Eindrapport ICT Tochtdetector

Eindrapport ICT-03.054 Tochtdetector

Code: ICT-03.054 Datum: 19 juni 2006 Uitvoerders: Michella Weverink(1093266) Jason de Windt (1093282) Opdrachtgever: Ir. E.P. van Someren Begeleider: Dr. E.A. Hendriks Beoordelaar: Dhr. Bol

Eindrapport IPP 2006

ICT-03.054

Inhoudsopgave Voorwoord....................................................................................................................................... 4 Inleiding........................................................................................................................................... 5 1. Doel en opdrachtbeschrijving ..................................................................................................... 6 2. Probleem definitie ....................................................................................................................... 7 2.1 Behoefte onderzoek................................................................................................................... 7 2.2 Probleemstelling en Probleemanalyse....................................................................................... 8 3. Programma van wensen en eisen .............................................................................................. 11 3.1 Programma van wensen........................................................................................................... 11 3.2 Programma van eisen .............................................................................................................. 11 4. Totstandkoming van systeemconcepten..................................................................................... 14 4.1 Functieblokschema.................................................................................................................. 14 4.2 Beslissingsboom...................................................................................................................... 16 4.3 Morfologische kaart ................................................................................................................ 18 4.3.1 Morfologische kaart met systeemconcepten ................................................................ 20 4.4 Systeemconcepten ................................................................................................................... 21 4.4.1 Systeemconcept 1: Statisch .......................................................................................... 21 4.4.2 Systeemconcept 2a: Dynamisch ................................................................................... 22 4.4.3 Systeemconcept 2b: Statisch ........................................................................................ 23 4.4.4 Systeemconcept 2c: Dynamisch ................................................................................... 23 4.4.5 Systeemconcept 3: Dynamisch..................................................................................... 24 4.5 Voorcalculatie kostprijs........................................................................................................... 25 4.6 Keuze systeemconcept ............................................................................................................ 28 4.6.1 Keuze en verantwoording scores.................................................................................. 31 5. Projectuitvoeringsplan .............................................................................................................. 33 6. Keuze sensor en motor schakeling ............................................................................................ 35 6.1 Thermistor anemometer voor de meting van lage snelheden.................................................. 36 6.2 Slimme windsensor met ΣΔ modulators ................................................................................. 38 6.3 Differentiële versterker met Wheatstone brug ........................................................................ 40 6.4 Thermistor circuit met transistors............................................................................................ 41 6.5 Thermistor in Wheatstone brug............................................................................................... 41 6.6 Keuze principe voor wind vergaren ........................................................................................ 42 7. Implementatie van het systeem .................................................................................................. 43 7.1 Implementatie van de thermistor brug..................................................................................... 43 7.2 Implementatie van de verschil versterker................................................................................ 47 7.3 Implementatie LED aansturing ............................................................................................... 48 7.4 Implementatie motor schakeling ............................................................................................. 50 7.5 De gehele schakeling............................................................................................................... 54 8. Testrapport van het systeem ...................................................................................................... 55

2


ICT-03.054

8.1 Testresultaten........................................................................................................................... 55 8.2 Verificatie resultaten prototype aan de hand van PvE ............................................................ 58 8.3 Nacalculatie kostprijs.............................................................................................................. 62 9. Discussies, aanbevelingen en evaluatie .................................................................................... 64 9.1 Discussies, aanbevelingen en evaluatie van het ontwerptraject .............................................. 64 9.2 Discussies, aanbevelingen en evaluatie van het systeem ........................................................ 65 10. Literatuurlijst........................................................................................................................... 66 Bijlage A ........................................................................................................................................ 68 A1. Werkplan volgens het zevenfasenmodel ................................................................................ 68 A2. Doel-middel verschuiving ...................................................................................................... 69 Bijlage B: De netwerkplanning ..................................................................................................... 71 Bijlage C: Tijdsbesteding .............................................................................................................. 72 Bijlage C: Tijdsbesteding .............................................................................................................. 73 Bijlage D: Vertaling van programma van wensen naar programma van eisen ........................... 79 Bijlage E: Getekende akkoord verklaring opdrachtgever............................................................. 81 Bijlage F: Formulieren consultaties opdrachtgever ..................................................................... 82 Bijlage G: Formulieren consultaties begeleider ........................................................................... 83 Bijlage H: Formulier consultaties technische begeleider............................................................. 84 Bijlage I: Handleiding tochtdetector............................................................................................. 85

3


ICT-03.054

Voorwoord Het Integraal Projectpracticum (afgekort IPP) is een verplicht onderdeel van de studie Elektrotechniek Het IPP heeft tot doel de principes van het technisch ontwerpen toe te passen in een situatie, die grote gelijkenis vertoont met de beroepspraktijk van de elektrotechnische ingenieur. Het IPP is het laatste onderdeel van het Elektrotechnisch Laboratorium en vormt daarmee de afsluiting van de bacheloropleiding. Het project dat wij doen heet “ Draft detector” met als project code ICT-03.054. Wij (Jason en Michella) representeren twee ingenieurs van een ingenieursbureau en voeren een opdracht uit in een opdrachtgever-uitvoerdersituatie. De opdrachtgever, Eugene van Someren, is een staflid binnen de basiseenheid ICT. We hebben gebruik gemaakt van de verworven kennis en vaardigheden in de voorafgaande fase van de studie . Onze dank gaat uit naar onze begeleider Dr. E.A. Hendriks en onze opdrachtgever Ir. E.P. van Someren voor hun hulp en steun bij dit project Michella Weverink Jason de Windt Delft, 2 mei 2006

4


ICT-03.054

Inleiding Voor u ligt het tussenrapport welke de eerste drie weken van het IPP traject beschrijft. De ontwerpmethode uitgevoerd en beschreven in dit tussenrapport zijn conform de productleven cyclus workshops en het boek Fundamentals of business engineering and management (Ten Haaf e.a). Gedurende de volgende 8 weken zullen wij, Michella Weverink en Jason de Windt werken aan het probleem van onze opdrachtgever ir. Eugene van Someren. Deze heeft last van tocht in zijn huis en zou dit graag opgelost zien. In de volgende hoofdstukken zal een uiteenzetting komen van probleem tot systeemconcept conform het zeven fasen model beschreven in Ten Haaf e.a (2002). In hoofdstuk 1 volgt een doel en opdracht beschrijving. Hoofdstuk 2 bevat de probleemanalyse en in hoofdstuk 3 volgt het programma van wensen en eisen zoals bepaald voor de probleemstelling. Daarna in hoofdstuk 4 wordt de totstandkoming van de systeemconcepten beschreven . In hoofdstuk 5 volgt het projectuitvoeringsplan zoals opgesteld voor de implementatie weken. Waarna in hoofdstuk 6 een overzicht volgt van de gebouwde schakelingen. In hoofdstuk 7 is een uitgebreid testrapport te vinden waarna in hoofdstuk 8 een discussie, aanbeveling en evaluatie zal plaatsvinden van zowel het ontwerp traject als van het gebouwde systeem.

5


ICT-03.054

1. Doel en opdrachtbeschrijving De opdrachtgever wordt geconfronteerd met het hieronder beschreven probleem, welke geciteerd is van het projectformulier: With the current situation of bad economy and substantial increases in energy costs, people are becoming more and more eager to do something about their energy bill. Although people are willing to spend money to save money, few are willing to spend a lot of money on a complete insulation of their homes. There is a need for products that will help them point out the most cost effective remedies. One thing that is difficult to pinpoint is draft. Our company wants to sell a product that allows people to track where a draft is coming from. We imagine an electronic handheld device that can measure the strength and direction of draft, but we are open for suggestions. Therefore, we are looking for a company that is willing to take on a short-term project to invent and build a prototype draft-detector. Het doel van dit project is dus om een systeem te maken die tocht detecteert. Er wordt in het volgende hoofdstuk verder ingegaan op dit doel en middels doel-middel verschuiving nader worden toegelicht.

6


ICT-03.054

2. Probleem definitie In dit hoofdstuk wordt er eerst een behoefte onderzoek uitgevoerd om erachter te komen wat de opdrachtgever wil . Na het behoeften onderzoek gaan we een probleem analyse en doel middel verschuiving 1 uitvoeren om de uiteindelijke probleemanalyse op te stellen .

2.1 Behoefte onderzoek Het volgende onderdeel gaat over de behoefte onderzoek. In het meegeleverde formulier stond er beknopte informatie over de situatie. Door een gesprek met de opdrachtgever uit te voeren, willen we meer over de situatie en het probleem te weten komen. Hierbij hebben we hem een serie vragen gesteld . De rest van de vragen zijn meer algemeen van aard en dienen om een eerste indruk te krijgen over het probleem. Hieronder volgen de vragen en antwoorden vanuit de eerste ontmoeting met de opdrachtgever 1. Voor wie is het product bestemd? • Consumenten. 2. Hoe duur moet het zijn? • Maximaal 200 euro. 3. Hoe zwaar/groot/klein moet het apparaat zijn? • handzaam, niet te zwaar. 4. Hoe robuust? • Voor consumenten bestemt, dus moet een val overleven. 5. Hoe duurzaam? • Kleine huishoudelijke apparaat, levensduur maximaal 3 jaar, maximaal 24 uur aan. 6. Hoe moet de output zijn? • maakt niet uit. 7. Kan ook een andere vorm hebben, dus niet handheld? • prototype mag van grotere omvang zijn, als het uiteindelijke product handzaam is /kleiner gemaakt kan worden 8. Wat zijn de productie kosten? • maximaal 50 euro 9. Wat moet het device precies meten? • het apparaat moet tocht meten: de sterkte, de richting, onderscheid tussen koud, warme lucht, • verder moet het apparaat niet instelbaar zijn, moet opzichzelf werken . • het prototype kan wel instelbaar zijn 10. wat zijn de eisen t.a.v. de power supply? • Geen 220 volt voor voedingsnoer .op basis van batterij 11. Is het product bestemd voor massa productie? 1

Zie bijlage A voor definitie doel middel verschuiving .

7


ICT-03.054

• massa productie 12. Moet het product kant-en-klaar geleverd worden of eventueel zelf in elkaar te zetten? • het moet een werkend product zijn, geen blueprints etc 13. Bestaande software gebruiken • software gebruik is er geen voorkeur, moet wel binnen het kostenplaatje passen 14. Moet het product eventueel uitbreidbaar kunnen zijn • geen voorkeur, zou wel handig zijn als er rekening ermee wordt gehouden in het prototype 15. wat zijn de eisen t.a.v. het onderhoud? • onderhoudsvrij 16. Product al op markt? • Nee, geen onderzoek aan gedaan .

2.2 Probleemstelling en Probleemanalyse Na de behoefte onderzoek is het tijd om een voorlopige probleemanalyse op te stellen. Vragen 1 t/m 5 zijn de vijf fundamentele vragen 2 . 1. Wie is de probleemhebber? De probleemhebber is in dit geval onze opdrachtgever Eugene van Someren. Hij representeert een bedrijf. Zijn bedrijf wil graag een apparaat op de markt introduceren. 2. Wat wil de probleemhebber? Een prototype elektronische handheld apparaat dat tocht 3 detecteert. 3. Waarom wil hij dat eigenlijk? De probleemhebber wil de tochtbron 4 isoleren van waaruit een sterke tocht komt. 4. Waardoor werd het eigenlijk een probleem? De probleemhebber wil alleen de tochtbronnen detecteren vanwaar het de moeite waard is om te isoleren. De probleemhebber wil daarom de sterkte van de tocht achterhalen vanuit een gekozen richting. Vervolgens beslist de probleemhebber of het de moeite waard is om de tochtbron te isoleren. 5. Waartoe wil hij het middel gebruiken? Energie rekening verlagen . Door de tocht voelt men kouder aan dan het in werkelijkheid is . Met als gevolg dat de verwarming hoger wordt gezet en hierdoor een hogere energie rekening komt . 6. Eisen vanuit de omgeving • Handzaam. • Mobiel. • Eendelig 2

Pagina 110 van het boek “Management van productontwikkeling” van W. ten Haaf Tocht wordt gedefinieerd als ongewenste luchtstroom. 4 Plek of plaats waaruit tocht komt en of tocht veroorzaakt 3

8

Eindrapport IPP 2006 •

ICT-03.054

Eenvoudig te bedienen

7. Maximale toelaatbare offers • Stevig • Lichtgewicht • Goedkoop 8. Doelstellingen a. Detecteren van de sterkte van een tocht vanuit een gekozen richting. b. Weergeven van de sterkte van een tocht vanuit een gekozen richting .

9. Doel- middel verschuiving Het oorspronkelijke doel (tochtdetector) bleek een middel te zijn om een onderliggend doel te realiseren. We hebben met behulp van de probleemanalyse en toepassing van de doel- middel verschuiving methode een andere doel gevonden, namelijk de tochtbron isoleren . Dit doel (tochtbron isoleren), bleek weer een middel te zijn om een onderliggend doel te realiseren, namelijk energie rekening verlagen Dus na het toepassen van de doel- middel verschuiving, hebben we van onze oorspronkelijke doel van tocht detector maken, een geheel andere doel gevonden, energie rekening verlagen Door het probleem abstracter te bekijken, kunnen er andere middelen bedacht worden om dit doel te bereiken, inclusief het oorspronkelijke middel. 10. Meerdere oplossingen Door de vraag te stellen “hoe een lager energie rekening verkregen kan worden”, zijn er meerdere oplossingen te verkrijgen 5. Hieronder volgt een overzicht . 1. Andere energie gebruiken • Groene energie a. Kleine windmolen in de tuin. b. Zonnecel op dak. • Andere energie bedrijf kiezen • Heel veel kaarsen aanzetten om huis warm te houden. 2. Isolatie • Huis thermisch isoleren a. Dubbelglas ramen gebruiken b. Deuren zoveel mogelijk sluiten • Persoon isoleren a. Dikke trui aantrekken. b. Winterjas in huis aantrekken. • Tochtbron isoleren 5

Zie bijlage A voor een overzicht van indelingen in oplossing en bladzijde 558 van het boek “Fundamentals of Business engineering and management” van W ten Haaf e.a.

9


ICT-03.054

a. elastische kit b. tochtbanden Maar om de tochtbron te isoleren, moet het eerst gedetecteerd worden. De tochtbron detecteren kan door middel van : • Computer met sensor • Natte vingertop • Pen met papier • Infrarode rode camera • Elektronisch handheld apparaat In het kader van elektrotechniek en beperkt budget hebben we, na het uitvoeren van de probleemanalyse, besloten dat om het doel “energierekening verlagen” te bereiken, de beste middel is de tochtbron te isoleren. Zoals al eerder gezegd moet deze tochtbron eerst vastgesteld worden voordat men kan overgaan tot isoleren. Ook hier is met het oog op elektrotechniek en beperkte budget, als middel om de tochtbron vast te stellen gekozen voor een elektronisch apparaat om tocht te detecteren.

10


ICT-03.054

3. Programma van wensen en eisen In dit hoofdstuk zal het programma van wensen met daaropvolgend het programma van eisen worden uitgediept. Dit is conform de constructie-Fase B 6 van het zeven fasen model. Aan de hand van de behoefte onderzoek van hoofdstuk 2 is een programma van wensen opgesteld. Aan de hand van de uitgevoerde probleemanalyse en de eisen en wensen van de opdrachtgever zal er een programma van eisen opgesteld worden gebruikmakend van de functioneringscriteria en randvoorwaarden beschreven in punt 7 en punt 8 van de probleemanalyse. Hierin zullen de antwoorden op de vraag WAT van het vorige hoofdstuk vormtechnisch en materiaaltechnisch worden uitgewerkt. Voor een specifieke vertaling van programma van wensen naar programma van eisen verwijzen we u naar bijlage D.

3.1 Programma van wensen 1. De opdrachtgever wil een apparaat dat tocht detecteert 2. De opdrachtgever wenst dat dit apparaat handzaam is. 3. Het is wenselijk dat het apparaat de tocht meet en de richting én sterkte van deze tocht weergeeft. 4. Het apparaat moet onderscheid kunnen maken tussen koude en warme lucht. 5. Consumenten moeten het apparaat niet kunnen instellen. 6. Het apparaat mag geen voedingssnoer bevatten, dus uitsluitend batterijen. 7. Het systeem is bestemd voor consumenten en zal dus niet kapot mogen gaan bij een val. 8. Het apparaat mag niet zwaar zijn. 9. Het apparaat moet minstens 3 jaar onderhoudsvrij kunnen werken. 10. De productiekosten van het apparaat mogen niet meer dan 50 euro bedragen. 11. Er mogen maximaal 6 batterijen gebruikt worden

3.2 Programma van eisen a. Eisen vanuit het beoogde gebruik 1. Het apparaat meet in een bepaalde richting, gekozen door de gebruiker, de tochtsterkte 2. Het systeem moet een tochtsterkte van 0.15 meter per seconde tot en met 1.50 meter per seconde kunnen detecteren in een bepaalde richting. 3. Het systeem hanteert een kwalitatieve logaritmische schaalindeling voor de output, met een indeling van 10 niveaus 4. Voor het meten van tochtsterkte, wordt de volgende methode toegepast: a. Na elke ½ seconde moet er een meting weergegeven worden b. Nauwkeurigheid van maximaal 1 niveau afwijking ten opzichte van de gemiddelde tochtsterkte , maar alleen wanneer de condities voldoen aan voorwaarde b4, b5 en b7

6

Zie bijlage A

11


5. 6. 7. 8.

ICT-03.054

c. Het systeem hoeft niet kunnen detecteren of je niet kan meten. Dit kan ontstaan bij wilde schommelingen in de tochtsterkte. (dwz wanneer niet aan b4, b5 of b7 wordt voldaan) Het systeem moet aangeven door middel van of een audio signaal, of visueel signaal, of een tril signaal, of een combinatie van de drie, wanneer een meting compleet is . Het systeem moet aangeven door middel van of een audio signaal, of een visueel signaal, of een tril signaal, of een combinatie van de drie, wanneer een meting out-of-range is . Het apparaat moet de windsterkte in een bundel van 30 graden meten in de gekozen richting Op het apparaat zelf moet er een indicatie staan om aan te geven in welke richting er wordt gemeten .

b. Eisen vanuit de ecologische situering van het systeem in de omgeving 1. Het systeem heeft maximaal een afmeting van 40 bij 40 bij 40 centimeter. 2. Het systeem moet een val van 2 meter op een betonnen ondergrond kunnen blijven functioneren. 3. Het systeem moet in het donker kunnen functioneren. 4. Het systeem moet kunnen functioneren bij een relatieve vochtigheidsgraad van maximaal 95 % 5. Het systeem moet kunnen functioneren tussen temperaturen van 0 t/m 50 graden Celsius. 6. Het systeem en voeding hebben een gewicht van maximaal 1,5 kilogram totaal. 7. De standaard deviatie van de tochtsterkte per ½ seconde, moet kleiner zijn dan 1 niveau. c. Eisen met betrekking tot het te ontwerpen subsysteem zelf c1: Eisen in gebruiks-,onderhouds- en beheertermen 1. De volgende parameters moeten in te stellen zijn door de fabrikant: • De schaalindeling van de output • De versterkingsfactor van de versterker • De mate van wind energie vergaren • Gevoeligheid van het meetmechanisme 2. De volgende parameters moeten in te stellen zijn door de gebruiker: • De gebruiker moet zelf niets instellen • De gebruiker moet het apparaat zelf aan en uit kunnen zetten 3. Een persoon van 12 jaar en ouder moet het systeem kunnen gebruiken. 4. Het systeem moet onderhoudsvrij zijn. 5. Het apparaat verbruikt maximaal 2.16 KWh in 24 uur. 6. Het systeem is handzaam, zonder snoer en vrij beweegbaar. 7. De productiekosten mogen niet meer dan 50 euro bedragen. 8. Het systeem heeft een levensduur van minimaal 3 jaar. 9. Het systeem moet voldoende elektrisch geïsoleerd zijn volgens de Europese veiligheidsnormen 10. De output van het systeem moet op een afstand van 30 centimeter voldoende leesbaar zijn voor een persoon van 65 jaar . 11. Het systeem mag niet warmer worden dan 40 graden Celsius tijdens gebruik .

12


ICT-03.054

c2: Eisen in termen van vervaardiging, monteren, installeren, toetsen, overdragen en in gebruikname. 1. Binnen de gestelde tijd (4 weken) te vervaardigen. 2. Het systeem bestaat uit één geheel. 3. Eenvoudig overdraagbaar. 4. Het systeem en de onderdelen moeten gemakkelijk, volledig en binnen 1 uur toetsbaar zijn op goede werking. 5. Het systeem moet dusdanig van ontwerp zijn dat het met een uitbreiding of her-configuratie, het andere meetfuncties kan vervullen . c3: Eisen in termen van recyclen, duurzaamheid en milieuvriendelijkheid van grondstoffen 1. De componenten van het systeem moeten makkelijk te vervangen en of gerepareerd worden. 2. Er mogen geen radioactieve stoffen gebruikt worden 3. Het systeem moet geen asbest bevatten. 4. Het systeem moet milieu vriendelijk zijn 5. Voor het systeem geldt een verwijderingsbijdrage gelijk aan een klein huishoudelijk product . d. Eisen met betrekking tot het te ontwikkelen productiesysteem 1. Er moet rekening gehouden worden met een eventuele massaproductie. 2. Het systeem moet snel instelbaar zijn . e. Eisen met betrekking tot een te ontwikkelen liquidatiesysteem 1. Het systeem moet volgens de normale huishoudelijke apparaten ingeleverd en of verzameld worden. f. 1. 2. 3.

Eisen vanuit Bedrijfstrategische, Marketing en Verkooptechnische omstandigheden Het systeem moet geschikt zijn voor een aantrekkelijke vormgeving . Het ontwerp moet geheim blijven. Het elektrische gedeelte van het systeem moet uiteindelijk geschikt zijn voor miniaturisering tot chip formaat, om te bemoeilijken dat andere bedrijven hetzelfde ontwerp gebruiken voor hun product.

13


ICT-03.054

4. Totstandkoming van systeemconcepten In het volgende hoofdstuk volgt de totstandkoming van de systeemconcepten via de functieblokschema’s , beslissingsboom en morfologische kaart .

4.1 Functieblokschema In dit onderdeel wordt de functieblokschema eruit gelicht . Ten eerste wordt de hoofdfunctie uitgelegd. Er is al vastgesteld wat de gebruiker wil, namelijk een tochtdetector. Nu kan begonnen worden met het zoeken naar toestanden van de materiele, energieke of informatie werkelijkheid die, na geschikte transformatie, de materiele, energieke of informatie doeltoestand levert. Elk combinatie van een specifieke verzameling ingangskenmerken met de verzameling van uitgangskenmerken levert een hoofdfunctie op. De transformatie in ons geval zet een windenergie ingangstoestand om in omgezette energie uitgangstoestand. Dit is weergegeven in Figuur 1 : Hoofd functie.

Figuur 1 : Hoofd functie

De hoofdfunctie wordt daarna stap voor stap gedecomponeerd in deel- en hulpfuncties.

Figuur 2

Figuur 3

Uitgaande van de hoofdfunctie (Figuur 1) , vindt er een vergaarfunctie vooraf alvorens het windenergie wordt omgezet. Na het omzetten, is er een aangeven functie om de sterkte weer te geven (Figuur 2) .

14


ICT-03.054

Het is ook nodig om de omgezette wind energie eerst te versterken, d.m.v. van een versterk functie. Realistisch gezien moet de versterkte energie ook worden getransporteerd, d.m.v. een transportfunctie, voor verdere bewerkingen bij andere functies . Voor het correct weergeven van de sterkte, vindt er een meetfunctie plaats vooraf (Figuur 3). Uitgaande van (Figuur 3) worden er nu variaties gegenereerd . Het omgezette windenergie kan eerst getransporteerd worden alvorens het wordt versterkt (Figuur 4). Door het vergaren functie te combineren met de omzetten functie en de meetfunctie te combineren met de aangeven functie, kan er een nieuwe combinatie gemaakt worden(Figuur 5)

Figuur 4:variatie 1

Figuur 5: combinatie 1

Figuur 3 wordt vervolgens verder uitgewerkt tot een gedetailleerd functieblokschema. Hier is de voedingsfunctie toegevoegd en evenals een norm voor de correcte output.

Figuur 6: De uiteindelijke functieblokschema

15


ICT-03.054

4.2 Beslissingsboom Voor elke deelfunctie van de functieblokschema wordt er een beslissingsboom van gemaakt (Figuur 7 t/m Figuur 9) Overigens, in het dictaat 7 is het niet duidelijk hoe de classificatie van de deelfuncties precies moet zijn. Het staat zeker open voor discussie

Figuur 7

Bij “energie omzetten” en “wind energie omzetten” is er een indeling gemaakt aan de hand van de natuurkundige domeinen. Dus bijvoorbeeld bij “energie omzetten” betekent “mechanisch elektrisch” dan mechanische energie omzetten naar elektrische energie . Voor “energie vergaren” hebben we de keuze gemaakt tussen een statische manier van vergaren en een dynamische manier van energie vergaren . Statisch wind energie vergaren is bijna hetzelfde als dynamisch wind energie vergaren. Het verschil zit in het feit dat bij het statische, het voorwerp(hoorn, buis, trechter) vastzit aan de tochtdetector zelf en bij het dynamische, het voorwerp(hoorn, buis, trechter) verbonden is met een onderdeel(die vastzit aan de tochtdetector) die voor beweging zorgt .

7

Het dictaat “Management van productontwikkeling” van W. ten Haaf

16


ICT-03.054

Figuur 8

Hier is er ook gekozen voor de indeling in de natuurkundige domeinen. Dit is gedaan omdat energie een natuurkundig begrip is .Indelen in de verschillende domeinen verschaft meer inzicht in de manier waarop het gebeurd. Ook geeft het een duidelijk beeld over de aard van de energie. Een voorbeeld. Bij energie transporteren kon er ook worden gekozen voor de volgende indeling: • draadloos a. laser b. radiogolf c. geluidsgolf • fysiek transport a. draad b. glas vezel c. rotatiearm Uiteindelijk komen dezelfde mogelijke oplossingen eruit .

17


ICT-03.054

Figuur 9

4.3 Morfologische kaart Nu de beslissingboom is gemaakt , is het tijd om de morfologische kaart op te stellen. Hierbij komen de beginsels oplossingen die er zijn verkregen bij de beslissingsboom erin. Overigens worden niet alle mogelijke oplossingen in de morfologische kaart gezet . Dit om praktische redenen . Onze aanpak is, in overleg met de begeleider, als volgend . We hebben de beginseloplossingen en de concrete oplossingen in de morfologische kaart gezet.

18


ICT-03.054

De indeling van de morfologische kaart is nog steeds gemaakt op basis van de beginsels oplossingen. Figuur 10 laat de morfologische kaart zien.

Figuur 10: De morfologische kaart

19


ICT-03.054

4.3.1 Morfologische kaart met systeemconcepten Door te kiezen voor verschillende mogelijke oplossingen van de beginseloplossingen per deelfunctie en die te combineren met de mogelijke oplossingen van de beginseloplossingen van andere deelfuncties, kunnen er verschillende systeem concepten worden opgesteld . Bij het vaststellen van de systeemconcepten hebben we meteen de concrete oplossingen gekozen, in plaats van de beginseloplossingen. Dit is gedaan omdat de keuze voor een concrete oplossing vroeg of laat gedaan moet worden. De keuze kan altijd uitgesteld worden, maar onze voorkeur was om de keuze nu vast te stellen .

Figuur 11: De systeemconcepten

20


ICT-03.054

4.4 Systeemconcepten Na het opstellen van de morfologische kaart zijn er drie systeemconcepten gekozen. Deze systeemconcepten zijn oplossingen om de tocht te detecteren en weer te geven. Van het tweede systeemconcept zijn 3 mogelijke variaties. Deze variaties berusten op het principe om wind energie te vergaren en om de output weer te geven. Twee van deze systeemconcepten bepalen de tocht statisch, dus de gebruiker moet zelf de richting bepalen vanwaar uit hij/zij wil meten, de andere drie systeemconcepten bepalen de tocht dynamisch en hoeft de gebruiker dus niet meer zelf het apparaat te richten. Deze vijf systeemconcepten zullen in de volgende paragraaf verder uitgewerkt worden. Daarna zal er aan de hand van vastgestelde criteria een keuze worden gemaakt voor het uiteindelijk te vervaardigen systeemconcept.

4.4.1 Systeemconcept 1: Statisch Het eerste systeemconcept berust op een statische meet principe. Als de gebruiker meerdere richtingen de tocht wil meten, zal hij of zij zelf het apparaat moeten richten. Hoe deze systeemconcepten eruit zien is te zien in Figuur 12 en Figuur 13.

Figuur 12: Systeemconcept 1

Figuur 13: Anemometer met buis

Het systeem gebruikt een zonnecel als voeding. Voor het vergaren van de wind wordt er een buis gebruikt. Voor het omzetten van wind energie gebruikt het systeem een anemometer. Deze anemometer zet de wind energie( in dit geval de mechanische energie van de wind) om in mechanische energie (in dit geval kinetische energie). Met behulp van een tandwiel kan de mechanische energie versterkt worden. De versterkte mechanische energie wordt vervolgens met een rotatie arm getransporteerd naar een krachtmeter, die verbonden is aan een digitale vergelijker. Deze digitale vergelijker vergelijkt een norm met de gemeten kracht om te bepalen hoe sterk de tocht was . Ter visualisatie gebruikt dit systeem een display.

21


ICT-03.054

Voordeel: Het systeem werkt met een zonnecel, en is dus duurzaam. Nadeel: Het systeem werkt niet voor hele lage tochtsterktes omdat de anemometer een bepaalde traagheidsmoment heeft. Ook bevat het systeem veel mechanische onderdelen, wat onderhoud zou kunnen vergen. Het systeem werkt niet in het donker

4.4.2 Systeemconcept 2a: Dynamisch Het tweede systeemconcept werkt dynamisch. De gebruiker hoeft het apparaat niet steeds zelf te richten om de sterkte in alle richtingen te bepalen.

Figuur 14: Systeemconcept 2a

Figuur 15: Opwind mechanisme met trechter en sensorschakeling

Het systeem gebruikt een accu als voeding. Voor het vergaren van de wind wordt er een trechter gebruikt gemonteerd op een opwind mechanisme . Dit opwindmechanisme zorg ervoor dat de trechter heen en weer beweegt( horizontaal). Voor het omzetten van wind energie gebruikt het systeem een gevoelige sensorschakeling. Deze sensorschakeling zet de wind energie( in dit geval de thermische energie van de wind) om in elektrische energie (in dit geval stroom/spanning). Met behulp van een opamp wordt de elektrische energie versterkt. De versterkte elektrische energie wordt vervolgens met een draad getransporteerd naar een stroom/spannings meter, die verbonden is aan een comparator. Deze comparator vergelijkt een norm met de gemeten stroom/spanning om te bepalen hoe sterk de tocht was . Als output gebruikt dit systeem een luidspreker. Voordeel: Doordat het systeem een sensorschakeling gebruikt, zou het ook lage tochtsnelheden kunnen detecteren. Nadeel: Het opwindmechanisme vraagt input van de gebruiker, terwijl de wens van de opdrachtgever is dat de gebruiker zelf niets hoeft in te stellen.

22


ICT-03.054

4.4.3 Systeemconcept 2b: Statisch Ook het derde systeemconcept werkt statisch.

Figuur 16: Systeemconcept 2b

Figuur 17: Systeem met trechter en sensorschakeling

Het systeem gebruikt een batterij als voeding. Voor het vergaren van de wind wordt er een trechter gebruikt . Voor het omzetten van wind energie gebruikt het systeem een gevoelige sensorschakeling. Deze sensorschakeling zet de wind energie( in dit geval de thermische energie van de wind) om in elektrische energie (in dit geval stroom /spanning). Met behulp van een opamp kan de elektrische energie versterkt worden. De versterkte elektrische energie wordt vervolgens met een draad getransporteerd naar een stroom/spannings meter, die verbonden is aan een comparator. Deze comparator vergelijkt een norm met de gemeten stroom/spanning om te bepalen hoe sterk de tocht was . Ter visualisatie gebruikt dit systeem LCD. Voordeel: Door het gebruik van een gevoelige sensorschakeling is het mogelijk om lage tochtsnelheden te detecteren. Nadeel: Het systeem moet ook in het donker kunnen functioneren, de display zal dus verlicht moeten worden, dit maakt dat de levensduur van de batterij korter wordt.

4.4.4 Systeemconcept 2c: Dynamisch Het volgende systeem is tevens dynamisch. Hoe dit eruit ziet is te zien in Figuur 18 en Figuur 19.

Figuur 18: Systeemconcept 2c

23


ICT-03.054

Figuur 19: Systeem met motor en trechter met sensorschakeling

Het systeem gebruikt een batterij als voeding. Voor het vergaren van de wind wordt er een trechter gebruikt gemonteerd op een motor met aparte voeding . De motor zorgt ervoor dat de trechter heen en weer beweegt( horizontaal). Voor het omzetten van wind energie gebruikt het systeem een gevoelige sensorschakeling. Deze sensorschakeling zet de wind energie( in dit geval de thermische energie van de wind) om in elektrische energie (in dit geval stroom /spanning). Met behulp van een opamp kan de elektrische energie versterkt worden. De versterkte elektrische energie wordt vervolgens met een draad getransporteerd naar een stroom/spannings meter, die verbonden is aan een comparator. Deze comparator vergelijkt een norm met de gemeten stroom/spanning om te bepalen hoe sterk de tocht was . Ter visualisatie gebruikt dit systeem leds. Voordeel: Ook dit systeem kan lage tochtsterktes detecteren door middel van een sensorschakeling. Door de motor hoeft de gebruiker niet steeds het apparaat zelf te richten. Nadeel: De motor zou onderhoud kunnen vergen.

4.4.5 Systeemconcept 3: Dynamisch Het vijfde systeemconcept, dynamisch is te zien in Figuur 20 en Figuur 21.

Figuur 20: Systeemconcept 3

24


ICT-03.054

Figuur 21: Systeem met thermistor , Led en motor

Het systeem gebruikt een accu als voeding. Voor het vergaren van de wind wordt er een motor met aparte voeding met buis gebruikt . De motor zorgt ervoor dat de trechter heen en weer beweegt( horizontaal). Voor het omzetten van wind energie gebruikt het systeem een sensor met in combinatie een LED. Deze thermistor zet de wind energie( in dit geval de thermische energie van de wind) om in elektrische energie (in dit geval stroom /spanning) en de LED zet de elektrische energie om in elektromagnetisch energie (licht). Met behulp van een optische versterker kan de E.M. energie versterkt worden. De versterkte E.M. energie wordt vervolgens met glasvezel getransporteerd naar een licht meter, die verbonden is aan een digitale vergelijker. Deze digitale vergelijker vergelijkt een norm met de gemeten licht intensiteit om te bepalen hoe sterk de tocht was . Ter visualisatie gebruikt dit systeem een wijzer. Voordeel: Door de thermistor kunnen er lage tochtsnelheden gedetecteerd worden. Door de motor hoeft de gebruiker het apparaat niet zelf te richten. Nadeel: De motor kan onderhoud vergen. Door de omzetting naar een optisch signaal zou het systeem minder nauwkeurig kunnen worden.

4.5 Voorcalculatie kostprijs Om een verantwoorde keuze te kunnen maken tussen de in de vorige paragrafen genoemde systeemconcepten is het nodig om een kostprijsberekening uit te voeren voor elk concept. In de volgende paragraaf zal voor elk concept een kostprijsberekening gemaakt worden. Deze worden hieronder in tabellen weergegeven.

25


Kostencategorie Directe materiaalkosten

Directe bewerkingskosten Indirecte kosten 1e categorie Indirecte kosten 2e categorie Indirecte kosten 3e categorie

ICT-03.054

Kostensoort Materiaalkosten: Computers: € 1700 Zonnecel: € 20 Buis: € 2 Componenten anemometer: € 15 Mechanische componenten: € 10 (Tandwiel,rotatiearm etc.) Elektronica : € 50 (componenten voor krachtmeting vergelijker etc.) Visualisatie: € 30 Personeelskosten ingenieurs 2*4*40* €25 (week 4,5,6,7) (4 weken van 40 uur à € 25 per uur voor 2 personen) Huisvesting productiehallen: € 500 Energie: € 100 Gereedschapskosten: € 50 Ontwikkelingskosten 2*3*40*€25 (week 1,2,3) (3 weken van 40 uur à € 25 per uur voor 2 personen) Huisvestingskosten kantoorruimten (week 1,2,3,8): € 500 Kosten hulpdiensten 4* € 50

Integrale kostprijs

Kosten € 1700 € 20 €2 € 15 € 10 € 50 € 30 € 8000 € 500 € 100 € 50 € 6000 € 500 € 200 € 17177

Tabel 1: Integrale kosten systeemconcept 1


Directe bewerkingskosten Indirecte kosten 1e categorie

Kostensoort Materiaalkosten: Computers: € 1700 Accu: € 10 Opwindmechanisme: € 10 Trechter: € 1 Sensor: € 2 Elektronica: € 30 (Opamps, draad,printplaat etc.) Visualisatie: € 10 Personeelskosten ingenieurs 2*4*40* €25 (week 4,5,6,7) (4 weken van 40 uur à € 25 per uur voor 2 personen) Huisvesting productiehallen: € 500 Energie: € 100 Gereedschapskosten: € 50

Kosten € 1700 € 10 € 10 €1 €2 € 30 € 10 € 8000 € 500 € 100 € 50

26

Eindrapport IPP 2006 Indirecte kosten 2e categorie Indirecte kosten 3e categorie

ICT-03.054

Ontwikkelingskosten 2*3*40*€25 (week 1,2,3) (3 weken van 40 uur à € 25 per uur voor 2 personen) Huisvestingskosten kantoorruimten (week 1,2,3,8): € 500 Kosten hulpdiensten 4* € 50

Integrale kostprijs

€ 6000 € 500 € 200 € 17113

Tabel 2: Integrale kosten systeemconcept 2a



Kostensoort Materiaalkosten: Computers: € 1700 Batterij: € 10 Trechter :€1 Sensor: € 2 Elektronica: € 20 (opamps,draad,comparator,etc.) Visualisatie: € 30

Kosten

Personeelskosten ingenieurs 2*4*40* €25 (week 4,5,6,7) (4 weken van 40 uur à € 25 per uur voor 2 personen) Huisvesting productiehallen: € 500 Energie: € 100 Gereedschapskosten: € 50 Ontwikkelingskosten 2*3*40*€25 (week 1,2,3) (3 weken van 40 uur à € 25 per uur voor 2 personen) Huisvestingskosten kantoorruimten (week 1,2,3,8): € 500 Kosten hulpdiensten 4* € 50

€ 8000

Integrale kostprijs

€ 1700 € 10 €1 €2 € 20 € 30

€ 500 € 100 € 50 € 6000 € 500 € 200 € 17113

Tabel 3: Integrale kosten systeemconcept 2b


Directe bewerkingskosten

Kostensoort Materiaalkosten: Computers: € 1700 Batterij: € 10 Trechter :€1 Motor: € 10 Sensor: € 2 Elektronica: € 20 (opamps,draad,comparator,etc.) Visualisatie: € 5

Kosten

Personeelskosten ingenieurs 2*4*40* €25 (week 4,5,6,7) (4 weken van 40 uur à € 25 per uur voor 2 personen)

€ 8000

€ 1700 € 10 €1 € 10 €2 € 20 €5

27

Eindrapport IPP 2006 Indirecte kosten 1e categorie Indirecte kosten 2e categorie Indirecte kosten 3e categorie

ICT-03.054

Huisvesting productiehallen: € 500 Energie: € 100 Gereedschapskosten: € 50 Ontwikkelingskosten 2*3*40*€25 (week 1,2,3) (3 weken van 40 uur à € 25 per uur voor 2 personen) Huisvestingskosten kantoorruimten (week 1,2,3,8): € 500 Kosten hulpdiensten 4* € 50

Integrale kostprijs

€ 500 € 100 € 50 € 6000 € 500 € 200 € 17098

Tabel 4: Integrale kosten systeemconcept 2c


Kostensoort Materiaalkosten: Computers: € 1700 Batterij: € 10 Buis: € 2 Motor: € 10 Sensor: € 2 Elektronica: € 80 (optische componenten, glasvezel,etc.)

Kosten € 1700 € 10 €2 € 10 €2 € 80 € 10


Visualisatie: € 10 Personeelskosten ingenieurs 2*4*40* €25 (week 4,5,6,7) (4 weken van 40 uur à € 25 per uur voor 2 personen) Huisvesting productiehallen: € 500 Energie: € 100 Gereedschapskosten: € 50 Ontwikkelingskosten 2*3*40*€25 (week 1,2,3) (3 weken van 40 uur à € 25 per uur voor 2 personen) Huisvestingskosten kantoorruimten (week 1,2,3,8): € 500 Kosten hulpdiensten 4* € 50

Integrale kostprijs

€ 8000 € 500 € 100 € 50 € 6000 € 500 € 200 € 17164

Tabel 5: Integrale kosten systeemconcept 3

4.6 Keuze systeemconcept Bij het beoordelen van de systeemconcepten, gaan we onze mening baseren op 6 criteria. Verder kiezen we voor een 3 niveau puntensysteem voor elk criteria. Bij elke systeem concept gaan we de 6 criteria na en voor elk criteria geven we een cijfer bij het desbetreffende systeemconcept. Aan de hand van het totale cijfer wordt een systeemconcept gekozen die de hoogste cijfer heeft.

28


ICT-03.054

De volgende punten indeling wordt er gebruikt: 1. cijfer 0 • Het systeemconcept voldoet niet of nauwelijks aan de criteria . 2. cijfer 1 • Het systeemconcept voldoet gedeeltelijk aan de criteria . 3. cijfer 3 • Het systeemconcept voldoet volledig aan de criteria . De verhoudingen van de cijfers van een systeem die volledig - en gedeeltelijk aan de eisen voldoet zijn zo gekozen omdat een systeem die volledig aan de criteria voldoet, meer dan twee maal van waarde moet zijn dan een systeem die gedeeltelijk aan de criteria voldoet . Een systeem dat niet aan de eisen voldoet krijgt uiteraard geen punten. De volgende eisen worden gebruikt bij het beoordelen van het systeem concept: Voor elk criteria geven we een weegfactor. Aan de hand van gesprekken met de opdrachtgever, hebben we bepaald dat het criterium“Goede werking” het belangrijkste criterium is . Om dit te weerspiegelen hebben we dit criterium een weegfactor van 2,5 gegeven. Verder is uit het gesprek met de opdrachtgever gebleken dat het gebruiksgemak van het apparaat ook belangrijk is .Om dit te weerspiegelen hebben we dit criterium een weegfactor van 1,5 gegeven. De rest van de criteria zijn gelijk gewogen, omdat ze even belangrijk zijn . 1. Goede werking (weegfactor 2,5): Dit criterium gaat over het correct functioneren van het apparaat. Hieronder verstaan we het correct detecteren van de minimale tochtsterkte in een bepaalde richting. Een systeem concept krijgt een cijfer van: 0. Als het systeem de minimale tochtsterkte van 0.15 m/s niet kan detecteren. 1. Als het systeem de minimale tochtsterkte van 0.15 m/s kan detecteren, maar niet in een bundel van 30 graden in een bepaalde richting. 3. Als het systeem de minimale tochtsterkte van 0.15 m/s kan detecteren in een bundel van 30 graden in een bepaalde richting. 2. Goedkoop (weegfactor 1,5) : Dit criterium gaat over de productiekosten van de componenten en het hele systeem totaal. Een systeem met lage productiekosten heeft de voorkeur boven een systeem met hoge kosten . Een systeem concept krijgt een cijfer van: 0. als de productie kosten van het systeem hoger zijn dan € 50. 1. als de productie kosten van het systeem tussen € 30 en € 50 euro is. 3. als de productie kosten van het systeem onder € 30 euro zijn. 3. Gebruiksvriendelijk (weegfactor 2): Dit criterium gaat over het gebruiksgemak van het apparaat . Een apparaat dat handzaam, vrij beweegbaar en mobiel is, heeft de voorkeur .In het algemeen moet een systeemconcept het gebruiksgemak en -gebruiksplezier bevorderen. Een systeem concept krijgt een cijfer van:

29


ICT-03.054

0. het systeem is onhandig om te gebruiken. Er moeten telkens handelingen verricht worden voordat het systeem functioneert. 1. het systeem is handig om te gebruiken, maar voegt verder weinig extra toe aan het gebruiksgemak . 3. het systeem is handig om te gebruiken en bevorderd het gebruiksgemak. 4. Robuust (weegfactor 1): Dit criterium gaat over de stevigheid van het apparaat . Het moet niet zo zijn dat als het apparaat uit de handen van de gebruiker valt, het niet correct functioneert. Ook is het prettig voor de gebruiker als er geen onderhoud nodig is Een systeem concept krijgt een cijfer van: 0. Als het systeem fragiel is .Bij een lichte val functioneert het apparaat niet correct meer. 1. Als het systeem wel stevig in elkaar zit, maar sommige onderdelen ervan zijn onderhoudsgevoelig, waardoor in de toekomst het apparaat mogelijk niet correct meer functioneert. 3. het systeem zit stevig in elkaar en er is nauwelijks onderhoud nodig voor de minimale levensduur van het apparaat 5. Fysische aspecten (weegfactor 1): Dit criterium gaat over de fysische eigenschappen van het apparaat . Het systeem moet zo licht mogelijk zijn. Ook moet het systeem zo klein mogelijk zijn. Een systeem concept krijgt een cijfer van: 0. Als het systeem zwaar is .Hierbij bedoelen we een massa van meer dan 1 kilogram 1. Als het systeem wel licht is, maar niet echt klein (te maken) kan zijn . 3. Als het systeem licht van gewicht is en klein (te maken) kan zijn . De systeemconcepten zijn als volgt : Te vervullen functies

Systeem concepten

Energie omzetten

Sc 1 Sc 2a

zonnecel

Wind energie vergaren

buis

Wind Energie omzetten

Anemometer

Energie versterken

Energie transporteren

Energie meten

Tandwiel

Rotatie arm

Krachtmeter

Accu

Opwind mechanisme met trechter

Sensorschakeling

opamp

Draad

Sc 2b

Batterij

Trechter

Sensorschakeling

opamp

Draad

Sc 2c

Batterij

Motor met trechter

Sensorschakeling

opamp

Draad

accu

Motor met buis

Thermistor met LED

Optische versterker

Glasvezel

Sc 3

Stroom/ spanning meter Stroom/ spanning meter Stroom/ spanning meter Licht meter

Energie vergelijken Digitale vergelijker

Sterkte aangeven

Display

Comparator

Luidspreker

Comparator

LCD

Comparator

Led

Digitale vergelijker

Wijzer

Tabel 6: De systeemconcepten en hun componenten

Voor elk systeemconcept worden er nu aan de hand van de criteria en het puntensysteem, een totale cijfer bepaald. Aan de hand van dit totale cijfer wordt het meest geschikte systeemconcept gekozen.

30


ICT-03.054

Systeem concepten

Punten voor criteria

Sc 1 Sc 2a Sc 2b Sc 2c Sc 3

Criteria 1 (2,5 x)

Criteria 2 (1,5 x)

Criteria 3 (2 x)

Criteria 4 (1 x)

Criteria 5 (1 x)

0 3 3 3 1

0 0 0 1 0

1 1 1 3 3

1 0 3 3 3

1 1 3 1 1

Totaal (max 24) 4 10,5 15,5 19 12,5

Tabel 7: De scores per systeemconcept

Uit bovenstaande tabel is systeemconcept 2c duidelijk de winnaar. Dit systeem zullen wij dan ook implementeren in de komende 4 weken.

4.6.1 Keuze en verantwoording scores De puntentelling is als volgt gegaan: Systeem concept 1: Criteria 1: 0 • Een anemometer kan geen lage tochtsterkte detecteren Criteria 2: 0 • De variabele kosten bedragen € 127 Criteria 3: 1 • De gebruiker moet het apparaat zelf richten. • Systeem werkt niet in het donker Criteria 4: 1 • Componenten als tandwiel zijn onderhoudsgevoelig Criteria 5: 3 • Systeem is licht, maar mechanische componenten zijn niet of nauwelijks te reduceren tot chip Systeem concept 2a: Criteria 1: 3 • Sensor kan lage tochtsterkte detecteren. • Trechter kan tocht in straal van 30 graden opvangen Criteria 2: 0 • De variabele kosten bedragen € 63 Criteria 3: 1 • Opwindmechanisme vergt input van gebruiker. Maar systeem bepaalt zelf meetrichtingen Criteria 4: 0

31


ICT-03.054

• Het opwindmechanisme zou onderhoud kunnen vergen Criteria 5: 1 • Systeem is licht, maar opwindmechanisme is niet of nauwelijks te reduceren tot chip Systeem concept 2b: Criteria 1: 3 • Sensor kan lage tochtsterkte detecteren. • Trechter kan tocht in straal van 30 graden opvangen Criteria 2: 0 • De variabele kosten bedragen € 63 Criteria 3: 1 • De gebruiker moet het apparaat zelf richten Criteria 4: 3 • Het systeem is stevig en vergt nauwelijks onderhoud voor minimale levensduur Criteria 5: 3 • Het systeem is licht en alle componenten zijn te reduceren tot chip Systeem concept 2c: Criteria 1: 3 • Sensor kan lage tochtsterkte detecteren. • Trechter kan tocht in straal van 30 graden opvangen Criteria 2: 1 • De variabele kosten bedragen € 48 Criteria 3: 3 • Systeem bepaald zelf de meetrichting door het heen en weer bewegen. • Geen gebruiker input nodig Criteria 4: 3 • Het systeem is stevig en vergt nauwelijks onderhoud voor minimale levensduur Criteria 5: 1 • Systeem is licht, maar motor is niet of nauwelijks te reduceren tot chip Systeem concept 3: Criteria 1: 1 • Sensor kan lage tochtsterkte detecteren. • Buis kan geen tocht in straal van 30 graden opvangen Criteria 2: 0 • De variabele kosten bedragen € 114 Criteria 3: 1 • Systeem bepaald zelf de meetrichting door het heen en weer bewegen. • Geen gebruiker input nodig Criteria 4: 3 • Het systeem is stevig en vergt nauwelijks onderhoud voor minimale levensduur Criteria 5: 1 • Systeem is licht, maar motor is niet of nauwelijks te reduceren tot chip

32


ICT-03.054

5. Projectuitvoeringsplan Hieronder volgt de planning die we tijdens de implementatie weken hebben geprobeerd aan te houden. De functieblokschema is verdeeld en elke indeling is een taak welke uitgevoerd zal moeten worden in de komende weken.

3

4

1

2

Figuur 22: Functieblokschema

In bovenstaand figuur elke indeling genummerd met de nummers 1 tot en met 4. De indelingen zijn als volgt: 1. Wind Energie omzetten - Energieniveau verhogen – Energie transporteren – Energie meten 2. Energie vergelijken – Sterkte aangeven 3. Energie omzetten 4. Wind energie vergaren

33

Eindrapport IPP 2006 Dag

ICT-03.054 Activiteiten

Specificatie

Uitgevoerd

Maandag (22-05-2006) Dinsdag (23-05-2006)

Sensor schakeling (1)

• • •

Solderen Instellen Testen/meten

Team

Woensdag (23-05-2006) Donderdag (24-05-2006)

LED-schakeling (2)

• • • •

Solderen Instellen Testen/meten Samenvoegen met (1)

Team

Energie Omzetten (3)

• • • •

Rekenen Solderen Testen/meten Samenvoegen met (1),(2),(3)

Team

Donderdag (18-05-2006) Vrijdag (19-05-2006)

Wind Energie vergaren (4)

• • • •

Solderen Instellen Testen/meten Samenvoegen met (1),(3)

Team

Maandag (29-05-2006) Vrijdag (2-06-2006)

Testen

•

Testen op goede werking PvE nalopen

Team

Vrijdag (25-05-2006)

•

Tabel 8: Projectuitvoeringsplan

34


ICT-03.054

6. Keuze sensor en motor schakeling Het hart van de tocht detector bestaat uit de sensorschakeling welke de tocht detecteert. De sensor die voor deze schakeling gebruikt zal worden is een thermistor. Dit is een temperatuurafhankelijke weerstand. Er is gekozen voor een glass bead thermistor. Deze thermistor heeft een negatieve temperatuur coëfficiënt. Dat betekent dat de weerstand daalt als de temperatuur van de thermistor stijgt. Om deze thermistor uit te lezen zal een schakeling omheen gebouwd moeten worden welke de weerstandwaardes van de thermistor zal geven als functie van zijn afkoeling door de stromende lucht. Een thermistor heeft twee verschillende modes waarin het geconfigureerd kan worden. In de “constant power mode” wordt er een constant vermogen geleverd aan de thermistor . De thermistor bereikt dan een bepaalde temperatuur. Als er een luchtstroom is over de thermistor, dan daalt de temperatuur van de thermistor. De temperatuur daling over de thermistor is dan een mate voor de luchtstroom snelheid. Voor de verwarming van de sensor wordt er dus een constant vermogen gebruikt, dit kan dan een constante spanning of stroom zijn . Een voordeel van deze methode is dat de benodigde elektronische circuits vrij eenvoudig zijn. Een groot nadeel is dat elke temperatuur afhankelijkheid van de te meten luchtstroom en ook van de sensor meegenomen zal moeten worden in het ontwerp. Tevens is de reactie tijd begrensd door de over het algemeen langzame thermische eigenschappen van de sensor. Naast de ‘constant power mode’ is er ook de “constant temperature difference mode”. In de constant temperature difference mode wordt de thermistor verwarmd tot een bepaalde temperatuur boven de omgevingstemperatuur. Deze temperatuur verschil zal dan constant gehouden worden. De hoeveelheid vermogen dat nodig is om de temperatuur verschil in stand te houden is dan een mate voor de luchtstroom snelheid . Hoe hoger de luchtstroom snelheid is , des te meer vermogen naar de thermistor wordt gestuurd ,dus hoe meer de thermistor wordt opgewarmd om tot een constante temperatuur te blijven. In tegenstelling tot de constant power mode is de reactie snelheid niet afhankelijk van temperatuurafhankelijkheids eigenschappen van de gemeten omgeving en de sensor. Voor de implementatie zal dus voor een van deze twee methodes gekozen moeten worden voor de uitlezing van de sensor. Doordat het gehele IPP implementatie periode maar vier weken is, is het bijna niet mogelijk om zelf een geheel vernieuwende schakeling te ontwikkelen voor het uitlezen van onze thermistor. Maar literatuur onderzoek heeft een aantal schakelingen opgeleverd die gebruikt zou kunnen worden voor onze toepassing. Eenmaal gekozen zou de schakeling eventueel nog aangepast kunnen worden voor een betere of nauwkeurigere werking. Hierna volgt een overweging voor de manier waarop de wind zal worden vergaard. In de volgende paragrafen zijn de schakelingen te zien.

35


ICT-03.054

6.1 Thermistor anemometer voor de meting van lage snelheden In constant temperature mode wordt de temperatuur van de thermistor constant gehouden, ongeacht de temperatuur van de omgeving .Dus het kan zijn dat de omgevingstemperatuur veranderd , en dus de temperatuur verschil tussen de thermistor en de omgeving . Maar de thermistor blijft op dezelfde temperatuur . Het verschil tussen constant temperature mode en constant temperature difference zit in het feit dat de eerste makkelijker te controleren is, omdat alleen de temperatuur van de thermistor constant hoeft te worden gehouden . Om de gevoeligheid voor de luchtstroomsnelheid te verbeteren en tegelijkertijd de convectie veroorzaakt door de opwarming van de sensor te beperken, wordt de thermistor niet op zijn hoogst mogelijke temperatuur gehouden, maar juist op de laagst mogelijke temperatuur waarbij de negatieve temperatuur coëfficiënt nog goed functioneert. De hoeveelheid spanning dat nodig is om de weerstandswaarde van de thermistor constant te houden, wordt geanalyseerd en vergeleken met de gemeten resultaten om een karakteristieke vergelijking op te stellen die de spanning over de thermistor relateert aan de snelheid en temperatuur van de luchtstroom. Deze functie wordt getransformeerd van het stroomsnelheid domein naar het tijdsdomein waar het signaal puls breedte gemoduleerd wordt om een digitale representatie van de luchtstroomsnelheid te representeren. In figuur 23 is een blokdiagram te zien van het circuit.

Figuur 23: Blokdiagram van de thermistor circuit

De probe zoals afgebeeld in figuur 5 bestaat uit twee mini thermistors gesoldeerd aan roestvrijstalen houders. Eén van de thermistors wordt verwarmd naar 343 K voor het meten van de windsnelheid. De andere thermistor wordt gebruikt om de temperatuur van de luchtstroom te detecteren.

Figuur 24: Configuratie van de probe

36


ICT-03.054

De thermische brug is een Wheatstone brug configuratie. Deze houdt de weerstand van de thermistor constant zodat de constant temperature mode geldt. Deze brug is te zien in figuur 6.

Figuur 25: Circuit diagram van de thermische brug

De temperatuur brug van figuur 7 is ook een wheatstone configuratie deze zorgt voor de temperatuur detectie.

Figuur 26: Circuitdiagram van de temperatuur brug

De A/D converter van figuur 8 maakt van de output spanning van de thermische brug een digitaal signaal welke wordt geprojecteerd op een LCD.

37


ICT-03.054

Figuur 27: Blok diagram van de A/D converter

6.2 Slimme windsensor met ΣΔ modulators Dit is een uitbreiding van de constant temperature difference mode . In dit circuit zal gebruik gemaakt worden van twee thermische ΣΔ modulators om temperatuurverschillen in de sensor geïnduceerd door luchtstroom te annuleren. Een derde modulator houdt de sensor op een constante temperatuur boven dat van de luchtstroom. De verschillende onderdelen worden bestuurd door gebruik te maken van multiplexen in het tijddomein. In figuur 9 is een schematische lay-out te zien van de slimme wind sensor.

Figuur 28: Schematische lay-out van de thermische windsensor

Sigma Delta modulatie is een veelgebruikte converter. Het principe hiervan berust op de overweging tussen nauwkeurigheid en snelheid. Door intern op een veel hogere frequentie te werken dan volgens het Nyquist-criterium nodig is 8. Thermische sigma delta modulatie is hetzelfde als elektrische sigma delta modulatie behalve dat de nodige filtering gedaan wordt in het thermische domein. 8

Uit “Facelift Elektrotechniek” Wetenschappelijk blad van TU Eindhoven. Mei 2004 nummer 29.

38


ICT-03.054

Allereerst is er de common-mode ΣΔ modulator van figuur 29. Deze houdt door middel van een feedback loop de temperatuur van de sensor constant boven dat van de stroming. Dit wordt gedaan door warmte pulsen te sturen naar de sensor.

Figuur 29: Common-mode ΣΔ modulator

De temperatuur gradiënt in de sensor die geïnduceerd is door de stroming wordt geannuleerd door twee differentiële ΣΔ modulators. Elke modulator annuleert een orthogonale component van de temperatuur gradiënt. Het circuit diagram is te zien in figuur 30. Deze modulator annuleert de noord-zuid (ns) temperatuur verschil door warmte pulsen naar de noord of zuid verwarmer te zenden.

Figuur 30: Noord-zuid differentiële modulator

De uiteindelijke implementatie is te zien in figuur 31. De timing logic klokt de comparators en zorg voor tijd-multiplexing van de warmte pulsen.

39


ICT-03.054

Figuur 31: Blokdiagram van het windsensor systeem

6.3 Differentiële versterker met Wheatstone brug

R4

R5

Figuur 32: Differentiële versterker met Wheatstone brug

Ook in deze configuratie wordt de constant temperature mode gebruikt. Het circuit gebruikt een thermistor in een Wheatstone brug configuratie die weer verbonden is aan een differentiële versterker. Het circuit werkt als volgt; De spanning aan de inverterende input van de opamp verandert als de temperatuur van de thermistor verandert als gevolg van een stroming die het afkoelt. Het kleine spanningsverschil aan de ingang van de opamp wordt versterkt en wordt gebruikt voor de regeling van de schakeling. De variabele weerstand wordt in het begin gebruikt om de brug in balans te brengen. De output van de opamp wordt gebruikt om de fysieke 40


ICT-03.054

verandering dat gedetecteerd wordt aan de input van de Wheatstone brug te regelen. Bijvoorbeeld als de temperatuur van de thermistor daalt, verandert de weerstand en is de brug niet meer in balans. Dit wordt tegengegaan doordat de output van de opamp de thermistor opstookt.

6.4 Thermistor circuit met transistors Ook in het volgende circuit wordt gebruik gemaakt van de eigenschap van de thermistor om zijn weerstand te veranderen door zijn temperatuurverandering. In het circuit van figuur 33 zal de LED niet branden doordat de thermistor koud is en een hoge weerstand heeft. Als de thermistor wordt opgewarmd, in onderstaand figuur wordt het gedaan door een haardroger, zal de weerstand van de thermistor dalen. Dit duurt een aantal seconden. Terwijl de weerstand daalt, begint er stroom te lopen van plus 9 volt naar 0 volt. Er loopt een stroom door de basis van de transistor zodat de LED gaat branden. De variabele weerstand (preset resistor) kan omhoog of omlaag gedraaid worden. Zo kan het circuit meer of minder gevoelig worden.

Figuur 33: Thermistor circuit met transistors

6.5 Thermistor in Wheatstone brug In figuur 34 volgt de simpelste vorm voor de thermistor schakeling.

Figuur 34: Sensor schakeling

In dit figuur is R(T) de thermistor. Deze zal opgewarmd worden tot een temperatuur van 70 graden celsius. Dit maakt de thermistor gevoeliger voor zijn weerstandsverandering als gevolg van afkoeling door stromende lucht. De weerstanden R0, R1 en R2 zijn hetzelfde en gelijk aan de waarde van de opgewarmde thermistor. De opamp zorgt ervoor dat de thermistor op constante temperatuur wordt gehouden.

41


ICT-03.054

6.6 Keuze principe voor wind vergaren We hadden besloten om een trechter en een moter te gebruiken. De rol van de motor is om de trechter heen en weer te laten bewegen (zwenken ) . Voor dit onderdeel hadden we een keuze uit 2 verschillende type motoren : 1. servo motor Bestaat uit een elektromotor en een potentiometer met positie feedback. Intern wordt de postie van de motor vergeleken met een geleverde pulsbreedte . 2. stapper motor Een permanente magnetische motor dat elke keer dat het een control signaal binnen krijgt een keertje “stapt”. De stapper motor heeft geen positie feedback. Een stapper motor wordt gebruikt wanneer men de as exact wil positioneren of over een exacte hoek wil laten draaien. Stapper motor vs Servo motor . Belangrijke eisen voor onze toepassing: z Goedkoop : een goedkope oplossing heeft de voorkeur boven een duurdere oplossing (PvE , keuze criteria) z Makkelijk te implementeren: onze voorkeur gaat uit naar een besturing dat eenvoudig te implementeren is, het liefst met standaard IC met passieve componenten. Niet van belang voor onze toepassing: z Nauwkeurigheid: het gaat erom dat de motor voor een zwenk zorgt , het is niet belangrijk dat zwaai tot de graden nauwkeurig bepaald is. Voor onze toepassing, is de besturing voor een servo eenvoudiger dan de besturing van een stapper motor Dit komt omdat elke positie van de stapper motor een code heeft. Dus er moet een code gegenereerd worden voor de verschillende posities. Bij een servo motor zorgt de pulsbreedte voor een bepaalde draaiing . De motor draait afhankelijk van de puls breedte. Voor onze toepassing zijn we niet geïnteresseerd in de verschillende standen van de motor. Omdat servo motors veelal gebruikt worden in hobby elektronica, zijn ze vrij goedkoop verkrijgbaar . Voor onze toepassing is de servo motor dus goedkoper dan de stapper motor.

42


ICT-03.054

7. Implementatie van het systeem Na gesproken te hebben met onze technische begeleider, is gekozen voor onderstaande schakeling. Deze is gekozen omdat het te implementeren is binnen de vier weken en het ook geschikt is voor onze toepassing. De thermistor zal opgewarmd worden tot ongeveer 50 graden boven kamertemperatuur. Wij stellen dat dit 70 graden is.

R4

R5

Figuur 35: Differentiële versterker met Wheatstone brug

7.1 Implementatie van de thermistor brug De begeleider heeft ons op weg geholpen met het bepalen van het vermogen dat nodig is om de thermistor op te warmen tot 70 graden. Een thermistor met plastic behuizing heeft een thermische impedantie van 100 graden Celsius per watt. Met dit gegeven is het mogelijk om het benodigde vermogen voor het verwarmen te bepalen volgens onderstaande formules: RTh ∼ 100°C / W P i RTh = 50° P = 0,5W

Voor het verwarmen is dus 0,5 W nodig. De opamp krijgt een voedingsspanning van 6*1,5 V = 9 V(6 batterijen van elk 1,5 V). De opamp heeft een common-mode range van 0 tot Vcc-2 V. Dat wil dus zeggen dat de opamp in dit geval maximaal 7 volt kan uitsturen. We kiezen ervoor om de feedback loop zo te regelen dat de opamp de thermistor stookt met maximaal 4,5 V. Met onderstaande formule is dan de weerstandswaarde van de thermistor bij 70 graden te berekenen. V2 R ⇒ R = P iV 2 P=

43


ICT-03.054

Bij een spanning van 4,5 V is de weerstandswaarde 10,125 Ω bij 70 graden. Bovengenoemde formules en waardes zijn slechts benaderingen om een idee te kunnen krijgen hoe onze schakeling zal reageren. Uiteindelijk hebben we gekozen voor een thermistor met weerstandswaarde 47Ω bij kamertemperatuur en 14Ω bij 70 graden omdat deze de kleinste was die we konden vinden. Uit een kleine test is gebleken dat 3 volt genoeg was om de thermistor tot 70 graden op te stoken. Na het solderen van bovengenoemde schakeling gingen we deze testen. Deze bleek echter niet naar behoren te werken. Er kwam maar 2 volt uit de opamp. We hebben toen geprobeerd om de uitgang van de opamp weer te versterken met een gewone spanningsversterker en deze vervolgens te voeren naar de brug. Dit bleek ook niet naar behoren te werken. Ook deze tweede opamp versterkte niet genoeg. Er kwam nu 3 volt uit. Ondanks te hebben gekalibreerd met de aangebrachte potmeters. Verder onderzoek door ons heeft niet tot de oplossing van het probleem geleid. Na wat advies te hebben gevraagd over de oorspronkelijke schakeling bleek dat onze fout was dat we redeneerden dat de thermistor tak vanzelf naar de goede spanning van 3 volt werd geregeld, tenminste als de opamp de door ons gewenste 6 volt zou uitsturen. Maar in bovengenoemde schakeling is er geen vaste referentiespanning. Want de spanning die op de tweede tak staat, de vaste weerstanden, varieert ook mee met de variërende output van de opamp. Er is dan nooit een vaste referentie. Wat er dus gebeurt is dat als de opamp nul volt uitstuurt dit betekent dat de twee takken dezelfde spanningsdeling hebben. Er is dus een stabiele situatie en de opamp komt nooit meer uit die stabiele situatie omdat er aan zijn ingangscondities is voldaan. De oplossing hiervoor is de tweede tak op een vaste spanning te zetten en alleen de eerste tak aan de uitgang van de opamp te verbinden. Zo heeft één tak altijd een vaste spanningsdeling en moet de opamp te allen tijde zorgen dat de thermistor tak dezelfde spanningsdeling krijgt als de tweede tak. Ook hebben we geen rekening gehouden met het feit dat de opamp een maximaal aantal stroom kan leveren. Dus als die maximale stroom is bereikt, dan stijgt de spanning over de weerstanden niet meer. Het gemodificeerde figuur is hieronder te zien in figuur 36. Het is dus als volgt gemodificeerd: De tweede tak (R4 en R5) is nu aan een vaste spanning gelegd gelijk aan de voedingsspanning van de opamp. De weerstand Rf is nu eruit gehaald omdat deze de gain limiteert. Aangezien we een zo groot mogelijke gain nodig hebben om de 6 volt uitgangsspanning uit te halen. De schakeling werkt nog steeds hetzelfde. Door de spanningsdeling op de tweede tak, staat er een constante spanning op de niet inverterende ingang van de opamp .

44


ICT-03.054

Figuur 36: Gemodificeerd circuit

Voor een opamp geldt dat ook dezelfde constante spanning over de inverterende ingang van het opamp moet staan. Dus bij de eerste tak staat er een constante spanning over de weerstand R1. Omdat bij de eerste tak de weerstanden in serie zijn en er geen stroom in de opamp gaat, is de stroom door de eerste tak constant. Deze stroom veroorzaakt, afhankelijk van de weerstand van de thermistor, een bepaalde spanning over de thermistor . Omdat de weerstand van de thermistor verandert, verandert de spanning over de thermistor ook .Omdat de spanning over R1 constant blijft, verandert de spanning over de eerste tak als functie van de weerstandswaarde van de thermistor Omdat de weerstandswaarde van de thermistor gerelateerd is aan zijn temperatuur, zal de uitgangsspanning van de opamp veranderen afhankelijk van de temperatuur van de thermistor . In onze situatie, als er een wind over de thermistor waait, dan koelt de thermistor af, waardoor zijn weerstandswaarde omhoog gaat .Omdat er een constante stroom over de tak is, zal een hogere weestand een hogere spanning over de thermistor als gevolg hebben. Hierdoor wordt de thermistor weer opgewarmd. Er zijn drie verschillende situaties te onderscheiden, namelijk de luchtstroom is constant, de luchtstroom neemt toe en de luchtstroom neemt af . Als er een constante luchtstroom over de thermistor is, dan ontstaat de situatie waarbij de luchtstroom de thermistor afkoelt en de opamp de thermistor verwarmd .Hierdoor zal er een evenwichtsituatie worden bereik, waardoor de weerstandswaarde van de thermistor constant blijft. Als de luchtstroom afneemt, dan zal de thermistor meer opwarmen dan afkoelen, waardoor de weerstandswaarde van de thermistor zal dalen. Hierdoor zal de spanning over de thermistor afnemen totdat er weer een evenwichtsituatie wordt bereikt. Als de luchtstroom over de thermistor toeneemt, dan zal de thermistor meer afkoelen dan opwarmen, waardoor de weerstandswaarde van de thermistor groter zal worden. Hierdoor zal de spanning over de thermistor groter worden totdat er weer een evenwichtsituatie wordt bereikt. In kamertemperatuur, zonder luchtstroom zal er een wisselwerking van warmte optreden met de omgeving. Er ontstaat dan een stabiele situatie. De thermistor heeft dan een vaste weerstandswaarde. Hierdoor zal er dus altijd een bepaalde spanning over de thermistor staan .

45


ICT-03.054

De snelheid van de schakeling wordt gelimiteerd door de volgende factoren: z De opamp probeert te allen tijde de verandering van de weerstandswaarde van de thermistor op nul te houden. De opamp ontvangt informatie dat de thermistor is afgekoeld en zal een geschikte spanning uitsturen om het weer op de juiste temperatuur te krijgen. Dit proces van informatie binnenkrijgen, verwerken en reageren kost natuurlijk tijd. Deze kat en muis spel zorgt ervoor dat er een tijdsverschil is tussen de spanning op de thermistor (dus ook de spanning op de uitgang van de opamp ) en de temperatuur van de thermistor (die gerelateerd is aan de luchtstroom snelheid over de thermistor). Een oplossing zou zijn om een snellere opamp te kiezen. z Door de materiaal eigenschappen van de thermistor, zit er een tijdsverschil tussen de temperatuur van de thermistor en de eigenlijke weerstandswaarde van de thermistor. Dat wil zeggen dat als de thermistor wordt afgekoeld naar een bepaalde temperatuur, het even duurt voordat de weerstandswaarde corresponderend met deze temperatuur bereikt wordt. Een oplossing zou zijn om een snellere thermistor te kiezen. Sneller in dit geval betekent kleiner in fysieke omvang. Omdat wij de spanning op de uitgang van de opamp gebruiken om informatie te winnen over de luchtstroomsnelheid, moet het tijdsverschil zo klein mogelijk zijn. Hoe groter het tijdsverschil, hoe ouder de informatie is . Bij metingen in bovenstaand figuur bleek dat de thermistor niet warm werd. Na goed naar de datasheet te hebben gekeken zagen we dat de opamp maximaal 20 milliampère kan leveren. Uit de eerdere berekening is uitgekomen dat de thermistor een vermogen van 0,5 W nodig heeft om 50 graden op te warmen. Met de formule voor de vermogen P = I2*R volgt dat om dit vermogen te leveren aan een thermistor van 47 Ω een stroom nodig is van 103 milliampère. Veel meer dus dan onze opamp kan leveren. Om dit probleem op te lossen moet er dus meer stroom worden toegevoerd. Om dit te doen hebben we een transistor gekozen als stroombron. Hoe dit wordt aangesloten is te zien in figuur 37.

Figuur 37: Circuit met transistor

46


ICT-03.054

De TIP29 kan maximaal 1 A leveren, dus het is zeker geschikt voor onze toepassing. De transistor wordt aan de uitgang van de opamp gezet. De weerstanden van de brug moeten nu zo gekozen worden dat er 100 milliampère door de thermistor kan stromen. Als de output van de opamp 6 volt is, dan zal er vervolgens een spanningsval van ongeveer 0,6 volt zijn over de transistor. De overgebleven 5,4 volt wordt verdeeld over de thermistor en weerstand van de eerste tak. We willen een spanning van ongeveer 4,5 volt op de thermistor, volgens de formule P = V2/Rth met P = 0,5 en Rth = 47 Ω. Door in de tweede tak R3 zo te kiezen dat er 1 volt op valt en R2 8 volt, zal de opamp, omdat deze zijn ingang nul volt wil hebben, een spanning van 1 volt opleggen op de weerstand R1. En dus hebben we bereikt dat er 4,5 volt overblijft voor de thermistor. Om ervoor te zorgen dat er 100 milliampere gaat stromen door de weerstand R1, is deze op 10 Ω gezet. Immers R = V/I = 1/10 = 0.1 A = 100 mA. De waardes voor de weerstanden van de tweede tak zijn niet zo belangrijk, als de verhouding tussen de twee weerstanden 1:8 is. Aangezien we later batterijen gaan gebruiken, willen we niet dat er teveel stroom gaat lopen in de tweede tak om zo een zuinigere schakeling te hebben. Dus de weerstandswaardes moeten groot zijn. Er is gekozen voor R2= 120 kΩ en R3= 15 kΩ.

7.2 Implementatie van de verschil versterker In onderstaand figuur is de differentiële versterker of verschilversterker te zien. Hier gaat het erom dat alleen het verschil tussen U2 en U1 versterkt wordt. Het gemeenschappelijke signaal op U2 en U1dient zo weinig mogelijk doorgegeven te worden. Dat gaat goed als R8/R6 = R7/R9. De versterking is dan R8/R6. Het signaal aan de uitgang is dan U0 = R8/R6*(U2-U1).

Figuur 38: Verschil versterker

Dit verschil versterker komt te liggen tussen de thermistor schakeling en de led schakeling. De reden voor deze schakeling is omdat de opamp voor bepaalde windsnelheden een signaal output van tussen 4.08 V tot ongeveer 5.15 V. De led schakeling kan gekalibreerd worden om bij een output van 4.08 V de eerste led te laten branden. Echter de IC heeft een logaritmische opbouw. Dit betekent dat voor full scale de ingangsspanning ongeveer 90 V nodig zou zijn. Dit haalt onze schakeling natuurlijk nooit. Aangezien de eerste led gaat branden bij een minimale spanning van 56 mV is besloten om de range te maken tussen 56 mV en 1.13 V. Hiervoor moet de er dus ongeveer 4 V van het oorspronkelijke signaal worden afgetrokken. Op de min ingang van de opamp wordt dus een spanning van 4 V gezet. Op de plus ingang wordt de uitgang van de thermistor schakeling geboden. Het signaal wordt vervolgens versterkt en aangeboden aan de led

47


ICT-03.054

schakeling. Voor de keuze van de weerstanden moest natuurlijk weer rekening gehouden worden met de stroom die de opamp kan leveren en ook willen we de stroom beperken om zo zuiniger met de batterijen om te kunnen gaan. Er is gekozen voor R8 = R9 = 800 kΩ en R6 = R7 = 100 kΩ.

7.3 Implementatie LED aansturing Voor de LED's hadden we de keuze om een zelf een systeem te bouwen om de LED's aan te sturen of een IC kopen die de gewenste functionaliteiten al doet . Door de korte implementatie periode, hebben we gekozen om een bestaande component te gebruiken . Dat is dan de LM3915 Dot/Bar Display Driver geworden.

Figuur 39: LM 3915 IC

48


ICT-03.054

Dit IC kan , afhankelijk van de waarde van het ingangssignaal, 10 ledjes aansturen. Dit kan door elke keer telkens 1 LED aan te steken( dot mode), of meerdere ledjes tegelijk aan te houden (bar mode). Het IC heeft al een ingebouwde referentie spanning. Deze spanning staat over de weerstand bij pin 7, R1, en een reeks serie weerstanden (Rtot) . (R1 // Rtot). De referentie spanning over de serie weerstanden veroorzakt een stroom. I = Vref / Rtot Die stroom is door al de serie weerstanden hetzelfde . Afhankelijk van de weerstand (Rcomp) die is aangesloten bij de comparator, staat er een bepaalde spanning bij de + ingang van de comparator. +Vcomp= I * Rcomp Bij de input van de IC komt er een spanning binnen, deze wordt doorgegeven aan – (min) ingangen van de serie comparator's. Elke comparator vergelijkt deze spanning met de +Vcomp. Als +Vcomp lager is dan de ingangsspanng , dan gaat de LED aan. Er zit 3db verschil in tussen twee opeenvolgende led's . De volgende formules kunnen gebruikt worden om de referentie spanning in te stellen:

Figuur 40 laat de deelschakeling zien voor de instelling van de Vref en Iref . De referentie spanning kan geregeld worden door weerstanden R1 en R2 te variëren . De stroom door de weerstand R1 beperkt de stroom door de LED, dus deze weerstand kan gebruik worden om de helderheid van de LED's in te stellen.

Figuur 40: Instelschakeling

49


ICT-03.054

7.4 Implementatie motor schakeling Zoals eerder gezegd, gaat de keuze naar de servo motor. In dit paragraaf komt de implementatie van de schakeling voor deze servo motor. Werking van de servo motor De servo motor heeft een bepaalde pulsbreedte nodig om te draaien. Bij dezelfde pulsbreedte blijft de servo in een bepaalde stand. Typische waardes zijn : • Pulsbreedte van 1,5 ms: nuetrale positie • Pulsbreedte < 1.5 ms : draai links van de neutrale positie • Pulsbreedte > 1,5 ms : draai recht van de neutrale positie De servo motor heeft misntens elke 20 ms een pulsbreedte nodig , anders gaat de motor uit . Meer pulsbreedte per 20 ms kan wel . Dit heeft geen invloed op de servo . De servo motor vergelijk continu de stand va nde motor met de pulsbreedte. Dus om de servo motor te besturen in onze situatie , hebben we een variernde pulsbreedte nodig . Een simpele manier om dit te bereiken is om gebruik te maken van 555 timers. Deze type timers zijn erg populair in de hobby elektronica. Ze worden veelal gebruikt in de elektronica industrie als timers. Door het 555 met weerstanden en capaciteiten in te stellen , zijn er pulsen met verschillen duty cycle en frequentie krijgen. Een van de instelling dat gemaakt kan worden met een 555 is de “ pulse width modulation “ . Dit zorgt voor pulsen met varierende breedtes. De schakeling is te zien in figuur 2.

Figuur 41: Pulse width modulation

Op de trigger input wordt er een klok aangesloten en op de modulation input wordt een control signaal aangesloten . De Werking van de PWM is als volgende . De klok signaal zorgt ervoor dat de PWM getriggered wordt .Elke keer dat de klok hoog is , komt er een hoge signaal op de output. De control signaal zorgt ervoor dat de breedte van de puls op de uitgang varieert. Bij een hoge waarde van het control signaal, is de pulsbreedte groter dan bij een lage waarde van het control signaal.

50


ICT-03.054

Dit is allemaal te zien in figuur 42. De bovenste grafiek is van de control signaal .In dit geval is het een sinusvormige signaal, maar elke type variërende signaal kan gebruikt worden als control signaal. De PWM instelling heeft een control signaal nodig en een klok. De tweede grafiek is een klok signaal en de derde de output signaal . Als laatst is de spanning over de condensator weergegeven.

Figuur 42: tijd diagram voor PWM instelling

De klok en de control signaal zijn ook te maken met de 555, namelijk in een astabiele instelling. Door verschillende waardes voor weerstanden en condensatoren te kiezen, kan de astabiele instelling (figuur 43) gebruikt worden als contrrol signaal en als klok signaal.

Figuur 43 : Astabiele instelling

51


ICT-03.054

Voor onze toepassing hebben we bij de instelling van de “klok” -signaal en de controlsignaal de volgende formules gebruikt om de waardes van de componenten (weerstanden , capaciteiten) uit te rekenen bij de astabiele instelling.

Frequentie

F=1/T= 1.44/((RA+RB*2)*C)

Duty cycle

D= (RA+RB)/(RA+2*RB)

Ra

1.44*(2*D-1)/(F*C)

Rb

1.44*(1-D)/(F*C)

We zijn vanuit gegaan van een pulsbreedte van 1.5 ms (pulsbreedte voor neutrale stand bij de servo) , dus een periode van T=3 ms (2 * 1.5 ms) , dat is dan een frequentie van f=1/ T f = 333 Hz Met een duty cycle van 60 % , worden de volgende weerstanden en capaciteit gebruikt gebruikt : Ra

393 Ohm

Rb

786 Ohm

C

2.2 micro Farad

De weerstanden zijn gerealiseerd met potmeters, omdat bij deze berekeningen geen rekening is gehouden met de weerstand van draden . Dus door aan de potmeters te draaien, kan het gewenste signaal gevonden worden. Zoals al eerder vermeld, kan voor de control signaal kan elke type wave vorm gebruikt worden .omdat een sinusvormige waveform moeilijk is te maken met de componenten die we tot beschikking hebben , hebben we voor een blokvormig signaal gekozen . Voor de control signaal hebben we eerst bepaald hoe lang de motor in de uiterste standen moet zijn. Ongeveer 1 seconde is wenselijk. Daarna hebben we berekend hoe groot de frequentie van de draaiing moet zijn .

52


ICT-03.054

I/2 f = 1 seconde, dus f = 1 Hz Eigenlijk zou en duty cycle van 50 % gebruikt moeten worden , maar dan valt weerstand R2 weg. Uit testen met deze circuit is gebleken dat het circuit dan niet goed functioneert . Daarom kiezen we een duty cycle van 55 %. Dit betekent wel dat de motor in de ene stand een paar milliseconde meer blijft dan in de andere stand. Dit is geen nadelige effect, omdat dit nauwelijks merkbaar is . R1

1,44 kilo Ohm

R2

6,48 kilo Ohm

C

100 micro Farad

Hier is ook gebruikt met potmeters in combinatie met vaste weerstanden . Ook hier hebben de potmeters als functie het finetunen van de signaal . Het bijbehorende diagram is als volgende (figuur 44) .De bovenste grafiek is de output van de schakeling , de grafiek onderaan is de spanning over de condensator.

Figuur 44 : Tijd diagram voor Astabiele instelling

De complete lijst met componenten is als volgt De NE556 is 2 NE555 in 1 IC. Timer IC

1 * NE555 ; 1*NE556

Potmeters

7 * (0 t/m 500 ohm)

Condenstor

2* 2.2 micro Farad ; 1 * 100 micro Farad

Voeding

5 Volt

weerstanden

1* 3.3 kilo Ohm ; 1 * 800 Ohm

53


ICT-03.054

7.5 De gehele schakeling Na de eerder genoemde schakelingen te hebben gesoldeerd en getest, hebben we ze aan elkaar gevoegd. Hoe dit eruit ziet is te zien in figuur 45. De schakeling voor de motor is door tijdgebrek niet aangesloten aan het complete systeem.

Figuur45: De complete schakeling

54


ICT-03.054

8. Testrapport van het systeem We zijn nu belandt in fase E 9 van het zevenfasen ontwerptraject. In deze fase wordt het product getest en gereedgemaakt voor overdracht aan de opdrachtgever. In deze paragraaf volgen deze tests. Eerst volgen alle testresultaten die gemeten zijn aan de individuele schakelingen met daarna de gemeten waardes/voltages aan het eindsysteem. In het tweede onderdeel wordt het systeem geverifieerd met de doelstellingen bepaald in het programma van eisen.

8.1 Testresultaten Op donderdag 1 juni was de schakeling eindelijk klaar om te testen op goede werking. De schakeling die getest zal worden is te zien in onderstaand figuur.

Figuur 46: Test schakeling

De volgende attributen zijn gebruikt voor het testen: • De thermistor schakeling (Figuur hierboven) • Kleine ventilator • Trechter • Multimeter De testopstelling is te zien in onderstaand figuur.

9

Zie Bijlage A

55


ICT-03.054

Figuur 47: Testopstelling

De trechter is bevestigd over de thermistor. De ventilator blaast in de trechter en koelt de thermistor af. Het circuit zorgt er voor dat de thermistor weer wordt opgewarmd. De meting bestaat uit het meten van de tijd dat het duurt tot de thermisor zijn eindwaarde heeft bereikt als er een constante luchtstroom overheen gaat. Deze tijd noemen we de opwarmtijd omdat de thermistor weer wordt opgewarmd naar zijn beginwaarde. Daarna wordt de afkoeltijd gemeten. Dit is de tijd dat de thermistor erover doet om weer af te koelen als er geen luchtstroom meer is. Aangezien de ventilator maar één stand heeft is er gemeten op twee posities van de ventilator, vlak voor de trechter en 23,5 cm verder ervan. Dit moet dus twee verschillende windsnelheden representeren.Er is gemeten aan de uitgang van de opamp, omdat deze ervoor zorgt dat de thermistor opwarmt dan weer afkoelt. De uitgang van de opamp is dus een maat voor de weerstandswaarde van de thermistor. Er is eerst bepaald wat de beginwaarde van de uitgang is, Vb dat wil zeggen voor de luchtstroom. Vervolgens is de eindwaarde bepaald, Ve. Dit is de uitgang van de opamp als deze zich heeft gestabiliseerd als er een constante luchtstroom over de thermistor waait. Elke meting is uitgevoerd met verschillende stroomwaardes. De stroomwaardes bepalen de temperatuur van de thermistor. Immers hoe hoger de waarde, hoe warmer de thermistor. Deze meting is gedaan om te bepalen bij welke temperatuur van de thermistor de windsnelheid het snelste gemeten kan worden. De gemeten waardes zijn te zien in onderstaande tabellen. Stroomsterkte

100 mA

Opwarmtijd (s) Afkoeltijd (s)

Vb= 3.9 V Ve= 4.8 V 12 22

120 mA

Vb= 4.4 V Ve=5.38 V 13 15

150 mA

Vb= 4.35 V Ve= 5.50 V 19 23

Tabel 8: Meting op ventilator positie 1

Stroomsterkte Opwarmtijd (s) Afkoeltijd (s)

100 mA

Vb= 3.9 V Ve=4.24 V 19 29

120 mA

Vb= 4.4 V Ve=4.64V 7 10

150 mA

Vb= 4.40 V Ve= 4.76 V 15 17

Tabel 9: Meting met ventilator op positie 2

56


ICT-03.054

Vervolgens zijn de andere schakelingen toegevoegd. Zonder wind zijn de volgende waardes gemeten voor de schakelingen. Thermistorschakeling Vout = 4.08 V Vtrans = 0.6 V VR1 = 1 V VR2 = 7.85 V VR3 = 1 V Vin = 0 V Vcc = 8.95 V VCE = 5.51 V VBC = 4.96 V Verschilversterker Vout = 33 mV VR1 = 0.88 V VR2 = 0.88 V VR3 = 2.85 V VR4 = 2.50 V Vin = 0 V V-Uin = 4.15 V Vcc = 9 V De weerstanden R1 en R2 worden in de led schakeling gebruikt om de full scale range te veranderen. Dit wil zeggen dat voor een bepaalde waarde voor deze weerstanden, elk led zal aangaan als het signaal de benodigde spanning heeft bereikt. In onderstaande tabel zijn de signaalwaardes gemeten die elk led nodig heeft om aan te gaan. Vmin-aan zijn de spanningen

57


ICT-03.054

bepaald voor de minimale waardes voor R1 en R2, en Vmax-aan is bepaalde bij de maximale waardes van deze weerstanden. Led # Vmin-aan Vmax-aan

1 56 mV 290 mV

2 3 85 mV 114 mV 420 590 mV mV

4 160 mV 830 mV

5 6 220 310 mV mV 1.15 V 1.63 V

7 440 mV 2.3 V

8 620 mV 3.26 V

9 10 880 1.25 V mV 4.65 V 6.6 V

Tabel 8: Led test

Na deze tests was het dus nodig om het systeem te ijken zodat de leds branden als de windsnelheid tussen 0.15 m/s en 1.50 m/s is.Uiteraard wordt de schaal zo ingedeeld dat er 1 led gaat branden bij 0.15 m/s en alle leds bij 1.50 m/s. Aangezien we een ventilator hebben met maar één stand, simuleren we verschillende windsnelheden door de ventilator steeds naar achteren te verschuiven ten opzichte van de windmeter. De windmeter hebben we geleend van onze technische begeleider. Deze meet pas echt nauwkeurig vanaf 1 m/s maar lagere snelheden ging ook nog net tot ongeveer 0.4 m/s. Door extrapoleren hebben we de positie bepaald waarvan wij denken dat het behoort bij de windsnelheden lager dan 0.4 m/s tot 0.15 m/s. De posities behorende bij de verschillende windsnelheden is te zien in onderstaande tabel. Positie (cm) Snelheid(m/s)

0 4

8 2.5

24.5 1.5

34.5 1.4

46.5 1.1

59 0.7

66.5 0.5

Tabel 9: Gemeten waardes met anemometer

8.2 Verificatie resultaten prototype aan de hand van PvE In deze paragraaf wordt elke aandachtspunt van het programma van eisen onder de loep genomen en het systeem wordt getest om te kijken of het wel voldoet aan de gestelde eisen, De resultaten zijn verwerkt in onderstaande tabel.

Betreffend programma van eisen

a. eisen vanuit het beoogde gebruik a.1 Het apparaat meet in een bepaalde richting, gekozen door de gebruiker, de tochtsterkte.

Voldoet onze systeem aan deze eis? [Ja]/[Nee] Ja, door het apparaat te richten, wordt de tocht gemeten.

a.2 Het systeem moet een tochtsterkte van 0.15 meter per seconde tot Nee, het apparaat meet en met 1.50 meter per seconde kunnen detecteren in een bepaalde wel een tochtsterkte van richting. 1.50 m/s, maar kan niet altijd 0.15 m/s 58


ICT-03.054 detecteren.

a.3 Het systeem hanteert een kwalitatieve logaritmische schaalindeling voor de output, met een indeling van 10 niveaus

a.4 Voor het meten van tochtsterkte, wordt de volgende methode toegepast: d. Na elke ½ seconde moet er een meting weergegeven worden e. Nauwkeurigheid van maximaal 1 niveau afwijking ten opzichte van de gemiddelde tochtsterkte , maar alleen wanneer de condities voldoen aan voorwaarde b4, b5 en b7 f. Het systeem hoeft niet kunnen detecteren of je niet kan meten. Dit kan ontstaan bij wilde schommelingen in de tochtsterkte. (dwz wanneer niet aan b4, b5 of b7 wordt voldaan)

Ja, dit wordt gedaan met 10 led’s die de output logaritmisch afbeeldt.

a. Nee, er gaat minimaal 1 seconde tussen het weergeven van een meting. b. Ja c. Ja

9. Het systeem moet aangeven door middel van of een audio signaal, of visueel signaal, of een tril signaal, of een combinatie van de drie, wanneer een meting compleet is .

Ja, de led’s geven aan wanneer de meting compleet is.

10. Het systeem moet aangeven door middel van of een audio signaal, of een visueel signaal, of een tril signaal, of een combinatie van de drie, wanneer een meting out-of-range is .

Ja, als alle 10 led’s branden betekent dit dat de maximale range is bereikt. Ja, de trechter heeft een opening van 30 graden.

11. Het apparaat moet de windsterkte in een bundel van 30 graden meten in de gekozen richting 12. Op het apparaat zelf moet er een indicatie staan om aan te geven in welke richting er wordt gemeten

b. eisen vanuit de ecologische situering van het systeem in de omgeving b.1 Het systeem heeft maximaal een afmeting van 40 bij 40 bij 40 centimeter.

Ja, de pijl op de trechter geeft de meet richting aan. [Ja]/[Nee] Ja, de behuizing heeft een afmeting van 19.1 bij 11 bij 6.1 cm

59

Eindrapport IPP 2006 b.2 Het systeem moet een val van 2 meter op een betonnen ondergrond kunnen blijven functioneren

b.3 Het systeem moet in het donker kunnen functioneren. b.4 Het systeem moet kunnen functioneren bij een relatieve vochtigheidsgraad van maximaal 95 % b.5 Het systeem moet kunnen functioneren tussen temperaturen van 0 t/m 50 graden Celsius.

b.6 Het systeem en voeding hebben een gewicht van maximaal 1,5 kilogram totaal. b.7 De standaard deviatie van de tochtsterkte per ½ seconde, moet kleiner zijn dan 1 niveau

c.1.1

c. Eisen in gebruiks-,onderhouds- en beheertermen De volgende parameters moeten in te stellen zijn door de fabrikant: • De schaalindeling van de output • De versterkingsfactor van de versterker • De mate van wind energie vergaren • Gevoeligheid van het meetmechanisme

ICT-03.054 Ja, hoewel dit niet getest is, kan door het kiezen van een harde behuizing aan deze eis worden voldaan. Ja, de led’s zijn in het donker ook te zien. Ja, dit is niet getest, maar de behuizing is nagenoeg waterdicht. Nee, de thermistor moet minimaal 40 graden boven kamertemperatuur opgewarmd worden voor een goede werking.Met de huidige configuratie heeft de thermistor een temperatuur van 70 graden. Ja, ondanks de 6 batterijen is het apparaat 1 kg.. Dit is een conditie aan de omgeving [Ja]/[Nee] Ja

60

Eindrapport IPP 2006 c.1.2 De volgende parameters moeten in te stellen zijn door de gebruiker: • De gebruiker moet zelf niets instellen • De gebruiker moet het apparaat zelf aan en uit kunnen zetten c.1.3 Een persoon van 12 jaar en ouder moet het systeem kunnen gebruiken. c.1.4 c.1.5 c.1.6 c.1.7 c.1.8

c.1.9

Het systeem moet onderhoudsvrij zijn. Het apparaat verbruikt maximaal 2.16 KWh in 24 uur. Het systeem is handzaam, zonder snoer en vrij beweegbaar. De productiekosten mogen niet meer dan 50 euro bedragen. Het systeem heeft een levensduur van minimaal 3 jaar.

Het systeem moet voldoende elektrisch geïsoleerd zijn volgens de Europese veiligheidsnormen

c.1.10 De output van het systeem moet op een afstand van 30 centimeter voldoende leesbaar zijn voor een persoon van 65 jaar . c.1.11 Het systeem mag niet warmer worden dan 40 graden Celsius tijdens gebruik .

ICT-03.054 Ja

Ja, het systeem is eenvoudig en intuïtief te gebruiken. Ja Ja Ja Ja, de elektronica is vrij goedkoop Ja, dit is niet getest, maar de componenten afzonderlijk hebben elk een levensduur langer dan 3 jaar. Ja, dit wordt gedaan door alle draden en elektronica goed te isoleren. Ja, de leds zijn gekleurd en lichten voldoende op. Ja, alleen de thermistor wordt 70 graden, maar deze is geïsoleerd. [Ja]/[Nee]

c2. eisen in termen van vervaardiging, monteren, installeren, toetsen, overdragen en in gebruikname 6. Binnen de gestelde tijd (4 weken) te vervaardigen.

Ja

7. Het systeem bestaat uit één geheel.

Ja

8. Eenvoudig overdraagbaar. 9. Het systeem en de onderdelen moeten gemakkelijk, volledig en binnen 1 uur toetsbaar zijn op goede werking.

Ja Ja, het systeem bestaat uit 5 aparte relatief kleine schakelingen en elk kan snel getoetst worden op goede werking. Ja, het systeem is modulair ontworpen en er kunnen meer modules aan toegevoegd worden.

10.

Het systeem moet dusdanig van ontwerp zijn dat het met een uitbreiding of her-configuratie, het andere meetfuncties kan vervullen.

61

Eindrapport IPP 2006 c3. eisen in termen van recyclen, duurzaamheid en milieuvriendelijkheid van grondstoffen c.3.1 De componenten van het systeem moeten makkelijk te vervangen en of gerepareerd worden.

ICT-03.054 [Ja]/[Nee] Ja

c.3.2 Er mogen geen radioactieve stoffen gebruikt worden c.3.3 Het systeem moet geen asbest bevatten.

Ja Ja

c.3.4 Het systeem moet milieu vriendelijk zijn

Ja

c.3.5 Voor het systeem geldt een verwijderingsbijdrage gelijk aan een klein huishoudelijk product .

Ja

d. eisen met betrekking tot het te ontwikkelen productiesysteem d.1.1 Er moet rekening gehouden worden met een eventuele massaproductie.

[Ja]/[Nee] Ja, het systeem is daarop gebouwd.

d.1.2 Het systeem moet snel instelbaar zijn .

Ja, het systeem daarop gebouwd. [Ja]/[Nee] Ja

e. eisen met betrekking tot een te ontwikkelen liquidatiesysteem e.1 Het systeem moet volgens de normale huishoudelijke apparaten ingeleverd en of verzameld worden

[Ja]/[Nee]

f. Eisen vanuit Bedrijfstrategische, Marketing en Verkooptechnische omstandigheden f.1 Het systeem moet geschikt zijn voor een aantrekkelijke vormgeving . f.2 Het ontwerp moet geheim blijven f.3 Het elektrische gedeelte van het systeem moet uiteindelijk geschikt zijn voor miniaturisering tot chip formaat, om te bemoeilijken dat andere bedrijven hetzelfde ontwerp gebruiken voor hun product.

is

Ja Ja Ja

Tabel 10: Verificatie resultaten prototype aan de hand van PvE

8.3 Nacalculatie kostprijs Nu dat het project achter de rug is, kan er een realistische beeld worden weergegeven van de kostprijs voor de gerealiseerde systeem concept.. Belangrijkste verschillen t.o.v. de voorcalculatie zijn: 1. De kosten van verschillende componenten zijn aangepast 2. De personeel kosten zijn bijgesteld naar boven 3. Huisvestigingen zijn realistischer gekozen

62

Eindrapport IPP 2006 Kostencategorie Directe materiaalkosten

Directe bewerkingskosten e

Indirecte kosten 1 categorie e

Indirecte kosten 2 categorie e

Indirecte kosten 3 categorie Integrale kostprijs

ICT-03.054 Kostensoort Materiaalkosten: Computers: € 2000 Batterij: € 14,76 Batterij houder: €2,85 Trechter : € 1 Motor: € 4,95 Sensor: €2,20 Behuizing: €11,86 LED driver: €4,05 Elektronica: € 20 (opamps,draad,weertstanden,etc.) Visualisatie: € 1,21 Personeelskosten ingenieurs 2*4*40* €125 (week 4,5,6,7) (4 weken van 40 uur à €1 25 per uur voor 2 personen) Huisvesting productiehallen: € 1000 Energie: € 500 Gereedschapskosten: € 150

Kosten

Ontwikkelingskosten 2*3*40*€125 (week 1,2,3) (3 weken van 40 uur à € 125 per uur voor 2 personen) Huisvestingskosten kantoorruimten (week 1,2,3,8): € 1000 Kosten hulpdiensten 4* € 50

€ 30000

€ 2000 € 14.76 €2,85 €1 € 4,95 € 2,20 €11,86 €4,05 € 20 € 1,21 € 40000

€ 1500 € 500 € 150

€ 1000 € 200 € 75412,88

Tabel 11: Nacalculatie kostprijs

63


ICT-03.054

9. Discussies, aanbevelingen en evaluatie Dit hoofdstuk is ingedeeld in twee paragrafen. In de eerste paragraaf komen de discussies, aanbevelingen en evaluatie van het ontwerptraject aan bod. In de tweede paragraaf wordt het ontworpen systeem onder de loep genomen en kritisch geëvalueerd.

9.1 Discussies, aanbevelingen en evaluatie van het ontwerptraject Het begin van de implementatiefase kwam redelijk snel op gang. De heer Makinwa, onze technische begeleider gaf ons een aantal papers om te lezen over windmeting met thermistors. De eerste week hadden we dus nagenoeg besteedt aan literatuuronderzoek om een idee te krijgen naar schakelingen die we zouden kunnen ontwerpen voor onze toepassing. Aan het einde van de eerste week hadden we een schakeling, welke werd goedgekeurd door onze technische begeleider. We hadden componenten besteld en hadden het idee dat het hierna wel soepel zou verlopen omdat we precies wisten wat we gingen maken. Helaas was na anderhalve week de componenten nog steeds niet binnen. In de tussentijd hebben we wederom veel literatuuronderzoek gedaan, zodat als de componenten binnen kwamen, we alleen moesten solderen en meten. We beseften dat we wel in tijdsnood zouden kunnen komen hierdoor. Na de anderhalve week zijn wij dus maar zelf de componenten gaan kopen bij de plaatselijke elektronica zaak. Om de verloren tijd in te halen hebben we vroeg besloten om de taken te verdelen wat solderen betreft en daarna samen alles nameten en testen. Ook hebben we extra gewerkt door langere dagen te maken en werken tijdens de meivakantie en hemelvaartsdag. In de navolgende weken heeft Jason de besturing van de servo motor en de led aansturing op zich genomen en Michella de thermistor schakeling. Het testen van de servo motor kon helaas niet tijdig plaatsvinden omdat deze niet verkrijgbaar was bij de elektronica zaak en we dus op de bestelling moesten wachten. Deze kwam pas op woensdag van de laatste week. We hadden toen al besloten dat we de motor uit het ontwerp zouden laten omdat we waarschijnlijk geen tijd zouden hebben om deze werkend te krijgen. Het testen van de aparte schakelingen hebben we samen gedaan. Toen alles apart goed werkte hebben we alles samengevoegd. Dit ging meteen goed en we waren blij dat we geen tegenslag meer hebben gekregen. Achteraf gezien zijn er weinig dingen die we zouden willen veranderen in het ontwerptraject. Het enige wat we anders zouden doen, is dat we vanaf het begin zelf de componenten moeten bestellen in plaats van deze over te dragen aan anderen. Door de taken te verdelen, waren we in staat om toch nog een werkend systeem te produceren. Tot slot hebben we veel geleerd over de basis elektronica in de praktijk. Vooral de opamp bleek in de praktijk lastiger te gebruiken dan in theorie. Dit IPP project was zeker een mooie aanvulling aan de kennis die we hadden verkregen van de colleges Elektronische schakelingen.

64


ICT-03.054

9.2 Discussies, aanbevelingen en evaluatie van het systeem Na acht weken werken hebben we eindelijk een prototype voor de tochtdetector kunnen leveren. Dit prototype kan nog wel op vele plaatsen verbeterd worden. Te beginnen bij de thermistor schakeling. Volgens het programma van eisen zou het apparaat een meting in een halve seconden moeten kunnen doen en weergeven. Echter dit lukt niet, er gaat minstens één seconde zitten tussen metingen. De snelheid van de schakeling wordt beperkt door de materiaal eigenschappen van de thermistor. Er zit er een tijdsverschil tussen de temperatuur van de thermistor en de eigenlijke weerstandswaarde van de thermistor. Dat wil zeggen dat als de thermistor wordt afgekoeld naar een bepaalde temperatuur, het even duurt voordat de weerstandswaarde corresponderend met deze temperatuur bereikt wordt.Een oplossing zou zijn om een snellere thermistor te kiezen. Sneller in dit geval betekent kleiner in fysieke omvang. Ook wordt de snelheid beperkt door de opamp. Omdat de opamp probeert te allen tijde de verandering van de weerstandswaarde van de thermistor op nul te houden . De opamp ontvangt informatie dat de thermistor is afgekoeld en zal een geschikte spanning uitsturen om het weer op de juiste temperatuur te krijgen. Dit proces van informatie binnenkrijgen, verwerken en reageren kost natuurlijk tijd.Dit over en weer verwerken van informatie zorgt ervoor dat er een tijdsverschil is tussen de spanning op de thermistor (dus ook de spanning op de uitgang van de opamp ) en de temperatuur van de thermistor (die gerelateerd is aan de luchtstroom snelheid over de thermistor). Een oplossing zou zijn om een snellere opamp te kiezen. Verder is de tweede tak van de thermistor schakeling met de vaste weerstanden aangesloten op een vaste referentiespanning. Deze referentie spanning wordt direct afgetapt van de batterijen. Echter de batterijen zullen tijdens gebruik op raken. Wat dus betekent dat de spanning zal dalen. Dit houdt dus in dat de referentiespanning ook zal dalen, waardoor het circuit weer anders dan voorspeld zal werken. Ook de schakeling voor de spanningsdeler zal anders werken omdat de ingangsspanning steeds varieert, waardoor de uitgangsspanning ook varieert. Hierdoor krijgt de verschilversterker ook steeds een andere referentiespanning binnen. Een oplossing hiervoor zou zijn om een spanningsstabilisator te gebruiken. Deze houdt de spanning die uit de batterij komt constant op 9 volt, totdat deze opraakt. Wij hebben door tijd gebrek deze niet kunnen implementeren. Ook zou een oplossing gezocht moeten worden om de spanningsdeling weg te halen, of deze uit te schakelen als het apparaat uit staat. Wat er nu gebeurt is dat als het apparaat uit staat, er toch nog steeds een spanning staat op de spanningsdeler. Dit betekent dat vermogen wordt gedissipeerd via de weerstanden, ook al staat het apparaat uit ! Een aparte schakelaar is een oplossing, of met een spanningsstabilisator meteen de benodigde 4 V uit de batterij spanning maken. De led display, zoals deze nu geconfigureerd is, laat steeds één led branden om het niveau aan te geven, dot mode. Echter kan men het ook zo configureren dat alle leds tot dat niveau branden. Dit heet de bar mode. Omdat we rekening wilden houden met de levensduur van de batterij hebben we gekozen voor de dot mode. Zou men de bar mode mooier vinden, kan dit simpel via één pin gedaan worden.

65


ICT-03.054

10. Literatuurlijst [1] Draft Literature Report March 2005 Hui Zhang, Charlie Huizenga, Edward Arens, Peter Lyons (Maart 2005) http://www.nfrc.org/documents/NFRCliteraturestudy_draftreport.doc

[2] The health, safety and comfort advantages of low temperature heating systems: A literature review Netherlands Agency for Energy and the Environment NOVEM, section EV&B(Augustus 2000) http://66.249.93.104/search?q=cache:DJk4TdCBpagJ:www.nos.cybercomm.nl/ltv novem.htm+air+quality+draught&hl=nl&gl=nl&ct=clnk&cd=14 [3] Technique and human perception of intermittent air velocity variation Hans Wigö (September 2005) http://www.diva-portal.org/diva/getDocument?urn_nbn_se_kth_diva-4232__fulltext.pdf [4] Norms & Standards Finland http://www.rehva.com/projects/etiaq/Html/Norms_Finland.htm [5] Thermal Comfort Professor Alan Hedge, Cornell University (February 2006) http://ergo.human.cornell.edu/studentdownloads/DEA350pdfs/Thermcomfort.pdf [6] Beaufort Scales (Wind Speed) Russ Rowlett (Mei 2001) http://www.unc.edu/~rowlett/units/scales/beaufort.html [7] Webwinkel: Conrad http://www.conrad.nl [8] Webwinkel: Farnell in One http://nl.farnell.com/jsp/home/homepage.jsp [9] Paper : A Smart Wind Sensor using Time-Multiplexed Thermal ΣΔ Modulators K.A.A. Makinwa, J.H. Huijsing [10] Boek: Smart Thermal Flow Sensors Huibert-Jan Verhoeven (1995) [11] Paper: A thermistor anemomter for low flow rate measurements Hiroyuki FUJlTA, Tadahiko OHHASHI, Masahiro ASAKURA, http://ieeexplore.ieee.org/iel2/1120/8083/00351837.pdf?arnumber=351837

[12] The thermistor V. Ryan, 2002

66


ICT-03.054

http://www.technologystudent.com/elec1/therm1.htm [13] An Anemometer Circuit April 23 2005 http://www3.telus.net/chemelec/Projects/Anemometer/Anemometer.htm [14] Circuitsonline: Motorregeling Jeroen Vreuls, 4 april 2002 http://www.circuitsonline.net/circuits/view/17 [15] Bitesize revision http://www.bbc.co.uk/scotland/education/bitesize/higher/physics/elect/analogue3 _rev.shtml [16] Transistor circuits John Hewes 2006 http://www.kpsec.freeuk.com/trancirc.htm [17] 555 and 556 Timer Circuits John Hewes 2006 www.kpsec.freeuk.com/555timer.htm [18] 555 Timer - Frequency and Duty Cycle Calculator http://ourworld.compuserve.com/homepages/Bill_Bowden/555.htm [19] Servo control pc-control.co.uk 2005 http://www.pc-control.co.uk/servo_control.htm [20] 0-10V control for RC servos Tomi Engdah, februari 2005 http://www.epanorama.net/circuits/servo10v.html

67


ICT-03.054

Bijlage A A1. Werkplan volgens het zevenfasenmodel Ingenieurs zijn vaak bij het oplossen van een probleem geneigd te denken in concrete technische producten als oplossing. Deze producten moeten echter altijd eerst worden bedacht en gemaakt en ze bevatten een vaste levensduur. Dit proces van bedenken, vervaardigen en liquideren is een iteratief - cyclisch proces. Dit proces is samengevat in het zevenfasen model van de Integrale Levenscyclus. Elke fase wordt met een letter aangeduid. In de volgende paragrafen volgt een uitleg van elke fase. Fase A: Onderzoeken van de wensen en eisen In fase A is het hoofddoel inzicht verkrijgen in wat de “markt” wil. In dit geval ontwikkelen wij een product voor onze opdrachtgever de heer van Someren, dus moeten we zijn wensen en eisen onderzoeken. Heel vaak kan een consument/opdrachtgever zijn wensen en eisen niet goed formuleren. Het is onze taak om het precieze doel te achterhalen en een probleemanalyse op te stellen gebruikmakend van doel-middel verschuiving. Het is belangrijk om vanaf het begin al deze eisen en wensen te herkennen zodat men ze ook kan voorspellen. Na deze analyse volgt een programma van wensen. Fase B: Opstellen van een Programma van Eisen (PvE) In deze fase wordt het programma van wensen omgezet in een programma van eisen. Hierin zitten alle criteria geformuleerd door ons en de opdrachtgever en waaraan het systeem moet voldoen. Het PvE zal als beginpunt dienen voor het ontwerptraject van het systeem. Aan het einde van het traject moet het systeem getoetst worden aan de eisen zoals opgesteld in het PvE. De structuur van het PvE ziet er als volgt uit: • eisen vanuit het beoogde gebruik • eisen vanuit de ecologische situering van het systeem in de omgeving • eisen met betrekking tot het te ontwerpen subsysteem zelf • eisen in termen van vervaardiging, monteren, installeren, toetsen, overdragen en ingebruikname • eisen in termen van recyclen, duurzaamheid en milieuvriendelijkheid van grondstoffen • eisen met betrekking tot het te ontwikkelen productiesysteem • eisen met betrekking tot een te ontwikkelen liquidatiesysteem • eisen vanuit Bedrijfstrategische, Marketing en Verkooptechnische omstandigheden Fase C: Het ontwikkelen van het systeemconcept In deze fase worden verschillende systeemconcepten ontwikkeld. Tijdens deze fase is het belangrijk om een grote variëteit van mogelijke oplossingen (MO) te bedenken die zoveel mogelijk van elkaar verschillen. Deze MO’s worden later opgedeeld in beginsel oplossingen (BO). Eerst zal er een functieblokschema opgesteld worden waarin verschillende deelfuncties staan die bijdragen aan het oplossen van het probleem. Van elke deelfunctie zal er een beslissingsboom gemaakt worden waarin zoveel mogelijk beginsel oplossingen en mogelijke oplossingen bedacht zullen worden. Hieruit volgt een morfologische kaart waarin alle combinaties van mogelijke oplossingen voor de verschillende deelfuncties weergegeven zal worden. Uit deze morfologische kaart worden een aantal systeemconcepten ontwikkeld. Deze worden tegen elkaar gewogen en getoetst aan het PvE. Daarna zal samen met de

68


ICT-03.054

opdrachtgever gekozen worden voor het meest belovende concept. Deze zal verder uitgewerkt worden in de hierop volgende fases. Fase D: Uitwerking van het gekozen systeemconcept In deze fase wordt het systeem verder ontwikkeld. Ook hier moet er rekening gehouden worden met het PvE. Het kan zijn dat het PvE dan bijgesteld moet worden. Echter hoe zorgvuldiger er in de eerste drie fasen is gewerkt, des te efficiënter wordt deze fase. Fase E: Productie tot en met ingebruikname Tijdens deze fase wordt het product getest en gereedgemaakt voor overdracht aan de opdrachtgever. Ook hier geld hoe zorgvuldiger is omgegaan met de vorige fases, hoe makkelijker het wordt om deze fase te controleren te plannen en te budgeteren. Fase F: De gebruikfase Hier eindigt de directe betrokkenheid van de ingenieur. De gebruiker bepaalt nu of het ontwikkelde systeem productief is en zal trachten om de maximale output uit het systeem te halen. Gebruikers en onderhouders leveren een belangrijke bijdrage in deze fase omdat zij belangrijke input leveren in hoe het systeem geoptimaliseerd en verder onderhouden kan worden. Deze fase is niet van toeppassing voor ons project, maar wij zullen er wel rekening mee moeten houden. Fase G: De liquidatie en renovatie fase Hier heeft het systeem het einde van zijn levenscyclus bereikt. Er zal dan gedacht moeten worden aan liquidatie van het systeem of renoveren van een deel van, of het gehele systeem. Ook deze fase is niet van toepassing voor ons project, maar wederom moeten we ook rekening houden met deze fase.

A2. Doel-middel verschuiving Een opdrachtgever heeft bij het formuleren van zijn probleem meestal een doel voor ogen en hoe dit doel gerealiseerd zal moeten worden. De uitvoerders zullen dan een probleemanalyse uitvoeren om de antwoorden op de vragen Wie, Wat, Waarom en Hoe te beantwoorden. Er zal dan een middel, een concrete oplossing, bedacht worden om het doel te realiseren. Bij het verder analyseren vraagt men zich af ‘Waartoe’ dient dit middel. Vaak leidt het antwoord op deze vraag naar een ander doel dan wat er origineel is gedacht. Dit proces van achterhalen van het echte doel heet doel- middel verschuiving.

69


ICT-03.054

Figuur A1: Doel-middel verschuiving

Als men achter het werkelijke doel van de opdrachtgever is gekomen, is het mogelijk om een grotere variatie van mogelijke oplossingen (MO) te bedenken. Mogelijke oplossingen met een gemeenschappelijke werkingsprincipe kunnen samengevoegd worden tot één categorie. Deze categorie heet dan de beginseloplossing (BO). Door dit te doen is het vaak mogelijk om helemaal nieuwe beginseloplossingen te bedenken en dus ook nieuwe mogelijke oplossingen.

70


ICT-03.054

Bijlage B: De netwerkplanning

Figuur B1 : week 1

Figuur B2 : week 2

Figuur B3 : week 3

71


ICT-03.054

Figuur B4: week 4 Gesprek begeleider 1

46

41

Voorbereiding tussenpresentatie 5

41

Netwerkplanning bijstellen 3

47

Gesprek begeleider 1

46

49

46

Componenten kopem 3

47 47

50

50

Literatuurstudie 8

58

50

58

Solderen Servo schakeling 16

59

58

74

Weekrapport 5 maken 6

74

60

80 80

0

44 48 56 84 80

Figuur B5: week 5


81 61 50 81

Testen Servo Aansturing 20

62

Netwerkplanning bijstellen 3

101

LED-circuit solderen 5

Thermistor circuit

63

101

67 84 114

106 solderen 5

64

106

111

Gesprek technische begeleider 1

111

65

112

Thermistors testen in oven 3

112

66

115 115


67

120 120

0

Figuur B6: week 6

Gesprek begeleider 1 Afronden

68

121 implementatie 28 121

69

149

Concept documenten maken 6

149

71

155


155

72

160


160

0 Netwerkplanning bijstellen 3

70 84 114

Figuur B7: week 7

Gesprek begeleider 1 Product gereedmaken

Testen product

73

161 8 161

74

169 voor overdracht 5 169

76

174

Eindrapport schrijven 24

174

77

198 198

Eindpresentatie 2

78

200 200

0 Documenten opstellen 8

75 169 14

Figuur B8: week 8

72


ICT-03.054

Bijlage C: Tijdsbesteding Dag (week 1)

Tijdsduur (uren)

Uitgevoerd

Eerste bijeenkomst Handleiding doornemen Vragen behoefte onderzoek opstellen

1 1 2

Team Team Team

Gesprek opdrachtgever Planning maken Behoefte onderzoek afronden Literatuurstudie

0.5 1.5 1.5

Team Michella Jason

3

Team

Gesprek met begeleider Literatuurstudie Netwerkplanning Probleemanalyse opstellen Voorlopig PvE opstellen

0.5 0.5 1 3

Team Team Team Team

1

Team

Donderdag (13-04-2006)

Gesprek begeleider Gesprek opdrachtgever Netwerkplanning Literatuurstudie

1 1 4 0.5

Team Team Team Team

Vrijdag (14-04-2005)

Weekrapport 1 maken

3

Team

Zaterdag (15-04-2005)

Weekrapport 1 maken

2

Team

Maandag (10-04-2006)

Dinsdag (11-04-2006)

Woensdag (12-04-2006)

Activiteiten

Tabel 1: Tijdsbesteding week 1

Dag (week 2) Maandag (17-04-2006) Dinsdag (18-04-2006) Woensdag

Activiteiten

Tijdsduur (uren)

Uitgevoerd

Weekrapport 1afmaken Literatuurstudie

3 2

Team Team

Functieblokschema opstellen Beslissingsboom opstellen

7

Team

1

Team

0.5

Team

Gesprek met begeleider

73

Eindrapport IPP 2006 (19-04-2006)


Vrijdag (22-04-2005)

Zaterdag (23-04-2005)

ICT-03.054

Functieblokschema’s Beslissingsboom

2 5.5

Team Team

Gesprek specialist Kofi Makinwa Gesprek specialist Wim Bierbooms Beslissingsboom Gesprek opdrachtgever Probleemanalyse aanpassen Aanpassen Functieblokschema Literatuurstudie

0.5

Team

0.5

Team

5 0.5 1

Team Team Team

1

Team

1.5

Team

Programma van Eisen aanpassen Weekrapport 2 maken Netwerkplanning aanpassen Literatuurstudie

2

Jason

4 1

Team Team

1

Michella

Weekrapport maken

4

Team


Dag (week 3)

Maandag (24-04-2006)

Activiteiten

Tijdsduur (uren)

Uitgevoerd

PvE definitief samenstellen

4

Team

FBS aanpassen +beslissingsboom aanpassen Morfologische kaart

3

Jason

3

Michella

1.5

Team

PvE verbeteren

2

Jason

Werken aan de Beslissingsboom + FSB Morfologische kaart

2

Jason

3

Michella

Literatuur onderzoek

1

Michella

0.5

Team

Afspraak opdrachtgever Dinsdag (25-04-2006)

Woensdag (26-04-2006)

Gesprek met begeleider

74


ICT-03.054 Systeem concept kiezen


Vrijdag (28-04-2005)

Dinsdag donderdag (2-04-2005) t/m (2-04-2005)

0.5

Team

Puntensysteem

4

Jason

Morfologische kaart

4

Michella

Gesprek opdrachtgever Morfologische kaart

1 2

Team Michella

Puntensysteem afronden

2

Jason


2

Michella

PvE aanpassen

2

Jason

Planning maken

1

Team

Systeem concept uitwerken Weekrapport 3 maken

3

Team

2

Jason

Tekenen systeemconcept opdrachtgever Netwerkplanning aanpassen Literatuurstudie

1

Team

1

Team

1

Michella

Tussenverslag afmaken

24

Team


Dag (week 4) Maandag (8-05-2006)

Activiteiten

Tijdsduur (uren)

Uitgevoerd

Werken aan tussenrapport

6

Team

Dinsdag (9-05-2006)

Werken aan tussenrapport

6

Team

Woensdag (10-05-2006)

Gesprek met begeleider Gesprek met technische begeleider Systeemconcept schakelingen opstellen

0.5 0.5

Team Team

2

Team

75



Vrijdag (12-05-2005)

ICT-03.054

Literatuurstudie Componenten uitzoeken

2 1,5

Team Team

Projectuitvoeringsplan opstellen Literatuurstudie Componenten uitzoeken

1

Team

2 4

Team Team

Weekrapport 4 maken

3

Team

Componenten bestellen

4

Team



Tijdsduur (uren)

Uitgevoerd


6

Team


5

Team

Voorbereiding tussenpresentatie

1

Team

Gesprek met begeleider Voorbereiding tussenpresentatie Tussenpresentatie Componenten kopen

0.5 3

Team Team

1 1

Team Team


Solderen aan schakeling Literatuurstudie

4 2

Team Team

Vrijdag (19-05-2005)

Solderen aan schakeling

4

Team

Literatuurstudie

2

Team

Dinsdag (16-05-2006)

Woensdag (17-05-2006)

Activiteiten



Activiteiten

Tijdsduur (uren)

Uitgevoerd


2

Team

Testen servo motor schakeling

1

Team

76


Dinsdag (23-05-2006)

Woensdag (24-05-2006)

ICT-03.054

Eindrapport maken

4

Team


2

Team

Componenten kopen

1

Team

Solderen LED schakeling

4

Jason

Solderen Thermistor schakeling

4

Michella

0.5

Team

1 3 3

Team Team Team

Gesprek met technische begeleider Componenten kopen Thermistors testen in oven Solderen aan schakelingen


Solderen aan schakeling Literatuurstudie

7 2

Team Team

Vrijdag (26-05-2005)

Solderen aan schakeling

4

Team

Literatuurstudie

2

Team



Dinsdag (30-05-2006)

Woensdag (31-05-2006)

Activiteiten

Tijdsduur (uren)

Uitgevoerd

Werken aan de thermistor schakeling

6

Team


1

Team


2

Team

Solderen Thermistor schakeling

5

Team

Gesprek met technische begeleider

0.5

Team

Literatuur onderzoek Solderen aan thermistor schakelingen

1.5 5

Team Team

77

Eindrapport IPP 2006 Donderdag (01-06-2006)

Vrijdag (02-06-2005)

ICT-03.054

Solderen aan thermistor schakeling

4

Team

Testen schakeling

2

Team

Testen van schakeling

5

Team

Weekrapport schrijven

2

Team



Dinsdag (06-06-2006)

Woensdag (07-06-2006)


Vrijdag (09-06-2005)

Activiteiten

Tijdsduur (uren)

Uitgevoerd

Weekrapport 7 afmaken

4

Jason

Verschilversterker solderen

1

Team

Schakelingen samenvoegen

3

Team

Testen complete schakeling

4

Team

Testen complete schakeling

4

Team

Windsnelheden meten met bestaande apparatuur

3

Team


1

Team

Testen servo motor

7

Michella

Schakeling samenvoegen met batterijen

7

Jason

Testen schakelingen

5

Team

Solderen schakeling spanningsdeling

3

Team


78


ICT-03.054

Bijlage D: Vertaling van programma van wensen naar programma van eisen Programma van eisen 1 2 3 a b c

4

A

5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7

B

C

C1

C2

C3

Programma van wensen 1,4 1,4 3

3

2 7

8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 1 2 3 4

5 9 11 6 10 9

79


ICT-03.054 5

d e f

1 2 1 1 2 3

80


ICT-03.054

Bijlage E: Getekende akkoord verklaring opdrachtgever

81


ICT-03.054

Bijlage F: Formulieren consultaties opdrachtgever

82


ICT-03.054

Bijlage G: Formulieren consultaties begeleider

83


ICT-03.054

Bijlage H: Formulier consultaties technische begeleider

84


ICT-03.054

Bijlage I: Handleiding tochtdetector Bij een apparaat horen verschillende documentatie. De gebruiksaanwijzingen geven aan hoe het apparaat gebruikt dient te worden De veiligheidsvoorschriften geeft aan onder welke voorwaarden het apparaat veilig functioneert en blijf functioneren. De onderhoudsaanwijzingen laten tenslotte zien welke onderhoud het apparaat nodig heeft 1. Gebruiksaanwijzing De tochtdetector is speciaal ontworpen om lage windsnelheden te detecteren, namelijk snelheden tussen 0,15-2 m/s. Visualisatie van de windsnelheid gebeurt door 10 LED’s via een logaritmische manier. De LED’s indicaties zijn alleen voor vergelijk doeleinde; de LED geven op geen enkele wijze een definitieve waarde van een windsnelheid aan . • Om met en meting te beginnen , dient u het apparaat aan te zetten door de switch op de “aan” stand te zetten • Om het apparaat uit te zetten dient u het switch op de “off” stand zetten. • Na 10 seconde is het apparaat gereed voor gebruikt . • De LED’s geven aan de tochtsterkte in de richting gespecificeerd op de trechter • Om een meting te beginnen dient u het apparaat te houden in een gekozen richting en daarna enkele seconde wachten totdat de LED’ssaan gaan. • De laatste LED geeft tevens aan dat de maximaal bereikte aantal niveaus bereikt is en dat een tochtsterkte groter dan de huidige tochtsterkte niet weergegeven kan worden • Om batterij te sparen ,dient u na elke meting het apparaat weer uit zetten. 2. Veiligheidsvoorschriften • De apparaat niet aansluiten op enige manier op netspanning • Bij het wisselen van batterijen , kijk goed uit naar de juiste polariteiten • Het gebruik van de apparaat is bedoeld voor binnenhuis . • Het apparaat is niet waterdicht en kan dus in geen enkele wijze onderwater gebruikt worden. • Het apparaat is te gebruiken bij temperaturen tussen 0-50 graden Celsius. • Laat het apparaat niet onnodig vallen . • Bij het zien van een vonk of het ruiken van een verbrand lucht , schakel het apparaat meteen uit. • Stel het apparaat niet bloot aan laser stralen 3. Onderhoudsaanwijzingen • Als het apparaat stoffig is ,kunt u met een droog doekje het apparaat afstoffen • Als het apparaat vies of vettig is , gebruik geen chemicaliën bij het schoonmaken van het apparaat , maar een vochtig doekje .

85

Eindrapport ICT Tochtdetector

Recommend Documents