1: Om projektet
2: Teorin bakom simulatorn
3: Designen av simulatorn
4: Prototypbyggandet
5: Byggandet av själva simulatorn (nuvarande fas)
6: Övriga saker som görs (programmering m.m.)
7: Ordlista
1: Om projektet:
Detta projekt är som sagt projektarbetet för ett gäng gymnasieelever, närmare bestämt 4 sådana från naturprogrammet på Kärrtorps gymnasium. Vi har ganska länge tyckt att det skulle vara kul att bygga en rörelsesimulator, och när skolan hade en lokal ledig (vilket vi letat efter ett ganska bra tag utan att lyckas) bestämde vi oss föra köra på med projektet.
Namnet HORST står för (om någon av någon outgrundlig anledning skulle få för sig att undra det) Horst Omnidirectional Racing Simulation Technology, och Vegas är modellnamnet på den simulator vi nu bygger.
För den som vill se fler eller mer högupplösta bilder från projektet finns det ett galleri att besöka här
2: Teorin bakom simulatorn:
Konstruktionen ska kopplas till ett bilspel som heter Live For Speed ur vilket vi kommer att plocka ut siffror om acceleration, retardation, lutning mm. Detta för att kunna räkna ut hur simulatorn ska röra sig. Till en början tänker vi använda förhållandet mellan accelerationen och gravitationen i spelet och jämställa det med förhållandet mellan komposanterna till kraften som gravitationen utövar på föraren i stolen.
Förhållandet mellan komposant ett (k1) och komposant två (k2) ska alltså vara detsamma som det mellan accelerationskraften för bilen (a) och gravitationskraften (G). Om vi vet hur stor del av gravitationen som ska fördelas bakåt kan vi räkna ut vilken vinkel som simulatorn ska luta för att ge ungefär samma känsla. Vi måste sedan utveckla detta och anpassa det till det spelrum vi får i vår simulator, detta är endast en första approximation för att ge realism åt rörelserna.
3: Designen av simulatorn;
Redan långt innan vi bestämde oss för att bygga simulatorn funderade vi kring designen, och redan då strök vi alternativ som hydrauliskt eller pneumatiskt upphängd inre vagga av praktiska skäl. Det enda rimliga alternativet vi kom fram till var att göra två vaggor, upphängde så att de gav en frihetsgrad var. En tidig modell av simulatorn såg ut så här:
Nästa steg var att komma fram till hur vi skulle lyckas bygga ihop denna struktur. Efter att ha ratat alternativen PVC-rör med rörböjar samt aluminiumrör med rörböjar, båda till stor del på grund av priset, så föll valet på fyrkantsrör i aluminium med vinkeljärn att fästa ihop dem med. Det hela nitas ihop med poppnit av lagom storlek, vilket är både lätt att göra och ger god stabilitet. Modellen ser i dagsläget ut som följer:
För att få simulatorn att röra på sig valde vi att skaffa billiga skruvdragare. De vi fick tag på ger oss ett vridmoment på maxiamalt 15 Nm, vilket vi sedan växlar ned ca 20:1 och därmed får ett vridmoment på maximalt 300Nm. Denna nerväxling var länge ett problem men förhoppningsvis har det löst sig, vi har nämligen bestämt oss för att använda lite delar från gamla tvättmaskiner. Närmare bestämt är det remskivor och remmar från tvättmaskiner (de innehåller oftast ett stort remskivehjul och en axel med ett litet hjul på). Det kändes lite för smått men när vi gjorde lite tester så verkade det som om denna utväxling trots allt kommer att duga.
4: Prototypbyggandet:
För att vara på den säkra sidan med att alla mått var rätt byggdes en prototyp av inre vaggan i trä, detta för att vara säkra på att alla mått stämde (hur långt vi behövde till ratt/pedaler var t.ex. bara höftat). Inte så mycket mer att säga, så här kommer en bild på härligheten:
5: Byggandet av själva simulatorn:
Nu till vad det hela egentligen handlar om, själva byggloggen. Det hela började med en hög aluminium, närmare bestämt 15 meter 40*40*3 mm fyrkantsrör och 9 meter 50*50*3 mm fyrkantsrör. Något trångt blev det i lokalen, men det gick in (när vi väl tog dem genom fönstret.)
Nästa steg var att ge sig in på byggandet av den inre vaggan. Eftersom vi tidigare gjort en modell av denna del så skrev vi helt enkelt ut en bild med måtten på alla delarna, och en med hur de skulle sättas ihop.
Eftersom vi visste att dessa mått stämde (nästan i alla fall, vi fick ändra lite men mer om det senare) så satte vi sågen i de tunna aluminiumrören. För att få fina snitt användes en geringssåg och för att spara lite på bladet så smörjde/kylde vi med t-röd enligt konstens alla regler.
Hål borrades sedan i rören för att kunna nita ihop dem (ni får en bild på det, bara för att det ser så snyggt ut).
Det hela nitades ihop på insidan tills vi hade den ram som ligger överst på inre vaggan, och sedan nitades vinkeljärn fast även på utsidan.
Enda problemet till denna punkt i byggandet (lite oroväckande att hitta första felet nästan innan man börjat) var att våra mycket högkvalitativa vinkeljärn inte riktigt ville vara 90 grader, men det var inget som lite våld inte kunde åtgärda.
Efter detta fortsatte byggandet med de U-lika skapelser som sticker ner från själva grundramen. Tyvärr saknas det bra översiktsbilder eftersom personen som hade kamera med sig precis hade köpt ett macroobjektiv och var högst ovillig att använda något annat att fota med.
Dock fortsatte arbetet med att nita samman den inre vaggan, och med två av de tre underliggande U-sektionerna installerade (och med en racingstol i) såg det helt plötsligt ut såhär:
Anledningen till att den sista U-sektionen inte satts på plats var att vi inte riktigt var säkra på var denna skulle sitta, eftersom detta berodde lite på var tyngdpunkten hamnade (vi ville undvika att behöva inse att axeln borde sitta mitt i en aluminiumbalk). För att ta reda på var tyngdpunkten befann sig gjorde vi ett simpelt test, vi slängde på de saker vi visste skulle vara i simulatorn (inklusive förare) och slängde in ett rör under den övre ramen och letade upp balanspunkten. Eftersom detta krävde alla fyra arbetare saknas bilder på detta, men en bild på hur det såg ut under riggandet kan jag bjuda på.
När vi var klara över att axeln skulle hamna ganska precis i mittersta U-sektionen på originalritningen så flyttade vi bak denna något, sågade till de sista aluminiumbitarna och nitade ihop resten.
Vår första tanke var att montera stolen med genomgående bult genom de bakre två u-sektionerna, men eftersom den mittersta av dessa behövde flyttas så fick vi nita fast aluminiumplattan, som vi tidigare skaffat för att ha stolen på, i ena balken. Så här såg det ut:
Sedan bultades stolen fast i ramen, och voilà, det börjar likna något:
Vi tog chansen att prova på hur en extremt lyckad version av simulatorn skulle kännas:
Sedan började arbetet med att få dit en bordsskiva och bottenskiva:
När skivorna var färdigsågade och spacklade så bar vi iväg dem för målning, något vi har lyckats ta hela en bild på, så här kommer den:
Vi har även lyckats få tag på ett fyrpunktsbälte av märket Schroth, som vi först testmonterade med tvingar och sedan bultade fast:
Ett snabbt test visade att bältet höll kvar föraren i stolen, även om vårt testobjekt inte vågade släppa sitt krampaktiga tag om ramen.
När inre vaggan var i princip klart var det dags att ta tag i arbetet på mellanramen. Dett arbete var dock så likt byggandet av inre vaggan (såga, borra och nita) att ni får klara er med en bild på en i princip färdig mellanram.
Och så fick vi äntligen svar på fråga: Hur många projektarbetare behövs det för att markera ett hörn?
4st, bevisligen (dock har personen till höger inget med rörelsesimulatorn att göra).
6: Övriga saker som görs:
Programmering
Bilspelet som vi tänkt köra tillsammans med simulatorn är Live for Speed, och är relativt hackvänligt för programmerare. Vi får ut accelerationen som föraren utsätts för i spelet till vårat egenskrivna program som räknar ut simulatorns lutning, och sänder slutligen signaler till ett Velleman K8055 experimentkort med USB-interface för att styra motorerna.
Stor bild.
Live for Speed till vänster, programmet som styr simulatorn till höger.
Motorstyrning
Kretsten som styr simulatorns motorer tar emot signaler från experimentkortets PWM-utgångar och består av en H-brygga av MOSFETar. Valet av den designen har vi gjort eftersom det var den smidigaste om vi snabbt ska kunna ändra spänningen över motorn samtidigt som kretsen ska klara höga strömmar. Kretsen har vi byggt utefter denna krets, och den är simulerad i Multisim. Det som är kvar att göras är att designa ett kretskort, skaffa komponenter och sedan etsa och löda ihop motorstyrningen.
Klicka här för större bild
Ett annat litet problem som ska lösas är fastsättningen av motorerna. Det ligger två problem i att få fast dem, dels så måste de sitta fast och dels så måste det gå att justera spänningen i remmen. Det enklaste sättet (som vi kunde komma på) att få möjlighet att spänna remmen var att göra en konstuktion som med hjälp av ett gångjärn och en gängstång skapar spänning i remmen. Det är tänkt att se ut ungefär såhär (den gröna långa saken är en gängstång, och det går en imaginär rem runt hjulen):
Den del som ska sitta runt motorn och hindra den från att röra på sig (röd på bilden ovan) tillverkas av trä och ser i dagsläget ut som följer:
7: Ordlista:
Inre vagga = den del av simulatorn som stol, skärm, ratt och förare befinner sig i, rör sig i två frihetsgrader.
Yttre vagga = den del av simulatorn som är upphängd i ställningen och som inre vaggan i sin tur är upphängd i, rör sig i en frihetsgrad.
Ställning = den del som står på marken och är stabil.
Force dynamics 301 har ju faktist bara tvåpunktsbälte 
