Unterschiede

Hier werden die Unterschiede zwischen zwei Versionen gezeigt.

--- mechatronik:sose24:windradprojekt [2024/08/01 20:57]
arturlew07 [Projektbeginn und erste Überlegungen]
+++ mechatronik:sose24:windradprojekt [2024/08/01 22:59] (aktuell)
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 In der heutigen Zeit gewinnen erneuerbare Energien immer mehr an Bedeutung. Die Optimierung der Energieerzeugung durch Wind- und Solarkraft ist daher ein wichtiges Forschungsfeld. Unsere Projektgruppe, bestehend aus Anthony, Jannek, Jonas, Artur und Tillmann, entschied sich, ein Windrad zu entwickeln, das sich selbst optimal auf die Windrichtung einstellt. Die Idee, ein solches Windrad zu bauen, kam ursprünglich nicht von uns, sondern vom Projektleiter Noah. Unsere anfänglichen Ideen war ein Solarfeld, welches sich optimal nach der Sonne ausrichten kann. Nach reiflicher Überlegung entschieden wir uns jedoch, das bereits begonnene Projekt von Noah zu übernehmen, da uns das Projekt „Solarfeld“ ein wenig zu schwierig erschien und das Windrad ebenfalls die Optimierung erneuerbarer Energien zum Schwerpunkt hatte, was von uns als Hauptziel angesehen war.
+===== Projektbeginn und erste Überlegungen =====
+Unsere ersten Laborsitzungen nutzten wir, um Gedanken und Eindrücke zur tiefgehenden Planung des Projekts auszutauschen. Ein Vorteil war, dass Noah uns bereits einige Bauteile hinterlassen hatte. So wollten wir beispielsweise alte Rotorblätter eines Spielzeughubschraubers als Propellerflügel verwenden. Diese verfügten bereits über eine Mechanik zur Steuerung der Rotorblattstellung, mit der wir die Rotorblätter je nach Windstärke einstellen konnten.
+Ein zentraler Aspekt unseres Projekts war die Untersuchung der optimalen Propellerstellung bei unterschiedlichen Windstärken, um eine möglichst konstante Ladespannung für die Batterie zu gewährleisten. Die Idee war, einen Generator über die Rotorwelle anzutreiben, an der ein Zahnrad befestigt war.
+===== Konstruktion=====
+--- Verlauf ---
+Die Konstruktion hat mit Abstand die meiste Zeit und en meisten Aufwand in Anspruch genommen. Die ersten 2-3 Termine haben uns leider nicht wirklich näher an unser Ziel gebracht, da wir alle Ideen / Entwürfe verwerfen mussten. letzten endes waren es diese 2-3 Termine die uns daran gehindert haben unser Projekt zu vollenden.
+Nach einer wackeligen Anfangsphase und mehreren Planungsversuchen nahm unser Windrad endlich gestalt an. Die Überlegungen wurden nach und nach auf Papier gezeichnet und skizziert. Zuerst nur grob auf Papier, mit ein paar helfenden Maßen.
+{{:mechatronik:sose24:skizze_1.jpg?300|}} {{:mechatronik:sose24:skizze_2.png?300|}}
+Anschließend präziese gemessen und in CAD konstruiert. Der großteil unserer Teile waren vorgefertigt (Generator / Rotor / Servo) oder 3D gedruckt (alles orangene). Das drucken hat während den Terminen sehr viel Zeit in Anspruch genommen und wir haben uns regelmäßig in unseren Fähigkeiten überschätzt.
+Doch mit Jedem erfolgreichen Druck kamen wir dem Endprodukt einen Schritt näher.
+Erst wurde ein Adapter für die Taumelscheibe gebaut, damit wir diese später mit den Servos verbinen konnten. Anschließend haben wir versucht die Welle mit zwei Kugellagern zu fixieren, die 2 Servos symetrische zu montieren und den Generator weiter hinten anzubringen. Diese Aufgabe erwies sich als wesentlich schwieriger als erwartet und hat alleine fast 3 ganze Termine in anspruch genommen. Ganz abgesehen von dem Konstruieren außerhalb der Termine und den Druckaufträgen.
+Einer der Gründe war der Versuch einen Teil der Halterung aus Holz anzufertigen. Dies erwies sich aber als deutlich schwieriger als gedacht, da das besagt Holz mehrfach bei der Montage und verschraubung gesplittert ist.
+Hier sind die ursprünglichen Pläne wie alle Teile zusammenpasseon sollen.
+{{:mechatronik:sose24:windrad_tz_1.jpg|400}}
+{{:mechatronik:sose24:windrad_tz_2.jpg?300|}}
+{{:mechatronik:sose24:windrad_tz_3.jpg?300|}}
+Die Lösung war darauf hin direkt ein großes Bauteil mit CAD zu konstruieren und Drucken zu lassen. Eigentlich handelte es sich hierbei um 2 Bauteile, die wir mit Pfeilen und Zangen verkürzt haben um sie richtig zusammen zu fügen. Um die Welle festzuhalten mussten wir auch mehr Druck mit Kabelbindern ausüben um beide Kugellager in der Konstruktion zu fixieren.
+{{:mechatronik:sose24:endstadium_windrad.jpg?300|}}
+{{:mechatronik:sose24:windrad_zusammengebaut.jpg?300|}}
+Leider ist uns zu diesem Zeitpunkt aufgefallen, dass die Zahräder nicht genau parallel waren und auch nicht groß genug. Allerdings konnte zu diesem Zeitpunkt der Großteil der Gruppe zu keine der übrigen Termine erscheinen. Somit war das vorherige Bild der letzte Stand, der Konstruktion, unseres Projekts.
+--- Schwierigkeiten---
+Die größte Schwierigkeit war es, alle größeren Einzelteile (Servos, Rotor, Taumelscheibe, Zahnräder, Generator, Welle) dreidimensional zusammenzufügen. Außerdem war die Aufgabenteilung nicht besonders effektiv und auch die Anwesenheit der Gruppenmitglieder der Gruppenmitglieder ließ zu wünschen übrig. Der Drucker hat uns auch Probleme bereitet, da Teile nicht so exakt gedruckt wurden wie erwartet. Dadurch mussten wir großte Teile der Termine damit verbringen Teile zurecht zu feilen oder schleifen. Während den Einheiten Teile mit dem 3D-Drucker nachzudrucken war nur schwer möglich, da es sehr lange gedauert hat und auch oft fehlgeschlagen ist.
+Es war deswegen **nötig außerhalb der Termine Teile zu konstruieren und per Mail drucken zu lassen.**
+Die Montage der fertigen Teile hat auch meistens wesentlich länger als erwartet gedauert (teilweise lag es an der Einzelarbeit).
 ===== Elektronik =====
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 {{:mechatronik:sose24:20240709_133105.jpg?400 |}}
+===== Mechanik und Steuerung der Rotorblätter =====
+Noah hatte bereits eine Idee entwickelt, wie die Mechanik der Rotorblätter angesteuert werden könnte. Er plante, die Mechanik mit einer Zahnstange zu verbinden, auf der ein Zahnrad laufen sollte, das durch einen Motor angesteuert werden konnte. Nach einigen Überlegungen verwarfen wir dieses System jedoch, da es einfachere und weniger platzraubende Alternativen gab.
+Stattdessen entschieden wir uns, eine Hülle aus Plastik zu drucken, die an den Endpunkten der Mechanik angebracht werden sollte. Diese Hülle sollte durch zwei kleine Stangen mit zwei Servomotoren verbunden werden. Die Servomotoren mussten dann nur noch im 90°-Winkel bewegt werden, um die Rotorblätter optimal einzustellen.
+Die Umsetzung dieser Ideen stellte uns vor einige Herausforderungen. Einerseits mussten wir sicherstellen, dass die Servomotoren präzise genug waren, um die Rotorblätter optimal zu justieren. Andererseits mussten wir eine geeignete Steuerungssoftware entwickeln, die die Windstärke und -richtung in Echtzeit erfasst und die Servomotoren entsprechend ansteuert.
 ===== Code =====
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+Aufgabenteilung:
+Code - Anthony, Tillman
+Konstruktion - Jannek, Anthony
+Artur -
+Jonas -

Projektlabor Robotik MINTgrün

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