Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.
fablab ruc bloghoved

Brugt 6 kr - 4994 kr tilbage!

Så har vi haft første byggeaftenIngeniøren/Ingeniørens læsere/FabLab RUCs Open Source robotprojekt. Det gik godt, var hyggeligt, der var både kaffe, kage og pizza involveret.

Vi mener at have løst (tror vi, foreløbigt) to af delopgaverne:

1) Elektromagnet som kan tage fat i en 600g ståldåse - ved at lave en elektromagnet ud af et gammelt relæ. Vi har nogle spørgsmål til (elektro)ingeniørene længere nede.

2) At vende dåserne mener vi at have sparet væk ved at tænke kreativt. Vi kiggede på videoen af arbejdopgaven, og det ser ud til at gasdåserne ankommer i en papkasse, med toppen op ad. De skal så vendes om med toppen nedad til ventilfunktionstest og påfyldningsmaskinen. Vi tror at vendekravet kan løses simpelthen ved at stille papkassen på hovedet og med kniv åbne bunden af papkassen i stedet for toppen af papkassen.

Vi glæder os til at vende idéen med Flemming (idékonkurrence vinderen), og på onsdag tager vi på virksomhedsbesøg. Så kigger vi på hele processen, tager noget video, taler med eksperterne. Vi glæder os! Trods det ligger et godt stykke væk :) Måske bliver der ægte roadtrip stemning.

På Fablabbet elsker vi upcycling. Og med kun 5000 kr at gøre godt med - og Flemming vil allerede have et rullebånd - så må vi være omkostningseffektive.

Det går også godt i spænd med én af grundidéerne i dette projekt - at se hvor langt man kan komme med meget billige virkemidler. Flere af jer har stillet spørgsmålstegn ved hvorvidt det holder i Dansk industriproduktion, og vi er ikke uenige. Vi er meget spændt på hvordan det kommer til at gå :) Men vi vil lave en robot som også kunne være lavet på flertallet af verdens 579 FabLabs, også dem i mindre rige dele af verden.

Derfor var første skridt at gå ud på depotet og se hvad der var af spoler, elektromagneter, relæer, transformatorer, drosselspoler og lignende genstande, som kan "misbruges" til at lave en elektromagnet af. En elektromagnet som kan pålideligt løfte 600g.

Illustration: Privatfoto

Således så "høsten" ud efter ca 5 minutters søgen. Tak til især Dan for at være leveringsdygtig i store mængder komponenter som trænger til en chance til i livet, og især DZL og Bo for at det hele faktisk er relativ velordnet, så man kan finde tingene.

Vi udvalgte denne relæ - en kvalivare sag fra Klockner Moeller. Den har sikkert engang kostet i hvert fald 650 kr + moms, og et lignende beløb oveni for hjælpekontaktor og styrestrømsforsyning. Prisen er høj, men vi har også set sådannogle stå og klappe hundreder af gange om dagen i 20 år upåklageligt. Valget faldt på den fordi den er relativ stor, så der er håb om at spolen har en vis størrelse, og fordi vi ved de har en lækker E kerne indeni, som vi håbede bare kunne bruges uden ret meget modifikation. Vi havde naturligvis også en plan B: at selv vikle en spole ved hjælp af drejebænken.

Ud kom spolen, men det viste sig desværre at E kernen ikke havde en form som var umiddelbart anvendeligt - "benene" er ikke lange nok.

Derfor tegnede vi en ny E formet kerne, med noget længere "ben", så de kan nå helt ud og tage fat i gasdåsen - og vi lavede en integreret ophæng samtidig, mens vi nu var i gang. Her gør Schack klar til at laserskære den nye kerne.

Laserskæreren er klar og der ligger en helt almindelig plade 3mm sort jern i. Det er en 500W semiconductor pump ytterbium-doped fiber laser (single-mode continuous) fra Maxphotonics. Den kan gøre kål på op til 6mm sort jern ganske effektivt - dog kan den ikke nær så meget i rustfri og alu. Men i dette tilfælde er det de magnetiske egenskaber der skal bruges, så jern må det være.

Her er en lille video med skabelsen af det nye kerne til elektromagneten og test af den bagefter. Hvis I undrer jer over hvordan tingene bevæger sig, er det fordi vi har sat 4 overvågningskameraer ind i laserskæreren, så vi kan følge med i hvad der sker uden at risikere der kommer laserlys ud. Nogle af kameraerne sidder på de bevægelige dele, så de følger med når skærehovedet bevæger sig. Overvågningskameraerne fandt vi i en container, de er også upcycled.

Illustration: Privatfoto

Her ses holdet - der var en yderligere 3 stykker, som desværre endnu ikke var ankommet, eller som lige var ud af rummet. Husk at tagge jeres selv på Facebook :)

Så måtte vi lave en testdåse så vi kan afprøve om elektromagneten er stærk nok. Det blev klaret (efter et par fejlskud med dåser som viste sig at være af alu) med en jern malingsdåse med et antal vinkeljern indeni så den vejer 650g. Vi må også lige afprøve med de rigtige dåser, for godstykkelsen betyder også noget for hvor godt magneten kan holde.

Her ses det nye gaffel mk I.

Test af elektromagneten. Spolen var oprindelig beregnet til 230V~, det viser sig den fungerer godt ved 48V=. Vi har 60V= tilgængelig på robotten til at drive steppermotorene, så det skulle nok kunne lade sig gøre at få 48V ud af det i en fremtidig indlæg i denne føljeton.

Dåsen hængende på armen.

Jeg har påstået at vi har brugt 6 kr ind til videre. Det er et sjus, men passer meget godt med: lidt jern, lidt nitrogen beskyttelsesgas til laserskæringen, to 4mm unbrakobolte, møtrikker og skiver. Alt andet er genbrug.

Nu har vi bare lavet noget der virker, men det er jo altid spændende at vide om man kunne have gjort det endnu bedre, så vi har nogle spørgsmål til jer (elektro)ingeniører: Kernen er lavet af almindelig sort jern beregnet til laserskæring ("laserplade"). Der er 6 lag á 3mm. De har nogle tynde punkter ("stolpen" eller "ryggen" i E'et). Der er to gennemgående bolte. Der er ikke isolering mellem pladerne, andet end oxyderingen. Der er relativ langt mellem enderne på E'et som skal holde dåsen, vi kunne godt have sat dem tættere, eller lavet en anden form. Enderne som skal røre dåsen er ikke planslebet eller noget. Spolen bruger knap 0,2A ved 48V=. Er der noget, vi kan forbedre eller kunne have gjort mere effektivt?

Se lidt flere billeder i Facebook albummet

Hovedindgang til Open Source robot projektet

Blogindlægget som skyder det hele i gang

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Godt set med at åbne i bunden af kassen. Det har vi også tænkt os at gøre.
Det har endvidere den fordel, at når dåserne skal pakkes i kasser igen, så kan de føres ind i 3 rækker og den tomme kasse blot sættes ned over, fremfor at skulle have fat i hver enkelt dåse.

  • 1
  • 0

Smart! Det ville bestemt være en god ide hvis dåserne var alu eller komposit. Man kunne også skabe vakuum med en venturi. Elmagneten prøver vi først da den har den fordel at der ingen bevægelige dele er - så forhåbentlig holder den længere og er mere pålidelig.

  • 1
  • 0

Her er et eksempel på en standard elektromagnet til ca. 92 kr, der ved 2,5 W, hvilket er næsten 4 gange mindre end jeres, kan løfte 2 kg - og det ved en vægt på kun 25 g:

https://www.conrad.de/de/elektromagnet-20-...

Der er flere andre magneter i den serie op til 1000 N - se: https://www.conrad.de/de/elektro-magnete-o... , og der er talrige andre eksempler på nettet i den lidt større klasse, som ofte betegnes "holdemagnet" og bruges til døre.

Med al den laserskæring med tilhørende programmering og design skal man godt nok sætte sin timeløn lavt for at en sådan ineffektiv og klodset fuskløsning kan betale sig :-) I laver vel heller ikke jeres stepmotorer selv?

  • 5
  • 4

Til gengæld er den lærdom og intuition man udvikler ved at lege med elektromagneter, jernkerner og spoler, ubetalelig.

Måske - hvis man vel at mærke er på folkeskoleniveau, eller hvis projektet f.eks. gik ud på at fastslå effektiviteten som funktion af diameteren (arealet af magnetfeltet). Så kunne man lære noget; men her tager man bare spolen fra en tilfældigt motorkontaktor og forsyner den med en tilfældigt designet E-kerne og kommer så efter rigtig mange timers arbejde frem til et resultat, som er tungt og klodset og har meget ringe effektivitet.

  • 3
  • 4

Nogles folkeskoleniveau er andres Cand.Polyt.-niveau....just sayin' :-) Hands-on erfaring skal aldrig undervurderes. Så kan man altid bestille fra Conrad næste gang, når man ved hvad man selv kan frembringe.

  • 5
  • 1

Da et magnetfælt er afhængig af strømmen og ikke spændingen kan i løse det på to måder. Enten skal i hæve spændingen, ellers skal i sænke modstanden af viklingerne. Det vil sige at gør i kobbertråden i vikler spolen med tykkere, kan i trække en større strøm og derved generere et kraftigere magnetfelt.

  • 0
  • 0

Det er ikke helt så simpelt når der er jern i det magnetiske kredsløb. Jernkernen vil på et tidspunkt mætte ud og så nytter mere strøm ikke ret meget. En cirkulær jernkerne er klart at fortrække til en holdemagnet. Specielt når man skal løfte en blikplade. Jeg kan også godt lide at fuske. Man skal bare vide at det kan tage rigtig lang tid og resultatet ikke altid bliver helt i top.

  • 0
  • 0

at dåserne kommer ud af kassen?
Efter at kassen er vendt (der skal selvfølgelig være en modholdsskabelon, der forhindrer dåserne i at falde ud og som fikserer dem, og som samtidig tillader adgang til kapsel og ventil), kunne robotarmen have et vendbart dobbelt værktøj, hvor den ene del af værktøjet "knapper" dåsen op, og den anden del tester ventilen. Dvs. dåserne er stationære, mens robotarmen nedefra bevæger sig fra dåse til dåse - det kunne måske give hurtigere takt? Samtidig sørger modholdsskabelonen for at dåsernes (og dermed ventilernes) position kendes eksakt. Modholdsskabelonen kunne evt. laves som 12 huller i bunden af de grå æsker med håndtag, bare en tanke ...

  • 1
  • 0

Ja det er rigtigt at de ved større strøm fås der et kraftigere magnetfelt, men nu er magnetfeltet i en spole også afhængig af antallet vindinger, og hvis man øger bredden på ledningen falder antallet af vindinger der kan laves, men lad os da regnes lidt på det! B = (NIµ)/L...B=magnetiske flux tæthed, N=vindinger, I=strømmen, µ=permeabilitet L=længden på spolen. Okay nu antages det at længden på spolen holdes konstant og ledningen der bruges til at vikle spolen er cylinderformet. Modstanden i en ledning under DC forhold kan udtrykkes ved R=(pd)/A, hvor p = ohmm, d er længden af kablet, og A er tværsnit arealet af kablet. Nu kan antallet af vindinger udtrykkes, som en funktion af bredden på ledning i forhold til længden af spolen N=L/w hvor w er bredden på ledningen. strømmen kan udtrykke ved ohm's lov I=V/R og R=(pd)/A og A er en funktion af w.. A=(w/2)^2PI.. Så nu kan B udtrykkes som en funktion af w B = ((L/w)(V/R)µ )/L = (Vµ) / (wR) = (Vµ) / (w((pd)/((w/2)^2PI))) = (VwPIµ)/(4pd) Så her ses det at magnetiske flux tæthed øges med bredden af ledningen men, hvis man ser på effektiviteten af den så er P = (V^2PIw^2) / (4pd)... B/watt = µ / (Vw) så her ses det at det er ønskværdigt at have en så lille diameter som muligt, for at få den bedste udnyttelse af energien til B feltet.

  • 2
  • 0

Fin tanke at holde dåserne i kassen. Man kunne godt lave en opstilling til at foretage fyldning, læktest og tryktest i kassen også. Dog skal der i efterfølgende trin desuden påsættes etiketter og kontrolleres for rethed af den enkelte dåse, så vi kommer ikke udenom at håndtere dem enkeltvis.

  • 2
  • 0

> Hvor varm bliver "fusk"-spolen, når den skal holde 0.659 kg i længere tid?

Den bliver kun lige fingervarm ved 48V, den bliver godt varm ved 60V og længere tid.

Efter min bedste overbevisning bliver den lige varm om den holder noget eller ej, varmen er afhængig af strømmen, ikke hvorvidt magneten holder noget eller ej. Men her kan en elektroingeniør måske svare mere fyldestgørende :)

  • 2
  • 0

Men her kan en elektroingeniør måske svare mere fyldestgørende :)


Tjah - Man kan bruge en del tid på en god numerisk beregning og jeg selv ville bestemt göre det hvis jeg skulle lave en rigtig produktionsserie. Men det tager som sagt noget tid. Det er mest et spörgsmål om hvilken präcision / detaljeringsgrad man egentligt er OK med, hvis det er til "een selv".

Selv om jeg havde lavet en god termisk model så ville jeg stadigväk (lade "fabrikken") bygge en prototype for at verificere designet (og for at bekräfte at mit design ikke er fundamentalt dårligt; det sker jo ofte at "fabrikken" har gode forslag til hvordan dokumentationen eller metoderne kan forbedres).

PS:
Man kan sagtens göre en rimelig god (inden for 10%) beregning "i hånden" med klassisk konvektion, stråling og varmeledning; det kunne måske (mest) väre nyttigt for jer hvis i alligevel har brug for en lille 2/4-ugers(?) fysik-opgave i undervisningen.

Måske har i som uddannelsessted også adgang til en svinebillig licens til Matlab eller Comsol som man kunne öve med på et rigtigt problem?

  • 1
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten