Μάθημα : ΜΝΑΕ Σχέδια Δρασης 2019-20. Υποδράση: Ζυγιστικό- εμφιαλωτικό ελαιολάδου (4940070243).
Περιγραφή Μαθήματος
Η μελέτη σχεδίαση και κατασκευή ζυγιστικού, εμφιαλωτικού, ελαιολάδου, χαμηλού κόστους, για τις ανάγκες ερασιτεχνικής τυποποίησης φιαλών, μέχρι 5 lt.
1. Αντλία λαδιού.
2. Κεφαλή γεμίσματος.
3. Ζυγιστικό.
4. Πίνακας ελέγχου.
5. Φιάλη 1,5 lt.
6. Δοχείο λαδιού 15 lt.
7. Σωλήνας απορρόφησης Φ20 mm.
8. Σωλήνας παροχέτευσης Φ20 mm.
9. Βάση κεφαλής ρυθμιζόμενη πάνω-κάτω.
10. τροχήλατο τραπέζι.
Επιλέχθηκε ειδική αντλία για τρόφιμα, κατάλληλη και για ελαιόλαδο. Η αντλία μεταγγίσεων ROVER BEM 20CE 0.5Hp 2850 rpm είναι μία τέτοια. Χρησιμοποιήθηκε επίσης σωλήνας τροφίμων (PVC, Διαφανής, μη Τοξικός 3/4" Helisteel).
Η παροχέτευση του λαδιού στην φιάλη γίνεται μέσω μιας «κεφαλής» - υδραυλικής διάταξης δύο δρόμων, υψηλής και χαμηλής παροχής λαδιού (2 ταυ, 2 βάνες, συστολές, ρακόρ, νίπελ, 2 ηλεκτροβαλβίδες, σωλήνας). Η επιλογή της διαδρομής γίνεται μέσω δύο ηλεκτρικών βαλβίδων (11,12) (24V D.C. - ¼’’). Η ποσότητα του λαδιού της κάθε διαδρομής καθορίζεται από την θέση της αντίστοιχης βάνας. Έτσι αν η βάνα (19) στην 1η διαδρομή είναι περισσότερο ανοικτή πέφτει περισσότερο λάδι στην φιάλη, ενώ όταν ακολουθείται η 2η διαδρομή και η βάνα της (20) είναι λιγότερο ανοικτή, τότε η ποσότητα του λαδιού μειώνεται. Προς το τέλος του γεμίσματος η ποσότητα του λαδιού μειώνεται, για μεγαλύτερη ακρίβεια στην μέτρηση. Η κεφαλή αυτή είναι τοποθετημένη σε σιδερένια βάση από μορφοσωλήνες και μπορεί να κινηθεί πάνω κάτω για να προσαρμόζεται ακριβώς πάνω από το χείλος της φιάλης. Η διάταξη είναι δυνατόν να γεμίσει πλαστικές φιάλες 0.5, 0.75, 1.5, 3 και 5 lt.
Το ζυγιστικό είναι και η θέση που τοποθετούμε την φιάλη που θα χρειαστεί να γεμίσουμε. Αποτελείται από ένα αισθητήριο φορτίου (load cell) 5 Kg (13), όπως δηλαδή αυτά που έχουν οι ηλεκτρονικές ζυγαριές κουζίνας και από έναν ενισχυτή αισθητήρα φορτίου HX711 (15) (A/D converter 24 bits). Στην επάνω πλευρά του αισθητηρίου βιδώσαμε μια πλάκα Plexiglass (14). Η πλάκα αυτή είναι και η θέση της φιάλης. Ακριβώς από επάνω είναι η κεφαλή γεμίσματος. Έτσι καθώς γεμίζει με λάδι η φιάλη από την αντλία, ζυγίζεται συνεχώς από την διάταξη. Όπως γίνεται αντιληπτό όταν το βάρος της φιάλης φθάσει την επιθυμητή τιμή, η διαδικασία γέμισης σταματάει.
Η καρδιά του πίνακα ελέγχου είναι μια πλακέτα Arduino Uno (16). Επιπλέον υπάρχουν: Μια πλακέτα με τέσσερα ρελαί (17) για τον έλεγχο της αντλίας (ρελαί 1) και των δύο βαλβίδων, υψηλής ροής (ρελαί 2) και χαμηλής ροής (ρελαί 3) (Έξοδοι του συστήματος αυτοματισμού). Μια οθόνη LCD δεκαέξι χαρακτήρων δύο σειρών (Ι2C) (18) που εμφανίζει συνεχώς το βάρος της φιάλης (επίσης έξοδος του αυτοματισμού). Τέλος δύο μπουτόν ένα πράσινο (22) (ξεκίνημα) και ένα κόκκινο (23) (σταμάτημα) (είσοδοι του αυτοματισμού). Το HX711 (15) (αναλογική είσοδος) είναι κι αυτό εντός του πίνακα και όλα μαζί συνδέονται με το Arduino. Η πλακέτα (με σημαντικότερο μέρος της τον μικροεπεξεργαστή) μέσω του προγράμματος, αφού τοποθετήσουμε την φιάλη που θέλουμε να γεμίσουμε στο ζυγιστικό και πατήσουμε το πράσινο μπουτόν, ανοίγει την βαλβίδα υψηλής ροής, ενεργοποιεί την αντλία οπότε έχουμε ροή λαδιού εντός της φιάλης. Συνεχίζοντας διαβάζει το βάρος της φιάλης και όταν αυτή γεμίσει κατά τα 2/3 ενεργοποιεί την βαλβίδα χαμηλής ροής και απενεργοποιεί αυτήν της υψηλής ροής. Εξακολουθεί να γεμίζει την φιάλη πιο αργά τώρα και όταν φτάσει το απαιτούμενο βάρος σύμφωνα με το πρόγραμμα, διακόπτει την αντλία και κλείνει την βαλβίδα χαμηλής ροής. Η φιάλη έχει γεμίσει με την ακριβή ποσότητα λαδιού και μπορούμε να την απομακρύνουμε από την θέση γέμισης. Η συσκευή είναι έτοιμη να γεμίσει την επόμενη φιάλη. Είναι δυνατόν να γεμίσουμε διάφορες φιάλες μικρότερης η μεγαλύτερης χωρητικότητας στα όρια λειτουργίας της συσκευής, μέχρι δηλαδή 5 lt. Ωστόσο θα πρέπει να γίνει σχετική ρύθμιση των δύο βανών υψηλής χαμηλής ροής ανάλογα με την φιάλη.
Επισυνάπτουμε το πρόγραμμα στην τελευταία του έκδοση. Θα υπάρξουν βελτιώσεις σύντομα...
Τα παραπάνω υλικά τοποθετήθηκαν σε έναν παλιό μεταλλικό τροχήλατο τραπέζι που τροποποιήθηκε κατάλληλα για την νέα του χρήση, κληρονομιά από ένα παλιότερο πρόγραμμα Δαίδαλος που συμμετείχαμε και πάλι.
Το εργαστήριο Μηχανολογικών εγκαταστάσεων και κατασκευών επιμελήθηκε τις ηλεκτροσυγκολλήσεις της σιδερένιας βάσης και τους ευχαριστούμε. Τέλος θα πρέπει να αναφέρουμε και να συγχαρούμε τους μαθητές που συμμετείχαν στο έργο,:
Γεώργιος Σ. , Δημήτριος Χ. της Γ’ τάξης, Δημοσθένης Ζ., Εμμανουήλ Μ. της Β’τάξης.
Αξιολόγηση - τροποποίηση -βελτίωση συσκευής.
Η συσκευή αν και είναι μια εκπαιδευτική διάταξη, μπορεί να ικανοποιήσει τις ανάγκες για οικιακή - ερασιτεχνική εμφιάλωση μιας τυπικής ελαιοκαλλιέργειας της περιοχής μας. Ικανοποιεί δε σε ποιότητα τις αρχικές μας επιδιώξεις. Κατά το γέμισμα λευκοσιδηρών (αδιαφανών) τενεκέδων 5 lt και 15 Kg θα πρέπει να είμαστε ιδιαίτερα προσεκτικοί και να ελέγχουμε συχνά την στάθμη εντός του δοχείου. Σε αυτές τις περιπτώσεις η συσκευή θα γεμίσει τις συσκευασίες, γρήγορα και με ακρίβεια με το πάτημα του πράσινου μπουτόν. Ωστόσο θα πρέπει να γίνει αλλαγή του load cell (αισθητηρίου βάρους) στα 20 kg και τροποποίηση του προγράμματος. Όλα τα υπόλοιπα εξαρτήματα παραμένουν ίδια. Η συγκεκριμένη διάταξη είναι ιδιαίτερα χρήσιμη αν τυχόν επιθυμούμε να εμφιαλώσουμε μεγάλη ποσότητα ελαιολάδου σε μικρότερες ή μεγαλύτερες συσκευασίες. Βελτιώσεις θα πρέπει να γίνουν και στο πρόγραμμα με την προσθήκη π.χ. ενός επιπλέον μπουτόν για την επιλογή της φιάλης 0,5 – 0,75 – 1,5 – 3 – 5 lt πριν ξεκινήσει η διαδικασία πλήρωσης της φιάλης.
Εκτός της ανάγκης δημοσιοποίησης του χρηματοδοτούμενου αυτού έργου, με την παρουσίαση μας αυτή, επιδιώκουμε την ενημέρωση οποιουδήποτε θα ήθελε να φτιάξει μια τέτοια συσκευή.