Titelblad - Rasmuskr.com
Titelblad - Rasmuskr.com
Titelblad - Rasmuskr.com
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Teknikfag A Citron håndtering<br />
Projektet er udarbejdet i perioden:<br />
Fra mandag den 14-02-2005 til Tirsdag den 26-04-2005<br />
på Teknisk Gymnasium, Erhvervsskolerne Aars.<br />
Vejlederne på projektet:<br />
Eigil Nygaard, Teknikfagslærer Megatronic (Maskin) – HTX Aars<br />
Klaus Bisgaard, Teknikfagslærer Megatronic (El) – HTX Aars<br />
Martin Larsen, Værkstedsassistent - Erhvervsskolerne Aars<br />
Tak til:<br />
Jan Bruus, Blære Frugtplantage<br />
Synopsis:<br />
Denne rapport omhandler udvikling, samt fremstilling af citrons sauterings og bakkelægger<br />
maskine. Rapporten indeholder teknisk dokumentation for fremstilling af såvel det maskinelle som<br />
den elektroniske styring.<br />
Jesper Olsen Anders Bruus<br />
Morten Justesen Kåre Lysdahl<br />
Rasmus Kristensen<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 1 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
Indholdsfortegnelse<br />
Indholdsfortegnelse ........................................................................................................................................... 2<br />
1 Projektbeskrivelse........................................................................................................................................... 5<br />
1.1 Problemanalyse ....................................................................................................................................... 5<br />
1.2 Problemformulering ................................................................................................................................ 6<br />
1.3 Projektafgrænsning ................................................................................................................................. 7<br />
1.2 Arbejdsfordeling (maskine) .................................................................................................................... 8<br />
1.2.1Produkt ............................................................................................................................................. 8<br />
1.2.2 Teori................................................................................................................................................. 8<br />
1.3 Arbejdsfordeling (EL)............................................................................................................................. 9<br />
1.3.1 Teori................................................................................................................................................. 9<br />
1.3.2 Produkt ............................................................................................................................................ 9<br />
2 Teori ............................................................................................................................................................. 11<br />
2.1 Teori (Maskine)..................................................................................................................................... 11<br />
2.1.1Drejebænk....................................................................................................................................... 11<br />
2.1.2 Fræser............................................................................................................................................ 12<br />
2.1.2.1 Fræserens arbejdsmetode........................................................................................................ 12<br />
2.1.2.2 Modfræsning........................................................................................................................... 13<br />
2.1.2.3 Medfræsning........................................................................................................................... 13<br />
2.1.2.4 Fræsertyper............................................................................................................................. 14<br />
2.1.2.4.1 Endeplanfræseren............................................................................................................ 14<br />
2.1.2.4.2 Valg af fræsertyper.......................................................................................................... 14<br />
2.1.3 Tolerancer ...................................................................................................................................... 15<br />
2.1.3.1 Fladjernsbukker ...................................................................................................................... 16<br />
2.1.3.2 Mikrometerskrue .................................................................................................................... 16<br />
2.1.3.3 Gevind .................................................................................................................................... 17<br />
2.1.3.4 Stål.......................................................................................................................................... 17<br />
2.2 EL.......................................................................................................................................................... 19<br />
2.2.1 indledning ...................................................................................................................................... 19<br />
2.2.2 A/D konvertering ........................................................................................................................... 21<br />
2.2.2.1 A/D konverter med binær tæller............................................................................................. 21<br />
2.2.2.2 Successive approximations A/D konverter............................................................................. 22<br />
2.2.2.3 Dual-slope A/D konverter ...................................................................................................... 22<br />
2.2.2.4 Flash A/D konverteren ........................................................................................................... 23<br />
2.2.3. Halvledere som temperatursensor................................................................................................. 24<br />
2.2.4 Operationsforstærker ..................................................................................................................... 26<br />
2.2.4.1 Non-inverterende kobling....................................................................................................... 26<br />
2.2.4.2 Inverterede forstærker ............................................................................................................ 26<br />
2.2.4.3 Differentialforstærker............................................................................................................. 27<br />
2.2.5. Oscillatorer.................................................................................................................................... 28<br />
2.2.5.1 Monostabile multivibratorer................................................................................................... 28<br />
2.2.5.2 Astabil multivibratorer ........................................................................................................... 29<br />
2.2.6 Farve Fysik .................................................................................................................................... 30<br />
2.2.7 Kommunikation ............................................................................................................................. 31<br />
2.2.7.1 RS232 / RS485 ....................................................................................................................... 31<br />
2.2.7.2 CAN(Controller Area Network)............................................................................................. 32<br />
2.2.7.3 I2C(Inter-Integrated Circuit) .................................................................................................. 33<br />
2.2.8 Display........................................................................................................................................... 33<br />
2.2.8.1 Tekstbaseret display ............................................................................................................... 33<br />
2.2.8.2 HD44780 ................................................................................................................................ 34<br />
2.2.8.3 Grafiske Displays ................................................................................................................... 34<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 2 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
2.2.9 PIC ................................................................................................................................................. 34<br />
2.2.9.1 I/O’s........................................................................................................................................ 35<br />
2.2.9.2 ADC(kun PIC18).................................................................................................................... 35<br />
2.2.9.3 Microcontroller PIC16F628 ................................................................................................... 36<br />
2.2.9.3.1 ALU ................................................................................................................................ 37<br />
2.2.9.4 PIC18F4320............................................................................................................................ 38<br />
2.2.10 Brug af EEPROM ........................................................................................................................ 38<br />
2.2.11 Interrupt ....................................................................................................................................... 40<br />
2.2.12 Interrupt logik og hardware ......................................................................................................... 40<br />
2.2.13 Kommunikation USART ............................................................................................................. 42<br />
2.2.13 Sourceboost.................................................................................................................................. 44<br />
2.2.14 Printudlægning – Eagle................................................................................................................ 45<br />
3 Produktbeskrivelse ....................................................................................................................................... 47<br />
3.1 Maskin................................................................................................................................................... 47<br />
3.1.1 Løsningsforslag(maskin) ............................................................................................................... 47<br />
3.1.1.1 Løsningsforslag til kassen til citroner..................................................................................... 48<br />
3.1.1.2 Løsningsforslag(stillads) ........................................................................................................ 50<br />
3.1.1.3 Løsningsforslag (vejemekanisme).......................................................................................... 52<br />
3.1.2 Design ............................................................................................................................................ 54<br />
3.1.2.1 Kassen til citronerne............................................................................................................... 54<br />
3.1.2.2 Stilladset ................................................................................................................................. 54<br />
3.1.2.3 Klemmen ................................................................................................................................ 54<br />
3.1.2.5 Skålen til vægten .................................................................................................................... 55<br />
3.1.3 Konstruktion .................................................................................................................................. 55<br />
3.1.3.1 Materialeprøvning .................................................................................................................. 55<br />
3.1.3.2 Pneumatik............................................................................................................................... 57<br />
3.1.3.3 Træk påvirket bolt .................................................................................................................. 59<br />
3.1.4.Skærehastigheder........................................................................................................................... 59<br />
3.1.5 Momentberegning .......................................................................................................................... 60<br />
3.1.6 Fremstilling af kassen til citronerne............................................................................................... 63<br />
3.1.6.1 Klappen .................................................................................................................................. 66<br />
3.1.7 Skålen ............................................................................................................................................ 67<br />
3.1.7.1 Kassen over skålen ................................................................................................................. 68<br />
3.1.8 Løsningsforslag – mekanisme til bakkefyldning ............................................................................ 73<br />
3.1.8.1 Valg af løsning til mekanisme til bakkefyldning.................................................................... 75<br />
3.1.8.2 Løsningsforslag til transportbåndet ........................................................................................ 75<br />
3.1.8.3 Valg af løsning til transportbånd ............................................................................................ 76<br />
3.1.8.4 Konstruktionsprogram – Solid Works.................................................................................... 77<br />
3.1.8.5 Design mekanisme til bakkefyldning ..................................................................................... 77<br />
3.1.8.5.1 Fremstilling af kassen ..................................................................................................... 77<br />
3.1.8.5.2 Design af transportbåndet ............................................................................................... 78<br />
3.1.8.5.3 Femstilling af transportbåndet......................................................................................... 78<br />
3.2 El ........................................................................................................................................................... 82<br />
3.2.1 Temperaturdifferencemåler ....................................................................................................... 82<br />
3.2.1.1 Temperatursensore ................................................................................................................. 83<br />
3.2.1.2 Temperatur kode.................................................................................................................... 85<br />
3.2.1.3 A/D konverter ............................................................................................................................. 85<br />
3.2.1.4 Multiplexer ............................................................................................................................. 86<br />
3.2.2 Citron sensor.............................................................................................................................. 88<br />
3.2.3 Bevægelsessensor - PIR................................................................................................................. 90<br />
3.2.4 Vægt............................................................................................................................................... 93<br />
3.2.4.1 Vægt kode............................................................................................................................. 101<br />
3.2.7 Pneustyring kode.......................................................................................................................... 104<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 3 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
3.2.8.1 Pneumatik............................................................................................................................. 105<br />
3.2.8.2 Styring af motorer................................................................................................................. 105<br />
3.2.9 Sensorer ....................................................................................................................................... 106<br />
3.2.10 Kommunikation.......................................................................................................................... 106<br />
3.2.11 Styring af pneumatik stempler ................................................................................................... 107<br />
3.2.11.1 Pneumatik power................................................................................................................ 108<br />
3.2.12.1 Farve sensor........................................................................................................................ 110<br />
3.2.13 Valg af display........................................................................................................................... 110<br />
3.2.14 Valg af PIC’s ............................................................................................................................. 111<br />
3.2.15 Valg af BUS............................................................................................................................... 111<br />
3.2.16 Sortering efter farve................................................................................................................... 111<br />
3.2.17 Kode........................................................................................................................................... 112<br />
3.2.17.1 Master (PIC18) kode .......................................................................................................... 112<br />
3.2.17.2 Hoved kode......................................................................................................................... 112<br />
3.2.17.3 Farve................................................................................................................................... 112<br />
3.2.17.4 Vægt/Temp......................................................................................................................... 113<br />
3.2.17.5 Nødstop .............................................................................................................................. 113<br />
3.2.17.6 Setups ................................................................................................................................. 113<br />
3.2.17.6.1 Auto vægt.................................................................................................................... 113<br />
3.2.17.6.2 Manuel Vægt............................................................................................................... 113<br />
3.2.17.6.3 Auto Farve................................................................................................................... 114<br />
3.2.17.6.4 Manuel Temp .............................................................................................................. 114<br />
3.2.17.7 Evaluerings kode ................................................................................................................ 114<br />
3.2.17.8 Display................................................................................................................................ 115<br />
3.2.17.8.1 Skrive til Displayet...................................................................................................... 115<br />
3.2.17.8.2 Menu system ............................................................................................................... 116<br />
3.2.17.9 Keypad................................................................................................................................ 117<br />
3.2.17.9.1 Input/output omskiftning............................................................................................. 117<br />
3.2.17.9.2 Række for række aflæsning......................................................................................... 118<br />
3.2.17.10 Master Hardware .............................................................................................................. 119<br />
3.2.17.11 Print .................................................................................................................................. 119<br />
3.2.18 Print fremstilling........................................................................................................................ 120<br />
4 Perspektivering........................................................................................................................................... 121<br />
4.2 Perspektivering transportbånd og bakkelæggerkasse.......................................................................... 121<br />
4.3 Evaluering på farve ............................................................................................................................. 122<br />
4.4 PIC18F4320 ........................................................................................................................................ 122<br />
5 Konklusion ................................................................................................................................................. 123<br />
6 Evaluering................................................................................................................................................... 124<br />
6.1 Anders Bruus....................................................................................................................................... 124<br />
6.2 Morten Justesen................................................................................................................................... 124<br />
6.3 Rasmus Kristensen.............................................................................................................................. 124<br />
6.4 Kåre Lysdahl ....................................................................................................................................... 125<br />
6.5 Jesper Olsen ........................................................................................................................................ 125<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 4 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
1 Projektbeskrivelse<br />
1.1 Problemanalyse<br />
I vores projekt oplæg havde vi følgende emner at vælge i mellem:<br />
- måleinstrument<br />
- handikaphjælpemiddel<br />
- emnehåndtering<br />
- drejbart fjernsynsbord<br />
Vi har valgt at tage udgangspunkt i emnehåndtering, hvor vi har været ude at besøge en<br />
frugtplantage, og fundet ud af at noget af det arbejde som bliver udført, med fordel kunne gøres<br />
automatisk. F. eks. ville vi med fordel kunne gøre sorteringen af citroner automatisk, der bliver nu<br />
sorteret og puttet i bakker ved håndkraft. Hvis der var mulighed for at vi kunne gøre denne proces<br />
automatisk, vil det ikke være nødvendigt at have 2 personer til at stå og sortere. Den ville efter alt at<br />
bedømme gøre arbejdet mere effektivt.<br />
Da flere og flere firmaer i Danmark flytter til udlandet pga. den billige arbejdskraft, er det<br />
nødvendigt med en effektivisering af arbejdspladserne. En mulighed for at effektivisere<br />
arbejdspladserne, kan være ved at automatisere nogle arbejdsområder som kræver for meget<br />
mellemarbejde, inden det færdige produkt er at finde på markedet.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 5 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
1.2 Problemformulering<br />
Da vi i vores problemanalyse har valgt at tage udgangspunkt i emnet emnehåndtering, har vi valgt<br />
at lave en sorteringsmaskine som har til hovedformål at kunne sortere citrusfrugter.<br />
Den nuværende manuelle sortering indebærer størrelse, frugternes tilstand samt farvevurdering.<br />
Størrelsen er nødvendigt at vurdere pga. at citronerne ikke må stikke for langt ud over kanterne på<br />
citronbakkerne. Vægten på hele bakken er også nødvendig at vide da der er et minimumskrav. Det<br />
er klart at eventuelle rådne og mugne citroner sorteres fra. De umodne og grønne citroner ligges til<br />
side og pakkes på et senere tidspunkt. Fugt på citronerne forårsaget af temperatur differencen<br />
imellem kølerum og pakkehal, gør at frugterne rådner, da fugten ikke kan komme ud efter pakning.<br />
Nedenfor har vi opstillet følgende krav til maskines kunnen<br />
- Den skal kunne sortere frugterne efter:<br />
o vægt<br />
o størrelse<br />
o farve<br />
o fugt<br />
- Den skal kunne separere frugterne i bakker<br />
- Den skal være nem at bruge, så oplæringen i brugen af maskinen er hurtig og enkel.<br />
- Den skal kunne forsimple arbejdsprocessen, således at man spare arbejdes kraft<br />
- Sikkerheds bestemmelser<br />
o skal give alarm, ved pludselige opstået problemer<br />
o skal stoppe, ved pludselige opstået problemer<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 6 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
1.3 Projektafgrænsning<br />
Vi har valgt at lave en automatisk sorterings maskine, som skal kunne give en fornuftig og effektiv<br />
analyse af frugterne, som til sidst skal ende med at frugterne bliver lagt i bakker. Vi har taget<br />
udgangspunkt i citroner, men maskinen skal også kunne anvendes til andre frugttyper.<br />
Maskinen skal kunne sortere forskellige frugttyper efter forskellige parametre såsom: vægt,<br />
størrelse, farve. Efter disse parametre skal maskinen kunne kalibreres efter nogle frugter. Da der<br />
skal være et pænt brugerinterface skal dette ske delvis automatisk. Da fugt på citronerne, som<br />
tidligere nævnt, kan frembringe råd er det nødvendigt, at foretage vurdering på dette. Af<br />
sikkerhedsmæssige hensyn og af hensyn til beskadigelse af frugterne, skal der både være nogle<br />
automatiske stopcensorer samt manuel nødstop.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 7 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
1.2 Arbejdsfordeling (maskine)<br />
1.2.1Produkt<br />
Jesper<br />
Kåre<br />
- fremstilling af mekanisme, til samling af citronerne i bakker<br />
- fremstilling af samlebånd<br />
o med sorteringsenheder<br />
o med kasse til belysning af citroner<br />
- Fremstilling af kasse til påfyldning af citroner<br />
o Med pneumatisk åben/lukke funktion<br />
- Fremstilling af vejemekanisme<br />
1.2.2 Teori<br />
Jesper<br />
Kåre<br />
- Beskrivelse af fremstilling af hans arbejdsområder<br />
- Beskrivelse af de valgt arbejdes metoder<br />
- Beskrivelse af motorstyring<br />
- Beskrivelse af udførte beregninger<br />
- Beskrivelse af egen fremstillede produkter<br />
- Beskrivelse af valgt arbejdes metoder<br />
- Beskrivelse af udførte beregninger<br />
- Beskrivelse af pneumatik<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 8 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
1.3 Arbejdsfordeling (EL)<br />
1.3.1 Teori<br />
Anders<br />
- Oscillationer<br />
- Farve fysik<br />
- Transistor som temperatur måler<br />
- AD konvertering<br />
- operationsforstærkeren<br />
Rasmus<br />
Morten<br />
- Farve sensor<br />
- Master PIC kode<br />
- Hardware kommunikations bus<br />
- Sourceboost<br />
- Brug af EEPROM<br />
- Brug af USART<br />
- Keypad<br />
- Interrupt<br />
1.3.2 Produkt<br />
Anders<br />
- Temperaturdifferencemåler<br />
- Citron sensorer<br />
- PIR sensorer<br />
- Vægt<br />
- Print<br />
Rasmus<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 9 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
Morten<br />
- Master PIC<br />
- Display<br />
- Menuer<br />
- Temperaturmåler PIC<br />
- Vægt PIC<br />
- Pneumatik PIC<br />
- Power til pneumatik/motorer<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 10 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
2 Teori<br />
2.1 Teori (Maskine)<br />
2.1.1Drejebænk<br />
En drejebænk er opbygget som på billedet til højre og den fungere ved at et emne opspændes i<br />
hovedspindlen, hvor det bliver sat i rotation omkring sin egen akse. Man bestemmer vha.<br />
gearkassen hvor mange omdr. pr. min. at emnet skal rotere med. Emnet bliver<br />
spændt op i et centrerpatron ofte med tre eller fire bakker som er de klør der<br />
holder emnet på plads. Vangerne er i fast forbindelse med stativet.<br />
Spindeldokken er fastgjort på vangerne, hovedslæden samt pinoldokken køre<br />
på vangerne. Vangerne er oftest T formede, hærdede og slebne.<br />
Hovedslæden sidder ovenpå vangerne og kan bevæges frem og tilbage på vangerne. Ovenpå<br />
hovedslæden, er tværslæden placeret som kan flyttes på tværs af vangerne.<br />
På hovedslæden sidder forklædet hvorpå håndtag til manuel fremføring af slæderne er monteret.<br />
Her er håndtagene til tilspændning også monteret. Tilspændningen virker ved at maskinen<br />
automatisk fører stålet frem i en af slædernes retning. Der er bl.a. for at få så pæn og plan overflade<br />
som muligt at man benytter sig af tilspændningsfunktionen.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 11 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
Det er på slæderne at stålholderen er placeret og det er den hvori<br />
stålet som skal tage spåner af emnet er fastspændt. Stålholderen<br />
kan drejes så stålet får en anden vinkel på emnet end 90°. Der er<br />
forskellige former for stål bl.a. HSS(high speed stål),<br />
HM(hårdmetal) loddestål eller HM platter. Fordelen ved HSS er at<br />
det først mister sin hårdhed ved 600° og dermed kan bearbejd ting<br />
ved en høj temperatur hvilket kan være med til at nedsætte forarbejdningstiden på emnet.<br />
Hvis man arbejder med et langt emne så kan man spænde det op vha. pinoldokken som også køre på<br />
vangerne. Pinoldokken fungere ved at man monterer et pinol som bliver spændt ind på enden af<br />
emnet. Pinolen kan rotere i pinoldokken og følger dermed emnet. Når det er spændt ind mod emnet,<br />
forhindre det emnet i at komme i svingninger og ubalance. Pinoldokken kan også bruges til at<br />
spænde et bor op i og borer vertikalt i emnet.<br />
2.1.2 Fræser 1<br />
Ideen med at fræse kom allerede frem i 1700 tallet<br />
men den gang var det på et noget grovere stadig end<br />
det vi kender i dag.<br />
Når man fræser er det i modsætning til når man<br />
drejer, værktøjet det har den omdrejende effekt.<br />
Mens de lodrette og de vandrette bevægelser<br />
foretages ved hjælp af maskinens slæder.<br />
2.1.2.1 Fræserens arbejdsmetode<br />
Under fræsning tager fræsertanden spåner med<br />
kommaformede tværsnit. Der findes 2 slags former<br />
for fræsning, modfræsning og medfræsningen<br />
1 Henviser til værkstedsteknik af V. UTKE- side 345-369<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 12 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
2.1.2.2 Modfræsning<br />
Modfræsning går ud på at man fræser i den kommende<br />
spåns tynde ende, hvilket giver en mere fin og tyndere<br />
spån. Dog kræver modfræsning meget at fræseren da<br />
tanden til at starte med vil glide hen over emnet uden at<br />
tage nogle spån, dette udveksler meget varme. Hvilket<br />
forøger chancerne for at knække fræsertangen. Derud<br />
over bliver fræsertanden udsat for et meget stort tryk på<br />
det svageste sted.<br />
Fordele:<br />
- Ingen, men kan være nødvendig på gamle maskiner med meget slør.<br />
Ulemper:<br />
- Skæret skal mases ind i emnet inden det begynder at skære,<br />
herved opstår en stor friktion mellem emne og skær,<br />
emnet bliver deformationshærdet og der er et stor slid på skæret.<br />
- Som følge af den hårde overflade er det vanskeligt<br />
at tage en fin sletspån.<br />
- Kommer en løs spån i klemme mellem emne og skær er<br />
der stor risiko for at skæret ødelægges.<br />
- Emnet løftes op af fixturet (skruestikken).<br />
2.1.2.3 Medfræsning<br />
Princippet ved medfræsning er at man begynder i den<br />
kommende spåns tygge ende. Dette vil derfor give en mere<br />
sikre spåntagning uden at fræserhovedet glider hen over<br />
emnet. Denne metode må dog kun anvendes på særlig<br />
kraftig bygget fræsere, da fræseren kan trække<br />
arbejdsstykket ind under sig og derved blive knust.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 13 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
Fordele:<br />
- HM platter er designet til medfræsning.<br />
- Længere standtid på værktøj.<br />
- Emnet ”presses” ned på fixturet (skruestikken).<br />
Ulemper:<br />
- Kan dog være vanskelig at bruge på gamle maskiner med meget slør.<br />
2.1.2.4 Fræsertyper<br />
Det er lavet så mange fræsertyper at en gennemgang vil både være mangelfuld og uoverskuelig men<br />
for at kommentere nogle stykker. Har vi valgt at tage dem som bliver brugt under fremstilling af<br />
vores produkt.<br />
2.1.2.4.1 Endeplanfræseren<br />
Er spidsfortandet og har tænder både i omkredsen samt på den ene endeflade. Som det ses neden for<br />
findes der forskellige endeplansfræsere<br />
Endeplnasfræsere med mere end 4 skær er ikke borende.<br />
2 skær borende 3 skær borende 4 skær borende<br />
4 skær ikke<br />
borende<br />
2.1.2.4.2 Valg af fræsertyper<br />
For at kunne vælge hvilken fræsertype man skal bruge er det nødvendigt at tage hensyn til visse<br />
forhold og krav og de mest sædvanlige krav<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 14 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
effektivitet<br />
slidstyrke<br />
kraftforbrug<br />
krav til efterfølgende overflades finhed<br />
Det sker sjældent at alle disse krav kan blive opfyldt på samme tid og i samme grad. Derfor er det<br />
nødvendigt at priotere nogle af kravene højere.<br />
2.1.3 Tolerancer<br />
Når vi arbejder med mekanik, er det ikke altid man kan lave tingene helt præcist, det vil sige at der<br />
bliver en hvis tolerance mellem hvert sammensat emne. Den tolerance bruger man næsten hele til,<br />
da det er vigtigt at vide at et bor, som burde være 10 mm kun er 9,826 mm, da den har en negativ<br />
tolerance.<br />
Eller at et hul ikke er helt 10 mm en kun 9,94 mm. For at man kan finde ud at hvilken tolerance<br />
hvert enkelt emne har, angiver man tolerancen i intervaller, med et spring på omkring 20- 25 µm.<br />
Derefter angiver man med store eller små bogstaver om det er udvendig eller indvendig mål. De<br />
små bogstaver angiver at det er de udvendige mål. Og de store bogstaver angiver at det er de<br />
indvendige mål.<br />
Derefter er de angiver i nr. orden fra 1 og opefter.<br />
Dette er gjort for at man nemmere kan overskue det, alle disse tal kan slås op i en tabel 2 .<br />
Men at have tolerancen med er meget vigtig også selvom at den er så lille at men ikke kan se den<br />
med de blotte øje. Da det kan blive et problem, med slør enten fra starten eller også når produktet er<br />
blevet godt brugt, så kan man risikere at sløret bliver større, hvilket kan få alvorlige konsekvenser<br />
for produktets funktion.<br />
2 Henviser til bilag cd’en<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 15 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
2.1.3.1 Fladjernsbukker<br />
Den fungere i princippet lige som en pladebukker. Dog med den forskel at man her kan bukke jern<br />
med en noget stører godstykkelse.<br />
2.1.3.2 Mikrometerskrue<br />
Mikrometerskruen er det mest præcise måleapparatur som man kan måle med håndkraft. Det bruges<br />
f.eks. hvis man skal angive hvor stor en tolerance man har.<br />
Da man kan måle helt ned til 1/100<br />
del. Sker det ofte at man laver en<br />
fejlaflæsning på en halv til en hel<br />
millimeter.<br />
Derfor anbefales det at man måler<br />
efter med en skydelære.<br />
Hvordan man aflæser?<br />
1. Hele millimeter aflæses over<br />
referencelinien. 2.<br />
Halve millimeter aflæses under<br />
referencelinien. 3.<br />
Hundrededele aflæses på skalatromlen.<br />
Der findes forskellige størrelser inden<br />
for mikrometerskruen.<br />
De findes altid under intervallet 25<br />
mm<br />
Altså, den viste mikrometerskrue er fra<br />
0-25 mm, næste ligger så fra 25 -50<br />
mm. Osv.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 16 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
Nedenfor ses et eksempel på en måling med et micrometer som går fra intervallet 0-25 mm<br />
2.1.3.3 Gevind<br />
Når man snakker om gevind, tænker man mest på møtrikker og boltforbindelser. Gevind er<br />
fremstillet ved spåntagende eller spånløse processer.<br />
Det gevind vi kender fra møtrikker, hedder på fagsprog befæstelsgevind.<br />
Det mest brugt er her trekantgevind.<br />
Når vi snakker om gevind, er det vigtig at vide at der er forskel på om man skal lave gevind i et hul,<br />
eller om skal lave gevind på en stang.<br />
Det gevind som vi har anvendt i dette projekt, er det vi kender som ISO metrisk gevind (M1,2,3….)<br />
Neden for ses et udsnit af den tabel som man tager udgangs punkt i når der skal laves gevind i<br />
huller. 3<br />
Som det kan ses ud fra tabellen, så skal man ikke bore et 8 mm hul for at lave 8 mm gevind i et hul,<br />
men man skal højest lavet et hul på 6,6 mm.<br />
Hvilket bare giver udtryk på meget sådan et gevindbor tager.<br />
Hvis man derimod skal have lavet en gevindstang på 8 mm. Så vil det være en ide at have en stang<br />
på samme diameter som man ønsker gevindet.<br />
En nem måde at tjekke om man har fat i det rigtige gevind på, er ved at ligge gevindbor og<br />
gevindstang sammen, hvis de glider sammen uden problemer, er det det rigtige gevind man har fat i.<br />
2.1.3.4 Stål<br />
Da vi kun har rådighed til at arbejde med stål som har et meget lavt kulstofindhold ved vi at hvis<br />
stål har meget lavt kulstofindhold har det noget som hedder flydespænding, hvilket vil sige at når<br />
3 Henviser til bilags cd’en<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 17 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
man belaster stål, går det ind i en fase hvor det kaldes elastisk, hvilket betyder at når man ophører<br />
belastningen vil stålet returnere til sin normale udgangsposition, men hvis man øger denne<br />
belastning vil man overskride den elastiske fase og komme over til flydespændingen, hvilket<br />
betyder at stålet bliver deformeret. Dette er også kendt under en bestemt fysiker, nemlig Rober<br />
Hook, som beviste sammenhængen mellem en fjeders fjederkonstanten og belastningen. Hvis man<br />
strækker en fjeder for meget vil den også blive deformeret. Ud fra hookes lov ved vi også at en<br />
linær fjeder har en proportional sammenhæng mellem belastning og længdeudvidelse. Og som<br />
nævnt kan man betragte alm. Stål som en fjeder. Derfor gælder denne lov også for stål.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 18 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
2.2 EL<br />
2.2.1 indledning<br />
Vi har taget udgangspunkt i at lave en maskine der kunne sortere citroner, men den vil potentielt<br />
kunne bruges til andre frugter. Maskinen er lavet til at kunne sortere citroner og andre frugter, dog<br />
ikke samtidig. Frugterne kommer ind lige før pneumatikstempel 1.<br />
Når frugten kommer ind, holdes de først tilbage af et pneumatikstempel. Dette stempel lukker<br />
derefter frugterne ned på en vægt, denne venter på at frugten ligger stille og vægten måles. Vægten<br />
sendes så over vores serielle databus til masterenheden der vurdere på den og ligger den ind i en<br />
liste, der holder styr på hvilke data der høre til hvilke frugter. Stempel nummer 2 vipper frugten<br />
videre til vores transportbånd, her køre den forbi en farvesensor, denne registrere om frugten f.eks.<br />
er for grøn, denne sensor styres direkte fra master enheden, og denne vurdere om farven er god eller<br />
ej. Farven gemmes i den samme liste som vægten. Når frugten forlader farvesensoren sendes data<br />
om den specifikke frugt til den enhed der tager sig af den rent faktiske frasortering. Dataet sendes<br />
som en af tre valgmuligheder, første eller anden låge eller hele vejen igennem. Hvordan stempel 3<br />
og 4 skal stå evalueres hver gang en frugt når til en sensor placeret lige før pneumatikstempelet.<br />
Hvis f.eks. en frugt skal ud af anden låge, vil programmet, sørge for at den kan passere første låge<br />
uhindret, nu kommer den næste frugt ved sensoren, nu evalueres positionerne igen og låge nummer<br />
to slår ud og lader den første frugt køre af båndet. Disse placeringer er baseret på de data der er<br />
modtaget fra master enheden, den kan huske flere frugter ud i frem tiden, hvilket gør det muligt at<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 19 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
have mange frasorteringslåger, og ikke være nødt til at vente på at en frugt når igennem sorteringen<br />
før den næste skal til.<br />
Udover vurdering på vægt og farve er det vigtige at der ikke er fugt på citronerne når de bliver<br />
pakket. Derfor laver vi også en vurdering på dette.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 20 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
2.2.2 A/D konvertering<br />
En A/D (analog til digital) konverterer signaler fra en analog spænding til et binært digitalt signal.<br />
Der findes 4 primære teknikker til konvertering af signaler. Disse er: A/D konverter med binær<br />
tæller, successive approximations A/D konverter, dual-slope A/D konverter og Flash konverteren.<br />
2.2.2.1 A/D konverter med binær tæller<br />
Denne type AD konverter fungerer ved hjælp af en binær tæller, en komperator og en D/A<br />
konverter.<br />
Den binære tæller begynder at tælle op. Det binære tal bliver modtaget af D/A konverteren som<br />
giver en spænding, svarende til det binære tal, ud til komperatorens ikke inverterede input (+). På<br />
komperatorens inverterede input ligger den spænding som ønskes konverteret. Når den binære<br />
tæller når den værdi som svarer til<br />
konverteringsspændingen vil komperatoren gå lav og<br />
clock pulsen til den binære tæller stopper. Den binære<br />
tællers værdi kan nu aflæses som det konverterede signal.<br />
Denne konverteringsmetode er meget simpel men har en<br />
stor ulempe i og med at konverteringstiden ikke er<br />
konstant – der bruges kun 1 clock cyklus på at konvertere<br />
0V medens der bruges den maksimale værdi tælleren kan<br />
give på at konvertere den maksimale spænding.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 21 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
2.2.2.2 Successive approximations A/D konverter<br />
Denne type konverter undersøger hver bit og afgør om konverteringsspændingen er over eller under<br />
denne værdi.<br />
Et skifteregister tjekker alle bit startende med MSB. Signalet går videre til en D/A konverter som<br />
giver en spænding ud til en komperator. Hvis spændingen fra D/A konverteren er under<br />
konverteringsspændingen vil komperatoren gå høj og<br />
skifte registeret vil lade det testede bit forblive højt.<br />
Herefter går skifteregisteret videre til næste bit og<br />
checker om komperatoren nu går lav. Skifte registeret<br />
skal derfor kun løbe alle bits igennem en gang.<br />
Ved denne metode opnås en fast konverteringstid<br />
hvilket er påkrævet til næsten alle digitale<br />
applikationer.<br />
2.2.2.3 Dual-slope A/D konverter<br />
Denne type konverter bruger en kondensators op og afladningstid til at bestemme bitkombinationen.<br />
Konverteringsspændingen oplader en kondensator gennem en modstand, i en bestemt tid. Dermed<br />
er kondensatorens opladning udtryk for konverteringsspændingen. Når kondensatoren er opladet i<br />
det givne stykke tid skifter integratorens input til referencespændingen og bliver dermed afladet. En<br />
komperator sørger så for gennem en AND gate at en clock pult bliver tilført en dekadetæller. Nå<br />
kondensatoren er afladt stopper<br />
dekadetælleren med at tælle og den<br />
konverterede værdi kan aflæses på<br />
dekadetælleren.<br />
Denne type konverter er meget<br />
nøjagtig men man skal dog sørge for at<br />
holde reference spændingen stabil, da<br />
denne kun bruges til afladningen.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 22 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
2.2.2.4 Flash A/D konverteren<br />
Denne type konverter er den hurtigste type konverter. Den konverterer groft sagt med det samme (i<br />
praksis på omkring 6 – 80nS)<br />
Flash konverteren fungerer ved at en mængde<br />
spændingsdelere giver en bestemt spænding ind på en<br />
komperator således at den komperator tættest på<br />
referencespændingen får den største spænding ind. På<br />
komperatorernes andet input ben tilføres den ukendte<br />
spænding. Komperatorernes udgange er alle koblet til en<br />
dekoder som dekoder fra 128 til 7 bit. Således skal der også<br />
være 128 komperatorer. På dekoderens udgange kan herefter<br />
aflæses den konverterede værdi.<br />
Denne type konverter er som sagt den hurtigste og konverterer så at sige signalet med det samme.<br />
Dette kræver dog en del mere elektronik inde i chippen end de andre typer konvertere.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 23 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
2.2.3. Halvledere som temperatursensor<br />
Alle grundstoffers elektriske ledeevne kan de over ordnet inddeles i tre grupper,<br />
nemlig isolatore, halvledere og elektriske ledere<br />
Isolatorer<br />
En isolator er et stof som ikke kan lede nogen form for elektrisk strøm uanset styrken heraf. Dette<br />
kan fx være plastic.<br />
Halvledere<br />
En halvleder, som der primært arbejdes med i denne rapport, kan under nogle omstændigheder lede<br />
elektrisk strøm. Man definerer en halvleder som et grundstof der ved det absolutte nulpunkt ikke<br />
kan lede elektrisk strøm med hvis lednings evne forbedres i takt med at temperaturen stiger. En<br />
halvleder vil dog altid være en langt dårligere leder en den elektriske leder.<br />
Elektriske ledere<br />
En elektrisk leder kan altid lede en elektrisk strøm, dog ikke ved det absolutte nulpunkt. I<br />
modsætning til halvlederen forringes den elektriske leders evne til at lede elektrisk strøm i takt med<br />
at temperaturen stiger.<br />
Da ledningsevnen forbedres i takt med at temperaturen stiger kan denne<br />
egenskab udnyttes til at måle temperaturen.<br />
Temperaturføleren, som ses til højre, er opbygget med en NPN<br />
transistor. Transistoren er koblet som en diode og<br />
Formodstanden vælges ud fra hvor meget strøm der skal løbe igennem<br />
transistoren. Dette vil selvfølgelig variere alt efter temperaturen. Man<br />
kan også bruge en siliciumdiode i stedet for en transistor, da det er diode<br />
egenskaben der bruges i transistoren.<br />
Da spændingsdeleren går fra plus til minus, vil der altid afsættes noget<br />
varme i koblingen.<br />
Jo støre strømmen er jo mere varme vil der udvikle sig. Varmen eller<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 24 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
energien (E) kan findes ved følgende formel:<br />
U<br />
P =<br />
R<br />
2<br />
2<br />
E = R ⋅ I ⋅t<br />
Da<br />
2<br />
R ⋅ I er = P (W), vil formlen komme til at se sådan ud:<br />
Energi = effekt · tid<br />
Joule = Watt · sek.<br />
E = P · t<br />
Varmen som afsættes i modstande og halvlederen kan beskrives ved:<br />
Q = C ⋅ m ⋅ ∆t<br />
(enheden for Q er Joule)<br />
Watt · sek = C ⋅ m ⋅ ∆t<br />
Hvis modstandene over og under halvlederen er store nok har dette ikke nogle praktisk brydning, da<br />
den lille mængde varme nemt afgives til omgivelserne.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 25 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
2.2.4 Operationsforstærker<br />
Operationsforstærkeren er en pakning af mange forskellige passive komponenter som tilsammen<br />
udgør en DC-forstærker.<br />
Forstærkeren har typisk 2 inputben og et outputben.<br />
Operationsforstærkeren forstærker forskellen mellem de 2 input ben teoretisk set uendeligt meget,<br />
men i praksis maksimum omkring 10000 gange, hvilket svarer til 100dB. Outputtet på forstærkeren<br />
er max forsynings spændingen på chippen.<br />
Der er to grundkoblinger med op-amp’en. Den kan enten kobles som non-inverterende kobling eller<br />
inverterende kobling.<br />
2.2.4.1 Non-inverterende kobling<br />
formel for spændingsforstærkning med en non-inverterende<br />
kobling:<br />
2.2.4.2 Inverterede forstærker<br />
Ved den inverterede kobling af forstærkeren udnyttes det inverterede input’s forsøg på hele tiden at<br />
blive det samme som de ikke inverterede input – normalt 0V. Ved at sætte en modstand fra det<br />
inverterede input til output (modkobling), vil outputtet, for at det inverterede input er nul, skulle<br />
være det modsatte af spændingen på inputtet. Output er derfor inverteret i forhold til indput.<br />
Forstærkningen er derefter givet ved forholdet mellem R2 og R1:<br />
R<br />
A =<br />
R<br />
2<br />
1<br />
R2<br />
U out = 1+<br />
⋅U<br />
R1<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 26 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars<br />
in
Teknikfag A Citron håndtering<br />
2.2.4.3 Differentialforstærker<br />
Af hensyn til offset, skal de to udgange se ud i den samme impedans.<br />
De to indgange har forskellige indgangsimpedanser i forhold til stel.<br />
Hvis R1= R3 og R2= R4 fås en forstærkning på:<br />
U0 bliver da:<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 27 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
2.2.5. Oscillatorer<br />
555 timer kredsen kan både fungere som en astabil og<br />
monostabil multivibrator. Som det kan ses til højre, er det<br />
en lille, simpel og meget samarbejdsvillig IC.<br />
2.2.5.1 Monostabile multivibratorer<br />
Den monostabile multivibrator laver en plus tid fra TRIGG inputtet og til OUT. Denne tid (T) kan<br />
beregnes med udtrykket:<br />
Den monostabile<br />
multivibrator kan faktisk kun bruges til at holde et signal. Det kan dog gøres nemt uden brug af en<br />
IC, nemlig med en transistor eller schmitt trigger.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 28 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
2.2.5.2 Astabil multivibratorer<br />
555eren som en astabile multivibrator<br />
udsender en fast frekvens på OUT (ben<br />
3). Man modulerer denne frekvens ved<br />
at dimensionere RA Rb og C og kan<br />
bestemmes ved:<br />
1,<br />
433<br />
f =<br />
( C ⋅ R + C ⋅ R<br />
A<br />
B<br />
)<br />
Denne funktion er meget anvendelig bland andet til<br />
modulering af lyd blinkende lamper osv. Det er også muligt<br />
at lave et oscillerende kredsløb på mange andre måder men<br />
555eren er præcis og nem at bruge. Af andre kan dog<br />
nævnes fx med en operationsforstærker, NAND gates eller en Schmitt trigger.<br />
Her ses oscillations kredsløbet med en operationsforstærker. Ved brug af en invertende chip som fx<br />
Schmitt triggeren 40106 skal man oplyses om åbnings og lukke spænding.<br />
1<br />
f =<br />
VT<br />
+ ⋅ ( V<br />
R ⋅ C ⋅ ln(<br />
V ⋅ ( V<br />
f er frekvensen<br />
T −<br />
R er modstanden.<br />
DD<br />
DD<br />
−V<br />
−V<br />
C er kondensatorens værdi<br />
T −<br />
T +<br />
)<br />
)<br />
)<br />
VDD er forsynings spændingen på chippen.<br />
VT+ er åbnings spændingen.<br />
VT- er lukke spændingen.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 29 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
2.2.6 Farve Fysik<br />
Farver er sædvanligvis den del af det elektromagnetiske spektrum, som er synligt for det<br />
menneskelige øje. Der er 3 grundlæggende elektromagnetiske strålingsegenskaber som inkluderer<br />
lys: lysstyrke (amplitude), frekvens og bølgelængde. De synlige farvers bølgelængder ligger på<br />
mellem 390 og 750 nm. Hvis lyset splittes op i smalle frekvens-bånd, vil de blive opfattet som<br />
farver spændende fra rød omkring 700 nm til violet<br />
omkring 400 nm. De mellemliggende bølgelængder<br />
ses som orange, gul, grøn, blå og indigo. Grænserne<br />
imellem intervallerne evnen til at skelne imellem<br />
dem, er variabel fra person til person og er især<br />
udflydende hos farveblinde.<br />
Spektrets frekvenser under vore øjnes synsopfattelse<br />
kaldes ultraviolet eller UV. Det har en bølgelængde<br />
der er mindre end ca. 380 nm.<br />
Infrarød, kortbølget-IR eller bare IR har en bølgelængde der er større end ca. 740 nm. Nogle dyr,<br />
som f.eks. bier, kan se UV stråling, mens andre f.eks. klapperslanger kan se IR.<br />
Elektromagnetisk stråling udbredes med en konstant hastighed i vakuum uanset<br />
farve nemlig lysets hastighed i vakuum c:<br />
c = 299.792.458 meter per sekund.<br />
Alle farver er sat sammen af 3 farver (Blå, Gul og rød). 3-farvesystemet bygger<br />
på begreberne: primær-, sekundær- og tertiærfarver.<br />
• Primærfarverne er de "rene farver" - de, der ikke er fremkommet ved<br />
blandinger:<br />
rød, gul og blå.<br />
• Sekundærfarverne er de farver, der fremkommer ved blandinger af<br />
primærfarverne:<br />
rød + gul = orange, gul + blå = grøn og rød + blå = violet.<br />
• Tertiærfarverne er så igen blandinger af en sekundærfarve med en<br />
primærfarve:<br />
rød + violet = rødviolet, blå + violet = blåviolet, osv.<br />
farve bølgelængdeinterval (målt i vakuum) frekvensinterval<br />
rød ~ 625-740 nm ~ 480-405 THz<br />
orange ~ 590-625 nm ~ 510-480 THz<br />
gul ~ 565-590 nm ~ 530-510 THz<br />
grøn ~ 520-565 nm ~ 580-530 THz<br />
cyan ~ 500-520 nm ~ 600-580 THz<br />
blå ~ 450-500 nm ~ 670-600 THz<br />
indigo ~ 430-450 nm ~ 700-670 THz<br />
violet ~ 380-430 nm ~ 790-700 THz<br />
Det vil sige at man modsat også kan bestemme en farve ved at måle indholdet af de 3 grundfarver.<br />
En rød farve med en lille mængde blå og ingen gul farve i giver lilla osv.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 30 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
2.2.7 Kommunikation<br />
Når man skal have elektronik til at snakke sammen, har man valgt nogle standarder. Disse<br />
standarder er lavet for at gøre det nemmer for alt ting at snakke sammen. Der er mange forskellige<br />
standarder, men nogle af de mest kendte er:<br />
2.2.7.1 RS232 / RS485<br />
4 Denne standard er meget anvendt inden for ældre ting til<br />
PC’er, der er mange modemer, mus og mange andre ting.<br />
Den simpleste måde den kan virke på, er den er forbundet<br />
med tre ledninger, en til 0 reference og så to til data, 1 til<br />
hver vej. Det kan dog være, der har nogle ekstra ledninger<br />
til handshaking, sådan den er helt sikker på, at den er klar<br />
til at sende og modtage data og det er det rigtigt data, der kommer frem og tilbage. Den måde, at det<br />
også oftest er sat sammen på er, at det sidder som figuren til højre.<br />
Hvis man skal have flere enheder til at snakke sammen uden, at man skal til at bruge flere RS232<br />
porte så kan man bruge en bus.<br />
Sådan en bus er så RS485, dette er RS232 signalet som man så sender en adresse byte og derefter en<br />
data byte. Den måde som det normalt bliver sat op på. Her kan man se at den ene del af signalet er<br />
inverteret og den anden ikke er, dette er noget der er gjort for at afhjælpe støj, da det giver en<br />
balance i ledningen hvis der ligger en med en polaritet og en omvendt op ad hinanden. Der er også<br />
ofte man snor dem for at gøre dette endnu bedre. Dette kan man se på dette skema her under.<br />
Denne forbindelse kan også laves med at man bare har et data kabel og en fast 0 reference, dette gør<br />
det ikke så støj immun men det kræver ikke en inverter foran alle ind/ud gange.<br />
4 Fra Usart datasheet, findes på bilags CDen.<br />
5 Fra Usart datasheet, findes på bilags CDen.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 31 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars<br />
5
Teknikfag A Citron håndtering<br />
Dataene der bliver sendt over dette bliver sendt serielt, altså det bliver sendt efter hinanden, da dette<br />
er den eneste måde man kan gøre det over 1 ledning på(man siger kun 1 ledning da man normalt<br />
ikke tæller reference benet med). Det man gør, er at man bestemmer en hastighed at begge skal køre<br />
kommunikationen med, når man så har bestemt denne, så har man også den tid det vil tage at sende<br />
1 bit. I en RS232 starter man altid med 1 lavt start bit, da linjen er høj når den er ubrugt, for at vise<br />
at man starter en række data, derefter tager man så og sender 8 eller 9 data bit, en byte er kun 8 bit,<br />
men det 9ene bit kan bruges til at lave paritet med, altså fejl check, sådan man er lidt mere sikker på<br />
at det data der kom frem er rigtigt. Så til sidst har man den høj, for at vise at her stopper signalet.<br />
Dette stopbit er normalt 2 bits tid, men kan også være 1 eller 1.5 bits tid. Man kan se her under<br />
hvordan en normal RS232 signal stream ser ud.<br />
Signalet når man sender det frem og tilbage over større afstande har man også en høj spænding på<br />
for at gøre det mindre modtageligt for støj. I PIC’s og andre lav spændings enheder, der er signalets<br />
styrke ofte kun 0v/5v, så derfor skal man have en chip på(MAX232 eller lignende) for at forstærke<br />
det op hvis man skal sende det langt.<br />
2.2.7.2 CAN(Controller Area Network)<br />
CAN virker på mange måder meget som RS485 det er også serialt signal man sender frem og<br />
tilbage. I dennes opbygning af en frame, er der indbygget en masse fejlcheck, sådan man er mere<br />
sikker på at det er det rigtigt der er komme frem. Man kan se på figuren her under hvordan en frame<br />
6 figur fra !" # !" $!%<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 32 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars<br />
6<br />
i CAN bussen er opbygget,
Teknikfag A Citron håndtering<br />
7<br />
Dette system er brugt i f.eks. biler, da det har så høj støjimmunitet 8 . Dette kan også laves som en, en<br />
wire kommunikation, hvor den ene leder er den samme som forsyningen.<br />
2.2.7.3 I2C(Inter-Integrated Circuit)<br />
Dette virker anderledes end RS232 da denne har en clock ledning, og en data ledning, så i denne<br />
behøver man ikke at synkronisere. Da hver gang man ændre clocken, så ændre man bitet, sådan når<br />
man sender så behøver man ikke at sende ud i et, men man kan lave andet mens man sender.<br />
Denne type af kommunikation er brugt i over 1000 enheder 10 , f.eks. en DS1307 som er en ur chip<br />
fra Dallas.<br />
2.2.8 Display<br />
Displays bliver brugt til og vise ting på, altså man kan bruge det til interface, eller advarsels<br />
beskeder på. Der findes mange forskellige displays, men man kan dele dem op i 2 hoved grupper,<br />
dem som er grafiske og dem som er tekstbaseret.<br />
2.2.8.1 Tekstbaseret display<br />
De tekstbaserede displays de er lavet ved at der er en speciel ramme for hvor der kan stå tekst, altså<br />
displayet er delt op i felter, hvor der kan stå en karakter. Disse displays er ofte nemme at bruge, da<br />
der sidder en controler på selve displayet, sådan den kan forstå et parallel 8 bit signal, så har den<br />
7 figur fra http://www.interfacebus.<strong>com</strong>/Design_Connector_CAN.html<br />
8 http://www.yamar.<strong>com</strong>/DCAN250.html<br />
9 figur fra http://www.interfacebus.<strong>com</strong>/Design_Connector_I2C.html<br />
10 http://www.esacademy.<strong>com</strong>/faq/i2c/general/i2cspecver.htm<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 33 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars<br />
9
Teknikfag A Citron håndtering<br />
chip på selve displayet en liste, hvor den så skrive karakteren ud på displayet. Dette gør at man<br />
forholds vis nemt, og med lidt data kan skrive til displayet. En af disse controler er en HD44780.<br />
2.2.8.2 HD44780<br />
Denne controler er næsten en standart. Det er Hitachi der har udviklet chippen, men den er brugt af<br />
en masse producenter, bla. Winstar med deres WH2004, som er et 4 linjers display med 20 karakter<br />
på hver linje.<br />
Når man skal give denne data så har man 8 data bit, et læs/skriv bit, et clock bit og et <strong>com</strong>mand/data<br />
bit. Læs skriv bitet er til at bestemme om man skal læse eller skrive til displayet, da man også kan<br />
læse hvad der er skrevet på displayet. Command/data bitet, kan bestemme om det er data eller en<br />
kommando man sender til displayet, da det har nogle indbygget funktioner, som f.eks. man kan få<br />
en cursor, sådan man kan se hvor man skriver henne. Hvis den står til data så skriver den bare den<br />
ud den får. Dette data kan laves sådan den sender det i 8 bit, sådan den kun skal sende en gang, men<br />
ellers kan det også laves med 4 bit, sådan den sender det af 2 gange, dette kan man gøre for at spare<br />
på output portene på den enhed som styre displayet.<br />
2.2.8.3 Grafiske Displays<br />
De grafiske displays, kan som navnet antyder lave grafik, altså det ville være sådan noget som f.eks.<br />
en skærm til en <strong>com</strong>puter, da der kan man helt selv bestemme hvordan det hele skal se ud, det er<br />
ikke opdelt i blokke som det er i det tekstbaserede display. Dette giver en meget større frihed, når<br />
man skal lave interface, men det har det problem at det kræver meget større data mængder at styre<br />
det, da der er meget mere der skal styres.<br />
2.2.9 PIC<br />
PICen er en mikroprocessor som man kan programmere, sådan den kan udføre forskellige ting.<br />
Denne mikroprocessor type er lavet af Microchip. Nogle af disse ting, kunne f.eks. være at få en<br />
diode til at lyse ved nogle bestemte omstændigheder. Denne har en masse Input/Output ben som<br />
mikroprocessoren kan bruge til at ænder på motorer, sende signaler til displays, input fra diverse<br />
sensorer, og knapper. Alle disse I/O porte er lavet sådan at de kan konfigueres til hvad de skal<br />
kunne, der er også nogle af disse ben på chipen der har nogle special funktioner, som f.eks.<br />
hardware USART eller Interrupt.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 34 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
2.2.9.1 I/O’s<br />
Normalt er disse porte lavet sådan at de ligger sammen sådan der er 8 forbindelser på hver port,<br />
dette er lavet for at man kan have en byte, da den<br />
gemmer alt data i blokke af 8 bit, altså 8 enten høj(1)<br />
eller lav(0). En normal port er bygget op på den måde<br />
at man har en TRIS der bestemmer om den skal være<br />
ud eller ind, og så har man en PORT hvor man kan<br />
læse eller skrive til, sådan man kan sætte og hente<br />
oplysninger ud af porten. Disse værdier er lavet sådan<br />
det er registre man kan 11 skrive til, altså det er et<br />
stykke hukommelse man kan skrive til, for at få<br />
udført den handling man vil på den port man nu<br />
skriver til. Registeret man skriver til er et 8 bits, så<br />
derfor vil man normalt kunne sætte hele porten på en<br />
gang.<br />
Dette er lavet som man kan se her til højre. Der er en latch til at skrive til TRIS, denne er sådan at:<br />
data busen bliver sat enten høj eller lav, alt efter hvordan bit’et skal skrives, derefter giver man den<br />
en puls på clock benet, sådan latchen opdatere sig til den værdi der nu er på bussen. Når man så<br />
læster igen så skal man så åbne for det den anden vej, her er det lavet i gennem i inverter fordi man<br />
har et inverteret output på en latch, som man så kan bruge til dette, og så tænder man eller slukker<br />
man for den inverter som sidder bag efter så vil dette sætte busen til den værdi som den TRIS eller<br />
PORT nu stod til. Der er også en forbindelse helt uden om alt dette latch system, den er til et<br />
analogt input til en <strong>com</strong>perator eller AD convterter eller lignende.<br />
2.2.9.2 ADC(kun PIC18)<br />
Der er også en intern AD converter i nogle af PIC18erne. Denne kan den gå til fra det ben som vi så<br />
på lige før, der også kunne være til <strong>com</strong>perator. Denne AD converter der sidder internt i PICen er en<br />
Flash AD converter. Den kan have samme clock frekvens som resten af PICen, derfor kan den<br />
komme op og få over 1 million konverteringer pr. sekundet. Dette er langt over den hastighed man<br />
normalt har brug for. For at bruge denne så skal den også sættes op, og man skal have sat alle<br />
pin’sene til om de skal være analogt input, fordi så er det ikke så godt at sætte fast 5 volt, eller<br />
11 Denne tegning er taget fra PIC16F628erens datasheet, som ligger på bilags CDen.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 35 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
trække den mod 0, hvis man bruger porten som output. Derfor er der et register man kan ændre<br />
dette i. Da der er mulighed for at have flere analoge inputs, men der kun sidder en AD converter i,<br />
så er der en multiplexer, som man også kan styre via et register, sådan man kan vælge hvad for et<br />
pin man vil læse fra.<br />
Hvis man vil læse en AD værdi så er der nogle enkle steps man skal gå i gennem:<br />
1. Sætte alle de pins som man vil læse fra til analog inputs og konfigurere AD converteren,<br />
med hensyn til clock frekvens på den.<br />
2. Sætte reference spændinger op, om den skal bruge ekstern eller den skal bruge den samme<br />
som PICen bruger.<br />
3. Tænde AD converteren.<br />
4. Sæt den til og starte med at konvertere.<br />
5. Vente på den er færdig med en konvertering.<br />
6. Læs værdien.<br />
Dette er en simpel måde at gøre det på, men den har også muligheder for at lave en interrupt, når<br />
den er færdig med at konvertere, dette er forklaret senere i rapporten.<br />
2.2.9.3 Microcontroller PIC16F628<br />
Vi bruger fire<br />
microcontrollere til diverse<br />
opgaver i maskinen, 3<br />
PIC16F628 til forskellige<br />
styrings og - overvågnings<br />
opgaver og en PIC18F4320<br />
til interface og overordnet<br />
styring.<br />
PIC16F628 controllererne<br />
er en serie af<br />
microcontrollere, der er særdeles velegnede til forskellige styringsopgaver i mindre systemer Vi har<br />
valgt at flytte flere funktioner væk fra master PIC’en fordi mange af opgaverne er meget<br />
selvstændige. Opgaverne kræver at PIC’en hele tiden overvåger sensorer, og styrer pneumatik og<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 36 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
måleværktøjer. PIC16F628 ville kunne bruges til større opgaver i sig selv, men vi har valgt at flytte<br />
de største og mest krævende opgaver over på en central master. Ellers ville flere mindre PICs<br />
sagtens kunne klare opgaver ved at man får flere til at arbejde sammen.<br />
Den PIC vi har valgt er PIC16F628’eren, den er valgt ud fra de funktioner den har indbygget, den er<br />
valgt som den mindste vi ville kunne klarer os med til de små opgaver hvor den bruges. Den<br />
opfylder en række krav, som skal være til stede for at vi kan bruge den.<br />
- Port på minimum 8 ben til bl.a. AD input, som bruges flere steder i forhold til måleværktøj.<br />
- RS232 seriel kommunikation. Dette er en vigtig ting, at den understøtter denne standard gør<br />
det meget nemmere at få den til at kommunikere med en <strong>com</strong>puter, dette er sjældent et<br />
problem da RS232 er meget standardiseret. Denne PICs kommunikation fungere<br />
fuldstændig som PIC18’erens, hvilket er en fordel.<br />
- Interrupt, i forbindelse med RS232 skal den have mulighed for at modtage data mens den<br />
køre anden kode. Igen er dette fuldstændig nødvendigt for at noget som helst skulle kunne<br />
fungere.<br />
- Stor hukommelse, PIC16F628 har 2048 liniers programhukommelse, hvilket sagtens kan<br />
indeholde vores kode. Dette er også en god ting, da det giver mulighed for at frigøre<br />
hukommelse på masteren, der i forvejen er hårdt trængt på hukommelsen.<br />
2.2.9.3.1 ALU<br />
For at udføre alle de beregninger vores kode kræver bruges der en del kaldet ALU (Aritmetisk<br />
Logisk Unit).<br />
Dette er den del af PIC’en der kan regne, den kan udføre simple matematiske operationer som<br />
addition, subtraktion og logiske operationer som AND og OR. ALU’en er kun 8 bit bred så der kan<br />
ikke udføres matematisk operationer på tal over otte bit uden at software emulere det.<br />
Dette er et af de steder hvor PIC18’eren har fordele overfor PIC16’eren, da den understøtter langt<br />
større tal og kommatal.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 37 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
2.2.9.4 PIC18F4320<br />
Denne er så en større udgave af PIC16eren, denne har nogle funktioner som 16eren ikke har, men<br />
generelt er det bare en større model lige som i alt andet. Denne har den interne AD converter som<br />
tidligere omtalt. Denne chip kan man skrive kode til i Microchips MPLAB, som er et udviklings<br />
værktøj til alle PICs. Der er et addon til den mcc18, det er en C <strong>com</strong>piler til MPLAB. MPLAB<br />
normalt til at skrive Assembly i, men hvis man skal skrive større programmer så er Assembly meget<br />
uoverskueligt, i forhold til C, men man kan dog stadig skrive inline Assembly i den C <strong>com</strong>piler, så<br />
hvis man skal lave nogle hurtige funktioner i Assembly, så kan man stadig det.<br />
Til denne C <strong>com</strong>piler medfølger der også en masse lib’s, altså kode der er lavet i forvejen, til<br />
forskellige ting, blandt andet at bruge hardware USARTen som der er i PICen. Dette er lavet sådan<br />
det frit kan benyttes, da hvis man skal skrive til USART i PICen, så er der en bestemt måde som det<br />
skal gøres på, og dette er så lavet i C så det er nemme at forstå, end hvis man bare skal ændre nogle<br />
bits i nogle registrere.<br />
Denne C <strong>com</strong>piler understøtter også sådan den kan software emulere større værdier end de normale<br />
8 bit, som kun er 256 forskellige værdier, men hvis man skal bruge større tal end det, så skal de<br />
software emuleres. Dette er ofte besværligt selv at skrive, og kan nemt gå galt, derfor har Microchip<br />
valgt og lave sådan man kan bruge 32bits floats (komma tal) som kan rumme værdier fra<br />
1.7549435E-38 til 6.80564693E+38 og 32 bits longs (heltal) fra -2,147,483,648 til 2,147,483,647.<br />
Selve chippen er en 40 bens chip som er en del mere end PIC16F628erens 18 ben. Dette gør at den<br />
har plads til mange flere input/output’s, og dette giver den mulighed for at styre nogle større ting og<br />
sager.<br />
Selve pladsen i denne PIC18 er også større end den er i en 16F628, den har plads til dobbelt så<br />
mange instruktioner, altså 4096. Dette gør den også bedre til og udføre større ting, da koden kan<br />
være mere kompleks, og derfor vil fylde mere.<br />
Denne chip har dog et problem, hvis man skal købe den så koster den ca. 50kr pr styk.<br />
2.2.10 Brug af EEPROM<br />
Vores stjernekikkert skulle jo helst kunne ”huske” hvor den er hele tiden, også hvis strømmen har<br />
været slået helt fra. PIC’ens almindelige program, arbejdshukommelse og RAM er afhængige af<br />
strøm for at holde deres data, så snart strømmen forsvinder slettes de, så for at kunne gemme gør vi<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 38 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
brug af ROM hukommelse, som ikke bliver slettet. Den program læs/skrivbare hukommelse i<br />
PIC16F628 og PIC18F4220 er EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read Only Memory).<br />
Man kan ikke bare læse og skrive til rommen, der er en helt bestemt made det skal gøres på, der<br />
skal udføres en bestemt række kommandoer og skrives forskellige værdier til forskellige registre i<br />
PIC’en.<br />
Der bruges en række forskellige registre i PIC’en til at styre læsning og skrivning af rommen. Disse<br />
inkluderer:<br />
• EEADR<br />
• EECON1<br />
• EECON2<br />
• EEDATA<br />
Først skal adressen hvor der skal skrives eller læses defineres, det styres med registret EEADR.<br />
EEADR er et 8 bit register der kan adressere 128 byte data, der skrives en værdi i EEPADR, den<br />
værdi svarer så en placering i rommen.<br />
Adresse register:<br />
Læs/skriv Læs/skriv Læs/skriv Læs/skriv Læs/skriv Læs/skriv Læs/skriv<br />
EADR6 EADR5 EADR4 EADR3 EADR2 EADR1 EADR0<br />
EECON1 og EECON2 registrene bruges til at styre læsning og skrivning (Kontrol Register), det<br />
første register EECON1 bruges til at styre om der skrives eller læses og om der overhovedet skal<br />
være mulighed for at bruge rommen, sidstnævnte bruges til at sikre der ikke bliver skrevet noget<br />
ved en fejl.<br />
Første styrings register:<br />
- - - Fejltjek Til/fra Sæt til skriv Sæt til læs<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 39 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
Ikke brugt Ikke brugt Ikke brugt WRERR WREN WR EADR6<br />
EEDATA registeret bruges til at indeholde det data der skal skrives til EEPROM, alt der skal<br />
skrives til rommen, skal først skrives til dette register.<br />
2.2.11 Interrupt<br />
Interrupt betyder at afbryde, og det er lige det den gør. En interrupt er en måde at kommunikere<br />
mellem digitale enheder. Hvis en enhed, som en PIC vil sende data til en anden, men den anden skal<br />
kunne køre anden kode når den ikke skal modtage noget. Det er her man har brug for at bruge<br />
interrupt. Interrupt fungere ved at når en enhed vil sende noget sætter den en output port til interrupt<br />
høj, denne er forbundet til en input interrupt på en anden enhed (disse in - og output porte er typisk<br />
på samme ben, med den kommunikation vi bruge ligger interrupten på RX/TX benene ). Modtager<br />
enheden vil nu afbryde afviklingen af sin almindelige kode for at modtage data fra senderen, rent<br />
praktisk afvikler den en bestemt interrupt kode.<br />
En interrupt bit sættes høj når der kommer en interrupt, når så interrupt er slået til inde i softwaren<br />
tjekker softwaren hele tiden om bit’en er høj, hvis den er, hopper programmet til interruptkoden.<br />
For at kunne finde tilbage til hvor programmet var kommet til, gemmes adressen på hvor<br />
programmet var kommet til i et register, så ved PIC’en hvor den skal gå hen når interrupt koden er<br />
færdig med at køre.<br />
Når man skriver koden til PIC’en, så skriver man en funktion i koden ved navn interrupt, koden i<br />
denne funktion bliver så afviklet når der modtages en interrupt.<br />
En ting man skal huske er at når ens kode er afviklet, skal man selv sætte interrupt bit’en lav igen<br />
da, koden ellers vil starte interrupten igen når den er gået tilbage til hovedprogrammet.<br />
Muligheden for at modtage en interrupt kan slåes til og fra igen løbende gennem programmet,<br />
f.eks. er det typisk ikke så heldigt at der bliver modtaget en interrupt mens man er i gang med at<br />
læse eller skrive til EEPROM.<br />
2.2.12 Interrupt logik og hardware<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 40 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
Alt dette fungerer ved hjælp af interrupt logik. Denne interrupt logik er et net af logiske gates, disse<br />
sættes i hardware og kan styres i software via registre.<br />
Den måde interrupt virker på er ved at chippen for hver cycle tjekker et interruptbit, dette klares i<br />
hardwaren og har ingen indflydelse på ydelse eller programmets opbygning. Når så dette bit er sat<br />
gemmer PIC’en den adresse i koden den er kommet til og hopper til den adresse hvor<br />
interruptkoden ligger, denne udføres og programmet hopper tilbage med den forudsætning at<br />
interrupt bits bliver sat lave igen ellers hopper den til interrupt igen med det samme. Interrupt<br />
logikken i sig selv er et netværk af logiske gates. Nogle af dem kan sættes fra software og er latched<br />
for at angive at en bestemt interrupt er slået til.<br />
Hvis f.eks. vi skal bruge en interrupt på RX benet (det vi bruger) skal RCIE sættes, hvis en<br />
interrupt så kommer på RCIF, så vil AND gaten sætte den høj, dette signal går ind i en anden gate<br />
der tjekker om PEIE er tændt, hvis ja så går den til en ny AND der tjekker om den generelle<br />
interrupt er slået til, hvis ja, så bliver der genereret en interrupt til CPU’en.<br />
12<br />
12 Illustration fra PIC16F628 datasheet, findes på cd’en<br />
13 samme som ovenstående<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 41 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars<br />
13<br />
14
Teknikfag A Citron håndtering<br />
2.2.13 Kommunikation USART<br />
Vi bruger hardware USART til kommunikationen mellem enheder. I den løsning vi har valgt, som<br />
køre på en ledning, er det et krav at der hele tiden er styr over hvor hvilket data er på vej hen. Da<br />
der kun er en ledning får alle de andre enheder altid alt data der bliver sendt ud, selvom det ikke er<br />
tiltænkt dem. Dette må man så sorterer i, så de forskellige enheder ved hvornår de skal reagere og<br />
hvornår de skal ignorere signalerne. Dette ordnes med en blanding af adressering og kommandoer.<br />
Da vi har så få enheder på databussen er det i de fleste tilfælde nok med bare at sende en<br />
kommando.<br />
Der er forskellige måde at bruge USART på, man kan vælge at anvende et allerede eksisterende<br />
bibliotek med funktioner i koden som kan det, dette er en ret let løsning. Denne er dog software<br />
baseret, hvilket vil sige at den ikke er nær så stabil og velimplementeret som den rigtige hardware<br />
USART kommunikation.<br />
Denne slags kan bruges både synkront og asynkront, hvor man med synkront har en bestemt rate<br />
hvor data sendes. Det styres ved at sende og modtage del hele tiden holdes synkront.Vi har valgt at<br />
bruge ren asynkron interrupt styret kommunikation<br />
At bruge hardware kommunikationen er lidt mere besværligt, i hvert fald i (vores) tilfælde, da der<br />
ikke findes et bibliotek med fungerende kode til PIC16F628 chippen, som vi (bl.a.) anvender. Men<br />
når så først den kode er skrevet er der ingen forskel i brugen af de to.<br />
14 samme som ovenstående<br />
15 Illustration fra PIC16F628 datasheet, findes på cd’en<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 42 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars<br />
15
Teknikfag A Citron håndtering<br />
For at få PIC’en til at bruge en USART forbindelse, skal der kommunikeres og manipuleres med en<br />
række af de indbyggede registre. Disse er implementeret rent hardwaremæssigt og bruges til at bl.a.<br />
at styre kommunikationen. For at bruge USART er det registrene SPBRG, TXSTA, RCSTA og<br />
TXREG man skal bruge. SPBRG bruges til at indstille baud raten på forbindelse, den skal være den<br />
samme for at forbindelsen kan fungere.<br />
TXSTA og RCSTA bruges til henholdsvis at styre transmission og modtagelse, de indeholder også<br />
mulighed for fejltjek og opsætning af hvilken type forbindelse man anvender.<br />
For at bruge USART forbindelsen fra sin software kode, skal en række handlinger udføres i en<br />
bestemt rækkefølge:<br />
Først skal SPBRG registeret sættes op til den rigtige hastighed, denne skal indstilles i alle enheder,<br />
der kan vælges mellem lav og højhastigheds forbindelser med flere hastigheder.<br />
Derefter skal der i vores tilfælde slukkes for SYNC bit’en for at sætte forbindelsen til asynkront,<br />
den serielle port aktiveres herefter ved at sætte SPEN.<br />
Nu er de generelle indstillinger for forbindelsen sat op, nu kan modtagelse og afsendelse aktiveres<br />
med CREN og TXEN. Da vi benytter os af interruptstyret kommunikation sætter vi også RCIE, der<br />
får chippen til at gå i interrupt når der modtages noget på RX benet.<br />
16 Illustration fra PIC16F628 datasheet<br />
17 samme som ovenstående<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 43 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars<br />
16<br />
17
Teknikfag A Citron håndtering<br />
For nu at få PIC’en til at sende noget data, er det bare at skrive dataet til TXREG, dette vil<br />
automatisk sende det, men da vi anvender den samme ledning skal vi sørge for ikke at den får sig<br />
selv til at gå i interrupt. Dette gøres ved at slå den fra under sendingen. For at undgå fejl står<br />
programmet og venter til TXREG er klar til at bliver skrevet til før den gør det, så sender den ellers.<br />
2.2.13 Sourceboost<br />
Til udvikling af softwaren til PIC16F628 der har vi anvendt programmet Sourceboost IDE. Dette<br />
kan bruges til og lave C kode til PICen, når den medfølgende C2C kompiler den er installeret. Det<br />
er faktisk ikke en rigtig kompiler, men det er der en oversætter som kan oversætte fra C til ASM,<br />
sådan vi kan bruge Microchips ASM til HEX kompiler.<br />
Dette udviklings værktøj er godt til større programmer, hvor at hastigheden ikke er essentiel, da at<br />
det ikke altid er den mest optimale måde at den oversætter fra C til ASM, men da der stadig<br />
udvikles på dette program også, så bliver det hele tiden mere og mere optimalt. Det kan dog også<br />
lade sig gøre at lave inline ASM, lige som det kan i alle andre C kompilere. Dette kan bruges til og<br />
lave funktioner der opererer hurtigt, og så kan man lave den kode som ikke er så hastigheds<br />
afhængig i C, da det er meget nemmere at skrive C kode end ASM kode. Da den kode der bliver<br />
skrevet i ASM ikke er så struktureret og let læselig, når der er store mængder kode.<br />
For at lave kode i Sourceboost, fra C til ASM, skal man vide hvad for en PIC man skal skrive til,<br />
da der ikke er det samme instruktions<br />
sæt til alle PIC’sene. Der er nogle af de<br />
større PICs der har flere muligheder,<br />
som f.eks. indbygget ADC, og<br />
indbygget USB controller. Dette<br />
kræver noget speciel kode at skrive til.<br />
Alle disse speciale funktioner er<br />
selvfølgelig kun i de store, dyre, PICs<br />
som er beregnet til noget mere<br />
avanceret udstyr, og hvis der skal<br />
fortages mange beregninger eller aflæsninger.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 44 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
Dette udviklings værktøj har også en debugger, altså et stykke software der kan emulere PICen,<br />
sådan man kan se om det ville virke i teorien, sådan man kan se hvilke linjer kode der laver fejlen,<br />
dette er ikke særlig nemt når man sidder og ikke kan finde ud af hvorfor koden ikke gør det den<br />
skal. Denne debugger kan man bruge til og se hvad for nogle bits der bliver sat højt på det<br />
forskellige Porte, og hvilke værdier der ligger og bliver skrevet i diverse registrere.<br />
2.2.14 Printudlægning – Eagle<br />
Alle vores elementer i el-delen er lagt ud på print. Vi har valgt at dele funktionerne op i flere mindre<br />
standard print. På den måde har vi kunne genbruge de samme standarddele flere gange. F.eks.<br />
bruger vi den samme motorstyring og pneumatikstyring flere steder. Dette gør udviklingstiden<br />
kortere på de enkelte dele, og vi har haft mulighed for at koncentrere os mere om hvordan det skal<br />
virke som en sammenhæng.<br />
Alle disse print er lagt ud i PCB (Printed Circuit Board) programmet Eagle. I Eagle kan vi tegne<br />
kredsløbene som diagrammer med de elektriske symboler. De følgende tegninger viser det samme<br />
print som diagram og PCB udlæg.<br />
Man tegner først hele printet som diagram, dette kan programmet så lave om til et rigtigt PCB<br />
layout. Her sætter programmet dog komponenterne lidt tilfældigt, og der er ingen permanente<br />
forbindelser endnu, kun direkte streger. Her skal man så selv, hvilket også er det mest optimale,<br />
sætte komponenterne så det giver mest mening med indgange, udgange og den opstilling der giver<br />
bedst udnyttelse af printpladen.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 45 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
Når man så er tilfreds med placeringen, sætter man så programmet til automatisk at tegne<br />
forbindelserne, disse kan tegnes i flere lag. Hvis der er steder hvor det ikke kan lade sig gøre tegne<br />
forbindelserne fordi de ikke må krydse hinanden, så bliver stregerne tegnet som løse ledninger som<br />
man så må trække eller forsøge at lave printet om. Man kan typisk få mindre print, med bedre<br />
forbindelser, hvis man trækker det hele manuelt, men at gøre det tager masser af tid og de fleste af<br />
vores print er relativt simple, så vi valgte ikke at spilde tid på det, da vi i vores tilfælde ikke ville<br />
kunne vinde det helt store.<br />
Programmet har flere ulemper, hovedsageligt, at dets skærmopdatering er lidt bugged, hvilket kan<br />
betyde at komponenter kan forsvinde, dog har programmet en manuel opdateringsknap, dette er dog<br />
et irritationsmoment. Dens genvejstaster er ikke de standardiserede, dette er ikke en fejl, men det er<br />
irriterende. Eagles autorouter kunne også være bedre. Grunden til at vi valgte at bruge Eagle til<br />
printudlæg er hovedsageligt at det er meget omfattende, i at det har stort set alle komponenter, IC’er<br />
og specialdele. Samtidig er det også relativt nemt at bruge og lære.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 46 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
3 Produktbeskrivelse<br />
3.1 Maskin<br />
3.1.1 Løsningsforslag(maskin)<br />
Under maskine delen, er vi nødt til at dele produktet op i flere faser. Da vi ellers ikke kan leve op til<br />
de krav som vi har stillet til vores produkt.<br />
Som følge af vores krav er vi nødt til at lave 4 dele:<br />
- kasse til påfyldning af frugterne<br />
o herunder en åbne/lukke mekanisme, som medfører at der kun kommer en citron ud<br />
- vejemekanisme<br />
på samlebåndet ad gangen<br />
dette kræver:<br />
• pneumatik<br />
o herunder krævet det en veje mekanisme, måske i form af en strange gate<br />
- sortering af frugterne<br />
o skal bruge<br />
pneumatik<br />
motor<br />
- mekanisme til samling af frugterne, samt at ligge dem ned i bakken<br />
ud over at lave de 4 dele skal der også findes en metode til at koble de 4 dele sammen, da frugterne<br />
ikke kommer fra det ene samlebånd over til det andet af sig selv.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 47 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
3.1.1.1 Løsningsforslag til kassen til citroner<br />
1. løsningsforslag (kasse til påfyldning af frugterne)<br />
Det 1. løsningsforslag, bygger på meget simpel mekanik.<br />
Kassen vil være en simpel kasse som vi kender den fra hverdagen, dog med den forskel, at den skal<br />
have en lille hældning, sådan at frugterne automatisk vil bevæge sig ned mod samlebåndet. Derud<br />
over kræver det at kassen er udstyret med en vibrator, sådan at vi sikre os at frugterne flytter sig.<br />
I den ene ende af kassen skal der laves en indslusning, som har til formål at sørge for at der ikke<br />
vælter flere frugter ned på samlebåndet på en gang.<br />
Fordele<br />
- er nem at fremstille<br />
- pænt design<br />
Ulemper<br />
- skal føre frugterne videre til et samlebånd, er<br />
ikke kontrolleret<br />
- Frugterne kan meget nemt kile sig fast.<br />
1. løsningsforslag(kasse til påfyldning af frugterne)<br />
Denne løsning bliver end del mere kompliceret end det 1. løsningsforslag.<br />
Men som udgangspunkt arbejde vi også her med kasseformen, da dette er den bedste måde at fast<br />
holde frugterne. Kassen skal også være hævet i en vinkel.<br />
Forskellen komme til at lægge i udgangen til samlebåndet. Ved denne løsning, vil der være en<br />
indslusning som skal få frugterne ind på en række. Her vil frugterne blive ført videre frem til en<br />
stoppe funktion, som kun lukker én frugt igennem af gangen. Herefter vil de komme videre til et<br />
sted, som vejer frugterne.<br />
Herefter kommer frugterne videre ned på samlebåndet.<br />
Den sidst omtalte proces skal gå meget hurtig, derfor kræver det mere kompliceret mekanisk<br />
kunnen.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 48 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
Fordele<br />
- Har gennemført vejning af frugten<br />
- Frugterne bliver delt op med samme<br />
- Mulighed for valg af pænt design<br />
- Udgør 2 dele af projektet<br />
Ulemper<br />
Valg.<br />
- er kompliceret at fremstille<br />
Vi har valgt det 2. løsningsforslag, som kræver mest mekanisk, men grunden til at vi har valgt<br />
denne løsning er at det rent elektronisk, ville være den mest optimale metode at veje frugterne på.<br />
Derudover mener vi at 1. løsningsforslag, gør at resten af projektet vil blive alt for ensformigt, da<br />
det vil kræve at vi laver et ekstra samlebånd.<br />
Vi synes også at, samlet set, så vil det 2. løsningsforslag give det pæneste design. Da vi som sagt<br />
slipper for at lave et ekstra samlebånd.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 49 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
3.1.1.2 Løsningsforslag(stillads)<br />
Stilladset til kassen, har ikke mange forskellige måde at blive fremstillet på. Men der er dog nogle<br />
væsentlige forskelle, som kan ændre konstruktionen.<br />
1. løsningsforslag<br />
1. løsningsforslag går ud på at svejse benene fast<br />
til bunden af kassen, for derefter at svejse nogle<br />
tværstivere fast længere nede på stillaset.<br />
Hældningen på kassen bliver 12˚<br />
Fordele.<br />
- Stilladset er meget stabilt i bunden.<br />
-<br />
Ulemper<br />
- Sammenkoblingen mellem kasse og<br />
-<br />
stillads kan nemt gå hen og blive noget rod.<br />
2. løsningsforslag<br />
Stilladset ser meget kedeligt ud, men meningen<br />
med det er at, kassen skal sættes ned over<br />
benene, sådan det kassen komme til at virke<br />
som de tværstivere, som er vist neden for.<br />
Men for at få kassen til at hælde 12˚ er det<br />
nødvendigt at bukke benene i 12˚.<br />
Fordele<br />
- stilladset for en bedre sammenkobling<br />
med kassen<br />
- det er ikke nødvendigt med tværstiverne<br />
Ulemper<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 50 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
Valg<br />
- Benene kan godt blive en smule ustabile.<br />
Vi har valgt at lave løsningsforslag nr. 2. ikke fordi der er de store forskelle rent<br />
konstruktionsmæssig. Men fordi vi mener det vil komme til at holde bedst hvis benene kommer<br />
inden i kassen. Også er konstruktionen også nemmere at fremstille, da der ikke er behov for<br />
tværstiverne i vores tilfælde. Dog skal det siges at, man ved stører konstruktioner burde vælge at<br />
ligge tværstivere på.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 51 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
3.1.1.3 Løsningsforslag (vejemekanisme)<br />
1. løsningsforslag<br />
1. løsningsforslag går ud på at frugterne triller fra kassen og<br />
videre til en bakke. Under den bakke sidder så selve<br />
vægten. Derved vil frugtens vægt bliver registeret. Da dette<br />
ikke ville kunne lade sig gøre uden at frugten ligger stille,<br />
er det nødvendigt at frugten har et holdepunkt. (hvilket ikke<br />
er med på illustrationen til højre, men den er spændt fast til<br />
kassen oven på bakken). Efter at frugten har lagt stille, skal<br />
den i bevægelse igen, derfor er der under bakken placeret et<br />
pneumatik stempel som så kan åbne, sådan at frugten kan<br />
forlade bakken igen. Og videre ned på transportbåndet.<br />
De 2 stænger som hænger frit er dels til for at skabe en ligevægt mellem bakken og kassen ovenfor.<br />
Og dels fordi så hæver kassen sig også når bakken sænker sig.<br />
Fordele:<br />
- måler mere præcist, da vægten ikke er udsat for så megen vægt inden frugten skal vejes<br />
- en forholdsvis nem konstruktion<br />
Ulemper:<br />
- Der komme en stor belastning på vægten, derfor kan målingerne risikere at blive upræcise<br />
- Da vægten og pneumatik cylinderen kobles sammen, vil der ved for stort træk fra cylinderen<br />
ske en ødelæggende effekt på vægen<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 52 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
2. løsningsforslag<br />
Et andet løsningsforslag, ville være at vi valgte at lade frugterne kommer ned på transportbåndet<br />
inden de blev vejet. De skulle så vejes nede på transportbåndet. Måden citronerne skulle blive vejet<br />
på skulle ske ved at der skulle komme en tap op som så citronen så skulle ligge oven på.<br />
Fordele.<br />
- her vil der ikke være nogen mulighed for en overbelastning af vægten<br />
Ulemper:<br />
Valg:<br />
- frugterne ville have nemt ved at falde af transportbåndet<br />
- Citronerne har alt for stor adspredelse i størrelsen til at dette ville kunne blive præcist nok.<br />
- Hvis det skulle blive et ekstra transportbånd, ville sammenkoblingen af disse blive for<br />
besværligt<br />
Vi har valgt det 1. løsningsforslag. Da vi finder den metode mest hensigtsmæssig, både set fra et<br />
elektronisk synspunkt men også fra et mekanisk synspunkt. Da fremstilling af et ekstra<br />
transportbånd ville blive for besværligt.<br />
Dernæst vil det give et rene design, da 2 transportbånd ville komme til at virke kloset. Udover det så<br />
vil vejningen af citronerne blive en del at det at dele dem op, hvilket er smart da man alligevel kun<br />
kan veje en citron ad gangen.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 53 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
3.1.2 Design<br />
Under overvejelserne til hvilket design kassen og klappen og vægten skulle have, har vi søgt<br />
inspiration hos Blære Frugtplantage.<br />
3.1.2.1 Kassen til citronerne<br />
Designet af kassen er valgt da det så vidt mulig skulle undgås at lave en kilemulighed. Da en<br />
kilemulighed, vil stoppe citronerne. Højden på kassen, er bare fast fastslået efter hvordan det hele så<br />
bedste ud.<br />
Længden på det smalleste stykke er valgt pga. at hvis der var mulighed for at citronerne havde<br />
mulighed for at ligge sig i kø, så ville dette være det mest optimale.<br />
Hele kassen er lavet i 2 mm konstruktionsstål, da det hele skulle svejset sammen, var dette en<br />
nødvendighed.<br />
1 mm plade ville være fortynd at svejse i, anden materiale vil hærde hvis det ville blive udsat for så<br />
højde temperaturer og en hurtig nedkøling. Grunden til at dette ikke ville ske med konstruktionsstål<br />
skyldes det lave kulstofindhold.<br />
3.1.2.2 Stilladset<br />
Stilladset er lavet af 20 x 20 mm firkant stål. Højden på stilladset er valgt da det er meningen at<br />
maskinen skal placeret oppe på et bord. Og lave ben længere, vil bare øge ustabiliteten i<br />
konstruktionen.<br />
3.1.2.3 Klemmen<br />
Klemme har vi valgt at lave i plexiglas, dels fordi det ser pænt ud med plexiglas og dels fordi det er<br />
rimelig fleksibelt. Men vi har også valgt at lave det i plexiglasset da det skåner citronerne mest<br />
mulig under produktion. Der ud over vil der blive placeret en svamp under plexiglasset, også for at<br />
skåne citronerne.<br />
Vi har valgt at holderen til citronerne også skal laves i 20 x 20 mm, dels for at holde stilen fra<br />
benene til kassen og dels fordi det fylder lidt. Så virker det ikke kloset.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 54 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
3.1.2.5 Skålen til vægten<br />
Designet af skålen, er kraftig inspireret af en af maskinerne fra blærefrugtplantage, men dette<br />
skyldes ikke det smarte design, men måden som hele vægten er lavet på.<br />
Da designet af denne ligger meget godt op til resten af produktet.<br />
Skålen er også lavet af konstruktionsstål, hvilket måske er lidt uheldigt, men da det fra starten var<br />
meningen at der skulle svejses i skålen, var det jo en nødvendighed. Problemet kan ligge i at<br />
egenvægten for skålen bliver for stor, hvilket kan sætte vægtens funktion ud af funktion.<br />
Kassen over skålen er ligeledes også kraftig inspireret af maskinen fra blære frugtplantage. Denne<br />
er dog lavet i plexiglas. Dette skyldes at det var nødvendigt at tænke på totalvægten som skal side<br />
oven på vægten.<br />
Det er lavet sådan at kassen også hæver sig samtidig med at skålen sænker sig. Hvilket er godt, da<br />
der også kommer en svamp til at side for enden af kassen.<br />
3.1.3 Konstruktion<br />
I dette afsnit, indgår en række konstanter, vi henviser til bilagene. Hvor der er diagrammer<br />
vedrørende forskellige sikkerhedsklasser, arealer, konstanter og standarter.<br />
3.1.3.1 Materialeprøvning<br />
Spænding og forlængelse<br />
For at kunne<br />
dimensionere forskellige<br />
konstruktioner, er det<br />
nødvendigt at teste, det<br />
valgte materiales styrke. Ud<br />
fra de prøver får man så<br />
resultater, som vist på<br />
illustrationen.<br />
Konstruktions stål, som er det<br />
materiale, vi har anvendt til dette projekt, er stål med lavt kulstofindhold.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 55 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
Denne stål type, kan opnå en øvre flydespænding, hvilket vil sige at stålet bliver udsat for en<br />
blivende forlængelse.<br />
Hvis stålet, bliver belastet op til fp, oplever man en elastisk effekt, ligesom vi kender det fra hooks<br />
lov.<br />
Der lyder på at en lineær fjeder har proportional sammenhæng mellem belastning og længde<br />
udvidelse. Derfor søger en normal fjeder tilbage til udgangs position efter belastningen ophører.<br />
Hvis belastningen overskrider fp, kommer den op i området ved den øvre flydegrænse, hvilket vil<br />
sige at den ikke komme tilbage til udgangsposition, men at den har lidt en permanent længde<br />
udvidelse.<br />
Hvis man komme helt op og belaster stålet så meget at det kommer op og ramme fu så har man<br />
fundet grænsen, hvor stålet bliver trukket over.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 56 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
3.1.3.2 Pneumatik<br />
For at kunne lave spændingsberegninger, på de møtrikker som spænder pneumatikcylinderne fast er<br />
det nødvendigt, at kende den kraft som cylinderne trækker og trykker med.<br />
Da vi tilføjer cylinderne 8 bar, da dette er det maksimale tryk som ventilen kan levere.<br />
8bar 8 10 5<br />
= × Pa 1Pa 1 N<br />
m 2<br />
=<br />
Der ved kan jeg konkludere at cylinderen bliver udsat for et tryk på<br />
Pventil 8 10 5 N<br />
⋅<br />
m 2<br />
:=<br />
da jeg ved at kræften er lig specifiktryk ganget med tværsnitarealet på cylinderen<br />
altså:<br />
Fcylinder Pventil⋅ Acylinder Pneumatikcylinderen som sidder på kassen til citronerne, har en diameter på 20 mm<br />
derfor vil det sige at den har et tværsnit areal på:<br />
π<br />
Acylinder 4 20mm<br />
:= ⋅(<br />
)2<br />
Acylinder 314.159mm 2<br />
=<br />
Derved bliver trykket på<br />
Fcylinder := Pventil⋅Acylinder Fcylinder= 251.327N<br />
Fcylinder 10 m<br />
sec 2<br />
=<br />
25.133kg<br />
Dividere med 10 for at finde det i kg. Da det er nemmere at forholde sig til<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 57 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
For at finde hvor stor en kraft, den store cylinder som sider under skålen har.<br />
Gennemføre jeg bare de samme beregninger som ovenfor<br />
8bar 8 10 5<br />
= × Pa 1Pa 1 N<br />
m 2<br />
=<br />
Der ved kan jeg konkludere at cylinderen bliver udsat for et tryk på<br />
Pventil 8 10 5 N<br />
⋅<br />
m 2<br />
:=<br />
da jeg ved at kræften er lig specifiktryk ganget med tværsnitarealet på cylinderen<br />
altså:<br />
Fcylinder Pventil⋅ Acylinder Pneumatikcylindren som sidder på kassen til citronerne, har en diameter på 26.6 mm<br />
derfor vi det sige at den har et tværsnit areal på:<br />
π<br />
Acylinder 4 26.6mm<br />
:= ⋅(<br />
)2<br />
Acylinder 555.716mm 2<br />
=<br />
Derved bliver trykket på<br />
Fcylinder := Pventil⋅Acylinder Fcylinder = 444.573N<br />
Dividere med 10 for at finde det i kg. Da det er nemmere at forholde sig til<br />
Fcylinder 10 m<br />
sec 2<br />
=<br />
44.457kg<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 58 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
3.1.3.3 Træk påvirket bolt<br />
Når en bolt bliver påvirket af en kraft, som i dette tilfælde er kraften for<br />
pneumatikcylinderen, som er beregnet ovenfor.<br />
Er det vigtigt at den har en dimension, så den kan klare trækket<br />
Derfor er det vigtigt at den overholder følgende betingelse<br />
σ =<br />
Hvor,<br />
σ<br />
σ<br />
σ<br />
A<br />
belastet<br />
mas<br />
f<br />
F yd<br />
s<br />
=<br />
belastet<br />
≤<br />
c<br />
F cylinder<br />
=<br />
π<br />
⋅ 8mm<br />
4<br />
f yd<br />
c<br />
≤ σ<br />
As= boltens spændings areal, det er en 8 mm bolt<br />
C= 1,2, da det er et rullet gevind<br />
Fyd=375 N/mm 2 , Henviser til bilagene i konstruktionsmappen. Vi anvender normal<br />
sikkerhedsklasse og kvalitetsbetegnelse 6.8<br />
2<br />
N<br />
375<br />
=<br />
mm<br />
1.<br />
2<br />
max<br />
251,<br />
327N<br />
N<br />
= = 5 2<br />
50.<br />
27mm<br />
mm<br />
2<br />
N<br />
⇔ 5<br />
mm<br />
2<br />
=<br />
312.<br />
5<br />
≤<br />
312.<br />
5<br />
N<br />
mm<br />
2<br />
N<br />
mm<br />
2<br />
2<br />
Og som ventet, er boltens dimension meget over dimensioneret. Derfor kan det kun siges det<br />
boltens diameter er valgt af rent designmæssige oversager, da det vil virke dumt at sætte en 4 mm<br />
bolt i et 8 mm stort hul<br />
3.1.4.Skærehastigheder<br />
Til fremstilling af produktet, er det anvendt 2 slags metaller, HM-stål(hård metal) og HSS(High<br />
speed stål). Ved HSS bliver der højest anvendt en skærehastighed på 25m/min. Og ved hårdmetal<br />
bliver der højest anvendt 125 m/min. det ligger gerne omkring 60-80 m/min<br />
Vi kan bestemme skærehastigheden, ud fra følgende formel<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 59 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
⋅ D ⋅ n<br />
v =<br />
1000<br />
π<br />
Hvor,<br />
n = omdrejninger/min<br />
D = diameteren (emnets diameter ved drejning, værktøjets ved fræsning og boring)<br />
Men da vi ikke kender omdrejningstallet, er vi nødt til at kende den først.<br />
1000 ⋅ v<br />
n =<br />
π ⋅ D<br />
så ved ud drejning af cylinderen til transportbåndet, har vi beregnet følgende omdrejninger/min<br />
Da vi ved drejning, bruger HM-stål, så arbejder vi her med en skærehastighed på omkring 60-<br />
80m/min<br />
80 m / min<br />
n = = 1273omdr.<br />
π ⋅ 0.<br />
02m<br />
min<br />
3.1.5 Momentberegning<br />
Da vi efter forskellige forsøg fandt ud af at hvis strammede transportbåndet hårdt nok op, så kunne<br />
motoren ikke trække det rundt.<br />
Ud fra vores rimelige utydelige datablad over motoren. Er det lykkes os at tyde motorens<br />
- starting torque = 33 Nm<br />
- torque = 15 Nm<br />
For at finde momentet, beregner jeg<br />
først kraften i den første cylinder, da<br />
jeg ved at moment er givet ved:<br />
M = F ⋅ arm<br />
15 Nm = F ⋅ 0,<br />
025m<br />
⇔<br />
15 Nm<br />
F = = 600 N<br />
0,<br />
025m<br />
Der ved har jeg beregnet at hvis der bliver presset med en kraft på 600 N, så kan motoren ikke køre<br />
rundt.<br />
Beregner hvor stor en kraft der skal til for at motoren ikke kan starte<br />
M =<br />
F ⋅ arm<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 60 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
33 Nm = F ⋅ 0,<br />
025m<br />
⇔<br />
33 Nm<br />
F = = 1320 N<br />
0,<br />
025m<br />
De samme krafter spiller også ind, på den anden cylinder.<br />
Søjleberegning<br />
Vi antager at vi arbejder men en simple understøttet stang.<br />
Og at den bliver påvirket som vist på billedet til højre.<br />
Hvis vi rette vinklen op til lodret, så må vi antage at<br />
plexiglasset vægt, rammer centralt på søjlen.<br />
Det skal dog siges at det kun er halvdelen af plexiglassets vægt<br />
som vil påvirke, da der sidder en søjle på begge sider at<br />
plexiglasset.<br />
Beregner først kraften som påvirker søjlen<br />
Da plexiglasset, vejer 400 g så må det give en kraft på<br />
F = m ⋅ g ⇔<br />
F = 200g<br />
⋅10<br />
m / s<br />
F = 2N<br />
σ<br />
σ<br />
i =<br />
i =<br />
beregnet<br />
beregnet<br />
1<br />
12<br />
=<br />
F<br />
A<br />
≤ ks ⋅<br />
2<br />
⇐<br />
fyd<br />
2N<br />
=<br />
=<br />
3mm<br />
⋅ 20mm<br />
⋅ h ⋅ b<br />
A<br />
3<br />
1<br />
3<br />
⋅ 20 ⋅ 3<br />
12<br />
20 ⋅ 3<br />
=<br />
0.<br />
866<br />
0.<br />
033<br />
N<br />
mm<br />
2<br />
6 N<br />
Henviser igen til bilag cd’en, se tabel 8. Finder ståle elasticitetsmodul: E =<br />
0.<br />
21⋅<br />
10 2<br />
mm<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 61 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
Slår op i sikkerhedstabellen, og ser under lav sikkerhedsklasse, da belastningen er så lav som den<br />
er, og bestemmen fyd til:<br />
N<br />
f yd = 204 2<br />
mm<br />
Beregner nu lamda<br />
1 L f yd<br />
λ = ⋅ ⋅<br />
π i E<br />
1 300mm<br />
λ = ⋅ ⋅<br />
π 0.<br />
866mm<br />
204<br />
0.<br />
21⋅10<br />
N<br />
mm<br />
6<br />
2<br />
N<br />
mm<br />
2<br />
=<br />
3.<br />
437<br />
Henviser igen til bilags cd’en<br />
Hvor jeg kan aflæse min ks værdi til 0.08<br />
Så kan nu beregne min<br />
σ = k ⋅ f<br />
σ<br />
max<br />
max<br />
s<br />
yd<br />
N N<br />
= 0.<br />
08 ⋅ 204 = 16.<br />
32<br />
2<br />
2<br />
mm mm<br />
Kan så sammenligne de 2 sigmaværdier<br />
σ ≤ σ<br />
beregnet<br />
max<br />
N N<br />
0.<br />
033 ≤16.<br />
32<br />
2<br />
2<br />
mm mm<br />
Og som forventet, så er ligevægtsstiveren over dimensioneret.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 62 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
3.1.6 Fremstilling af kassen til citronerne<br />
Under fremstilling af selve kassen til citronerne, har vi startet med at klippe 4 plader af 2 mm<br />
konstruktionsstål.<br />
Den første plade som er 1500 x 110 x 2 mm, har vi<br />
bukket 2 steder i 90 grader. Begge steder ligger<br />
henholdsvis 500 mm og 1000 mm inde.<br />
De 2 næste er klippet i 199 x 110 x 2 mm, disse 2 er<br />
blevet bukket i en 103 grader 20 mm inde. På de 20 mm<br />
som er bukket, har vi boret 3 huller, sådan at vi har punkt<br />
svejset pladerne sammen<br />
De sidste 2 plader er lavet i målene 320 x 110 x 2 mm, på<br />
samme måde, har vi bukket pladerne i 103 grader 20 mm inde.<br />
Grunden til at vi har valgt at hæfte pladerne samme, frem for at bukke alle kanterne, i de givne<br />
vinkler. Skyldes at vi dels selv fandt det for svært at bukke en plade, så den blev præcis nok. Og<br />
dels fordi det vil gøre hjørnerne mere stabile. Da vi forventer at det vil komme større tryk på disse<br />
hjørner.<br />
Bunden i kassen består af 2 plader i 2 mm.<br />
Den første plade er klippet som en 6 kant.<br />
Pladen er 2 mm tyk, de den ellers ville<br />
deformere med tiden, da citronernes vægt,<br />
samt det at de bliver hældt ned i kassen og<br />
ikke lagt der ned. Vil skabe et for højt tryk<br />
Tegningen virker en lille smule for tegnet, da<br />
de 3 store sider alle er 500 mm, de 2 skrå, er<br />
klippet i en vinkel på 103 grader med de store<br />
sider. De er begge 179 mm. Den sidste side er<br />
150 mm.<br />
Den anden plade er en alm. firkantet plade.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 63 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
som er klippet i målene, 330x 150 mm, pladen er også her af 2 mm konstruktions stål.<br />
For at få de 2 plader har vi lavet en forsætning af den sidst omtalte plade, således at vi også her<br />
punktsvejser pladerne sammen.<br />
Dette har vi valgt fordi at det her er nødvendigt at<br />
overfladen er pæn og plan, sådan at citronerne ikke<br />
møder unødig modstand ned mod vægten.<br />
Derved kommer bunden til at se således ud.<br />
På billedet ser vi kassen, hvor siderne er sat på.<br />
I hvert hjørne af kassen, har vi savet nogle huller, sådan<br />
at det stilladset, som kassen skal stå på bliver mere stabilt i og med at benene fungere som støtte til<br />
kassen. Hullerne skal passe til stativet, så derfor er det blevet savet i 20 x 20 mm.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 64 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
Stativet til kassen består af en masse firkant rør, i størrelse<br />
20 x 20 mm.<br />
Da kassen har 6 ydrehjørner, som vist på illustrationen til<br />
højre.<br />
Vi har valgt at kassen skal have en hældning på 12˚ sådan<br />
at citronerne har nemmere at ved at trille ned.<br />
Ved det laveste punkt på kassen, skal højden være 500 mm.<br />
Ud fra det kan jeg ved hjælp af lidt simpel geometri<br />
beregne de andre højder på kassen.<br />
Beregninger<br />
højden a<br />
finder a ved hjælp trigomotri tan(v)=modt/hos<br />
a := tan( 12deg ) ⋅340<br />
a = 72.269<br />
da dette kun er højde forskellen, så den hælder med 12 grader<br />
finder jeg højden på selve benet, ved at ligge 500 mm + de 110 mm som kassens højde er<br />
abenet := a + 500 + 110<br />
abenet = 682.269<br />
højden b<br />
på sammen måde som jeg har fundet højden på a, finder jeg højden på b<br />
b := tan ( 12deg ) ⋅840<br />
b = 178.548<br />
og igen ligger jeg 500 mm og 110 mm til<br />
bbenet := b + 500 + 110<br />
bbenet =<br />
788.548<br />
610 mm<br />
De sidste 2 ben kommer til at have højden 500 mm + 110 mm, altså<br />
For at gøre stativet mere stabilt, har vi valgt at sætte nogle tværafstiver, mellem benene.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 65 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
Da det ellers godt kunne blive en smule ustabil, ikke hvis det får lov at stå alene, men det kunne jo<br />
ske at der på en arbejdsplads ville ramme en palle løfter ind i stativet, derfor er det vigtig er det<br />
kommer nogle tværstivere ind i mellem for at støtte.<br />
Tværstiverne bliver først placeret efter at vægten er fremstillet, da den ene af tværstiverne, skal<br />
være holdepunkt for pneumatikcylinderen, som styre vægten.<br />
3.1.6.1 Klappen<br />
Klappen som skal stoppe citronerne, sådan at der<br />
kun kommer en citron ned i vægten ad gangen.<br />
Selve klappen har vi valgt at lave i plexiglas, da den<br />
skal kunne være så fleksibel som mulig, da dette vil<br />
skåne citronerne mest mulig. Under plexiglasset<br />
limer jeg en svamp. Da denne også skal skåne<br />
citronerne.<br />
Klappen spændes fast til en uformet konstruktion,<br />
som er mål lagt til at kunne gå udover kassen til<br />
citronerne.<br />
For at gøre plexiglasset mere fleksibelt, har vi valgt<br />
at ligge et gummi stykke på 3 mm ind mellem<br />
plexiglasset og den uformet konstruktion. For ikke<br />
at beskadige plexiglasset, har vi valgt at ligge et<br />
stykke 2 mm pladestål under. Derved kommer<br />
møtrikkerne ikke i berørelse med plexiglasset.<br />
Vi har fastsat, at pneumatikstemplet skal være<br />
placeret på midten at vores plexiglas, derved kan jeg<br />
beregne højden på min cylinder, dette er bare<br />
almindelig trekants beregning.<br />
Grunden til at hypotinusen, bliver 195 mm skyldes at vi<br />
har valgt at den skal være slået halvt ud, når<br />
plexiglasset står vandret. Og da cylindren har en<br />
minimumslængde på 170<br />
Men højden bliver altså.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 66 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
2<br />
2<br />
h = 195 mm −150<br />
mm = 124.<br />
6 mm<br />
Men da vi allerede har en højde på 20 mm, skal jeg kun lave 2 stænger på 104.6 mm.<br />
For at cylinderen ikke skal støde sammen med stængerne, er det nødvendigt at vi laver 2<br />
mellemstykker som kan være mellem stængerne og cylinderen.<br />
Fremstilling af vægten<br />
Vægten består af 2 dele. En skål, hvor citronerne kommer til at ligger i, det er her hvor citronernes<br />
vægt bliver målt. Den anden del er til for at blokere,<br />
sådan at citronerne ligger stille under vejning.<br />
3.1.7 Skålen<br />
Da det er skålen som skal veje citronerne, er det<br />
nødvendigt at placere vægten under skålen.<br />
Skålen skal have en bredde på 150 mm og have en<br />
dybde på 40 mm. Længden på skålen har vi valgt til<br />
250 mm.<br />
Vi har valgt at bruge 2 mm plade, da det er den plade<br />
tykkelse som vi har brugt gennem hele projektet, derfor giver det det bedste resultat rent<br />
Dette er ikke den mest præcise metode, da det er meget<br />
svært af bukke i den samme vinkel hver gang. Derfor<br />
har bukket af skålen, krævet mange forsøg. Grunden til<br />
designmæssigt.<br />
Måden som vi har bukket de runde kanter<br />
på er sket ved at vi har dukket det over flere<br />
gange, altså bukket 4 steder på selve buen.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 67 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
at vi har valgt at gøre det på denne måde skyldes dels at vi ikke har en cirkelbukke med en diameter<br />
på 80 mm, og dels fordi vi på denne måde har mulighed for at tilpasse højde og bredde bedre.<br />
3.1.7.1 Kassen over skålen<br />
Kassen som skal side over skålen, har vi også valgt at lave i plexiglas, dette skyldes primært at det<br />
rent designmæssigt vil se godt ud men også fordi vægten ikke kan klare for stor en vægt og da vi<br />
har valgt at skålen skal laves i 2 mm, så vil skålen komme til at veje meget i forvejen. Derfor var vi<br />
nødsaget til at vælge et let materiale.<br />
Måden vi har lavet kassen på er at vi har tegnet, illustrationen som er vist til højre, ned på<br />
plexiglasset, for derefter at save den ud med stiksaven.<br />
Derefter har vi varmet den om, således at vi kan<br />
bøje plexiglasset.<br />
Som det ses på billedet neden for, er det meget<br />
vigtigt at vi inden vi begynder at opvarme<br />
plexiglasset, har en opstilling, hvor på plexiglasset<br />
falder ned over.<br />
Der udover er det nødvendigt at vi er 2 personer<br />
til at udføre dette arbejde, da det ellers kan blive<br />
skævt.<br />
Efter vi har fået bukket plexiglasset, har vi som<br />
det kan ses på den næste illustration, så er vi ved at ligge en plade over sådan at plexiglasset får den<br />
skarpeste bukning. Ellers vil meget nemt blive en blød bukning, som der ikke er til at arbejde med.<br />
Montering af pneumatikstemplet<br />
Under skålen, skal vægten placeres, således at den her igennem kan måle vægten på citronerne. På<br />
vægten montere vi så pneumatikstemplet, for at dette skal kunne lade sig gøre. Skal der laves en<br />
monteringsplade som kan spændes fast til både vægten og pneumatikstemplet. Men inden alt dette<br />
kunne ske, skulle vi lige have bestilt, den cylinder som skulle bruges til denne proces. Da slag<br />
længden er rimelig vigtig.<br />
Beregninger<br />
For at kunne beregne den nødvendige slag længde. Har vi lige nogle mål som skal fastsættes.<br />
- Hvor på skålen skal cylinderne placeres.<br />
- Hvor stort et rum skal der være for at citronerne, kan komme videre<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 68 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
- Hældningen på skålen, når cylinderne er ude i fuldlængde<br />
Det siger lidt sig selv at cylinderens placering er afhængig af hvor vægten placeres på skålen. Men<br />
for at få de bedste målinger, er det nødvendigt af differencen mellem den oprindelige vægt og den<br />
målte vægt er så stor som mulig, da dette vil skabe det største udsving og derved de tydeligste<br />
målinger.<br />
Det vil derfor sige at vægten skal så tæt på kassen som mulig, men da ophænget mellem stativet og<br />
skålen kræver 50 mm. Så kan vægten først komme derefter. Hvilket vil sige at cylinderne bliver<br />
monteret halvdelen af vægten længe adderet med 50. det vil sige<br />
125mm/ 2 +50 mm = 112.5 mm inde.<br />
Hullet eller pladsen mellem kassen og skålen afhænger af hvor høje citronerne kan bliver, men da<br />
dette er den faktor som variere mest ved citroner, kan vi fast lægge en længde på 70 mm. Derfor<br />
har vi valgt at skålen skal falde med 60 mm, fra udgangspunkt.<br />
Hældningen på skålen når cylinderen er i fuld længde, har vi valgt til 12˚ da det giver det pæneste<br />
design at hældningen for kassen og vægten er ens.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 69 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
Derved kan jeg opstille følgende beregnings modeller:<br />
Beregninger først den vinkel som<br />
skålen bevæger sig<br />
Da vi har vinklen, kan vi også beregne den buelængde som cylinderens slaglængden skal bevæge<br />
sig<br />
h := 60mm<br />
lskål := 250mm<br />
h<br />
v :=<br />
Derefter kan jeg så beregne selve slaglængden<br />
Da jeg arbejder med følgende<br />
Så ved jeg at<br />
Som det kan ses arbejder vi her i så små vinkler at buelængden og slaglængden næsten blive den<br />
samme.<br />
2π⋅lskål⋅ v<br />
360<br />
60mm⋅ 360deg<br />
2π⋅lskål v = 13.751deg<br />
stoke :=<br />
stoke = 27mm<br />
r := 112.5mm<br />
v := 13.751deg<br />
x 2⋅r sin v<br />
:= ⋅<br />
2<br />
x =<br />
26.935mm<br />
2π⋅lcylinder ⋅v<br />
360deg<br />
Ud fra det kan vi konkludere at vi skal bestille en cylinder med en slaglængde på 27 mm.<br />
Men da dette ikke kunne lade sig gøre, har vi fået fat en cylinder med en slaglængde på 50 mm<br />
Ud fra det kan vi så beregne, den længde skålen vil flytte sig ned med den nye slaglængde.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 70 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
50mm 2⋅r⋅ sin<br />
v ny<br />
Nu da vi har den totale længde som skålen flytter sig, med den anden slaglængde<br />
Så kan vi også beregne den fulde længde som vil opstå mellem kassen og skålen<br />
Skal først bestemme hvor meget samlingspunktet mellem kassen og skålen flytter sig<br />
Altså det punkt som er markeret<br />
Aktså jeg ved der er 50 mm mellem<br />
omdrejningspunkt og samlepunkt<br />
Derved kan jeg beregne buelængden, b<br />
Nu da jeg kender hvor langt samlingspunktet flytter sig, kan jeg også beregne, hvor meget det<br />
yderste af kassen flytter sig.<br />
2<br />
Vny 2 asin 25 mm<br />
:= ⋅ ⋅<br />
r<br />
Vny = 25.679deg<br />
rskål := 250mm<br />
bny :=<br />
2π⋅rskål⋅ Vny 360deg<br />
bny = 112.047mm<br />
b :=<br />
2π⋅50⋅ 25.46<br />
360<br />
b =<br />
22.218<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 71 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
Som det kan ses på tegningen ovenfor, så må forholdet mellem 146 mm og 50 mm være lig<br />
forholdet mellem bue kasse og 22.2 mm<br />
Derfor vil det sige at<br />
buekasse :=<br />
Ud fra de ovenstående beregninger kan vi så konkludere at mellemrummet mellem kassen og skålen<br />
blive på<br />
146<br />
50 22.218 ⋅<br />
buekasse =<br />
64.877<br />
112,04 mm + 64.87mm = 176,91 mm<br />
3.2.2 Ligevægtsstænger.<br />
De 2 ligevægtsstænger, som sidder ved siden af<br />
pneumatikken. Har vi lavet på den måde at vi har målt os<br />
frem til længden af dem, derefter har vi lavet en<br />
forsætning på dem sådan at de kan spændes op på<br />
indersiden af firkantstålet men uden på plexiglasset.<br />
De er blevet klippet i en længde af 300 mm x 20 mm<br />
derefter har vi lavet en forsætning på ca. 15 mm. Midt på<br />
ligevægtsstangen. Da jeg har målt min afstand med den<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 72 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
svamp, som skal sidde for enden af plexiglasset. Kan jeg derefter placere ligevægtsstangen nede på<br />
stilladset., hvor jeg så har svejset dem fast.<br />
3.1.8 Løsningsforslag – mekanisme til bakkefyldning<br />
Vi har flere løsningsforslag til den mekanik der skal samle frugterne og lægge dem på bakker. Det<br />
er her vigtigt at det er en proces der går hurtig samtidig med at den er kontrolleret. Der er flere<br />
aspekter i fremstillingen af en sådan mekanisme da frugterne varierer i størrelse og facon hvilket er<br />
med til at vanskeliggøre håndteringen.<br />
På hver bakke skal der lægges tre frugter hvis der er en normal sortering, men ved pakning af<br />
mindre frugter skal den kunne håndterer flere stykker frugt.<br />
1. løsningsforslag (mekanisme til bakkefyldning)<br />
Vores første løsningsforslag bygger at citronerne kommer fra tre forskellige<br />
transportbånd og bliver så sluset ind i tre rør som samler dem på bakken.<br />
Det forudsætter at der er en tilpas hældning på rørene da frugterne ikke må<br />
komme for hurtig, da det vi forvolde trykmærker, men samtidig skal det foregå i<br />
et tilpas tempo. Rørene skal fremstilles i hård gennemsigtig plast og skal sidde<br />
sammen som ses til højre. Rørene skal ende ca. 7 cm over bakken så den kan køre videre med<br />
frugterne på. For at undgå at frugterne ryger udover siden på bakkerne kan der eventuelt laves nogle<br />
sider som holder dem på bakkerne. Højden fra rørene til bakkerne skal også kunne indstilles alt<br />
efter hvilke frugter som skal lægges på bakkerne.<br />
Fordele<br />
• Lægger citronerne i en den rigtige formation op bakkerne.<br />
• Rimelig let at fremstille da det er hårdt plast der saves i rigtige vinkler.<br />
• Flot ret designmæssigt.<br />
• Let at ses eventuelle fejl, da rørene er af gennemsigt materiale.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 73 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
Ulemper<br />
• Da frugterne kan varierer i størrelse er der mulighed for fastsætning i røret.<br />
• Det forudsætter at der fremstilles tre transportbånd til fodring af rørene.<br />
2. løsningsforslag (mekanisme til bakkefyldning)<br />
Det andet løsningsforslag som vi er kommet frem til er opbygget omkring en kasse hvis mål er at<br />
holde styr over frugterne så de ikke lander ved siden af bakkerne. Da det er en kasse, så ligger<br />
frugterne forskelligt hver gang, men vi har ingen krav til hvordan de ligger på bakken.<br />
For at citronerne bliver på bakkerne når de kører under kassen så skal den bagerste plade kunne<br />
åbnes. Til det kan der bruges pneumatik. Kassen skal fremstilles i konstruktionsplader og der skal<br />
konstrueres et stativ til kassen så den bliver holdt på plads i en rigtig højde over båndet.<br />
Fordele<br />
• Størrelsen har ikke betydning mht. fastsætning.<br />
• Den rimelig let, at fremstille.<br />
• Flot ret designmæssigt.<br />
• Der skal kun bruges ét bånd, inden kassen.<br />
Ulemper<br />
• Kræver mere styring pga. pneumatikken.<br />
• Lang fremstillingstid.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 74 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
3.1.8.1 Valg af løsning til mekanisme til bakkefyldning<br />
Vi har valgt at arbejde videre med løsningsforslag 2, da vi mener at der er flere fordele ved dette.<br />
Det er problematikken omkring fastsætning af frugterne det går at vi arbejder videre med<br />
læsningsforslag 2. Det er også et problem at det kræver tre transportbånd til rørene, da det vil være<br />
tidsmæssigt svært at fremstille. De problemer der kan opstå ved løsningsforlag 2, er at citronerne<br />
måske lægger sig over hinanden. Når den bagerste plade åbnes så vil den øverste citron falde ud af<br />
bakken. En løsning på dette problem er at man styre det første bånd så man kan kontrollere hvor<br />
hurtigt citronerne kommer og hvor langt de falder. En anden ulempe ved løsningsforslag 2, er<br />
pneumatikken, men der er flere steder i det samlede produkt, hvor der indgår pneumatikstempler så<br />
vi skal alligevel sætte os ind i brugen af dem.<br />
3.1.8.2 Løsningsforslag til transportbåndet<br />
Vi skal bruge et transportbånd hvorpå frasorteringen skal foregå. Det er vigtigt at der er<br />
afskærmning på siderne så citronerne ikke falder af båndet. Derud over er der ikke nogen specielle<br />
krav til konstruktionen af båndet.<br />
1. løsningsforslag transportbånd<br />
Det første løsningsforslag er bygget op omkring et rør-<br />
skillet hvor der er monteret to ruller som båndet skal<br />
kører på. Det er udformet som på figuren til højre.<br />
På rørene skal der gå plade lodret op så det danner en<br />
afskærmning af båndet for at sikre at citronerne bliver<br />
derpå.<br />
Fordele<br />
• Det er ikke så dyr at fremstille.<br />
• Designmæssigt virker det som et let udseende<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 75 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
Ulemper<br />
• Åben konstruktion som vil kræve sikkerhedscensorer.<br />
2. løsningsforslag transportbånd<br />
Dette løsningsforslag består af en U-formet rende hvorigennem<br />
båndet køre. I siderne er der monteret lejer så rullerne i hver<br />
ende kan dreje rundt. Den U-formede rende er fremstillet af en<br />
plade hvor der er bukket et stykke op i hver side på 90 grader.<br />
Renden er placeret på to H-formet ben så den er stabil.<br />
Fordele<br />
• Der bliver holdet styr på båndet.<br />
• Det er en lukket konstruktion så der ikke fare for at få fingrene i klemme<br />
Ulemper<br />
• Dyr fremstilling pga. rullelejernes pris.<br />
• Lang fremstillingstid.<br />
• Det er svært at lave en opstramningsmekanisme til båndet.<br />
• Opnåelse af ønskede vinkler i bundpladen.<br />
3.1.8.3 Valg af løsning til transportbånd<br />
Vi har valgt løsningsforslag 1, da vi mener at det er det der bedst opfylder vores behov. Det er<br />
blandt andet prisen og fremstillingstiden der har haft betydning for vores valg. Det er også<br />
forholdsvis svært at få bøjet en U-formet rende til løsningsforslag 2 og samtidigt lave en<br />
strammemekanisme så båndet bliver holdet stramt. Vi mener at det ret designmæssigt også vil virke<br />
som en mere let konstruktion ved at bruge firkantet rør. Vi ved at vi i projektet skal sortere citroner<br />
og af den grund er der meget stor sandsynlighed for at noget af analysen og registrering eller<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 76 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
sorteringen vil foregår på transportbåndet. Det vil derfor også være mere ideelt at man har firkantet<br />
rør langs båndet så man har mulighed for at montere diverse censorer og sorteringmekanismer.<br />
3.1.8.4 Konstruktionsprogram – Solid Works<br />
Vi har under udarbejdelse af vores produkt gjort brug af tegneprogrammet Solid Works 18 til at<br />
konstruere de ønskede produktdele samt samling af dem. Det har givet os mulighed for at give os en<br />
overordnet fornemmelse af vores samlet produkt samt delprodukterne.<br />
3.1.8.5 Design mekanisme til bakkefyldning<br />
Under overvejelserne til udformningen har vi fyldt vores løsningsforslag meget. Vi har valgt at<br />
fremstille den i 2mm plade da vi synes det er det pæneste ret designmæssigt samt holdbar nok til<br />
dette formål. Kassens låge kører på en 8mm aksel så lågen kan vippe op foruden meget modstand.<br />
Kassens bund skal passe så den kan nå ned over en citronbakke, dog skal der stadigvæk være lidt<br />
friplads, da bakkerne ikke kommer kørende helt præcist.<br />
3.1.8.5.1 Fremstilling af kassen<br />
Kassen består af fire plader hvor den nederste del er bukket i 45 grader i en højde af 20mm i<br />
hjørnerne er der klippet ind i 45grader så kassen lukkes tæt. Højden på siderne er 75mm og på<br />
lågen er der placeret en tap så man kan montere et pneumatikstempel.<br />
Lågen sidder fast ved at der er svejst to møtrikker på bagsiden. Møtrikkerne er blevet boret ud med<br />
et 8mm bor så stangen kan gå igennem uden at få specielt meget modstand.<br />
Til at holde styr på stangen er der placeret to topskruer men dette er ikke den optimale løsning da de<br />
begynder selv at køre ud af gevindet. Det bedste vil være hvis man benyttede selvstrammende<br />
møtrikker men dem havde vi desværre ikke noget af på skolen.<br />
18 Se programbeskrivelse: Bilags cd – Solid Works beskrivelse (Word dok.)<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 77 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
3.1.8.5.2 Design af transportbåndet<br />
Materialevalg<br />
Vi har brugt firkantet rør med en dimension på 20 x 20mm og en godstykkelse på 1.5mm. Det<br />
firkantede rør er gennemgående i hele projektet da vi mener at det ret designmæssigt giver et flot<br />
finish. Det plade som er brugt til afskærmning har vi valgt at skulle være 2mm da det har en tilpas<br />
styrke samtidig med at det ikke ser for massivt ud.<br />
Får vi gik i gang med fremstillingen af transportbåndet gjorde vi os nogle overvejelser i forbindelse<br />
med konstruktionen. Vi vidste at det skulle være bygget op over et rørstativ, hvorpå der er monteret<br />
to rullerør som båndet skal køre på. For enden skal der kunne komme et transportbånd med tomme<br />
bakke kørende på tværs af enden af båndet. Vi har derfor lavet kassen og går ud fra at vi kan<br />
montere den så det kommer til at passe med at citronerne kommer på båndet og falder ned i kassen<br />
og videre ned i bakken.<br />
3.1.8.5.3 Femstilling af transportbåndet<br />
3.1.8.5.3.1 Rørstativ og bøsning til opstramningsmekanismen<br />
Vi startede med at fremstille det rørstativ, som skal holde transportbåndet<br />
stabilt. Vi har savet to firkantet rør på henholdsvis 1055mm og 1245mm,<br />
da der skal være plads til mekanismen til bakkefyldningen. I den ene ende<br />
af de to rør har vi fræset et 12mm spor i en længde på 40mm til<br />
opspændingsmekanismen til båndet. Efter det har vi slået to stykker<br />
nylonbøsninger ned i enden af røret, så de gør ind under det fræset spor.<br />
Bøsningerne af nylon har en endeflade på 18mm x 18m, da det skal være en hård drivpasning, så de<br />
ikke glider længere ind i røret ved belastning. Efter, at vi har<br />
monteret bøsningerne har vi fræset et nyt 10mm spor på en<br />
længde af 40mm, da det er i det som akslen med<br />
transportbåndet skal glide i.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 78 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
For at kunne stramme akslen så båndet bliver stramt har vi<br />
varmebøjet en 8mm stang omkring en 10mm aksel så det danner<br />
en krog. I enden har vi lavet gevind så man kan stramme båndet<br />
vha. en møtrik i hver side. Vi har svejset en 5mm plade i enden af<br />
røret som man strammer båndet op imod.<br />
3.1.8.5.3.2 Nylonbøsning ved motoren<br />
I den anden ende af transportbåndet skal der også være bøsninger som akslen med transportbåndet<br />
på kan glide i. Vi har fræset et 17mm spor i toppen af røret så vi kan nedsænke en nylonbøsning i<br />
røret der hvor akslen skal være placeret.<br />
3.1.8.5.3.3 Aksel og rullerør<br />
Vi har drejet fire nylonbøsninger med en ydre diameter på 45mm og en længde på 30mm, herefter<br />
har vi boret et hul på 10mm i midten.<br />
De er blevet banket ned i et rør med en ydre diameter på 48mm og en indre på 44mm. Hullet og<br />
akslens diameter har en forskel på 10mm, for at sikre at vores fast drivpasning holder det samlet. Vi<br />
har brugt røret med den ydre diameter på 48mm, selvom vi havde besluttet at bruge en på 50mm.<br />
Det skyldes at skolen ikke lå inde med noget i den given dimension samt at vi mente at det ikke vil<br />
være noget problem da vi har mulighed for at stamme båndet op.<br />
Vi har brugt en aksel på 10mm som er den motoren skal spændes op på. Vi har valgt at lave en<br />
bevægelig pasning mellem akslen og nylonbøsningerne og istedet bruge rørstifter da det giver<br />
muligheden for at udskifte bøsningerne ved for meget slidtage.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 79 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
3.1.8.5.3.4 Afskærmning<br />
For at sikre at citronerne ikke triller af båndet har vi punktsvejset plader langs de to rør som er<br />
parallelle med båndet. Pladerne har en højde på 65mm fra toppen af røret. Pladerne varier i længden<br />
alt efter hvor de er placeret. Pladerne er 80mm som er blevet bukket i 90 grader 15mm inde fra<br />
bunden. Inden har vi boret huller så vi kan punktsvejse dem fast til rørstativet.<br />
3.1.8.5.3.5 Afstandsstykker<br />
Vi har savet to firkantet rør på 210mm som skal svejses på mellem de to lange rør der går parallel<br />
med båndet. Vi har sat to 2mm plader på hver så de griber omkring den modstående stang. Det er<br />
for at man skal kunne skille stativet ad. Vi har derfor brug bolte<br />
til at holde det på plads med.<br />
Vi har boret et 6mm gennemgående hul til 6mm bolt der skal<br />
hold sammen på de to langsider. Vi mener at de 6mm er en<br />
holdbar løsning da båndet ikke bliver belastet specielt meget de<br />
givne steder, samt der forbliver mere materiale omkring bolten<br />
ved at det er en mindre dimension.<br />
3.1.8.5.3.6 Ben<br />
Hele transportbåndet er placeret på ben bestående af 260mm firkantet rør. Der er i alt syv ben som<br />
båndet støtter på.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 80 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
3.1.8.5.3.7 Cylinderarme<br />
Ud for hvert afstandsstykke er der svejst en cylinderarm til de<br />
pneumatikstempler som skal få svingarmene til at åbne og lukke.<br />
De er også fremstillet af firkantet rør og har en længde på 280mm.<br />
For enden af røret er der svejset en 8mm stang på som<br />
pneumatikcylinderne passer ned over. I stangen er der lavet 8mm<br />
gevind så man kan spænde stemplerne fast med to møtrikker.<br />
3.1.8.5.3.8 Svingarme<br />
Vi har klippet to stykker plade på 45 x 260mm hvor vi har boret to 3.4mm huller i den ene ende.<br />
Bagefter har vi nedsænket dem med et 6.3mm bor for at få en glat overflade ud mod<br />
transportbåndet.<br />
På pladen er der svejst en 8mm tap på til fastgørelse af pneumatikstemplet. Den er placeret i en<br />
afstand på 110mm fra omdrejningspunktet i hængslet som det er spændt op i.<br />
Svingarmene bliver gjort fast med messinghængsler som måler 45 x 25mm.<br />
3.1.8.5.3.9 Arm bakkelæggermekanisme<br />
Vi har lavet armen som holder pneumatikstemplet til lågen<br />
på kassen til bakkelæggermekanismen ud af en 250mm<br />
firkantet rør i lodret position og en 47mm stang vandret<br />
position. Til at lave konstruktionen stabilt har vi svejst et<br />
stykke rør på i 45 graders vinkel i hjørnet mellem de to andre<br />
stænger. Foruden på den vandrette arm er der placeret to<br />
stykker 2mm plade til at holde pneumatikstemplet på plads<br />
med.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 81 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
3.2 El<br />
3.2.1 Temperaturdifferencemåler<br />
Det er vigt at citronerne ikke er fugtige når<br />
de pakkes da fugten ikke kan trænge ud<br />
igennem det plastic der kommer omkring<br />
dem. Hvis de er fugtige vil det betyde en<br />
væsentligt kortere holbarhedstid.<br />
Citronerne opbevares i kølerum med en<br />
temperatur på ca. 4 og 7 grader. I<br />
pakhallen er der imellem 10 og 20 grader afhængelig af årstiden. Temperaturdifferansen gør at der<br />
sætter sig fugt på citronerne. Det er klart at luft fugtigheden i pakkehalden også har en indflydelse<br />
på hvor meget fugt der afsættes på citronerne men per erfaring er det temperaturen der er den<br />
væsentelige faktor. Derfor tages citronerne ud fra kølerummet ca. en halv time før pakkningen.<br />
For at få et intryk af om der er fugt på citronerne i pakningsøjeblikket, måler vi<br />
temperaturdifferansen på citronerne til omgiverlserne. Dette kan gøres på flere forskellige måder<br />
med fx lazer, halvledere eller udvidende væsker. Laseren ville helt klart være den bedste til at måle<br />
lokalt på den enkelte citron, men da det er meget komplicered teknik, her vi valgt at bruge halvleder<br />
egnskaben i en transistor. Dette gør dog at det ikke er mulig at måle derekte på citronen, men ved at<br />
måle temperaturen på den jernplade citronerne læger på, kan vi få et tilnærmelsesvist udtryk.<br />
De to temperature AD konverteres og sendens videre til en PIC. For at spare en AD konverter<br />
bruger vi en multiplexer til at skifte<br />
imellem de to DC temperatur værdier.<br />
Vi har delt temperaturdifferencemåleren<br />
op i følgende afsnit:<br />
• Temperatursensore<br />
• AD konverter<br />
• Multiplexer<br />
• PIC<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 82 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
3.2.1.1 Temperatursensore<br />
Vores to temperatursensorer som skal måle temperaturen på citronerne i forhold til omgivelserne er<br />
bygget op om en operationsforstærker og en KTY diode, som er en halvleder og derfor en<br />
temperaturfølsom<br />
modstand.<br />
For at vi kan får<br />
temperaturen ud som en<br />
spænding fra 0-5V bruger<br />
vi et kredsløb med en<br />
operationsforstærker, som<br />
det vigtigste. Kredsløbet<br />
ses her til højre.<br />
Modstandene er fastsat ved<br />
hjælp af et program kaldet<br />
”T-KTY10-6”. Vi har valgt at den skal kunne måle fra 0 til 30 grader. Det vil sige at når<br />
temperaturen er 0 grader vil der ligge 0v på OUT og ved 30 grader ligger der 5v. modstanden i<br />
KTY’en er ca. 1,64k ohm ved 0 grader og 2,07 k ohm ved 30 grader. Modstandsværdierne skal<br />
være meget præcise og derfor er det nødvendigt at serie og parallelkoblinger af forskellige<br />
modstande.<br />
Kty'en udgør sammen med R3,R4, R5 og R1 en spændingsdeler der er i forbindelse med den<br />
negative indgang på operationsforstærkeren. R6,R7,R8 og R2 udgør<br />
også en spændingsdeler som har forbindelse til den anden indgang på<br />
operationsforstærkeren. R9,R10 og R11 er en såkaldt tilbagekobling og<br />
ved hjælp af denne vil operationsforstærkeren hele tiden holde<br />
spændingsforskellen mellem indgangene på 0.<br />
Udgangen af operationsforstærkeren er forbundet til en transistor, der<br />
skal forstærke udgangsspændingen fra operationsforstærkeren med<br />
forsyningsspændingen så vi kan få løftet udgangsspændingen op til 5V.<br />
R13 er kun for at holde PNP transistoren til nul.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 83 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
Effekten i spændingsdeleren (KTY, R3,R4, R5 og R1) er:<br />
U<br />
P =<br />
R<br />
2<br />
2<br />
5<br />
P =<br />
1<br />
+ R1<br />
+ KTY<br />
1 1 1<br />
+ +<br />
R R R<br />
3<br />
4<br />
5<br />
2<br />
5<br />
P =<br />
= 0,<br />
004W<br />
1<br />
6<br />
3,<br />
9 ⋅10<br />
1<br />
1<br />
+<br />
10 ⋅10<br />
3<br />
1<br />
+ 3<br />
3,<br />
9 ⋅10<br />
+ 1⋅10<br />
3<br />
3<br />
+ 1,<br />
64 ⋅10<br />
Da dette er meget lidt antager vi at det ikke her nogen indflydelse på temperaturen.<br />
Den ene sensor er monteret under kassens hvor citronerne lægger før pakningen og den anden måler<br />
luft temperaturen.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 84 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
3.2.1.2 Temperatur kode<br />
Vi bruger en PIC16F628 microcontroller til at aflæse og sende værdierne til masteren. Koden er<br />
bygget op omkring en hovedløkke, denne køre så længe den ikke har fået et stop signal fra<br />
masterpic’en.<br />
PIC’en starter med at sætte ben 7 på PortB høj, dette signal går til en analog multiplexer der skifter<br />
mellem 2 indgangssignaler til et udgangssignal, disse analoge spændinger fra to temperatur<br />
sensorer, bliver så skiftevis sendt til en AD konverter. Værdien fra AD konverteren læses nu ind i<br />
PIC’en på PortA, denne værdi gemmes. PIC’en laver så en forsinkelse på to sekunder, dette gøres<br />
for at AD konverteren har tid til at skifte og for værdien vil kunne aflæses på dioderne på AD<br />
konverterens udgang. Så skiftes der til den anden analoge indgang ved at sætte ben 7 på PortB lav<br />
igen, der aflæses og der laves også her en forsinkelse. For at gøre evalueringen simplere i masteren,<br />
undersøger programmet hvilken temperatur der er den største og sender den først og den laveste<br />
bagefter. Den spørger efter om data 1 er større end data 2, hvis ja så sender den data 1 først osv. Når<br />
alt dette er udført starter programmet forfra. Denne data evalueres og skrives i masteren.<br />
3.2.1.3 A/D konverter<br />
Den spænding der kommer ud af termometret skal før vi kan bruge det i vores produkt laves om til<br />
et binært tal, dette gøres med en A/D-<br />
konverter, som er forklaret i teori<br />
afsnittet. Vi har valgt at bruge en 8 bit<br />
A/D konverter (ADC0804) der<br />
anvender Successive approximations<br />
metoden til at konvertere. Chippen<br />
konvertere den analoge spænding fra<br />
0V til 5V.<br />
Chippen kan bruges til mange<br />
forskellige applikationer, men til<br />
temperatur spændingen bruges<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 85 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
kontinuerlig konversation hvor chippen konstant konverterer den spænding som gives på Vin fra<br />
operationsforstærkeren. CS og RD skal sættes til lav og WR og INTR skal have en starterpuls.<br />
Denne puls er en slags nulstilling og skal være lav da det bliver inverteret i chippen. Vi har valgt at<br />
lave den med kredsløbet til højre. Når der kommer spænding på kredsløbet lader kondensatoren op<br />
igennem modstanden på 220k ohm. Spændingen på PNP transistorens base bene vil derfor gå høj et<br />
kort øjeblik og derfor vil den lukke. På grafen til højre kan ses hvordan den røde graf er forsinket i<br />
forhold til den blå. For uden starterpulsen sidder et RC kredsløb til at lave den egentlige oscillation<br />
og opdateringshastighed. Således er kondensatoren koblet mellem CLK IN og GND og modstanden<br />
mellem CLK R og CLK IN. En vigtig detalie på denne chip er at outputtet er invertet.<br />
Det tager chippen 73µS at konvertere en spænding. Dette er egentlig uvæsentligt i dette tilfælde da<br />
bit værdien kun skal måles med 2 sek. mellemrum. Kræver applikationen en hurtigere konvertering<br />
kan en flash AD konverter med fordel anvendes.<br />
3.2.1.4 Multiplexer<br />
Da vi skal måle 2 forskellige temperaturer, har vi valgt at bruge en multiplexer (4052)<br />
til at skifte imellem DC værdierne, i stedet for at have 2 AD-<br />
konvertere. På multiplexeren har vi anvendt benene 1 og 5 som<br />
inputs. Grunden til at vi har anvendt netop de ben er at vi ville<br />
styre den med kun et ben fra PIC’en. Der er 2 inputs, A og B, og<br />
tilsammen kan de danne 4 forskellige signaler da de anvendes<br />
binært, men da der kun skal bruges 2 signaler, er port B altid sat til<br />
lav. Ben A er forbandt med PIC’en således den<br />
skifter imellem de to temperaturer ved at sende<br />
høj og lav. Som man kan se på tabellen åbner 2<br />
lave input for Y0 som sidder på ben 1, og når port<br />
B er lave og port A er høj så åbner det for Y1 som<br />
sidder på ben 5. INH er en form for et inverted<br />
enable input, så multiplexeren virker kun hvis<br />
INH som sidder på ben 6, er sat til at være lav. Inputtet på Y-portene kommer ud som output på Y-<br />
COM og går videre til AD konverteren.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 86 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
Temperaturmåleren er lavet på 3 print. Et styrtende print med AD konverter, Multiplexer og PIC, og<br />
to temperatursensorprint. Dette er gjort for at man namt kan udskifte en af sektionerne hvis den<br />
skulle gå i stykker. På<br />
styreprintet er monteret<br />
kontrol dioder for de 8 bit.<br />
De skifter imellem de to<br />
temperaturer med 2 sek.<br />
Mellemrum.<br />
Følerprintet er et af de mest<br />
simple print vi har lavet, men<br />
paradoksalt nok, er det det<br />
eneste vi ikke har fået til at<br />
virke. Skematiket er derfor<br />
opstillet på et fumlebradt<br />
hvor det virker upåklageligt.<br />
Fuld skematik, større billeder og print layout findes på bilags cd.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 87 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
3.2.2 Citron sensor<br />
Der skal side i alt 3 sensorer på maskinen for at måle på hvornår der kommer citroner og<br />
transportbåndets position. De er alle opbygget på samme måde med en sender og modtager IR<br />
diode. Vi har valgt at bruge IR lys da det ikke påvirkes af det almindelige lys der findes i pakke<br />
haller. Af alternative løsninger kan nævnes ultralyd sender/modtager, lazer lys eller almindeligt lys<br />
og lys sensor, men vi har vurderet at IR sender/modtager løsningen er den bedste og billigste. IR<br />
senderen koster 19 1,05 kr. og modtageren koster 1,23 kr. selvom de 3 sensore ikke skal virke i<br />
samme sammen hæng er de også opbygget på det samme type print.<br />
1. sensor sidder ved klappen der stopper og separere citronerne.<br />
2. sensor sidder i farve kodnings kassen.<br />
3. sensor er måler på transportbåndets position<br />
De to første sensorer er lavet ved at sætte modtager og sende dioden<br />
over for hinanden således strålen bliver afbrudt når der passere en<br />
citron. Ved den 3. sensor er både sender og<br />
modtager dioden placeret under<br />
transportbåndet. På transportbåndet er der en<br />
lille refleks så der bliver forbindelse imellem<br />
dioderne når den passere. Modstanden i<br />
modtager dioden bliver mindre jo mere IR<br />
lys den modtager. Dioden er sat i forbindelse med en variabel modstand som også er forbundet til +.<br />
Modstanden fungere derved som en spændingsdeler. Signalet aktivere en PNP transistor når<br />
19 http://www.el-supply.dk (nr. 4545 og 4546)<br />
modstanden i dioden bliver lille og den derved<br />
bliver trukket mod nul. Transistoren åbner til<br />
det grønne ben på den to farvede lysdiode<br />
samtidig med den lukker for den sidste PNP<br />
transistor. Derved vil farvedioden altid vise rød<br />
eller grøn.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 88 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
Printet er lavet sådan at det hænger udelukkende i modstanden så der er styr på det.<br />
Fuld skematik, større billeder og print layout findes på bilags cd.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 89 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
3.2.3 Bevægelsessensor - PIR<br />
For at øge sikkerheden på maskinen, har vi valgt at montere bevægelses sensorer så den stopper<br />
hvis en hånd kommer i nærheden af farlige steder. Det kan selvfølgelig diskuteres hvor farlig denne<br />
maskine er, men da de største stempler på transportbåndet kan presse og trække med 44,5 kg, har vi<br />
vurderet at dette er nødvendigt. Sensoren er placeret som vist på tegningen pegende imod de 3<br />
største stempler.<br />
Bevægelsessensoren måler på om der sker ændringer i rummets udstråling af infrarødt lys. PIR står<br />
for Pyroelectric Infra Red Sensor. Sensoren indeholder 2 krystaller som er følsomme overfor<br />
infrarødt lys. Hvis der sker en ændring i lyset vil krystallet<br />
producere en svag strøm som bliver opfanget af en<br />
indbygget FET transistor. Der kan tilmed måles fra hvilken<br />
side f.eks. en person passerer sensoren da den ene krystal<br />
giver positiv puls på udgangen og den anden giver en<br />
negativ puls ved ændring af den infrarøde lysstyrke.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 90 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
Alle ting har en infrarød udstråling med mindre genstanden har det absolutte nulpunkt. Jo varmere<br />
objektet er, jo mere udstråling har det. Det infrarøde filter gør at kun infrarøde frekvenser, kommer<br />
igennem. Der er en markant forskel på almindeligt baggrunds udstråling på citronerne i forhold til<br />
mennesker er det ikke noget problem at de bevæger sig. PIR sensoren er netop bygget til at<br />
observere menneskelig bevægelse.<br />
Det svage signal fra PIR’en bliver opfattet af et kredsløb bygget op af operationsforstærkere.<br />
Signalet bliver forstærket op gennem 2 forstærker trin som forstærker 10.000 gange. Disse<br />
forstærkere sørger samtidig, ved hjælp af en kondensator som modkobling, at kun pulser på under<br />
10Hz kommer igennem. Modstanden og kondensatoren mellem de to forstærkere sørger for at der<br />
ikke kommer DC spænding over til den næste forstærker.<br />
Efterfølgende går signalet ind i 2 sammenlignere (<strong>com</strong>parator) – en til at detektere en positiv puls<br />
og en til den negative. Disse får deres referencespænding fra en spændingsdeler hvor de måler på<br />
hver side af 2 dioder. Udgangene på de to sidste operationsforstærkere er sat til en and gate da<br />
signalet fra går lav hvis der bliver registret en bevægelse. Hvis en af de to operationsforstærker gå<br />
lav lukker and gaten og PNP transistoren åbnes så lysdioden tændes og signalet til marster PIC’en<br />
går høj.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 91 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
Imellem PAD1 og PAD2 sidder<br />
der en 100k ohms variabel<br />
modstand til at styre følsomheden<br />
på referencespændingen.<br />
Fuld skematik, større billeder og<br />
print layout findes på bilags cd.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 92 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
3.2.4 Vægt<br />
Der findes flere måder at afmåle vægt på. De to mest normale<br />
er enden med en strain gage eller med en kondensator vægt.<br />
Strain gagen er bestående af en leder belagt med folie. Når<br />
foliet bliver udsat for en kraft bliver afstanden imellem<br />
lederne længere og modstanden ændre sig. Der er mange<br />
måder at montere Strain gagen på. En af måderne er som<br />
vist til højre med en kerne som flytter sig. Fordelen med<br />
Strain gagen er at den kan anvendes i konstruktioner med<br />
meget store belastninger.<br />
Kondensator vægten er i princippet bare<br />
en variabel kondensator. Som vist på<br />
tegningen til høje, er afstanden imellem<br />
de to røde plader varierende alt efter<br />
hvor meget vægt cellen bliver udsat for.<br />
Jo mere vægt, jo længere bliver afstanden. Denne type er meget præcise og derfor ofte brugt i<br />
køkkenvægte osv. Derfor er det også denne type vi har valgt at arbejde med.<br />
En kondensator består af 2 ledere adskilt af et ikke ledende materiale. Kondensatoren oplades ved at<br />
påføre denne ladningen Q på den ene plade og –Q på den anden.<br />
Ladningen kan dermed betegnes som:<br />
Q = C ⋅U<br />
Kapaciteten måles i Farad (F) og kan findes ved følgende, når 0 er<br />
vakuum permittiviteten, A er pladearealet og d er afstanden mellem<br />
lederne:<br />
C = 0 ⋅<br />
A<br />
d<br />
ε<br />
8,85<br />
10 −<br />
⋅<br />
12 F<br />
ε 0<br />
m<br />
=<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 93 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
Kondensatorvægten forbindes som en RC kreds således der sker en oscillation. Denne kan laves på<br />
mange forskellige måder med fx en 555’er chip. Den er dog ikke særlig anvendelig til vores brug da<br />
man så skal bruge en chip per oscillation. Derudover er max oscillations hastigheden 20 på chippen<br />
kun 500-kHz og da hastigheden i vores kredsløb kan komme op på omkring 200 kHz er vi for tæt<br />
på. Derfor har vi lavet kredsen med en invertet schmitt trigger (40106). Denne chip har i alt 6<br />
uafhændelige schmitt triggere og den klare frekvenser helt op til 4500 kHz Formlen for et RC led<br />
med denne chip, som vist til højre er fundet i databladet:<br />
1<br />
f =<br />
VT<br />
+ ⋅ ( V<br />
R ⋅ C ⋅ ln(<br />
V ⋅ ( V<br />
T −<br />
DD<br />
DD<br />
−V<br />
−V<br />
T −<br />
T +<br />
)<br />
)<br />
)<br />
Når man indsætter kondensator formlen bliver udtrykket følgende:<br />
1<br />
f =<br />
A VT<br />
+ ⋅ ( V<br />
R ⋅ε<br />
0 ⋅ ⋅ ln<br />
d V ⋅ ( V<br />
T −<br />
DD<br />
DD<br />
−V<br />
−V<br />
T −<br />
T +<br />
)<br />
)<br />
R er modstanden. Vi har valgt den til at være 1m ohm da kondensator værdien bliver meget lille.<br />
A er arealet, i dette tilfælde er det ca. 30 cm 2 = 0,003 m 2<br />
d er afstanden imellem pladerne og er den eneste varierende faktor og det er dermed den som<br />
udtrykker den endelige frekvens<br />
VDD er forsynings spændingen på chippen, i dette tilfælde er<br />
den 5v.<br />
VT+ er åbnings spændingen.<br />
VT- er lukke spændingen.<br />
Som det kan ses på tabellen over 40106eren til højere, er<br />
åbnings spændingen imellem 3 og 4,3v og lukke spændingen<br />
imellem 0,7 og 2v ved 5v forsynings spænding.<br />
Jeg fastsætter de to konstanter således at der bliver en volts differanse:<br />
VT+ = 3V<br />
VT- = 2V<br />
20 http://www.williamson-labs.<strong>com</strong>/555-tutorial.htm<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 94 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
Her kunne man føre formelen videre og indsætte et udtryk for diameteren d ved at betragte vægten<br />
som en fjeder:<br />
F<br />
x = Hvor F er kraften vægten påvirkes med, k er fjederkonstanten og x er længde ændringen.<br />
k<br />
Vi har dog ikke valgt at gøre dette da vi ikke kender fjederkonstanten i vægten. Man kunne finde<br />
den med samme formel, men dette vil give et meget upræcist resultat da x kun ændre sig meget lidt.<br />
Værdierne indsættes i den tidligere formel:<br />
f =<br />
1⋅10<br />
6<br />
⋅ 8,85 ⋅<br />
1<br />
2,<br />
153⋅10<br />
d<br />
f =<br />
−8<br />
d<br />
f =<br />
2,<br />
153⋅10<br />
−8<br />
10<br />
−12<br />
1<br />
0,<br />
003 3 ⋅ ( 5 − 2)<br />
⋅ ⋅ ln( )<br />
d 2 ⋅ ( 5 − 3)<br />
Diameteren d, lægger imellem 3mm og 1mm (0,003m og 0,001m) i vægten.<br />
0,<br />
001<br />
f 46,<br />
447kHz<br />
8<br />
2,<br />
153 10<br />
=<br />
= −<br />
⋅<br />
0,<br />
003<br />
f 139,<br />
340kHz<br />
8<br />
2,<br />
153 10<br />
=<br />
= −<br />
⋅<br />
Åbningstiden for en høj puls er:<br />
1 −<br />
T = = 2,<br />
15⋅10<br />
46447<br />
1 −<br />
T = = 7,<br />
18⋅10<br />
139340<br />
5<br />
sek<br />
6<br />
sek<br />
Operationstiden for 40106 smitt triggeren er typisk 220·10 -9 sek og det er klart at åbningstiden T<br />
skal være væsentligt højre før man ikke komme i nærheden af max oscillationshastigheden.<br />
Som det kan ses på grafen er frekvensen direkte proportionel med længden imellem de to plader og<br />
dermed vægten.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 95 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
Groft sagt er vores metode delt op som<br />
vist på billedet til højre med de to clok<br />
frekvenser sat på tælleren og videre til<br />
PIC’en.<br />
Frekvensen på marster oscillationen bestemmer hvor lang tid vægt cloken tæller. Modstanden R er<br />
derfor variabel fra 1k ohm til 480k ohm og kondensatoren er 1µf. Ved en modstand på 10k ohm er<br />
følgende:<br />
1<br />
f =<br />
= 123,<br />
32Hz<br />
Vægten opdater her 123,32 gange i sekundet.<br />
3 −6<br />
3⋅<br />
( 5 − 2)<br />
10 ⋅10<br />
⋅1⋅10<br />
⋅ ln<br />
2 ⋅ ( 5 − 3)<br />
1 −<br />
T = = 8,<br />
1⋅10<br />
123,<br />
32<br />
3<br />
sek<br />
Tælleren tæller hver gang den får en høj puls og derfor skal svingningstiden ganges med to da hver<br />
andet signal er lavt. Dermed vil tælleren opnå følgende værdier:<br />
n<br />
n<br />
−<br />
8,<br />
1⋅10<br />
2,<br />
15⋅10<br />
(<br />
2<br />
3<br />
= −5<br />
−<br />
8,<br />
1⋅10<br />
7,<br />
18⋅10<br />
(<br />
2<br />
3<br />
= −6<br />
= 753<br />
)<br />
= 2256<br />
)<br />
Da det er en 8 bit tæller vi bruger, skal det højeste tal ikke overstige værdien 256. hvis dette sker,<br />
vil tælleren starte fra 0 igen osv. Derfor skal modstanden i master oscillationen være lavere så det<br />
kommer en hurtigere frekvens.<br />
Der skal dog en del mere til at få processen til at fungere i virkeligheden. Tælleren kan nemlig kun<br />
aflæses på det tidspunkt hvor masteren går lav og optællingen stopper. Herefter skal tæller chippen<br />
restartes således en ny optælling kan startes igen.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 96 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
Herunder ses de forskellige oscillationer.<br />
For at der går at stykke tid imellem optællingen er færdig til tælleren resættes skal der sidde en<br />
monostabil multivibrator. Dette ses på skematikken ved D sektionen i IC1. Når ben 6 går lav på<br />
IC1C aflades kondensatoren C9 igennem en variabel modstand. Når spændingen på ben 9 når under<br />
de førnævnte 2 v, vil den inverdede schmitt trigger sætte resæt benet højt. Formlen for denne<br />
afladning er:<br />
U U =<br />
t<br />
R C<br />
VDD e<br />
−<br />
⋅ ⋅<br />
U er spændingen imellem modstanden og kondensatoren.<br />
UVDD er forsynings spændingen (5v)<br />
t er tiden<br />
R er modstanden<br />
C er kondensatoren<br />
Tiden der skal gå imellem optællingen er færdig til tælleren resættes skal afpasses med den tid<br />
master oscillationen er lav. Derfor har de den samme modstand igennem en dobbelt variabel<br />
modstand. Derfor er det kondensatorens værdi der skal afpasses. Ved eksemplet fra før med<br />
modstanden på 10k ohm, var åbningstiden og dermed også lukketiden på marster oscillationen på<br />
−3<br />
8,<br />
1⋅<br />
10 sek . Vi har bestemt at tiden skal være 2/3 af denne.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 97 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
−3<br />
2 ⋅8,<br />
1⋅10<br />
−3<br />
3<br />
= 5,<br />
4 ⋅10<br />
sek<br />
Tiden, forsyningsspændingen, modstanden og slut spændingen (2v) indsættes i formlen således det<br />
kun er kondensatorværdien der er den ukendte faktor.<br />
2 = 5⋅<br />
e<br />
ln<br />
2<br />
5<br />
−3<br />
−5,<br />
4⋅10<br />
3<br />
10⋅10<br />
⋅C<br />
−3<br />
− 5,<br />
4 ⋅10<br />
=<br />
3<br />
100 ⋅10<br />
⋅C<br />
−3<br />
− 5, 4 ⋅10<br />
−7<br />
C = = 5,<br />
89 ⋅10<br />
F (0,589µf)<br />
3 2<br />
10 ⋅10<br />
⋅ ln<br />
5<br />
Kondensatoren i dette led skal altså være godt halv så stor som kondensatoren i marster<br />
oscillationen. Fro at tjekke udtrykket isolere vi tiden t i marster oscillationens formlen og i<br />
afladningsformlen.<br />
t =<br />
V<br />
R ⋅C<br />
⋅ ln<br />
V<br />
t = R ⋅1⋅10<br />
ln<br />
t<br />
U<br />
UVDD<br />
= − ln<br />
−6<br />
T +<br />
T −<br />
⋅ ln<br />
1<br />
1<br />
− t<br />
=<br />
R ⋅C<br />
U<br />
U<br />
VDD<br />
⋅ ( V<br />
⋅ ( V<br />
DD<br />
DD<br />
−V<br />
−V<br />
3⋅<br />
( 5 − 2)<br />
2 ⋅ ( 5 − 3)<br />
⋅ R ⋅C<br />
2<br />
t = − ln ⋅ R ⋅5,<br />
89 ⋅10<br />
5<br />
−7<br />
T −<br />
T +<br />
)<br />
)<br />
Som det kan ses på grafen, følges de to grafer pænt ad. Åbningstiden for delayet er tilmed 66% af<br />
master oscillations tiden og det opfylder dermed vores forventninger.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 98 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
De forskellige funktioner er her opstillet i forhold til tiden. Der er i alt vist 3 optællinger.<br />
Marster oscillatoren styre længden af det tidsrum der tælles i.<br />
Vægten, koblet som et oscillerende RC kreds laver en varierende frekvens.<br />
På tæller chippen er der en and gate hvor master oscillationen og oscillationen fra vægten er koblet<br />
til. Derved vil tælleren give et udtryk for hvor hurtig oscillationen på vægten er. Jo højere den når at<br />
tælle op i det tidsrum masteren er åben, jo mindre er vadien på kondensatorvægten.<br />
Når masteren går lav stopper tælleren som sagt med at tælle og derefter lader et monostabilt RC led<br />
op og resætter tælleren.<br />
I mellemtiden kan den opnåede binære værdi aflæses.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 99 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
Dette er kun en princip moddel, i praksis kommer marster oscillationen til at være åben i flere<br />
optællingsperioder således at tælleren kommer op på 256, stater fra 0 igen indtil der opnås den<br />
værdi som skal aflæses. Modstanden son styre<br />
marster oscillationshastigheden justeres<br />
således dette kommer til at passe. Grunden til<br />
at det skal gøres sådan, er at differensen på<br />
kondensatorværdien ikke er særlig stor.<br />
Selve tælleren er lavet med en 4520 dual<br />
counter chip. Den har 2x4bit og vi har forbundet udgangene på den første tæller med nogle and<br />
gates og videre til den anden. Herved har vi lavet en 8 bit tæller. Det vil selvfølgelige virke smartere<br />
med en enkelt 8 bit tæller, men da vi allerede anvender en and gate til at lave signal good pulsen,<br />
har vi valgt denne løsning. 4520 tælleren koster 21 6.54 kr. pr stk. og en 8 bit tæller som fx 7240<br />
koster 22 10 kr. pr stk. Så der er også en økonomisk fordel ved denne løsning.<br />
Tælleren har en max oscillationens frekvens på 64 mHz. og delay tiden fra høj til lav på and gaten<br />
4708 er 27 ns (27·10 -9 sek) så vores vægtoscillations hastigheder når ikke begrænsningerne.<br />
21 http://www.el-supply.dk/ (nummer 37HC4520)<br />
22 http://www.el-supply.dk/ 40ICM7240<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 100 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
Printet til vægt elektronikken er det eneste vi har været nød til at lave på dobbeltsidet print. Grunden<br />
til dette, er at vi bruger både alle enhederne i and gaten og i schmitt triggeren, besætningen på<br />
PIC’ens port A sidder ikke specielt praktisk og<br />
der er samtidigt kontrol dioder på hver af de 8<br />
bit. For ikke dioderne står og blinker i<br />
optællings fasen, er der indsat en NPN<br />
transistor imellem dioderne og nul, som åbner<br />
når good signalet er højt.<br />
3.2.4.1 Vægt kode<br />
En af de ting vi sorterer efter er<br />
vægten, man kan f.eks. sortere de små<br />
fra. Dette klares med en vejecelle<br />
med en kondensator. PIC’ens<br />
opgave her er at aflæse vægten fra<br />
en AD konverter, sende denne videre<br />
til masteren, men endnu<br />
vigtigere styre<br />
pneumatikstempler sådan at der<br />
ikke sker fejl med målingerne. Den<br />
skal sørge for at citronerne ligger<br />
helt stille når vægten aflæses osv.<br />
Fuld skematik, større billeder og print layout findes på bilags cd.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 101 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
Det første der sker i koden er at pneumatik stemplet lukkes ned så der ikke kan komme citroner<br />
forbi, så køre nødstop koden som alle andre steder. Hvis ikke den skal være stoppet, så venter<br />
programmet til AD konverteren er klar til at afgive data, så læses værdien for den tomme vægt, da<br />
vægten er monteret mobil på et stempel, er det nødvendigt at kalibrerer før hver vejning, vægten vil<br />
så være forskellen mellem den tomme og når der er noget på vægten. Dette er vigtigt fordi vægten<br />
er meget fintfølende for at den kan registrere de relativt lette citroner på den tungere<br />
metalkonstruktion. Så åbner pneumatikken igen for at lade en citron falde ned på vægten,<br />
programmet venter så på at den næste citron når sensoren, pneumatikken lukker så hurtigt igen og<br />
stopper den nye citron. PIC’en venter nu et par sekunder for at være sikker på at citronen ligger<br />
ordentligt på vægten. Her venter den igen på AD konverteren, når den er klar læses værdien og<br />
sendes til masteren. Når vægten er afsendt, åbnes den anden pneumatik så citronen kan falde ud af<br />
vægten og ned på båndet. Der laves en forsinkelse før den lukkes igen så citronen kan nå at komme<br />
ned.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 102 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
3.2.6 Nødstop/start kode<br />
Koden for nødstop og start er næsten den samme for alle enheder undtagen masteren, som er den<br />
der bestemmer hvornår der skal sendes en besked om nødstop. Det er masteren der har sensorer og<br />
knapper der laver en nødstopkode hvis en af dem aktiveres.<br />
Når masteren laver et nødstopkald sendes<br />
en bestemt hexkode over den serielle<br />
forbindelse, dette får alle andre enheder<br />
til at gå i interrupt. Det første der<br />
bliver evalueret i interruptkoden er<br />
altid om der er modtaget et stop<br />
eller start signal. På denne måde er det den samme kode der<br />
bruges til alle enheder og der behøves ingen adressering.<br />
Opbygningen er rimelig simpel, når der kommer en interrupt spørges der<br />
først om der er kommet et stopsignal derefter om et startsignal, hvis der<br />
kommer et stop signal springer programmet forbi modtagelse af data, dette gøres<br />
ikke ved startsignaler. Lige meget hvilket signal der kommer springes der tilbage til hovedkoden<br />
med det samme, det er hovedkoden vil ikke begynde og afvikle hvis stopflag’et er sat, da der hele<br />
tiden spørges til det. Man springer tilbage til hovedkoden fordi hvis PIC’en blev ved med at køre i<br />
interruptkode ville den ikke kunne modtage nye interrupts.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 103 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
3.2.7 Pneustyring kode<br />
Start motor<br />
Er der en<br />
citron ved<br />
sensoren<br />
Er element<br />
(counter) i<br />
liste 1 = 1<br />
Åben pneumatik<br />
Er element<br />
(counter) i<br />
liste 2 = 1<br />
Åben pneumatik<br />
Tæl op<br />
Vent på sensor<br />
masterens opgaver. Men denne er blevet<br />
givet til pneu styringen for at spare plads<br />
på masteren.<br />
Den undersøgelse af frugterne der sker i maskinen sker allerførst,<br />
først når alle tjeks har været igennem bliver der rent faktisk sorteret<br />
nogen fra. (Dette sker ved at skubbe frugterne ud med pneumatik<br />
stempler.) Det elektroniske system skal derfor være i<br />
stand til at gemme information om flere frugter samtidig<br />
og kende forskel på dem ved at kunne huske rækkefølgen.<br />
De tre tjeks foregår i tre forskellige enheder, vægt og<br />
luk pneumatik<br />
luk pneumatik<br />
temperatur registreres i hver sin løse<br />
enhed og de indsamlede data sendes<br />
til master enheden. Denne enhed<br />
tager sig af at registrere farven på frugterne.<br />
Alle disse oplysninger med undtagelse af<br />
temperaturen bruges til at bestemme om frugterne skal sorteres<br />
fra eller ej. Den indsamler oplysninger om hver enkelt frugt og<br />
holder styr på dem enkeltvis. Oplysningerne sendes videre til den<br />
enhed der styrer lugerne til<br />
frasortering i det øjeblik en frugt<br />
kommer ud fra farvebestemmelsen, denne<br />
enhed bestemmer så hvordan lågerne skal stå på ethvert givent tidspunkt.<br />
Man kan ikke bare åbne eller lukke lågerne alt efter hvor en given<br />
frugt skal hen, vi opererer her i skridt.<br />
Pneumatikstyringspic’en tager sig af at styre de<br />
pneumatikstempler der foretager sorteringen af citronerne. Den<br />
sørger også for at slukke og tænde motorerne på de rigtige<br />
tidspunkter. Motor styringen kunne godt have været en del af<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 104 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
3.2.8.1 Pneumatik<br />
PIC’en tager ingen valg med hensyn til sorteringen, valget med hvilken port citronerne skal ud af er<br />
allerede lavet i masteren ud fra oplysninger fra vægt- og farvesensorer. Når citronerne kommer ud<br />
af farve sensoren sendes disse data til pneumatikstyringen. Disse data samles i lister, der<br />
repræsentere hvordan pneumatikkerne skal står skridt for skridt. Disse lister er en buffer der tæller<br />
et antal citroner frem, så controlleren ved hvor de skal hen før de når hen til sorteringen. Disse data<br />
bliver sendt som tallene: 1, 2, 3……, 4. Et ettal betyder at citronen er for grøn og skal ud af første<br />
låge, et total betyder at citronen er for lille og skal ud gennem anden låge, et tretal er for stor, men<br />
vi har af hensyn til begrænsninger i mekanikken lagt låge 2 og 3 sammen, så de kommer ud gennem<br />
samme udgang. Et firtal betyder at citronen skal hele vejen igennem.<br />
Eks.<br />
# i liste Modtaget kode Liste 1 Liste 2<br />
1 1 0 0<br />
2 2 1 0<br />
3 1 0 0<br />
4 1 1 1<br />
Alle udgange evalueres samtidig når der kommer en citron til sensoren før pneumatikkerne. Alle<br />
stemplerne sættes samtidig. Hvis der er et ettal, sættes der et ettal i liste et, et nummer længere nede<br />
af listen. Hvis der kommer et total sættes der et ettal i liste to, to nummerer nede af listen. Dette<br />
giver hvordan stemplerne skal stå når den tilsvarende citron når sensoren. Hvis f.eks. en citron skal<br />
ud af anden låge vil der skridtet før hver åbent ved den første pneumatik så den kan passere.<br />
Da værdierne er gemt på forhånd, går PIC’en det at går ned igennem listerne og sletter de værdier<br />
den har læst. Når den så når enden på listen starter den forfra.<br />
3.2.8.2 Styring af motorer<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 105 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
PIC’en skal kunne styrer de to motorer der driver transportbåndene. Den der driver båndet hvor<br />
sorteringen foregår, har ikke brug for meget styring. Den skal sådan set bare tændes og have<br />
mulighed for at den kan slukkes ved nødstop. Den anden motor kræver en lille smule mere styring,<br />
hvor bakker køre hen til det første bånd de skal stoppe. Her sidder en sensor, når denne sensor<br />
registrerer en bakker stopper den motoren, så venter den til at der er faldet 3 citroner ned i bakken.<br />
Så kører båndet igen, den vil herefter tjekke hele tiden om bakken er kommet forbi, når den så er<br />
det, så begynder den at tjekke om der er kommet en ny bakke, der bruges ikke forsinkelser til dette,<br />
da PIC’en har hele tiden skal tager sig af pneumatikken. Sådan bliver det så ved med at køre.<br />
3.2.9 Sensorer<br />
Både foran pneumatikken, farvesensoren og vægten sidder der optiske sensorer. Disse bruges som<br />
PIC’ens øjne for at den ved hvornår en citron er nået frem, man kunne bare måle tiden fra den bliver<br />
smidt ned til hvornår den burde nå frem til de forskellige måleapparater. Men da citroner er meget<br />
forskellige, så skal der hele tiden tages højde for at de kan rulle og bevæge sig hurtigere eller<br />
langsommere end man har regnet med. Alle PIC’s der bruger sensorer, ligger tjeks ind i hoved<br />
løkken, ved vægten bliver der ventet på sensoren, hvor der ved pneumatikken bare bliver spurgt til<br />
dem hver runde i løkken. Sensorerne sætter bare et ben høj ind på PIC’en, mere sker der ikke.<br />
3.2.10 Kommunikation<br />
Når PIC’en modtager en interrupt køre den igennem en liste af kommandoer den kan få og tjekker<br />
om den skal gøre noget. Det første den tjekker er om den skal køre nødstop eller starte efter et<br />
nødstop. Den bruger en USART funktion til at modtage data fra bussen, den spørger så en efter en<br />
om det er lige den kommando der er modtaget. Hver gang dataet bliver læst fra<br />
modtagelsesregisteret bliver registeret slettet, så nyt kan modtages. Hver PIC læser alle<br />
kommandoer selvom de ikke bruges i PIC’en, dette gøres for at have styr over dataet. Ofte vil der<br />
blive sendes data som ikke er kommandoer, dette data kan være identisk med enkelte kommandoer.<br />
Derfor modtages alt data så de uønskede kommandoer kan ignoreres. Når der skal sendes en<br />
bestemt type data til en bestemt PIC, sendes en kode først der fortæller alle PICs at det næste der<br />
bliver modtaget er rå data og ikke en kommando. Alle de PICs der skal bruge dataet gemmer det<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 106 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
data der bliver modtaget, men det gør alle de andre faktisk også, dette er nødvendigt for at tømme<br />
modtagelsesregisteret.<br />
3.2.11 Styring af pneumatik stempler<br />
På transportbåndet er der monteret tre låger der kan svinge ud foran og lede frasorterede citroner<br />
væk fra båndet. Disse låger styres af pneumatik stempler, der får sit signal om hvornår de skal åbne<br />
og lukke fra en styringsenhed, denne (PIC16F628) kan kun angive dette ved åben og lukket, det vil<br />
sig et signal der er slukket eller tændt. For at en pneumatik stempel skal der skiftes på en elektrisk<br />
ventil der leder lufttrykket fra kompressoren den ene eller den anden vej ind i stemplet, hvilket får<br />
det til at være lukket eller åbent.<br />
Det signal der kommer fra PIC’en (et ben går høj eller lav) er ikke nok til at drive ventilen. Så<br />
derfor forstærkes signalet op med transistorer.<br />
Først går signalet ind i en 547 standard NPN transistor der forstærker vi signalet op til 24 V i<br />
forhold til de 5 V PIC’en kan holde til og kan levere. Denne styrke bruges til at styrer en større<br />
effekt transistor en (darlington) PNP transistor. Denne kan trække tilstrækkeligt strøm igennem til<br />
at få ventilen til at reagere.<br />
I vores simuleringer og tests med mindre transistorer virkede det ganske som det skulle, men det<br />
viste sig at, den type transistor som vi brugte, kunne trække en ret stor strøm tilbage gennem, så<br />
meget at den ene udgang hele tiden var trukket høj. I stedet for at bruge lang tid på en anden<br />
løsning, valgte vi at løse problemet ved at forhindre tilbageløbet med en ensretterdiode og en<br />
modstand til nul.<br />
Det smarte i netop denne opstilling er at den opfylder to formål, den forstærker signalet op til en<br />
styrke hvor det kan drive luftventilerne og at den giver mulighed for at styre to indgange med kun<br />
en udgang på PIC’en.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 107 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
3.2.11.1 Pneumatik power<br />
Først forstærkes signalet op fra 5 V fra PIC’en til de 24 V i en 547 NPN transistor, den inverterer<br />
samtidig signalet. Når der kommer et signal ind, kan der løbe strøm fra base til emitter, lukker<br />
transistoren op og lader en strøm gå igennem fra collector til emitter, da der er forbundet direkte til<br />
nul efter transistoren ligger hele spændingsfaldet over modstanden før collector. Når dette signal går<br />
lav, kan der løbe en strøm igennem 557 PNP transistorens collector til base, dette åbner denne og<br />
emitter går høj, hvilket tænder for det ene udgangssignal (en pære på tegningen). Hvis signalet på<br />
den første PNP går høj, kan der ikke længere løbe en strøm fra collector til base og den er lukket. Så<br />
går signalet ud på emitter lav, dette gør at der nu kan løbe en strøm fra collector til base på den<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 108 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
anden PNP, dette åbner den og den anden udgang går høj (her pære). Der er monteret en diode fra<br />
emitter på den ene PNP til base på den anden PNP for at forhindre at der løber en strøm fra base<br />
direkte til den første udgang. Der bruges fire af disse drivere i hele maskinen.<br />
Motor power.<br />
Forsyningen til motoren er en forsimplet udgave af hvad pneumatik styringen laver, det eneste<br />
formål her er at forstærke signalet op til et niveau der kan drive motoren. Her forstærkes der først<br />
op til 24 V så PNP’en kan styres, denne bruges for at kunne trække mere strøm igennem.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 109 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
3.2.x Løsnings muligheder Master<br />
3.2.12.1 Farve sensor<br />
Til at måle farven på citronen med, der kan man gøre det på forskellig måder. Jeg vil tage fat på 2<br />
måder det kan gøres på.<br />
Den første måde er at have 3 lys følsomme modstande, som man så skal have et filter på hver, et<br />
rødt, grønt og et blåt. Så tager man en hvid lampe og belyser overfladen med, så vil de 3<br />
lysfølsomme modstande komme til og vise de RGB værdien med et analogt signal, når man så tager<br />
den lysfølsomme modstand som den ene modstand i en spændings deler, og så en modstand der<br />
passer til den i den anden del af spændings deleren.<br />
Den anden måde at gøre det på er at lave 3 dioder som lyser efter hinanden, og<br />
så have en lysfølsom modstand, med i en spændings deler. De 3 dioder skal<br />
selvfølgelig være rød, grøn, blå, da det er gode kontrast farver, og dette er med<br />
til at gøre det nemmer at se forskel på farverne. Den lysfølsomme modstand<br />
skal selvfølgelig ikke have noget filter på i denne model.<br />
Her kan vi se en spændings deler, den virker ved, f.eks. begge modstande var ens, så vil der være en<br />
spænding der ligger midt i mellem de to spændinger man bruger, hvis det er 0 og 5volt så vil man få<br />
en på 2.5V, denne vil så ændre sig sammen med at man ændre på modstanden. Dette er lige hvad<br />
man gør når man har en lys sensor.<br />
3.2.13 Valg af display<br />
Når man ser på hvad for en type display man skal vælge til en applikation som den vi skal have<br />
lavet. Det ville være en fordel at have et grafisk display, da dette kan gøre det nemmer at får<br />
overblik over hele ens menu system, da man kan lave faneblade etc.<br />
Hvis man så ser på hvor meget ekstra data og processor cykels man skal bruge for at holde styr på<br />
sådan et display, så kan man jo helt klart sige sig selv at det er mere besværligt at styre det, da man<br />
skal styre det pr. pixel, i stedet for at styre det pr. karakter.<br />
Da vi allerede er bekendt med Winstart 2004 Displayet, som er et 20x4 karakter. Dette kan man<br />
styre med et forholds vis lidt data.<br />
Da vi kun har ca. 4000 instruktioner vi kan gemme i den PIC18F4320, og vi kan lave gode menuer<br />
med et tekst display, så valgte vi dette. Dette er også helt klart billigere end et grafisk display.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 110 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
3.2.14 Valg af PIC’s<br />
Vi har valgt en PIC18F4320, da dette var en PIC med forholds vis meget hukommelse på i forhold<br />
til PIC16F628eren som vi er van til og arbejde med. Denne har også den fordel at den har mange<br />
flere I/O porte, og den har en intern AD converter. Disse ting har været med til at vi har valgt den,<br />
da vi skal have bruge en AD converter til at hente farven fra citronen med. Men vi skal også bruge<br />
en ved vægten, men da denne chip er noget dyre end en PIC16. Da prisen for en AD converter og en<br />
PIC16 er mindre sammenlagt end en PIC18 så har vi valgt at bruge sådan en ved vægten da dette er<br />
billigere.<br />
Det har så også været naturligt at vælge den store PIC18 til master PIC, som skal styre det hele, da<br />
den har hurtigere clock, og den har et libary sådan den kan arbejde med komma tal.<br />
3.2.15 Valg af BUS<br />
Valget af kommunikationsstandarden til vores bus faldt ret naturligt på RS232. Dette er grundet i at<br />
det er hardware understøttet i både i PIC16 og PIC18eren. PIC18eren understøtter også I2C, men da<br />
PIC16eren ikke gør dette, så skal man til og software emulere det, og dette kræver en masse ekstra<br />
kode, som ikke er nødvendig. En anden grund til vi har valgt RS232, er at vi ikke har haft brug for<br />
at flytte særlig store data mængder, da RS232 helt klart er den langsomste af de standarderne der<br />
tidligere er nævnt.<br />
3.2.16 Sortering efter farve<br />
Når man skal sotere citroner efter farve, så kan man gøre det på forskellige måder. Man kan tage 2<br />
citroner også finde hvad for en vej den er større end den anden i de 3 farve kanaler. De 2 skal så<br />
være en normal, og en grænse, sådan den kan tage alt det der ligge på den modsatte side af grænsen,<br />
i forhold til den normale citron.<br />
Den anden måde man er man kan tage og se forskellen i mellem de 3 farve kanaler, og så gange det<br />
op, sådan det passer på en standart værdi, og hvis der så er for store afvigelser på en af kanalerne, så<br />
har den en forkert farve. Og så tjekke om den er over eller under den grænse værdi som der er sat<br />
ind i den.<br />
Den 3. måde at gøre det på, er at lave det som at bare tage en normalt citron, og så sætte en interval<br />
som den må afvige fra den citron den har. Så kan man så også gange det op sådan det passer kan<br />
være et svagt signal fra en farve, fordi den kan være længere væk.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 111 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
Når man sensor på farver på citroner, så skal man huske at de ikke er lige store, og derfor er de ikke<br />
lige langt fra farvesensoren, og dette kan give en afvigelse i farven.<br />
3.2.17 Kode<br />
3.2.17.1 Master (PIC18) kode<br />
Vores valg af PIC til master blev jo PIC18F4320.<br />
Denne master er den der skal håndtere alt dataen, og<br />
evaluere på den, sådan den kan sende signal videre ud<br />
til de andre PIC’s sådan de ved hvad de skal gøre.<br />
På selve masteren PICen har vi besluttet os for at sætte<br />
Display, Nødstop knapper, Farve sensor og Keypad.<br />
Der sidder så vægt sensor, pneumatik, sensor til<br />
pneumatik, temperatur sensor og motor styring, på den<br />
andre PICs.<br />
3.2.17.2 Hoved kode<br />
Fra starten af, der starter den med at starte alle de ting op man skal bruge, ting som USART, AD<br />
converter, og Display start. Efter denne init der tager den og henter alle de værdier fra en EEPROM,<br />
sådan den kan få alle de værdier som den skal bruge til og evaluere på de forskellige inputs den får.<br />
Derefter kan den så køre det kode til Menu systemet, og hoved evaluerings koden, som man kan se<br />
senere. Så har den også input fra Farve sensoren, og input fra nød stop knapper, sådan den kan gå i<br />
nødstop, og skrive det på displayet.<br />
3.2.17.3 Farve<br />
Vi har valgt at bruge den måde der kunne sortere dem fra via at sætte<br />
en normal og max grænse. Så vi tager og finder forskellen fra en god<br />
citron og ned til en dårlig. Denne forskel skal man jo så tjekke om den<br />
er over eller under den værdi, som man har ilagt som minimums<br />
grænse. På billedet man kan se til højre for dette er alle 3 dioder tændt<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 112 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
på en gang, dette er kun en test, og dette vil den ikke gøre under normalt brug.<br />
3.2.17.4 Vægt/Temp<br />
Vægten og temperaturen, skal komme fra 2 andre pics, som så bliver sendt over RS232 til denne<br />
PIC, sådan den kan evaluere på det og finde ud af om hvor den pågældende citron skal hen.<br />
3.2.17.5 Nødstop<br />
På sådan et system skal der selvfølgelig være nogle nødstop knapper, disse er koblet direkte på en<br />
indgang, så de bliver tjekket hver gang at koden har kørt i gennem en gang. Dette sker hurtigt da<br />
den har et 8MHz krystal, så den kan ca. udføre 2 millioner instruktioner pr sekundet, og da vi ikke<br />
har nogle rigtig lange loops ud over det main loop, og der kan ligge ca. 4000 instruktioner på<br />
PICen, så kan den hurtigt blive færdigt. Disse nødstops knapper gør sådan den sender en kode ud på<br />
bussen, sådan den ved at den skal stoppe. Den sætter også menu systemet tilbage i stilling sådan det<br />
er stoppet, så man kan tykke på start igen. Den sørger også for at få skrevet til at der har været<br />
trykket på en nødstop knap, og den finder også ud af hvad for en af de 4 indgange det var der<br />
udløste nødstoppet og så skriver det på skærmen.<br />
3.2.17.6 Setups<br />
Alle disse præmisser som selve systemet har til og evaluere efter skal jo kunne ændres, sådan hvis<br />
at citroner begynder at ændre farven, eller der er en årgang hvor alle citronerne er mindre end<br />
normalt.<br />
3.2.17.6.1 Auto vægt<br />
Her er der lavet en automatisk indstilling af vægten, det eneste man skal er at ilægge en der har den<br />
øvre grænse, og en der har den nedre grænse for at indstille den, så tager den alle de vægte der er i<br />
mellem. Dette er selv følgelig lavet sådan den gemmer dataene på EEPROMen på PICen sådan den<br />
ikke taber det næste gang den bliver slukket.<br />
3.2.17.6.2 Manuel Vægt<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 113 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
Der skal selvfølgelig også være en måde sådan man selv kan sætte grænserne på vægten, sådan man<br />
lige kan fin tune den, sådan den måske får nogle citroner med der ligger lige på grænsen. Dette er<br />
lavet sådan man via menuen, og keypadet, kan justere den med 2 knapper. Der er en bar da vi har en<br />
værdi fra 0 til 255 og ikke en vægt i gram, Dette gør sådan det er muligt at få en ide om hvor meget<br />
den grænse er på.<br />
3.2.17.6.3 Auto Farve<br />
Farve setup er lidt mere besværlig, da man har 3 værdier som man skal evaluere på, så derfor er der<br />
kun lavet en automatisk udgave af denne, da at selv manuelt styre de 3 farver max min grænser og<br />
hvad vej den skal evaluere vil blive alt for besværligt. Selve menu systemet er lavet sådan man skal<br />
ilægge en normal og så en der er for grøn. Når man så har gjort det, så har den gemt værdierne, og<br />
ud fra dem der tager den og finder ud af om den grønne er over eller under i de 3 farver, og så har<br />
den jo også grænsen fra den grønne citron, så den tager bruger dette i evalueringen.<br />
3.2.17.6.4 Manuel Temp<br />
Den manuelle temperatur setup er brugt til at sætte den største tempratur forskel op med. Denne er<br />
også lavet med en bar, da vi har et tal fra 0 til 255 til og sætte den op med. Dette skal så bestemme<br />
om der skal komme en advarsel på displayet, denne vil ikke stoppe maskinen som en nødstop, da<br />
det ikke er vitalt, men bare sådan man er opmærksom på der kan være et problem.<br />
3.2.17.7 Evaluerings kode<br />
Der er 3 hoved skridt, som man kan se på flowchartet.<br />
Den finder først ud af om der er kommet ny data fra vægten, hvis der er det så skal det evalueres på,<br />
dette er nemt, det er bare at den skal finde ud af om den er over, eller under den værdi som den må<br />
ha, hvis den ikke er det så er den god, men den oplysning gemmes i en buffer, da man skal have de<br />
data der kommer fra farve sensoren til at hænge sammen med den rigtigt citron, sådan man ikke får<br />
dataene der er i vægten nu og farve sensoren nu til at hænge sammen. Denne buffer er bare et array<br />
der tæller op med en variabel som lægger data i, og en som der læser fra den, og når der aldrig<br />
skulle komme en citron i gennem farve sensoren, før den har været i gennem vægten, så vil der altid<br />
være data i denne buffer til farve sensoren at evaluere på.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 114 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
Til sidst der skal den så evaluere på<br />
om den har den rigtigt temperatur.<br />
Den skal bestemme om forskellen i<br />
temperatur er større end den som er<br />
tilladt, hvis den er det, så skal den så<br />
skrive en advarsel på displayet.<br />
Dette skal være fordi den skal kan<br />
Det næste skridt er at finde ud af om den er for grøn. Dette<br />
evaluere på de grænser og de retninger for de grænser der er,<br />
f.eks. hvis den grønne farve nu skal være højre end et<br />
bestemt tal før den er for grøn, men den blå farve skal være<br />
under, men disse oplysninger henter den ud fra den gang det<br />
blev sat op. Når den så har evalueret på om den er for grøn<br />
eller ej, så bestemmer den hvor den skal ud, f.eks. hvis den<br />
nu er for grøn så har det mere magt end hvis den var for<br />
lille, da vi ikke vil have dem der både er for grønne og for<br />
små ud af den til dem der er for små. Så sender den de data<br />
over til den PIC som styre phneumatiken, sådan den kan få<br />
den ud af den rigtige udgang.<br />
gøre opmærksom på at der kan forekomme fugt på frugterne, sådan de bliver glatte i overfladen, og<br />
de dermed får en gal måling.<br />
3.2.17.8 Display<br />
3.2.17.8.1 Skrive til Displayet<br />
Vi valgte HD44780 displayet. Dette er et standart display, så derfor har Microchip faktisk lavet et<br />
libary til, sådan man ikke selv behøver at skrive noget kode der til. Dette har dog den ulempe at det<br />
er ret svært at få til og virke, og det har problemer med at køre på andre porte end dem de har<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 115 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
defineret til det til og starte med. Dette kunne vi ikke bruge derfor brugte vi et alternativt libary,<br />
dette kommer originalt Soruceboosts hjemme side. Dette er også skrevet i C, men de har nogle lidt<br />
andre måder at skrive til output pins, Dette gjorde at det skulle være skrevet en helt del om, men da<br />
dette var gjort så virke det også. Med dette kunne vi også bruge lige de porte og pins som vi havde<br />
lyst til. Hele dette libary ligger i Lcd.(h/c).<br />
3.2.17.8.2 Menu system<br />
Hele vores menu system er opbygget som man kan se på denne flowchart, det hele er begrænset til<br />
at vi har 4 linjer med max 20 karektere på hver. Dette har gjort at vi har, måtte bruge mange<br />
forkortelser og ligenede som der ikke er officielle. Men dem der arbejder inden for denne branche<br />
kan stadig godt gennemskue det.<br />
I selve koden er hver menu en funktion, som tegner alle de ting som der skal være i menuen. Alt<br />
tekst er så lavet sådan at det bliver hentet fra nogle defines, sådan den kun behøver at gemme en<br />
ting som f.eks. en streng som ”Annuller(B) OK(A)” dette er en som går igen mange gange i de<br />
menuer vi har, så er det selvfølgeligt også nærliggende at gøre. Dette er lavet med alle strenge i det<br />
hele, sådan det hele er hentet fra defines. Der er dog steder som der hvor den skriver en bar, eller<br />
der hvor den skriver den warning til om tempraturen eller nødstop knappen er blevet trykket, det er<br />
noget der bliver lagt oven på en anden streng, men når man skal gøre dette så skal man styre<br />
cursoren på displayet, og dette kræver også en del kode, derfor er dette kun gjort de steder hvor der<br />
er mange forskellige til at skrive, men som alligevel er meget ens, som f.eks. tallet på en nødstop<br />
knap.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 116 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
3.2.17.9 Keypad<br />
Vi skal bruge nogle knapper til at styre rundt i alle de menuer<br />
vi har. Til dette kan man bare bruge knapper som man sætter<br />
på et input ben, men hvis man bare skal have lidt knapper så<br />
bliver dette til mange input. Dette er ikke en særlig effektiv<br />
måde at gøre det på. Dette kan dog gøres på en anden måde.<br />
Den måde i benytter kræver kun 8 ben på en port og kan<br />
klare 16 knapper. Vi bruger en matrix scanning, hvor vi<br />
scanner de to rækker for at finde frem til på hvilken koordinat<br />
der er en knap trykket ned. Dette er også den eneste måde det tastatur vi kunne få fat i kunne<br />
bruges. En sådan scanning kan foretages på 2 måder. Man kan forestille sig tastaturet som 2 rækker<br />
af ledninger der ligger på tværs af hinanden og at der ved hver krydsning er en kontakt mellem dem.<br />
3.2.17.9.1 Input/output omskiftning<br />
En måde at takle denne<br />
opgave på, er at lave en<br />
omskiftning på in og<br />
output. Her starter løkken<br />
med at sætte alle<br />
udgangene høje, den værdi<br />
der nu står på indgangene<br />
gemmes i en variabel, så<br />
vendes systemet om så indgange bliver udgange og omvendt. Værdien fra variablen skrives til den<br />
nye udgang, og indgangsværdien gemmes i en anden variabel. Disse værdier kan så samles og<br />
oversættes til tegn eller bare sendes direkte. Når så dataet er sendt, hvis der er noget, går<br />
programmet tilbage til starten af løkken.<br />
X1 X2 X3 X4<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 117 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars<br />
Y1<br />
Y2<br />
Y3<br />
Y4<br />
1 2 3 F<br />
4 5 6 E<br />
7 8 9 D<br />
A 0 B C
Teknikfag A Citron håndtering<br />
3.2.17.9.2 Række for række aflæsning<br />
Her aflæses værdien rent sekventielt i en løkke. Først sættes det først ben på output delen højt, så<br />
udføre programmet i PICen en række simple IF<br />
statements, den spørger simpelthen en efter en om input<br />
porten har en bestemt værdi og hvis det er, sættes en<br />
variabel til den tilsvarende knaps værdi, så forsætter<br />
programmet ellers med at køre gennem til den når til<br />
den næste række, så sættes det andet output ben højt og<br />
det første tilbage til lav og sådan fortsætter programmet<br />
indtil den har været alle rækker igennem. Når så<br />
programmet når enden af løkken afsendes det data der<br />
ligger i variablen, hvis der ellers er kommet noget nyt, programmet sørger nemlig for at det samme<br />
data ikke bliver sendt flere gange. Det klares ved at undersøge om dataet er blevet ændret i<br />
gennemløbet, hvis ikke sendes der ikke noget. Dette er en ret vigtig funktion da man ellers let kunne<br />
komme til at oversvømme bussen med data. Når dataet er afsendt starter programmet forfra.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 118 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
3.2.17.10 Master Hardware<br />
Til vores master PIC der har vi lavet et<br />
print, hvor vi har sat stik på til de<br />
forskellige ting vi har på PICen.<br />
Vi har sat Display, Keypad, Nødstops,<br />
og farvesensor på denne PIC, + der<br />
skal være plads til en RS232<br />
forbindelse til de andre PICs.<br />
Forbindelserne til RS232 skal have en<br />
modstand til +, en pull up modstand.<br />
Tilsvarende skal de inputs fra keypadet<br />
have en pulldown modstand sådan at<br />
indgangen ikke svæver når man ikke<br />
trykker på en knap.<br />
Det samme med de udgange til Nødstop knapper, da de også kan komme til og svæve når man ikke<br />
bruger dem, så skal de også have modstande mod nul.<br />
3.2.17.11 Print<br />
Vi har lagt master PICen ud på print,<br />
sådan den er, nemmer at sætte i en<br />
boks. Man lægger også ud på print<br />
for at gøre det mere stabilt, da der<br />
ofte kan hoppe en ledning ud af<br />
sådan en fumle brændt, som vi<br />
bruger til og lave test opstillinger på.<br />
Man kan se på billedet her hvordan<br />
det færdige print ser ud med<br />
forbindelser på, til de forskellige ting der skal kobles til.<br />
Selve printlayoutet er lavet i Eagle. Vi har først lavet et skematik over hvordan chippen sidder i, og<br />
hvordan forbindelserne ligger, derefter har vi fået Eagle til og autorute forbindelserne sådan der<br />
ikke er nogle der over lapper. Vi har dog ikke kunne finde PIC18F4320 til Eagle, derfor er den lavet<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 119 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
bare som en tom sokkel, men man vil normalt bruge en hvor man kan se hvad de forskellige ben<br />
kan gøre. Man kan se denne skematik på bilags CDen. Når man så har skematikken, og fået den til<br />
og lave det printlayout, så er man klart til og lave printet. Man kan se printlayoutet vi har brugt på<br />
bilags CDen.<br />
3.2.18 Print fremstilling<br />
Vi har lavet disse print ovre på teknisk skole ved at bruge foto følsomt print, som når man belyser<br />
det så kan det blive ætset sådan at der stadig er banerne tilbage. Vi har gjort dette ved at først lave<br />
en transparent af vores print, og denne har vi så lagt oven på print pladen og belyst det med<br />
ultraviolet lys i 5 minutter. Og så derefter så tog vi og puttede det i fremkalde væske sådan det<br />
belyste område kan bort ætses, sådan man kun har de rigtige baner tilbage. Derefter tager man så og<br />
belyser det igen en 5 minutters tid, og så tager man og fremkalder det igen, denne sidste proces gør<br />
man for at det skal være til og lodde på printet, for hvis der sidder mere af det beskyttende lag, så<br />
kan man ikke lodde på det.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 120 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
4 Perspektivering<br />
4.1<br />
Vores produkt bærer tydelige præg af at det er en prototype. Kassen kunne godt have været lavet<br />
anderledes i om med at citronerne har svært ved at trille ned af sig selv. Jeg havde i overvejelserne<br />
om hvordan det skulle laves, overvejet at der måske skulle sidde en måske helst 3 vibrator under<br />
kassen, sådan at citronerne aldrig ville kunne ligge stille eller kile sig fast.<br />
Som sagt tidligere i rapporten, så er højden lavet til at den skal stå oppe på et bord, men hvis der<br />
skulle monteres 3 vibratorer, så vil den konstruktion ikke være hold bar. Så benene skal forlænges<br />
også skal der sættes afstiver mellem benene, da desto længere benene er desto mere ustabile er de.<br />
På transportbåndet er der mulighed for at optimere motoren, da vi ikke kan stramme transportbåndet<br />
særlig meget.<br />
Men alt i alt, så er jeg mega tilfreds med vores produkt.<br />
4.2 Perspektivering transportbånd og bakkelæggerkasse<br />
Transportbåndet vil kunne opsummeres, da pladerne måske ikke har den bedste designmæssige<br />
virkning. Båndet vil i fremtiden kunne indgå i andre produktionsmoduler hvor det er elektronikken<br />
der skal udskiftes. Det vil måske også kunne forbedre nøjagtigheden hvis man udskiftede<br />
messinghængslerne med noget mere stabilt da deres tykkelse gør dem lidt ustabile.<br />
Måden som bøsningerne er lavet på i enden ved motortilkoblingen vil med fordel kunne gøres om,<br />
da det virker som en dårlig måde at fæstne bøsningerne på.<br />
Benene under transportbåndet skulle enten gøres længere ellers skulle det være placeret op på en<br />
forhøjning hvis det skulle indgå som led i sorterings og pakke processen hos Blære frugtplantage.<br />
Kassen fungere udmærket men der kunne lave små ændringer såsom at sætte kanter på under<br />
bunden så bakkerne bliver ledt lige ind under kassen. Den skulle måske også være placeret lidt<br />
længere væk fra transportbåndet da flere af maskinerne hos Blære frugtplantage har forhøjninger på<br />
transportbåndene. Hvis man i fremtiden vil udskifte transportbåndet og i den forbindelse skifter til<br />
et med forhøjninger skal der være plads til det mellem rullerne og kanten på kassen.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 121 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
4.3 Evaluering på farve<br />
Vores måder at evaluere farver på kan godt optimeres mere. Dette er dog et meget svært emne at<br />
komme ind på, da det ikke altid er nemt at bestemme hvornår en citron er mere grøn en den må<br />
være. Dette er en subjektiv vurdering, derfor gør det, det meget sværere at få lavet en god vurdering<br />
på om citronen skal sorteres fra.<br />
Et andet problem er også at man ikke altid kan være sikker på afstanden ned til citronen, dette kan<br />
også skabe sværere måle resultater og evaluere på.<br />
Når vi måler med vores AD converter har vi opdaget at det vil være bedst hvis man har en reference<br />
spænding der ligger inden for intervallet på den lysfølsomme modstands spændings deler, så man<br />
kun får det som man har brug for ind på den analoge indgang.<br />
4.4 PIC18F4320<br />
I vores valg af PIC der havde vi valgt PIC18F4320, denne har 8kb program hukommelse, dette<br />
mente vi i starten af projektet skulle være rigeligt til det vi skulle bruge den til, men det viste sig at<br />
pladsen på den blev trang, da menu systemet kom til at fylde enormt meget, da alt det tekst der skal<br />
skrives ud, og de ting der skal holde styr på hvor man er henne i menuerne, blev så komplekst.<br />
Dette har gjort at vi har måtte lave 2 forskellige pics for at, så vi har udkommenteret vægt delen i<br />
den ene, og tempratur delen i den anden, men det optilmale ville helt klart være at have en PIC med<br />
mere hukommelse i.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 122 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
5 Konklusion<br />
El:<br />
Vores produkt har ikke alle de egenskaber som vi har sat os i vores problem formulering. Grunden<br />
til vi ikke har nået det hele, er at vores maskinfolk har haft problemer, sådan vi først fik maskin<br />
delen en dag før aflevering, og dette var ikke nær nok tid til at få det til og virke. Men vi er nået<br />
utroligt langt i forhold til den tid vi har haft det reelle produkt at lave finjusteringer til, da vi har<br />
nået alle ting i teorien, og det er forholdsvis små rettelser i forhold til hvor vi startede. Vi har nået<br />
og lave alle sensorer, men det er mest kode der skal rettes.<br />
Vi har også fået lagt alle vores ting ud på print, næsten alle virkede, da vi havde fundet ud af<br />
hvordan at det skulle behandles, da det ikke var som vi plejede.<br />
Det at vi har fået vægten til at virke ar vi meget stolte af da det både er at rimeligt komplekst print<br />
og en forholdsvis kompliceret måde at måle en kondensator værdi på.<br />
Maskin<br />
Vi har lavet et produkt der løser de krav som vi har opstillet i problemformuleringen. De krav som<br />
vi har i problemformulering er at det rent mekanisk skal være muligt at foretage elektroniske<br />
analyser af frugterne samt at foretage sortering af dem. Dette er lykkes meget godt da det virker<br />
som vi havde planlagt, samt vi er nået hele den mekaniske del af projektet, som vi havde sat som<br />
mål.<br />
På grund af tidspres og projektstørrelse så har vi ikke nået at lave den sidste finjustering af<br />
produktet, hvilket medføre at hængsler, klapper og andre småting afvigere fra det som vi havde<br />
regnet med at vi kunne få indstillet.<br />
I løbet af projektperioden har vi også løbet ind i problemer som har gjort at vi har måttet ændre i<br />
fremstillingen. Det har bl.a. været diameteren på rullerørene som vi er blevet nød til at ændre pga.<br />
materialeforrådet. Dette har ikke direkte haft nogen indvirkning på produktet men er med til at<br />
tingene ikke forbliver så præcise som først planlagt.<br />
Men vi mener at vi har opnået det vi ville i problemformulering og alt i alt så virker vores produkt<br />
som det skal.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 123 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
6 Evaluering<br />
6.1 Anders Bruus<br />
Jeg syntes det har været et meget lærerigt projekt og det har været sjovt at lave en hel maskine<br />
frabunden af. Det har dog været meget stressende her til sidst da vi først har fået maskindelen<br />
mandag eftermiddag i stedet for onsdag. Derfor er det også en lidt irriterende følelse man sidder<br />
med når det kun er ganske få ting der mangler før det hele køre optimalt. Jeg tor jeg til tider har<br />
været lettere irriterende overfor maskinfolkene da det primært har været mig der har stillet kravene<br />
til produktet og haft en masse umulige løsninger. Især mit vægt afsnit syntes jeg er blevet godt på<br />
grund af beregningerne. Projektet har nok overordnet set været for bredt da der er mange ting man<br />
bugte have gået mere i dybden med. Men alt i alt et spændene projekt.<br />
6.2 Morten Justesen<br />
Det har været en god oplevelse at lave et projekt som dette, hvor vi har kunne arbejde sammen om<br />
en stor maskine, hvor der er et stort krav til samarbejde. Jeg syntes vi har fået arbejdet godt<br />
sammen, også mellem maskin og el. Vi har brugt meget tid på at planlægge og løse problemer i<br />
samarbejde. Arbejdet har været spændende og der har været masser af udfordringer og problemer<br />
der skulle løses.<br />
Der har dog været flere timingproblemer i løbet af projektet. Hovedsageligt med hensyn til<br />
leverancer af dele til produktet. Og når maskinfolkene ikke får deres ting til tiden, tager det af den<br />
tid vi har (elektronikfolk) til at teste og opdage fejl og få dem udbedret. Her har vi haft for lidt tid<br />
fra hvor vi fik noget færdigt maskinarbejde til det skulle være helt færdigt. Dette har givet små<br />
irritationsmomenter med ting der ikke helt gik som ventet, men det må man tage med. Det er også<br />
på en måde tilfredsstillende at til sidst at stå med et så færdigt produkt.<br />
6.3 Rasmus Kristensen<br />
I dette projekt syntes jeg at det har virket som et nemt projekt, men der kom mange uforudsigelige<br />
problemer, og problemer med vores leverandører som ikke kunne komme med deres ting til den tid<br />
de havde sagt, så dette havde gjort at vi først fik maskine delen af projektet meget sent i forløbet, og<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 124 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
dette har gjort at det ikke rigtigt virker, da der var mange ting der gik i stykker da de blev sat på,<br />
eller bare holdt op med at virke.<br />
6.4 Kåre Lysdahl<br />
For det første, jeg er positivt overrasket over hvordan det er gået i dette projekt.<br />
Da hvis jeg skal være helt ærlig, så havde vi nok valgt at lave mere end vi selv kunne gabe over.<br />
Derfor er produktet måske heller ikke blevet så finpudset som det kunne have været. Men endnu<br />
engang er jeg godt tilfreds med arbejdsfordelingen mellem Jesper og jeg. Men det har ikke været<br />
nemt, da jeg synes at el-folkene nogle gange har været alt for sendt ude med eventuelle ændringer,<br />
sådan at vi ikke har haft chancen for at ændre det. Jeg ved også godt at vi ikke selv overholdte<br />
tidsplan, men som sagt så havde vi nok taget munden for fuld fra starten af.<br />
6.5 Jesper Olsen<br />
Jeg mener, at dette projekt har været lidt uoverskueligt på grund af omfanget af det. Vi havde lidt<br />
problemer i starten med, at finde ud af havde vi skulle lave, da der rent el mæssigt ikke var<br />
tilstrækkelig. Vi blev enige om, at løse problemet med den manuelle sortering af citronerne.<br />
Vi brugte en del tid i starten på, at finde ud hvordan det skulle forløbet skulle foregå og hvilke ting<br />
vi skulle nå omkring.<br />
I løbet af projektperioden har vi løbet ind i problemer som ventetid på leverancer samt, problemer<br />
omkring information om de bestemte emner.<br />
Udover leveranceproblemer synes jeg også, at det har været svært at finde ud af hvordan produktet<br />
skulle udformes og pga. projektstørrelsen fremstillingstiden også blevet længere end først planlagt.<br />
Tekniske problemer såsom sammenbrændt bærbar, undervejs har også vanskeliggjort<br />
fremstillingsprocessen.<br />
Samarbejdet mellem Mig og Kåre (Maskinfolk), synes jeg har fungeret godt. Vi har det<br />
arbejdsopgaverne ud imellem os, men har stadigvæk gået hinanden til hånden og hjulpet ved<br />
tvivlsspørgsmål. Vi har også haft et meget ens syn på, hvordan vi har ønsket os at forløbet skulle<br />
være og hvad vi arbejdede hen imod. Vi har nok begge to følt, at vi har været meget isoleret fra el-<br />
folkene da vi har tilbragt meget tid i værkstedet.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 125 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars
Teknikfag A Citron håndtering<br />
Alt i alt mener jeg at projektet har forløbet fint og vi er noget frem med et brugbart produkt der<br />
udover dets omfang også er kommet til at fungere fint.<br />
Teknisk Gymnasium Gruppe II Side 126 af 126<br />
Erhvervsskolerne Aars