Ny byggedag, ny "opfindelse" - laser aerosol detektion

Vi holdt endnu en hyggelig byggedag, det var helt tilbage i januar, men vi har noget travlt med workshops for 200 Humtek studerende så bloggen har ladet vente på sig. Som vanlig var der pizza, dog blev folk så optaget af arbejdet at vi helt glemte at spise kagen :-)

DZL fik det fine ide at prøve at se hvad vand i gasdåserne - som jo altså både kan komme ud som dråber eller som aerosol, afhængigt af om der også er tryk på - gjorde ved en laserstråle. Det var inspireret af jeres kloge kommentarer om udfordringer ved vanddråbedetektion - især at en elektrisk-modstand-føler efter noget vand fortsat ville været vådt, og skulle tørres.

Så vi morede os med at hælde lidt vand på gasdåserne (ikke helt ligetil gennem den lille ventil) og sætte lidt tryk på dem - med lungekraft, cykelpumpe og kompressor, for at simulere lidt forskellige mulige tryk.

Det viser sig at når man sætter en helt almindelig billig rød LED laser fra en laserpegepind (5 kr på Ebay) op overfor en fototransistor+opamp (20 kr f.eks. her) (eller vil du eksperimentere mere tag et helt sæt billige sensorer beregnet til f.eks. Arduino) og slipper aerosol løs i laserstrålen, så bliver den rigelig brudt til at man kan se en meget målbar fald i lysintensitet ved modtageren. Nu påstod jeg i titlen det er en ny opfindelse, det er det jo ikke helt rigtigt, lignende bruges i hvert fald til sigtbarhedsmåling, detektering af olietåge i motorer m.v., men det er vist en ny anvendelse (så vidt jeg kan google mig til), og nyt at det koster 25 kr ;-)

Holdet denne gang - det er fantastisk at så mange, og mange forskellige, har lyst til at komme herud og hjælpe!

Første job på byggedagen var at fabrikere en test-studs, som robotten presser dåsen ned over. I dag er dyssen i produktion helt simpel, idet det er op til mennesket at opdage 1) om der er overtryk 2) om der er vand 3) om fjederbelastningen føles forkert - fordi fjeder eller O-ring mangler i dåsens ventil. Vores nye test-studs skal i stedet have en bevægelig center-tap, så den kan instrumenteres.

Messingstang i to tykkelser til teststudsen

Teststudsen drejes i hånden i messing på en drejebænk. Vi glæder os til at vores CNC drejebænk ankommer!

Teststudsen. Den virker vældig fint, trods bare at være hånddrejet på under 10 minutter.

Næste skridt var en snak om hvordan robotten skal placeres, både på fabriksgulvet og i forhold til hvordan de ankomne gasdåser (de kommer i papkasser á 12) og de afgående gasdåser (de tages væk i fylderammer á 12). Vi har den udfordring, at vi er ved at nå robottens maksimal arbejdsområde, hvorfor vi må placere kasser og rammer med "den korte led" væk fra robotten, i stedet for "den lange led" - ellers mangler vi ca. 10 cm arbejdsområde.

Flemming med en gasdåse - vi genovervejer robottens fysiske opstiling på fabrikken, i forhold til ankomst af gasdåser og aflevering af fyldte rammer til næste skridt i arbejdsprocessen

P.t. er planen at placere kasser og fylderammer ved siden af hinanden, på et langt passivt rullebord (dette vil gøre det nemt at fylde eller tømme fra den ene ende, uden at mennesket skal bevæge sig ret meget - og placere robotten på skinner, så den kan nå hele bordets længe. Som mange gange før i dette projekt, er det udfordrende ikke blot at give robotten gode arbejdsbetingelser, men at også sørge for at de mennesker som udfører de dele af processen der ligger før og efter robotten har gode arbejdsbetingelser. Og det er vigtigt - vi vil mindske belastningen fra ensidigt gentagende arbejde, ikke bare ændre den fra én form til en anden.

Flemming tegner fabrikken

CNC tegning af møllehjulene lige inden de laserskæres i PMMA

Så skal vi have lavet en sensor, som opdager hvis der er lidt resterende overtryk i gasdåsen. Ind til videre er planen en laserskåret plastikmøllehjul, og en lysstråle som brydes af den. Har I andre idéer er de meget velkomne!

De laserskårne møllehjul

Prøvestudsen, med møllehjul

Sidst men ikke mindst testopstillingen med DZLs ide om at bruge en laserstråle og fototransistor som detektor for vandtåge. Her ses en rød LED lasersomdul til 5 kr fra Ebay, som brugt i alle små laserpegepinde, som peger på en fototransistor og opamp tilkoblet en Arduino. Den købte vi for 20 kr, men man kan naturligvis også selv lave den for ca 12 kr i dele. I øvrigt: p.t. er jeg blevet glad for MCP6002 opampen til sådan generel brug - er der nogen, der har et bedre bud? På Fablabbet kan vi jo godt lide at standardisere og have delene klar, i det omfang vi kan, så kan vi finde én opamp som er god til det meste så vil vi gerne have den på lager. Den skal være rail-to-rail og kunne køre på 3.3 volt.

Opstilling med laserstråle fra almindelig laserpegepind, aerosol og fototransistor

Data fra Arduinoen - der ses tydelige pludselige dyk, når laserstrålen spredes af aerosollen. Her er det et program DZL selv har skrevet, men bemærk at den nye Arduino IDE har en grafvisningsfunktion, som gør denne type forsøg ekstra hurtigt og nemt.

Ændringen er rigelig stor til at vi kan skrive en software filter og fange store, pludselige ændringer. Det ser ud til at sensoren bliver en succes :)

Kage tilovers

Dagen efter opdagede jeg at folk var blevet så optaget af arbejdet at vi helt glemte at spise kagen færdig :)

Kom gerne med bud på løsninger - især:

  • Andre måder at opdage let overtryk?
  • En opamp vi burde bruge som standard
  • Næste udfordring: hvordan måler vi fjedertrykket i dåsens ventil - skal vi bruge en lastcelle? En fjeder og en optisk afstandsmåler? En fjeder og en binær måling af om den trykkes ned, f.eks. en afbrudt lysstråle?
Nicolas Padfields billede
Nicolas Padfield
er laboratorieleder på FabLab RUC, teknologiguru på Humtek, datalog, kunstprogrammør og en af skribenterne her på bloggen.

Kommentarer (4)

Jeg har brugt det her koncept flere gange:
http://www.instructables.com/id/How-to-Mak...

Det er MEGET nemt. Det holder nok ikke til "industriel anvendelse", men til leg og hurtige tests, der er det glimrende :-)

Ellers så køb en force sensitive resistor eller en billig last celle. Det vil formentlig være en del nemmere og mere robust end at rode med for mange bevægelige dele.

  • 2
  • 0

Super info! Vi bruger det nok ikke her til robotten, den skal kunne klare 2000 tryk/uge, men det vil tit være rigtig godt til vores studerende - de lærer jo lige så meget af at lave det selv til 50 øre som at købe en færdig pressure sensitive resistor - og de er i øvrigt relativ dyre...

  • 0
  • 0