Hvordan gør man det lettere for mindre biavlere at fylde honning på glas med en ensartet vægt?
Det spørgsmål var udgangspunktet for et fælles eksamensprojekt på IT-Universitetets kursus How to Make (Almost) Anything. Sammen med Nanna Ringbo udviklede jeg en prototype på en automatisk honningtappemaskine. Projektet samlede mekanisk konstruktion, elektronik, programmering, digital fabrikation og løbende test i én løsning.
For mig er projektet et godt eksempel på den type arbejde, jeg trives med: Et konkret behov skal forstås, opdeles i mindre problemer og omsættes til noget, der kan bygges og afprøves.
Faget kombinerede værksted, elektronik og et afsluttende projekt
How to Make (Almost) Anything var et 7,5 ECTS-fag og det første fag på IT-Universitetets robotics-specialisering. Det var bygget op som en praktisk introduktion til udvikling af fysiske artefakter og enkle mekatroniske systemer.
Den første del af faget bestod af undervisning og laboratorieøvelser. Her arbejdede vi blandt andet med 3D-modellering, 3D-print, laserskæring, mekaniske komponenter, sensorer, aktuatorer, mikrocontrollerprogrammering og design af elektroniske kredsløb og printplader. Den anden del var et vejledt gruppeprojekt, hvor flere af fagets teknikker skulle samles i en fysisk prototype. Honningtappemaskinen var vores afsluttende projekt.
Eksamensformen afspejlede denne opbygning. Først præsenterede vi gruppeprojektet og den fysiske prototype sammen. Derefter blev hver studerende eksamineret individuelt, mens resten af gruppen var uden for lokalet. I min individuelle del blev jeg blandt andet eksamineret i elektroniske komponenter og kredsløb, herunder modstande og transistorer. Bedømmelsen dækkede dermed både det fælles projektarbejde og den enkeltes forståelse af det tekniske fagstof. Jeg afsluttede faget med karakteren 12.
Opgaven begyndte hos brugeren
Mindre biavlere tapper ofte honning manuelt. Det gør det vanskeligt at ramme den ønskede vægt præcist og samtidig arbejde effektivt. Industrien har automatiske anlæg, men de er ikke nødvendigvis relevante eller tilgængelige for hobby- og deltidsbiavlere.
Projektets mål var derfor at undersøge, om vi kunne udvikle en mere tilgængelig løsning, som kunne:
- måle glassets vægt løbende;
- lukke ventilen, når målvægten blev nået;
- give mulighed for både automatisk og manuel betjening;
- tilpasses forskellige honningbeholdere;
- konstrueres med rengøring og fødevarehygiejne for øje.
Kravene gjorde det tydeligt, at løsningen ikke kun handlede om at få en motor til at bevæge sig. Mekanik, sensorer, betjening, materialer og software skulle fungere som ét samlet system.
En løsning bygget af flere sammenhængende moduler
Prototypen blev opbygget omkring tre hoveddele: en vægt, en mekanisme til at åbne og lukke honningbeholderens ventil og en kontrolboks.
En load cell målte vægten og sendte data gennem en HX711-forstærker til en ESP32-mikrocontroller. ESP32’en styrede servomotoren, to OLED-skærme, statuslys og brugerens betjeningsknapper. Den ene skærm viste den aktuelle vægt, mens den anden viste den valgte målvægt.
Ventilen krævede mere kraft, end servomotoren umiddelbart kunne levere. Derfor blev mekanismen ændret med en 2:1‑gearreduktion, som øgede det tilgængelige drejningsmoment. Rotationen blev omsat til en lineær bevægelse gennem en forbindelsesarm, der kunne åbne og lukke ventilen.
Under udviklingen ændrede vi også konstruktionen, så honningbeholderen kunne stå i et separat stativ. Det gjorde den lettere at løfte ud og rengøre uden at skille hele mekanismen ad. Flere dele blev ændret fra 3D-printet PLA til akryl, fordi materialevalg og rengøring er afgørende, når en prototype skal fungere tæt på fødevarer.
Elektronik og styring
Kontrolsystemet forbandt måling, betjening og bevægelse. ESP32’en læste vægtsignalet, sammenlignede det med den valgte målvægt og styrede derefter servoen. Samtidig gav skærme, lys og knapper brugeren mulighed for at følge processen og skifte mellem automatisk og manuel drift.
Test gjorde løsningen bedre
Programmet understøttede både automatisk og manuel drift. I automatisk tilstand begyndte ventilen at lukke gradvist, inden målvægten var nået. Det skulle kompensere for, at væsken fortsætter med at løbe, mens ventilen lukker.
Den mest præcise testmetode begyndte at lukke ventilen delvist omkring 20 procent før målvægten og lukkede helt ved 2 procent under målet. Metoden blev gentaget ti gange, og alle de målte slutvægte lå inden for projektets accepterede interval på plus/minus 2 procent.
Resultatet skal samtidig læses med en vigtig begrænsning: Testene blev udført med vand, fordi honning ikke var tilgængelig uden for sæsonen. Vand har en anden viskositet end honning, og prototypen skal derfor testes og justeres med rigtig honning, før præcisionen kan betragtes som endeligt dokumenteret.
En test kan give værdifuld viden uden at bevise mere, end forsøget faktisk viser.
Teknisk dokumentation
Projektet blev dokumenteret fra den samlede konstruktion ned til de enkelte mekaniske og elektroniske forbindelser. Tegningerne gjorde det muligt at diskutere, bygge og ændre løsningen systematisk.
Hvad projektet siger om min måde at arbejde på
Honningtappemaskinen er ikke et færdigt industriprodukt. Den er en tværfaglig prototype, som gør et praktisk problem konkret og viser, hvor næste udviklingsarbejde skal sættes ind.
Projektet viser især, hvordan jeg arbejder med:
- at omsætte et hverdagsproblem til krav, funktioner og testbare delopgaver;
- at forbinde mekanisk konstruktion, sensorer, aktuatorer og programmering;
- at forstå og forklare de elektroniske komponenter og kredsløb bag en fysisk prototype;
- at bygge og ændre prototyper på baggrund af det, der sker i praksis;
- at tage materialevalg, rengøring og brugerbetjening med i den tekniske løsning;
- at dokumentere både resultater, begrænsninger og mulige forbedringer.
Mulige næste skridt ville være test med forskellige typer honning, forbedring af ventilens fastgørelse, automatisk kalibrering og en mere integreret konstruktion. Men allerede som prototype demonstrerer maskinen værdien af at bringe design og teknik sammen: Man lærer ikke kun ved at beskrive en løsning, men ved at bygge den, måle på den og opdage, hvad der skal forbedres.
Seneste kommentarer