Přechod pro chodce

SOŠ průmyslová a SOU strojírenské Prostějov
Žáci oboru Strojírenství vymodelují a vytisknou díly přechodu pro chodce. Žáci oboru Elektrotechnika je sestaví a zapojí do celku, se kterým budou dále pracovat pří výuce programování, PLC atp.
Hard
Medium-term
15+ yrs
Verified by Prusa Team
Suitable printers: Prusa MK3/S/S+
0
2
0
133
updated June 16, 2022

Summary

PDF
Žáci oboru Strojírenství vymodelují a vytisknou díly přechodu pro chodce. Žáci oboru Elektrotechnika je sestaví a zapojí do celku, se kterým budou dále pracovat pří výuce programování, PLC atp.

The focus of the target group

Studenti 3. ročníku střední školy oboru Strojírenství resp. po zvládnutí základů 3D modelování a tvorby sestav. Případně i mladší žáci, pokud se začne modelováním nejjednodušších dílů a učitel bude postupovat s nimi.

Studenti Elektrotechniky 1. ročníku po úvodním proškolení o pájení součástek.

Alternativně lze projekt realizovat v kroužku robotiky nebo podobném i s žáky 2. stupně ZŠ za předpokladu zajištění potřebného sw a zvážení časové náročnosti.

Necessary knowledge and skills

Studenti, kteří budou kreslit díly, musí umět základy 3D modelování v Autodesk Inventor nebo podobném programu. Konkrétně – vytvořit náčrt, vytáhnout z něj těleso, podle potřeby použít další náčrty a těleso dotvořit. Dále by měli umět vytvořit statickou sestavu z vymodelovaných dílů.

Žáci, kteří budou přípravek sestavovat, musí umět lepit vteřinovým a vypěňovacím lepidlem (bezpečnost práce).

Elektrické zapojení se neobejde bez znalosti pájení a zapojování ve stísněnějších prostorech. Pro vypočtení hodnoty předřadných rezistorů je potřeba aplikovat Ohmův zákon.

 

Project objectives

Žáci strojírenského oboru použijí své dovednosti 3D modelování k vytvoření konkrétních dílů, přičemž (na rozdíl od běžné praxe) mohou 1. každý kreslit jiný díl a 2. učitel může žákům přidělit různě náročné díly podle jejich schopností. Žáci následně díly propojí do sestavy, vyexportují v programu PrusaSlicer připraví pro 3D tisk.

Žáci oboru Elektrotechnika v rámci svých praxí vyrobí netisknuté součásti sestavy, přípravek zkompletují (postupně slepí) a provedou elektroinstalaci (pájení LED, konektorů a předřadných odporů).

Funkční model semaforů budou nadále používat při výuce programování Arduino, PLC a Mechatroniky.

Required equipment

PC s modelovacím sw (Autodesk Inventor). 

Sestavení modelu = oblepení základny: styrodur nebo polystyren tl. 50mm, odlamovací nůž, lepidlo na polystyren (např. Kleiberit 501 PUR), závaží / zátěž na lepení, vteřinové lepidlo

2ks hliníkové trubičky vnější průměr 8mm (běžně v hobby marketech) v délce 120mm na stojinu semaforu. Propilovat otvor 8 až 9.6 cm od jednoho konce na vedení drátů od semaforu pro chodce.

Sekundové lepidlo na kompletaci těl semaforů (malé šedé díly) a přilepení bílého vodorovného značení na černou vozovku.

LED průměru 3mm - 4 červené, 4 zelené, 2 žluté (oranžové). 10 předřadných rezistorů (hodnota podle napájecího napětí). 

Konektory (female) na banánek 4mm - 4 červené, 4 zelené, 2 žluté, 1 modrý (společný nulák)

Pájecí stanice, cín, kalafuna / pájecí kapalina

Vodiče (např. z UTP kabelu); smršťovací bužírka.

List A4 tvrdšího papíru (cca 160g/m2) na zakrytí vodičů zespodu přípravku.

Project time schedule

  1. Učitel prostuduje 3D sestavu semaforů a vybere, které díly nebo sestavy bude který žák modelovat. Vytiskne náhledy dílů a označí důležité rozměry.  (1 až 2 hodiny)
  2. Modelování dílů žáky - podle organizace jedna až dvě dvouhodinovky. (2 až 4 hodiny)
  3. Generování souborů pro tisk - žáci jednotlivě nebo společně učitel (max. 3 hodiny)
  4. Tisk - podle modelu 3D tiskárny celkem několik dní. Doporučujeme tisknout drobné díly v sestavách (viz přílohy).
  5. Začištění dílů (celkem do 1 hodiny)
  6. Montáž - lze zahájit po vytištění prvních dílů a pracovat paralelně na semaforech a oblepování terénu. Celková doba silně závisí na době schnutí použitého lepidla a schopnosti přilepit současně více dílů (pás stejné barvy). Terén doporučujeme zpracovat učitelem anebo formou žákovského “klubu” čtvrt hodiny před a čtvrt hodiny po vyučování.
  7. Příprava hliníkových trubiček na semafory. Elektroinstalaci a lepení semaforů sekundovým lepidlem lze zvládnout za dvoje dvou až tří hodinové praxe.

Workflow

  1. Modelování dílů v 3D software 

Podle situace může každý žák modelovat jiný díl (náročný podle jeho schopností) nebo pracovat na sestavě (terény, stojany semaforů).

2. Generování .stl souborů a příprava tisku

Podle situace individuálně anebo udělá hromadně učitel

3. Sestavení modelu

Lze paralelně pracovat na a) polystyrenový blok oblepený terény b) dvě sestavy vlastních semaforů.

Před lepením začistěte všechny tištěné díly a ujistěte se, že je lze bez lepidla sestavit. Zejména pak navléct díly semaforu na trubičku.

Část a) je zřejmá - doporučujeme začít z jednoho rohu zeleným pásem trávy, poté šedý pás chodníků, díly silnice, opačné chodníky a nakonec opačná tráva. Tím zajistíme, že se díly “potkají” a na konci můžeme doupravit velikost podkladového polystyrénu. Lepení vypěňovacím lepidlem je časově zdlouhavé; postupujte po jednotlivých dílech a dobře je zatěžujte. Doba vytvrzení Kleiberit 501 PUR je cca 3hodiny. Před nalepením zeleného dílu s otvory pro konektory doporučujeme do něj konektory našroubovat a vyříznout na ně prostor v podkladovém bloku. Nakonec nalepte na černou silnici bílé vodorovné dopravní značení.

Proražte polystyren tužkou nebo vrtákem v místě podstavců semaforů. Z dolní strany polystyrenové desky vyřežte “kanál” pro uložení vodičů od semaforů ke konektorům.

Část b) začněte zalepením LED do čel semaforů. Přitom dbejte na správnou orientaci jejich vývodů. Katody (záporné póly) propojte přímo a připájejte jeden společný drát. K anodám připájejte jednotlivé vodiče. Svazek čtyř resp. tří vodičů provlečte tištěným tělem semaforu a čelní desku do něj zalepte sekundovým lepidlem.

Čtyři vodiče horního semaforu (pro auta) provlečte připravenou trubičkou v celé délce. Tři vodiče semaforu pro chodce provlečte otvorem z boku trubičky. Vteřinovým lepidlem přilepte semafor pro chodce a následně jeho přezku. Poté přilepte z hora i semafor pro auta. DBEJTE na SPRÁVNÉ NATOČENÍ obou semaforů vzhledem k jejich umístění u  silnice! Dolepte malinké štítky nad vyčnívající LEDky.

Svazky drátů zasuňte do stojanů v chodnících a zalepte do nich hliníkovou trubičku semaforu. Vodiče veďte připravenými kanály ke konektorům.

4. Dokončení elektroinstalace

(Poznámka: V průběhu montáže si můžete kontrolovat svícení jednotlivých LED. Nezapomeňte však použít vhodný proudový zdroj anebo připojit předřadný rezistor. Jinak hrozí zničení LED a obtížná demontáž přípravku.)

Hodnotu předřadného odporu spočítáme podle vzorce R = (Unap - Uled) / Id, kde Unap je napájecí napětí přípravku, Uled je napětí (napěťová ztráta) na LED a Id je bezpečný proud LED. (Např. u nás Unap = 24V, Uled = 1.6 až 2.7V, Id = 10mA, vychází R asi 2240 Ohm až 2130 Ohm a můžeme vzít univerzálně řadový 2k2 rezistor.)

Doporučujeme připájet rezistory po dvou na konektory našroubované do zeleného bočního dílu a k jejich opačným vývodům připájet vodiče. Praxe ukazuje, že postačí označit pouze “nuláky”, které povedou k modrému konektoru bez rezistorů a jsou celkem čtyři. Ostatní vodiče rozeznáme rozsvícením LED přes předřadný odpor a spárujeme vodiče z jedné a druhé strany přechodu.

Po vyzkoušení funkce celého přípravku “zaklopíme” kanál na spodní straně čtvrtkou tvrdšího papíru.

Authors

Mgr. Radek Vrána, Ing. Josef Melka, žáci 4A, E2

Tags



Model origin

The author hasn't provided the model origin yet.

License