Riksfinal

På grund av den pågående pandemin så blir riksfinalen lite annorlunda. Schackbrädeproblemet försvann helt och vi ska inte åka någonstans för att redovisa. Allt görs genom bloggen, video på maskinen, som finns på den här sidan videon, bilderna och så vidare. Vi hade två idéer som hade potential att fungera men vi valde tillslut STEFAN, dels för att den fungerade först och för att den funkar med störst säkerhet. Vi har även mest dokumentation på STEFAN vilket ger den mer underlag för förklaring.

STEFAN står för Spectacular Technical Explication For Anyones Needs, och är en generell lösning, vilket betyder att den löser problemet helt oberoende av kulornas ordning. Den är även helt mekanisk!

Hela vårt tema med maskinen är att den är återvinningsbar, vilket passar dess uppgift. Vi tycker även att det är viktigt att återvinna och återanvända så mycket som möjligt, speciellt i den tiden vi lever i om vi ska ha en hållbar framtid för oss och kommande generationer.

Här är våra olika idéer som vi haft både från början men också några lite nyare:

Centrifugal-idén (STEFAN) Vår fungerande lösning:

Video utifrån och video inifrån

Den här idén har vi lagt ner allra mest tid efter och antagligen i skolan på. Man kan antagligen även förstå det från blogginläggen under de senaste veckorna. Maskinen delar upp kulorna så att beroende på material hamnar de efter varandra och därefter sorteras in i olika containrar. Vi ska göra det här genom att använda oss av samma princip som finns i blod centrifuger, och det är där inspirationen kommer ifrån. Vi kommer ha en kon som lutar neråt och har en öppning i botten. Kulorna släpps in i konen och här, beroende på deras massa, sorteras kulorna in i rätt ordning. Om en kulla har större massa kommer den få mer fart och tryckas utåt av central rörelsen. Men om den har mindre massa får den mindre fart och ramlar in i öppningen tidigare. Det här gör att trä kulorna kommer komma först sedan plast och sist metall. Efter konen ramlar kulorna in i en ledare som leder till en hylla. Den här hyllan kommer välta automatiskt när den får för mycket vikt på sig. Det betyder att när sista metall kulan kommer ner välter hyllan till olika banor som leder till olika containrar. Det var från början tänkt att de skulle använda en infraröd diod och sensor för att starta en timer. Sensorn och dioden skulle sitta i ett rör som var under konens mynning. När den första kulan föll genom mynningen så blockerade den ljuset, sensorn kände av det och startade en timer för att välta hyllan med hjälp av en servomotor. De hade räknat hur lång tid det tog från att första kulan föll ner till att alla kulorna ligger hyllan och programmerade en microbit till att välta hyllan efter den tiden.

Lyftkran-idén

Den här idén har varit sig lik ända sen början till skillnad från de andra idéerna. Tanken är att man rullar ut alla kulor in i ett rör av kartong. Det röret sitter fast i en servomotor som sitter i ställningen till röret. Servon roterar och pekar röret mot en behållare. Kulorna släpps ut en efter en och eftersom att vi vet ordningen så kan de programmera servon så att den ställer in sig över rätt behållare när rätt kula rullar ut ur röret. Deras konstruktion försvann tyvärr häromdagen och de har behövt börja om från början. De har kommit ganska långt men det blir väldigt tajt om de ska hinna bli klara tills deadlinen. Själva bygget ser ut och fungerar lite som en lyftkran, därav namnet.

Servoarmen

Den här idén är ganska lik lyftkransidén, de rullar och alla kulor på en V-formad bana som styr dem till rätt bägare. För att separera kulorna så använder de en servo som är ihopsatt med ett trähjul med tre små pinnar som sticker ut. När de vill släppa genom en kula så roterar de servon lite grann så att en kula får plats. Sedan så roterar de servon tillbaka och kulan rullar vidare. För att styra banan så att kulorna rullar ner i rätt bägare så har de en annan servo på sidan av banan. Den sitter ihop med banan genom en tunn metallpinne. När den vrids bort från banan så drar den med sig de och siktar in en bägare, när de vrider sig

Snurrande Servohjul

Den här idén började med tankarna av att de skulle använda vikter som satt på en tråd som i sin tur var fastsatt i hjulet med ett hål i, det var tänkt att en kula skulle få plats i hålet i hjulet och därmed släppas igenom. De bytte till servomotor för att snurra på hjulet efter ett tag för att det var mycket lättare att kontrollera hastigheten och timingen. Efter kulorna rullat genom hålet så kommer de ut på en bana med små luckor, under luckan så skulle det finnas en ränna som ledde kulorna in i rätt behållare. Luckan skulle vara byggd med en vägg och ett golv, den skulle vara fastsatt i banan där väggen och golvet möttes. När en kula kom skulle de krocka in i väggen och därför stanna. Sen skulle den trycka ner luckan och hela grejen skulle roteras 90 grader, så att väggen fungerade som en del av banan och nästa kula kunde åka förbi till sin lucka och så vidare.

För att själv bygga vår maskin så behöver du de här materialen:

Materiallista Till STEFAN:

Kartong

Lim

Muttrar

Blompinnar

Gem

Tyg

Tejp

Papper

Hårdpapp

Målarfärg

Verktyg:

Limpistol

Tång

Kniv

Pensel

Tålamod

Som ni kan se så i stort sätt allt material som vi använt återvinningsbart, vilket är temat för vår sorterare.

Vi har även ett dokument med ritning:

https://docs.google.com/document/d/1974xU0JK652RJXDejfdF0UuntYqOw9PnEfhG7ofSzGs/edit?usp=sharing

Och för att bygga själva maskinen gör du såhär:

Börja med att göra en cirkel med diameter strax över 50 cm. Gör den i ett material som går att böja men inte kommer gå sönder av att kulor slår in i det. Gör ett hål i mitten och klipp upp cirkeln från mitten till kanten i en rak linje. Forma sedan materialet till en kon där öppningen är ungefär 10 cm under övre kanten. Tejpa ihop så har man konen som hela maskinen är baserad på.

Med hjälp av den här konen, ta en bit kartong och forma den runt konen så att det bildar en cylinder.Den här cylindern ska vara ungefär 45 cm hög. Fäst fast konen med hjälp av tejp på insidan av cylindern så att konens mynning pekas ner mot golvet. Lämna ungefär 10 cm mellan konens och cylinderns överkant. Nu kommer du ha en cylinder med konen i. Det som behövs göras nu är röret som släpper in kulorna från överdelen. Skär bort en bit av cylinder kanten du lämnade. Gör sedan ett rör av kartong och fäst fast den i cylinder i ramen av uthugget som du gjort. På röret ska det sättas en bit kartong som är går över själva röret, den här biten ska kulor kunna rulla under. Den ska också ha ett hål där spärren kan sättas. Det här hålet ska pekas uppåt när man sätter på den på röret. I det här hålet kommer du sätta någon slags spärr. Spärren kan vara av vilket material som helst så länge som den kan motstå kulorna. Du kanske kommer behöva justera saker så att allt funkar nu. Pröva att släppa in kulorna i rätt ordning (TPMMPTTPM). Om alla tre träkulor åker ut först därpå alla plast och sist alla metall så funkar det bra. Det här funkar inte 100% av tiden så pröva flera gånger. Jag tycker man ska justera så att det blir rätt 3 av 5 gånger minst. Den här cylindern dekoreras sedan som vi gjort på bilden under.

Nu ska du börja jobba med insidan, men först måste du lägga bottnen för hela maskinen. Skär ut en kartongbit som är 50x50 cm. Sätt cylindern på mitten av den här kartong biten (Så att kanterna av den tangerar med mitt punkterna av alla sidor av kartong biten.) Rita nu cylinders cirkel ut. I mitten av den cirkeln du ritat så borde du rita ut var och hur stor öppningen till din kon är. Nu ska du skära ut fyra bitar kartong som är ungefär 10 x 5 cm stora. De här ska du limma fast på linjen som du skapat med cylindern. Sätt dem med bredden uppåt (då bredden är 5 cm sidan.). Sätt dem så nära hörnen av kartong bottnen du kan på cirkeln. Nu ska du kunna ställa den stora cylindern på de här väggarna du satt upp.

Nu ska du bygga en ränna som kommer leda kulorna från mynningen av konen till en hylla som kommer lägga dem i rätt kulbana. Vi byggde rännan med samma material som konen. Den här rännan har en cirkulär upp-fångare som placeras precis under mynningen till konen. Den är cirkulär så att kulorna alltid fångas upp.

Nu behöver du göra några stycken stödpelare. Det kommer behövas två stycken för att hålla upp rännan som välter kulorna in på rätt banor. En till för att hålla hyllan åt rätt håll. Och en sista för att hjälpa hålla upp rännan som leder kulorna till hyllan. De här byggs med kartong. Åt varje pelare behöver du klippa ut 4 lika stora kartong remsor, gör de här remsorna till 2 x 15 cm då det är alltid lättare att korta ner dem än att förlänga dem. Limma ihop remsorna fyra och fyra så att de bildar en pelare.

Nu ska du göra hyllan som ska välta. Skär ut tre kartong bitar. Gör en bit som är 14 cm lång och 4-5 cm bred. Böj den här biten så att det bildar ett “V”. Alla nio kulor ska få plats i den. Beroende på hur eran ser ut ska ni skära ut stopp så att kulorna inte kan åka ut. Sätt fast de här stoppen i hyllan med lim. Sätt nu en pinne som är 30 cm lång mitt under hyllan. Nu ska du göra en metallpinne som kommer hålla vikterna som gör att rännan inte välter för tidigt. Vi gjorde den i återvinningsbar koppar. Böj den så att det är enkelt att sätta på vikter men att vikterna inte ramlar av att den stöts till. Sätt den här metallpinnen på hyllan som välter. Sätt den nästan precis under hyllan som 30 cm pinnen men mer åt sidan som kommer vara åt motsatta håll än vad den välter. Vi hade det så att vikterna var åt hållet där trä kulorna stannar.

Nu gör du plattan som fångar upp kulorna från hyllan som välter. Gör en platta som är ca 15x7 cm. Gör en till pelare och sätt den mitt under plattan. Gör väggar längs 7 cm sidan som är ungefär lika höga som två kulor. Ta sedan två bitar trä som är lika höga som väggarna och sätt dem så att dem delar upp 15 cm sidan i tre delar. Varje av de här tre sektorerna ska vara ungefär 3 kulor breda. Ta därpå kartongbitar och sätt dem så att sektorerna smalnar av till en kul bredd vid slutet.

Nu ska du göra containers och det dem står på. Vi gjorde tre cylindära containers av hårt papper och lade vikter i botten av dem. Vi lade vikter så att de inte flyttades av att främst metallkulorna stötte till dem. De här containers behövdes höjas för oss så vi byggde en enkel plattform av kartong som har en vägg bakom så att containrarna inte kan flyga av.

Nu ska du sätta ihop allt. Börja med att kolla var och hur långt in rännan som kulorna rinner in från konen ska sitta. Man vill att mitten av upp-fångaren är rakt under hållet. Markera var rännan kommer ta slut. Med den här markeringen ska du sätta ut var hyllan som välter ska stå. Du vill att kulorna ska rinna ut längst åt sidan in i hyllan. Markera nu var allt ska vara. Support pelarna ska stå en vid varje ända av hyllan som välter. En pelare ska fungera som en balk ska sättas mellan de två pelarna som håller upp hyllan. Den sista pelaren som redan gjort innan ska hjälpa rännan stå upp. Sätt fast alla support pelare först. När du limmat fast alla pelare kan du börja sätta på de andra delarna. Limma fast rännan vid pelaren som är till för att hålla upp den. Gör hål i pelaren som ska hålla upp hyllan så att man kan sätta pinnen i hålet. Limma fast plattan där kulorna välter på så att den står rätt relativt till hyllan. Sedan sätter du fast plattan som containrarna ska stå på och väggen som står bakom plattan.

Nu ska du sätta in hyllan i dess pelare. Nu borde allting stå rätt men du är inte klar än. Vi behövde sätta en tygbit i rännan som kulorna ramlar in i för att annars rullar metallkulorna för snabbt och åker över kanten. Man ska också sätta magneter på sidorna av rännan.

För att hyllan inte ska välta för tidigt kommer du behöva sätta vikter på metallpinnen som du satt fast på den. Men det här är svårt att veta hur mycket man kommer behöva så du behöver testa och justera. Desto mer vikt du sätter på desto mer vikt behövs för att välta den. Vi behövde lite mer än 20 g på vår.

Vi behövde dessutom sätta kartong bitar på vissa ställen för att kulorna inte skulle åka över kanten någonstans. T.ex precis där kulorna ramlar ut från rännan till hyllan kan kulorna åka för fort och åka förbi hyllan. Där behövde vi sätta en kartongbit.