Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… ·...

95
Mekatronik A Hæve sænkebord 2015 28/04 AF NICOLAI SERUP, PETER KONGSGAARD & KASPER OLSEN

Transcript of Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… ·...

Page 1: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Mekatronik A

Hæve sænkebord

2015 28/04

AF NICOLAI SERUP, PETER KONGSGAARD & KASPER OLSEN

Page 2: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 1 af 94

Titelblad Opgavetitel: Mekatronik A eksamensaflevering - Hæve sænkebord

Omfang: 45 normalsider & 58.946 tegn

Afleveringsdato: 28/04 2015 kl. 14.10

Vejleder: Jim Mikkelsen & Henry Lund Pedersen

Studiefag: Teknikfag - Mekatronik A

Uddannelsessted: Vejle Tekniske Gymnasium

Forfattere: Nicolai Serup, Kasper Olsen og Peter Kongsgaard.

Page 3: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 2 af 94

Forord Dette er et eksamensprojekt i faget Mekatronik på Vejle Tekniske Gymnasium. Faget bygger på en

Kombination af maskinarbejde og el arbejde, hvor der arbejdes i begge værksteder.

I eksamensprojekt er der stillet 4 temaer - 1. Vækstregulering, hvor der ses på gartnerier eller friland, 2.

Automatiseringsopgave i en mindre produktionsvirksomhed, 3. Transport System, 4. Opgave i samarbejde

med en virksomhed, hvor der her er fokus på Klovborg maskinfabrik og en arbejdsopgave, som de kunne

finde på at lave og 5. Elektromekanisk træningsudstyr, hvor der arbejdes med at optimere trænings eller

idrætspræstation.

Der skal fremstilles et produkt, inden for det valgte emne, og så skal der udarbejdes et produkt, som skal

afleveres 28/04 2015. Til dette projekt er der afsat 100 timer og forventet elevtid på 60 timer.

Indledning Vejle kommune har valgt, at fokusere på sundhed i gymnasierne, hvor de ser på det ergonomiske

arbejdsmiljø i klasser. De vil forebygge, at de studerende får muskel- og skeletbesvær i fremtiden. Det har

nemlig vist sig, at forkerte siddestillinger og bordhøjder påvirker de studerende i deres senere arbejdsliv.

Vejle kommune har derfor ansat ConSet A/S til at optimere princippet bag hæve sænke bordet, så

siddestillingen i klasselokalet bliver mest mulig ergo dynamisk korrekt for de studerende. Denne opgave har

ConSet ansat os til at løse.

Page 4: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 3 af 94

TITELBLAD 1

FORORD 2

INDLEDNING 2

PROJEKTBESKRIVELSE 6

PROBLEMSTILLING 6

PROBLEMFORMULERING 6

TEKNISK ANALYSE 7

OVERORDNEDE KRAV 7

IDÉGENERERING 7

LØSNINGSFORSLAG VIPPEDEL 7

VALG AF LØSNING 8

LØSNINGSFORSLAG LØFTEDEL 9

LØSNINGSVALG 9

SYSTEM FOKUS / SPECIFICERING AF PRODUKT 10

LØFTEDELEN 10

VINKELDELEN 11

KRAVSPECIFIKATION 11

HÅRDE 11

BLØDE 11

DELKONKLUSION 11

KONKURRENTANALYSE 12

PRODUKTBESKRIVELSE 14

DIMENSIONERING AF PRODUKT 15

MÅL PÅ PRODUKTET 15

MATERIALEVALG 16

KRAFTPÅVIRKNING 16

AKSIALLEJEBEREGNING 17

DEN TEORETISKE LØFTEKRAFT FOR STEPMOTORERNE 19

DIMENSIONERING AF SVEJSNINGER 20

TVÆRKRAFTKURVE 22

MOMENTKURVE 23

NEDBØJNING OVER BORDSTELLET 24

BØJNINGSSPÆNDING 26

BEARBEJDNING 27

BOREHASTIGHED 27

DREJEHASTIGHED 28

FRÆSERHASTIGHED 28

Page 5: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 4 af 94

GEVIND 28

MASKINVÆRKSTEDET 28

ARBEJDSTEGNINGER 29

UNDERDELEN 29

OVERDELEN 30

SAMLEDE PRODUKT 30

MATERIALELISTE 31

TRAPEZSPINDEL MED TILBEHØR 31

SELVE STELLET 31

VIPPE-FUNKTIONEN 31

BORDPLADEN OG RAMMEN DERTIL 31

ANORDNINGEN DER HOLDER TRAPETZSPINDLEN PÅ PLADS 32

FLOWDIAGRAM FOR SAMLING 32

VÆRKSTEDSARBEJDE 33

PRODUKTET 36

VURDERING AF VÆRKSTEDSARBEJDE 37

DELKONKLUSION 37

PRODUKTUDVIKLING 38

EL VÆRKSTED 40

SPECIFICEREDE KRAV 40

SYSTEMBESKRIVELSE 40

KREDSLØBSDIAGRAM 41

STYREPIC 41

SLAVEPIC - LØFT 42

SLAVEPIC – VIPPE 43

SPEED CONTROL 43

STEPMOTOR 45

STYREPIC 46

SLAVEPIC 47

BESKRIVELSE AF KOMPONENTER 48

PIC KODNING 53

REGISTER 53

BANK: 53

W-REGISTERET 53

LITERAL 54

KOMMANDOER 54

BESKRIVELSE AF PROCESSER – HER TAGES UDGANGSPUNKT I SLAVEPICEN’S KODE. 55

TEST AF EL ARBEJDE 58

MATERIALELISTE 60

FUMLEBRÆT TIL STYREPIC 60

Page 6: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 5 af 94

FUMLEBRÆT TIL SLAVEPIC’S 60

DELKONKLUSION 60

TEST AF DET SAMLEDE PRODUKTET 61

VURDERING AF PRODUKT 62

VIDEREUDVIKLING AF PRODUKT. 63

KONKLUSION 64

PERSPEKTIVERING 64

BIBLIOGRAFI 65

BILAG 66

Page 7: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 6 af 94

Projektbeskrivelse I projektbeskrivelsen beskrives problemet som vil være gennemgående i hele rapporten og ligger grundlag

for hele værkstedsarbejdet.

Problemstilling Gymnasieelever bruger rigtig meget tid foran skærmen når de er i gang med skolearbejdet i klassen. I

klasselokalet har de studerende ikke mulighed for at ændre på siddestillinger, som fremadrettet kan have

konsekvenser for de studerendes

arbejdsliv.

Der er nogle generelle indstillinger,

som hvis overholdes, mindsker

risikoen for skader og muskel- og

skeletbesvær:

1. Bordet skal kunne justeres

op og ned.

2. Stolens højde og ryglæn skal

kunne justeres.

3. Skærmen skal placeres 50 -

70 cm

ca. en armslængde fra

øjnene.

4. Skærmen skal være 10 - 25

grader under dit vandrette

syn.

Det er svært at opfylde alle disse retningslinjer og brugeren ender ofte med at skulle vælge mellem korrekt

placerede arme eller en korrekt bøjet nakke

Problemformulering ConSet har sat os på opgaven om at lave et hæve sænke bord der skal forbedre siddestilling for de

studerende ved, at lave en forbedret version af de traditionelle hæve sænke borde.

Hvordan kan vi få bordet til at indstille sig, så brugeren skåner sin ryg mest muligt?

Hvordan kan man gøre et hæve sænke bord mest brugervenligt?

Hvordan kan vi gøre bordet mest muligt holdbart til arbejdsmiljøets omgivelser?

Hvordan kan man indstille bordpladens vinkel alt efter behov?

Figur 1 – Her ses den korrekte sidestilling for en voksen person.

Page 8: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 7 af 94

Teknisk analyse Vi har valgt at se på et eksisterende hæve sænke bord fra kontormoebler.dk/,

da bordet er et godt eksempel på hvad vi skal konkurrere med. Desuden er

disse borde udviklet til de samme miljøer som vi ønsker at se vores løsning i.

Stort set alle elektriske hæve- og sænkeborde skal indstilles ved tryk på

kontakter, og har en fast vandret bordoverflade. Der er generelt en god

valgfrihed ved køb af “Delta bord i finer”, og mange andre hæve sænkeborde.

Bordet kan holde til 100 kilo.

Overordnede krav Vi har opstillet disse direktiver for at konkretisere idegenereringen og produktudviklingen i forhold til hæve

sænkebordets generelle egenskaber.

Bordet skal kunne indstilles i højden.

Bordpladens vinkel skal kunne indstilles.

Bordet skal være solidt.

Integreret låsemekanisme der sikrer at bordet ikke synker ned.

Idégenerering Da vores produkt har to mekaniske dele, som ikke er afhængige af

hinanden, har vi valgt at dele vores løsningsforslag op i 2 dele:

Vippedelen og hæve sænke delen.

Løsningsforslag vippedel

Løsning 1

For at vinkle bordpladen, så er der monteret en rem i begge ender af

bordpladen, som styres af en motor. Når motoren køre den ene vej, så

vipper bordet.

Dette løsningsforslag vil være lidt ustabil, hvis der ikke monteres en form

af understøttelse i enderne. Momentet i enderne vil nemlig være for

store, i forhold til vores krav, og konstruktionen vil være ustabil.

Løsning 2

Bordplade med trapezspindel, som skubbes opad for at vippe

bordpladens vinkel.

Fordele ved denne er, at bordpladens vinkel bliver hævet med et meget stabilt optræk.

Ulempen er dog, at stepmotoren og spindlen vil fylde en del.

Løsning 3

Denne konstruktion er simpel og en holdbar løsning i forhold

til vores krav, i venstre side af bordpladen holdes bordet fast

af et leje der gør at bordets vinkel kan ændres. I højre side

bliver vægten også lagt på et leje som er koblet til en pind

som sidder i sammen med tandstangen. Tandstangen holdes

af de 2 tandhjul som skal være svejset fast til stellet af

bordet. (Bordet kan ikke ses på denne tegning)

Figur 2 - Løsning 1

Figur 3 - Løsning 2 vippedel

Figur 4 - Løsning 3 vippedel

Page 9: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 8 af 94

Vi kan ikke se nogle umiddelbare ulemper ved denne løsning.

Valg af løsning Vi har valgt vores tredje løsningsforslag, da denne løsning bedst lever op til vores krav omkring vinkling og

holdbarhed. Den er simpel, fylder ikke særlig meget og er en stabil løsning.

Page 10: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 9 af 94

Løsningsforslag løftedel

Løsningsforslag 1

Denne løsning består af en stepmotor med et tandhjul monteret,

som er boltet på stellet. På den bevægelige del, som køre op og

ned, sidder der en tandstang, som stepmotoren skubber op og ned.

Løsningen er god, fordi den er meget simpel, og lige til. Ulempen

er, at det kræver en rigtig stærk motor, som skal have en integreret

låsefunktion, så bordets højde kan holdes.

Løsningsforslag 2

I dette løsningsforslag er der brugt en trapezspindel. En

trapezmøtrik med gevind er monteret på trapezspindlen som ved

rotation vil flytte trapezmøtrikken enten opad eller nedad.

Trapezmøtrikken bliver holdt fast fra begge sider af de to søjler

som er sat sammen med et stykke metal hvori der er monteret en

trapezmøtrik med gevind, som er sat ned over en trapezspindel

monteret på en stepmotor.

På den måde undgår vi at bordpladen kan tvinges op eller ned af

andre krafter end selve stepmotoren. Løsningen er mere

kompliceret end løsning to, og kører en del langsommere. Den vil

desuden være sværere at skille ad og reparere. Dog kræver

løsningen en langt mindre kraftig stepmotor, og pga. spindlen har

den sin egen låsefunktion som sørger for at den ikke vil synke ved

vægt oppefra.

Løsningsvalg Vores endelige valg blev løsningsforslag 2 med spindlen, simpelthen

fordi det er vigtigt at bordet har en låsefunktion og fordi det vigtigt

at bordet ikke synker med vægt på. Spindelen sikrer også en mere

jævn overførsel af kraften der løfter bordet.

Figur 5 - løsning 1 løftedel

Figur 6 - løsning 2 løftedel

Page 11: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 10 af 94

System fokus / specificering af produkt

Løftedelen Denne del af bordet skal fremstilles af stål, mens den bevægelige del, skal fremstilles i aluminium. Dette gør

at den bevægelige del bliver væsentlig lettere for stepmotoren at løfte, og gnidningsmodstanden

formindskes også en smule.

For at der ikke er tryk ned på stepmotoren, så monteres der en “holder” til spindlen.

.

Aluminium

Spindel

Aksialleje

Stepmotor

Page 12: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 11 af 94

Vinkeldelen Denne del fremstilles også i aluminium, da det gør

konstruktionen lettere. Derudover skal der monteres en

skinne til tandstangen, som drives af stepmotoren, så

den ikke bliver ustabil i vinklingen

Til højre ses en skitse af den endelige løsning.

Kravspecifikation

Hårde

Produktet skal kunne hæve sig 20 cm.

Bordpladen skal kunne vippe 20 grader.

Når borpladen er vippet, så skal den kunne

holde 50 kg.

Bordet skal kunne løfte 20 kg.

Når bordet er løftet til maks, skal den kunne

holde til 100 kg.

Bløde

Produktet skal være stabilt.

Man skal kunne have sin egen brugerprofil, så bordet kan indstille sig til brugeren.

Ingen skarpe kanter.

Delkonklusion Fremadrettet vil der blive arbejdet med at udvikle og fremstille et forbedret hæve sænkebord. Der er opsat

nogle gennemgående krav, som skal overholdes, hvis produktet skal virke optimalt.

Page 13: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 12 af 94

Konkurrentanalyse Som lille virksomhed i den store verden får vi en del

konkurrenter, og kender vi dem kan vi klare os ganske godt. Af

den årsag laver man en konkurrentanalyse, som vi har sat

sammen ud fra en række punkter sat af virk.dk, en offentlig

hjemmeside hvis formål er at hjælpe små virksomheder i

opstartsfasen1.

En lang række virksomheder sælger hæve sænkeborde. Nogle er store

og specialiserede (som ConSet A/S), mens langt de fleste er

møbelgrossister med en effektiv underafdeling (såsom Holmis A/S).

Dette skyldes at markedet er spredt, specielt på grund af finanskrisen.

At sælge udelukkende kontormøbler er ikke så god en forreting som

det har været. Der er dog et par store leverandører, som ConSet

A/S, som har en underafdeling i USA2, og Dencon A/S. Sidstnævnte

anses som favorit til store statsaftaler på kontormøbler3.

De fleste konkurrenter tilbyder stel, der kan hæves og sænkes sammen med frit valg af bordplade. ConSet

går skridtet videre, og tilbyder alverdens stel og bordplader, samt en lang række af tilbehør, såsom

kabelbakker, pennebakker og holderer til PCer.

Vi kan sælge et mere funktionelt produkt, og kan, hvis det her var mere end et skoleprojekt, opnå samme

mængde af tilbehør. Dog må vi nøjes med at lave et mere funktionelt bord.

Konkurrende virksomheder sælger borde til alt mellem 2500 og 21000. Holmis har borde i alle prisklasser,

mens ConSet holder sig mellen 3000 og 8000 kr.

Disse priser skyldes, at alle konkurrenter primært henvender sig til virksomheder, og rigtig sjældent til

privatpersoner. Vi henvender os til samme målgruppe, og det kommer til at kræve noget kraftig

markedsføring, da konkurrenterne har en solid fod på markedet, hvis vi skulle være selvstændige. Vi satser

dog på at samarbejde med ConSet, så markedsføringen er klaret derigennem.

For at virke tiltalende, har alle vores konkurrenter et rigtig bredt udvalg i både stel, bordplader og tilbehør.

Deres eneste problem er at deres udvalg er ensformigt. De eneste ting man kan bestemme er farve og

materiale, samt lidt til- eller fravalg af tilbehør. Desuden har få af dem, eksempelvis Holmis A/S nogle borde

der er helt utrolig dyre, godt oppe i den høje ende af priserne beskrevet tidligere.

Langt de fleste af vores konkurrenter er veletablerede på markedet, og de markedsandele vil de gerne

beholde. Vores opgave bliver at tage nogle af deres markedsandele, hvilket vi gør med et nyt og anderledes

produkt.

Da vores konkurrenters målgruppe er virksomheder, ser vi dem ikke i reklamer eller lignende. Vi ser dem til

gengæld på internettet, og derfra kan man downloade brochurer. De er også at finde på relevante messer.

Vores konkurrenter varierer i størrelse. Holmis A/S har omkring 50 ansatte4, som sælger deres produkter og

samler dem på en fabrik. ConSet A/S er en international med over 1700 ansatte i Danmark, og endnu flere i

1 (VIRK 2014) 2 (LinkedIn u.d.) 3 (Møbler u.d.)

Page 14: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 13 af 94

resten af verden5. Det indikerer at vi som virksomhed kommer op mod nogle ret voldsomme konkurrenter,

og at det bliver en udfordring at få et ben til jorden på markedet.

Grundet førnvænte størrelse vil vi ikke udgøre en reel trussel for vores konkurrenter før vi er veletablerede.

Konkurrenter har deres sortiment og markedsføring solidt plantet, og hvis de ikke ser os som ukrudt er vi i

hvert fald blot en ubetydelig lille plante, lige indtil en eventuel stor succes.

Trods dette, er der en mulighed for at samarbejde med de to eksempler eller andre firmaer i sammme

branche. Eksemplerne virker til at føre en forholdsvis tilbagelænet markedsføring med et smil på læben, og

et roligt forhold til konkurrenter. Med dette i baghovedet kunne et samarbejde sagtens lade sig gøre, eller

et eventuelt opkøb er også en mulighed.

ConSet A/S (os) Holmris A/S Dencon A/S

Frit valg af bordstel Nej Nej Nej

Frit valg af bordplade Nej Nej Nej

Bordet kan mere end at hæve og sænke

Ja Nej Nej

Sælger tilbehør Ja Nej Ja

Har adgang til stor fabrik

Ja Ja Ja

I ovenstående skema ses hvilke egenskaber vi ville bringe til ConSet, og hvordan det vil stille firmaet over

for dets konkurrenter. Man kan se, at ConSet ville være i en bedre position overfor Dencon A/S, og taget et

endnu længere spring foran Holmris A/S.

4 (Holmris u.d.) 5 (Companies u.d.)

Page 15: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 14 af 94

Figur 7. De sorte streger er synlige på produktet, men de røde vise hvordan det ser ud inden i. De blå er motorer, mens de grønne skildrer aksiallejet.

Produktbeskrivelse Produktet består af to dele: En del der hæver

og sænker, og en del der vipper. Delen der

hæver og sænker består af fire ben. Den

nederste del består af C-profiler svejset på en

jernplade, der udgøre foden. På denne

jernplade er stepmotoren, der løfter

bordpladen, monteret. Den øverste del består

af jernstænger, der passer ned i C-profilerne.

Disse jernstænger hviler på et cylinder, hvori

der sidder en trapezmøtrik i midten, som med

trapezspindel og stepmotorens hjælp udgør

den mekaniske del af hæve sænke funktionen.

Disse jernstænger er svejset sammen med

rammen til bordpladen. Denne ramme passer

ned i to indhug skåret i de øverste dele af

benene. På denne rammer er der monteret to

hængsler, som holder bordpladen på plads og

sørger for at de kan vippe.

Den anden del er vippefunktionen. Denne del

består af to skinner sat fast i en 20 graders

vinkel på de øverste dele af benene. I denne

skinne er en tandstang, hvorpå der er

monteret en nylonklods der holder armen, der

i sidste ende vipper bordpladen. På den anden side af skinnen er der monteret en stepmotor, som med et

tandhjul skubber tandstangen fremad, og dermed vipper bordpladen. Armen er monteret på bordpladen

ved hjælp af to beslag.

Page 16: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 15 af 94

Dimensionering af produkt Ved at dimensionere produktet før det fremstilles, kan fejl og mangler forudsiges. Man kan også

overdimensionere produktet, så det bliver super stærkt. Man dimensionere i forhold til kravene.

Dette produkt dimensioneres således, at det kan holde til nogle kilo, og samtidigt er funktionelt.

Mål på produktet For at produktet kan udføre formålet, så har vi dimensioneret den, så dette bliver nemmest muligt.

Bordpladen:

Bordpladen skal stikke lidt ud over bordstellet, så det får målene

1100*600*10 mm.

Den skal kunne vinkles til

20 grader.

Bordstel:

Stellet som bordpladen skal ligge på, og som skal forbindes med borbenene får målene:

1000*500 mm

Bordbenene:

Længden på bordbenene:

700 mm.

Den totale afstand mellem benene:

1000*300 mm.

Dette fordi at bordpladen skal stikke ud over.

Længden på underpladen:

500 mm

Bordet skal kunne hæve sig

200 mm.

Spindel:

Spindlen er 575 mm og ø11.

Page 17: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 16 af 94

Materialevalg Når materialer testes på styrken, foretages der

en trækprøve, som i sin simpelhed går ud på,

at der trækkes i materialet. Se figur 8.

Ad y aksen ses spændingen, betegnes sigma,

som måles i N/mm2 og ad x-aksen ses den

relative forlængelse med betegnelsen epsilon,

som måles i L/L

Den blå linje A er

proportionalitetsspændingen, som har en

lineær stigning indtil punkt B, hvor

flydespændingen forefindes. Derefter ses den

røde del, C, som er trækstyrken, og denne del

er ved en belastning, hvor stålet ikke kan klare

mere.

Størstedelen af dette projekts produkt

fremstilles af stål 37, som er et solidt og stærkt

materiale. Navnet stål 37 betyder, at den type

stål som der er valgt, har en brudspændingen

på 370 N/mm2.

Produktet skal derfor dimensioneres så det maksimalt påvirkes af en kraft på 210.000 MPa. Overstiges

dette, vil produktet briste. Ulempen ved at benytte stål, er vægten, da den har en høj densitet, og nedenfor

regnes der på kræfterne som påvirker konstruktionen.

Deformationshærde

Kraftpåvirkning På figur 9 ses en skitse af produktet, hvor

normalkraften opad, og tyngdekraften nedad er

indtegnet. Der vil også være en gnidningsmodstand

hvor spinnelen går gennem løftedelen, men denne

udelades.

For at finde kraften ned, skal vægten for den

bevægelige del findes. I afsnittet for produktudvikling,

beskrives der, at den bevægelige del fremstilles af

stål, i stedet for aluminium og begrundelse af vores

valg.

Massen for den bevægelige del er:

𝑚 ≔ 20.500 𝑘𝑔6

6 Estimeret vægt

Figur 8 Diagram over trækspænding

Figur 9 - Skitse at produkt med indtegnede kræfter

Page 18: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 17 af 94

Tyngdekraften kan regnes ved, at gange massen med tyngdeaccelerationen, g:

𝐹𝑡 ≔ 20.500 𝑘𝑔 ∗ 9.82𝑚

𝑠2= 201.31 𝑁

Det er den samlede tyngdekraft, så det vil altså sige, at der er en påvirkning i hver side, på halvdelen af

denne af tyngdekraften, altså:

100.655 𝑁

Når der er nedadgående kræfter, så vil der også være opadgående. Her kommer normalkraften i spil, som

kan siges at være:

𝐹𝑛 ≔ 𝐹𝑡 = 201.31 𝑁

Altså den samme som tyngdekraften.

Nu hvor de nedadgående kræfter kendes, så kan der regnes på lejelevetiden. Produktet indeholder nemlig

aksiallejer, som skal tage presset fra den bevægelige del, fremfor at den hviler på stepmotoren.

Aksiallejeberegning For at tage presset fra den bevægelige del, for stepmotoren, anvendes der 2

aksiallejer i hver side. Lejet ses på figur 107

Det er relevant, at kende levetiden for disse, da de skal udskiftes inden de går

helt i stykker. Hvis de ikke bliver det, kan stepmotoren risikere at ødelægges.

Ovenikøbet er det vigtigt at kende levetiden for at kunne sige, om der skal

benyttes stærkere lejer i forhold til presset ned på.

Aksiallejerne, som benyttes i produktet, har serienummeret 51104, og på

figur 108 ses produktdataene.

7 (TradeBearings 2010) 8 (Medias u.d.)

Figur 10 Aksialleje

Figur 11 Aksialleje 51104 produktdata

Page 19: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 18 af 94

For at regne levetiden, skal den maksimale vægt, som bordet kan udsættes for på én af siderne regnes. Her

er det ikke nok med massen for overdelen. Derfor summere vi også med kravet om at bære 50kg, og vi

antager, at en mand læner sig op ad bordet, med en vægt på 40 kg. Den totale vægt bliver så:

𝑚𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 ≔ 20.500𝑘𝑔 + 50𝑘𝑔 + 40𝑘𝑔 = 110.5𝑘𝑔

Tyngdekraften bliver så:

𝐹𝑡 ≔ 110.5𝑘𝑔 ∗ 9.82𝑚

𝑠2= 1085.11 𝑁

Nu skal den ækvivalente lejebelastning findes. Dette gøres ved at gange y-faktoren på den egentlige

belastning. Y-faktoren er en faktor er den eneste kraft som ganges på, da der kun er en aksial kraft. Den

findes her:

𝑃 ≔ 1 ∗ 1085.11 𝑁 = 1085.11 𝑁

Det er altså den samme kraft.

Ved at dele det dynamiske bæretal for lejet, med den ækvivalente belastning, så kan levetidsfaktoren

findes. Det dynamiske bæretal kan aflæses på figur 119

𝐶𝑎

𝑃=

15000𝑁

1085.11 𝑁= 13.82

Så mangler omdrejningstallet bare. Stepmotoren drejer med en omløbstid på 1,1 sekunder10, og derfor kan

omdrejningstallet nu findes:

1.1 𝑠 ∗ 60 = 66𝑜𝑚𝑑

𝑚𝑖𝑛

Levetiden for aksiallejerne kan nu findes,

ved at aflæse på figur 1211.

Den aflæste levetid bliver 200.000 timer,

hvilket svare til omkring 22 år, med

konstant drift.

Dette er dog kun ved en levetidsfaktor

på 10.6, hvor levetidsfaktoren for

lejerne er på 13.82. derudover er

omdrejningstallet mindre end 100, og

derfor vil levetiden være længere.

Dette er en rigtig lang levetid, og med

den beregnede belastning, så kan den

stort set holde for evigt. Det er i hvert

fald ikke lejerne, som sætter sig først.

9 Lejer del 2 - materialesamling 10 Anslået fra el-værkstedet 11 Materialesamling

Figur 12 - Levetidstabel for lejer

Page 20: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 19 af 94

Den teoretiske løftekraft for stepmotorerne Da produktets estimerede vægt er forholdsvis tung, så vil vi nu se på den teoretiske løftekraft, som

stepmotoren kan yde. Det er meget vigtig, at motoren kan løfte nok, da vores produkt ellers ikke kan løfte

sig.

De 2 stepmotorer, som bruges til at løfte

den bevægelige borddel, er en størrelse

34 stepmotor serienummer 0430. På

figur 1312 ses specifikationerne for

motoren.

Når løftekraften for spindlen skal regnes,

så skal vinkelhastigheden for

stepmotoren først findes. Dette med

denne formel:

𝜔: 𝑣𝑖𝑛𝑘𝑒𝑙ℎ𝑎𝑠𝑡𝑖𝑔ℎ𝑒𝑑 =2 ∗ 𝜋

𝑇13

T er omløbstiden, altså tiden for én

runde. Fra tidligere ved vi, at den ca. er

1.1 sekunder. Vinkelhastigheden bliver:

𝜔 ≔2 ∗ 𝜋

1.1 𝑠= 5.66 𝑠−1

Så skal effekten for motoren beregnes:

𝑃: 𝑒𝑓𝑓𝑒𝑘𝑡 = 𝑈 ∗ 𝐼

Ud fra figur 13 kan spændingen og

strømstyrken aflæses. Maks spændingen

er 90 volt, men da vores produkt bruger 5 volt af sikkerhedsmæssige årsager, regnes der ud fra det.

Effekten findes nu:

𝑃 ≔ 5 𝑉 ∗ 4.3 𝐴 = 21.5 𝑊

Endeligt kan momentet for stepmotoren findes ved, at isolere M i denne formel:

𝑃 = 𝑀 ∗ 𝜔 → 𝑀 =𝑃

𝜔

𝑀 ≔21.5 𝑊

5.66 𝑠−1= 3.8 𝑁 ∗ 𝑚

Momentet skal senere bruges til, at finde løftekraften.

12 (Metek 2012) 13 (Birgitte Merci Lund 2009)

Figur 13 Tabel over specifikationer for stepmotor 34

Page 21: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 20 af 94

For at finde frem til den endelige formel for løftekraften, bruges denne udledning:

𝐸𝑝𝑜𝑡 = 𝐸𝑎𝑟𝑏

Den potentielle energi er lig energien ved arbejde. Dette kan omskrives til den endelige formel:

𝐸𝑝𝑜𝑡 = 𝐸𝑎𝑟𝑏

𝑚 ∗ 𝑔 ∗ ℎ = 𝐹 ∗ 𝑠

𝐹𝑙ø𝑓𝑡 ∗ 𝑝 = 𝐹𝑠𝑘𝑢𝑏 ∗ 2 ∗ 𝑅

𝐹𝑙ø𝑓𝑡 ∗ 𝑝 = 𝑀 ∗ 2 ∗ 𝜋

𝐹𝑙ø𝑓𝑡 =𝑀 ∗ 2 ∗ 𝜋

𝑝

Da der også er gnidning mellem spindlen og metallet ganges my faktoren 0.6 på:

𝐹𝑙ø𝑓𝑡 =𝑀 ∗ 2 ∗ 𝜋 ∗ 0.6

𝑝

Alle værdierne kendes, undtagen p, som er afstanden mellem gevindet på spindlen, altså 3 mm.

Løftekraften kan nu findes.

𝐹𝑙ø𝑓𝑡 =3.8 𝑁 ∗ 𝑚 ∗ 2 ∗ 𝜋 ∗ 0.6

3 𝑚𝑚= 4.773 𝑘𝑁

Ved at dele dette med tyngdeaccelerationen, findes hvor mange kilo der løftes:

𝐹𝑙ø𝑓𝑡

9.82𝑚𝑠2

= 486 𝑘𝑔.

Konstruktionen burde altså kunne løfte rigtig mange kilo. Der kan dog være flere faktorer, som gør at den

ikke opnår den ønskede løftekraft. Der testes senere, hvorvidt kravene om at løfte 20 kilo opfyldes.

Dimensionering af svejsninger Man dimensionere svejsninger, da de er en vigtig del, som holder konstruktionen sammen. Først skal

begrebet sømfaktor redegøres. Denne skal nemlig

bruges for at opnå den fornødne sikkerhed.

På figur 1414, ses sømfaktorerne, når der regnes med

henholdsvis stump- og kantsøm svejsninger. Her

forholder vi os til C klassen.

Den maksimale belastning, som stålet må udsættes for,

før det ændres i strukturen, er på 175 N/mm^2. Dette

fordi at flydespændingen er på 210 N/mm^2.

14 Svejse beregninger - materialesamling

Figur 14 - Sømfaktor

Page 22: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 21 af 94

Trækspændingen kan regnes med denne formel:

𝜎 = 𝐶 ∗𝐹

𝐴≤ 175

𝑁

𝑚𝑚2

Hvor

𝐶: 𝑠ø𝑚𝑓𝑎𝑘𝑡𝑜𝑟𝑒𝑛

𝐹: 𝑘𝑟𝑎𝑓𝑡𝑒𝑛 𝑠𝑜𝑚 𝑝å𝑣𝑖𝑟𝑘𝑒𝑟 𝑠𝑣𝑒𝑗𝑠𝑛𝑖𝑛𝑔𝑒𝑛

𝐴: 𝐴𝑟𝑒𝑎𝑙𝑒𝑡 𝑎𝑓 𝑠𝑣𝑒𝑗𝑠𝑛𝑖𝑛𝑔 = 2 ∗ 𝑎 ∗ 𝐿

𝑎: 𝑡𝑦𝑘𝑘𝑒𝑙𝑠𝑒 𝑝å 𝑠𝑣𝑒𝑗𝑠𝑛𝑖𝑛𝑔

𝐿: 𝑙æ𝑛𝑔𝑑𝑒 𝑝å 𝑠𝑣𝑒𝑗𝑠𝑛𝑖𝑛𝑔

Vi regner nu på svejsningerne ved holderen til stepmotoren, hvor pladen, som stepmotoren hænger i, er

svejset fast på 2 frikantet profiler.

Den bevægelige del vejer omkring 20.5 kg, og dette giver en tyngdekraft påvirkning på 201 N.

Længden på svejsningerne sættes her til 100 mm, og tykkelsen på 2 mm, det de skal være forholdsvis

kraftige. Her svejses der kantsøm ved tryk.

𝜎 ≔ 1.4 ∗201 𝑁

400 𝑚𝑚2= 0.7

𝑁

𝑚𝑚2

Dette er meget under den maksimale belastning, og der er derfor ingen problemer her.

Der regnes nu på svejsningerne på bordplade stellet, hvor der både er kant- og stumpsøm svejsninger. Her

er længden 15 mm og tykkelsen sættes her også til 2. Kraftpåvirkningen sættes til 20 kg, fra kravene, plus 5

kg, fra bordpladen. Det bliver 245.166 N.

𝜎 ≔ 1.4 ∗245.166 𝑁

60 𝑚𝑚2+ 1.0 ∗

245.166 𝑁

60 𝑚𝑚2= 9.8

𝑁

𝑚𝑚2

Denne svejsespændingen er lidt højere end de andre, men der er også en større kraftpåvirkning, og arealet

af svejsningen er væsentlig mindre. Den ligger dog stadig langt under maksimum belastningen, så det er

helt fint.

Page 23: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 22 af 94

Tværkraftkurve For at finde ud af, om bordstellet vil kunne leve op til kravene, at bære 50 kg, så går vi nu ud fra, at bordet

belastes på én af de lange sider, i midtpunktet med 50 kg, da dette er punktet med

Figur 15 Illustration af kræfter over bord

For bedre at illustrere disse kræfter, kan der fremstilles en tværkraftkurve over kraften i sammenhæng med

længden. Se figur 16. – Herunder vises diagrammet som viser at kræfterne tilsammen går i 0.

Figur 16 Tværkraftkurve15

15 Bilag xx

F = 491 N

Fb = 245.5 N Fa = 245.5 N

Page 24: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 23 af 94

Momentkurve Sammenhængen mellem længden og moment over borstellets ene side, kan vises ved, at fremstille en

momentkurve. Momenterne i 0, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 og 1000 mm regnes:

𝑀0 ≔ 𝐹𝑎 ∗ 0𝑚𝑚 = 0 𝑁 ∗ 𝑚

𝑀100 ≔ 𝐹𝑎 ∗ 100𝑚𝑚 = 24.55 𝑁 ∗ 𝑚

𝑀200 ≔ 49.1 𝑁 ∗ 𝑚

𝑀300 ≔ 73.65 𝑁 ∗ 𝑚

𝑀400 ≔ 98.2 𝑁 ∗ 𝑚

𝑀500 ≔ 122.75 𝑁 ∗ 𝑚

𝑀600 ≔ 𝐹𝑎 ∗ 600𝑚𝑚 − 𝐹 ∗ 100𝑚𝑚 = 98.2 𝑁 ∗ 𝑚

𝑀700 ≔ 73.65 𝑁 ∗ 𝑚

𝑀800 ≔ 49.1 𝑁 ∗ 𝑚

𝑀900 ≔ 24.55 𝑁 ∗ 𝑚

𝑀1000 ≔ 0 𝑁 ∗ 𝑚

Disse værdier kan også ses nedenfor på figur 17.

Figur 17 Momentkurve16

Maks momentet kan aflæses til 122.75 N*m. Det kan dog også regnes med denne formel:

𝑀𝑚𝑎𝑥 =1

4∗ 𝐹 ∗ 𝑙 =

1

4∗ 461𝑁 ∗ 1000𝑚𝑚 = 122.75 𝑁 ∗ 𝑚

16 Bilag 8.

Page 25: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 24 af 94

Nedbøjning over bordstellet Det er også væsentligt at regne på nedbøjningen over bordstellet, da det helst ikke skulle bøje for meget.

Nedbøjningen kan udlignes matematisk ved hjælp af differentiel og integralregning.

𝑦′′′: 𝑘𝑟𝑢𝑛𝑚𝑛𝑖𝑛𝑔𝑒𝑛𝑠 ℎæ𝑙𝑑𝑛𝑖𝑛𝑔

𝑦′′: 𝑘𝑟𝑢𝑚𝑛𝑖𝑛𝑔𝑒𝑛

𝑦′: ℎæ𝑙𝑑𝑛𝑖𝑛𝑔𝑒𝑛

𝑦: 𝑛𝑒𝑑𝑏ø𝑗𝑛𝑖𝑛𝑔

For en simpelt understøttet bjælke, som vores side af stellet, kan krumningens hældning differentieres til at

være:

𝑦′′′(𝑥) ≔𝐹

2 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼

Denne integreres flere gange for at finde den endelige formel. Ved første integrering findes krumningen:

𝑦′′ ≔ ∫𝐹

2 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼→

𝐹 ∗ 𝑥

2 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼+ 𝑘

Krumningen vil være 0 i punkt x = 0 og x = l (den totale længde). Derfor kan konstanten, k, sættes til 0:

0 =𝐹 ∗ 0

2 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼+ 𝑘 → 0 = 𝑘

Ligningen kan igen opstilles uden k:

𝑦′′ ≔𝐹 ∗ 𝑥

2 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼

Denne integreres igen, og af den vil hældningen fremkomme:

𝑦′ ≔ ∫𝐹 ∗ 𝑥

2 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼→

𝐹 ∗ 𝑥2

4 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼+ 𝑘

Igen kommer der en konstant på. Vi ved at når hældningen er 0, er nedbøjningen er størst, altså hvor 𝑥 =𝐿

2

𝑦′ (𝐿

2) ≔

𝐹 ∗ (𝐿2)

2

4 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼+ 𝑘 = 0

K isoleres

𝐹 ∗ (𝐿2

)2

4 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼+ 𝑘 → 𝑘 ≔ −

𝐹 ∗ 𝐿2

16 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼

Ligningen kan nu omskrives til at se sådan ud:

𝑦′(𝑥) ≔𝐹 ∗ 𝑥2

4 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼−

𝐹 ∗ 𝐿2

16 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼

Ved at integrere ligningen igen, vil ligningen for nedbøjningen fremstå:

𝑦(𝑥) ≔ ∫𝐹 ∗ 𝑥2

4 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼−

𝐹 ∗ 𝐿2

16 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼→

𝐹 ∗ 𝑥3

12 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼−

𝐹 ∗ 𝐿2 ∗ 𝑥

16 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼+ 𝑘

Page 26: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 25 af 94

Igen kommer der en konstant på, og for at finde den, indsætter vi punktet (0,0), hvor f(x) = 0.

0 =𝐹 ∗ 03

12. 𝐸 ∗ 𝐼−

𝐹 ∗ 𝐿2 ∗ 0

16 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼+ 𝑘 → 0 = 𝑘

Konstanten er 0, og ligningen kan omskrives til:

𝑓(𝑥) ≔𝐹 ∗ 𝑥3

12 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼−

𝐹 ∗ 𝐿2 ∗ 𝑥

16 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼

Dette er den endelige udligning af formlen for nedbøjningen. Vi ønsker at kende den maksimale nedbøjning

over siden på bordstellet.

Nedbøjningen er størst hvor f(x) = 0, og dette sker når x= den halve længde. Den kan skrives sådan:

𝑓 (𝐿

2) ≔

𝐹 ∗ (𝐿2

)3

12 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼−

𝐹 ∗ 𝐿2 ∗𝐿2

16 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼→ 𝑓 (

𝐿

2) ≔ −

𝐹 ∗ 𝐿3

48 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼

Formlen for den maksimale nedbøjning er altså:

𝑢𝑚𝑎𝑥 = −𝐹 ∗ 𝐿3

48 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼

Hvor

𝐸: 𝑠𝑡å𝑙𝑠 𝑒𝑙𝑎𝑠𝑡𝑖𝑐𝑖𝑡𝑒𝑡𝑠𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙 = 210000𝑁

𝑚𝑚217

Kraften, F, og længden, L, kendes fra tidligere, og så mangles der bare inertimomentet for det firkantet rør.

Det kan findes ved at sige:

𝐼 ≔1

12∗ 𝑏 ∗ ℎ2 =

1

12∗ 15 𝑚𝑚 ∗ 15 𝑚𝑚3 = (1.875 ∗ 10−11) 𝑚𝑚4

Der regnes nu på den maksimale nedbøjningen over den ene side af bordstellet, ved en belastning på 50 kg.

𝑢𝑚𝑎𝑥 =𝐹 ∗ 1000 𝑚𝑚3

48 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼= 0.0026 𝑚𝑚

Dette er en rigtig lille nedbøjning, men da længden kun er en meter, og stellet er forholdsvis tyk, så passer

resultatet meget godt.

17 (Danske u.d.)

Page 27: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 26 af 94

Bøjningsspænding Når der sker en vægt belastning på stellet,

og det bøjer en smule, så vil der opstå en

bøjningsspænding. Denne spænding må

ikke overstige 175 N/mm^2, for at undgå

deformation

Bøjningspænding er den spænding, som

skabes under tryk, når en side

sammentrækkes, og den modstående

forlænges. Se figur 18.

Bøjningsspændingen kan regnes ved, at

dele momenet med modstandsmomentet :

𝜎 =𝑀

𝑊

Modstandsmomentet kan findes ved at sige:

𝑊 =1

6∗ 𝑏 ∗ ℎ2

Her skal det hule indenvendige modstandsmoment dog trækkes fra i formlen, og set kommer til at blive

således:

𝑊 ≔1

6∗ 15𝑚𝑚 ∗ 15𝑚𝑚2 −

1

6∗ 12𝑚𝑚 ∗ 12𝑚𝑚2 = 13.5 𝑚𝑚3

Bøjningsspændingen kan nu findes.

𝜎 =122.75 𝑁 ∗ 𝑚

13.5 𝑚𝑚3= 9.1

𝑁

𝑚𝑚2

I forhold til de 175 N/mm^2, så ligger belastningen på 50 kg. væsentlig under. Dette bytyder, at borestellet

er holdbart, og sagtens kan overstige 50 kg, som var minimum.

Figur 18 Eksempel på bøjningsspænding

Page 28: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 27 af 94

Bearbejdning Får værkstedsarbejdet indledes, er det vigtigt, at der er kendskab til maskinbruget, for at de benyttes

rigtigt. Der skal være kendskab til håndtering af materialer, og ved vores produkt, vil vi gerne kende

borehastighederne, drejehastighederne og svejsespændingerne.

Borehastighed På produktet skal der bores flere huller, i mange forskellige størrelser. Vi vil her se på borehastigheder for

Ø4 - bores i bordpladen, Ø13 - i cylinder røret til løft af den bevægelige del og Ø20 - ved skinnen til

tandstangen.

Borehastigheden kan regnes med denne formel:

𝑛 =𝑣 ∗ 1000

𝜋 ∗ 𝑑

Hvor

𝑣 ≔ 𝑠𝑘æ𝑟𝑒ℎ𝑎𝑠𝑡𝑖𝑔ℎ𝑒𝑑 = 20𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟

𝑚𝑖𝑛18

𝑑 ≔ 𝑑𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟 𝑝å 𝑏𝑜𝑟𝑒𝑡

Borehastighed for 4 mm. i diameter:

𝑛 =20

𝑚𝑚𝑖𝑛 ∗ 1000

𝜋 ∗ 4 𝑚𝑚= 1591.5

𝑜𝑚𝑑

𝑚𝑖𝑛

Borehastighed for 13 mm. i diameter:

𝑛 =20

𝑚𝑚𝑖𝑛 ∗ 1000

𝜋 ∗ 13 𝑚𝑚= 489.7

𝑜𝑚𝑑

𝑚𝑖𝑛

Borehastighed for 20 mm. i diameter:

𝑛 =20

𝑚𝑚𝑖𝑛 ∗ 1000

𝜋 ∗ 20 𝑚𝑚= 318.3

𝑜𝑚𝑑

𝑚𝑖𝑛

Borehastigheden bliver altså mindre i takt med, at diameteren stiger.

18 Fra værkstedstavle - bilag xx

Page 29: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 28 af 94

Drejehastighed Fremgangsmåden med drejehastigheden i drejebænken er den samme som ved udregning af

borehastigheden. Dog er skærehastigheden her på 110 meter i minuttet.

For at fremstille produktet, så skal der kun drejes ved cylinderrøret, som går mellem de to bordben, og skal

holde den bevægelige del.

Her er diameteren 30 mm. Drejehastigheden bliver:

𝑛 =110

𝑚𝑚𝑖𝑛 ∗ 1000

𝜋 ∗ 30 𝑚𝑚= 1167.1

𝑜𝑚𝑑

𝑚𝑖𝑛

Fræserhastighed Ved fremstilling af cylinderrøret, som holder den bevægelige del, skal der fræses et hul til trapezmøtrikken.

Hullet har en diameter på 20 mm. ca. 2 cm. Ned. Det er den samme formel, som der bruges ved

drejehastighed, og skærehastigheden er den samme. Fræsehastighede regnes:

𝑛 ≔110

𝑚𝑚𝑖𝑛 ∗ 1000

𝜋 ∗ 20𝑚𝑚= 1750.7

𝑜𝑚𝑑

𝑚𝑖𝑛

Trapezmøtrikken skal også fræses så den passede ned i cylinderen. Dette svare til ca. 1 cm nede, og en

diameter på 10mm. Fræserhastigheden regnes:

𝑛 ≔110

𝑚𝑚𝑖𝑛 ∗ 1000

𝜋 ∗ 10 𝑚𝑚= 3501.4

𝑜𝑚𝑑

𝑚𝑖𝑛

Disse 2 hastigheder er bare eksempler på fræsning. Der bil også blive fræset i

nylon, som er et meget blødt materiale i forhold til stål, og derfor skal der ved

fræsning af det, generelt være en større hastighed.

Gevind Flere steder skal der drejes gevind i metallet. Når der bores gevind, så benyttes

der en gevindtap, som drejes ned i et, i forvejen, boret hul. Det er vigtigt at

holde gevindtappen lige på, så gevindet i hullet bliver lige.

På produktet skal der drejes gevind i anordningerne, som sammenkobler

stepmotoren og spinnelen i hver side. Det skal være gevind, som kan holde til

lidt pres, da pinolskruerne, der skal skrues i, skal sidde stramt. Dette fordi, at

hvis de ikke sidder stramt, så vil stepmotoren bare dreje selv, og bordet vil ikke

hejses.

Vi ønsker gevind på 5 mm, og af figur 1919, fremstår det, at hullet som skal

bores, skal være 4.2 mm stort. Stigningen i mm. bliver 0.8 mm. og det endelige

hul bliver 5mm.

Dette skal gøres ved 4 huller.

Maskinværkstedet

19 Fra maskinværksted

Figur 19 Gevindskæring

Page 30: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 29 af 94

Produktet skal fremstilles i maskinværkstedet. Dette er en større proces, og kræver god forberedelse.

Arbejdstegninger I Inventor er der tegnet arbejdstegninger over hver produktdel. Det gør, at arbejdsprocessen i værkstedet

kan tilgås let og præcist.

Underdelen Her ses underdelen bestående af de 2 bærende ben,

2 indvendige ben, stepmotor holder, en spindel, et

massivt rør, til trapezmøtrikken og en skinne til

tandstangen. Den fremstilles der 2 af.

Figur 20 Inventor tegning over underdelen.

Page 31: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 30 af 94

Overdelen

Figur 21 Overdelen af produktet

Her ses overdelen af produktet, som består af en bordplade. Under den er bordpladestellet, som kun sidder

fast i hængslerne.

Samlede produkt

Figur 22 Det samlede produkt

Page 32: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 31 af 94

Materialeliste Nedenfor ses de materialer, som skal bruges i værkstedet, til fremstilling af produktet.

Trapezspindel med tilbehør 2x 590mm trapezspindler

2x trapezmøtrikker Ø=26mm

2x aksiallejer, Ø=24mm

2x jerncylindere med neddrejede spidser og hul i midten hvori trapezmøtrikken sidder, Ø=30mm

2x 5mm pinolskruer

Selve stellet 2x 10mm metalcylindere Ø=35mm

2x 500*10mm jernplader

4x 500mm hule jernstænger

2x 20mm hule jernstykker

4x 5mm skruer

4x 700mm C-profiler, 50*50*17mm

2x HN200 0430 stepmotorer

Vippe-funktionen 2x 3300*15*15mm tandstænger

2x 3600*110*2,5mm bøjede stykker jern

2x size 23 stepmotorer

2x tandhjul Ø=30mm

2x 42*28*14mm nylonklodser med en 15*15mm rille og en 15*5mm rille.

2x 57*57*1,5mm plader

2x 2300mm jernstænger afrundet i enderne

Bordpladen og rammen dertil 1x 1100*600*10mm bordplade af spånplade

2x hængsler med 4,5mm huller

2x 1000mm jernpinde

2x 470mm jernpinde

2x beslag

Page 33: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 32 af 94

Anordningen der holder trapetzspindlen på plads 2x nylonstykker med Ø=19mm hul i, Ø=??mm

4x jernpinde med gevind i den ene side, Ø=??mm

4x 45*45*11mm jernstykker

2x kuglelejre, Ø=19mm

Flowdiagram for samling I maskinværkstedet blev selve bordet fremstillet. Det startede med udskæring af de mest basale dele, såsom bordben og plade. Derefter kom de mere avancerede dele, og til sidste blev det hele samlet.

Nogle gange gik konstruktionen hurtigere end andre, men det lykkedes at få bordet færdigt inden for tidsrammen.

Udskæring af basal dele

•Underplade, bordben, firkantede profiler

Sammensæting af basale dele

•Svejsning, skue

Fremstilling af mere

komplicerede dele

•Cylinder til spindel, trapezspinnel, skinne til tandstang

Sammensætning af komplicerede dele

•Skrue, svejse, sammenkoble

Endeligt produkt samles

•Bordplade og Stepmotor tilføjes og skruer sættes i.

Page 34: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 33 af 94

Værkstedsarbejde Bordet har fire ben placeret på to jernplader. Benene består af to C-profiler,

placeret på hver deres side af en size34 stepmotor. Stepmotoren holdes fast af

en plade placeret over motorens rotationspind. Der blev boret huller i pladen

over, og i jernstykkerne på hver side af stepmotoren, så de kan skrues sammen

og er nemmere at skille ad. Dette blev udført med et søjlebord. I den øverste

plade blev der boret fem huller, så stepmotoren kan skrues fast, og pinden på

stepmotoren kan forbindes med trapezspindlen. For at bordet skal kunne

hæves og sænkes, består benene af to dele: En ydre jernstang i form af en

firkantet C-profil og en indre jernstang, der kan bevæges op og ned. C-profilen

blev svejset fast med kantsøm svejsninger på jernpladen der udgør foden.

Oven på stepmotoren er der

placeret en trapezspindel som

sidder fast med en jerncylinder.

Denne trapezspindel går op

langs hele benet, og drejer rundt

for at tvinge den monterede

trapezmøtrik opad.

Trapezspindlen blev skåret på

båndsaven og fræset til i

fræseren.

Jerncylinderen blev skåret til i båndsaven, og i

jerncylinderne blev der boret fire huller i alt, igen ved hjælp af søjlebordet. Der blev boret fire huller i alt: Et

i hver ende, til stepmotoren og trapezspindlen, og to andre blev boret i siden og skåret gevind i med en

gevindtap, så en skrue kan holde stepmotor og trapezspindel på plads. Som nævnt i bearbejdningsdelen, så

skal man bore et mindre hul, og derefter skære den ønskede diameter med en gevindtap, når der skal laves

gevind. I vores tilfælde borede vi et 4,2mm stort hul og skar med en gevindtap til 5mm store skruer.

Trapezspindlerne er skåret til, så de er lige lange, og fræset ind med fræseren i den ene side, 20mm ind i

længden og en halv diameter, så skruen i jerncylinderen kan holde den bedre på plads. I den side af

jerncylinderen, som vender ned mod stepmotoren, er der drejet 7,5 mm ind og 8 mm ned. Over dette

stykke er der placeret et aksialleje, som sørger for at formindske friktionen når trapezspindlen drejer, se

figur 24

Det er vigtigt, at midterstykket, som

trapezmøtrikken er monteret i (den røde cirkel

set på figur 26), er stabilt. Derfor skal den laves

af stål, da det kan holde til mere end

aluminium.

Mellem de to C-profiler blev der placeret et jerncylinder, som er 30mm tyk. I denne cylinder er der fræset

et hul i midten, hvori trapezmøtrikken passer i. Enderne

af cylinderen er drejet ned på drejebænken, så de

passer ned i rillen i den firkantede C-profil, figur 27. Det

er også dette neddrejede stykke hvorpå det inderste af

Figur 26. En skitse af cylinderen, der løfter det inderste af bordbenene. I midten er der bordet et hul hvori trapezmøtrikken er monteret.

Figur 24 Afskåret cylinder, som forbinder stepmotor og spindel. Nederst ses aksiallejet.

Figur 23 En af de bevægelige ben, i C profilet

Bevægelig

C profil

Figur 27 Cylinder hvori der er monteret en trapezmøtrik

Figur 25 Nederste del af produkt - ben på jernplade.

Page 35: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 34 af 94

bordbenet hviler, og dermed skubber det opad når det er nødvendigt.

Desuden var det nødvendigt at fastgøre trapezmøtrikken. Til det formål blev der boret et 4,2mm stort hul i

den ene side på hver cylinder, og skåret gevind til 5mm store pinolskruer med en gevindtap, så

trapezmøtrikken ikke rykker sig.

Enden af jerncylinderne blev drejet 16mm ind, så cylinderen er 14mm på det tyndeste punkt. På den måde

passer cylinderne ned over i begge ender, og kan bruges nemt. Dette blev udført på en drejebænk.

Derefter blev rammen til bordpladen lavet. Den består af fire

jernstænger. To er 1000mm lange og de to

korte er 470mm lange, som blev svejset

sammen med både kantsøm og stumpsøm

svejsninger til et rektangel. På en af de

1000mm lange pinde blev der boret fire

4,5mm store huller hele vejen igennem. Heri

er et hængsel monteret med 4mm store

skruer. De blev spændt fast med passende

møtrikker.

Det næste var bordpladen. Den blev lavet ved at save en

spånplade (træspåner og lim presset sammen) til med en stiksav,

så den blev 1100*600mm. I spånpladen blev der boret tre huller

på 4mm i diameter med en håndboremaskine, så pladen kan

skrues på hængslerne monteret på rammen. I den modsatte ende

er der monteret to beslag. I disse skal armene, der løfter

bordpladen sidde fast. Hullerne og beslagene blev placeret som

det ses på fig. 28.

Efter begge bordben og rammen til bordpladen blev samlet, skulle de sættes sammen.

Bordpladens stel blev sat sammen, som en del af benene.

Dette blev opnået ved først at fræse 16mm ind i det inderste af bordbenene med

fræseren. Det passer med, at de firkantede rør der udgør rammen er 15mm tykke. I de

fræsede stykker blev der filet to hjørner med en almindelig fil. På den måde passede

rammen nedover. Se figur 30 og 31.

Til at vippe bordpladen, blev der monteret en skinne på de bevægelige ben.

I skinnen ligger der en tandstang, som er sat sammen med en metalstang,

som også er fastsat på bordpladen. Når stepmotoren bevæger tandstangen

fremad, skubbes armen frem, og den vipper dermed bordpladen op. Figur

33.

For at det kunne lade sig gøre, blev to jernplader bukket ved hjælp af en

pladebukker, så de dannede et greb. Stykket var 3600*104*2,5mm, hvilket i

bøjet tilstand passede med, at en 26mm bred nylonklods, som blev skåret

til passede i. Denne sammensatte tandstangen og metal stangen, der skal

løfte bordpladen.

Figur 31. Viser hvordan det øverste af bordbenene er tilpasset.

Figur 28 Bordplade, hvor der er boret huller til hængsler og beslag.

Figur 29 Drejning af cylinder

Figur 30. Et hjørne af rammen til bordpladen.

Page 36: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 35 af 94

I pladen er der også boret

et 20mm stort hul hvori

der sidder et tandhjul.

Dette tandhjul skal med

hjælp fra stepmotoren,

skubbe tandstangen

fremad, og dermed vippe

bordpladen.

Førnævnte nylonklods blev lavet ved, at fræse store

stykker af en nyloncylinder i fræseren, så den endte med at være en firkantet klods. Af denne klods blev en

15mm tyk skive skåret med båndsaven, og derefter skåret ud i 26mm brede stykker med en nedstryger.

Herefter blev der fræset et 15mm bredt stykke ind, igen i fræseren, i den ene ende hvor tandstangen skulle

monteres, og et 6mm bredt stykke i den ende. I siden af nylonklodsen blev der boret to huller med

søjleboret. I den anden ende hvor tandstangen skal sidde blev der boret huller med en millimeter på 5, og i

enden hvori armen skal sidde blev der boret huller på 4mm. Disse huller blev boret med forsigtighed ved et

søjlebord. Se figur 32.

Figur 32. Nylonklodsen mellem tandstangen og armen. De røde streger viser hvor vi filede klodsen til, så den passer ned i skinnen.

Figur 33 Skinne med tandstang, nylonklods, metalstang og stepmotor.

Page 37: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 36 af 94

Figur 36 Endelige produkt, hvor den er vippet.

Produktet Det færdige produkt i værkstedet endte med at blive færdig til tiden.

Figur 34 Endelige produkt, uden bordplade Figur 34 Endelige produkt samlet

Figur 35 Borplade vippet -endelige produkt, står uden delen, som holder spindlen i spænd.

Page 38: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 37 af 94

Vurdering af værkstedsarbejde Vi var godt forberedte til værkstedsarbejdet. Vi havde en god ide om hvordan vi ville fremstille vores

produkt, og en god fornemmelse af hvor meget tid det ville tage.

De første dele af produktet, som vi fremstillede var nemme at lave, og næsten lige så nemme at samle.

Generelt gik det hurtigt til at starte med. Benene stod hurtigt, og trapezspindlen var kort efter monteret.

Derefter tog farten et lille dyk nedad. Det tog lidt længere tid at lave jerncylinderen med trapezmøtrikken i

midten, og det stykke der skulle holde trapezspindlen på plads kunne også have taget kortere tid. I samme

periode fik vi dog skrevet en del på de rapportelementer der relaterede til maskinværkstedet, så tiden blev

ikke spildt.

Efter to ugers tid hvor rapportskrivning var i højsædet, begyndte det at gå hurtigere igen. Efter at

jerncylinderen med trapezmøtrikken i og konstruktionen der skulle holde trapezspindlen på plads var lavet

færdigt, blev komponenterne hurtigere færdig. Rammen til bordpladen og bordpladen blev næsten

færdiggjort på en dag, og bordets vippefunktion tog også kort tid at lave. Omkring her nåede vi til et punkt

hvor værkstedsarbejdet ikke længere var et tomandsarbejde. Det ene gruppemedlem færdiggjorde derfor

produktet, mens det andet fortsatte med at skrive materialeliste og værkstedsbeskrivelse.

Produktet blev lavet inden for den satte tidsramme, og gennem godt samarbejde opnåede produktet den

ønskede funktionalitet.

Delkonklusion Produktionen af produktet er gået stødt. Nogle gange gik det lidt langsommere end ventet, men vi

indhentede det, og stod med et færdigt produkt til tiden. Konstruktionen er blevet solid ok præcis, samtidig

med at den opfylder de krav vi har sat.

Page 39: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 38 af 94

Produktudvikling Det første design var ligetil. Stepmotoren er monteret under et stykke jern med et aksialleje over. I

jernstykket sidder der en trapezspindel, hvorpå der sidder en anden jerncylinder med en trapezmøtrik

indeni, som skubber det inderste af benene opad.

Dog blev designet ændret en smule i løbet af produktionen. Til at starte med var der frygt for at

trapezspindlen ville bøje for meget hvis den ikke blev holdt på plads. Det blev forsøgt løst på følgende

måde:

Øverst på C-profilerne er der placeret to pinde, der får ind mod en konstruktion i midten. Denne

konstruktion består af et plastikstykke med et kugleleje i midten. Dette er til for at holde trapezspindlen på

plads. Det store hul i midten, hvor kuglelejret sidder, blev lavet ved først at bore et lille hul på 10mm,

efterfulgt af et større hul på 14mm efterfulgt af et endnu større hul på 28mm. De sidste fire millimeter blev

drejet væk på drejebænken. Derefter skulle der bores et hul i hver side. Det blev gjort ved først at tegne en

streg henover midten af plastikstykket med en tusch. Derefter blev der målt fra stregen, ned ad siden og

tegnet en prik omkring midten. Efter det blev der boret et 6mm stort hul med fræseren, for at gøre det så

præcist som muligt, hvilket blev udvidet til de nødvendige 6,8mm med et søjlebord, hvor der blev boret

hele vejen igennem, hvilket resulterede i to huller lige overfor hinanden. Derefter blev der skåret gevind til

en 8mm stang i alle hullerne, og skåret gevind på fire 8mm tykke stænger. På to af dem blev der skåret

cirka 1mm ekstra gevind for at kunne holde kuglelejret på plads.

Der blev derefter skåret fire stykker af et firkantet rør med en indvendig diameter på 40mm. De blev skåret

10mm tykke. Derefter blev der boret huller og skåret gevind til 5mm pinolskruer, så stykkerne kan skrues

fast på toppen af benene, svejsede stykkerne og delene med gevind sammen, og satte dem fast. De kan

nemt tilpasses på grund af gevindet.

Efter test indså vi at anordningen desværre hæmmede bordets funktionalitet. Det skyldes upræcise

målinger da den blev konstrueret. De er fjernet i den endelige udgave.

Desuden var der frygt for at bordpladen ikke ville kunne vippe med ovenstående design. Derfor besluttede

vi os for at montere skinnen med en vinkel, så den ville køre skråt opad. På den måde ville den kunne løfte

bordpladen højere. Skinnen blev vippet til en vinkel på 20 grader.

Desuden blev to nylonklodser mere på 26*21*15mm skåret ud. Disse placeres i den modsatte ende af

tandstangen, og forhindre den i at falde ud. Denne nylonklods blev der fræset et 15*15mm indhug i, så

tandstangen kan køre under, På den måde undgår man at tandstangen kan køres for langt tilbage og

dermed sidde fast. Testresultater viste dog at disse klodser var unødvendige.

Rammen til bordpladen skulle være lavet i aluminium, fordi det generelt vejer mindre end stål. Dog var det

nødvendigt til at lave rammen i jern alligevel, da de eneste aluminiumsstykker til rådighed var rigtig store,

Figur 37. En skitse af konstruktionen der skulle holde trapezspindlen på plads. Den røde cirkel er hvor kuglelejret skal sidde.

Page 40: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 39 af 94

og tynde jernstænger ville veje mindre.

Desuden ville det være for dyrt og

besværligt tilpasse aluminiumsstykkerne.

Efter at benene var samlet, udviste de

ustabilitet. Derfor blev der svejset en

jernstang fast mellem dem med

klatsvejsninger, så de bliver holdt

sammen, og tager dermed noget af

belastningen fra rammen.

Da beslutningen om at lave rammen i jern

var taget, opstod et andet problem.

Jernstængerne var smallere end bordbenene. Derfor valgte vi, at skjule de smalle jernstænger nede i

benene ved at fræse en rille ned i benene og file dem til, så rillen blev firkantet. På den måde passede

rammen ned benene, så den er stabil.

Alt i alt, så var der flere småting, som der skulle laves om på i værkstedsprocessen, fordi vi indså, at den

valgte løsning ikke var solid.

Figur 38 Firkantet stålrør mellem ben.

Page 41: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 40 af 94

EL værksted

Specificerede krav

Hårde Bløde Skal kunne hæve og sænke bordet ved tryk af en knap

Et visuelt display der viser højde indstillingen på bordet

Bordpladen skal kunne vippes til en vinkel på 20 grader ved tryk på en knap

Gemte brugerprofiler, der gemmer højde indstillingerne

Stepmotoren skal være stærk nok til at løfte bordet med en vægt på 20 kg.

En knap der både sænker bordpladen og dens vinkel samtidigt.

Stoppe, når den når sit maksimum højdepunkt automatisk.

Systembeskrivelse Vores system er overordnet delt ind i 3 dele, styrePIC, slavePIC og stepmotorer.

StyrePIC: Har den overordnede styring af systemet. Til den er tilsluttet knapper og afhængigt af knappen,

vil den sende impulser videre til slavePICene, enten til den der bestemmer højden eller vinklen.

SlavePICs: Disse PIC’s har kontrol over stepmorerne. De modtager impulser fra styrePIC’en og for at vide

hvilken vej stepmotorerne skal køre. Hver slavePIC styrer 2 stepmotorer hver.

Stepmotorer: Fra stepmotorerne bliver strømmen omsat til bevægelse. De driver en spindel/tandhjul, som

vil få bordet til enten at løfte højden eller vinklen.

Herunder ses vores overordnede el kredsløb. Når der bliver trykket på en af knapperne, vil der gå et højt

signal ind på styrePICens input ben, og den vil vide hvilken kommando der skal foretages. StyrePICen vil

sende impulser til en af slavePICene eller begge som styre stepmotorerne, og vil få dem til at køre enten

med uret, eller mod uret.

Årsagen til at vi har valgt at sende impulser, er pga. at styrePICen derved, vil kunne holde styr over hvor

mange steps slavePICene har taget.

Page 42: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 41 af 94

Kredsløbsdiagram Her ses Orcad tegninger over kredsløbet.

StyrePIC

*Der er før vores switches brugt 10K ohms modstande, for ikke at belaste vores PIC for meget.

Switches

StyrePIC

SlavePICLøft

SlavePICVippe

Stepmotor

Stepmotor

Stepmotor

Stepmotor

Højt signal

Impulser

Page 43: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 42 af 94

SlavePIC - løft

Page 44: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 43 af 94

SlavePIC – vippe

Speed control Denne del af kredsløbet bestemmer hastigheden på PICens arbejde. Og i sidste ende hvor hurtigt

stepmotoren kører. Dette er også en illustration af hvor vi bruger software og hardware der spiller

sammen.

Når RB7 bliver høj, aktiveres transistoren(TR1-BC547B) og der ledes en strøm igennem transistoren til

ground. Kondensatoren vil derfor blive afladt næsten komplet, og RB5 vil blive lav.

Når RB7 er lav, vil transistoren ikke lede nogen strøm, og kondensatoren vil blive opladt, og eftersom

kondensatoren bliver ladet fuldt op, vil RB5 også blive høj.

PICens software, vil vente på at kondensatoren er opladt og RB5 bliver høj, efter at have sat RB7 til at være

lav. Når værdien af modstaden (R6 og R4) gøres lille, vil opladningens tiden for TR1 blive kortere, og

stepmotoren vil kunne køre hurtigere og omvendt vil hastigheden blive mindre ved brug af en større

Page 45: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 44 af 94

Figur 39 – Når RB7 er lav, oplades kondensatoren og RB5 bliver Høj.

Figur 40 – RB7 er høj og transistoren er leder strømmen til GND.

Figur 41 - Formel for opladningstid med spænding

modstand. Det samme kan gøres ved at ændre på størrelsen af kondensatoren. Hvor en mindre

kondensator vil give øge hastigheden og omvendt.

Et yderligere eksempel af kredsløbet er vist herunder.

For at beregne den bestemte opladningstid for en kondensator benytter jeg denne formel, se figur 41.

Bruger vi en kondensator på 10 microfarad, forinden kondensatoren er der en

modstand på 2K ohm. Da vi ved at spændingen i kondensatoren (Uc) kan

opladningstiden beregnes til ethvert tidspunkt (t), (fig. 41). Vi indsætter derfor vores

værdier i formlen for spændingen over kondensatoren, men inden det er vi nød til at

finde tidskonstanten.

𝑡 = 2000 𝑜ℎ𝑚 ∗ 10 𝑚𝑖𝑐𝑟𝑜𝑓𝑎𝑟𝑎𝑑 = 0.02𝑠 Nu kan vi opstille funktionsforskriften for

spændingen over kondensatoren: 𝑈𝑐(𝑥) = 5𝑉 ∗ (1 − 𝑒(

−𝑥

𝑡)) Tiden sætter vi til 0s,0.001s,0.002s… n antal

gange til vi når 0.004s. På figur 42 ses grafen for en kondensator på 10 microfarad oplades af spændingen

på 5V. Ved 0.002,s er tidskonstanten markeret. Som det kan ses på grafen er kondensatoren først opladt

omkring de 0.004 sekunder (40 ms).

Figur 42 – graf over opladningstid på 10 microfarads kondensator

Vores kondensator vil her have en opladningstid til 3.5 V på 0.025s.

Page 46: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 45 af 94

Hvis vi valgte en kondensator på 1 microfarad, ville grafen se således ud. (graf nedenunder)

Vores opladningstid, vil her være 10 gange mindre, altså 0.002s. Dette gør at motorerne køre hurtigere, og

det vil fungere bedre på produktet.

Stepmotor Ved stepmotor size23, benyttede vi vores dets datasheet for at finde ud af

indstillingen for ledningerne til stepmotor og til PIC’ens outputs. Ud fra at vores

ledninger var (brun,orange, gul og rød) skulle vi benytte Conf. #7.

Stepmotoren kører i unipolar full-step operation, hvilket vil sige, at den stepper i

forhold til skemaet til højre (fig. XX). Stepmotoren har fire inputs; A, A’,B og B’.

For at steppe bagud, sættes den til det forrige output. Når PICen skal steppe

stepmotoren, skal den derfor vide hvilket step den sender ud til motoren i

øjeblikket. Denne information er gemt i variablen currentstep. Efter at have

modtagbet step-signalet, tjekker PIC’en currentstep, derefter tjekker den mode,

som bestemmer om den skal køre fremad eller bagud. Hvis allerede er på

’currentstep’ nr. 3, og den skal fremad stepper den til nr. 4 osv.

Figur 43 – Alle dobbeltfarvede ledninger skal til Vcc.

Figur 44 – Rækkefølgen stepmotorens poler skal have strøm for at kunne rotere. Hentet fra stepmotor datasheet size23

Page 47: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 46 af 94

StyrePIC Herunder ses et flowdiagram over styrePICens kode, delt

op i processer. Det bruges for hurtigt at gennemgå de

vigtigste processer som PICen foretager sig.

Kode kan ses i bilag 2.

Efter strømmen sættes til PICen, begynder opstarts

processen, i opstartsprocessen læses koden, og de

navne som er omdøbt fra sine oprindelige navne i

bankene og PICens registre til. Det er også her den

indstiller PICens porte til at være inputs eller outputs og

sørger for at de alle er 0 fra start af.

Derefter går den til ’Check switches’ hvor PICen i den

viste rækkefølge, tjekker om der kommer et højt signal

på den bestemte ports input, hvis ingen af dem er

aktiveret, startes processen forfra. Den er indstillet i den

rækkefølge, at den altid vil tjekke først, om rb5 er høj,

hvis dette er tilfældet, vil den springe den næste

kommando over, som er at ’løfte bordet’. Denne knap

kun bliver aktiveret hvis bordet er nået sin maks højde,

og sørge for at den ikke kan køre højere end maks

højden.

’Lift table’ Hvis rb2 får et højt signal vil den indstille

porta, ra2, til at blive høj, hvilket vil muliggøre at bordet

vil løfte sig. Derefter vil den speedcontrol. Den samme

procedure sker for de næste 3 kommandoer.

Den sidste er ’Both down’ Hvilket vil aktivere både ra3

og ra1, hvilket gør at bordet både vil sænke højde og

vinklen.

’Speed control’ Denne kontrol går ud på at en

kondensator skal aflades for at oplades. Afhængig af

størrelsen på kondensatoren og modstanden til

kondensatoren, kan kredsløbets hastighed reguleres.

Derefter går den videre til ’reset mode’ som sørge for at

nulstille alle porta’s outputs. Derefter venter PICen det

der svarer til 100 cycles eller 0,1 milli sekunder og starter

derefter sin proces forfra.

Page 48: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 47 af 94

SlavePIC Herunder slavePICens processer beskrevet med et flowdiagram. SlavePICen styrer hver 2 stepmotorer.

Kode kan ses i bilag 2.

Når strøm sættes til PICen, begynder opstarts processen. I opstarsprocessen læses koden, og de banke og

registrers adresser, som er omdøbt til navne i PICen. Det er også her den indstiller PICens porte til at være

inputs eller outputs og sørger for at banke og counts er nulstillet.

Derefter tjekker den i rækkefølge, om en af de 2 ben, bliver høje, hvis ikke vil den starte forfra, indtil den får

et signal.

Hvis rb0 får højt signal, vil den indstille registeret ”mode” til ’1’ og derefter gå ned til speed control. Den

samme proces vil ske hvis rb1 får højt signal, dog vil moden blive indstillet til ’2’.

Speed control, går ud på at en kondensator skal oplades og aflades. Størrelsen på kondensatoren kan

bestemme hastigheden på kredsløbet.

Efter denne proces kommer ”motor drive” den tjekker først hvilken position stepmotoren står på, når den

har fundet sin position tjekker den hvad ”moden” er indstillet til. Hvis den er ’1’ vil den gå clockwise, hvis

”moden” er 2, vil den gå counterclockwise. Derefter vil den vene på at inputs portene (rb0 og rb1) er blevet

lave igen. Den vil derefter nulstille registeret ”mode” og gå til start.

Page 49: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 48 af 94

Beskrivelse af komponenter PIC16F84A

- I denne komponent sidder hjernen bag hele systemet. Den fungere som en mini computer, med en

processor, RAM, hukommelse osv. Det er en programmerbar enhed, hvor man kan brænde sin

egen kode ned på, og derved bestemme hvad den skal gøre.

- Den består af 18 ben, hvoraf 13 af dem kan være inputs og outputs (I/O).

- For at den virker skal der tilsluttes en krystal der bestemmer hastigheden.

Datasheet for PICen kan findes i kildehenvisningen20.

OSC1/OSC2 Her tilføres oscillator/krystal

RB0-RB7 I/O - Inputs og outputs

RA0-RA4 I/O, med registrer på 5 bit.

Vss Ground

Vdd Positive strøm, (2.2V til 5V.)

MCLR Master clear - (Resets all inputs) Benyttes ikke i vores tilfælde.

Knapperne/Switches

20 (Microchip 2001)

Page 50: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 49 af 94

Der er 5 knapper tilsluttet til styrePICen. Når knappen trykkes på, vil der gå en strøm imellem knappens

ben.

I vores tilfælde, har vi tilsluttet Vcc til det ene ben, og det andet er tilsluttet til PICen. Når der trykkes på

knappen vil der derved gå et højt signal til PICen, og den vil foretage en handling.

Krystallen/Oscillator

Krystallen bestemmer hastigheden på systemet. Den sørger for at holde hastigheden på

PICens handlinger nede, så hele systemet kan følge med. Til den skal tilsluttes 2

kondensatorer fra ground.

Her ses Krystallen og med 2 kondensatorer tilsluttet som går til ground. Krystallens ben

bliver tilsluttet til ben 15 og 16 på PICen.

Valg af kondensatorer til krystal

Kilde: datasheet PIC16F84A20.

Vi har benyttet disse kondensatorer ved krystallen fordi vi i PICens datasheet da vi har benyttet en krystal

på 4MHz som kræver 2 kondensatore på mellem 15-33 pF. Vi har valgt at benytte 22 picofarad.

Kondensator

Denne kondensator bliver brugt til at styre stepmotorens hastighed. En kondensator

fungerer ved, at den kan indeholde en vis mængde strøm før den bliver frigivet, lidt

ligesom et batteri. Når den er helt ladet, kan den frigive denne strøm igen meget

hurtigt, hvilket i dette tilfælde skaber et højt signal på ben 11/rb5 på PICen. Derefter

lader kondensatoren op igen, og signalet på ben 11 bliver lavt. Dette bestemmer

farten, som kan ændres afhængigt af kondensatorens størrelse. For eksempel kører motoren hurtigere hvis

man bruger en kondensator på 1 i stedet for en på 10, eller man kan sætte en mindre modstand til

kondensatoren, hvilket vil resultere i at den oplades hurtigere.

Page 51: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 50 af 94

Eftersom at vi ikke havde de ønskede kondensatorer til rådighed, valgte vi at benytte os af serieforbindelse,

for at formindske kapaciteten på den.

Vi benyttede denne formel for det:

Vi testede, at hvis vi benyttede en kondensator på 0.333 micro farad og 20k ohm, ville stepmotoren ikke

kunne følge med. Derfor valgte vi at benytte 0,5 microfarad og 20k ohm.

Der blev også benyttet kondensatorer til at stabilisere stepmotorernes spændingsforbrug.

En kondensator fungere på den måde, at de kan opbevare en spænding, og hurtigt aflades hvis kredsløbet

har brug for det igen. Det hjælper fx på, ved opstart af stepmotorerne skal starte og ved igangsætningen, vil

de bruge ekstra meget strøm, kondensatorerne sørger derved for, at give motorerne den ekstra strøm til

rådighed.

Vi benyttede en 1 millifarads kondensator til 2 stepmotorer.

Page 52: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 51 af 94

Strøm styret transistor BC547B:

Specifications:

• Low current (max. 100 mA)

• Low voltage (max. 65 V).

Transistorens opgave er at lade et svagt elektrisk signal "regulere" en mange gange større strøm eller

spænding, sådan at der kommer en forstærket "kopi" af det svage signal ud i den anden ende af

transistoren.

Det regulerende signal, sættes til base, og den vil derved kunne åbne signalet mellem emittor og collector.

I vores tilfælde brugte vi transistoren som en del af vores ‘speed control’ til PICen. Læs i ovensteånde afsnit

om ”speed control”

Datasheet til transistor21.

Strømstyret MOSFET-transistor IRF540

Specifications:

Vss = (max. 100 V)

I = (max. 23 A)

Denne MOSFET bliver benyttet til at forstærke spændingen og der skal gå til

stepmotoren. Vi benytter disse, fordi de kan tåle en meget højere strøm, end hvad der

kan gå igennem vores PIC. Ud over det, er de tilsluttet deres egen strømforsyning.

21 (Fairchild 2002)

Page 53: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 52 af 94

Der er fire af disse, en til hver spole i stepmotoren. MOSFET’en er en Spændingsstyret transistor.

Hvilket vil sige at når der kommer et signal ind på gate, så vil der løbe en strøm igennem, fra source til

drain22.

Diode

Dette er en diode til at beskytte en transistor bagfra, imod elektromagnetisk støj.

Dioden er nemlig en ensrettet strømleder, hvilket betyder at strømmen kun kan

passere én vej.

Dioden fungerer som et strøm-afløb.

Dioden er en beskyttelses diode mod gennemslag fra MOSFETTEN. Dette er nødvendigt da en spole kan

opbygge høje spændinger gennem selvinduktion når den tændes og slukkes. Hvis disse bliver for høje kan

MOSFETTEN lide et gennemslag hvilket vil beskadige den. Med en diode sat med ensretteren mod Vcc, vil

der ske en afladning af spolen hvis spændingen overstiger Vcc + diode maksimuml voltage på 5.7 V. Altså vil

spændingen ledes væk.

Ledningerne

Rød: Vi har kun brugt røde ledninger, når de skulle få ud fra Vcc til en bestemt komponent.

Sort: Til ledninger når de går til ground/GND.

Hvid: Imellem komponenterne har vi prøvet så vidst muligt at smide hvide ledninger, som giver et højt

signal videre.

PIC til stepmotor: De 4 ben fra PICen som har signal til stepmotoren (Ben: 1,2,17,18), har vi valgt at give de

samme farver som ledningerne er til stepmotoren. Altså gul, grøn (i stedet for orange), brun og rød. Dette

har gjort at vi let kunne montere stepmotoren, og vide at ledningerne matcher hurtigt.

22 (VISHAY 2012)

Page 54: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 53 af 94

PIC kodning Her beskrives de overordnede processer som bliver lavet i koden til PICen.

Forklaring af nogle af de vigtigste funktioner og termer til PIC koden.

Register Registeret er en position i PICen som kan indeholde data, PICen har i alt 256 registre som er fordelt over 2

”banks” i alt. Hvert register har en decimalværdi fra de 0-255, de kan få et kaldenavn så de er lettere at tilgå

og gøre koden mere overskuelig, hvilket defineres i ”label definition” i koden. De defineres ved at et

kaldenavn som fx STATUS som er 0h3, og skriver ”STATUS equ 03h”

I funktioner forkortes register som ”f”

Et billede af PICens 2 banke. En pil betyder at den samme værdi bruges i bank 1 som i bank 0.

Bank: En bank er en form for register kartotek, hver bank kan holde op til 128 registre, bank 0 fra 0-127 og bank 1

fra 128-255. Man kan kun bruge en bank ad gangen og bliver nødt til at skifte hvis man vil bruge noget fra

den anden bank. Nogle af registrene er dog de samme som kan ses ved pilene på billedet ovenfor.

W-registeret W-registret bruges til opbevaring af midlertidig data. Der er flere funktioner som bruger w-registeret til at

lagre data midlertidigt og det bruges som et mellemled til at flytte værdier til andre registre. W-registret

kan ses som computerens RAM.

W-registret forkortes til ’w’ i kodning

Page 55: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 54 af 94

Bit:

En bit er en 8-del af et register/byte. Et register består altså af 8 bits, fra bit 0-7. Hver bit kan enten have

værdien af 0 eller 1. fx bestemmer registeret TRISB om benene RB0-RB7 om de er inputs eller outputs. Hvis

portb’s register skal indstilles, vil det gøres således: b’00100000’, bit tælles fra højre mod venstre, og i dette

tilfælde vil RB2 være indstillet til at være et input, mens de andre bliver outputs.

Bit forkortes i kodning til ’b’

literal Literal betyder bogstaveligt. I dette register kan man definere nogle værdier nye. Det kan enten være en

byte der skal skrives op i et register, eller en label som man skal håndtere.

Literal forkortes til ’l’ i kodning

Kommandoer Operands Uddybelse Funktion

Bsf Bit Set File Den sætter en bit til ’1’

Bcf Bit Clear File Den sætter en bit til ’0’

Btfsc Bit Test File, Skip if Clear Den checker en bestemt bit i et registers værdi, hvis den er ’1’, går den til næste commando. Hvis den er ’0’, springer den næste kommando over.

btfss Bit Test File, Skip if Set Checker også bittens værdi, hvis den er ’0’, går den til næste commando. Hvis den er ’1’, springer den næste kommando over.

movf Move file Kopierer det data som findes i registret(f) til W-registret hvis destinationen(d) = 0

movwf Move W to file Kopierer det data som opbevares i W-registret til det definerede register(f)

Clrf Clear file Registeret(f) nulstilles og sættes lig ‘00000000’

decfsz Decrement f, Skip if 0 Der trækkes 1 fra registeret(f)s decimalværdi, og den nye værdi gemmes i W-registret hvis d=0, eller i registeret(f) selv hvis d=1. Hvis denne subtraktions resultat giver 0 springes dette trin, og det følgende trin over, og registeret(f)s værdi forbliver det samme.

Goto Go to address Bevæger PIC’ens operationscursor til adressen(k), hvis denne er defineret.

movlw k Move literal to W Sætter W-registrets værdi til værdien(k) angivet. Dette kan være et byte i form af b’XXXXXXXX’, et decimal i form af d’X’ eller en label/adresse.

call k Call subroutine Kalder en subrutine, eksempelvis i form af en timer, denne subrutine kører så indtil ‘return’ funktionen kaldes.

return Return from Subroutine Returnerer fra en subrutine til der hvor subrutinen blev kaldt fra.

Page 56: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 55 af 94

Beskrivelse af processer – Her tages udgangspunkt i slavePICen’s kode. Når strøm bliver sat til, startes “label definition” Her defineres vores registre og portb’s ben.

“Initial proces, set modes” Her bestemmes de 13 I/O ben om de skal være inputs eller outputs og sørger

for at vores count 1, 2, mode, rb4 og rb6 er nulstillet/cleared.

Page 57: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 56 af 94

Derefter startes Switch condition. Den vil nu tjekke de inputs fra rb0 og rb1, hvis en af de 2 ben får et højt

signal, vil den indstille ”Moden” til ’1’ eller ’2’. Og derefter gå til Motor drive.

Page 58: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 57 af 94

Motor drive process

Den tjekker først “moden”. Hvis moden er “stop” går den til switch condition igen, da den ikke skal køre

nogen steder. Dette er blot et sikkerheds check.

Derefter giver den rb7 højt signal og kondensatoren, vil derefter blive afladt. Processen vil vente på at rb5

får bliver lav/0, hvilket den vil når kondensatoren er opladet.

Derefter vil den i ”loop” springe til ”timer subroutine” som er indstillet til at tælle ned fra en timer på ”100”

gange. Og den vil derefter gå videre i koden.

Den vil derefter sætte rb7, til 0. Og kondensatoren vil igen begyndte at blive opladt. Næste kommando er

at vente på at rb5 bliver høj. Når kondensatoren er opladt vil rb5 blive høj og koden vil fortsætte.

Den vil nu ”read PORTA” for at tjekke hvilken position stepmotoren har og rotere den et step, enten

clockwise(CW) eller counterclockwise(CCW). Derefter vil den gå til “Drive_end” Hvor den vil vente på, at

både rb0 og rb1 er blevet lave igen, hvorefter den vil nulstille ”mode” og gå til start. Hvorefter processen vil

starte forfra.

Page 59: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 58 af 94

For yderligere information om PIC kodningen henvises til bilag 2, hvor den komplette

kode ligger.

Test af el arbejde

Her tjekkes der om moden er sat stop, hvis ikke vil den springe næst trin over.

Dette er et udpluk, og kun for at se på hvordan processen er opstillet. Derfor ses drive 1,2,3,4,5 ikke.

Page 60: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 59 af 94

Før vi benyttede vores egen kode, testede vi at systemet virkede, med en standard kode til stepmotoren for

at se om kredsløbet virkede. Vi valgte at bygge kredsløbet i små dele ad gangen og derefter teste det

virkede, før vi tilsluttede det hele sammen.

Systemet blev testet løbende ved hjælp af et scopemeter. Vi testede ved at sætte scopemeterets ene

ledning direkte i GND på strømkilden, og placere VCC bestemte stedet i systemet. Vi kunne på den måde se

om der går den forventede mængde strøm eller frekvens igennem.

Ved brug af et scopemeter, tjekkede vi også om signalet fra PICens outputs så rigtigt ud.

Da vi havde bygget en del af vores opsætning til stepmotoren på fumlebrættet, testede vi at den udsendte

de rigtige signaler til stepmotoren, det gjorde vi ved at tilføje 4 lysdioder på de udgange som skulle sættes

til stepmotoren (Se billede nedenunder). Vi kunne her hurtigt se om PICen udsendte strøm på de rigtige

tidspunkter.

Vi kom ud for at de alle fire blinkede samtidig, hvilket ikke var meningen. Vi

kunne desuden se om udgangene fungerede ved om dioderne lyste eller ej.

Vi testede også at PICens påvirkning på transistoren havde den ønskede effekt

på kondensatoren.(fig. 45) Det gjorde vi ved at måle med scope-meteret på

kondensatorens plus ben om den opladt eller afladt som den skulle. Vi blev

bekræftet i at det fungerede.

Her blev outputs testet på styrePICen, det ses at PICens outputs udsender

impulser som forventet. Se figur 46.

Vi kunne ved hjælp af det program der

lavede koden til PICen teste den ved at

simulere kodningen i programmet MPLAB

IDE 9.82 ved hjælp af funktionen (MPLAB

SIM), her kunne vi se om registrenes værdier blev ændret og om

koden gjorde den ønskede funktion. Programmet kunne også køre

softwaren igennem med funktionen “Build”, og hvis den nåede hele

vejen igennem skrev den “succes” på skærmen og hvis ikke, skrev den

hvilken linje kode den ikke forstod.

I sidste ende var visuel bekræftelse også relevant. Hvis vi kunne se at

stepmotoren kørte rigtigt, så kunne vi med sikkerhed sige at systemet

virkede. Vi var også ude for, at vi kunne lugte en brændt komponent, det var vores PIC som vi havde

brændt af, og den blev skiftet.

Læs yderligere om fejl og problemer i fejllogbog i bilag 3.

Figur 45 – Her måles en kondensator På y-aksen ses spændingen i Volt, med 0,5V pr. inddeling, ved x-aksen ses tid med 2 ms, pr inddeling.

Figur 46 Impulser fra styrePIC

Page 61: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 60 af 94

Materialeliste

Fumlebræt til styrePIC (Strømforsyning deltes med SlacePIC’s) 1x fumlebræt 7x resistorer, 10kΩ 1x resistorer, 3,3kΩ 5x resistorer, 100kΩ 2x kondensator, 22 pF

2x kondensator, 1 1x krystal, 4 MHz 1x PIC16F84A 5x kontakter 1x transistor

Fumlebræt til slavePIC’s 3 x strømforsyninger 1 til PICenes kredsløb (5V og 4A) 1 til step size23 (5V og 5A) 1 til step size34 (5V og 10A)

2x stepmotor size23 model nr: S20 2221, 0300. 2x stepmotor size34 model nr: hn200, 0430. 1x fumlebræt 2x resistorer, 3,3kΩ 4x resistorer, 10kΩ 4x resistorer, 100kΩ 4x kondensator, 22 pF

4x kondensator, 1 2x kondensator, 1 mF 2x krystal, 4 MHz 2x PIC16F84A 16x MOSFET-transistor 16x dioder 2x transistorer

Delkonklusion Vi har i el kredsløbet opnået vores hårde krav. Vi har opbygget et kredsløb der kan styre 2 stepmotorer til

at løfte hæve sænke bordet, og 2 stepmotorer til at ændre vinklen på bordpladen. Vores el del opfylder

derfor begge krav om at kunne løfte bordet og ændre vinkel på bordet.

Af vores bløde krav, har vi tilføget knappen der både sænker vinklen og bordets højde samtidigt. Stoppe

knappen ved maksimum højde punkt, er allerede tilføjet i koden, men vi nåede ikke at tilføje knappen på

bordet, grundet tidsmangel. Se styrePIC kode i bilag 2.

Vi nåede desværre ikke at tilføje banks, til gemte brugerprofiler, eller lave et visuelt display til

brugerprofiler. Dog er koden skrevet med dette formål, og er årsagen til at vi valgte at styrePICen skulle

lave impulser, det vil derfor være lige til i videre udvikling at tilføje brugerprofiler og et display.

Page 62: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 61 af 94

Test af det samlede produktet Vi testede produktet løbende gennem produktionen, dog med håndkraft. Dette var for at se om

basisfunktionen var på plads, og om produktet teoretisk set fungererede. Vi testede også løbende om vores

produkt overholdte de simple krav, såsom at den skal kunne hæve 20 cm og om bordpladen kunne vippe 20

grader.

Figur 1 Kravspecifikationer fra projektbeskrivelse

Efter færdig konstruktion testede vi om stepmotorerne kunne klare presset ved at sætte den elektriske del

til. Der var nogle problemer, såsom effektiviteten af tilslutningen og problemer i konstruktionen. De blev

løst, og basisfunktionen var på plads til sidst. Se videobilag 4.

Figur 47. Test med cirka 70kg på bordet.

Vi lavede desuden vægttests, både hvor produktet var stillestående og produktet var i bevægelse.

Konstruktionen holdt til 70 kg, og kunne løfte 45 kg. Dermed opfylder vores produkt kravet om at kunne

bære omkring 50kg.

Page 63: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 62 af 94

Vippefunktionen blev også testet, og den

virkede nogenlunde. Det blev dog aldrig helt

godt, da stepmotorerne ikke kunne klare

vægten fra bordpladen.

Vurdering af produkt Det lykkedes os at lave produktet reparer bart,

som en af vores krav lød på. Selvom svejsninger

er til stede, er det stadig muligt at skille det

meste af produktet ad. Eksempelvis er alle

stepmotorer aftagelige, hele vippefunktionen

samt bordpladen er aftagelig, og benene er adskillige.

Løftefunktionen fungerede godt. Nogle gange kunne stepmotoren have problemer med at trække

spindlerne hvis der var for meget vægt på. – Dette blev dog løst, ved at tilføje en 1000 microfarads

kondensatorer til el kredsløbet. Det gav et mere jævnt træk og bedre start moment. Se kondensatorer for

yderligere info under kondensator i komponentbeskrivelse af el.

Da produktet blev testet, fandt vi frem til, at bordet kunne løfte op til 45 kg, hvilket var over dobbelt så

meget som vores krav på 20 kg. Var. Spindlerne gjorde at produktet kunne bære meget. Her var kravet 50

kg, men test viste, at den kunne bære over 70 kg.

Vippedelen opfylder også kravene, og kan give en vinkel på 20 grader.

Selve stellet er lavet udelukkende af stål, hvilket vægtmæssigt ikke er den bedste løsning da det er et tungt

materiale. Stellet kunne optimeres ved fremstilling i aluminium, som er et meget lettere materiale.

Page 64: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 63 af 94

Videreudvikling af produkt. Vippefunktionen kunne laves med trapezspindler og trapezmøtrikker for at lade bordpladen forblive i den

ønskede vinkel, da en spindel automatisk vil låse. En anden mulighed er at indsætte tandhjul til at skabe

gearing. Det ville sætte farten ned, men gøre funktionen mere kraftig. Det vil også gøre, at produktet lever

bedre op til kravene, om at bære mindst 20 kg. Ved vippet tilstand.

Løftefunktionen var mest succesfuld, men her er der også en del mulige designændringer. For at sikre

trapezspindlen yderligere kunne man lave en holder øverst, som er mere præcis end den vi forsøgte os

med. Man kunne også lave en kraftigere trapezspindel og finde et lettere alternativ til cylinderen der løfter

bordet op.

For at bordet kunne få en større løfteevne, så skulle overdelen fremstilles i et lettere materiale, for at

mindske vægten. Motorerne skal have et større moment, og evt. en større gearing, for at borpladen køre

hurtigere op.

Page 65: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 64 af 94

Konklusion Produktet, som ConSet A/S satte gruppen til at udvikle, var på sin vis vellykket. Det er en prototype, som

blev fremstillet, og den er derfor ikke klar til endeligt brug endnu. Prototypen skaber derfor rammerne for

en videreudvikling, som kan gøre produktet brugbart i gymnasierne.

I forhold til kravene, så levede produktet op til disse.

Produktet kan hæve sig mere end 20 cm, og har en løftekraft, som teoretisk kan løfte over 500 kg, men i

virkeligheden, kan løfte 45 kg, så her lever den også op til vores krav.

Bordet har en maksimal vinkel på omkring 20 grader, hvilket også var kravet.

Der var desværre ikke tid til at udvikle gemte brugerprofiler og et display, men koden er forberedt til at

denne funktion kan tilføjes.

Alt i alt, så er hele processen bag udviklingen og fremstillingen af prototypen en succes, og fremtiden vil

bringe nye muligheder inden for bordindustrien.

Perspektivering I forhold til mange andre hæve sænkeborde har vi lavet et produkt der kan forebygge problematiske

siddestillinger i klasselokaler langt bedre. Hvis bordet tages i brug vil det kunne minimere problemer med

ryg- og nakkeskader og være med til at forebygge det.

Page 66: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 65 af 94

Bibliografi Birgitte Merci Lund, Per Holck, Jens Kraaer. Orbit B. Viborg: Systime, 2009.

Companies, Largest. Conset A/S. u.d. http://www.largestcompanies.dk/virksomhed/Conset-AS-

256988/ranking (senest hentet eller vist den Maj 2015).

Danske, Den Store. Elasticitetsmodul. u.d.

http://www.denstoredanske.dk/It,_teknik_og_naturvidenskab/Teknik/Bygningsstatik,_teknisk_stat

ik_og_styrkel%C3%A6re/elasticitetsmodul (senest hentet eller vist den 04. Maj 2015).

Fairchild. BC546/547/548/549/550. August 2002. http://www.ece.usu.edu/ece_store/spec/BC547.pdf

(senest hentet eller vist den 27. Maj 2015).

Holmris. HOLMRIS A/S. u.d. http://www.holmris.com/da/holmris (senest hentet eller vist den Maj 2015).

LinkedIn. ConSet America . u.d. https://www.linkedin.com/company/conset-

america?trk=extra_biz_viewers_viewed (senest hentet eller vist den Maj 2015).

Medias. Aksiale sporkuglelejer 51104. u.d. http://medias.schaeffler.com/medias/da!hp.cr/ (senest hentet

eller vist den 27. Maj 2015).

Metek. »Motors - product catalog.« Marts 2012. http://www.logismarket.es/ip/elmeq-motor-motores-

paso-a-paso-catalogo-de-motores-paso-a-paso-mae-ametek-795548.pdf (senest hentet eller vist

den 27. Maj 2015).

Microchip. PIC16F84A Data Sheet. 2001. http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/35007b.pdf

(senest hentet eller vist den Maj 2015).

Møbler, Kontor. Blog . u.d. http://www.kontormoebler.dk/blog/kontormobler-er-en-elendig-

forretning.html (senest hentet eller vist den Maj 2015).

TradeBearings. Tradebearings. 2010. http://www.tradebearings.com/single-direction-thrust-ball-bearing-

51104-product-2979.html (senest hentet eller vist den 04. Maj 2015).

VIRK. Sådan laver du en konkurrentanalyse . September 2014. https://startvaekst.virk.dk/drift/vaerktoejer-

til-drift/tjeklister-til-drift/saadan-laver-du-en-konkurrentanalyse (senest hentet eller vist den Maj

2015).

VISHAY. Power MOSFET. Oktober 2012. http://www.vishay.com/docs/91021/91021.pdf (senest hentet eller

vist den Maj 2015).

Page 67: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 66 af 94

Bilag

BILAG 1 67

SAMARBEJDSAFTALE 67

BILAG 1.1 68

TIDSPLAN 68

BILAG 2 69

PIC-KODE 69

STYREPIC KODE: 69

SLAVEPIC KODE: 72

BILAG 3 76

FEJLLOG 76

FEJL I KODE 76

DEFEKT PIC 76

MOSFET BRÆNDT SAMMEN 77

STØJ HOS PICEN 77

DEFEKT STRØMFORSYNING 77

BILAG 4 79

FILM AF TEST AF PRODUKT. 79

BILAG 4.1 79

BILLEDER AF EL PRODUKT 79

BILAG 5 81

UDSNIT FRA LOGBOG 81

BILAG 6 83

MØDEREFERATER 83

BILAG 7 84

TVÆRKRAFTKURVE 84

BILAG 8 85

MOMENTKURVE 85

BILAG 9 86

ARBEJDSTEGNINGER 86

BILAG 10 90

UDREGNINGER I DIMENSIONERING 90

BEARBEJDNINGS UDREGNINGER 94

Page 68: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 67 af 94

Bilag 1

Samarbejdsaftale Gruppemedlemmer:

Kasper Olsen, Peter Kongsgaard og Nicolai Serup.

Samarbejdsaftale

Følgende regler er gældende for vores Mekatronik projekt

Vi er blevet enige om at gå efter topkarakter eller dernæst.

Det enkelte medlem i gruppen forpligter sig til at:

De hårde krav:

Overholde aftaler

Hvis ikke, skal det meddeles til gruppen mindst 2 dage før deadline!

Facebook, tumblr og lolcats er uden relevans for projektet og fy-fy!

Man SKAL skrive hvis man er ramt af sygdom dagen før, eller om morgenen. Dvs. du skal stå tidligt

op, hvis du har glemt at kontakte gruppen.

Overholder tidsplan så vidt muligt

Huske logbogen og fejllogbog.

De blide:

Man har en positiv indstilling.

Er åben over for de andres ide forslag.

Er konfliktløsende frem for konfliktskabende.

Skrive i gruppen hvis man er fraværende eller sent på den.

Giver konstruktiv kritik og er modtagelig over for feedback og fejl.

Page 69: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 68 af 94

Bilag 1.1

Tidsplan

På tidsplanen ses, at Peter står for Maskindelen og Nicolai står for El delen, Kasper kommer til

at være den fleksible person, som både vil være i el og maskinværkstedet, dog vil han nok

mest være til hjælps i maskinværkstedet.

Page 70: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 69 af 94

Bilag 2

PIC-kode

StyrePIC kode:

;******************************************************** ; ; STYRE PIC ; ; Author : Nicolai Serup ;********************************************************

list p=pic16f84a include p16f84a.inc ; __config _hs_osc & _wdt_off & _pwrte_on & _cp_off __CONFIG _CP_OFF & _PWRTE_ON & _WDT_OFF & _HS_OSC

errorlevel -302 ;Eliminate bank warning

;**************** Label Definition ******************** cblock h'0c' mode ;Operation mode ;0=stop 1=right 2=left count1 ;Wait counter count2 ;Wait counter(for 1msec)

endc status equ 03h porta equ 05 portb equ 06 trisa equ 85h trisb equ 86h intcon equ 0Bh rp0 equ 5 option_reg equ 81h

rb0 equ 0 ;RB0 of PORTB rb1 equ 1 ;RB1 of PORTB rb2 equ 2 ;RB2 of PORTB rb3 equ 3 ;RB3 of PORTB rb4 equ 4 ;RB4 of PORTB rb5 equ 5 ;RB5 of PORTB rb6 equ 6 ;RB6 of PORTB rb7 equ 7 ;RB7 of PORTB

;**************** Program Start ***********************

Page 71: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 70 af 94

org 0 ;Reset Vector goto init org 4 ;Interrupt Vector clrf intcon ;Clear Interruption reg

;**************** Initial Process ********************* init bsf status,rp0 ;Change to Bank1 clrf trisa ;Set PORTA all OUT movlw b'01111111' ;RB0,1,2,3,4,5,6=IN RB7=OUT movwf trisb ;Set PORTB movlw b'10000000' ;RBPU=1 Pull up not use movwf option_reg ;Set OPTION_REG bcf status,rp0 ;Change to Bank0 clrf mode ;Set mode = stop clrf count1 ;Clear counter clrf count2 ;Clear counter clrf porta ;Clear porta outputs bsf portb,rb7 ;Set RB7 = 1 btfsc portb,rb6 ;RB6 = 0 ? goto $-1 ;No. Wait

start ;************* Check switch condition ***************** limitlift1 ;Limit lift btfss portb,rb5 ;skip command if high goto liftup2 ;go to switch goto liftdown3 ;goto liftdown3

liftup2 ;lift table btfss portb,rb2 ;skip command if high goto liftdown3 bsf porta,rb2 goto endports

liftdown3 ;lower table btfss portb,rb3 ;skip command if high goto tiltup4 ;No go next bsf porta,rb3 ;set porta, ra3 goto endports

tiltup4 ;tilt up btfss portb,rb0 ;skip command if high goto tiltdown5 bsf porta,rb0 goto endports

Page 72: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 71 af 94

tiltdown5 ;tilt down btfss portb,rb1 ;skip command if high goto bothdown6 bsf porta,rb1 goto endports

bothdown6 ;all down btfss portb,rb4 ;skip command if high goto start bsf porta,rb3 bsf porta,rb1 goto endports

;******************** endports *********************

endports bsf portb,rb7 ;Set RB7 = 1 btfsc portb,rb6 ;RB6 = 0 ? goto $-1 ;No. Wait

bcf portb,rb7 ;Set RB7 = 0 btfss portb,rb6 ;RB6 = 1 ? goto $-1 ;wait

clrf porta ;set all bits to 0 call wait100c ;wait 100 cycles goto start ;go to the start ;******************** wait routine 100 cycles ********************* wait100c ; Delay = 100 instruction cycles ; Clock frequency = 4 MHz ; Actual delay = 0.0001 seconds = 100 cycles

cblock d1 endc

;100 cycles movlw 0x21 ;16*2 + 1 = 33 cycles movwf d1 Delay_0 decfsz d1, f goto Delay_0 return

Page 73: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 72 af 94

;************************ end ********************************

End

SlavePIC kode:

;******************************************************** ; ; Stepper Motor controller - SLAVE PIC ; ; Author : Nicolai Serup ;********************************************************

list p=pic16f84a include p16f84a.inc ; __config _hs_osc & _wdt_off & _pwrte_on & _cp_off __CONFIG _CP_OFF & _PWRTE_ON & _WDT_OFF & _HS_OSC ;**************** Label Definition ******************** cblock h'0c' mode ;Operation mode ;0=stop 1=right 2=left count1 ;Wait counter count2 ;Wait counter(for 1msec)

endc status equ 03h porta equ 05 portb equ 06 trisa equ 85h trisb equ 86h intcon equ 0Bh rp0 equ 5 option_reg equ 81h

rb0 equ 0 ;RB0 of PORTB rb1 equ 1 ;RB1 of PORTB rb2 equ 2 ;RB2 of PORTB rb3 equ 3 ;RB3 of PORTB rb4 equ 4 ;RB4 of PORTB rb5 equ 5 ;RB5 of PORTB rb6 equ 6 ;RB6 of PORTB rb7 equ 7 ;RB7 of PORTB

;**************** Program Start *********************** org 0 ;Reset Vector

Page 74: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 73 af 94

goto init org 4 ;Interrupt Vector clrf intcon ;Clear Interruption reg ;**************** Initial Process ********************* init bsf status,rp0 ;Change to Bank1 clrf trisa ;Set PORTA all OUT movlw b'00100111' ;RB0,1,2.5=IN RB7=OUT movwf trisb ;Set PORTB movlw b'10000000' ;RBPU=1 Pull up not use movwf option_reg ;Set OPTION_REG bcf status,rp0 ;Change to Bank0 clrf mode ;Set mode = stop clrf count1 ;Clear counter clrf count2 ;Clear counter

movlw b'00000101' ;Set PORTA initial value movwf porta ;Write PORTA bsf portb,rb7 ;Set RB7 = 1 btfsc portb,rb5 ;RB5 = 0 ? goto $-1 ;No. Wait start ;************* Check switch condition ***************** check1 btfss portb,rb0 goto check2 ;rb0 off go to next movlw d'1' ;Yes. Set right mode movwf mode ;Save mode goto drive ;Jump to motor drive

check2 btfss portb, rb1 goto check1 ;rb1 off go to next movlw d'2' ;Yes. Set right mode movwf mode ;Save mode

;******************** Motor drive ********************* drive movf mode,w ;Read mode bz start ;mode = stop bsf portb,rb7 ;Set RB7 = 1 btfsc portb,rb5 ;RB5 = 0 ? goto $-1 ;No. Wait movlw d'5' ;Set loop count(5msec) movwf count1 ;Save loop count loop call timer ;Wait 1msec decfsz count1,f ;count - 1 = 0 ? goto loop ;No. Continue

Page 75: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 74 af 94

bcf portb,rb7 ;Set RB7 = 0 btfss portb,rb5 ;RB5 = 1 ? goto $-1 ;No. Wait movf porta,w ;Read PORTA sublw b'000000101' ;Check motor position bnz drive2 ;Unmatch movf mode,w ;Read mode sublw d'1' ;Right ? bz drive1 ;Yes. Right movlw b'00001001' ;No. Set Left data goto drive_end ;Jump to PORTA write drive1 movlw b'00000110' ;Set Right data goto drive_end ;Jump to PORTA write ;------- drive2 movf porta,w ;Read PORTA sublw b'00000110' ;Check motor position bnz drive4 ;Unmatch movf mode,w ;Read mode sublw d'1' ;Right ? bz drive3 ;Yes. Right movlw b'00000101' ;No. Set Left data goto drive_end ;Jump to PORTA write drive3 movlw b'00001010' ;Set Right data goto drive_end ;Jump to PORTA write ;------- drive4 movf porta,w ;Read PORTA sublw b'00001010' ;Check motor position bnz drive6 ;Unmatch movf mode,w ;Read mode sublw d'1' ;Right ? bz drive5 ;Yes. Right movlw b'00000110' ;No. Set Left data goto drive_end ;Jump to PORTA write drive5 movlw b'00001001' ;Set Right data goto drive_end ;Jump to PORTA write ;------- drive6 movf porta,w ;Read PORTA sublw b'00001001' ;Check motor position bnz drive8 ;Unmatch movf mode,w ;Read mode sublw d'1' ;Right ? bz drive7 ;Yes. Right movlw b'00001010' ;No. Set Left data goto drive_end ;Jump to PORTA write

Page 76: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 75 af 94

drive7 movlw b'00000101' ;Set Right data goto drive_end ;Jump to PORTA write ;------- drive8 movlw b'00000101' ;Compulsion setting

drive_end

btfsc portb,rb0 ;rb1 must be 0 to continue goto $-1 ;no, go back btfsc portb,rb1 ;yes, check rb1, must be 0 to continue goto $-1 ;no, go back clrf mode ;Clear mode movwf porta ;Write PORTA - Move numbers from w register to file register goto start ;Jump to start

;************* 1msec Timer Subroutine ***************** timer movlw d'100' ;Set loop count to 100 movwf count2 ;Save loop count tmlp nop ;Time adjust nop ;Time adjust decfsz count2,f ;count - 1 = 0 ? goto tmlp ;No. Continue return ;Yes. Count end

;******************************************************** ; END of Stepper Motor controller ;********************************************************

Page 77: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 76 af 94

Bilag 3

Fejllog

Fejl i kode Tirsdag 17-03-2015 PICen var opbygget, og jeg testede om kredsløbet virkede. (Stepmotor ikke tilsluttet) Jeg havde bygget kredsløbet for PICen at virke op, og havde brændt en standard kode for stepmotor vi havde fået af vores lære til at teste det med. For at se om det fungerede som det skulle tilsluttede vi 4 LED pære, på output af PICen (RA0-RA3)

Vi

havde testet om der kom den strøm der skulle i output fra PICen(RA0-RA3). Til de 4 udgange monterede vi 4 LED pære, for at teste PICen skiftevis skiftede signalet mellem outputs, i den rækkefølge de skulle. Vi kunne fra de 4 LED pære se, at de alle 4 lyste samtidigt, hvilket ikke var hensigten. Jeg kiggede også koden igennem og fandt ud af at delay time til var indstillet til "2", hvor den normaltvis "Efter PIC's egen kode", er indstillet til 200. Dvs, at koden går meget hurtigere, og outputs, vil skifte meget hurtigere. Det kan også betyde at magneten i stepmotoren ikke kan nå at rotere, før strømmen forsvinder. Vi ændrede derfor på delay tiden i koden, til "200" wait cycles, og vores resultat blev, at pærene, lyste 2 ad gangen. Problem dermed løst!

Defekt PIC Torsdag 19-03-2015 Ting jeg testede i dag:

Figur 49 - De 4 LED dioder, tilsluttet v. PICens outputs.

Figur 48 - Vores Tilt PIC, test kode er benyttet og 3 test knapper.

Page 78: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 77 af 94

PIC - (opførte sig underligt..) - Fik ikke de forventede output signaler. (RA0-RA3) Knapperne - virker korrekt

Stepmotor reagerede m. små vibrationer, men kørte ikke nogen veje. (Et tegn på, at enten var inputs til stepper forkert påsat, eller PIC defekt, eller MOSFET brændt af) Jeg testede først, at PICen udsendte de rigtige signaler. PICen valgte kun at udsende signaler på RA0 og RA1 efter at have målt det med scope-meteret. Derfor udskiftede jeg PICen og brændte samme kode ned på den, og modtog derefter de rette signaler fra RA0-RA3, og Stepmotoren køte som den skulle. Jeg må gå ud fra, at det var en defekt PIC jeg havde haft.

MOSFET brændt sammen

Tirsdag d. 24-03-2015 Status: slavePIC Tilt er opsat, tilsluttet med begge motorer. I dag, gad den dog bare ikke virke, efter at have testet og målt, fandt jeg ud af, at signalet fra en MOSFET ikke blev ledt videre til stepmotoren. Jeg mærkede med fingeren og den var brændvarm, hvilket er resultatet af en sammenbrændt MOSFET. Den blev udskiftet og det virkede derefter igen.

Støj hos PICen Torsdag d. 26-03-2015 Jeg havde et problem med at stepmotoren kørte sit eget show. Den kørte til højre og venstre uden at have trykket på nogle knapperne monteret til PICen. Først troede jeg det var PICen det var galt med og den blev udskiftet, dog uden nogen forskel. Jeg fandt senere ud af, at det var fordi PICen modtog støj signaler ind på sine ben, og derfor blev aktiveret uhensigtsmæssigt.

Som løsning satte jeg en 100k Ohms modstand til Ground, for at lede støjsignalerne væk. Derefter fungerede systemet optimalt.

Defekt strømforsyning Fredag d. 24-4-2015

En strømforsyning var defekt o Der var lys i displayet, men der gik ikke nogen strøm igennem fra + til -. o Det fandt vi ud af, da vi havde testede vores kredsløb/fumlebræt virkede med en

anden strømforsyning. o Derefter prøvede vi at sætte en enkelt LED til strømforsyningen, men der kom

heller ikke lys i den. Dermed kunne vi bekræfte at strømforsyningen var defekt. (LED'en virkede)

Page 79: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 78 af 94

Figur 50 - Her ses en diode med en 10k ohm modstand tilsluttet strømforsyningen. Dog lyser den ikke som den ville.

Page 80: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 79 af 94

Bilag 4

Film af test af produkt.

https://youtu.be/3FayRi95MGs

Bilag 4.1

Billeder af el produkt Herunder ses fumlebrættet for vores styrePIC. Den monterede klemmerække er forbundet med det andet

fumlebræt, hvorfra den får strøm til kredsløbet.

Page 81: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 80 af 94

Herunder ses fumlebrættet for vores slacePIC’s. vippe PIC er til venstre(A) og løfte PIC er til højre,(B). På

dette billede mangler en MOSFET, som det ses i den bagerste bane.

Page 82: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 81 af 94

Bilag 5

Udsnit fra logbog

Page 83: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 82 af 94

Her ses udsnit af vores logbog. Vi lavede den i let kopierbare skemaer, som vi prøvede at udfylde så vidt

muligt. Dette blev gjort gennem hele forløbet.

Page 84: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 83 af 94

Bilag 6

Mødereferater

16/3-2015

VI blev enige om at Nicolai står for eldelen af projektet, og Peter og Kasper står for maskindelen. Vi blev

desuden enige om selv at opsøge hinandens arbejde, og spørge så snart vi er i tvivl.

6/4-2015

Kasper og Peter blev enige om at lave nogle ændringer på produktet, der blandt andet indebærer at

montere vippefunktionen med en vinkel og placere en konstruktion der skal holde bordets trapetzspindel

på plads. Disse ideer blev delt med Nicolai, som var positiv overfor ideerne.

20/4-2015

Tiden i værkstedet lakker mod enden, og rapporten skal færdiggøres. Vi fik delt de store dele op mellem os,

og satte os som mål for at samle rapporten dagen før aflevering.

Page 85: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 84 af 94

Bilag 7

Tværkraftkurve

Page 86: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 85 af 94

Bilag 8

Momentkurve

Page 87: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 86 af 94

Bilag 9

Arbejdstegninger

Page 88: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 87 af 94

Page 89: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 88 af 94

Page 90: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 89 af 94

Page 91: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 90 af 94

Bilag 10

Udregninger i dimensionering

Kræfter på bordet

Lejeberegning

Page 92: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 91 af 94

Teoretisk løftekraft

Page 93: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 92 af 94

Kraftmoment

Page 94: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 93 af 94

Modstandsmoment

Bøjningsspænding

Nedbøjning

Page 95: Mekatronik A Hæve sænkebordnserup.dk/wp-content/uploads/2015/10/Mekatronik-A-hæve-sænkebo… · & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag Side 2 af 94 Forord

Nicolai Serup, Kasper Olsen Vejle Tekniske Gymnasium 28/04 2015 & Peter Kongsgaard Mekatronik Eksamensprojekt 2015 Tirsdag

Side 94 af 94

Bearbejdnings udregninger

Borehastighed

Drejehastighed

Svejseregning