®

1.     AVTOMATIZACIJA SONČNEGA TOPILNIKA – ZASTAVITEV PROBLEMA

 

PROBLEM: 

Čebelarji so živalski zavezniki domačih čebel. Čebelar  vsakodnevno skrbi za čebele. Postavlja jim čebelnjake, panje  in satnice, da posledično čebele proizvedejo čimveč medu in voska.  Vosek čebelar v obliki plošč uporabi za pripravo satnic.  Na satnice nato čebele naredijo značilne  šestkotne oblike v katerih se razmnožujejo.

Vosek se uporablja za izdelavo sveč. Nepogrešljiv je v kozmetični in farmatcevski industriji.  Z anketo in pogovori s čebelarji smo proučili možnosti topljenja voska, ki bi bil najbolj energetsko in ekološko učinkovit.

V Komendi  od koder prihajamo je čebelarstvo zelo prepoznano že v zgodovini. Peter Pavel Glavar je  začetnik čebelarstva na Gorenjskem in Dolenjskem.

REŠITEV:  

Za rešitev problema smo obiskali strokovnjaka – čebelarja, ki nam je predstavil čebelarstvo. Skupaj smo prišli, do zaključka, da bi avtomatizirano topljenje voska s pomočjo sončne energije kar najbolj energijsko in ekološko ustrezalo »malim« čebelarjem ,ki jih je največ v naši občini.

Nadaje smo obiskali ČZS, kjer smo se udeležili predavanja o Pridelavi in predelavi voska.

Naknadno smo opravili anketo med komendskimi in kamniškimi čebelarji , ki je potrdila, da »mali « čebelarji  do sedaj večinoma uporabljajo sončne topilnike voska, ki jih morajo ročno usmerjati proti soncu.

Želeli smo doseči uporabnost topilnika tudi spomladi in jeseni, ko je na razpolago manj sončne enegije. 

Sončni topilnik čebeljega voska, ki se avtomatsko obrača proti soncu, je za današjega čebelarja nepogrešljiva naprava, saj je današnji čebelar prezaseden z ostalimi obveznostmi, da bi sam nenehno ročno obračal topilnik v smeri sonca.

Z dvema motorjema, ki obračata topilnik od vzhoda proti zahodu in motorjem, ki spreminja kot naklona, dosežemo v topilniku najvišjo temperaturo, ki jo nudi sonce. Uporabili bomo dva color ambient senzorja, kompas senzor in merilnik temperature.

 Energijsko učinkovitost topilnika bomo dokazali z LEGO MINDSTORMS Datalog histogramom, kjer bomo prikazali doseženo meritev temperature v topilniku.

IZMENJAVA INFORMACIJ:

O rezultatih projekta bomo:

• obvestili ČZS,

• seznali čebelarje, ki so sodelovali v anketi

• poslali članek reviji Čebelar

• predstavili projekt na mesečnem sestanku Komendskih čebelarjev

• predstavili avtomatizirani topilnik našemu sponzorju TIMI d.o.o., ki nam je podaril sončni topilnik

 

 

2.     SONČNI TOPILNIK - PRVI DEL KONSTRUKCIJE

 

Klemen je izdelal prvi del konstrukcije. Uporabil je spodnji del starega vrtljivega stola, brez koles. Na os stola je fiksno pritrdil večji zobnik. S pomočjo polžasto-zobniške dvojice bo motor počasi vrtel os kolesa in topilnik, ki bo pritrjen nanjo.

Opravili smo meritve in ugotovili, da z zobniško dvojico dosežemo šest rotacij motorja za kot 900. To pomeni, da bo potrebno opraviti za premik ene sončne ure dva obrata motorja.

 

 

Polžasta zobniška dvojica

 

Prenos vrtenja na motor (zadaj za zobniki)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.     SONČNI TOPILNIK – DRUGI DEL KONSTRUKCIJE

 

 

Na os stola je nasadil cev, na katero je pravokotno pritrjena kvadratna cev. Na to kvadratno cev bomo pritrdili palico okrog katere se bo po višinskem kotu nastavljal naš sončni topilnik. Tako bo v pravem položaju ob različnih dnevnih urah in letnih časih. Na cev je pritrjen tudi U – profil z motorčkom,  zobniškim prenosom in vitlom, ki  bo preko škripca na topilniku nastavljal višinski kot topilnika.

 

 

 

 

Vrtljivo vpeta palica na spodnjem delu topilnika

 

Oba dela združena skupaj.

 

 

 

Konstrukcija našega topilnika je skoraj že narejena. Manjkata le dva barvna senzorja za merjenje osvetljenosti.

Z dvema barvnima senzorjema bomo vsake pol ure izmerili osvetljenost. V primeru povečanja razlike osvetljenosti, se bo izvedla korekcija( razlika v osvetljenosti se zmanjša).

 

1. NALETELI NA PROBLEM: POLŽASTA ZOBNIŠKA DVOJICA SPODLETAVA ZARADI PREVELIKE TEŽE TOPILNIKA

SPREMEMBA KONSTRUKCIJE: TOPILNIK NE BOMO VRTELI Z ZOBNIKI, PAČ PA Z DVEMA MOTORJEMA NA VITEL IN VRVICO.

Klemen in Luka sta naredila nov načrt  spodnjega dela topilnika in se takoj lotila dela.

Na dve sosednji nogi stola sta privijačila aluminijast U – profil. Na os stola pa sta pritrdila drug U – profil v katerega sta na vsakem koncu vgradila dva motorja, ki sta preko zobniškega prenosa povezana z vitlom na koncu palice. Ko se bo motor vrtel, bo navijal ali pa odvijal vrvico z vitla. Os stola se bo vrtela in topilnik se bo lahko obračal za soncem.

 

 

 

 

1. Luka je s pomočjo LEGO kock tudi sestavil in sprogramiral model sončnega topilnika. Topilnik se s pomočjo coulor senzorjev obrača po soncu.

 

Topilnik krmilita levo in desno dva motorja, tretji motor pa nastavlja višinski nagib topilnika. Manjkajo le že coulor senzorji, kompas senzor in EV3 kocka, ki bo krmilila topilnik. Naslednjič bomo začeli programirati; za vzorec nam bo služil kar program in Lukovega modela.

 

 

AVTOMATIZACIJA TOPILNIKA – PROGRAMIRANJE

KRMILJENJE OBRAČANJA TOPILNIKA

Obračanje topilnika jeizvedeno z LEGO MINDSTORMS EV3 programsko kocko, ki omogoča programiraje z grafičnimi gradniki. Na kocko je možno priklopiti do 4 motorje in 4 senzorje.

V našem primeru smo uporabili dva motorja za obračanje topilnika VZHOD/ZAHOD in en motor za dvigovanje in spuščanje naklona topilnika GOR/DOL.

Za zaznavanje svetlobe pa smo uporabili dva svetlobna senzorja, ki zaznavata ambientno svetlobo. Montirana sta ob straneh topilnika. Senzorja sta vsak v svoji cevi in sprejemata svetlobo, ki pade v cev. Sončni žarki ,ki padejo na zemljo so vzporedni. Cevi s senzorji pa nista vzporedni, zato, pade v eno cev vedno več svetlobe, kot v drugo. Razliko v osvetljenosti zazna program in obrne topilnik s pomočjo motorjev v željeno smer. 

Pod topilnikom se nahaja tudi kompas senzor.  Z njim topilnik orientiramo  po straneh neba. Paziti moramo, da na začetku topilnik naravnamo v smeri sever-jug.

 

KRATEK FUNKCIJSKI OPIS TIPK

Programska kocka ima 5 tipk in zaslon.Tipke uporabljamo za ročno premikanje motorjev topilnika. Na zaslonu pa lahko vidimo način delovanja in trenutne vrednosti merilnikov.

Ročni način se uprablja, da s tipkami premaknemo topilnik v osnovno lego in takrat nahko premaknemo spodnjo konstrukcijo v smeri severa. Nato topilnik ročno s tipkami premaknjemo v pozicijo, ki je optimalna na sončno lego. Ko merilniki svetlobe kažejo najvišjo vrednost, s sredinsko tipko preklopimo program v avtomatski način. 

ROČNI NAČIN

Na začetku topilnik krmilimo s tipkami na kocki.

Na zaslonu EV3 kocke se izpišejo tri vrednosti: vrednost obeh svetlobnih senzorjev in vrednost kompas senzorja.  S pomočjo gumbov GOR, DOL, LEVO, DESNO na EV3 kocki postavimo topilnik v želeno lego. Najprej pritiskamo gumba LEVO/DESNO in po korakih krmilimo motorja, ki vrtita topilnik od vzhoda proti zahodu. Z gumboma GOR/DOL zagotovimo pravokoten naklon sončnih žarkov na steklo.

Ko je ročno obračanje končano, zaženemo avtomatsko sledenje po soncu.

AVTOMATSKI NAČIN

V avtomatskem načinu je bistveno sledenje topilnika glede na svetlobni vir - sončno svetlobo, ki jo zaznavamo v vrednosti od 75 do 90%, ko sonce pravokotno sveti v cev, kjer je nameščen svetlobni senzor.

 

V avtomatskem načinu lahko s s sredinsko tipko spet preidemo nazaj v ROČNI NAČIN. Tako je mogoče enostavno preklapljanje med načinoma delovanja.

 

Trenutno predpostavljamo, da bo sledenje meje, ki bo nekje na povprečju mejnih vrednosti omogočalo optimalno krmiljenje.