AUT Automaatiotekniikan projektityöt (3 op) Moottoroitu nousutuki Työn ohjaaja: Panu Harmo

Transkriptio

1 AUT Automaatiotekniikan projektityöt (3 op) Moottoroitu nousutuki Taru Laamanen AS Sofia Piltz AS Työn ohjaaja: Panu Harmo

2 Tehtävänanto: MOOTTOROITU NOUSUTUKI Suunnitellaan, rakennetaan ja testataan uutta nousutankoideaa; motoroitua nousemista avustaavaa tukitankoa. Tankoa varten on olemassa melko pitkälle viety suunnitelma ja pääosa osista on jo tilattu. Tässä projektityössä tankoon suunnitellaan vielä nousemista avustava moottoroitu kahva ja koko laitteen ohjausjärjestelmä. Työmäärä: 2 hlö 3op, Määräaika: toukokuun alku, Työn ohjaaja: Panu Harmo Kuvat: Projektille on hankittu kaksi katon ja lattianväliin kiristettävää nousutukitankoa. Niitä testattiin aluksi Kustaankartanon vanhustenkeskuksen Meripihkapäivätoimintayksikössä. Nyt ne on siirretty kahden vanhuksen kotiin lisätestejä varten. Ne ovat osoittautuneet erittäin hyödyllisiksi. Projektissa rakennetaan parhaillaan uutta nousutukitankoa, jonka jännittämien lattian ja katon väliin tapahtuu moottoritoimisesti.

3 1. Ongelman esittely ja erittely Projektissa kehitetään katon ja lattian väliin viritettävä nousutanko, jonka avulla vanhusten on helpompi nousta itsenäisesti seisomaan. Tanko viritetään ensin karkeasti lähelle kattoa, minkä jälkeen se kiristetään automaattisesti ohjauspaneelista moottorin avulla. Tanko ei liiku ylöspäin, jos se on liikaa vinossa ja tarkoituksena onkin ilmoittaa ohjauspaneelissa esim. ledien avulla, mihin suuntaan tanko on vinossa ja milloin se on suorassa. Myös tieto tangon tukevuudesta saadaan ohjauspaneeliin. Moottori ei nouse enempää, kun tanko on tukevasti kiinni, jolloin vältytään vahingoittamasta kattoa. Ideana on kehittää eri huonekorkeuksiin soveltuva tanko, jonka virittäminen on helppoa ja vaivatonta. Markkinoilla on jo olemassa nousutankoja, jotka pystytetään kokonaan käsin. Tällaiset ovat kuitenkin hankalia yhden ihmisen virittää. Tavoitteena olisi kehittää tanko sellaiseksi, että sen asentaminen onnistuisi jopa yhdeltä hyväkuntoiselta ikäihmiseltä ja sitä olisi helppo siirrellä kodin eri huoneisiin. Karkean säädön huoneiston huonekorkeuteen voisi suorittaa esimerkiksi kodinhoitaja ja esimerkiksi käyttäjän parempikuntoinen puoliso voisi tämän jälkeen siirrellä tankoa tarpeen mukaan huoneistossa ja kiinnittää sen moottorin avulla. Moottoroidusta nousutangosta oli alustava mekaniikkasuunnitelma valmiina, ja lisäksi mallina oli markkinoilla oleva nousutanko (moottoriton). Tehtävänämme oli toteuttaa ensimmäinen prototyyppi moottoroidusta nousutangosta. Tähän kuului mekaniikan tarkempi suunnittelu, osien hankintaa, mikrokontrollerin ohjelmointi sekä ohjauspaneelin suunnittelu ja toteutus. 2. Työn toteutus Mekaniikka Aloimme pohtia mekaniikkaa Paavo Toiviaisen suunnitelman pohjalta. Valmiiksi hankittuna oli kahta sisäkkäin menevää neliömuotoista alumiiniprofiilia sekä moottori. Moottori tosin meni alkuvaiheessa rikki, ja sen tilalle päätettiin hankkia hieman erilainen moottori, jossa ei ole mitään ylimääräisiä ulokkeita. Neliöprofiilit osoittautuivat sopiviksi tankoon ympyrämuotoa paremmin, sillä ympyrämuotoisella kiristys oli aiheuttanut lommoja tankoon. Jotta tanko olisi turvallisempi, neliöprofiilissakin kulmien pitää olla pyöristettyjä. Harkittiin myös vaihtoehtoa, jossa moottorivarsi olisi toisin päin, mutta silloin moottorin johdotukset olisi ollut vaikeampi toteuttaa. Kuvassa 1 on lopullinen mekaniikkarakenne. Kuvassa osa d on alumiiniprofiilia, ja osa c sen sisällä olevaa alumiiniprofiilia. Tangon karkea pituuden säätö tapahtuu nostamalla profiilia c sopivan verran ulos profiilista d ja lukitsemalla ne paikoilleen kahvan e avulla.

4 Tangon hienosäätö tukevasti paikoilleen tehdään moottorin i avulla. Moottorista työntyy nousuvarsi h, joka työntää tangon koko yläosaa (a-e). Työntövarsi h on heikko, joten tankoa vahvistetaan siitä kohdin välikappaleella f. Välikappale on kiinteästi kiinni moottorissa i ja liukuu profiilia d pitkin. Ympyrät g kuvaavat muoviliuskoja, jotka on asennettu välikappaleen sisälle tukevoittamaan rakennetta, sillä profiili d on halkaisijaltaan pienempi kuin moottori i. Lisäksi tangossa on pohjatassu m ja kattotassu a, jotka on otettu markkinoilla olevasta versiosta. Niiden pinnat ovat kumia, joka pysyy tukevasti paikoillaan. Lattiatassun m ja moottorin i välissä on jousi, jonka avulla määritetään tangon tukevuus. Kun tanko osuu kattoon, jousi alkaa puristua kasaan. Tanko on tukevasti, kun jousi on puristunut tarpeeksi. Jotta jousi ei taivu sivusuunnassa, sen sisällä on kaksi sisäkkäistä putkea. Alatassun m päälle on lisäksi tehty taso, johon saadaan kiinnitettyä mm. akku. Tapio Leppänen toteutti tangon rakentamisen suunnitelmamme mukaisesti. Kuva 1. Tangon mekaniikka

5 Kuva 2. Vasemmalla: tanko viritettynä katon ja lattian väliin, keskellä: kuvassa näkyy kattotassu ja osa sisäprofiilista. Ulkoprofiilin läpi kiinnitetty kahva lukitsee sisäprofiilin haluttuun kohtaan. Oikealla: ohjauspaneelissa näkyvät virtakytkin, keinukytkin, jonka yläpuolella on tukevuuden ilmoittava ledi, ja paikat ledeille, jotka kertovat mihin suuntaan tanko on kallellaan ja onko tanko suorassa (keskimmäinen viidestä). Kuva 3. Vasemmalla: moottorinohjauskortti (etualalla) ja akku on sijoitettu lattiatassun päällä olevalle alustalle, joka on myöhemmin tarkoitus koteloida. Takana näkyvät liukupotentiometrille menevät johdot (musta, lila ja punainen). Maalarinteipillä yhdistetty johtonippu menee ohjauspaneeliin ohjauksen toteuttavalle piirilevylle. Keskellä: liukupotentiometrin mittauspään kiinnitys jouseen. Oikealla: liukupotentiometri takaa, vastakkaisesta suunnasta kuin ensimmäisessä kuvassa.

6 Ohjelma Ville Sydänmaanlakka teki tangon ohjaukseen piirilevyn ja myös moottorinohjauskortin saimme valmiina. Moottorinohjauskortti on siis piirilevy, jolle annetaan moottorin liikkumissuunta sekä nopeus. Toteutimme sille mikrokontrollerin ohjauksen (Atmega 1281), jonka tehtävinä on: Lukea moottorinohjausnappien arvoja Lukea liukupotentiometriä Ohjata ohjauspaneelin lediä, joka kertoo onko tanko tukevasti Ohjata moottorinohjauskorttia, mikäli nappia on painettu ja tanko ei ole vielä tukevasti Mahdollisuus soittaa summeria Ohjelman rakenne on sellainen, että tietyin väliajoin tulee kellokeskeytys. Tällöin tarkistetaan liukupotentiometrin antama arvo ja sytytetään tai sammutetaan tukevuuden ilmoittama ledi sen mukaisesti. Lisäksi jos ylös- tai alas-nappi on painettuna, liikutetaan moottoria. Moottoria ei kuitenkaan nosteta, jos tanko on jo tukevasti kiinni. Jos nappeja ei ole painettu tai tanko on tukevasti, moottori pysäytetään, mikäli se oli liikkeellä. Moottorin ohjaus tehdään antamalla moottorinohjauskortille suunta (ylös tai alas, riippuen kumpaan suuntaan nappia on painettu). Lisäksi moottorinohjauskortille annetaan moottorin haluttu liikkumisnopeus välittämällä phase width modulation -signaalia. Toteutimme myös funktiot summerin soittamiseen, mutta tällä hetkellä summeria ei käytetä mihinkään. Liukupotentiometrin lukemiseen tarvittavat funktiot ovat Villen toteuttamia. Kuva 4. Vapaamuotoinen lohkokaavioesitys ohjelman rakenteesta ja toiminnasta.

7 Ohjelman inputit: -nappien asento -liukupotentiometrin lukema Ohjelman outputit: -moottorin nopeus -moottorin suunta -onko tukevasti-ledi Kuva 5. Ohjauksen toteuttava piirilevy ja kiihtyvyysanturin piirilevy. Kuva 6. Kiihtyvyysanturin piirilevyn I/O-kaavio.

8 Kuva 7. Ohjauksen toteuttavan piirilevyn I/O-kaavio 3. Tulokset Saimme valmiiksi tangon, joka saadaan viritettyä moottorin avulla tukevasti lattian ja katon välille. Tanko ilmoittaa, kun se on tukevasti eikä moottori enää nouse sen enempää. Tarkoituksena oli alun perin toteuttaa myös kiihtyvyysantureiden lukeminen, jotta saataisiin tieto tangon vinoudesta tai suoruudesta. Ville ei kuitenkaan ehtinyt saada kiihtyvyysanturin lukemista väylän yli toimimaan, joten emme voineet käyttää kiihtyvyysantureita. Sen sijaan toteutimme liukupotentiometrin lukemisen, mikä ei ollut alun perin tavoitteena.

9 4. Ajatuksia jatkokehittelyä varten Seuraavaksi tankoon kannattaisi toteuttaa kiihtyvyysanturien luku, jotta tanko saataisiin pystytettyä helposti suoraan. Jos tanko on vinossa, se ei pysy niin tukevasti paikoillaan ja saattaa aiheutua vaaratilanteita. Tangossa ei myöskään ole vielä minkäänlaista kahvaa, josta käyttäjä voi tarttua kiinni. Kahva voisi olla myös moottoroitu niin, että se liikkuisi ympyränkaaren suuntaisesti eteen- ja ylöspäin, jolloin kahva ikään kuin vetää käyttäjää ylöspäin. Jotta tankoa olisi helpompi siirrellä, siihen voisi lisätä myös pyörät. Pyörissä pitää kuitenkin olla jousitus niin, että pohjatassu osuu lattiaan kun tanko on tukevasti kiinni. Koko tangon rakennetta ja materiaaleja voisi myös miettiä huomattavasti kevyemmiksi, koska nykyisellään tanko on todella raskas liikuteltava. Ohjauspaneeli pitää joko kiinnittää kiinteästi tankoon sopivalle korkeudelle tai sille voidaan myös tehdä teline, josta käyttäjä saa sen halutessaan irti. Tangossa ei myöskään ole vielä suojakoteloa (kuvan 1 mekaniikkasuunnitelman osa n) akulle ja muille pohjalevylle sijoitetuille osille. Jotta tanko olisi miellyttävä käyttää, sen ulkonäkö ei saisi olla liian laitosmainen. Tanko on näkyvä osa kodin sisustusta, joten sen ulkonäköön tulee kiinnittää huomiota. Myöhemmässä vaiheessa tankoon voisi kehitellä myös lisäominaisuuksia, esimerkiksi radio, lamppu tai sanomalehtiteline. Tangon olisi hyvä huomata itse, jos moottori on antanut periksi asennuksen jälkeen ja tanko ei olekaan enää käyttökunnossa. Liiallisesta löystymisestä voidaan ilmoittaa esimerkiksi summerin avulla. Jotta koko järjestelmässä ei täydy pitää koko ajan virtoja päällä, voidaan löystymisestä ilmoittaminen hoitaa transistorin avulla. Transistoriin tulee jännite akusta, ja liukupotentiometrin antama jännite ohjaa transistoria. Transistori siis avaa yhteyden akulta summerin kautta maahan, jos liukupotentiometrin antama jännite ylittää tietyn raja-arvon. Tangon olisi hyvä myös tarkkailla akun tilaa, ja ilmoittaa jollain tavoin, jos akku uhkaa tyhjetä.

10 Liite 1. Projektitapaamismuistiot Tapaaminen n. 1 tunti Panu esitteli nousutuen toimintaa ja pääajatuksia. Katsoimme jo valmiina olevia osia. Saatiin nousutangon mekaanisten osien suunnitelma, selvitystyö nousemisesta ja nostamisesta, raportti tangon käyttäjien mielipiteistä, tilattujen osien lista sekä teleskooppiprofiilin tuote-esittely. Seuraavaksi kerraksi on tarkoitus lukea saatu materiaali ja selvitellä nousutangon rakennetta. Lisäksi tehtävänä on tehdä tässä vaiheessa toteutettavan tangon suunnitelma. Tapaaminen n. 2 tuntia Mietittiin Tangon mekaniikkaa tarkemmin. Suunniteltiin tangon välikappaletta ja katto-osaa. Tapaaminen n. 1 tunti Testailtiin moottorivartta, se meni rikki. Päätettiin, että moottorivarren työntöosa kiinnitetään päästään neliöprofiilin sisään ja työntöosasta käytetään ainoastaan noin 10 cm matkaa työntöosan keskikohdasta. Seuraavaksi: o Pitää etsiä välikappale neliöprofiilin ja moottorivarren päälle tueksi. o Mietittävä anturia tms., joka ilmoittaa, kun moottorivarren työntöosa liian ulkona. Tapaaminen n. 1 tunti Päätettiin hankkia rikkimenneen nostovarren tilalle toisenlainen. Uusi tulee olemaan sellainen, jossa nostovarren kiinteä osa on neliskulmainen, ja moottori on kapseloitu sen sisään. Tämän mallinen on helpomman muotoinen kiinnityksiä ajatellen. Mietittävä: Lattiapään ja nostovarren kiinnitys: varmaan tarvitaan joku osa, jossa jengat, niin lattiaosa saadaan kiinnitettyä ruuvaamalla. Tarvitaanko tukikappale tukemaan nostovarren nousevaa osaa? Millainen? Mihin akku tulee Kuinka johdot saadaan kuljetettua moottorilta akkuun Tehtävää: Alumiiniputken etsintää, Protoshop. Käyttöliittymän etsintä. Yhteys Villeen, vvsydanm@cc.hut.fi Tapaaminen n. 4 tuntia Kävimme Protoshopissa selvittämässä saatavilla olevia putkia. Neliönmuotoisia alumiiniputkia löytyi sisähalkaisijaltaan 31 mm, 36 mm ja 41 mm. Suurimman putken seinämän paksuus oli 3 mm, muiden 2 mm. Etsimme sopivaa ohjauskäyttöliittymää netistä, mutta emme vielä löytäneet.

11 Lisäksi kirjoittelimme paljon vanhoja tapaamisia, monista emme muistaneet mitä olimme tehneet. Yritämme tästä lähtien kirjoittaa tapaamisista nopeammin. Tapaaminen n. 2 tuntia Tapaamme Villen torstaina. Sitä varten suunnittelimme, millaisia toimintoja piirilevyn täytyy pystyä tekemään ja mitä laitteita piirilevyyn kytketään. Lisäksi yritimme etsiä sopivaa ohjauspaneelia. Sellaista ei kuitenkaan vieläkään löytynyt. Kaikki löydetyt ovat joko liian monimutkaisia (aivan liian paljon nappeja, ja lisäksi usein tekstinäyttö) tai sitten liian yksinkertaisia (ainoastaan pari nappia, ei ledejä). Yritämme siis löytää paneelia, jossa olisi kaksi nappia sekä pari lediä. Tapaaminen n. 2 tuntia Tapasimme Villen ja suunnittelimme sen kanssa piirilevyä. Päätimme, että piirilevy laitetaan ohjauspaneelin sisään ja ohjauspaneeli rakennetaan siis itse komponenteista. Ohjauspaneeliin tulee -napit ylös ja alas -virtakytkin -valot ilmoittamaan, mihin suuntaan tanko on kallellaan -valo/summeri ilmoittamaan, onko tanko tukevasti kiinni Kuulemma tiedon, onko tanko tukevasti kiinni saa moottorin käyttämästä virrasta. Eli erillistä voima-anturia ei tarvita. Kävimme Villen ja Antin kanssa kaupoissa. He kävivät ostamassa tarvitsemiaan osia, ja me kävimme katsomassa löytyyö sieltä sopivaa tankoa, sekä ostimme akun ja laturin. Tutkimme myös millaisia komponentteja ohjauspaneeliin on tarjolla. Tapaaminen n. 2 tuntia Sofia oli matkoilla, mutta yritin etsiä alumiiniputkea. Etsin netistä ja soitin alla oleviin. Alla siis koottuna parhaat osumat. Mutta oikean kokoista (sisähalkaisija 45 mm) ei oikein tunnu löytyvän Suomesta paikasta, josta saisi tilattua vähänkään pienempiä eriä. Alumiiniputkia Purso Ulkohalkaisija 50 mm, seinämän paksuus 2.5 mm, pyöristetty kulmista. Profiileiden normaali toimituspituus on 6 m, mutta erikseen sovittaessa voimme myös valmistaa muita pituuksia. Valmistamme profiilit tilaustyönä ja suuremmat erät voimme toimittaa suoraan tehtaalta. Pienet hankintaerät metallialan tukkuliikkeiden varastosta. Be-group 50x50x2.5. Ilmeisesti Purson valmistama. Ruotsin varastossa, ei tilaa pieniä määriä.

12 Janster 50x50x3. Erikoisteräs 50x50x3 50x50x2.5 Saksassa varastossa, mutta ei tilaa sieltä pieniä määriä. Tapaaminen n. 2 tuntia Suunniteltiin tangon kiinnitystä lattiaan tulevaan tassuun. Tarkoituksena olisi käyttää jo olemassa olevaa pientä mustaa ja sijoittaa sen yläpuolelle pyöreä levy, johon akku laitetaan. Levyn ulkoreunoilta tulisi kartiomaisesti reunat kiinni tankoon. Pohdittiin myös, että kaikki johdotukset (johto antureilta ohjauspaneeliin, ohjauspaneelilta moottoriin, virta akusta ohjauspaneeliin) sijoitettaisiin samaan puhelinlankaan, joka tulisi kartion ulkoreunasta ulos. Ohjauspaneelille tehdään teline tangon runkoon. Avoimeksi jäi, voiko mustaa tassua käyttää, miten tarkka kiihtyvyysanturi on, voiko sen sijoittaa tangon alapäähän kartiokotelon sisään, miten johdotukset menevät piirilevyn, akun ja moottorin välillä, miksi oli suunniteltu, että moottori tulisi väärinpäin ja millainen jousi tankoon oli tarkalleen ottaen tulossa. Tapaaminen n. 3 tuntia Käytiin Panun luona ja saatiin selvitetyksi, että jousella on kaksi tarkoitusta: 1) ilmoittaa, jos moottorivarsi painuu sisään eikä tango siten olekaan enää katossa kiinni ja estää tilanne, jossa moottorivarsi työntää tangon katosta läpi 2) muuttaa moottorivarren liikkuman matkan ja voiman välinen riippuvuus lineaariseksi. Mietittiin, että jousi, joka toteuttaa nämä molemmat tehtävät voitaisiin sijoittaa moottorivarren lattian puoleisen pään ja pohjatassun väliin tukikappaleputkien päälle (jos jousi ei ole tarpeeksi kestävä sivuttaissuunnassa). Jouseen olisi myös tarkoitus myöhemmässä vaiheessa liittää liukupotentiometri, jonka avulla tiedetään, että voima on sopiva eli tanko ei mene katosta läpi ja tanko on tukevasti kiinni. Panun kanssa oli myös puhetta venymäliuskoista (eivät sovi tähän lämpötilaolosuhteiden takia) ja ylä- ja alarajakytkimistä (monimutkaistaa rakennetta liikaa) samaan käyttöön, mutta liukupotentiometri vaikuttaa kaikista parhaimmalta vaihtoehdolta tässä vaiheessa. Todettiin, että moottorin virta ei ole riittävä mittari voiman arviointiin. Päätettiin, että moottori sijoitetaan oikein päin ja käytetään mustaa valmiina olevaa pohjatassua. Tehtiin ehdotus koko tangon mekaanisesta rakenteesta ja seuraavaksi käydään Tapion luona. Tiedusteltiin Villeltä, missä vaiheessa mikropiiri on. Uusi moottori on tilattu. Tapaaminen n. 2 tuntia Tarkoituksena oli jutella Tapion kanssa, joka olikin lähtenyt lomalle. Keskusteltiin Panun kanssa mekaniikkasuunnitelmasta (kuva tehty 26.3.). Jousen sijoituspaikka voisi olla myös moottorivarren kohdassa niin, että moottorivarsi ei ole kiinni profiilissa kuin välillisesti jousen kautta, eikä moottorin alapuolella. Jousi voi olla myös putken sisällä laakeroituna samaan tapaan kuin profiili ja moottorivarsi. Jousen voisi korvata valmiilla jousipakalla. Jos jousi sijoitetaan moottorivarren ja profiilin väliin, ongelmaksi muodostuu johdotus liukupotentiometrista. Eli päätettiin, että jousi sijoitetaan moottorivarren alapuolelle ainakin tässä prototyypissä.

13 Selvitetään seuraavaksi, voisiko Protoshop valmistaa tarvittavia osia tai koko tangon, sillä Tapio on viikon lomalla. Tarkoituksena on kirjoittaa mm. tangon turvallisuusnäkökulmasta ja tehdä tarkempi aikataulu siitä, mitä on tekemättä ja mihin pisteeseen ollaan tähtäämässä. Kiihtyvyysanturin voi tässä prototyypissä sijoittaa mahdollisimman helppoon kohtaa eli jousen yläpuolelle muovikotelon sisään, mutta jos profiilin ja moottorin välys aiheuttaa liikaa tangon taipumista, on kiihtyvyysanturi sijoitettava ylemmäs, jäykkään kohtaan tankoa. Päätettiin, että kokeillaan ensin alempaa kohtaa ja paikkaa voidaan tarvittaessa vaihtaa myöhemmissä versioissa. Selvitettiin Villeltä mikropiirin koko, joka on 73x80x25mm. Päätettiin, että hankitaan kotelo, joka on 75x100x50-60mm, jotta kytkimille jää tarpeeksi tilaa. Esimerkkikoteloita löytyi labrasta, sopiva on tarkoitus hankkia Yleiselektroniikasta tai Bebekiltä. Tapaaminen n. 0.5 tuntia Käytiin Bebekillä Hakaniemessä ja ostettiin ohjauspaneelin kotelo, virtakytkin, neljä keltaista, yksi vihreä ja yksi punainen ledi (tarvitsevat kaikki 150 ohmin etuvastuksen) ja summeri. Tapaaminen n. 1,5 tuntia Käytiin Protoshopissa; tarvitaan tarkempi mekaniikkasuunnitelma mittoineen, jonka pohjalta voidaan ensin suunnitella edelleen ja sitten arvioida kauanko työn toteutus kestää. Työn hinta on 59 euroa/tunti. Voivat auttaa mekaniikkasuunnittelussa. Käytiin juttelemassa Panun kanssa. Tapaaminen n. 2 tuntia Revittiin vanhasta tangosta punainen sisäosa pois ja yritettiin saada jousipakka ulos. Tangon kolhut estivät kuitenkin jousen liikkumista niin paljon, että se päätettiin jättää tankoon ja hankkia uusi. Otettiin kuvia osista Protoshopia varten. Jossain vaiheessa pitää päättää mihin pisteeseen projektityö saadaan valmiiksi, esim. siihen, että ohjauspaneelin kautta nähdään, kun tanko (ei välttämättä juuri nousutanko), jossa on asennettuna kiihtyvyysanturit, on suorassa. Tapaaminen n. 2 tuntia Etsittiin netistä jousia, käytiin mm. Meconetin ja Erikois-Jousen sivuilla. Erikois-Jousen myymälä on Tattarisuolla, Meconetiin lähetettiin sähköpostikysely A DIN 2098 rst-tyyppisestä jousesta (tuotenumero VD23930). Mietittiin tarkempaa suunnitelmaa Protoshopia/Tapiota varten. Pohdittiin minkä pituinen tanko olisi kasassa ja maksimissaan, huomattiin että ratkaisevinta pituuden kannalta on moottorivarren pituus, jos moottorivarsi on sopivan lyhyt, tankoa on huomattavasti helpompi siirrellä lyhyempänä. Tapaaminen n. 6 tuntia Tavattiin Ville ja aloitettiin mikropiirin ohjelmointi. Käytiin Erikois-Jousen myymälässä Tattarisuolla etsimässä sopivaa jousta/jousipakkaa, sillä Meconetin toimitusaika oli 4-5 viikkoa ja hinta noin 20 euroa ja Protoshopilla ei ollut kuulakärkikynän kokoluokkaa suurempia jousia. Tapaaminen n. 4 tuntia Erikois-Jousen myymälästä ostettiin perjantaina 4.4. kaksi jousta, jotka voi tarvittaessa käydä vaihtamassa sopivampaan. Suunniteltiin tangon mittoja; kuinka paljon sisäprofiili on ulkoprofiilin sisällä (päätettiin

14 myöhemmin, että 40 cm), miten pitkä tanko on kaikissa eri kombinaatioissa (jousi 5 cm tai 10 cm, sisä- ja ulkoprofiilin pituus) maksimitoimintapituudessaan ja kasassa. Etsittiin myös sopivaa testauspaikkaa, joista yksi löytyi TUAS-talon rappukäytävän alimmalta kerrokselta ja vähän parempi T-talon toisen kerroksen rappusten alta (pääluentosalia vastapäätä). Aloitettiin ohjelmointi ja lähetettiin Villelle kysymyksiä. Tapaaminen n. 3 tuntia Esiteltiin Panulle tangon pituussuunnitelmia ja päädyttiin että testauspituus olisi noin 230 cm. Pitkä moottorivarsi rajoittaa kaikista eniten pituutta. Tavoitteena olisi, että tankoa voitaisiin käyttää ainakin 260 cm korkeissa tiloissa. Jatkettiin ohjelmointia. Tapaaminen n. 3 tuntia Nähtiin Tapio, joka sai valmiiksi kattotassun kiinnytyksen sisäprofiiliin. Moottorivartta ei kuulu vieläkään, mikä estää pahasti mekaniikan toteutusta tällä hetkellä. Jatkettiin ohjelmointia ja saatiin Villeltä apua siihen, miten kiihtyvyysanturia ja liukupotentiometriä luetaan. Avattiin kassin kotelo ja tutkittiin miten liukupotentiometrin kiinnitys on siinä toteutettu. Etsittiin Farnellilta sopiva liukupotentiometri (2 vaihtoehtoa) ja uusi kotelo, sillä mikropiiri on liian iso Bebekiltä ostettuun koteloon. Tapaaminen n tuntia Jatkettiin koodausta, erityisesti kohtia, joissa luetaan kiihtyvyysanturia ja liukupotentiometriä. Tapaaminen n. 4 tuntia Heti kun paneeli oli saapunut, porattiin siihen reiät ledejä varten. Kolvasimme ledeihin vastukset ja johdot valmiiksi, jotta voisimme testata niiden avulla ohjelman toimivuutta. Tapaaminen n tuntia Moottori saapui. Testattiin, miten se ylipäätään toimii kytkemällä siihen jännite elektroniikkahuoneessa. Jatkettiin koodausta sillä piirikortin kanssa ilmeni ongelmia. Ei saatu moottoria toimimaan, mutta summeri soi koko ajan, kun piirikortti oli kytketty. Tätä pohdittiin pitkään. Tapaaminen n. 8 tuntia Testattiin moottoria piirilevyllä ja selvitettiin miten moottorinohjauskorttia on tarkoitus käyttää moottorin kanssa. Piirikortin ongelmat ratkesivat lopulta, summeri oli kytketty moottorin pwm-ulostuloon, minkä takia se soi koko ajan. Muutettiin koodia ja tehtiin summerista apuväline ilmoittamaan, milloin nappia painetaan. Moottoria ei saatu ohjatuksi piirikortilla. Tapaaminen n. 6 tuntia Yritettiin edelleen saada moottorinohjausta toimimaan testaamalla sitä moottorin sijasta ledien kanssa. Tapaaminen n tuntia Sofia ei ollut paikalla, mutta Taru koetti saada moottoriohjausta ja liukupotentiometrin sekä kiihtyvyysanturin lukemista toimimaan. Liukupotentiometrin ja kiihtyvyysarvon antamien arvojen selvittämistä varten tehtiin uart, jotta arvot olisi saatu tulostettua ruudulle. Uartin ja koko ohjelman kanssa oli suuria ongelmia, ja vikaa yritettiin etsiä todella pitkään mm. Sami Kieloston ja Teemu Ronkan kanssa.

15 Tutkittiin levyn toimintaa oskilloskoopin avulla. Ville yritti myös etsiä vikaa uartista, muttei löytänyt ja totesi että sitä ei kannatakaan käyttää. Tapaaminen n. 2 tuntia Yritettiin etsiä mistä ongelmat johtuvat, tutkimalla levyn toimintaa oskilloskoopin avulla. Vikaa ei yhäkään löytynyt, ja kysyttiin apua Villeltä. Tapaaminen n. 9 tuntia Moottori saatiin lopulta toimimaan, kun Ville tuli käymään. Vika oli ulkoisessa kellossa, joka oli huonosti kiinni. Tästä eteenpäin käytettiin sisäistä kelloa, joka toimi ongelmitta. Saimme toimimaan myös liukupotentiometrin lukemisen, myös siinä ongelma johtui kellosta. Tehtiin paneelin reiät on-off-kytkintä ja keinunappia varten. Piirin toiminnassa oli kuitenkin yhä ongelmia, summeri jäi mm. soimaan vaikka se oli ohjattu sammumaan. Aloimme epäillä, että piiri resetoituisi koko ajan. Tapaaminen n. 4 tuntia Yritettiin selvitellä, resetoituuko piiri vai mitä siinä tapahtuu. Saimme tangon Tapiolta muutoin valmiina, mutta profiileja ei oltu vielä katkaistu. Tapaaminen n. 6 tuntia Keksittiin, miksi piiri resetoitui koko ajan. Kontrollerissa oli ulkoiset keskeytykset oletusarvoisesti sallittuja. Estämällä ne kaikki toimi hyvin. Tapaaminen n. 6 tuntia Teimme johdotukset tankoon ja paneelin valmiiksi. Päätimme, minkä pituisiksi profiilit katkaistaan ja annoimme sen Tapiolle. Testailimme koodia ja se toimi hyvin. Etsimme sopivaa raja-arvoa liukupotentiometrille. Tapaaminen n. 3 tuntia Saimme tangon Tapiolta sopivan pituiseksi katkaistuna. Etsittiin raja-arvo liukupotentiometrille ja löydettiin lopuksi hyvä testauspaikka lähempää kuin T-talon portaista: TUAS- ja T-talon välisen sillan TUASin puoleisen oviaukon edessä. Ja sitten olikin jo demo. Tangosta meni sulake. Tapaaminen n. 4 tuntia Kirjoitettiin raporttia ja päivitettiin tapaamis-kertomukset BSCW:hen. Tapaaminen n. 1 tunti Viimeisteltiin raportti ja poistettiin koodista turhat kommentit. Tapaaminen n 1,5 tuntia Tarun ollessa Saksassa tein loppuraporttiin ehdotetut korjaukset eli liitin kuvat, Tarun tekemän ohjelmakaavion, Villeltä saadut kuvat piirilevyistä sekä tapaamismuistiot.

16 Liite 2. Tapaamisissa tehtyjä suunnitelmia. Mekaniikkasuunnitelma Tangon välikappale: Välikappaleen ja nostovarren välissä paljon tyhjää tilaa, koska teleskoppi paljon paksumpi kuin nostovarsi. Ratkaisuvaihtoehtoja: Nostovarrelle sen muotoinen lisävälikappale, joka kiinnitetään välikappaleeseen ja/tai nousevaan osaan Nostovarren runkoon kiinnitetään tukilistoja, jotta nostovarsi ei pääse liikkumaan sivuttaissuunnassa välikappaleen sisällä

17 Vastaavanlaiset tukilistat kiinnitettynä välikappaleen sisäpinnalle Kattoa vasten tuleva osa: Kiinnitysputki kiinnin profiilissa kantojen avulla. Välikappaleen väkäset menee päällä olevaan tasoon tehtyihin koloihin. Kiinnitysputki kiinni kattolevyssä jollain seuraavista tavoista: Kiinnitysputki toisesta päästä umpinainen ja kattolevy ruuvattu putken pään läpi välikappaleeseen. Lisäksi kiinnitysputken ja kattolevyn väliin hitsattu tukikartio Kiinnitysputki avonainen kummastakin päästä ja hitsattu kattolevyys kohdasta A. Tällöin kiinnitysputki on profiilia leveämpi, jolloin putken ja profiilin kiinnityksessä tarvitaan niiden väliin tukikappale. Lisänä tukikartio. Kiinnitysputki profiilin paksuinen ja ylettyy vain välikappaleen alaosaan asti. Kattolevy ruuveilla kiinni välikappaleessa ja kiinnitysputkessa kiinni ainoastaan tukikartion välityksellä.

18 Mekaniikkasuunnitelma Katto-osa otetaan olemassa olevasta ostetusta nousutangosta. Se kiinnitetään välikappaleen avulla (sen, jossa on reikä profiiliin ruuvaamista varten ja lisäksi neljä reikää muiden osien ruuvaamista varten). Profiilin ulko-osa leikataan niin lyhkäiseksi, että pituuden muutos käsin on helppo tehdä. Nostovarsi on ylösalaisin sijoitettuna. Avoinna: Pitääkö moottori saada helposti irti, ja kuinka se toteutuu. Minne akku ja mikropiiri sijoitetaan. Ne tulevat varmaankin alas. Mistä johdot vedetään akulta nostovarren moottorille.

19 Mekaniikkasuunnitelma Katto-osa (a) kiinnitetään sisäprofiiliin (c) välikappaleen (b) avulla. Välikappale on siis joku osa, joka saadaan kiinnitettyä sisäprofiiliin. Välikappaleessa voi olla esimerkiksi jengat, joihin katto-osa saadaan ruuvattua kiinni. Sisäprofiili (c) kiinnitetään ulkoprofiiliin (d) kahvalla (e). Ulkoprofiili sahataan tarpeeksi lyhyeksi, jotta sisäprofiilin nostaminen käsin helppoa. Moottori (i) on tangossa oikeinpäin, eli työntöosa (h) työntää ylöspäin. Työntöosa on niin heikko, että tueksi tarvitaan välikappale (f). Välikappale kiinnitetään kiinteästi moottoriin ja se saa liukua ulkoprofiilia (d)

20 pitkin. Moottori ja ulkoprofiili ovat molemmat nelikulmaisia. Moottorin sivun pituus on 45 mm ja ulkoprofiilin 40 mm. Siksi välikappaleen ja ulkoprofiilin väliin tarvitaan jokin täyte (g), että välikappale pysyy ulkoprofiilin suuntaisena. Täyte voi olla nailonia tai jotain muuta ainetta tai jonkinlainen kappale, jota pitkin välikappale pystyy hyvin liukumaan. Ulkoprofiiliin (d) kiinnitetään teippi sopivalle korkeudelle ilmoittamaan, jos työntöosa (h) on työnnetty liian ulos. Teippi pysyy välikappaleen (f) alla, kun työntöosa on tarpeeksi sisällä, mutta tulee näkyviin jos työntöosa on liian ulkona. Moottorin (i) ja pohjatassun (m) välissä on jousi (l), jonka pituudesta päätellään, milloin tanko on tukevasti kiinni sekä vahditaan, ettei tankoa työnnetä katon läpi. Jousen pituutta mitataan esimerkiksi liukupotentiometrillä. Mikäli jousi ei ole riittävän tukeva pysyäkseen pystysuuntaisesti suorassa, kun tankoa vedetään sivusuunnassa, laitetaan jousen sisään tuki (j ja k). Moottoriin on kiinnitettynä putki (j) ja se on putken (k) sisällä, joka on kiinnitettynä pohjatassuun. Putket liukuvat sisäkkäin, mutta tukevat jousta sivusuunnassa. Akkua ym. varten on pohjatassuun (m) ja välikappaleeseen (f) kiinnitettynä kartion muotoinen kotelo (n). Aikataulu tanko -hankittava: jousi tai jousipakka -suunniteltava: mitat, kuka tekee ja mitkä osat -toteutus (Tapio, Protoshop) - ohjauspaneeli -hankittava: kytkimet, kotelo, johdot, lisäksi teline tangossa -suunniteltava: ohjauspaneelin rakenne; kaikki osat (kytkimet, valot, summeri?) -toteutus - mikropiiri -tekemättä: suunnittelu loppuun -toteutus (Ville?) - mikrokontrollerin ohjelmointi

21 Pohdintoja turvallisuudesta Tangon tulee olla tarpeeksi jämäkkä, että se kestää suurtakin sivuttaissuuntaista voimaa taipumatta liikaa. Tämä toteutetaan käyttämällä tarpeeksi vahvoja osia. Heikot kohdat, kuten moottorin nostovarsi ja jousi vahvistetaan tukikappaleilla. Tangossa ei saa olla teräviä kulmia, joihin käyttäjä voisi satuttaa itsensä. Siksi akkulaatikko on kartion muotoinen, eikä neliö. Lattiaa ja kattoa vasten olevien osien tulee olla sellaista materiaalia, että ne ei pääse liukumaan pois paikoiltaan. Tangon pitää jollain tavalla ilmoittaa, milloin se on tukevasti kiinni. Tankoa pystytettäessä moottorin pitää pysähtyä, kun tanko on tarpeeksi tukevasti kiinni, jotta tanko ei mene katosta läpi. Mutta tangon pitää myös ilmoittaa jos se ei ole tarpeeksi tukevasti kiinni. Tangon on kyettävä itse huomaamaan myös, jos moottori on antanut periksi asennuksen jälkeen, ja tanko ei olekaan enää käyttökunnossa. Tangon tukevuutta mitataan jousen avulla. Jousen pituutta mitataan liukupotentiometrillä tms. Jos jousi on puristunut kasaan liian vähän, tanko ei ole riittävän tukevasti kiinni lattian ja katon välissä. Jos jousi on liian kasaanpuristunut, voima on liian suuri, ja tanko uhkaa mennä katosta läpi, joten moottori pysäytetään ohjelmallisesti. Jousen pituutta pitää tarkkailla muulloinkin kuin asennuksen aikana, jotta huomataan, jos tanko alkaa löystyä. Liiallisesta löystymisestä voidaan ilmoittaa esimerkiksi summerin avulla. Jotta koko järjestelmässä ei täydy pitää koko ajan virtoja päällä, voidaan löystymisestä ilmoittaminen hoitaa transistorin avulla. Transistoriin tulee jännite akusta, ja liukupotentiometrin antama jännite ohjaa transistoria. Transistori siis avaa yhteyden akulta summerin kautta maahan, jos liukupotentiometrin antama jännite ylittää tietyn raja-arvon. Tangon olisi hyvä myös tarkkailla akun tilaa, ja ilmoittaa jollain tavoin, jos akku uhkaa tyhjetä. Moottorivarsi ei saa tulla liikaa ulos. Tästä voidaan varoittaa esimerkiksi viivoilla ulkoprofiilissa, ohjelmallisesti summerilla/valolla tai moottorivarsi voi olla alun perinkin tarpeeksi lyhyt. Jotta tanko olisi tukeva, sen täytyy olla pystysuorassa. Siksi tankoon on kiinnitetty kiihtyvyysanturit, joiden perusteella saadaan tietää, onko tanko vinossa. Asennusvaiheessa moottorivarren nouseminen estetään ohjelmallisesti, mikäli tanko ei ole suorassa. Kiihtyvyysanturien täytyy sijaita tarpeeksi ylhäällä, niin etteivät jousen ja välysten mahdollisesti aiheuttamat pienet taipumat jää huomaamatta.