Implementierung eines solaren 48V Gleichstrom-Netzes im OpenEcoLab2

Das Forschungs-Projekt “OpenNanoGrid” beschäftigt sich mit der Entwicklung, Implementierung und experimenteller Erprobung eines dezentralen DC-Niedervolt-Hausversorgungssystems auf OpenSourceHardware-Basis. Jetzt erfolgte erstmalig eine Referenz-Implementierung des OpenNanoGrids im OpenEcoLab Rahden (einem Forschungs- u. Entwicklungs-Standort sowie Reallabor vom Open Source Ecology Germany e.V.). Das System ist auf die örtlichen Gegebenheiten ausgelegt aber kann als Fallbeispiel für andere stationäre Hausversorgungen auf OpenNanoGrid-Basis dienen, weil hier bereits alle wichtigen Grundelemente zum Einsatz kommen.

OpenNanoGrid Backplane.
10,5 KWh Solarspeicher mit Pylontech US3000C Akkus.

Rückseite der Backplane.
Drei Solarladeregler vom Typ Victron Smartsolar MPPT 150/35 liefern den Solarstrom an die Batterie

Das Projekt ist entstanden durch die langjährige Zusammenarbeit zwischen OSEG, LibreSolar und der Arbeitsgruppe cos(h) der HAW Hamburg und beschreibt die logische Weiterentwicklung der gemeinsam entwickelten LibreSolarBoxen (https://wiki.opensourceecology.de/SolarBox) zu einem größeren, stationären Standortnetzwerk. Es wurde von der Veolia Stiftung gefördert im Rahmen des Förderprogrammes 2021, “Energieeffizienz und erneuerbare Energien”

Ich habe diesen Artikel kürzlich im OSEG-Blog veröffentlicht.

Um ihn ganz zu lesen,
bitte HIER klicken

Hier ein Gedanke dazu, wie man eine Tiefkühltruhe in einen energiesparenden Kühlschrank konvertieren kann. Das geht an sich relativ einfach mittels eines Temperatur-gesteuerten Relais, aber es gibt dabei noch ein kleines ergonomisches Problem, nämlich wie man bequem von oben an die jeweils benötigten Fächer rankommt.

Ich hab dazu aber gerade was cooles auf YouTube gesehen, ab Min 3:30 unter https://www.youtube.com/watch?v=40TyyI9Ntds

Der Mechanismus funktioniert ähnlich wie bei einem Riesenrad: Durch drehen des Rades gelangt jede Gondel mal bis nach ganz oben – nur dass hier längliche Container statt Gondeln verwendet werden.

Es geht mir dabei um den Mechanismus, wie die länglichen Container durch drehen des Aussen-Rades gezielt nach oben befördert werden können.

Und zwar denke ich schon seit längerem über das Problem nach, wie man es ergonomisch handhaben könnte, falls man mal eine Tiefkühl-Truhe in einen energiesparenden Kühlschrank konvertieren möchte.

Der grundlegende Konstruktionsfehler bei Kühlschränken ist, dass sie hochkant gebaut sind und beim Öffnen der Tür die ganze kalte Luft (welche schwer ist) nach unten quasi rausfällt, was bei einer vertikal angeordneten Tiefkühl-Truhe nicht passiert, da man hier ja von oben zugreift.

Das ist natürlich der Bequemlichkeit geschuldet, weil gerade bei einem Kühlschrank, an den man ja mehrmals täglich ran muss, durch die Hochkant-Anordnung ein bequemer und schneller Zugriff auf das jeweilige Kühl-Gut möglich ist.

Umgekehrt hätte man bei einer konvertierten Tiefkühltruhe das Problem, dass man schlecht an die unteren Sachen drankommt und erst alles darüber Liegende irgendwie beiseite schieben oder räumen müsste. Was bei normalem Tiefkühl-Gebrauch noch gerade eben akzeptabel ist, weil man da ja nur eher selten ran muss.

Bei einer zum Kühlschrank konvertierten Kühltruhe hingegen wäre das wahrscheinlich genau der entscheidende Faktor, welcher trotz möglicher Energieeinsparungen zu einem Akzeptanz-Problem beim Konsumenten führt. Aber mit der in dem Video dargestellten Mimik wäre dieses Problem lösbar und damit sowohl die Energieeinsparung als auch gleichzeitig Bequemlichkeit bzw. ein ergonomischer Zugriff möglich.

Die Konvertierung selbst lässt sich übrigens ziemlich einfach durchführen mit einem Temperatursensor-gesteuerten Relais … wie zB. meiner TempCTRL

Siehe dazu auch die Projektseite im OSEG-Wiki unter https://wiki.opensourceecology.de/TempCTRL

TempCTRL: Mittels eines Temperatursensor-gesteuertem Relais kann eine vorgegebene Soll-Temperatur eingehalten werden.

Eine Tiefkühltruhe kühlt normalerweise so bis ca. -18°C, während ein Kühlschrank nur rund +4°C benötigt. Das Kühlen selbst geschieht in beiden Fällen durch gelegentliches anschalten des Kompressors, sobald die Temperatur über einen vorgegebenen Soll-Wert steigt.

Dadurch dass der Kühlschrank eine höhere Temperatur benötigt wäre damit der Kompressor der Tiefkühltruhe immer im ON-Modus, also quasi ständig eingeschaltet. Indem man nun das Relais einfach in das 230V-AC Stromkabel zwischenschleift kann man nun willkürlich bzw. durch die TempCTRL gesteuert ein- und aus-schalten.

Dabei ermöglicht ein ArduinoMega mit einem LCD-Keypad die komfortable Eingabe eines Temperatur Soll-Wertes sowie der zulässigen Abweichung (bzw. Hysterese). Als netten Nebeneffekt kann man den Temperaturverlauf noch über WLAN-tracken und aufzeichnen, da auch ein ESP8266-Modul mit onboard ist, so dass man berechtigterweise von einem “IoT-enabled” Kühlschrank sprechen könnte

Da in diesem Fall der Wert nicht oft geändert werden muss könnte man das auch noch einfacher und billiger gestalten und auf den ArduinoMega und das Display verzichten, weil die Steuerungsaufgabe locker noch durch den ESP8266 mit erledigt werden kann. Siehe dazu auch meinen Blog-Artikel von neulich, in dem ein dazu passendes ESP8266-Modul beschrieben wird. Man müsste hier lediglich an einen der freien Ausgänge noch ein Relais dranhängen.

Grundlegende Infos und Bauanleitungen zum Umbau findet man auch reichlich, wenn man in Google die Suchworte “conversion freezer refrigerator” eintippt. Aber bei fast allen dieser Projekte ist bislang eben genau dieses besagte Ergonomie-Problem noch nicht gelöst, weshalb ich auch so angetan war von der in dem YouTube-Video gezeigten Mechanik.

Natürlich bedeutet es noch einen weitaus erheblicheren Aufwand eine solche Mimik tatsächlich in eine Tiefkühltruhe zu integrieren, aber damit hat man zumindest schonmal eine Art Blaupause, wie sowas aussehen denn könnte.

Update zum Temperatursensor: Ich hab den jetzt mal am Stück eine komplette Batterieladung (bestehend aus 2 Stck. AA Einweg-Batterien) leersaugen lassen und dank dem Deepsleep-Modus konnte damit die Dauer von ca. 24h auf stolze 16 Tage erweitert werden.

Allerdings habe ich dabei nicht ganz das obige SetUp mit dem ESP-01 board verwendet, sondern ich hatte mich nach einer etwas komfortableren Lösung umgesehen. Da gibts zum einen das NodeMCU-board, sehr nice zum entwickeln, aber noch relativ teuer. Als State of the art board kann man aber wohl mittlerweile das “Wemos D1 mini” ansehen.

Bei diesem (wie auch beim NodeMCU) benötigt man keinen FTDI-Adapter mehr, weil ein USB-Chip (ein CH340G, der gleiche wie auch beim Arduino) mit on board ist, man braucht also nur noch ein USB-Kabel. Beim NodeMCU sind zwei Taster für Reset und für Flash-Modus mit auf dem Board, aber beim Wemos D1 nur noch der Reset-Taster, irgendwie haben die das geschafft,d ass der Flash-modus automatisch erkannt und der entsprechende Pin gegen Masse gezogen wird – sehr komfortabel ! Und obendrein ist das Board auch noch etwas billiger, also schon ab etwa 3.50 EUR zu haben und somit nur noch rund 2,- EUR teurer als das ESP-01. Da ausserdem noch der GPIO16 nach aussen geführt wurde, kann man hier problemlos für Deepsleep eine Verbindung nach Reset anlegen und somit das anschliessende Wake-Up ermöglichen. Beim ESP-01 musste ich dafür ja extra noch eine Brücke an den winzigen Chip anlöten, was man sich hier ersparen kann. Da ich finde, dass das die 2,- EUR mehr wert ist, wäre dies jetzt das Board meiner Wahl … das ESP-01 würde ich nur noch für Anwendungen verwenden, wo ein Stromanschluss in der Nähe ist und die nicht auf Batteriebetrieb laufen sollen.

So sieht das Wemos D1 mini von unten aus, man erkennt den USB-Chip samt Anschluss.

Und so sieht es von oben aus. Daneben noch ein dazu passendes DS18B20-shield.

Daneben befindet sich noch ein passender shield mit einem DS18B20 Temperatur-Sensor. Eigentlich war das shield ein Fehlkauf weil ich da was falsch verstanden hatte, aber dadurch bin ich erst auf das Wemos-Board aufmerksam geworden und mir wurde klar, das das sogar noch ebsser ist als das NodeMCU.

Mit diesem Setup ist das Ganze jetzt wie gesagt unglaubliche 16 Tage am Stück durchgelaufen. Wobei es wichtig ist zu bedenken, dass nicht die volle Kapazität der AA-Batterien ausgeschöpft werden kann. Ursprünglich haben die zwei zusammen 3.2V, das geht dann runter bis auf 3.0 oder 2.8V, aber dann ist Schluss, weil die Spannung nicht mehr ausreichend ist für den ESP, der ja nominell 3.3V verlangt.

Genau das war auch der Grund, warum ich die effektive Dauer experimentell ermitteln wollte, weil ich nicht genau wusste, wie weit die Spanung runtergehen kann ehe Schluss ist.

Natürlich kann man anstatt der beiden AA Einweg-Batterien auch einen 18650 Li-Akku verwenden.

Anstatt der beiden AA Einweg-Batterien hier ein 18650 Li-Akku

Dieses SetUp hat den Vorteil, dass der Akku wieder aufgeladen werden kann und mit 3100 mAH Kapazität dürfte der auch noch ein paar Tage weiter reichen als die AA Batterien. Im übrigen ist aber auch die Taktrate entscheidend, d.h. wie oft man den ESP aufweckt und die Daten versendet. Bei den meisten (zumindest für mich relevanten) Anwendungen, wie Messung einer Temperatur oder Überwachung einer Solarspeicher-Spannung würde es im Grunde völlig reichen, nur alle paar Minuten einen Wert zu senden. Im vorliegenden Falle hatte ich aber einmal pro Minute gesendet. Würde man diesen Wert auf 5 oder gar 15 Minuten erhöhen, dürfte man damit noch deutlich weiter kommen.

Um der Sache mal genau auf den Grund zu gehen habe ich heute versucht exakte Verbrauchswerte zu bestimmen und dabei ist folgendes rausgekommen:

1. Der Verbrauch während des Sendens ist rund 75 mA. Kein Wunder, dass da eine normale AA-Batterie ohne Deepsleep nach 24h leergelutscht ist. Bei einmal Senden wird diese Strommenge für die Dauer von 5 oder 6 Sekunden benötigt … genau konnte ich die Zeit nicht messen, aber so pi mal Daumen. Ich gehe bei meinen BErechnungen konservativ von 6 s aus.

2. Der Verbrauch während des Deepsleep ist 0.125 mA bzw. 125 uA. Ich schätze, dass die sich ungefähr so zusammensetzen, dass rund 40 uA für den ESP und ein bischen Peripherie draufgehen und etwa 80uA für den CH340G, also den USB chip, der leider auch während der Deepsleep-Phase einiges an Strom verbraucht. (Falls man dieses vermeiden möchte könnte man zB. den ESP-01 verwenden, der ja keinen USB-Chip hat, allerdings muss man dann für Deepsleep selbst das eine Kabel an GPIUO16 anlöten). Aber wie sich das nun genau zusammensetzt ist mir ja eigentlich fast egal, da ich eh künftig wahrscheinlich das Wemos board nutzen werde und dieses verbraucht für den ESP UND den CH340 und alles andere nun mal 0.125mA im Deepsleep-Modus.

So, jetzt geht die Rechnerei los Ich hatte ja eine minütliche Taktung, d.h. während einer Minute bzw. 60 s wird einmal für 6 s mit 75mA gesendet und die restlichen 54s wurden im Deepsleep-Modus jeweils 0.125mA verbaucht. Damit komme ich rechnerisch auf eine durchschnittliche Dauerleistung von 7.11 mA. Tatsächlich gemessen habe ich aber nur 5.6 mA, was ich mir damit erkläre, dass ich diese besagten 6s halt nicht exakt messen konnte, also die Dauer der Sendephase. Ausserdem habe ich die Rechnung versehentlich mit 70 anstat 75 mA durchgeführt. Aber so ungefähr kommt das ja hin und es ist nie verkehrt, bei sowas etwas konservativer zu rechnen.

Interessant war nun die Frage, wie sehr eine etwas langsamere Taktung ins Gewicht fallen würde und ich musste feststellen, dass die Taktung sehr stark ins Gewicht fällt bzw. eine langsamere Taktung die Lebensdauer extrem verlängern kann. Ich fasse mal die (rechnerischen) Ergebnisse für Euch zu sammen:

Bei Taktung 1min: 7.11mA durchschnittlicher Verbrauch, sollte bei einem 3000mAh Akku für ca. 17 Tage (bzw. bei 5.6mA für 22 Tage) reichen.

Bei Taktung 5min: 1.52 mA, reicht für 82 Tage.

Bei Taktung 15min: 0.59 mA, reicht für 125 Tage.

nice

Ich seh das Ganze auch als Key-Technologie für andere Projekte, immerhin befasse ich mich ja schon seit einigen Jahren mit der Übertragung von Sensordaten. Anfangs noch mit Ethernet-Kabel und Stromanschluss ( = schlecht für Outdoor) und seitdem wünsche ich mir einen einfachen, billigen Sensor, den ich einfach nur irgendwohin plaziere, sei es drinnen oder draussen und der mit die Messdaten bequem an einen zentralen Raspi funkt, wo ich sie speichern und visualisieren kann. Das brauche ich für Temperatur-Messungen (Pilzkeller, Anzuchtgewächshaus, Testen meines Solar-Warmluft-Kollektors, und vieles mehr.

Laut meiner Praxis-Erfahrung ist der Knackpunkt bei der Sache *nicht* der, dass man damit ne schicke Wetterstation oder sowas bauen kann. Viel entscheidender ist, dass ich für das Development von Projekten wie Warmluftkollektor, Optimierung meiner Solarthermie-Anlage mit Heizungsunterstützung usw. eine fortlaufende exakte Mess-Protokollierung zwingend benötige, um das jeweilige Projekt auch nur halbwegs optimieren zu können. Normalerweise kann man den Effekt einer möglichen Verbesserung (zB. Haus besser isolieren um Wärmeverbrauch zu senken) erst nach mehreren Wochen, Monaten oder gar erst nach nem Jahr sehen. Während solcher Zeiträume ist es unpraktikabel bzw. schlicht unmöglich, da punktuelle Messungen regelmässig durchzuführen, man braucht einfach ein System, das dies alles automatisch macht, zuverlässig und über lange Zeiträume. Und ich brauche sehr viele solcher Sensoren, die dürfen also pro Stück nicht viel kosten.

und wie es aussieht, haben wir jetzt mittlerweile das Zeitalter erreicht, indem die passende Hardware dafür zu einem günstigen Preis erhältlich ist.

Die o.g. Ergebnisse sind schon recht vielversprechend, aber ich bin damit noch nicht ganz zufrieden. Zum einen ist mir eine Dauer von 125 immer noch zu kurz, optimal wäre für mich mindestens 365 Tage. Und zum anderen ist mir eine Taktung von 15 min auch noch zu langsam, bei Sachen wie Temperaturmessung usw. hat man es zwar mit eher trägen Systemen zu tun, aber wenn wir die Sache schon mal anpacken, dann auch richtig. D.h. eine minütliche Taktung sollte dabei schon möglich sein. Mit der Option, durch zwei oder fünf-minütige Taktung die Lebensdauer sogar auf 2 oder mehr Jahre zu verlängern, aber 1 minütig mit 1 Jahr Lebensdauer ist hier die Minmal Anforderung.

So, ich strebe nun also an, noch eins drauf zu setzen und denke, damit dann das optimale bzw. derzeit machbare da rauzuholen, darum ist der Arbeitstitel des Projektes auch ELWOMI-Sen oder “Eierlegender WollMilch-Sensor”

Das klingt zwar etwas vermessen, aber dieser Titel kommt nicht von ungefähr … soll heissen, er ist nicht nur verdient, weil halt das maximale (min. 1 Jahr bei 1-minütiger Taktung) erreicht wird, sondern, weil in der mir vorschwebenden Schaltung alle darunterliegenden Stufen, also etwa so, wie im obigen Verlauf beschrieben, ebenfalls mit integriert sind bzw. darauf konfiguriert werden können (also zB. Betrieb mit 2 AA Einweg-Batterien usw.). Weil unter bestimmten Bedingungen diese Sub-Varianten von entscheidendem Vorteil sein können, etwa wenn keine Sonne da ist (wie bei mir im Keller, da muss es per Batterie oder Stromanschluss gehen).

Ja, und damit habe ich auch schon verraten, WIE ich noch eins drauf setzen möchte … und gleichzeitig so ganz nebenbei und elegant die gesetzte Mindestanforderung erfülle, nämlich durch Solar-Betrieb.

Ich habe die Schaltung auch bereits fertig und sie läuft, d.h., genauer gesagt habe ich davon einen Prototp auf Lochrasterplatine gebaut:

IOT-Sensor mit Solar-Power und Puffer-Akku.

Solaranschluss oben rechts, daran hängt man ein 6V Panel mit max. 1000 mA.

Hier in voller Solar-Konfiguration, mit Li-Akku als Pufferspeicher. Bei einminütiger Taktung sollte der Akku-Inhalt für min. 22 Tage ausreichen, d.h., innerhalb dieses Zeitraumes muss das Teil auch im Winter genügend Sonne sehen, um sich einmal wieder komplett aufladen zu können, danach reicht es wieder für min. 22 Tage (oder vielleicht auch eher 30 Tage). Ich halte das für ziemlich realistisch, da der hier verbaute Laderegler mit bis zu 1000 mA laden kann, d.h. innerhalb der besagten 22 oder 30 Tage muss insgesamt 3h lang die Sonne scheinen.

Standalone-Betrieb mit 3.7V Li-Akku, aber ohne Solar

Standalone-Betrieb mit zwei 1.6V Einweg-Batterien ohne Solar, über einen separaten 3.3V Eingang.

Standalone-Betrieb nur an USB-Kabel

Standalone-Betrieb ohne Solar, nur an USB-Kabel, wobei aber der Li-Akku gleichzeitig mit aufgeladen wird.

Ausserdem hab ich noch ein anderes nettes Gimmick mit eingebaut: Der ESP hat auch einen einzigen ADC-pin onboard und da hab ich einen Spannungsteiler vorgeschaltet und mit Batterie+ verbunden so dass ich ausser dem Temperatur-Messwert auch noch die aktuelle Batteriespannung mit übertragen kann. Somit hat man aus der Ferne quasi auch die Betreibssicherheit in bezug auf den Batteriestrom mit im Auge bzw. unter Kontrolle. Mittels Jumper kann dieses Feature auf Wunsch aber auch disabled werden.

Ein kleines Feature ist noch nicht realisiert, aber m.E. wichtig. Das ist eine Jumper, der gesteckt werden kann um das Teil in den Konfigurationsmodus zu versetzen. Damit hat es folgendes auf sich:
Fast alle Beispiele die man zu diesem Thema im Netz so findet, haben aus meiner Sicht einen gravierenden Nachteil: Die SSID und der Key fürs WLAN können nicht konfiguriert werden, sondern müssen händisch in den Quellcode eingetragen werden und dieser dann anschliessend auf das Board geflasht werden.

Dank dem Umstand, dass dieses heutzutage bobseidank inzwischen relativ easy mit dem Arduino-IDE geht, ist das für solche Maker-Nerds wie uns sicherlich kein grosses Ding.

Aber andererseits bedeutet es, dass das gute Stück *nicht* als reguläres Produkt etwa per eBay an Otto-Normal-Verbraucher verkauft werden kann, denn dieser ist damit höchstwahrscheinlich schlichtweg überfordert.

Aber auch für den Nerd ist es deutlich bequemer, wenn ers konfigurieren kann, sobald er viele soclehr Sensoren braucht. Ich hab mir früher immer mittels NodeMCU-Firmware und LUA gleich mehrere davon gemacht und mit unterschiedlichen statischen IP-Adressens versehen (und auf mein lokales WLAN konfiguriert) so dass diese sozusagen autonom funktionierten und beliebig an einen Arduino angestöpselt werden konnten, welcher seine Daten einfach über eine serielle TX/RX-Verbindung raushaute … der ESP-01 wiedrum stellte einfach alles was über die serielle TX/RX-Verbindung reinkam auf einer kleinen Webseite zum Abruf bereit
(siehe auch https://wiki.opensourceecology.de/Erg%C3%A4nzungs-Set_WLAN )

…. aber diese Zeiten sind ja nun zwecks Batteriebetrieb vorbei …. also *brauchen* wir die Konfigurierbarkeit.

Praktisch wird dies so aussehen, dass man den über nen Jumper in den Konfig-Modus schaltet und dann entweder über USB-Kabel und dem SerialMonitor der Arduino-IDE (oder einem beliebigen anderen Seriellen Terminalprogramm, wie zB. Minicom unter Linux) die Settings machen kann.

Oder aber, alternativ, wird der ESP für die Konfiguration in den AccessPoint-Modus versetzt und kann dann zB. mittels Handy konfiguriert werden.

Es gibt also noch einiges an Programmier-Arbeit zu tun, aber zumindest scheint die Hardware Schaltung soweit schonmal zu funktionieren.

Credits: Einige Anregungen bezügl. der Schaltung habe ich dem Projekt “Solar powered Wifi Weatherstation” von Deba168 auf Instructables entnommen.

Dieses Jahr waren wir nunmehr zum 5. mal auf der MakerFaire in Hannover. Dabei wurden als Neuheiten erstmalig das LibreSolar Projekt, die neue CNC TorchTable Höhensteuerung, der OSE 3D-Drucker D3D und die neue UniProKit V.2 Version vorgestellt.

OSE Logo und oben rechts die TempCTRL

Natürlich hatten wir auch einige der älteren Projekte mit dabei, wie etwa das DIY-Laptop, die
Temperatursteuerung TempCTRL, eine frühe Solarbox Version und natürlich auch wieder den
Kammwebstuhl OHLOOM – der sich stets einer besonders großen Beliebtheit beim Publikum erfreut. Achja, und meinen neuen Anet A8 hatte ich natürlich auch dabei, endlich mal ein 3D-Drucker, den ich gut transportieren kann.

Einmal hatte ich vier ca. 12- bis 14-jährige Jungs am Stand, die sich voll für den Webstuhl begeisterten und dafür sogar den Pi-Top Stand direkt neben uns ignorierten, an welchem man auf den ganzen Pi-Tops Computerspiele zocken konnte. Die Vier hatten unschwer erkennbar einen Migrations-Hintergrund und ich hatte so das Gefühl, dass ihnen zwischen all dem ganzen High-Tech Geraffel der Webstuhl als etwas Vertrautes vorkam, was sie wohl aus ihrer Heimat kannten. Tatsächlich erzählte der eine dann, auf so etwas hätte er sieben Jahre lang Teppiche gewebt.

Der Webstuhl ist eine Mitmach Attraktion zum selber-ausprobieren und bietet gleichzeitig einen guten Anknüpfungspunkt um über Upcyling und Plastikmüll zu sprechen.

Auch diesmal wurde von den Besuchern eine komplette Bahn (ca. 1.20m) voll-gewebt. Rechts im Bild die Bahn, die auf der MakerFaire 2016 gewebt wurde.

Das LibreSolar BMS48V mit Switch-N-Sense.

Ausser Dennis, Michel und mir waren auch noch Djahval und Toulasi von der cos(h)-Arbeitsgruppe der HAW/HOOU mit dabei und haben das
LibreSolar-Projekt vorgestellt, namentlich das BMS48V und das neue BMS5s mit 12V von Martin, sowie dessen MPPT20A PowerPointTracking-Laderegler mit 20 AMpere.

Toulasi, Djahval und Michel. Rechts unten im Bild ist auch die neueste Version vom LibreSolar BMS5s (für 12V) zu sehen

BMS5s (12V) mit integriertem Switch-N-Sense. Die kleinen Lithium-Akkus dienen vor allem zu Demo-Zwecken, man kann hier aber auch noch wesentlich dickere mit bis zu 60AH dranhängen.

Hier nochmal ein closeup vom LibreSolar BMS5s (12V) und vom MPPT20A. Mit beiden zusammen kann man eine komplette Solaranlage bis 400 Wp mit PowerPoint-Tracking betreiben. Mit einem etwas anderen Laderegler mit mehr als 20A auch eine bis über 1KWp. Damit ist die Anwendung geeignet als Solarspeicher für eine Haus-Photovoltaik-Anlage auf Basis von LiFePO4-Akkus und mit integriertem Energie-Management-System und Balancing (BMS) (!!!).

MPPT20A: ein SolarLaderegler mit Maximum-Powerpoint-Tracking (bringt bis zu 30% mehr Ertrag!) für Solarpanels bis 20 A

Eigentlich wollte ich auch den neuen OSE 3D-Drucker D3D vorstellen, aber da mir im Vorfeld die Zeit fehlte um den komplett fertig zu machen, hab ich einen Tag vor der Messe noch das
TorchHeightCTRL-V.02 in den D3D-Rahmen als neues Test-Rig integriert. Ich musste das ganze Teil etwas schmaller machen um es überhaupt ins Auto zu bekommen, aber dank dem Umstand, das es komplett aus Teilen des UniProKit Baukastenssystems besteht kein Problem, ich hab einfach die Querstreben gegen kürzere ausgetauscht. Wenn das TorchHeightCTRL fertig ist, werde ich wieder die langen reinsetzen und daraus einen D3D bauen mit einem Druckvolumen von jeweils 30cm Kantenlänge. Dazu muss ich im Grunde nur noch das Interieur wie Steppermotoren, Extruder und Heatbed einbauen. Als Test-Rig für das TorchCTRL war es aber auch so ok und man konnte daran zuminderst auch schon mal erkennen, wie der D3D gestaltet ist: nämlich vollständig auf Basis vom UniProKit (wodurch er sich im Rahmen etwas vom US-Original unterscheided, aber das ist halt sozusagen die metrische Version von OSEG).

Gar manche Tech-Freaks unter den Besuchern fragten berechtigterweise, was es mit diesem seltsamen 3D-Drucker denn wohl auf sich habe, worauf wir von unserer Zusammenarbeit mit OSE-US berichteten.

CNC TorchTable Höhensteuerung im D3D-Rahmen

Die Universal-Achsen sind mittlerweile regulärer Bestandteil vom UniProKit Lineartrieb Set und lassen schon den künftigen 3D-Drucker gut erkennen.

Auch wenns vielleicht auf den ersten Blick nicht ganz so deutlich erkennbar ist, hat sich am UniProKit seit dem letzten mal sehr viel getan, es gibt davon inzwischen offiziell die neue Version V2, deren wichtigstes Feature eine neue einheitliche Lochgröße von M6 ist. Durch diese Maßnahme wurde das ganze System weeesentlich “stromlinienförmiger”, z.B. kann man jetzt im wesentlichen mit 4 verschiedenen M6er Schraubenlängen alle wichtigen Verbindungsarten durchführen, sowohl der T-Slot Teile untereinander, als auch in Kombination mit den L- und den Flach-Profilen. Auch alle Plastik-Teile wie etwa vom Frame-Set sind darauf optimiert und lassen sich damit befestigen oder z.B. auch sämtliche Lineartriebe damit zusammensetzen.

Als Folge kann man sowas wie den D3D-Rahmen bzw. das gezeigte TorchCTRL Test-Rig mit nur einem einzigen Werkzeug, nämlich einem Inbus-Schlüssel komplett zusammensetzen oder zerlegen . Hinzu kommt noch der Vorteil des 20mm-Rasters, was dazu führt, dass sich beim probieren und konstruieren auf fast magische Weise alle Teile nahtlos aneinanderfügen und sich die Konstruktion dadurch quasi wie von selbst ergibt. Ist etwas schwer zu erklären, das muss man einfach mal selbst ausprobiert haben, aber genau dazu hatten die Besucher auf der Messe ja auch die Möglichkeit und waren herzlich dazu eingeladen, beliebige Stücke zusammenzuschrauben und Verbindungsarten auszuprobieren, was das Verständniss für die Vorzüge des UniProKits deutlich verschärfte, so dass wir wieder viele Anfragen bekamen, wo das Ganze denn nun zu kaufen wäre.

Das UniProKit läd ein zum ausprobieren und dranrumschrauben.

UniProKit V2.

Tatsächlich haben Dennis und ich in letzter Zeit hart daran gearbeitet , die UniProKit-Teilen in größeren Stückzahlen anzufertigen, wir sind zwar noch nicht ganz durch damit, aber zumindest waren die Teile-Kisten diesmal so gut gefüllt wie noch nie, was sicherlich auch zu einem guten Eindruck beitrug.

Bei der Zink-Luft Zelle haben wir dieses Jahr erstmalig nicht nur die Stromerzeugung, sondern auch den Wiederaufladungs-Vorgang durch einen einfachen elektro-galvanischen Prozess demonstriert. Dies würde normalerweise mittels (zu speichernder) erneuerbarer Energien geschehen, wie etwa überschüssigem Photovoltaik-Strom im Sommer, aber jetzt für die Messe-Vorführung habe ich dazu mein neues Labor-Netzteil zum Einsatz gebracht.

Für den Vorgang an sich ist es natürlich unerheblich, aus welcher Energiequelle der Strom letztlich stammt, aber in der ökonomischen Gesamtbetrachtung ergibt sich hier die Möglichkeit, (beliebig) große Mengen an Energie in einer harmlosen (= nicht brennbaren), lagerfähigen und platzsparenden Form saisonal (d.h. für beliebig lange Zeiträume) zu speichern und damit etwa vom Sommer mit in den Winter nehmen zu können, wo der Strom (bzw. das regenerierte Zink als Brennstoff) mangels ausreichender Sonneneinstrahlung dringend benötigt wird.

Dadurch, dass wir nunmehr sowohl die Hin- als auch die Rück-Reaktion experimentell zeigen, erreichen wir didaktisch ein deutlich besseres Verständnis dieses ökonomischen Aspektes beim Publikum.

Zink-Luft-Zelle: Zink wird “verbrannt”, d.h., oxidiert. Dabei wird Strom erzeugt.

Dabei entsteht Zinkoxid, welches in wässriger Lösung (hier KOH-Elektrolyt) löslich ist und sobald diese gesättigt ist als weissliches Pulver ausgefällt wird.

Mittels erneuerbarer Energien, hier simuliert durch ein Labor-Netzteil, wird durch hinzufügen von Strom und unter Abgabe von Sauerstoff das Zinkoxid wieder zu Zink regeneriert, was den Kreislauf schliesst und einem Wiederaufladungsvorgang entspricht.

Alles Zinkoxid wurde umgewandelt zu Zink, welches sich an der Kathode als dicker Zinkschwamm angelagert hat. Dadurch wurde der Elektrolyt ebenfalls regeneriert und die Flüssigkeit ist nun wieder völlig klar.

Der Pi-Top ist auch so eine Art von DIY-Laptop.

Hier noch ein paar Impressionen, was es auf der MakerFaire sonst noch so gab: Nebenan wie gesagt der Pi-Top Stand, der von Kindern aller Altersgruppen besonders gut frequentiert wurde.

No.5 lebt

Natürlich gab es auch wieder jede Menge Roboter aller Art.

Musikalische Marble-Maschine

Diese Marble-Maschine erinnerte mich ein bischen an das Projekt
Wintergatan, eines der coolsten MakerProjekte schlechthin. Oder sagen wir mal, einen rudimentären Vorläufer davon.

Diesen Gobelin würd ich mir ja auch noch an die Wand hängen.

Ein anderes künstlerisches Projekt befasst sich mit dem sammeln und “tunen” von alten Gobelins.

Makeblock

Makeblock, ein kommerzielles Baukasten-System.

EggStruder

Ein Filament-Extruder, der mit Plastik-Granulat gefüttert wird. Also sowas Ähnliches wie der Lymann-Filament extruder, der gerade bei OSE US gebaut wird.

Eine Gruppe war da, die sich ausschliesslich mit dem Bau möglichst originalgetreuer R2D2s beschäftigt, sowie seinen näheren Verwandten.

Ein Bagger mit Mechaniken aus Holz

Wer mich kennt, der weiss dass ich einen Faible für Dinge und speziell für Mechaniken aus Holz habe. Echte Männer machen sowas aus Holz, 3D-drucken is nur was für Weicheier

Cool woodworking stuff: Holz-Gewinde und Holz-Zahnräder

Mantis Robot-Arm

Wobei, es gibt auch Ausnahmen. Wie zB. diese Roboter-Arme, von Andreas Hölldorfer von
chaozlabs.de, der ziemlich coole Projekte macht und mir ein paar gute Tips zum drucken mit ABS gab. Wer solche Teile baut, der weiss wie man aus diesem Material auch noch das Letzte an Stabilität beim drucken herausholt !

Gelenk vom Roboterarm

Roboter-Arm

Eine Tauchkugel

Manche Projekte sind ziemlich gross, so wie diese Tauchkugel, oder auch der Hexapode, der im Aussenbereich rumstiefelte. Wer braucht schon Burning Man, wenn man auch MakerFaire haben kann

Ein Hexapod der zufällig auch “Mantis” heisst.

Dieses Jahr waren (zumindest gefühlt) mehr CosPlayer zu sehen als sonst. Ein CosPlayer der ersten Stunde aber ist Rudolf Arnold. Der war bislang auf jeder MakerFaire mit dabei, zumindest auf allen wo ich auch teilnahm.

Cosplayer Rudolf Arnold. Die Flügel des Kostüms können auch eingeklappt werden.

Überhaupt trifft man mit den Jahren immer mehr Bekannte auf der MakerFaire, ist halt alles wie eine große Familie. Und so schliesse ich nun diesen Bericht ab, mit dem Motto: “Make it hart, aber fair”.

Letzte Woche trafen sich Achmed, Timm und ich (Oliver) im OpenEcoLab Rahden zu einem Orientierungs- und Brainstorming-Meeting, welches wir in Form eines DoroDango-Workshops abhielten.

Das Ganze kann verstanden werden, als eine Art bewusstem Gegen-Entwurf zu den “Design Sprints”, welche manchmal auf der Factor-E-Farm bei OSE-US abgehalten werden. Die Idee bei jenen ist, durch höchst konzentrierte Zusammenarbeit einer größeren Anzahl von möglichst high-skilled Teilnehmern in der gegebenen kurzen Zeit einen größtmöglichsten Progress in aktuellen Konstruktions- und Designs-Prozessen zu erzielen.

Bei unserem DoroDango-Workshop haben wir aber quasi dieses Pferd ganz gezielt von hinten aufgezäumt. Bei einem vorangegangenen Meeting rund 1 Jahr zuvor war die Erfahrung, das es zwar ein tolles Treffen war, aber insgesamt schien die Zeit viel zu kurz (trotzdem wir auch die Nächte halb durchgemacht hatten) um alles was wir uns vorgenommen hatten zu zeigen, zu besprechen und weitere Tagesordnungspunkte abzuarbeiten. Anders gesagt, es war zwar schön … aber auch stressig.

Das sollte diesmal grundlegend anders werden.

Daher hatten wir uns nun a priori mehr Zeit genommen. Und einen anderen Plan: Anstatt uns die Todo-Liste vollzupacken gab es nur zwei Punkte:

1. Erst mal völlig entspannen und loslassen, in angenehmer Atmosphäre, unterstützt durch kulinarische Genüsse und erst mal runterkommen vom Alltagsstress, das Beisammensein geniessen und einfach nur Zeit haben. Auch für triviale Gesprächsthemen, die nicht unbedingt immer was mit OSEG zu tun haben müssen sondern auch privater Natur sein können – kurzum: Entschleunigung und Wohlbefinden waren hier die vorrangigen Etappenziele.

2. Aus Lehm einfach nur mit unseren Händen eine Kugel formen, die solange gerieben und mit Lehmpulver bestreut wird, bis sich eine glänzende Oberfläche ergibt, die fast so wirkt als hätte die Kugel eine Glasur.

Diese Technik kommt – wie könnte es auch anders sein – natürlich aus Japan . Dort werden solche Kugeln bereits von Kindergarten-Kindern oder in der Grundschule geformt und über viele Stunden hinweg bearbeitet und behandelt. Vermutlich sollen die Kinder dadurch Geduld und Ausdauer lernen wobei die Übung am Ende auch noch mit einem Erfolgserlebnis – nämlich der schönen Kugel – verbunden ist.

DoroDango – Kugeln aus Lehm

Für uns als Mitglieder des OSEG-Teams hatte die Sache noch einen ganz besonderen Reiz aufgrund ihrer hohen Symbolkraft: Wir sind alle drei absolut grundverschiedene Vertreter unterschiedlicher Altersklassen, Temperamente, Vorlieben und Abneigungen und leben an voneinander weit enfernten Orten. Es gibt also ausser OSEG vordergründig betrachtet erst mal nichts, was uns ansonsten miteinander verbindet.

Aber irgendwie haben wir es (insbesondere in den letzten zwei, drei Jahren) geschafft, uns trotzdem zusammenzuraufen und gerade diese Unterschiede in einen Vorteil im Sinne einer komplementären Ergänzung umzumünzen. Jeder von uns agiert eigentlich völlig eigenständig, aber irgendwie ziehen wir dennoch an einem gemeinsamen Strang. Und haben eine gewisse Art entwickelt uns sozusagen gegenseitig die Bälle zuzuspielen – was natürlich sehr schön zu dem DoroDango-Thema passt … aber ich erwähnte ja schon, das dieses eine hohe Symbolkraft aufweist

Jedenfalls haben wir es damit nicht nur geschafft OSEG durch die schwierigen Anfangszeiten zu bringen, sondern auch noch eine Weiterentwicklung stattfinden zu lassen, wie etwa die Meisterung der “Server-Krise”, Verbesserung unserer Internet-Infrastruktur (sehr wichtig für unsere Kommunikation, immerhin ist OSEG “physisch” über ganz Deutschland verstreut), Gründung des Vereins, Präsenz auf diversen Events und Veranstaltungen (und sonstiger Öffentlichkeitsarbeit), Community-Bildung, Profilierung der OpenEcoLabs, Etablierung regelmäßiger Meetings wie dem OThing und dem Admin-Meeting, Vernetzung mit anderen OSE- und artverwandten Gruppen (sowohl hierzulande, als auch im näheren europäischen Raum länderübergreifend) und natürlich auch die Arbeit an den jeweiligen OpenHardware-Projekten.

Wobei ich an dieser Stelle betonen muss, dass für all Dieses auch die Beteiligung und die Mitarbeit etlicher weiterer Personen, denen dafür ebenfalls Kudos gebühren, entscheidenden Anteil hatten. Und erfreulicherweise nimmt die Anzahl der Personen im OSEG-Team seit einiger Zeit stetig zu.

Das alles wollten wir innerhalb unseres Workshops eben dadurch zum Ausdruck bringen, dass nicht jeder seine eigene Lehmkugel knetet, sondern die Kugel von Hand zu Hand wandert und jeder einen Teil dazu beiträgt (während die jeweils anderen beiden die Hände frei haben !)

Ausserdem schien es mir einen gewissen Coolness-Faktor zu haben, wenn man im Nachhinein den Inhalt des Workshops beschreiben könnte mit “Oooch, wir ham halt ne ruhige Kugel geschoben”

Dabei ist das eine glatte Untertreibung, denn mitunter ergaben sich bei dieser Tätigkeit höchst dramatische Momente, wie etwa, als wir merkten, das dass, was in den ganzen Youtube-Videos von japanischen Kindern so spielerisch leicht aussieht in Wahrheit gar nicht so easy sondern ganz schön tricky ist … bei uns entstand nämlich anfangs immer ziemlich schnell eine feste äussere Schale, die dann aber leider auch sehr schnell Brüche, oder “Cracks” (wie es im Fachjargon heisst) aufwies.

Das aber drei gestandene Ingenieure und Wissenschaftler nicht in der Lage sein sollten, etwas hinzubekommen, was anderswo schon im Kindergarten praktiziert wird …, also, diese Schmach wollten wir natürlich auch nicht gern auf uns sitzen lassen

Interessanterweise war es dann so, dass wir der Lösung auch wieder nur durch Zusammenarbeit nahe kamen … mal hatte der eine noch eine Idee, die uns einen Teilschritt weiterbrachte und mal der andere. Und sobald mal Zwei von uns weich waren konnte dann der Dritte wieder nicht die Hände von der Kugel lassen

So haben wir dann in mehreren Schritten ein paar Knackpunkte geknackt und das Ziel gemeinsam erreicht. Wir haben dazu auch ein kleines Anleitungsvideo gemacht, was zu finden ist unter diesem YoutubeVideo:

Ausserdem haben wir noch ein weiteres Video gedreht, welches eher so allgemeine Impressionen von der Atmosphäre des Workshops enthält und hier betrachtet werden kann:

Darin gelangen auch hin und wieder die kulinarischen Aspekte mit ins Bild. Ich bin schon seit Jahren ein Fan der japanischen Küche und ganz besonders inspiriert von einer Ausrichtung namens “Shojin Ryori”, das ist eine über Jahrhunderte hinweg in Zen-Klöstern entwickelte vegetarische Tempelküche, also quasi das, wovon sich buddhistische Mönche in Japan ernähren. Und was somit auch stilistisch gut zu unserem Workshop passte Ich hatte dazu bereits im Vorfeld einen sich über mehrere Tage erstreckenden und bis ins Detail ausgearbeiteten Menüplan erstellt und dann tatsächlich auch geschafft, diesen nahezu vollständig in die Tat umzusetzen. Worin für mich zunächst eine nicht unbeträchtliche logistische Herausforderung bestand, deren entspannte Bewältigung mich im Nachhinein mit einer ganz besonderen Zufriedenheit erfüllt

Aber ehe nun einer meint, wir hätten die ganzen Tage nur Spökes getrieben und niederen irdischen Genüssen gefrönt, muss ich ausdrücklich darauf hinweisen, das wir obwohl (oder vielleicht auch gerade weil ) wir uns vorher in unserer Agenda auf nichts dergleichen festgelegt (aber andererseits auch nichts ausgeschlossen) hatten, dennoch massig Zeit für konstruktive Arbeit in Sachen OSEG fanden, wie etwa Informationsabgleich, allgemeine Planung für 2017 und Entwurf kreativer Ideen und Projekte für die nähere Zukunft sowie auch intensive Konstruktionsarbeit und Weiterentwicklung des neuen “Next-Generation”-Prototyps der Zink-Luft-Zelle.

Aber letzteres ist ein ganzes Thema für sich und wird von mir beizeiten vielleicht nochmal in einem eigenständigen Blog-Artikel vorgestellt

Jedenfalls ist der ganze Workshop super gelaufen und hat viel Spass gemacht … und wir haben die Kugel zum Glänzen gekriegt !

[Nachtrag: hier noch ein Video, welches zeigt, wie wir die hözernen Sockel gemacht haben]

Und hier noch ein Link, der zeigt wie die echten Profis DoroDangos machen

Das kürzlich beim Transcript-Verlag erschienene Buch “Die Welt reparieren” ist eine wirklich empfehlenswerte Lektüre für Maker und Leute, die sich für Themen wie Offene Werkstätten, gemeinsames Selbermachen und OpenSource-Initiativen wie OpenSourceEcology interessieren.

Es bietet dabei eine umfassende Übersicht an aktuellen Projekten und stellt diese im Praxisteil ausführlich vor. Ausserdem gibt es einen Theorieteil mit Artikeln bekannter Autoren wie Neil Gershenfeld (dem Begründer der FabLab-Bewegung), welche die Visionen und Gesellschaftlichen Auswirkungen solcher Projekte im sozio-ökonomischen Kontext und im Hinblick auf Nachhaltigkeit, Subsistenz und Ressourcenbasierte Wirtschaft analysieren.

Kleiner Tipp: Auf der Buchseite des Transcript-Verlages kann man oben rechts auf den OpenAccess-Button klicken und das Buch dann kostenlos als .pdf-Version herunterladen.

Wenn Ihr aber eine Hardcopy vorzieht oder z.B. noch ein schönes Weihnachtsgeschenk sucht, dann unterstützt Ihr durch den Kauf des Buches den Herausgeber “Die Anstiftung e.V.”, eine gemeinnützige Organisation, welche sich bereits durch viele gute Taten und Förderungen im Bereich “Offene Werkstätten” etc. ausgezeichnet hat.

Ab der Buch-Seite 224 (bzw. S. 228 im .pdf-Dokument) gibt es auch einen Artikel über OpenSourceEcology und das OpenEcoLab Rahden, wo u.a. auch zwei Projekte (Zink-Luft-Zelle, Solarbox) von mir ausführlich vorgestellt werden.

[Nachtrag: yeah, ich hab jetzt auch die gedruckte Ausgabe des Buches "Die Welt reparieren" Tolles Buch ! Schicker Einband mit Leinen, aber das Beste daran ist natürlich der Inhalt.]

[Nachtrag: Unter www.deutschlandfunk.de gibts zu dem Buch ein tolles Interview mit Christa Müller, welches die Hintergründe sehr gut und leicht verständlich auf den Punkt bringt.]

Hier noch mein Bericht von der Maker Faire 2016 in Hannover. Damit ist OSEG jetzt erfolgreich zum vierten mal (und damit seit Anbeginn) auf der Maker Faire in Hannover mit einem Messestand vertreten. Jedesmal werden es etwas mehr Projekte die wir dort zeigen, ich hab diesmal extra einen Tisch mehr bestellen müssen

Der OSEG-Stand. Im Vordergrund der USB-Mikroskop-Slider und das DIY-LapTop, mit der TempCTRL-Unit.

Und es ist auch interessant zu sehen, was sich an den einzelnen Projekten von Jahr zu Jahr verändert hat, obs irgendwelche Fortschritte gegeben hat oder Weiterentwicklungen.

An neuen Projekten sind diesmal zwei eher handwerklich orientierte Dinge mit hinzugekommen, nämlich der PET-Flaschen-Cutter und der Kammwebstuhl OHLOOM, die beide was mit UpCycling zu tun haben.

Beide Projekte sind natürlich aufgrund ihres interaktiven Charakters auch besonders beliebt beim Publikum, wie man in diesem Youtube-Video etwa ab Minute 0:57 kurz sehen kann. So wurden vom Publikum etliche PET-Flaschen zu Plastikschnüren verarbeitet.

Auch am Webstuhl wurde fleissig gearbeitet und so konnte ich am Ende der drei Messetage eine komplett vom Publikum gewebte Bahn mit nach Hause nehmen an deren Entstehen viele Messebesucher beteiligt waren.

Ebenfalls neu und zum erstenmal der Öffentlichkeit live vorgestellt wurde das Projekt TempCTRL, eine Internet-of-Things enabled-te Temperatur- und Klima-Steuerung auf Arduino-Basis.

TempCTRL, IoT-Klimasteuerung

Ansonsten gab es noch ein paar Weiterentwicklungen beim UniProKit, vor allem das FrameSet und der Slider wären hier zu erwähnen, und luden die Besucher zusammen mit anderen UniProKit-Bauteilen zum ausprobieren und dran-rum-schrauben ein.

UniProKit FrameSet

UniProkit BasisSet

Das Interesse für das UniProKit war entsprechend groß und häufig wurde gefragt, woher man das beziehen könnte. Es sollte daher bald in kleinen Stückzahlen produziert und verfügbar gemacht werden, der Bedarf ist offenbar vorhanden.

Aber auch Interesse für OSEG als Gruppe war vorhanden. Viele Leute nutzten die Gelegenheit, sich diesbezüglich nach dem neusten Stand zu erkundigen, was mir die Möglichkeit gab, auf den neugegründeten OSE Germany e.V. und die OpenEcoLabs zu verweisen.

ja, soweit unser Stand, aber natürlich gab es auch noch eine bunte Vielfalt von anderen Ständen. Hier noch ein paar Impressionen davon.

Uns gegenüber war der Stand von Hackerspace Bremen e.V., welche unter anderem zwei schöne 3D-Drucker vom Typ CoreXY entwickelt hatten, mit beachtlichen 30x30cm Druckfläche.

CoreXY-Drucker

Hier eine auf MakerSlide oder OpenBuilds V-Slot basierende Fräse vom Shapeoko-Typ.

Shapeoko-ähnliche Fräse

Hier gab es eine Art Abriss-Birne zu sehen, deren genauer Zweck mir sich nicht ganz erschloss …

Abriss-Birne mit zwei leichtbekleideten Kens.

… aber vom gleichen Standbetreiber gabs auch diese Installation:

Ein Drachengleiter vor einem Wolken-Hintergrund

Vielleicht gehts um eine Art Film-Tricktechnik … ein Godzilla-Film oder sowas ? Whatever, auf der Maker Faire muss nicht immer alles einen rationalen Zweck haben, manches ist auch eher dem künstlerischen Bereich zugeordnet. Wie z.B. diese schöne Steampunk-Tastatur.

Steampunk-Keyboard

Auch die Physikalisch Technische Bundesanstalt Braunschweig und Berlin war wieder vor Ort und ich hab wieder, wie auch im letzten Jahr, die Möglichkeit genutzt, einen meiner MultiMeter kalibrieren und ausmessen zu lassen.

PTB Braunschweig und Berlin.

Im folgenden Projekt wurde mit einem Beamer Geo-Informationen auf eine Reliefkarte aus dem 3D-Drucker projiziert.

3D-gedruckte Reliefkarte mit geographischem Terrain

Verschiedene Arten von Informationen können auf das Terrain projiziert werden

Ein Schüler stellete einen selbstgebauten Schokoladen-Drucker vor.

Schokoladen-Drucker

Am Stand von TinkerForge gab es das Platinen-Rack zu sehen.

TinkerForge Steuermodul

Auch in den Aussenanlagen des Kongresszentrums Hannover war allerhand los. Eine Künstlergruppe fuhr im Rahmen ihrer Performance mit einem großen Fisch heraum und machten mit äusserst seltsamen Methoden Musik.

der große Fisch

Auch andere Gefährte, wie z.B. dieses Dampfmaschinen-betriebene Hochrad fuhren draussen rum und verschafften der Veranstaltung ein bischen Burning-Man Feeling.

Steampunk-Moped

Sehr gut gefil mir auch dieser Stand, an dem man schmieden lernen konnte. Vor allem deren von Hand leicht zu betätigenden Blasebalg fand ich klasse.

Schmieden für Anfänger

Und zu guter letzt noch ein Bild, vom Stand des Amateurfunker-Verbandes. Hier konnte man auch morsen lernen.

Morse-Taste

Ja, soweit diese Eindrücke und das war nur ein kleiner Ausschnitt, die tatsächliche Vielfalt war noch weitaus größer und reichte von zweckmäßig bis lustig oder künstlerisch – aber meistens auf erstaunlich hohem Niveau.

Dies ist der zweite Teil zum Blog-Artikel über die Messung meiner Zink-Luft-Zelle Dabei gehts um die Charakterisierung bzw. Aufzeichnung einer Kennlinie bei Erstinbetriebnahme einer neuen Gaskathode, und den Vergleich von Gaskathoden von unterschiedlichen Herstellern.
Soeben hab ich die noch ausstehende Vermessung der Gaskathode von ElectricFuel erfolgreich absolviert.

Diese Gaskathode steigt deutlich niedriger (als die andern beiden) mit etwa 0.88V unter Last ins “Rennen”, bei einer Leerlaufpannung von 1.27V. Daher wurde die Abschalt-Schwelle des Experiments, die bei den beiden anderen Messungen bei 0.95V lag (entsprechend der LVC-Schwelle eines NiMh-Akkus), hier auf 0.75V angepasst, was im Verhältnis den anderen beiden Messungen in etwa entspricht.

Der Jungfernflug dauerte 304 min, dabei wurden 2,487 Wh erzeugt.

Die Phase von der ersten Inbetriebnahme der unverbrauchten Zelle bis zum erreichen der Abschaltschwelle (Jungefernflug) dauerte rund 5 Stunden, und in dieser Zeit wurden 2,487 Wh erzeugt, also rund 0,490 W Durchschnittsleistung.

Anschliessend erfolgte wieder eine Langzeitmessung mit simulierter Elektrolytspülung zur Bestimmung einer gegebenen Energiedichte. Dabei wird der Elektrolyt nach Erreichen der Unterspannungsabschaltung immer wieder gegen frischen ausgetauscht bis die Zinkanode so erodiert ist, das nichts mehr geht. Anhand des Gewichts der verbrauchten Zinkmenge kann man auf die Energiedichte schliessen.

Die 3. Elektrolytspülung hat begonnen.

Interessant ist, dass die Spannung nach den Elektrolyt-Spülungen immer deutlich höher ist als am Anfang. Das setzt sich in etwa so fort bis zur 5. Spülung (insgesamt waren es 6).

Ende der 5. und Beginn der 6. Spülung

Sowohl Spannung als auch Strom weisen mittlerweile mit 1.026V/0,672A (unter Last) einen deutlich höheren Wert gegenüber dem Einstigesniveau von 0.863V/0,567A.

Das erste Loch in der Zink-Anode

Wahrscheinlich wird durch die Korrosion auch gleichzeitig die Oberfläche aufgerauht und damit leicht vergrößert.

Der Gesamtverlauf bis zu 5. Spülung

Es erfolgte noch eine 6. Spülung bei welcher die Zinkanode völlig erodiert wurde. Insgesamt wurden in 1329 min (22h9min) 12,675 Wh an Leistung abgegeben, was einer Durchschnittsleistung von 0,572 W entspricht, die sich im Verlauf der Messungen bis auf einen Maximalwert von 0.689 W während der 5. Spülung steigerte.

Die 6. Spülung und das Ende der Messung.

Die Zink-Anode ist am Ende völlig erodiert und der mittlere Bereich quasi weggefressen.

Am Ende ist von der Zink-Anode nicht mehr viel übrig.

Die Zunahme des Energieniveaus im Verlauf des Experiments ist interessant. Ich habe das bei den anderen beiden Gaskathoden nicht so beobachtet, aber vielleicht trat der Effekt dort ganz minimal auf und war halt nicht so deutlich erkennbar wie hier. Ich frag mich was das genau bedeutet und vermute, dass hier ein phasenhafter Verlauf der fortschreitenden Erosion an der Zink-Anode sichtbar wird. Der irgendwann sein Maximum erreicht, danach werden einfach die Löcher zu groß. Interessanterweise kamen die Spannungserhöhungen sprunghaft immer gleich nach dem Spülen bzw. dem Austauschen/Erneuern des Elektrolyten. Wahrscheinlich wurden durch die Spülungen gezielt große Flocken Zinkoxid von der Zinkoberfläche heruntergerissen so dass anschliessend mehr Angrifsfläche geboten wurde.

Und diese Zinkoxidflocken beobachte ich ja auch beim spülen, aber ich konnte bislang nicht sagen, ob die nun von der Zinkoberfläche direkt kommen, oder ob die sich vorher noch am Grunde angesammelt hatten.

Vielleicht sollte man die Zinkplatten einer ständigen, leichten Vibration aussetzen …. wie etwa Beschallung mit HeavyMetall-Musik

Eine genaue Auswertung der Energiedichte und eine detaillierte Gegenüberstellung der Messergebnisse aller drei getesteten Gaskathoden erfolgt später noch im 3. Teil dieses Blog-Artikels.

Aber jedenfalls kann man bezüglich der Nennleistung des ZAC-Messaufbaus, (deswegen genannt “Kathodentester” ) mit den drei verschiedenen Gaskathoden somit schon mal über die Durchschnittsleistung sagen:

Gaskatel: 0,725 W, Quantumsphere: 0,639 W und ElectricFuel: 0,572 W.

Projektseite im OSEG-Wiki

Ein wichtiger Bereich, der bislang im OpenSourceEcology-GVCS noch unterrepräsentiert ist, ist … Kleidung. Eigentlich etwas sehr elementares. Man stelle sich vor, in einer gut funktionierenden Öko-Community hat man Wolle von Schafen oder (für die Veganer) Leinen aus Flachsanbau.

Die gesponnene Rohwolle lässt sich mit Hilfe der Filamentrollen vom 3D-Drucker gut aufwickeln

Wie bekommt man daraus aber nun Stoffe und Tuche für Kleidung ? Die Antwort lautet: stricken oder weben.

Da dies eine recht zeitraubende Angelegenheit ist wäre es schön dies mit maschineller Unterstützung erledigen zu können. Z.B. mit einer selbstgebauten Webmaschine, wie in diesem Video dargestellt: DIY-Webmaschine auf Kickstarter

Um eine solche Maschine bauen zu können muss man allerdings überhaupt erstmal eine Vorstellung davon haben, wie Weben eigentlich genau funktioniert. Und dazu soll uns dieses kleine Projekt verhelfen: Ein einfacher, manueller Kammwebstuhl, mit einem Rahmen aus Holz sowie Kamm und Ratsche aus ABS-Plastik aus dem 3D-Drucker.

Kammwebstuhl

Der Webstuhl hat eine Kammbreite von 50cm (die Bahnlänge ist beliebig, das kann 2m oder länger sein, da die ja aufgewickelt wird) und man kann man damit erstaunlich flott weben, ich hab an einem Nachmittag damit eine Bahn von 120 x 50 cm fertiggestellt.

Das Webfach, wo das Shuttle mit dem Schussfaden durchgezogen wird.

Das Projekt an sich ist jetzt nicht soo wahnsinnig spektakulär, da lediglich ein Hand-Gerät, aber ich habe dazu noch ein paar philosophische Hintergedanken:

Anders als vielleicht mancher andere innerhalb von OSEG finde ich eine zu starke Technik-Gläubigkeit bedenklich und glaube auch nicht, das High-Tech allein die Lösung ist bzw. uns retten wird.

Daher versuche ich seit einiger Zeit, mich dafür stark zu machen und stärker zu propagieren, dass es auch noch etwas anderes Wichtiges gibt, das bei uns noch deutlich unterrepräsentiert ist:

1. Natürliche Materialien, wie Holz, Lehm, Stroh usw.

2. Alte Handwerkstechniken.

Viel wertvolles altes Wissen geht heutzutage verloren, dabei ist es teilweise erstaunlich, was die Leute früher schon alles machen konnten.

Aufziehen einer Kette. Die kann, je nach Bedarf, auch bis zu 2m oder länger sein, da das gewebte Tuch ja mit Hilfe des Ratschenmechanismus aufgewickelt werden kann.

Gleichzeitig bedeuten diese alten Techniken auch Unabhängigkeit von industriellen Prozessen, wohingegen heutzutage im Alltag der moderne Mensch so dermaßen (von klein auf) eingebettet ist in die Nutzung von Industrieprodukten, das er sich mittlerweile nicht mal mehr annähernd vorstellen kann, das dieses auch anders sein könnte. Oder das man auch mal was selber machen kann. Ich erlebe immer wieder, das das für die meisten nahezu unvorstellbar ist, d.h., wir haben es völlig verlernt !!!

Selbst bei so elementaren Sachen wie Kleidung; wir sind doch im Grunde aufgeschmissen, wenn wir unser T-Shirt nicht irgendwo kaufen könnten

Erzähl mal jemandem, Du möchtest Deine Kleidung selber machen, der wird dich für bekloppt erklären und Dir sofort vorrechnen, das dies völlig unwirtschaftlich ist.

Und geh ich ins Kaufhaus um mir Kleidung zu kaufen und schaue, woraus die gemacht ist, dann sehe ich: 80 oder 90 oder sogar 100% Polyester.

Kleidung aus 100% reiner Wolle oder Leinen hingegen können sich nur noch Reiche leisten.

Aber, wohlgemerkt: ich will nicht zurück ins Mittelalter. Für mich besteht der optimale Weg darin, jeweils das Beste aus der alten und der neuen Welt miteinander zu kombinieren.

Und daaa kommt jetzt mein neues Projekt ins Spiel: Was mir so besonders daran gefällt ist die (sinnvolle) Kombination der Materialien. Einerseits Holz, aus ner Palette upgecycelt. Aber andererseits habe ich die Ratschenräder und den Kamm aus meinem 3D-Drucker.

Den Kamm aus Holz herzustellen wäre zwar möglich, aber seehr aufwändig. Für sowas ist aber der 3D-Drucker eine gute Wahl.

OK, die könnte man vielleicht zur Not auch noch aus Holz machen, aber das wäre echt ne Viecherei. Und anstatt irgendwelche Action-Figuren oder Totenschädel ist dies wirklich mal was Sinnvolles, wozu man nen 3D-Drucker einsetzen kann.

Und genauso beim Material: Nicht Plastik an sich ist ein “böses” Material. Sondern es kommt darauf an, was wir davon machen.

Wenn wir daraus Einwegflaschen machen, die dann irgendwann gigantische Inseln im Pazifik bilden ist das “Böse”.

Wenn wir es dagegen mit Maßen und mit Verstand an sinnvollen Stellen einsetzen, etwa um einen Webkamm zu erstellen, mit dem man sich Kleidung selbst machen kann, dann ist das was Gutes. Finde ich zumindest.

Ja, soviel dazu, bzw. zum “ideologischen” Überbau Ob das nun cool ist oder nicht mag jeder für sich selbst entscheiden.

Hier noch der Link zu den Bauplänen:
OHLOOM-Bauanleitung

Und hier ein Youtube-Video, das den Webstuhl bei der Arbeit zeigt:

Die Rahmenkonstruktion wird komplett aus UniProKit-Teilen erstellt.
Das Design orientiert sich am Mendelmax, allerdings entfallen die Schrägen und werden durch eine Kastenform ersetzt (ähnlich wie beim Lulzbot) um somit das Druckvolumen auf 20x20x20 zu vergrößern.

Ich bin schon seit Wochen dabei, immer mal wieder das eine oder andere Teil dafür auszudrucken, und habe seit heute endlich alle Teile der Mechanik, also alle Nicht-UniProKit-Teile, komplett.

Die Designs stammen nicht von mir sondern sind auf Seiten wie Youmagine oder Thingiverse verfügbar.

Hier zunächst die Teile Für die Y-Achse, bestehend aus (im Uhrzeigersinn von oben rechts beginnend) dem Heatbed-Träger, den Wellen-Haltern, dem Y-Motor-Halter und dem Zahnriemenspanner. Ausserdem sind noch die Halter für die X-, Y,- und Z-Endstops mit auf dem Bild.

Hier der Extruder, ein WadeReloaded von J.Kühling. Ich hab damit allerbeste Erfahrungen gemacht und seh den Extruder als robustes “Working Horse”, auch anfängerfreundlich. So soll übrigens auch der ganze Drucker werden,zumindest war das das der Komponentenauswahl zurgrundeliegende Kriterium.

Der WadeReloaded ist schon ein etwas älteres Design, dafür aber ausgereift und tausendfach erprobt. Um den ordentlich aufzupeppen wird als HotEnd ein E3DV6 verwendet. Beide arbeiten sehr gut zusammen, allerdings wird dazu noch der folgende Adapter benötigt (weil das E3D wegen dem Lüfter etwas tiefer hängen muss), der nur aus drei Teilen besteht und schnell gedruckt ist.

Die Komponenten der Z-Achse bestehen hauptsächlich aus den beiden Motorhaltern und einer Befestigungslasche für die Z-Führungswelle.

Die X-Achse besteht aus den X-Motor- und Führungswellen-Haltern sowie dem Extruderschlitten. Bei allen Teilen handelt es sich um Kühling-Designs, bei welchem schwache Bereiche verstärkt wurden, so das das ganze robuster wird.

Hier nochmal ein CloseUp von den Endstop-Haltern. Ich verwende hier welche, die sich im Gegensatz zu den Standard-Haltern nicht verdrehen/verstellen können.

Sobald ich Zeit habe gehts an die Konstruktion des Rahmens, mittels Blender. Die UniProKit-Teile sind dafür ja schon als CAD-Library verfügbar, man muss sie nur passend zusammensetzen

Übrigens arbeite ich parallel noch an einer Verbesserung der UniProKit-Lineartriebe, die von uns auch auf der MakerFaire (als USB-Mikroskop-Slider) vorgestellt wurden. Mir schwebt diesbezüglich noch ein zweites OSEG 3D-Drucker Modell, welches im Gegensatz zum Working Horse naturgemäß eher noch experimentell ist und auf diesen Lineartrieben basiert. Dieser wird dann mit einem Bowden-Extruder mit 1.75mm Filamentstärke bestückt und hat eine obenliegende X,Y-Führung mit HeatBed-Bewegung in der Z-Achse, also ähnliches Konzept wie beim UltiMaker. Das wäre dann ein 3D-Drucker, der fast komplett aus UniProKit-Teilen besteht, sehr schnell sein dürfte und deswegen auch ein größeres Druckvolumen von 40x20x20 aufweisen wird. Aber das bedarf alles noch einiger Entwicklungsarbeit und ist experimentell.

Der M.deluxe dagegen ist schnell verfügbar, da er nur aus bereits vorhandenen Teilen besteht und wie gesagt auf Robustheit und Zuverlässigkeit ausgelegt. Im Grunde will ich damit all die kleinen Mängel und Schwächen ausmerzen, die sich beim Bau meines ersten Druckers (MendelMax1.5) ergaben und wo man sich geistig notierte “Das wird beim nächsten Drucker aber besser gemacht”. Und ich könnt nen zweiten Drucker mittlerweile auch gut gebrauchen.