Automaattinen pesäpallon syöttölaite - Automaatio- ja ...
Automaattinen pesäpallon syöttölaite - Automaatio- ja ...
Automaattinen pesäpallon syöttölaite - Automaatio- ja ...
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
AALTO YLIOPISTON TEKNILLINEN KORKEAKOULU<br />
<strong>Automaattinen</strong> pesäpallon<br />
syöttölaite<br />
AS-0.3200 <strong>Automaatio</strong>- <strong>ja</strong> systeemitekniikan projektityöt<br />
Tekijät:<br />
Reidar Udd 67449W<br />
Olli Mäentaka 64376E<br />
Dan Anttila 66917W<br />
Osasto:<br />
<strong>Automaatio</strong>- <strong>ja</strong> systeemitekniikka<br />
Valvo<strong>ja</strong>:<br />
Jussi Suomela<br />
Työmäärä:<br />
3 op per tekijä<br />
Aloitusa<strong>ja</strong>nkohta: 7.9.2010<br />
Lopetusa<strong>ja</strong>nkohta: 7.12.2010<br />
Työn tavoitteena on suunnitella <strong>ja</strong> rakentaa automaattinen pesäpallon syöttölaite. Laite on<br />
maksimissaan 30 sentin korkuinen <strong>ja</strong> syöttölautasen kokoinen. Toiminta on seuraava.<br />
Lyöjä pyytää syötön esimerkiksi (<strong>ja</strong>lka)nappia painamalla. Kone odottaa vakioa<strong>ja</strong>n +<br />
satunnaisa<strong>ja</strong>n, jonka jälkeen ampuu pallon ilmaan. Syötön korkeus on sekä säädettävissä<br />
vakioksi että asetettavissa satunnaiseksi järkevälle välille. Syöttötarkkuuden on oltava<br />
riittävä, jotta pallo pudotessaan osuu takaisin lautaselle. Toimilaite voi olla sähköinen tai<br />
pneumaattinen. Sähköisen toimilaitteen on toimittava 12 tai 24 voltin tasavirralla tai 240<br />
voltin vaihtovirralla. Pneumaattisen toimilaitteen on toimittava painealueella 4-9 bar.<br />
Työhön kuuluu laitteen suunnittelu, komponenttien hankinta, rakentaminen, laitteen<br />
oh<strong>ja</strong>uksen <strong>ja</strong> toimintojen ohjelmointi, laitteen testaus, demonstrointi sekä työn raportointi.<br />
Mekaniikan rakentamisessa saa tarvittaessa tukea Tapio Leppäseltä. Hyväksytyt<br />
komponenttihankinnat saa laskuttaa laitokselta. Työn kesto on puoli vuotta <strong>ja</strong> se soveltuu<br />
2-3 hengen ryhmälle. Työn laajuus on noin 3op/henkilö.
Sisältö<br />
1. Esipuhe ...................................................................................................................................................... 3<br />
2. Johdanto .................................................................................................................................................... 3<br />
3. Fysiikka ...................................................................................................................................................... 4<br />
3.1. Teoria ................................................................................................................................................. 4<br />
3.2. Laskut ................................................................................................................................................. 6<br />
4. Laitteet ....................................................................................................................................................... 7<br />
4.1. Elmo Cello digitaalinen servo-oh<strong>ja</strong>in ................................................................................................. 7<br />
4.2. Maxon har<strong>ja</strong>llinnen 250W sähkömoottori <strong>ja</strong> planeettavaihde ......................................................... 8<br />
4.3. Enkooderi HEDS-5540 ........................................................................................................................ 8<br />
4.4. Solenoidi ............................................................................................................................................ 8<br />
4.5. Jännitelähteet .................................................................................................................................... 9<br />
4.6. Kytkennät ......................................................................................................................................... 10<br />
5. Mekaniikka .............................................................................................................................................. 13<br />
5.1. Varsi <strong>ja</strong> kiinnityskehikko .................................................................................................................. 13<br />
5.2. Latauslaite........................................................................................................................................ 14<br />
6. Ohjelmointi .............................................................................................................................................. 16<br />
7. Tulokset ................................................................................................................................................... 19<br />
7.1. Osumatarkkuus ................................................................................................................................ 19<br />
7.2. Satunnainen heittokorkeus ............................................................................................................. 20<br />
8. A<strong>ja</strong>nkäyttö ............................................................................................................................................... 21<br />
9. Yhteenveto <strong>ja</strong> loppukommentit .............................................................................................................. 22<br />
10. Liitteet .................................................................................................................................................. 23<br />
10.1. Fysiikan esimerkkejä eri arvoilla .................................................................................................. 23<br />
10.2. Käytetyt osat ................................................................................................................................ 24<br />
10.3. Kytkentäkaaviot ........................................................................................................................... 25<br />
10.4. Ohjelmakoodi kommentoituna ................................................................................................... 26<br />
10.5. Taulukot a<strong>ja</strong>nkäytöstä ................................................................................................................. 28<br />
10.6. Käyttöohje ................................................................................................................................... 31<br />
2
1. Esipuhe<br />
Haluamme kiittää osaston henkilökuntaa heidän antamista tuesta <strong>ja</strong> neuvoista tätä projektia tehdessä.<br />
Erityisesti haluamme kiittää Sami Kielostoa, jolta saimme usein neuvoa elektroniikkaan liittyen, Tapio<br />
Leppästä joka auttoi mekaniikan kanssa <strong>ja</strong> oh<strong>ja</strong>a<strong>ja</strong>amme Jussi Suomelaa joka järjesti meille tilat <strong>ja</strong> laitteet.<br />
3<br />
2. Johdanto<br />
Tämä dokumentti on kurssiin <strong>Automaatio</strong>- <strong>ja</strong> systeemitekniikan projektityöt suoritettavan projektin<br />
loppudokumentti. Projektin nimi on ”<strong>Automaattinen</strong> pesäpallon syöttölaite” <strong>ja</strong> sen alkuperäinen<br />
tehtävänanto on esitetty etusivulla.<br />
Projektissa suunnitellaan <strong>ja</strong> rakennetaan automaattinen pesäpallon syöttölaite. Syöttölaitteen toiminnot<br />
ovat pallon heittäminen ilmaan napin painalluksella <strong>ja</strong> automaattinen seuraavan pallon lataus<br />
heittolaitteeseen. Heiton korkeutta säädetään säätövastuksella jonka lisäksi kytkimellä määritetään jos<br />
heittokorkeuteen halutaan satunnaisuutta vai ei. Virtalähteinä käytetään neljän jännitelähteen pakettia,<br />
jonka kanssa on kytketty rinnan kolme 12 V akkua, joihin sähkömoottori voi syöttää virtaa <strong>ja</strong>rrutuksen<br />
yhteydessä.<br />
Valmis laite on tehtävänannossa määritettyjä mitto<strong>ja</strong> paljon suurempi. Tämä johtuu käytettävissä olevasta<br />
sähkömoottorista sekä sen yhteydessä olevasta vaihteistosta, joka vaatii pitkä varren (1,5 m) heittääkseen<br />
pallon tarpeeksi korkealle ilmaan. Muut tehtävänannon vaatimukset on saavutettu. Alla selitetään projektin<br />
kaikki osa-alueet.
3. Fysiikka<br />
Konelukkarin toiminta voidaan mallintaa suhteellisen yksinkertaisesti perusfysiikan avulla. Heittotilanteessa<br />
moottori alkaa kääntää heittovartta ala-asennosta ennalta määrätyllä teholla, kunnes heittovarren ollessa<br />
vaaka-asennossa, moottori <strong>ja</strong>rruttaa täydellä teholla <strong>ja</strong> varsi pysähtyy pallon <strong>ja</strong>tkaessa matkaansa suoraan<br />
ylöspäin.<br />
3.1. Teoria<br />
Moottorinoh<strong>ja</strong>inta ohjelmoitaessa moottorille menevälle virralle on asetettu ylära<strong>ja</strong>. Heittotilanteessa<br />
moottorille syötetään suhteellisen tasaisesti maksimivirtaa, jolloin moottorin tuottama teho saadaan<br />
kaavasta<br />
,<br />
jossa P on teho, U jännite <strong>ja</strong> I virta.<br />
Koska moottorissamme käytössä olleessa vaihteistossa on suuri välityssuhde, vaihteiston hyötysuhde on<br />
huono. Moottorilta vaihteiston kautta varrelle syötetty teho saadaan kaavasta<br />
,<br />
4<br />
jossa P out on ulos saatava teho <strong>ja</strong><br />
hyötysuhde<br />
Moottorin hyötykäyttöön tuottama energia sitoutuu konelukkarin eri osiin: Pallon <strong>ja</strong> varren<br />
potentiaalienergiaksi sekä pallon, varren, vaihteiston <strong>ja</strong> moottorin liike-energiaksi. Potentiaalienergiat<br />
saadaan laskettua kaavalla<br />
,<br />
jossa E on potentiaalienergia, m on massa, g on painovoimavakio <strong>ja</strong> h korkeusero.<br />
Pallon potentiaalienergiaa laskettaessa korkeuserona h on pallon si<strong>ja</strong>inti heiton alussa <strong>ja</strong> heittovarren<br />
ollessa vaaka-asennossa. Varren potentiaalienergiaa laskettaessa korkeusero h on noin puolet palloon<br />
verrattuna johtuen painopisteestä.<br />
Pallon liike-energia saadaan kaavasta<br />
jossa v on nopeus.<br />
,<br />
Nopeutena käytetään pallon nopeutta hetkellä, jolloin heittovarsi on vaakatasossa <strong>ja</strong> juuri aloittamassa<br />
<strong>ja</strong>rrutuksen.<br />
Moottorin, vaihteiston <strong>ja</strong> varren liike-energiat saadaan kaavalla<br />
,<br />
jossa J on yhteenlaskettu hitausmomentti <strong>ja</strong><br />
kulmanopeus. Varren hitausmomentti lasketaan kaavalla<br />
,
5<br />
jossa r on säde.<br />
Moottorin <strong>ja</strong> vaihteiston hitausmomentit ovat saatu valmista<strong>ja</strong>n tuotekatalogista.<br />
Kun tiedetään pallon haluttu nousukorkeus, saadaan tarvittava lähtönopeus kaavoista<br />
<br />
√ ,<br />
missä korkeutena h on pallon haluttu nousukorkeus siitä pisteestä, kun heittovarsi on vaakasuorassa <strong>ja</strong> juuri<br />
aloittamassa <strong>ja</strong>rrutuksen.<br />
Nyt kun on selvillä energiamäärä joka moottorin tulee tuottaa, sekä teho jolla moottori voi tuottaa<br />
energiaa, voidaan kiihdytysaika t laskea kaavalla<br />
<br />
Koska kiihdytysaika vaikuttaa oleellisesti siihen mikä on kiihdytysmatka asteina <strong>ja</strong> samalla mikä on<br />
tarvittava potentiaalienergia pallolle <strong>ja</strong> heittovarrelle, ei energiamäärä ole tällä hetkellä vielä tiedossa.<br />
Iteroinnilla saadaan kuitenkin laskettua lopullinen kiihdytysmatka heitolle.<br />
Todellisuudessa kiihdytysmatka on kuitenkin pidempi, johtuen esimerkiksi siitä että sähkömoottorista ei<br />
saada täyttä tehoa alhaisimmilla kierrosnopeuksilla.
3.2. Laskut<br />
Liitteessä 1 on laskettu lukkarillemme heittokorkeuksia, kiihdytyskorkeuksia <strong>ja</strong> kiihdytyskulmia erilaisilla<br />
moottorin tehoilla, moottorin maksimipyörimisnopeuksilla <strong>ja</strong> varren pituuksilla. Kuvassa 1 on esitetty<br />
havainnekuvan avulla, mitä eri termeillä tarkoitetaan konelukkarin tapauksessa. Laskuissa käytetyt arvot,<br />
jotka eivät käy ilmi liitteen taulukosta ovat:<br />
- vaihteiston hyötysuhde 0.7<br />
- pallon massa 0.16 kg<br />
- varren tiheys 0.32 kg/m<br />
- vaihteiston välityssuhde 92.8:1<br />
Eri moottorin tehoilla <strong>ja</strong> eri pyörimisnopeuksilla laskettujen arvojen on tarkoitus havainnollistaa, kuinka<br />
konelukkarin tapauksessa monella eri asialla on paljon merkitystä lopputuloksen kannalta. Laskuissa on siis<br />
laskettu sillä teoreettisella olettamuksella, että moottorista saadaan täysi teho koko kiihdytyksen a<strong>ja</strong>lta <strong>ja</strong><br />
että varsi pysäytetään salamannopeasti sen saavuttaessa vaakatason. Todellisuudessa näin ei kuitenkaan<br />
ole, joten tarvittavat kiihdytysmatkat ovat todellisuudessa suurempia <strong>ja</strong> lukkarin on entistä vaikeampi<br />
toteuttaa alkuperäiset vaatimukset koon suhteen.<br />
6<br />
Kuva 1 Fysiikkalaskuissa käytettyjen muuttujien selitykset
4. Laitteet<br />
Projektityössä käytettiin ainoastaan <strong>Automaatio</strong>- <strong>ja</strong> systeemitekniikan osastolla aikaisemmin käytössä<br />
olleita laitteita, mistä seurasi että kaikki laitteet eivät olleet optimaaliset tähän projektiin. Näistä<br />
tärkeimmät ovat Maxon 250 W sähkömoottori planeettavaihteella <strong>ja</strong> Elmo moottorinoh<strong>ja</strong>in. Uuden pallon<br />
lataamista hallitaan solenoidilla. Kaikkien käytössä olleiden laitteiden mallit <strong>ja</strong> ominaisuudet on esitetty<br />
liitteessä 2.<br />
4.1. Elmo Cello digitaalinen servo-oh<strong>ja</strong>in<br />
Moottoria oh<strong>ja</strong>taan Elmo Motion Controlin SimpleIQ sar<strong>ja</strong>n digitaalisella servo-oh<strong>ja</strong>imella Cello. Cello on<br />
älykäs moottorinoh<strong>ja</strong>in jonka ominaisuuksiin kuuluu automaattinen PID-parametrien viritys sekä useiden<br />
takaisinkytkentöjen, sisääntulojen <strong>ja</strong> ulostulojen hallinta.<br />
Laitteessa on 17 sisäänmenoa <strong>ja</strong> viisi ulostuloa. Toteutuksessa käytetään neljää sisäänmenoa <strong>ja</strong> yhtä<br />
ulostuloa.<br />
7<br />
Kuva 2 Elmo Motion Control Cello moottorinoh<strong>ja</strong>in
Kuvassa 2 nähdään Cellon ulkomuoto. Etu-alalla nähdään I/O portit J2 <strong>ja</strong> J1 sekä toinen kahdesta<br />
takaisinkytkentäportista, Feedback A. Näiden kytkennät selitetään alempana.<br />
Cellon ohjekir<strong>ja</strong>t ovat ladattavissa Elmo Motion Controlin kotisivuilla osoitteessa<br />
http://www.elmomc.com/support/downloads-operating-manuals-main.htm.<br />
4.2. Maxon har<strong>ja</strong>llinnen 250W sähkömoottori <strong>ja</strong> planeettavaihde<br />
Projektissa hyödynnetään osastolla aikaisemmin käytössä ollutta har<strong>ja</strong>llista Maxonin valmistamaa 250 W<br />
sähkömoottoria. Moottorin tarkka malli ei ole tiedossa. Tätä yritettiin selvittää mittaamalla moottorin<br />
sisäinen resistanssi jonka arvoksi saatiin 5,8 Ω. Tarkalleen tätä arvoa vastaavaa mallia ei löydetty Maxonin<br />
tuoteluettelosta. Koska emme tienneet tarkalleen kuinka paljon jännitettä moottori kestää, käytimme<br />
maksimissaan 36 voltin jännitettä.<br />
8<br />
Moottoriin on kytketty planeettavaihde, jonka mallia ei myöskään tiedetty. Vaihteen välityssuhde<br />
selvitettiin antamalla moottorille käsky pyöriä tietty määrä kierroksia <strong>ja</strong> tarkkailemalla kuinka monta<br />
kierrosta akseli tämän seurauksena pyöri. Tuloksia verrattiin Maxonin tuoteluettelossa listattuihin<br />
mahdollisiin arvoihin. Tämän perustella välityssuhteen todettiin olevan 92,8:1. Tähän projektiin olisi sopinut<br />
paremmin alhaisemmalla välityssuhteella varustettu vaihteisto, koska silloin heittovarren kulmanopeus olisi<br />
suurempi.<br />
4.3. Enkooderi HEDS-5540<br />
Moottorin positiosta pidetään kir<strong>ja</strong>a moottoriin kiinnitetyllä EADS-5540 enkooderilla. Enkooderissa on kaksi<br />
kanavaa + indeksikanava. Pulssimäärä kierroksella on 500.<br />
4.4. Solenoidi<br />
Uuden pallon automaattista latausta varten käytetään hieman kallistettua muoviputkea, jonka päälle on<br />
asetettu solenoidin kuvan 3 mukaisesti. Solenoidi kytketään oh<strong>ja</strong>uselektroniikan kautta Cellon ulostuloon.<br />
Elektroniikasta kerrotaan tarkemmin kappaleessa 5.2.
9<br />
Kuva 3 Solenoidi <strong>ja</strong> sen kiinnitys pallo<strong>ja</strong> pitelevään muoviputkeen.<br />
Kuvassa 3 on esitetty miten solenoidi on kiinnitetty muoviputkeen. Solenoidin tappia varten on porattu<br />
putkeen reikä. Tappiin on kiinnitetty aluslaatta joka estää tappia tippumasta putkeen kokonaan. Kun on<br />
aika päästää seuraava pallo kauhaan, solenoidin tappi nousee juuri sopivaksi a<strong>ja</strong>ksi ylös, jotta yksi pallo<br />
valuu putkea pitkin kauhaan.<br />
4.5. Jännitelähteet<br />
Jännitelähteinä käytetään laboratorio-olosuhteissa neljän jännitelähteen pakettia <strong>ja</strong> kolmea sar<strong>ja</strong>an<br />
kytkettyä akkua. Nämä on esitetty kuvassa 4 sekä tarkemmin liitteessä 3. Akut toimivat puskureina, joita<br />
tarvitaan niin kiihdytyksessä kuin <strong>ja</strong>rrutuksessa. Kiihdyttäessä moottori vaatii enemmän virtaa (10 A) kuin<br />
mitä sitä pyörittävät kaksi jännitelähdettä voivat syöttää (yhteensä enintään 5 A), <strong>ja</strong> silloin loput virrasta<br />
otetaan akuista. Jarrutuksessa moottori toimii generaattorina <strong>ja</strong> syöttää hetkellisesti enintään 10 A.<br />
Kyseinen virtara<strong>ja</strong> on asetettu Celloon ohjelmallisesti. Koska jännitelähteet eivät voi ottaa virtaa vastaan,<br />
akut latautuvat.
10<br />
Kuva 4 Neljä jännitelähdettä jotka on kytketty rinnan kolmen 12 V akun kanssa.<br />
Kytkentäkaavio josta ilmenee, miten Elmo moottorinoh<strong>ja</strong>in kytketään akkuihin <strong>ja</strong> jännitelähteisiin on<br />
esitetty liitteessä 3. Samasta liitteestä ilmenee myös sisään- <strong>ja</strong> ulostulojen kytkennät.<br />
4.6. Kytkennät<br />
Elmo mottorinoh<strong>ja</strong>imen kytkemiseksi sähkömoottoriin käytetään kahta takaisinkytkentää, Feedback A <strong>ja</strong> B.<br />
Feeback A on 15 pinninen D-sub <strong>ja</strong> Feedback B 15 pinninen D-sub high-density. Sisään- <strong>ja</strong> ulostuloportte<strong>ja</strong><br />
löytyy kaksi; J1 <strong>ja</strong> J2 joiden molempien tyyppi on 15-pinninen D-Sub high-density. Elmon kytketään RS-232<br />
portin <strong>ja</strong> RS-232-USB kaapelin avulla tietokoneen USB-porttiin. Nämä portit näkyvät kuvissa 6 <strong>ja</strong> 7, jotka on<br />
kopioitu Cellon manuaalista.<br />
Kuva 5 Elmo moottorin oh<strong>ja</strong>imen yksi sivu, jossa näkyy molemmat I/O portit <strong>ja</strong> toinen kahdesta takaisinkytkentä-portista
11<br />
Kuva 6 Elmo moottorinoh<strong>ja</strong>imen toinen sivu, jossa toinen kahdesta takaisinkytkentä-porteista sekä CANopen <strong>ja</strong> RS-232 portit.<br />
Taulukossa 1 on esitetty miten portit Feedback A <strong>ja</strong> B kytketään enkooderiin. Taulukon vasemmassa<br />
sarakkeessa on esitetty Feedback B:n pinnit <strong>ja</strong> niiden toiminnot. Taulukkoon on merkitty mitkä ovat sisään<strong>ja</strong><br />
mitkä ulostulo<strong>ja</strong>. Oikeassa sarakkeessa nähdään, mihin kukin Feedback B:n pinni kytketään. Rivit kuuluvat<br />
siis yhteen.<br />
Taulukko 1 Feedback A <strong>ja</strong> B:n sekä enkooderin kytkeminen<br />
Feedback B<br />
Pinni Toiminto<br />
Enkooderi<br />
Pinni Toiminto<br />
1 Auxiliary channel A high output 3 Channel A<br />
Input 3 Auxiliary channel B high output Output 5 Channel B<br />
8 Encoder supply voltage 4 Vcc<br />
9 Encoder supply voltage return 1 GND<br />
Feedback A<br />
Pinni Toiminto<br />
6 Buffered channel A output 6 Channel A<br />
7 Buffered channel A complement output 5 Channel A complement<br />
Output 11 Buffered channel B output Input 15 Channel B<br />
12 Buffered channel B complement output 14 Channel B complement<br />
13 Buffered Index output 8 Index<br />
15 Supply return 9 Supply return<br />
Toteutuksessa on neljä sisäänmenoa joiden avulla oh<strong>ja</strong>taan laitteen toimintaa. Nämä ovat valinta<br />
satunnaiselle tai vakiolle heittokorkeudelle, painonappi joka laukaisee heiton, virtakytkin <strong>ja</strong> analoginen<br />
korkeuden säätö. Nämä kaikki on kytketty I/O porttiin J2. Järjestelmässä on yksi porttiin J1 kytketty<br />
ulostulo. Näiden porttien pinnit <strong>ja</strong> niiden toiminnot on esitetty taulukossa 2.
12<br />
Taulukko 2 I/O porttien J1 <strong>ja</strong> J2 kytkennät<br />
I/O J1<br />
Pinni Signaali Toiminto<br />
5 Programmable output 3 Solenoidin tapin nosto<br />
10 Programmable output return<br />
I/O J2<br />
Pinni Signaali Toiminto<br />
1 Programmable input 5 Moodi; vakio korkeus vai satunnainen<br />
3 Programmable input 6 Lähtökytkin pallon heittämiseksi<br />
4 Programmable input 10 Virtakytkin, oltava päällä jotta pallo heitetään<br />
5 Analog input 1 + Heittokorkeuden säätövastus<br />
6 Programmable input return 5<br />
8 Programmable input return 6<br />
9 Programmable input return 10<br />
10 Analog input 1 -
5. Mekaniikka<br />
Lukkarin tärkeimmät osat ovat sähkömoottori, siihen kiinnitetty vaihteisto <strong>ja</strong> sen akseliin kiinnitetty varsi.<br />
Toinen tärkeä osa on muoviputki johon on kiinnitetty solenoidi, joka annostelee pallo<strong>ja</strong> syöttökauhaan.<br />
Tämän lisäksi laitteeseen kuuluu tralli sekä muutama lauta <strong>ja</strong> levy, joiden avulla sähkömoottori voidaan<br />
kiinnittää pöytälevyyn esimerkiksi ruuvipuristimia käyttäen.<br />
5.1. Varsi <strong>ja</strong> kiinnityskehikko<br />
Hidasta moottori-vaihteisto-yhdistelmää kompensoidaan pitkällä heittovarrella. Näin saadaan<br />
tangenttinopeus tarpeeksi suureksi <strong>ja</strong> pallo lentämään korkealle, huonosta välityssuhteesta huolimatta.<br />
Etäisyys moottorin akselista kauhaan on noin 1,5 metriä. Varren kiinnitystä varten osaston mekaanikko<br />
Tapio Leppänen rakensi akseliin alumiinisen kiinnikkeen, joka näkyy kuvassa 7. Itse varsi on ilmeisesti osa<br />
osastolla aikaisemmin rakennetusta pallopelin maalista. Varsi koostuu kahdesta putkenpalasta jotka on<br />
yhdistetty välikappaleella. Välikappaleen takia varsi ei ole täysin jäykkä, vaan elää hieman. Tämä aiheuttaa<br />
jonkin verran epätarkkuutta heittoon. Uutta samanlaista vartta etsittiin Etolasta, mutta ei löydetty. Varren<br />
päässä on niin ikään välikappale, johon sovitimme juomapullosta tehdyn kauhan.<br />
13<br />
Kuva 7 Varsi on kiinnitetty moottorin akseliin alumiinisen välikappaleen avulla. Varren päässä on kauha, johon pallot laitetaan<br />
heittoa varten. Pallot valuvat kauhaan automaattisesti muoviputken <strong>ja</strong> solenoidin avulla (selitetty alla).
14<br />
Kuva 8 Sähkömoottori on asetettu pöydän päällä lepäävälle trallille. Koko systeemi on lukittu paikalleen lautojen, levyn <strong>ja</strong><br />
ruuvipuristimien avulla.<br />
Moottorin akselin on si<strong>ja</strong>ittava tarpeeksi korkealla jotta kiihdytysmatka lattiasta vaakatasoon on riittävän<br />
pitkä. Puolentoista metrin varren kanssa sopiva korkeus on hieman pöytäkorkeutta suurempi, jolloin<br />
moottori saavuttaa tarpeeksi suuren nopeuden pallon heittämiseksi kattoon asti. Toteutuksessa moottori<br />
kiinnitettiin pöydän päälle kuvan 8 mukaisella tavalla. Pöydän päällä oleva tralli nostaa moottoria<br />
korkeammalle <strong>ja</strong> suo<strong>ja</strong>a pöytää vaurioilta. Trallin päälle asetetaan moottori, joka lukitaan paikalleen neljän<br />
lankun sekä levyn avulla. Kiinnityksessä käytettiin ruuvipuristimia, jotta laite olisi helppo siirtää muualle<br />
projektityön päätyttyä.<br />
5.2. Latauslaite<br />
Jotta käyttäjä voisi keskittyä paremmin lyömiseen, tehtiin myös Cellon oh<strong>ja</strong>ama latauslaite. Latauslaite on<br />
puurakenteeseen kiinnitetty putki, johon mahtuu kerralla kahdeksan tennispalloa. Laite näkyy ylempänä<br />
esitetyssä kuvassa 7. Putki on kallellaan, <strong>ja</strong> sille on kuusi eri asentoa jolla sen kulma voidaan muuttaa.<br />
Putken alapäässä on solenoidi, jonka liikkuva rautasydän on tappi. Tappi on mitoitettu niin, että kun<br />
solenoidi on aktivoituna, pallo mahtuu liikkumaan putkessa sen ohi. Solenoidi on kiinnitetty putken päälle,<br />
joten kun solenoidi ei ole aktivoituna, tappi putoaa maan vetovoiman avulla ala-asentoonsa. Alaasennossaan<br />
tappi on noin 2 cm putken sisäpuolella, <strong>ja</strong> näin estää putkessa olevia pallo<strong>ja</strong> liikkumasta.
Solenoidi on aktivoituneena runsaat 200 ms; viimeisessä versiossa koodista se on 225 ms. Sopiva aika<br />
löydettiin iteroimalla, mutta se riippuu putken kulmasta sekä putkessa jäljellä olevien pallojen<br />
lukumäärästä. Jos kulma on liian jyrkkä, enemmän kuin yksi pallo saattaa ehtiä livahtaa ohi, kun taas<br />
pienemmällä kulmalla tappi voi tulla takaisin alas liian nopeasti. Jyrkällä kulmalla pitää myös rajoittaa<br />
pallojen lukumäärä, jotta solenoidi <strong>ja</strong>ksaisi nostaa tapin. Latauslaitteen puutteellinen robustisuus ei<br />
kuitenkaan ole kriittistä, koska tämä on opiskeli<strong>ja</strong>projekti eikä ole tarkoitettu valmiiksi tuotteeksi.<br />
Solenoidi saa virtansa 12 V jännitelähteestä, <strong>ja</strong> vaatii tapin nostamiseen enemmän virtaa kuin Cellon<br />
digitaaliseen ulostulon läpi voi syöttää. Tästä syystä solenoidia varten piti rakentaa hieman elektroniikkaa,<br />
jonka kytkentäkaavio esitetty liitteessä 2. Kytkentöjä varten rakennettiin protolevy joka on esitetty kuvassa<br />
8. Digitaalisen ulostulon virtasilmukassa virtaa ovat rajoittamassa kaksi 1 kΩ vastusta, jotka samalla tekevät<br />
kanavatransistorin oh<strong>ja</strong>usjännitteestä 6 V. Tämä jännite riittää asettamaan kanavatransistorin<br />
kyllästystilaan. Kun kanavatransistori on kyllästystilassa, solenoidin virtasilmukka on suljettu <strong>ja</strong> solenoidi<br />
aktivoituu. Solenoidin rinnalla on diodi, joka muodostaa solenoidin kanssa pienemmän silmukan johon<br />
solenoidi voi purkautua kun kanavatransistori ei enää vedä. Solenoidin <strong>ja</strong> diodin sisäiset vastukset<br />
kuluttavat solenoidin magneettikenttään varastoidun energian nopeasti. R2 on alasvetovastus, joka<br />
varmistaa että kanavatransistori ei johda silloin kuin digitaalinen ulostulo ei ole päällä.<br />
15<br />
Kuva 9 Protolevy solenoidia oh<strong>ja</strong>avaa ulostuloa varten.
6. Ohjelmointi<br />
Moottorioh<strong>ja</strong>imen ohjelmointi on toteutettu valmista<strong>ja</strong>n omalla editorilla, Elmo Studiolla. Elmo Studio on<br />
ilmainen työkalu, joka asennetaan Composer ohjelmiston mukana. Studio:ssa on apuvälineet ohjelmien<br />
lataamiseen, tarkistamiseen <strong>ja</strong> virheiden etsintään. Ohjelmointikielen syntaksi muistuttaa C:tä, mutta<br />
täydennettynä moottorin oh<strong>ja</strong>amiseen tarkoitetuilla erikoisfunktioilla. Ohjelmoinnin avuksi Elmo tarjoaa<br />
myös manuaalit, tosin jotkut asiat esitettiin harmittavan puutteellisesti. Onneksi niiden tukihenkilöstö<br />
vastasi sähköposteihin kiitettävästi, joten tarvittaessa apua oli saatavissa nopeasti.<br />
Ohjelma koostuu main-funktiosta sekä sen kutsumista alifunktioista. Main-funktio sisältää ohjelman<br />
logiikan <strong>ja</strong> reagoi käyttäjän antamiin syötteisiin, <strong>ja</strong> alifunktiot huolehtivat moottorin liikeratojen<br />
hallitsemisesta main-funktion antamien parametrien avulla. Ohjelma on näin saatu <strong>ja</strong>ettua helposti<br />
ymmärrettäviin osiin, joiden keskinäinen vuorovaikutus on selkeä. Käytännössä ohjelma ajetaan<br />
sekvenssissä, jossa kiihdytetään, <strong>ja</strong>rrutetaan, peruutetaan <strong>ja</strong> ladataan seuraava pallo. Näistä vain<br />
kiihdytyksen <strong>ja</strong> <strong>ja</strong>rrutuksen kesto muuttuu halutun nousukorkeuden, eli lähtönopeuden mukaan; muut osat<br />
pysyvät vakioina. Ohjelmassa on kaksi moodia: vakioheitot säädettävällä korkeudella tai sattumanvaraiset<br />
heitot. Käyttäjä valitsee moodin on/off-kytkimen avulla, <strong>ja</strong> moodia voi muuttaa heittojen välillä. Jos<br />
valittuna ovat vakioheitot, heittoviive on vakio, mutta analogisen syöttölaitteen asentoa muutamalla voi<br />
valita heittokorkeuden viiden eri vaihtoehdon välillä. Vaihtoehtoisessa moodissa ohjelma valitsee<br />
heittoviiveen kahden <strong>ja</strong> neljän sekunnin välillä <strong>ja</strong> nousukorkeus vaihtelee ohjelmassa asetettujen rajojen<br />
sisällä. Nousukorkeuteen vaikutetaan ohjelmassa kiihdytysramppia muuttamalla, koska silloin pallon<br />
lähtönopeus <strong>ja</strong> kineettinen energia voidaan oh<strong>ja</strong>ta. Alla oleva kuva 10 esittää ohjelman aktiviteettikaavion.<br />
Helpon muokattavuuden saamiseksi ensimmäiseksi ohjelmassa on koottu ra<strong>ja</strong>t oh<strong>ja</strong>amiseen, kuten virralle<br />
<strong>ja</strong> nopeudelle. Main funktion alussa ohjelma asettaa alussa olevien vakioiden arvot ra<strong>ja</strong>-arvoiksi<br />
liikkumisessa. Se lukee myös moottorin tämänhetkisen si<strong>ja</strong>innin, <strong>ja</strong> sen perusteella laskee oikeat si<strong>ja</strong>innit<br />
liikkeen aloittamiseen <strong>ja</strong> lopettamiseen. Näiden pisteiden avulla moottorioh<strong>ja</strong>in osaa itse tehdä<br />
optimaalisin nopeusramppi jolla saavutetaan haluttu si<strong>ja</strong>inti mahdollisimman nopeasti, eli kyseessä on<br />
”bang-bang”-oh<strong>ja</strong>us. Pallo irtoaa kupista heti kun varsi <strong>ja</strong>rruttaa nopeammin kuin maan vetovoima. Koska<br />
halutaan että pallo irtoaa silloin kun varsi on vaakatasossa, varren liikkeen pysähtymispaikka on itse asiassa<br />
hieman korkeammalla, jotta <strong>ja</strong>rrutus alkaisi sopivassa kohdassa. Oikea paikka löytyi iteroimalla. Tämä<br />
kuitenkin tarkoittaa että jos ajetaan selvästi alhaisemmalla nopeudella, myös <strong>ja</strong>rrutus alkaa myöhemmin<br />
jolloin pallo putoaa hieman eri paikassa. Tekemämme testien perusteella (kappale 7), tarkkuus on<br />
tehtävänannon mukainen.<br />
16
Kuva 10 Ohjelman aktiviteettikaavio<br />
17
Tällä hetkellä ohjelma käynnistetään a<strong>ja</strong>malla main-funktio, joka voidaan helpoiten tehdä Composer<br />
ohjelmassa Smart Terminalin kautta. Jos haluaa että ohjelmaa käynnistyy heti kun oh<strong>ja</strong>in kytketään päälle,<br />
pitää main-funktio nimetä uudelleen. Valmista<strong>ja</strong> on nimittäin määrittänyt että autoexec() niminen funktio<br />
ajetaan automaattisesti. Koska meidän on tarve muuttaa <strong>ja</strong> testata koodia nopealla syklillä, tietokoneen<br />
avulla ajettava ohjelma oli kätevämpi. Oh<strong>ja</strong>imen muistissa on tietysti siihen viimeiseksi ladattu koodi, joten<br />
hyväksyttyjen lopputestien jälkeen kyseinen muutos olisi ollut perusteltua.<br />
Ohjelman enimmäiskoko oli Studiossa 2048 tavua, joka tarkoitti että ominaisuuksien karttuessa kommentit<br />
piti vähentää. Tämän vuoksi suoritettavissa koodissa kommentointi voidaan pitää puutteellisena, mutta<br />
liitteenä olevan koodi on kommentoitu paremmin helpon luettavuuden saavuttamiseksi.<br />
18
19<br />
7. Tulokset<br />
7.1. Osumatarkkuus<br />
Pesäpallolukkarimme osumatarkkuutta testattiin suorittamalla useita heitto<strong>ja</strong> eri lähtönopeuksilla <strong>ja</strong><br />
merkitsemällä kohdat joihin pallot putosivat. Tarkkailtaessa pallojen putoamiskohtia yksittäisellä<br />
nopeudella, huomattiin että kaikki osumat osuivat halkaisi<strong>ja</strong>ltaan noin 15 cm suuren ympyrän alueelle.<br />
Tarkasteltaessa heittojen putoamiskohtia kaikilla testatuilla lähtönopeuksilla, nähtiin että kaikki heitot<br />
putosivat noin 60cm x 20cm kokoiselle alueelle. Tämä on esitetty kuvassa 11. Toisin sanoen siirtämällä<br />
heittolautanen (halkaisi<strong>ja</strong> 60 cm) oikeaan kohtaan, saadaan käytännössä kaikki syötöt osumaan<br />
heittolautaselle syötön voimakkuudesta riippumatta, kuten kuvasta 12 ilmenee.<br />
Kuva 11 Syöttötestit eri lähtönopeuksilla.<br />
Kuva 12 Kaikki syötöt osuvat syöttölautasen sisään.
Erilaiset lähtönopeudet saatiin aikaan käyttämällä potentiometriä eli säätövastusta joka on kytketty Cellon<br />
analogia-tuloon. Muuttamalla potentiometrin vastusta, muuttui Cellolle menevä oh<strong>ja</strong>usviesti joka<br />
puolestaan muutti ohjelmassa lukkarin heittonopeutta.<br />
7.2. Satunnainen heittokorkeus<br />
Eräs valinnainen toiminto pesäpallolukkarissamme on satunnainen heittokorkeus. Tällä voidaan matkia<br />
jossain määrin oikeaa pesäpallolukkaria, sillä pesäpallolukkarit eivät todellisuudessa heitä aina<br />
samankorkuisia syöttöjä. Kuvassa 13 on esitetty nopeuden oh<strong>ja</strong>usdataa useammassa eri heittotilanteessa.<br />
Siitä käy siis ilmi kuinka eri heitot eroavat toisistaan kun valittuna on satunnainen heittokorkeus.<br />
20<br />
Kuva 13 Nopeuden oh<strong>ja</strong>usdata eri heittojen aikana
8. A<strong>ja</strong>nkäyttö<br />
Kaiken kaikkiaan projektiin kului aikaa hieman yli 80 tuntia per henkilö. Työmäärä <strong>ja</strong>kautui kuvan 14<br />
esittämällä tavalla. Tarkemmat työmäärät henkilöittäin on ilmoitettu liitteessä 5.<br />
Alussa paljon aikaa vei erityisesti yhteyden saaminen Cellon <strong>ja</strong> tietokoneen välille. Vaihdoimme myös<br />
käytettävää sähkömoottoria, sillä edellinen oli heikko <strong>ja</strong> vaihteistossa oli välystä jonka takia<br />
moottorinoh<strong>ja</strong>imen virittäminen oli hankalaa. Edellisen moottorin akseliin kiinnitetty teline oli myös<br />
epäkäytännöllinen.<br />
Alkuun päästyämme aikaa vei osien etsiminen, johdotusten valmistaminen <strong>ja</strong> ohjelman muuttaminen sitä<br />
mukaa kun laitteen ominaisuuksia lisättiin.<br />
Aikataulu pysyi kaiken aikaa hyvin hallinnassa.<br />
21<br />
Tutustuminen <strong>ja</strong><br />
Cellon virittäminen;<br />
10<br />
Lopputestit; 5<br />
Luennot <strong>ja</strong> esitykset;<br />
12<br />
Fysiikan<br />
selvittäminen; 3<br />
Dokumentointi; 10<br />
Cellon ohjelmointi; 8<br />
Lukkarin mekaniikan<br />
rakentaminen; 4<br />
Elektroniikka <strong>ja</strong><br />
johdotukset; 10<br />
Testaus <strong>ja</strong> säätö; 20<br />
Kuva 14 Työmäärä <strong>ja</strong>ettuna osiin. Työmäärän yksikkö on tässä tunte<strong>ja</strong> per henkilö. Yhteensä 82 tuntia per henkilö.
9. Yhteenveto <strong>ja</strong> loppukommentit<br />
Projektityössä rakennettiin laite pesäpallon automaattiseen syöttämiseen. Laitteen ominaisuudet ovat<br />
pallon heittäminen ilmaan nappia painamalla <strong>ja</strong> seuraavan pallon automaattinen asettaminen<br />
heittokauhaan. Käyttäjä voi säätää heiton korkeutta sekä määrittää, haluaako hän satunnaisen vai<br />
vakiokorkuisen heiton.<br />
Projektityön aikana ei törmätty merkittäviin ongelmiin. Syöttölaitteesta tuli pitkän heittovarren johdosta<br />
kookas. Kaikki muut tehtävänannossa annetut ominaisuudet saatiin toteutettua.<br />
Liitteessä 6 on käyttöohje laitteelle.<br />
22
23<br />
10. Liitteet<br />
10.1. Fysiikan esimerkkejä eri arvoilla<br />
Mootorin<br />
teho (W)<br />
Mootorin suurin<br />
pyörimisnopeus<br />
(rpm)<br />
Varren<br />
pituus<br />
(m)<br />
Pallon<br />
nousukorkeus<br />
(m)<br />
Kiihdytyskulma<br />
(astetta)<br />
Tarvittava<br />
kiihdytyskorkeus<br />
(m)<br />
250 4000 0,4 0,17 9,6 0,07<br />
250 4000 0,8 0,66 10,7 0,15<br />
250 4000 1,2 1,5 13 0,27<br />
250 4000 1,6 2,66 17 0,47<br />
250 4000 2 4,15 23,3 0,79<br />
250 6000 0,4 0,37 32,4 0,21<br />
250 6000 0,8 1,5 36,6 0,48<br />
250 6000 1,2 3,36 44,9 0,85<br />
250 6000 1,6 5,98 59 1,37<br />
250 8000 0,4 0,66 76,9 0,39<br />
250 8000 0,8 2,66 86,5 0,8<br />
250 8000 1,2 5,98 104,8 1,2<br />
500 4000 0,4 0,17 4,8 0,03<br />
500 4000 0,8 0,66 5,3 0,07<br />
500 4000 1,2 1,5 6,3 0,13<br />
500 4000 1,6 2,66 8,2 0,23<br />
500 4000 2 4,15 10,9 0,38<br />
500 6000 0,4 0,37 16,1 0,11<br />
500 6000 0,8 1,5 17,9 0,25<br />
500 6000 1,2 3,36 21,7 0,44<br />
500 6000 1,6 5,98 28,1 0,75<br />
500 8000 0,4 0,66 38,2 0,25<br />
500 8000 0,8 2,66 42,7 0,54<br />
500 8000 1,2 5,98 51,8 0,94
24<br />
10.2. Käytetyt osat<br />
Alla on listattu projektissa käytetyt osat <strong>ja</strong> niiden tiedot, mikäli nämä ovat tiedossa.<br />
Moottori:<br />
Maxon DC motor, har<strong>ja</strong>llinen, 250W, 36V<br />
Enkooderi:<br />
HP HEDS 5540, 500 CPT<br />
Vaihteisto:<br />
Planeettavaihteisto, n=92.8:1<br />
Moottorioh<strong>ja</strong>in: Elmo Cello 30/60<br />
4x Jännitelähteet:<br />
Velleman, 30V, 2.5 A<br />
Akut:<br />
2x Europower EP 5-12 (12V, 5 AH), Huanyu HYS1240 (12V, 4AH)<br />
Solenoidi:<br />
Tuntematon (12V)<br />
2x kytkin<br />
1x painike<br />
Säätövastus<br />
Diodi<br />
2x 1 kΩ vastus<br />
Kanavatransistori: (MOSFET, N-tyyppi) 2SK2232<br />
Varsi:<br />
150 cm, muovia<br />
Kuppi:<br />
1.5L PET pullo (suuosa)
10.3. Kytkentäkaaviot<br />
25
26<br />
10.4. Ohjelmakoodi kommentoituna<br />
##AALTO<br />
#define maxSpeed 110000 //pulses per seconds (=3300rpm). Gear max 3000 rpm,<br />
#define returnSpeed 15000<br />
#define maxAcc 1200000 //pulses per seconds^2. High enough to hit current limits<br />
#define maxDec 1200000<br />
#define loadTime 225 //In ms<br />
#define cLimit 10; //Current peak limit<br />
#define climitTime 3; //Peak limit time allowed in seconds<br />
function MakeThrow (int MKpoint, int MKspeed) //full acc until wanted speed<br />
mo=1;<br />
SP=MKspeed; //Sets the speed for the next movement<br />
PA=MKpoint; //Point-to-point movement using specified speed<br />
BG;<br />
until(MS==0); //Wait until the motion stops<br />
wait 50; //Wait some more for final stabilization<br />
return<br />
function ToStart (int RTSpoint, int RTSspeed) //go to home position<br />
SP=RTSspeed;<br />
PA=RTSpoint; //could also be jog until a switch<br />
BG;<br />
until(MS==0); //Wait until the motion stops<br />
wait 1000; //Wait until the rod stops shaking<br />
return<br />
function LoadBall(int time)<br />
OB[3]=1; //Activates solenoid (lets one ball pass by)<br />
wait time;<br />
OB[3]=0;<br />
return<br />
function main()<br />
int l, random, sysTime, homepos, lowpos, highpos, level;<br />
//Sets the limits specified at the top of the program<br />
SP=maxSpeed;<br />
AC=maxAcc;<br />
DC=maxDec;<br />
PL[1]=cLimit; //Current peak limit<br />
PL[2]=climitTime; //Peak limit time allowed<br />
HL[2]=150000; //Velocity limit<br />
LL[2]=-150000; //Velocity limit (backwards)<br />
HL[3]=20000000; //Position limit<br />
LL[3]=-2000000;<br />
UM=5; //Single loop position control (Cello can support five modes, depending on sensor configuration)<br />
ol[3]=1; //Sets the output 3 logic to ‘high’ (1=on)<br />
ob[3]=0; //Makes sure the solenoid is down<br />
mo=1; //Turns on the motor
homepos=PX; //Read position from main encoder<br />
lowpos=homepos+1500; //Lifts it off the ground (used as reference)<br />
highpos=lowpos+13000; //Horizontal position<br />
ToStart(lowpos,3000); //Moves slowly to the start position<br />
while(IP >= 49217536 ) //Checks that main switch is ON<br />
if(IP == 67043328 ) //Main switch, boring=0 (Mode), launch button ON<br />
sysTime=TM; //Generates a random number 1-200 depending on system clock<br />
random=sysTime%200;<br />
if(random9) //Checks the reading from the analog input<br />
level=5;<br />
elseif(AN[1]>7)<br />
level=6;<br />
elseif(AN[1]>5.5)<br />
level=7;<br />
elseif(AN[1]>4.6)<br />
level=8;<br />
else<br />
level=10;<br />
end<br />
MakeThrow(highpos,(maxSpeed/10)*level); //Velocity depends on AN<br />
ToStart(lowpos,returnSpeed); //Return to start<br />
LoadBall(loadTime); // Load next ball<br />
end<br />
27<br />
end// Continues the while loop<br />
mo=0; //Shuts down the motor<br />
return
28<br />
10.5. Taulukot a<strong>ja</strong>nkäytöstä<br />
Dan Anttila<br />
Päiväys Tunnit Kuvaus<br />
7.9.2010 3 Luento: Aiheisiin tutustuminen <strong>ja</strong> aiheen valinta<br />
15.9.2010 3 Tarvittavien osien keräily, piuhojen kytkentöjen määrittely<br />
17.9.2010 4 Piuhojen tekeminen/kolvaus, cello tietokoneeseen kiinni<br />
21.9.2010 4 Cellon <strong>ja</strong> moottorin testausta, suunnitelman tekemistä<br />
22.9.2010 3 Cellon viritystä, PI-arvojen haussa ei onnistuttu<br />
23.9.2010 3 Dokumentointia<br />
24.9.2010 3 Tapaaminen Suomelan kanssa, cellon viritystä<br />
28.9.2010 4 Suunnitelman hiominen, esitys <strong>ja</strong> luento<br />
6.10.2010<br />
Uusi moottori <strong>ja</strong> vaihteisto: Speksien hakemista. Ei vieläkään PItermejä<br />
oh<strong>ja</strong>imelle<br />
3<br />
7.10.2010 2 Moottorin testailua <strong>ja</strong> viritystä<br />
14.10.2010 2 Akkujen kytkentöjen tekeminen<br />
18.10.2010<br />
Lukkarin alustan <strong>ja</strong> varren pidikkeen rakentamisen<br />
1 ohjeistaminen<br />
29.10.2010 3 Väliraportin teko<br />
1.11.2010 3 Lukkarin testausta-> pallo 1,5m korkeuteen<br />
2.11.2010<br />
Pallo 2 m korkeuteen, nappien kytkeminen celloon, väliraportti<br />
7 <strong>ja</strong> luento<br />
4.11.2010 2 Napit toimimaan ohjelmassa <strong>ja</strong> käytännössä<br />
8.11.2010 3 Dokumentointia<br />
9.11.2010 4 AI-säädin elmoon (potentiometri)<br />
10.11.2010 1 Loppudokumentin tekoa<br />
23.11.2010 4 Pallotelineen rakentaminen, solenoidin kiinnittäminen, testaus<br />
25.11.2010 4 Loppudokumentin tekoa, laitteiston viilailua<br />
26.11.2010 5 Lopputestit, loppudokumentin tekoa<br />
28.11.2010 2 Loppudokumentoinita<br />
29.11.2010 5 Loppudokumentointia<br />
7.12.2010 3 Esitys <strong>ja</strong> muiden esitysten kuuntelu.<br />
YHT 81
29<br />
Olli Mäentaka<br />
Päiväys Tunnit Kuvaus<br />
7.9.2010 3 Luento: Aiheisiin tutustuminen <strong>ja</strong> aiheen valinta<br />
Tapaaminen Jussi Suomelan kanssa <strong>ja</strong> aiheeseen sekä laitteistoon<br />
8.9.2010 2 tutustuminen<br />
14.9.2010 2 Konelukkarin fysiikan selvittämistä<br />
15.9.2010 3 Tarvittavien osien keräily, piuhojen kytkentöjen määrittely<br />
17.9.2010 4 Piuhojen tekeminen/kolvaus, cello tietokoneeseen kiinni<br />
21.9.2010 4 Cellon <strong>ja</strong> moottorin testausta, suunnitelman tekemistä<br />
22.9.2010 3 Cellon viritystä, PI-arvojen haussa ei onnistuttu<br />
23.9.2010 3 Dokumentointi/tehtäväverkko, fysiikkalaskuri valmiiksi<br />
24.9.2010 3 Tapaaminen Suomelan kanssa, cellon viritystä<br />
28.9.2010 4 Suunnitelman hiominen, esitys <strong>ja</strong> luento<br />
Uusi moottori <strong>ja</strong> vaihteisto: Speksien hakemista. Ei vieläkään PItermejä<br />
6.10.2010 oh<strong>ja</strong>imelle<br />
3<br />
7.10.2010 2 Moottorin testailua <strong>ja</strong> viritystä<br />
14.10.2010 2 Akkujen kytkentöjen tekeminen<br />
18.10.2010 1 Lukkarin alustan <strong>ja</strong> varren pidikkeen rakentamisen ohjeistaminen<br />
29.10.2010 3 Väliraportin teko<br />
1.11.2010 3 Lukkarin testausta-> pallo 1,5m korkeuteen<br />
Pallo 2 m korkeuteen, nappien kytkeminen celloon, väliraportti <strong>ja</strong><br />
2.11.2010 7 luento<br />
4.11.2010 2 Napit toimimaan ohjelmassa <strong>ja</strong> käytännössä<br />
8.11.2010 3 Loppudokumentin tekoa: Fysiikka <strong>ja</strong> sähkökytkennät<br />
9.11.2010 4 AI-säädin elmoon (potentiometri)<br />
10.11.2010 1 Loppudokumentin tekoa<br />
25.11.2010 4 Loppudokumentin tekoa, laitteiston viilailua<br />
26.11.2010 6 Lopputestit, loppudokumentin tekoa<br />
29.11.2010 5 Loppudokumentin tekoa<br />
7.12.2010 3 Loppuesitys <strong>ja</strong> luento<br />
YHT 80
10.6. Käyttöohje<br />
Tarkista aluksi että tarvittavat kytkennät ovat oikein, tämän dokumentin mukaisesti. Kytke myös<br />
jännitelähteet päälle <strong>ja</strong> akkukaapelit kiinni, <strong>ja</strong> varmista että varsi on oikeassa asennossa no<strong>ja</strong>ten lattiaan.<br />
1. Käynnistä Composer ohjelma Windowsissa, <strong>ja</strong> valitse ’Open Communication Directly’ (kuva 15).<br />
Muuta tarvittaessa yhteysasetukset, <strong>ja</strong> paina ’Next (kuva 16).<br />
31<br />
Kuva 15 Aloitusvalikko<br />
Kuva 16 Yhteyden muodostus Celloon
2. Jos yhteyden ottaminen onnistui, näet ’Smart Terminal’ (kuva 17), jonka avulla voit lähettää<br />
oh<strong>ja</strong>imelle komento<strong>ja</strong>.<br />
3. Samassa kuvassa on osoitettu nuolella mistä Studio ohjelmointityökalu käynnistetään. Paina<br />
kuvaketta <strong>ja</strong> avaa haluttu ohjelma. Jos olet varma että oh<strong>ja</strong>imessa on vielä oikea ohjelma ladattu,<br />
voit hypätä tämän vaiheen yli.<br />
Studio<br />
32<br />
Kuva 17 Elmo Composer - Smart Terminal<br />
4. Tarkista että koodi on oikein, jonka jälkeen voit ladata se Celloon; nuoli kuvassa 18. Ruudun<br />
alareunasta voit seurata prosessia.
33<br />
Lataa<br />
oh<strong>ja</strong>imelle<br />
Kuva 18 Elmo Studio<br />
5. Jos lataaminen onnistui, voit nyt palata ’Smart Terminal’-ikkunaan, <strong>ja</strong> käynnistää ohjelmaa<br />
antamalla komennon ”xq##main()”. Varsi nousee heiton alkuasentoon, <strong>ja</strong> jos sinulla on pääkytkin<br />
ON asennossa, myös jää siihen asentoon odottamaan laukaisukomentoa.<br />
HUOM: Jos main()-funktion nimen muuttaa autoexec():ksi, ohjelma käynnistyy automaattisesti kun<br />
moottorioh<strong>ja</strong>imelle kytketään virta.<br />
6. Voit vaihtaa satunnaisten <strong>ja</strong> vakioheittojen välillä moodivalitsimella; 1 tarkoittaa vakioheitto<strong>ja</strong> <strong>ja</strong> 0<br />
satunnaisia. Heittotapaan voit vaikuttaa joka heiton jälkeen, ilman uudelleenkäynnistämistä.<br />
7. Heittonapilla laite käynnistää heittosekvenssin, jota edeltää heittotavasta riippuvainen viive (2-4<br />
sekuntia).<br />
8. Kun moottori on saavuttanut yläasentonsa, se palaa alkuun, <strong>ja</strong> samalla lataa seuraavan pallon, jos<br />
latauslaitteessa on vielä pallo<strong>ja</strong> jäljellä.<br />
9. Voit sammuttaa moottorin asettamalla pääkytkin OFF asentoon, jolloin varsi laskeutuu takaisin<br />
maahan. Tämä tapahtuu vain jos moottori on alkuasennossa, eli varsi on lähellä maata.<br />
10. Voit nyt sulkea Composer ohjelman, sammuttaa jännitelähteet <strong>ja</strong> kytkeä akut irti.