AS-0.3200. Automaatio- ja systeemitekniikan projektityöt 13.09.2011 29.11.2011

Samankaltaiset tiedostot
AS Automaatio- ja systeemitekniikan projektityöt

Moottoroitu nousutuki II

AS Automaatio- ja systeemitekniikan projektityöt

AS Automaatio- ja systeemitekniikan projektityöt

S14 09 Sisäpeltorobotti AS Automaatio ja systeemitekniikan projektityöt. Antti Kulpakko, Mikko Ikonen

Autotallin ovi - Tehtävänanto

ZigBee-ohjaus kuorma-autolle

Tasohyppelypeli. Piirrä grafiikat. Toteuta pelihahmon putoaminen ja alustalle jääminen:

Electric power steering

Joka päivän alussa, asentaja saa ohjeistuksen päivän töille.

A13-03 Kaksisuuntainen akkujen tasauskortti. Projektisuunnitelma. Automaatio- ja systeemitekniikan projektityöt AS-0.

Asennus. Kiinnitä jalkatuki (93) etujalkoihin (3).

FX-korkeapainekäsipumpun käyttöohje. Copyright c Eräliike Riistamaa Oy

Käyttöohje SOLO - Henkilönostin 150 / 200kg

S Portaalinosturi AS Projektisuunnitelma Oleg Kovalev

A13-03 Kaksisuuntainen akkujen tasauskortti. Väliaikaraportti. Automaatio- ja systeemitekniikan projektityöt AS Syksy 2013

Eye Pal Solo. Käyttöohje

Projektisuunnitelma. Radio-ohjattavan pienoismallin mekatroniikan ja ohjelmiston kehitys

TAMK Ohjelmistotekniikka G Graafisten käyttöliittymien ohjelmointi Herkko Noponen Osmo Someroja. Harjoitustehtävä 2: Karttasovellus Kartta

Harjoitustyö - Mikroprosessorit Liikennevalot

S11-09 Control System for an. Autonomous Household Robot Platform

4. VERKKOVIRTA MERKKIVALO (ladatessa palaa

PIKAOPAS HÄIRIÖTILANTEITA VARTEN

Contour Mouse Wireless käyttöohje. /1 Contour Mouse Wireless käyttöohje

Electric power steering

kokoaminen 1. Ota ASPER ajanottolaitteisto 1- kentän laatikosta ja siirrä kisakentälle 2. Kokoa yleisönäyttö sopivaa paikkaan ja vedä sille sähkö

S14 09 Sisäpeltorobotti AS Automaatio ja systeemitekniikan projektityöt. Antti Kulpakko, Mikko Ikonen

FOCUS 650 KÄYTTÖOHJE

KÄYTTÖOHJE ICF SOLO-HENKILÖNOSTIN

Käyttöohjeet. Radio-ohjattava vene RC FT008

AS Automaatio ja systeemitekniikan projektityöt Projektisuunnitelma Syksy 2009 A09 05 OSGi IRC Bot For Coffee Maker

DIMLITE Daylight. Sähkönumero Käyttöohje

COTOOL dokumentaatio Testausdokumentit

ABT VAIJERIVINTTURI NOSTOON VAVIN300EL, VAVIN500EL, VAVIN1000EL JA VAVIN3500EL

Projektisuunnitelma Viulu

Matopeli C#:lla. Aram Abdulla Hassan. Ammattiopisto Tavastia. Opinnäytetyö

b = KÄYTTÖÖNOTTO RTS-kaukosäätimen ohjelmointi

KÄYTTÖ- JA TURVALLISUUSOHJE Van Raam Kivo Plus -tandem

Modulaatio-ohjauksen toimimoottori AME 85QM

Aurinko-C20 asennus ja käyttöohje

LOPPURAPORTTI Paperikonekilta Versio 1.0

JABRA EVOLVE 65 pikaohje. Laitteen nappulat. Magneettinen kouru mikrofonille. Säädettävä pääpanta. Äänisäätö ylös Varattuna -valo

OMNIA OPINNÄYTETYÖ AMMATTIOPISTO. Diginoppa ICTP09SLG OMNIAN AMMATTIOPISTO

Asennus. CE-valosarja Groundsmaster 4000-D/4100-D -sarjan ajoyksikkö Mallinro: Irralliset osat. Ohjeet, oppaat ja muut osat.

Svan Lift manuaali 1

Käyttöohjeet. Huippunopea radio-ohjattava pikavene RC FT009

Kannettava DVD soitin Daewoo DPC-7200PD

RAIDETESTERIN KÄYTTÖOHJE

Ennen asennuksen aloittamista:

A14-11 Potilaan mittaustiedon siirtäminen matkapuhelimeen

SISÄLTÖ 1 JOHDANTO Dokumentin laadinta Dokumentin sopimussuhde ja suhteet muihin asiakirjoihin TAUSTAA

Numero hakasuluissa kuvaa sivua, jossa aiheesta kerrotaan enemmän.

KÄYTTÖOHJE NO.CX-10. Lue tämä ohje huolellisesti ennen käyttöä

TEKNIIKAN YKSIKKÖ AUTOMAATIOTEKNIIKAN KOULUTUSOHJELMA AUT4SN TL7341 PROJEKTITYÖ OSA1 LEIPÄJUUSTON VALMISTUSLINJAN LOPPUPÄÄ

838E Hands Free Varashälytin

S Elektroniikan häiriökysymykset. Laboratoriotyö, kevät 2010

Takaje vakuumilaitteen käyttö- ja huolto-ohje

Sähkölaitteet saa asentaa vain valtuutettu sähköasentaja.

1. Taustatietoa näppäimistönkuuntelusta

SANYO TRC-8800 / 8080 SANELU- JA SANELUN PURKULAITE

AS Automaatio ja systeemitekniikan projektityöt A13 10 Radio ohjattavan pienoismallin ohjausjärjestelmän ja käyttöliittymän kehittäminen

IBC control Made in Sweden VIANETSINTÄ MICROMAX- JA VVX-MOOTTORIT

Peltorobotin akselimoduulin kontrolleri

CISCO AIRONET 1242AG -TUKIASEMA

Ohjeita kuvun ongelmatilanteisiin

Käyttäjien tunnistaminen ja käyttöoikeuksien hallinta hajautetussa ympäristössä

DC-moottorin pyörimisnopeuden mittaaminen back-emf-menetelmällä

TAC Asennusohje. 1. Asennus 0FL

Tutustuminen tuotantolinjastoon

S11-04 Kompaktikamerat stereokamerajärjestelmässä. Projektisuunnitelma

Onni*elemme Sinua LEDX otsalampun valinnasta!

Power Steering for ATV

OHJELMOINTILAITE 10/50

ROBOTTI-IMURI MALLI NRO. M-688. Automaattinen lataus ja kaukosäätö

Oppilas - Elev övrekropp2

Ylläpitodokumentti Mooan

Käyttöohje. Wireless

Akkujen aktiivinen balansointi

Altus RTS. 1 Tekniset tiedot: 2 Lähetin: Telis 1 Telis 4 Centralis RTS

Käyttöohje. Wireless

TALOMAT Light. asennus- ja käyttöohje T104

Muistimoduulit Käyttöopas

Käyttöohje. Wireless

Käyttöohje. Tasapainolauta

Ongelmatilanteita verkkokokousympäristössä (BigBlueButton) Mediamaisteri Group PL 82 (Sumeliuksenkatu 18 B) FI TAMPERE

S11-04 Kompaktikamerat stereokamerajärjestelmässä. Väliraportti

HiTechnic -kompassisensorin käyttäminen NXT-G -ympäristössä

PIKAOPAS E6000/8000-sarja

Pakkauksen sisältö. 1. Unimouse 2. Käyttöopas. Unimouse Wired

Perävaunun käyttöohje

Johdanto Tuotteesta Kurssit

Radio-ohjattava 4WD WLtoys A9X9 1:18 (Mallit: 949, 959, 979)

AS Automaatio- ja systeemitekniikan projektityöt

CipherLab CPT-8001L -tiedonkeruupäätteen käyttö Ecomin kanssa

Yleistä. Äänet. Valot. nämä toimet ovat yhteisiä kaikelle käytölle. elokuvakäyttö videotykin käyttö teatterikäyttö

Mikrokontrollerikitit - väliraportti

Oikosulkumoottorin vääntömomenttikäyrä. s = 0 n = n s

KÄYTTÖOHJE INVANOSTIN LIFTMAN 400

No Sweat. SIGMA KOJACOOL OY. SIGMA - sarjan mallit. KOJACOOL-SIGMA - suoritusarvot (nelirivinen puhallinpatteri)

Tekninen tuote-esite. Tekniset tiedot. Turvallisuusohjeet

Transkriptio:

AS-0.3200 Automaatio- ja systeemitekniikan projektityöt A11-17 Ikäihmisten kotona asumista tukevien järjestelmien kehittäminen: Nousutanko (3op) 13.09.2011 29.11.2011 Ossi Malaska Joonas Aalto-Setälä Ohjaaja: Panu Harmo

1 Sisällysluettelo 1. Johdanto 2 2. Projektin hallinta. 3 2.1. Aikataulu 3 2.2. Riskianalyysi. 4 3. Työn vaiheet 5 3.1. Nousutangon korjaaminen 5 3.2. Moottoroidun nousukahvan mekaniikka... 7 3.3. Moottoroidun nousukahvan elektroniikka. 9 3.4. Moottoroidun nousukahvan ohjelmointi 12 3.5. Testaus ja siistiminen 13 4. Yhteenveto ja jatkokehitys 14

2 1. Johdanto Projektin tavoitteena oli korjata, kehittää ja parantaa jo olemassa olevaa vanhuksille tarkoitettua moottoroitua nousutankoa. Nousutangon tarkoituksena on avustaa vanhuksia siirtymään istuma-asennosta seisoma-asentoon. Nousutanko pystyy liikkumaan sivuttain kiskoa pitkin eri kohteisiin ja kiristymään lattian ja katon väliin moottoreiden avulla. Projekti toteutettiin yhteistyössä kahden italialaisen opiskelijan, Luca Gelosin ja Edoardo Morettin kanssa. Nousutanko on vanha projekti, jota eri opiskelijat ovat kehitelleet. Teemu Kuusisto kehitti siihen diplomityössään muun muassa mahdollisuuden liikkua eri kohteisiin kiskon avulla. Teemu Kuusiston kehittämä nousutanko on kuvassa 1. Jorge Latorre puolestaan lisäsi mahdollisuuden ohjata tankoa äänikomennoilla. Projektin aloitushetkellä nousutanko oli ollut pitkään poissa käytöstä ja se ei ollut toimintakunnossa. Ensin tehtävänä oli nousutangon toimintakuntoon saattaminen ja ongelmien korjaus. Korjausten jälkeen kehityskohteeksi rajattiin moottoroitu nousukahva. Kun vanhus haluaa nousta seisomaan, kahva nousee moottorin avulla ylöspäin näin vähentäen vanhuksen omien voimien tarvetta nousemistilanteessa. Mietimme myös muita kehityskohteita kuten langaton ohjain, mutta moottoroitu nousukahva osoittautui sopivan laajaksi kehityskohteeksi. Kuva 1. Nousutanko Teemu Kuusiston diplomityön jälkeen

3 2. Projektin hallinta 2.1. Aikataulu Projektityön aikana järjestettiin ryhmäkokouksia viikoittain ohjaajan kanssa. Ensimmäisessä ryhmäkokouksessa esiteltiin mahdolliset projektiaiheet ja seuraavassa tapaamisessa tehtiin valinta aiheesta. Tämän jälkeen tapaamissa raportoitiin työn edistymistä ohjaajalle. Taulukossa 1 on listattu työvaiheet ja niiden suunnitellut ja toteutuneet ajankohdat. Taulukossa 2 on eritelty projektin eri vaiheisiin käytetyt ajat. Projektin valinta ja suunnittelu sujuivat aikataulun mukaisesti. Vanhat dokumentit laitteistosta olivat selkeitä ja mikrokontrollerin ohjelmointikoodi oli kommentoitu hyvin. Tämän ansiosta työhön oli helppo päästä sisään ja laitteistoon tutustuminen toteutuikin suunnitellun aikataulun mukaan. Nousutangon korjaaminen kesti kaksi viikkoa suunniteltua kauemmin. Jotkin ongelmista osoittautuivat vaikeiksi paikantaa ja työn edetessä ilmeni myös uusia ongelmia, mitkä piti korjata. Päätökset parannus- ja kehityskohteista pystyttiin kuitenkin suorittamaan korjausten rinnalla. Valitsimme kehityskohteeksi moottoroidun nousukahvan, koska se oli työmäärältään sopiva aikatauluun nähden. Moottoroidun nousukahvan vaatima ohjelmointi aloitettiin viikolla 43. Sitä ei kuitenkaan päästy testaamaan, ennen kuin kahva oli asennettu. Moottoroidun nousukahvan mekaanista ratkaisua mietittiin pitkään. Sopiva kompromissi löydettiin, kun kävimme keskustelemassa asiasta lineaariliikkeen asiantuntijan kanssa Movetecissä viikolla 42. Osien tilaaminen tehtiin seuraavalla viikolla ja ne saapuivat viikolla 44. Tämän jälkeen pääsimme kiinnittämään nousukahvan tankoon ja testaamaan sitä. Taulukko 1. Projektin aikataulu Työvaihe Suunnitelma Toteutuminen Projektin valinta ja suunnittelu Viikko 37 38 Viikko 37 38 Laitteistoon tutustuminen ja sen Viikko 39 40 Viikko 39 42 korjaaminen/käyttöönotto Päätökset parannus- ja kehityskohteista Viikko 41 Viikko 41 Parannusten toteuttaminen ja testaus Viikko 42 46 Viikko 43 47 Projektin dokumentointi Viikko 46 Viikko 47

4 Taulukko 2. Projektiin käytetty aika Ryhmäkokoukset Laitteistoon tutustuminen Laitteiston kunnostus Osien etsintä ja hankinta Kahvan ohjelmointi, kasaus ja testaus Siistiminen Dokumentointi ja esitelmät Yhteensä 7h 6h 30h 14h 36h 12h 15h 120h 2.2. Riskianalyysi Taulukossa 2 on esitetty projektin alussa arvioidut riskit ja kuinka niitä voidaan välttää. Järjestelmä saatiin otettua käyttöön halutussa ajassa, mutta siinä esiintyneiden ongelmien korjaamisessa kesti odotettua kauemmin. Työn aikana myös ilmaantui uusi ongelma, kun sivuttaisliikkeen moottorin kiinnikkeet pettivät. Moottoroidulle nousukahvalle ei löytynyt nopeasti sopivaa ratkaisua. Ongelmaksi erilaisissa ratkaisuissa muodostui järjestelmän paino tai hinta. Tarvittavat ominaisuudet omaava järjestelmä painoi yleensä niin paljon, että sitä ei olisi ollut kannattava kiinnittää nykyiseen tankoon. Tällaiset ihmisen painoa kestävät komponentit myös ylittivät hinnaltaan projektin budjetin. Sopiva ratkaisu lineaariliikkeelle löydettiin kun kävimme keskustelemassa aiheesta asiantuntijan kanssa Movetecissä. Osat saapuivat viikon sisällä tilauksesta. Budjetissa ei ollut varaa täysin uudelle moottorille, joten päädyimme käyttämään varastosta löytynyttä, alun perin tuulilasinpyyhkimille tarkoitettua 12V DCmoottoria. Taulukko 3. Riskianalyysi Riskit Järjestelmän käyttöönoton viivästyminen Liian monimutkaisten kehityskohteiden valinta aikarajoitteeseen nähden Mahdollisten osien hinta ja toimitusaika Riskien välttäminen Laitteistoon liittyvän materiaalin huolellinen tutkiminen. Kehityskohteiden huolellinen valinta ja suunnittelu. Valitaan vain sellaiset kehityskohteet joihin aika riittää. Selvitetään kehityskohteiden valintavaiheessa osien hinnat ja toimitusajat.

5 3. Työn vaiheet 3.1. Nousutangon korjaaminen Projektin ensimmäisenä tehtävänä oli saattaa vanhana projektina ollut nousutanko uudelleen toimintakuntoon ja korjata siinä ilmenevät ongelmat. Tankoa ei ollut käytetty pitkään aikaan, joten ongelmia ilmeni jonkin verran. Vanha akku ei enää latautunut, joten meidän täytyi hankkia uusi. Vastaavanlainen akku ostettiin Biltemasta. Uuden akun kiinnittämisen jälkeen huomasimme, että osa ohjauspaneelin johdoista oli irti mikrokontrollerista. Johtoja ei ollut merkitty mitenkään, joten jouduimme selvittämään koodin avulla johtojen oikeat paikat mikrokontrollerissa. Kuvassa 2 on nousutangon lopullisen kokoonpanon mikrokontrolleri. Kuva 2. Mikrokontrolleri Sivuttaisliikkeen moottori ei toiminut halutulla tavalla. Kun tankoa ajettiin eri pisteisiin, se pysähteli ajon aikana. Seurasimme kiihtyvyysanturin arvoja ja huomasimme, että raja-arvot niille ovat liian tiukat. Kisko ei ole aivan tasainen, mikä aiheutti tangon heilumista jolloin kiihtyvyysanturi sai raja-arvot ylittäviä arvoja. Säädimme raja-arvot sellaisiksi, että häiriöistä aiheutuvat pysähtelyt jäävät mahdollisimman vähäisiksi. Ongelma kuitenkin palasi nousukahvan komponenttien kiinnittämisen jälkeen lisääntyneen painon takia.

6 Sivuttaisliikettä testatessa sivuttaisliikkeen moottorin kiinnitys pyörään hajosi. Haurastuneet kiinnikkeet menivät poikki ja tukkivat moottorin kiinnitysreiät. Jouduimme poraamaan uudet reiät moottoriin ja tekemään sille uudet kiinnikkeet. Uudet kiinnikkeet näkyvät kuvassa 3. Kuva 3. Sivuttaisliikkeen moottorin uudet kiinnikkeet Kiristysmoottorissa ilmenneen pysähtymisongelman paikantaminen vei suurimman osan ajasta. Tämä ongelma esiintyi jo aiemmissa nousutangon projekteissa. Kun tankoa löysättiin, se pysähtyi satunnaisesti ennen haluttua kohtaa. Aluksi testasimme moottoria kytkemällä sen suoraan akkuun. Moottori toimi pysähtelemättä, joten vika ei ollut siinä. Tämän jälkeen tutkimme johtuuko ongelma mikrokontrollerin ohjelmoinnista, mutta sieltä ei löytynyt ongelman aiheuttajaa. Sitten kokeilimme toistuuko ongelma jos tanko on vaakatasossa, jolloin moottorilla on molempiin suuntiin yhtä paljon vastusta. Asennolla ei kuitenkaan ollut vaikutusta ongelmaan. Selvitimme myös oliko käyttämässämme H-sillassa vikaa vaihtamalla se toiseen vastaavanlaiseen mutta siitäkään ei ollut apua. Ongelma saatiin korjattua vasta viikolla 42 Sami Kieloston avulla. Testasimme H- sillan lähtöjen ja tulojen toimivuutta yksi kerrallaan. Ongelmaksi selvisi lopulta mikrokontrollerilta H-siltaan kulkevan Direction-signaalin aiheuttamat häiriöt. Direction-signaali säätelee kiristysmoottorin pyörimissuuntaa. Häiriö korjattiin tekemällä vastuksesta ja kondensaattorista alipäästösuodatin, joka lisättiin H-sillan Direction-signaalin tuloon. Kuvassa 4 näkyy kyseinen alipäästösuodatin. Ongelman paikantamisesta teki vaikean se, että Direction-signaalin häiriöt eivät näkyneet suoraan jännitemittauksissa.

7 Kuva 4. Alipäästösuodatin kiinni H-sillassa 3.2. Moottoroidun nousukahvan mekaniikka Kun kehityskohteeksi oli valittu moottoroitu nousukahva, ryhdyttiin sen toteuttamistapaa suunnittelemaan. Luca ja Edoardo vastasivat nousukahvan mekaanisesta suunnittelusta ja toteutuksesta. Autoimme heitä sopivien osien etsimisessä verkkokaupoista ja katalogeista. Kävimme myös Automaatio11-messuilla tutkimassa erilaisia ratkaisuvaihtoehtoja. Sieltä löytyi sopivia lineaariliikkeen komponentteja valmistavia yrityksiä. Kahvan mekaaninen suunnittelu oli hankalaa, koska erilaisissa ratkaisuissa järjestelmän paino tai hinta tuotti ongelmia. Tarvittavat ominaisuudet omaava järjestelmä painoi yleensä niin paljon, että sitä ei olisi ollut kannattava kiinnittää nykyiseen tankoon. Tällaiset ihmisen painoa kestävät komponentit myös ylittivät hinnaltaan projektin budjetin. Vierailimme eräässä Automaatio11-messuilta tutuksi tulleessa yrityksessä nimeltään Movetec. Sieltä löysimme viimein budjettiin ja painorajoihin sopivan mekaanisen ratkaisun asiantuntijan avulla.

8 Kuva 5. Moottoroidun nousukahvan suunnitelma Ratkaisuksi valittiin hihnakäyttö. Kuvassa 5 näkyy tämän ratkaisun alkuperäinen suunnitelma. Moottori, jota voidaan ajaa molempiin suuntiin H-sillan avulla, on kiinnitetty toiseen kahdesta hihnapyörästä. Hihnapyörien välille on kiristetty hammashihna. Hammashihna on kiinnitetty kelkkaan, joka kulkee lineaarikiskoa pitkin ylös ja alas. Kelkkaan on kiinnitetty vanha auton ohjauspyörä, joka toimii käyttäjälle kahvana. Kun painetaan toista käyttäjän painikkeista, lähtee moottori pienen viiveen jälkeen pyörimään. Moottori liikuttaa hihnaa, joka taas nostaa tai laskee kahvaa riippuen siitä mistä asennosta kahva lähtee liikkeelle. Kuvassa 6 vasemmalla näkyy kun tanko on kiristettynä ja kahva alhaalla. Kuvassa 6 oikealla kahva on ajettu yläasentoon.

9 Kuva 6. Kahva ala- ja yläasennossa 3.3. Moottoroidun nousukahvan elektroniikka Moottoroidun nousukahvan toteuttamiseen tarvittiin moottoriohjain, painonapit käyttäjälle sekä rajakytkimet moottorin pysäyttämiseksi. Täytyi myös selvittää mihin I/O-pinneihin nämä voidaan mikrokontrollerissa liittää. Moottorin ohjaukseen riitti suunnan ja nopeuden ohjaus, joten päädyttiin vastaavanlaiseen ratkaisuun käyttää H-siltaa kuin kiristysmoottorin tapauksessa oli tehty. Automaation laitoksella valmistetun, käyttötarkoitukseen sopivan H-sillan saimme Sami Kielostolta. Kyseinen H-silta näkyy kuvassa 7.

10 Kuva 7. Nousukahvan H-silta, johon on kiinnitetty alipäästösuodatin Huomasimme että kaikille mikrokontrollerin I/O-pinneille ei ollut tehty kytköstä emolevyyn. Dokumenteista ei myöskään käynyt ilmi mitä mikrokontrollerin porttia mikäkin terminaali tai pinni emolevyllä vastasivat. Löysimme kuitenkin internetistä mikrokontrollerin käyttöohjeen, jossa eri I/O-pinnit oli merkitty. Sen avulla pystyimme tunnistamaan emolevyn terminaalit ja pinnit. Tarvitsimme sisääntulot kahdelle rajakytkimelle ja kahdelle painonapille. Lisäksi tarvitsimme ulostulot kahvamoottorin PWM- ja Direction-signaaleille. Ylempi rajakytkin saatiin kytkettyä E-portin pinniin 2 (PE2) ja alempi rajakytkin E-portin pinniin 3 (PE3). Käyttäjän ylä- ja alapainonapin toiminnallisuudet ovat ohjelmoinnin osalta täysin samat joten ne kytkettiin samaan E-portin pinniin 7 (PE7). Kahvamoottorin H-sillan PWM-signaali täytyi kytkeä mikrokontrollerissa sellaiseen pinniin, joka pystyy tuottamaan PWM-ulostulon. B-portin pinni 4 (PB4) osoittautui tähän tarkoitukseen sopivaksi. Kahvamoottorin Direction-signaalille päädyttiin käyttämään B-portin pinniä 7 (PB7). B-portista vain 4 pinniä oli kytketty emolevyyn, joten molempien H-siltojen tarvitsemat Enable-signaalit päätettiin ottaa suoraan H- siltojen 5V ulostulosta. Enable-signaalia ei kytketä ohjelmassa missään vaiheessa pois päältä, joten lopputulos on sama.

11 Kuva 8. Ylempi rajakytkin Etsimme aluksi sopivia painonappeja ja rajakytkimiä Farnellin nettisivuilta, mutta päädyimme lopulta käyttämään Automaation laitoksen elektroniikkahuoneesta löytyviä kytkimiä. Samasta huoneesta löytyi myös sopivat kotelot painonapeille. Niihin piti kuitenkin tehdä kannet ja lisätä reiät napeille. Kuvassa 8 näkyy kiinnitetty rajakytkin ja kuvassa 9 näkyy alempi painonappi koteloineen. Kuva 9. Käyttäjän alempi painonappi

12 3.4. Moottoroidun nousukahvan ohjelmointi Kun moottoroidun nousukahvan mekaaninen ratkaisu oli lyöty lukkoon, aloimme tehdä tarvittavaa ohjelmointia mikrokontrollerille. Valmistettavan ohjelman piti pystyä ajamaan moottorin avulla nousukahva ala- ja yläasentoihin, kun käyttäjän painonappia oli painettu. Ala- ja yläasennot tunnistetaan rajakytkimien avulla. Moottoria ohjataan PWM-menetelmällä H-siltaa käyttäen. H-silta saa tarvittavat PWM- ja Direction-signaalit mikrokontrollerilta. Kahvamoottorille tehtiin tiedosto handlemotor.c joka vastaa kiristysmoottoria ohjaavaa tiedostoa motor.c. Handlemotor.c sisältää funktiot kahvamoottorin ylös- ja alasajamiseen sekä sen pysäyttämiseen. Sen lisäksi se sisältää myös funktion joka alustaa PWM-ohjaukseen tarvittavat arvot. Kiristysmoottoria ajetaan aina täydellä nopeudella. Toteutimme aluksi kahvamoottorin samaa periaatetta käyttämällä, mutta testattaessa havaittiin kahvan olevan liian nopea. Kahvamoottorin nopeus säädettiin PWM-ohjauksen avulla sopivaksi. Main.c ja global.h tiedostoihin tehtiin myös kahvamoottorin tarvitsemat muutokset ja lisäykset. Statemachine.c pitää sisällään kaikki nousutangon mahdolliset tilat ja logiikan tilojen välisille siirtymille. Kun nousutanko käynnistetään, se menee tilaan STATE_NOT_READY. Tässä tilassa nousutanko löysätään ja ajetaan kotiasemaan. Lisäsimme tähän tilaan ehdon, että ennen kuin tanko löystyy, ajetaan nousukahva ala-asentoon ja tallennetaan sen asento muuttujaan handle_position. Lisäsimme tiedostoon myös kaksi uutta tilaa nimeltään STATE_HANDLE_DESCENT ja STATE_HANDLE_RISE. Näissä tiloissa tankoa ajetaan joko ylös tai alas kunnes rajakytkintä on painettu. Rajakytkimet ovat normaalisti kytkettyinä ja kun kytkintä painetaan, kytkin avautuu. Tällöin rajakytkimen johdon irrotessa tai katketessa moottori pysähtyy eikä aiheuta vahinkoa laitteelle. STATE_HANDLE_DESCENT- ja STATE_HANDLE_RISE-tiloihin pääsee vain tilasta STATE_TIGHTENED. Kun tanko on kiristettynä ja painetaan jompaakumpaa käyttäjän painonapeista, pienen viiveen jälkeen nousukahva joko nousee ylös tai laskee alas. Suunta riippuu siitä onko kahva ylhäällä vai alhaalla. Jos kahva on ylhäällä ja painetaan painonappia, kahva siirtyy ala-asentoon. Jos kahva on alhaalla ja painetaan painonappia, kahva siirtyy yläasentoon. Koodin lataaminen PC:ltä mikrokontrolleriin tuotti projektin aikana ongelmia. Monesti koodia ladattaessa latausohjelma antoi virheilmoituksen ja ei ladannut koodia loppuun asti. Aluksi emme saaneet koodia ladattua lainkaan

13 mikrokontrolleriin, mutta RS232 USB adapteria vaihtamalla saimme latauksen toimimaan satunnaisesti. 3.5. Testaus ja siistiminen Kun laitteisto oli koottu ja mikrokontrollerin ohjelmointi nousukahvaa varten valmis, suoritettiin järjestelmän testaus. Ensimmäiseksi huomasimme, että nousukahvan mekaaninen ratkaisu lisäsi järjestelmän toiselle puolelle niin paljon painoa, että tanko ei ollut enää suorassa. Tanko saatiin suoristettua lisäämällä sen toiselle puolelle vastapainot. Lisääntynyt paino aiheutti kuitenkin ongelmia sivuttaisliikkeeseen. Sivuttaisliikkeen pyörä pyörii liikkumisen aikana välillä paikallaan ja tanko saattaa pysähtyä pienestäkin kiskon epätasaisuudesta. Lisäksi esteiden havaitseminen on vaikeutunut. Este havaittiin aikaisemmin tangon kallistumisen avulla. Nyt tangon osuessa esteeseen, se ei kallistu tarpeeksi ja sivuttaisliikkeen pyörä jää pyörimään paikalleen. Nousukahvalle ohjelmoidut toiminnot toimivat hyvin. Pieniä muutoksia jouduttiin kuitenkin ensimmäisien testien jälkeen tekemään. Lisäsimme esimerkiksi ohjelmointi-osuudessa mainitun turvatoiminnon, jossa rajakytkimen johdon katketessa tai irrotessa kahva pysähtyy. Kahva liikkui myös liian nopeasti, joten sitä hidastettiin PWM-menetelmän avulla. Oikea nopeus löydettiin testaamalla. Testeistä kävi myös ilmi, että moottori ei ole tarpeeksi tehokas tähän käyttötarkoitukseen. Jouduimme kuitenkin tyytymään tähän moottoriin, koska se oli ainut saatavilla oleva 12V DC-moottori. Toinen vaihtoehto oli tehokkaampi 24V DCmoottori, mutta sille olisi tarvinnut hankkia uusi akku, laturi ja DC-DC-konvertteri. Ryhmäkokouksessa kuitenkin päätettiin käyttää yksinkertaisempaa 12V ratkaisua. Testien jälkeen tehtiin vielä tangon elektroniikkaosien kotelointi. Kotelo valmistettiin kuumentamalla muovilevyä ja taittamalla se haluttuun muotoon. Yksi neljästä sivuista on irrotettavissa, jos halutaan päästä tangon elektroniikkaan käsiksi. Koteloon tehtiin myös reikä mikrofonille ja paikka ohjaimelle. Toinen käyttäjän painikkeista liimattiin koteloon kiinni. Valmistettu kotelo näkyy kuvassa 10.

14 Kuva 10. Kotelo, mihin on kiinnitetty ylempi painonappi ja tehty reikä mikrofonille 4. Yhteenveto ja jatkokehitys Projektin tavoitteena oli korjata, kehittää ja parantaa jo olemassa olevaa vanhuksille tarkoitettua moottoroitua nousutankoa. Ensimmäisenä tehtävänä oli nousutangon toimintakuntoon saattaminen ja ongelmien korjaus. Kiristysmoottorin pysähtymisongelma korjattiin, sivuttaisliikkeen pysähtymisongelmaa vähennettiin ja irronneet johdot kiinnitettiin takaisin mikrokontrolleriin. Kehityskohteeksi valittiin moottoroitu nousukahva, jonka tarkoitus on helpottaa vanhusta nousemaan ylös penkiltä tai sängyltä. Luca ja Edoardo suunnittelivat nousukahvan mekaanisen ratkaisun ja me teimme nousukahvalle tarvittavan ohjelmoinnin ja hankimme tarvittavat elektroniikkakomponentit. Lisäksi autoimme Lucaa ja Edoardoa tarvittavien mekaanisten osien etsinnässä. Osien saapumisen jälkeen nousukahva kasattiin paikalleen ja sitä testattiin. Testauksen jälkeen tehtiin vielä tarvittavia muutoksia ja lisäyksiä. Lopuksi suoritettiin järjestelmän elektroniikkakomponenttien kotelointi. Kuvassa 11 on valmis järjestelmä. Testien jälkeen pohdimme mahdollisia jatkokehityskohteita. Tanko on tällä hetkellä melko kookas ja painaa liikaa. Jotta tangosta saataisiin kevyempi ja pienempi, pitäisi koko tanko suunnitella alusta lähtien moottoroitu nousukahva huomioon ottaen. Ideaalitapauksessa nousukahva liikkuisi itse tankoa pitkin, eikä tankoon liitettyä komponenttia pitkin. Tällöin nousukahva voisi myös liikkua lattian läheisyyteen ja

15 auttaa kaatunutta käyttäjää nousemaan ylös. Nousukahvan toiminnallisuus voisi kuitenkin pysyä nykyisellään. Seuraavassa versiossa voitaisiin käyttää 24V käyttäviä laitteita. Tällöin nousukahvalle voitaisiin käyttää samankokoista mutta tehokkaampaa moottoria. Ääniohjaus ei toimi tällä hetkellä hyvin. Se on säädetty toimimaan edellisen projektityön tekijän äänellä. Sen pitäisi pystyä tunnistamaan suomea eri ihmisten lausumana. Nousukahvan toiminnot voisi myös lisätä äänikomennoiksi. Jos tällainen äänitunnistus on vaikea toteuttaa, voisi tangon ohjaukseen käyttää kauko-ohjainta. Tankoon olisi hyvä lisätä vielä varoitusääniä eri toimintoihin. Varoitusääniä voisi olla esimerkiksi nousutuen ja kahvan liikkuessa tai mahdollisissa vaaratilanteissa. Kuva 11. Valmis järjestelmä