DC plugs (5.5mm OD 2.1mm ID and 3.5mm OD 1.4mm ID) (OD=outer diameter, ID inner diameter)

As usual, just google it to find datasheets for the parts.  I managed to find similar datasheets for the switches, I need the dimensions for the panel cutouts.  Below is a tryout of the front panel on plain paper.

panel layout..  circle above the switches are the 5mm LEDs.

Below is the final schematic.  DC fuse should read >1.3A, final value to be decided later.  Depending on the noise (if any) on the DC12V, I may have to put a DC filtering capacitor but until I can quantify it (I need a scope!)  I'll leave it for later.

Final schematic

And below is the wiring diagram, approximately.  The SMPS -12V terminal should read 0V hehehhh, typo.  Here I have forgotten to include the DC fuse.  I've also shown how the AC switch should be wired so that it gets illuminated by the neon lamp when its on.

wiring diagram

The build material for Projek Integrasi will be... cardboard!  I'll probably post pics of the build in the next entry

#6 Projek Integrasi: Analisa Arus Kipas dengan Perintang Bersiri

Kerja Projek Integrasi tertangguh sementara kerana saya tidak cukup perintang 2W untuk membuat ujian.  Hari ini saya pergi beli perintang 2W di Hondai bernilai 15 ohm, 20 ohm, 33 ohm, 43 ohm dan 68 ohm.  Setiap satu harganya 30 sen.

Berikutnya saya membuat ujian ke atas kipas Seada 12V 0.28A sekali lagi dengan perintang bersiri dan keputusannya boleh dicarta seperti di bawah.

Kita boleh lihat yang arus boleh dikurangkan ke 100 mA, namun kelajuan kipas adalah amatlah perlahan pada tahap ini.  Saya dapati perintang 33 ohm dan 43 ohm memberi kelajuan angin yang munasabah.  Saya juga dapati perintang menjadi agak panas, walaupun perintang 2W digunakan.  Sebagain contoh, untuk perintang 33ohm, pada voltan 12V, pelesapan kuasa (power dissipation) = I^2*R = 0.158^2 * 33 = 0.83W, ini masih kurang daripad 2W, namun perintang terasa amat panas.

Cara mudah untuk mengatasi masalah ini ialah pecahkan perintang kepada dua, sebagai contoh, gunakan perintang 15 ohm bersiri dengan 20 ohm.  Ini akan mengurangkan pelesapan kuasa untuk kedua-dua perintang dan menghasilkan haba yang kurang sedikit.  Mengikut perkiraan saya, menggunakan arus yang sama, perintang 15 ohm akan melesapkan 0.38W, manakala perintang 20 ohm akan melesapkan 0.5W.

Satu lagi cara ialah dengan meletakkan perintang di dalam arus angin untuk menyejukkannya.  Lebih baik lagi jika sinki haba (heat sink) juga digunakan untuk melesapkan lebih banyak haba yang terhasil.

Maka kedudukan Projek Integrasi sekarang adalah begini.  Saya akan gunakan 15 ohm bersiri dengan 20 ohm bersiri pula dengan kipas, supaya apabila 12Vdc dibekalkan, arus kipas sekitar 150mA dengan kelajuan angin dan tahap bunyi yang munasabah.  Keperluan bekalan kuasa telah berkurang iaitu 1.0A + 0.15A = 1.15A bermakna saya mempunyai margin rekabentuk yang lebih banyak jika menggunakan perintang bersiri.

Tugasan seterusnya:
1)  Rekabentuk luaran, dan bahan-bahan
2)  Antaramuka pengguna
3)  Faktor keselamatan - fius, dsb
4)  Litarajah akhir

Istilah baru hari ini:  pelesapan kuasa.  Hmm.. macam istilah politik pula (demam pilihanraya)...

#5 Projek Integrasi: Fan Power Supply Requirement

Let's continue with Projek Integrasi determination of the fan power supply requirements.  I currently have three fans which I have hoarded  acquired over the years:
1.  Seada 12V 0.28A 120mm fan
2.  Yuh Jonq Inc 12V 0.13A 80mm fan circa 1994
3.  Intel  12V 0.17A 90mm CPU fan
All three fans were characterized by supplying a variable voltage and measuring the current drain.
Wind speed is the desired variable, but I simply do not have a good way of measuring wind, so I'll base it on "feel".  I might later consider a DIY thermal mass flow meter for this purpose.

Black box is unregulated supply, grey box is variable voltage regulator based on LM317, blue DMM measures voltage,  green el cheapo DMM measures current.  Fan under test is from Intel.

Seada 12V 0.28A

Yuh Jonq 12V 0.13A

Intel 12V 0.17A

The final result is as follows:

All three fan responses are plotted on a single graph.  The point where the fan starts to spin up is marked.  Seada starts to spin at the lowest voltage, around 3V.  Overall, it also has the fastest wind speed, at the expense of current drain and noise.  It was noted that the Seada fan at 9V (200mA) produces more wind and than the other fans at 12V, and at an acceptable noise level.  This means that I can put a resistor in series with the fan to drop some voltage so that 9V is presented across the fan and 3V across the resistor.  At 200mA, this works out to be 3V/200mA = 15 ohms.  The power rating of this resistor should be 3V*0.2 = 0.6W at least.

Options:
1)  Drop 3V across a resistor - need 15ohms 0.6W resistor, fan will draw 200mA
2)  Drop 4V across a resistor - need 22 ohm 1W resistor, fan draws ~ 184mA
3)  Drop 5V across a resistor - need 30 ohm 1W resistor, fan draws ~162mA

Whatever it is, it is still possible to use a 12V supply to power the fan at full blast, at the expense of 0.27A current drain.  Based or earlier 1A requirement of the ADSL modem and wireless router, the minimum power supply requirement for everything (modem + router + fan) is thus 12V 1.3A (if no resistor is used).

And what do you know?  Just weeks earlier, I purchased this 12V 1.3A SMPS (switch mode power supply) from Tonsin for RM30.  It was intended for another project, but what an amazing coincidence!

SMPS 12V 1.3A - never been tested yet

Summary of power supply requirement:
1) Power supply requirement for fan alone is 12V 0.3A at maximum wind speed, current requirement could be lower if use a series resistor to drop off some voltage
2)  Power supply requirement for total Projek Integrasi is 12V 1.3A

In the next Projek Integrasi post, maybe I'll discuss the user interface and touch some aspects of the case design.  I foresee a struggle with "antaramuka" lingo hahhahhaa!

#4 Projek Integrasi: Keperluan Bekalan Kuasa

Selamat kembali ke Projek Integrasi.  Kali ini saya akan membentangkan keperluan pembekalan kuasa untuk peranti modem ADSL dan wireless router.

Jika dilihat pada AC adapter masing-masing, modem ADSL memerlukan DC 9V 2A, manakala peranti wireless router menggunakan DC 12V 1A.  Ini adalah angka nominal, kita perlu ukur sendiri voltan dan arus sebenar semasa peranti dalam operasi.  Sebaik-baiknya, rekacipta harus mempunyai ruang tambahan (margin) untuk keadaan paling buruk (worst case situation).  Ukuran voltan dan arus dibuat menggunakan meter pelbagai digital (digital multi-meter) atau singkatannya DMM.  Ukuran voltan harus dibuat dalam konfigurasi selari, manakala ukuran arus dalam konfigurasi bersiri.

Voltan bekalan kuasa daripada AC adapter boleh diukur dengan mudah dalam keadaan litar terbuka seperti di bawah.  Prob ujian positif disentuhkan ke dalam, prob ujian negatif (hitam) disentuhkan di luar, dalam contoh ini voltan menunjukkan sekitar 14V.  Tiada tanda negatif mengesahkan sentuhan elektrik di dalam adalah positif, dan di luar negatif.

prob merah di dalam, hitam di luar

Amaran!  Cara begini dibolehkan untuk voltan arus terus yang rendah sekitar 12-20V dalam litar terbuka (0A), jangan sesekali buat begini untuk litar ulang-alik 240V!

Persoalannya, bagaimanakah untuk membuat ukuran voltan dan arus semasa peranti dalam operasi dalam litar tertutup?  Untuk ini, kita perlu membuat jig ujian (test jig) yang membolehkan ukuran perantaraan.  Gambarajah litar seperti di bawah membenarkan ukuran voltan dan arus sekaligus (memerlukan dua DMM):

gambarajah litar - litarajah?

Untuk modem ADSL, saya memerlukan palam (plug) dan soket bergarispusat dalaman 2.1mm (maknanya pin dalaman pada soket bergarispusat ~2.1mm dipadankan dengan lubang bergarispusat ~2.1mm pada palam).  Garispusat luaran ialah 5.5mm.  Untuk wireless router, saya memerlukan palam garispusat dalaman 1.4mm, luaran 3.5mm.  Sila rujuk di link wikipedia ini untuk maklumat tambahan untuk palam & soket bekalan DC yang biasa digunakan dalam rekabentuk peranti elektronik.

Saya selalunya membeli komponent elektronik di Hondai Pantai Jerjak atau Tonsin Jalan Argyll,  kekadangkala di Destiny Electronics Bayan Baru.  Palam 2.1mm ini harganya 50sen, soketnya beharga RM1.00 di Hondai.  Saya membuat jig ujian tersebut secara ekspress tanpa menggunakan PCB seperti di bawah:

jig ujian

palam 2.1mm garispusat dalam, 5.5 mm garispusat luar

soket yang berpadanan

Seterusnya ukuran bekalan kuasa dibuat.  Berikut adalah bacaan-bacaan yang diambil:

Modem tertutup:  13.50V, 0.0 A (litar terbuka)
Modem terpasang, LED DSL berkelip :  11.10V, 0.38A
Modem terpasang, LED DSL berkelip :  11.10V, 0.42A selepas seketika
Modem terpasang, LED DSL terpasang (internet tersambung) 11.05V, 0.44A

Wireless router tertutup:  12.09V, 0.0A (litar terbuka)
Wireless router terpasang: 11.57V, 0.38- 0.40A

Makanya, dapatlah kita rumuskan seperti berikut:
1)  Memadai untuk membekalkan hanya satu voltan 12V untuk kedua-dua peranti.  Modem ADSL berkemungkinan mempunyai pengawalselia voltan 9V (voltage regulator) didalamnya untuk menjana DC 9V yang diperlukan.
2)  Keperluan arus minima (untuk konfigurasi sedia ada) ialah 0.44 + 0.40, iaitu sekitar 0.84A.  Untuk margin rekabentuk, saya menambah angka keperluan sehingga 1.0A
3)  Untuk kedua-dua peranti kita perlukan bekalan kuasa 12V 1A.

Langkah seterusnya ialah keperluan bekalan kuasa untuk kipas penyejuk.  Ini akan dibincangkan dalam posting Projek Integrasi yang akan datang.

Istilah jarang-pakai untuk saya:  palam (hampir meloyakan!), pengawalselia (regulator!)
Istilah meloyakan tak jadi pakai - pemadan arus ulang-alik (uwek!  AC adapter!)
Istilah reka sendiri - litarajah (schematic)