Link¨opings universitetet | Institutionen f¨or ekonomisk och industriell utveckling Kandidatuppsats, 16 hp | H¨ogskoleingenj¨or maskinteknik, konstruktionsteknik V˚arterminen 2021 | LIU-IEI-TEK-G–21/01987—SE
Utveckling av mekanism f¨
or
detek-tering och avlivning av r˚
attor i avloppsmilj¨
o
-Samarbete med Nomor AB
Development of detection and killing mechanism of rats
in sewage enviroment
-In cooperation with Nomor AB
Felix Bentzer
Nils Hallhagen
Handledare: Fredric Malm
Examinator: Peter Hallberg
Link¨opings universitet
SE-581 83 Link¨oping
F¨orfattare: Felix Bentzer
H¨ogskoleingenj¨or i maskinteknik med inriktning konstruktion
Link¨opings universitet
Nils Hallhagen
H¨ogskoleingenj¨or i maskinteknik med inriktning konstruktion
Link¨opings universitet
Examinator: Peter Hallberg Universitetsadjunkt
Instution f¨or ekonomisk och industriell utveckling (IEI)
Produktrealisering (PROD)
Handledare, Link¨opings universitet: Fredric Malm
Universitetsadjunkt
Instution f¨or ekonomisk och industriell utveckling (IEI)
Produktrealisering (PROD) Handledare, Nomor AB: Robert Stierngranat
Business Development Manager Teknisk support, Nomor AB:
Oskar Nord´en
Tekniker
Nomor Holding AB 191 62 Sollentuna, Sverige 0771-122 300, www.nomor.se
Link¨opings universitet
581 83 Link¨oping, Sverige
F¨
orord
F¨orst och fr¨amst skulle vilja tacka Nomor AB f¨or m¨ojligheten att f˚att utf¨ora examensarbetet med er.
Vi skulle specifikt tacka v˚ar handledare Robert Stierngranat och tekniker Oskar Norden p˚a Nomor
AB f¨or ert st¨od och engagemang. Samtidigt rikta ett stort tack till v˚ar handledare Fredric Malm och
examinator Peter Hallberg fr˚an Link¨opings universitet som under arbetetsg˚ang kommit med st¨od
och konstruktiv ˚aterkoppling.
Slutligen vill vi tacka Andree Persson p˚a Buffers Rail Industry AB, Peter Fransson och Patrik
Almberg p˚a Ewab Engineering AB, Pierre Harrysson p˚a Wematter AB och Jonas Wallinder med
personal p˚a Link¨opings universitets metallverkstad f¨or r˚adgivning, tillverkning och sponsring av
Sammanfattning
Detta examensarbete ¨ar en forts¨attning p˚a ett tidigare utf¨ort arbete d¨ar koncept p˚a en
avloppsmon-terad r˚attf¨alla togs fram.
Allteftersom m¨anniskor i st¨orre utstr¨ackning flyttar till st¨ader blir r˚attor ett st¨orre problem.
R˚attor kan b¨ara med sig sjukdomar och de kan orsaka omfattande skador. M˚alet med detta arbete
har varit att utveckla delsystem till en avloppsmonterad r˚attf¨alla. De delsystem som fokus har legat
p˚a ¨ar mekanismen f¨or att detektera r˚attor och mekanismen f¨or att avliva r˚attor. ¨Ovriga delar har
utvecklats parallellt i ett annat examensarbete.
Examensarbetet genomf¨ordes i samarbete med f¨oretaget Nomor, som ¨ar ett svenskt tj¨anstef¨oretag
som bland annat sysslar med skadedjursbek¨ampning.
Arbetet delades in i tre huvuddelar: sensormodul, avlivningsanordning, och hissanordning.
CAD-modeller och matematiska CAD-modeller togs fram f¨or de olika delsystemen. En testrigg och fysiska
prototyper byggdes f¨or unders¨oka de olika delsystemen.
Resultatet av arbetet blev en fysisk prototyp som inefattade de tre ovann¨amnda delsystemen.
Vissa komponenter som k¨optes in visade sig inte fungera som t¨ankt vilket gjorde att delar av
Abstract
This thesis is a continuation of a previous project where a concept for a mechanical sewer mounted rat-trap was developed.
As more and more people are moving into cities, rats are becoming a bigger issue. Rats can carry diseases and they can cause extensive damage. The goal of this thesis has been to develop subsystems for a mechanical sewer mounted rat-trap. Focus has been on developing the mechanism for detecting rats and the mechanism for killing rats. The other subsystems have been developed in parallell in another work.
The thesis was done in collaboration with the company Nomor, a swedish service company that works primarily with pest control.
The work was split into three main parts: sensors, killing mechanism, and height adjustment mechanism. CAD-models and mathematical models were produced for the three subsystems. A test rig and physical prototypes were produced to test the subsystems.
The result ended up with a prototype consisting of the three mentioned subsystems. Some of the purchased components did not work the way we anticipated wich meant some parts of the prototype did not work.
Inneh˚
all
1 Inledning 1 1.1 Bakgrund . . . 1 1.2 Syfte . . . 1 1.3 M˚al . . . 2 1.4 Avgr¨ansningar . . . 2 1.5 Kravspecifikation . . . 2 1.6 Fr˚agest¨allningar . . . 3 2 Metod 3 2.1 Kundbehov . . . 3 2.2 M˚alspecifikationer . . . 3 2.3 Konceptgenerering . . . 4 2.4 Konceptutv¨ardeing . . . 4 3 Teori 5 3.1 Koldioxid som drivgas . . . 54 Genomf¨orande 6 4.1 Inledande unders¨okning av delsystem . . . 6
4.1.1 Sensorer . . . 6
4.1.2 Avlivningsanordning . . . 6
4.1.3 Hissanordning . . . 9
4.2 Sensorer . . . 9
4.2.1 Prelimin¨ar design av sensormodul . . . 9
4.2.2 Slutlig design p˚a sensormodul . . . 10
4.3 Avlivningsanordning . . . 11
4.3.1 Ber¨akning av kolvhastighet och cylindertryck . . . 12
4.3.2 Ber¨akning av cylinderns h˚allfasthet . . . 14
4.3.3 Prelimin¨ar design p˚a avlivningsanordning . . . 15
4.3.4 FEM-analyser p˚a avlivningsanordning . . . 17
4.3.5 Slutlig design p˚a avlivningsanordning . . . 17
4.4 Hissanordning . . . 20
4.4.1 Prelimin¨ar design hissanordning . . . 20
4.4.2 Slutgiltig design p˚a hissanordning . . . 22
4.4.3 Ber¨akning av brottgr¨ans och str¨ackgr¨ans f¨or trapetsskruven . . . 24
4.4.4 FEM-analys p˚a hissanordningen . . . 24
4.5 Slutlig CAD-modell med de tre delsystemen . . . 26
4.6 Prototyper . . . 27
4.6.1 Prototyp p˚a sensormodul . . . 28
4.6.2 Prototyp p˚a avlivningsanordning . . . 29
4.6.3 Prototyp p˚a hissanordning . . . 30
6 Diskussion och slutsatser 32
6.1 Hur kan sensorerna utformas f¨or att detektera alla r˚attor? . . . 32
6.2 Hur kan avlivningsanordningen utformas f¨or att s¨akerst¨alla att alla r˚attor avlivas p˚a
humant s¨att? . . . 34
6.3 Etiska och milj¨om¨assiga aspekter . . . 34
6.4 J¨amf¨orelse med Nomors nuvarande f¨allor och framtida
f¨orb¨attringsm¨ojligheter . . . 34
6.5 Problem under arbetets g˚ang . . . 35
6.6 Framtida arbete . . . 35
Referenser 36
Figurer
1 Koncept p˚a avloppsmonterad r˚attf¨alla. . . 1
2 Produktutvecklingens sex steg enligt Ulrich & Eppinger [4, s.14]. . . 3
3 Fasdiagram ¨over koldioxid. . . 5
4 En f¨orklarande bild som visar hur RatTraps avlivningsanordning fungerar, h¨amtad fr˚an [8]. Given till˚atelse att anv¨anda bilden av J.Thorup p˚a Bole Sverige AB 2021-05-18. . . 7
5 R˚attf¨allan RatTrap (a) med skyddande h¨olje och basplatta. (b) med 16g CO2-patron. 7 6 R˚attf¨allan RatTrap (a) sedd framifr˚an. (b) sedd bakifr˚an. . . 8
7 Slugiltiga r˚attf¨allan med kommunikationsutrustning monterad i avloppsr¨or nere i en brunn. . . 8
8 Avst˚andssensorn m¨ater avst˚andet fr˚an f¨allan till botten av r¨oret och r¨orelsesensorn reagerar p˚a r¨orelse. . . 9
9 CAD-modell p˚a sensorer som monteras p˚a avlivningsanordningen. . . 10
10 Slutlig design p˚a sensormodul. . . 10
11 Principskiss ¨over avlivningsanordningen. . . 11
12 L¨osningar till systemet av differentialekvationer. . . 14
13 Prelimin¨ara CAD-modeller p˚a (a) kolven. (b) cylindern. . . 16
14 Prelimin¨ara designen f¨or avlivningsanordnigen. . . 16
15 FEM-analys p˚a cylindern. . . 17
16 Slutlig design p˚a avlivningsanordningen. . . 18
17 Ink¨opa komponenterna till avlivningsanordnigen. . . 19
18 Komponenter som tillverkades med eget ritningsunderlag till avlivningsanordningen. 19 19 En skiss som illustrerar den h¨ojdskillnaden hos avloppsr¨or med diameter mellan 110-160. . . 20
20 Skiss till en saxlyftinspirerad hissanordning (a) med kolv upphissad. (b) med kolv nedf¨alld. . . 21
21 Skiss till en trapetsskruvinspirerad hissanordning (a) sedd fr˚an sidan med avlivn-ingsanordning. (b) sedd ifr˚an isometrisk vy utan avlivningsanordning. . . 21
22 Figuren visar en av de tidigaste CAD-modellerna p˚a hissanordnigen. . . 22
23 Figuren visar den slutgiltiga designen f¨or hissanordnigen. . . 23
24 Ink¨opta komponenter till hissanordningen. . . 23
25 FEM-analys p˚a delen som h¨ojer och s¨anker avlivningsanordningen. . . 25
26 FEM-analys p˚a h˚allaren som kopplar samman avlivningsanordningen med resten av f¨allan. . . 25
27 FEM-analys p˚a delen som stegmotorn monteras ovanp˚a. . . 26
28 Slutgiltig CAD-modell ¨over avlivningsanordnigen med alla delsystem (a) sedd ifr˚an isometrisk vy (b) sedd snett underifr˚an. . . 27
29 En metallinsert som anv¨ands f¨or att montera ihop 3D-printade delar. . . 27
30 Modell och avloppsr¨or (a) Fysisk modell p˚a avloppsr¨or. (b) Typiskt avloppsr¨or i brunn. (O.Nor´en [Fotografi]. Link¨oping: 2021). . . 28
31 Testrigg f¨or att testa sensorer. . . 29
32 3D-printade prototyper till sensormodulen. . . 29
33 3D-printade prototyper till avlivningsanordningen. . . 29
35 Ytterligare 3D-pritade prototyper till hissanordnigen. . . 30
36 Den slutgiltiga fysiska prototypen utan sensorplattor och sensorer. . . 31
37 Figuren illustrerar n¨ar hissanordnigen testades p˚a den slutgiltiga prototypen. . . 31
38 Avst˚andssensorn kan ge felaktiga v¨arden p˚a grund av formen p˚a avloppsr¨oret. . . 33
Tabeller
1 Konstanter och begynnelsev¨arden f¨or modellen av den koldioxiddrivna kolven. . . 132 Mekaniska egenskaper hos Aurora PA11. . . 15
Ordlista
H¨ar f¨orklaras vissa specfika ord som anv¨ands i rapporten.
• Arduino
En mikrodator som programmeras f¨or att utf¨ora en eller flera specifika uppgifter. Vanligtvis
kopplar man in mindre komponenter till Arduinon f¨or att t.ex. m¨ata och visa temperaturen i
ett rum. • Attrahent
Ett bete som ska locka fram en r˚atta via doft.
• Banjobult
En bajobult utm¨arker sig att den ¨ar ih˚alig och har ett par stycken h˚al l¨angs med sin axel.
Funktionen med h˚alen ¨ar att en fluid ska g˚a igenom bulten.
• Brotsch
En brotch ¨ar ett verktyg som anv¨ands f¨or att g¨ora ett befinligt h˚al st¨orre p˚a en viss detalj.
• CAD - Computer Aided Design
Ett samlingsord f¨or datorprogram som ¨ar konstruerat till att effektivisera designprocessen.
• CO2-patron
En beh˚allare med komprimerad koldioxid.
• Hissanordning
Mekanism f¨or justering av avlivningsanordning i h¨ojdled f¨or att den ska fungera i olika avloppsr¨or.
• Klack
Ordet klack syftar till en halvcirkelformad avsats som finns bredvid avloppsr¨oret i en
avlopps-brunn.
• Metallb¨algkoppling
En axelkoppling som anv¨ands f¨or att montera ihop p˚a tv˚a delars axlar med varandra.
• Membranventil
En ventil som fungerar helt mekanisk och ¨ar gjord av gummi. De anv¨ands bl.a i diskmaskiner.
• RatTrap
En r˚attf¨alla med koldioxiddriven avlivningsanordning och som anv¨ands av Nomor AB.
• Skjuvsp¨anning
En sp¨anning som finns i snittytan p˚a en geometri.
• Stegmotor
En stegmotor ¨ar en sorts elmotor som drivs av likstr¨om som t.ex f˚as fr˚an ett batteri.
• Trapetsskruv
En skruv med st¨orre stigning ¨an en vanlig M-skruv, vilket g¨or att en trapetsskruv kommer en
1
Inledning
Detta examensarbete ¨ar ett av tv˚a arbeten som bygger vidare p˚a ett projektet [1] d¨ar koncept f¨or
en avloppsmonterad r˚attf¨alla togs fram. Examensarbetet har fokuserat p˚a att utveckla mekanismen
f¨or detektering av r˚attor och mekanismen f¨or att avliva r˚attorna. Det andra arbetet har fokuserat
p˚a att utveckla h¨olje och anordning f¨or att f¨asta f¨allan i avloppet.
Det koncept som togs fram i projektarbetet visas i figur 1. Konceptet ¨ar en f¨alla som monteras
p˚a avloppsr¨oret och som drivs av komprimerad koldioxid.
Figur 1: Koncept p˚a avloppsmonterad r˚attf¨alla.
1.1
Bakgrund
Examenarbetet har utf¨orts i samarbete med tj¨anstef¨oretaget Nomor som utf¨or skadedjursbek¨ampning,
fastighetsv˚ard och hanterar mats¨akerhet. Nordisk skadedjursbek¨ampning AB hette f¨oretaget n¨ar det
grundades i Sverige ˚ar 1995 innan de bytte namn till Nomor AB ˚ar 2003. F¨orutom i Sverige har
f¨oretaget ¨aven verksamhet Nomor i Norge sedan ˚ar 2007 [2].
I avloppsystem lever r˚attor d˚a de ¨ar skygga mot m¨anniskor. Avloppsystem ¨ar deras trafikled
som r˚attorna anv¨ander f¨or att ta sig in i fastigheter d¨ar de kan orsaka skadeg¨orelser av olika slag.
F¨or att f¨orebygga och aktivt bek¨ampa detta anv¨ander sig Nomor AB av r˚attf¨allor som k¨ops in fr˚an
externa leverant¨orer.
F¨allorna ¨ar sj¨alvg˚aende och ¨ar uppkopplade mot ett n¨atverk f¨or att samla in data. F¨allorna
placeras i b¨orjan av f¨orgreningar i avloppsystemet, precis innan huvudledningen delar upp sig till
mindre f¨orgreningar som g˚ar till olika bostadsomr˚aden. Detta g¨ors f¨or att mer effektivt skydda flera
hush˚all med inte fler f¨allor ¨an vad som egentligen beh¨ovs. Nu ¨ar Nomor AB intresserade av att
utveckla en egen r˚attf¨alla som ska kunna tillverkas i Sverige.
1.2
Syfte
1.3
M˚
al
M˚alet med examensarbetet ¨ar att utveckla och tillverka prototyper p˚a delsystem till en
avloppsmon-terad r˚attf¨alla. De system som kommer utvecklas ¨ar mekanismen f¨or detektering av r˚attor och
mekanismen f¨or avlivning av r˚attor. F¨allans h¨olje och f¨astanordning kommer utvecklas parallelt
i ett annat examensarbete och i slutet ¨ar m˚alet att delsystemen ska monteras ihop till en f¨ardig
prototyp.
1.4
Avgr¨
ansningar
• Ingen kommunikationsutrustning f¨or att skicka data fr˚an r˚attf¨allan till kontor kommer utveck-las.
• Inga tester p˚a djur kommer genomf¨oras.
1.5
Kravspecifikation
Majoriteten av kraven har st¨allts med v˚ar handledare Robert fr˚an Nomor AB, medan andra ¨ar
generella krav fr˚an Naturv˚ardsverket.
Krav fr˚an Nomor AB:
• Sensorerna ska detektera alla passerande r˚attor.
• Sensorerna ska skilja p˚a r˚attor och ¨ovriga f¨orem˚al i avloppet. • Avlivningsanordningen ska sl˚a p˚a avsedd del av r˚attan.
• Avlivningsanordningen ska sl˚a med tillr¨acklig kraft f¨or att omedelbart d¨oda r˚attan. • Avlivningsanordningen ska vara enkel att serva.
• Avlivningsanordningen ska kunna justeras i h¨ojdled f¨or att passa olika r¨ordiametrar.
Krav fr˚an Naturv˚ardsverket:
• F˚angstredskap f˚ar inte uts¨atta vilt f¨or on¨odigt lidande. [3, Kap 6 1§]
• F˚angstredskap ska vara selektiva och ska p˚a ett best˚aende s¨att s˚a l˚angt som m¨ojligt vara
kon-struerade s˚a att andra arter ¨an vad f˚angstredskapet ¨ar avsett f¨or inte utl¨oser f˚angstredskapet.
[3, Kap 6 2§]
• F˚angstredskapet ska vara tillr¨ackligt h˚allfast f¨or den art som det ¨ar konstruerat f¨or. [3, Kap 6
4§]
• F˚angstredskap med slaganordning ska vara utformade s˚a att slaget tr¨affar viltet p˚a avsett s¨att
1.6
Fr˚
agest¨
allningar
• Hur kan sensorerna utformas f¨or att detektera alla r˚attor?
• Hur kan avlivningsanordningen utformas f¨or att s¨akerst¨alla att alla r˚attor avlivas p˚a humant
s¨att?
2
Metod
Det tidigare utf¨orda projektarbete, som detta arbete bygger vidare p˚a, baserades p˚a Ulrich &
Ep-pingers produktutvecklingsmetod som beskrivs i boken Product Design and Development [4]. Ulrich & Eppinger delar in produktutvecklingsprocessen i sex steg, vilka syns i figur 2. Detta
examensarbete tar vid d¨ar projektet slutade, allts˚a i fas 2, design p˚a systemniv˚a. Boken Product
Design and Development beskriver konceptutvecklingsfasen i detalj och de ¨ovriga faserna mindre
utf¨orligt. I detta kapitel kommer Ulrich & Eppingers metod g˚as igenom. Denna beskrivning av
metoden ¨ar tagen fr˚an det tidigare utf¨orda projektarbetet [1].
Figur 2: Produktutvecklingens sex steg enligt Ulrich & Eppinger [4, s.14].
2.1
Kundbehov
Det f¨orsta steget i konceptutvecklingsprocessen ¨ar enligt Ulrich & Eppinger att identifiera kundbehov
[4]. Noga formulerade kundbehov ¨ar viktigt f¨or att s¨akerst¨alla att produkten l¨oser de problem som
kunden har. Kundbehov kopplas med f¨ordel till identifierade krav f¨or att s¨akerst¨alla att varje behov
t¨acks med.
2.2
M˚
alspecifikationer
Med kundbehov identifierade p˚ab¨orjas framtagning av m˚alspecifikationer enligt Ulrich & Eppingers
steg [4].
1. Identifiera storheter
F¨orsta steget ¨ar att ta fram storheter till specifikationer fr˚an bland annat kundbehov och
id´esp˚aning. Koppling mellan storheter och kundbehov kan visa behov som inte kan t¨ackas
av framtagna storheter och tv¨artom, vilket d˚a kan ˚atg¨ardas. Storheter b¨or vara m¨atbara, ge
direkt ¨onskad p˚averkan samt ge m¨ojlighet till j¨amf¨orelse med existerande f¨allor. De b¨or ¨aven
i m¨ojlig m˚an vara oberoende av koncept.
2. Marknadsunders¨okning
Parallellt med och efter framtagning av storheter sker marknadsunders¨okning, f¨or att finna
och utv¨ardera konkurrerande f¨allor. God k¨annedom av konkurrenter ger ¨okad m¨ojlighet att
3. Marginellt acceptabla och ideala v¨arden
Efter marknadsunders¨okningen tas marginellt acceptabla och ideala v¨arden p˚a storheter fram
ur kundkrav, kundbehov och marknadsunders¨okning. De marginella v¨ardena ger f¨or varje
specifikation n¨att och j¨amt godk¨anda egenskaper. Idealv¨arden ger de f¨or varje specifikation
mest gynnsamma egenskaperna, b˚ade sett till krav och behov.
4. V¨alja m˚alspecifikationer
Med information fr˚an steg 1-3 tas specifikationer fram, som tillsammans efter avv¨agning ger
en f¨alla med de mest optimala egenskaperna sett till krav och behov.
2.3
Konceptgenerering
N¨ar kundbehov och m˚alspecifikationer ¨ar identifierade p˚ab¨orjas konceptgenereringen enligt Ulrich
& Eppingers steg [4, s123-141].
1. Klarg¨ora problem
F¨orsta steget ¨ar att klarg¨ora de problem som f¨allan ska l¨osa. Detta g¨ors genom att dela upp
projekt¨agarens problem i mindre och mer hanterbara delar. I [4] g¨ors detta bland annat med
hj¨alp av Black- och White-boxar.
2. S¨oka och sammanst¨alla information externt och internt
Parallellt med alla aktiviteter i konceptgenereringen, men fr¨amst efter viss klarg¨orelse av vilka
problem f¨allan ska l¨osa, sker insatser f¨or att s¨oka och sammanst¨alla nyttig information s˚a som
patent och dylikt.
3. Systematiskt utforska l¨osningar
Majoriteten av konceptgenereringsfasen b¨or spenderas med att systematiskt utforska m¨ojliga
l¨osningar p˚a de problem som klarg¨ors tidigt i konceptgenereringen och tidigare i projektet.
Vald systematisk metod i detta fall ¨ar ”Brainwriting”, d¨ar varje deltagare skissar koncept
och l¨agger i en pott som alla deltagare har tillg˚ang till. Alla kan ta upp konceptskissar f¨or
inspiration till det egna konceptet, eller f¨or att bygga vidare p˚a [5]. Varje koncept ska inneh˚alla
f¨orslag p˚a l¨osning f¨or de grundproblem som identifierats i tidigare steg. Koncepten analyseras
och delas upp efter l¨osning p˚a delproblem.
2.4
Konceptutv¨
ardeing
Med ett antal genererade koncept p˚ab¨orjas utv¨ardering av dessa, med m˚al att hitta det koncept som
b¨ast uppfyller projekt¨agares behov. Ulrich & Eppinger utv¨arderar i tv˚a steg: Concept Screening
och Concept Scoring, d¨ar ”scoring” ¨ar en mer ing˚aende variant av ”screening” [4, s.75-141].
1. Concept Screening
Datummatris tas fram f¨or att m¨ojligg¨ora bed¨omning och rangordning av koncept. F¨or varje
koncept och bed¨omningskriterie anges om kriteriet bed¨oms uppfyllas till h¨ogre (+), l¨agre (-)
eller samma (0) grad som utsedd datumreferens. Summering av +,- och 0:or ger ett betyg f¨or
vardera koncept. H¨ar s˚allas de koncept med l¨agst betyg bort.
2. Concept Scoring
bed¨omning av kvarvarande koncept. F¨or varje kriterium anges procentuell vikt som beror
p˚a hur v¨asentligt det bed¨oms vara f¨or att uppfylla projekt¨agares ¨onskem˚al. F¨or varje
kon-cept och kriterium anges en po¨ang fr˚an 1-5 som anger till vilken grad det bed¨oms uppfyllas.
Po¨ang f¨or varje kriterium multipliceras med respektive vikt f¨or att erh˚alla viktade delbetyg.
De viktade delbetygen summeras sedan f¨or varje koncept till ett totalbetyg.
3. F¨orfining av koncept
Kvarvarande koncept f¨orfinas ytterligare utifr˚an de betyg som de f˚att p˚a respektive behov i
Concept Scoring. F¨orfining kan innefatta ¨andrad eller mer detaljerad konstruktion, ber¨akningar
eller simuleringar.
Den metod som har presenterats h¨ar l˚ag till grund f¨or det tidigare utf¨orda arbetet d¨ar koncept p˚a
r˚attf¨allor togs fram. Arbetet resulterade i det koncept som syns i figur 1. I detta arbete har fokus
legat p˚a att ta fram detaljl¨osningar p˚a olika delar av f¨allan.
3
Teori
I detta kapitel presenteras teori som anv¨ands i projektet.
3.1
Koldioxid som drivgas
Koldioxid ¨ar en vanligt f¨orekommande gas som utg¨or ca 0, 04% av jordens atmosf¨ar [6]. Den ¨ar
transparent och luktfri.
Koldioxid som drivmedel har m˚anga gynnsamma egenskaper. Vid rumstemperatur och trycket
6 M P a som motsvarar 60 bar befinner sig koldioxid i flytande form vilket kan ses i fasdiagrammet
i figur 3. I detta tillst˚and har koldioxid en densitet p˚a ca 1101 kg/m3 vilket ¨ar betydligt h¨ogre ¨an
luft vid samma temperatur och tryck [7]. Detta inneb¨ar att i en given volym g˚ar det att f˚a in mer
komprimerad koldioxid ¨an komprimerad luft.
Koldioxid ¨ar en inert gas vilket inneb¨ar att den inte reagerar med sin omgivning. Detta ¨ar ¨
onskv¨art f¨or detta examensarbete eftersom annars skulle f¨allans komponenter kunna erodera. Det
¨
ar dessutom viktigt att CO2-beh˚allaren placeras vertikalt med beh˚allarens ¨oppning riktad upp˚at.
Annars finns risken att CO2 i v¨atske- och i gasform blandas, vilket i sig kan f˚a ventiler att g˚a s¨onder
tidigare ¨an planerat d˚a de ¨ar designade att f¨or att hantera CO2 i gasform.
En annan f¨ordel ¨ar att eftersom koldioxid ¨ar ett vanligt drivmedel i till exempel softairguns och
sodastream finns m˚anga billiga komponenter tillg¨angliga.
4
Genomf¨
orande
Genomf¨orandet delas in i tre huvuddelar: Utveckling av sensorer f¨or detektering av skadedjur,
utveckling av avlivningsanordning, och utveckling av mekanism f¨or att justera
avlivningsanordnin-gen i h¨ojdled. Ut¨over de tre huvuddelarna planeras ¨aven testriggar byggas f¨or att testa de olika
delsystemen och den f¨ardiga prototypen.
4.1
Inledande unders¨
okning av delsystem
I inledande unders¨okning delsystem redog¨ors allm¨ant om vilka f¨oruts¨attningar och funderingar som
fanns innan examensarbeter p˚ab¨orjades f¨or de tre delssystemen.
4.1.1 Sensorer
Eftersom v˚ar utbildning och kunskap allm¨ant om sensorer ¨ar begr¨ansad anv¨andes enklare sensorer
som programmeras med av en Arduino. Nackdelen med anv¨anda dessa sensorer ¨ar att de inte
lika tillf¨orlitliga, samt ¨ar de relativt stora i sin storlek vilket g¨or att de tar de upp mer plats ¨an
motsvarande sensorer som anv¨ands f¨or industriellt bruk. D˚a detta examensarbete g˚ar ut p˚a att
tillverka den f¨orsta fysiska prototypen d˚a anses detta vara okej, men f¨or blivande slutprodukt i
framtiden kommer troligtvis mindre och p˚alitligare sensorer anv¨andas.
4.1.2 Avlivningsanordning
I b¨orjan av examensarbetet unders¨okes vilka sorters cylindrar det finns p˚a marknaden f¨or best¨amma
vilken som skulle passa b¨ast till avlivningsanordningen p˚a en avloppsmonterad r˚attf¨alla. Tanken fr˚an
b¨orjan var att anv¨anda en f¨ardigtillverkad env¨agscylinder f¨or enkelhetens skull. Att konstruera en
egen cylinder ¨ar generellt avancerat d˚a det toleranserna beh¨over vara noggrant utvalda. Dock efter
att f˚att l˚anat f¨allan RatTrap fr˚an Nomor AB och testat hur det fungerar best¨amde vi oss att pr¨ova
g¨ora en mekanisk cylinder till avlivningsanordnigen. Skillnaden mellan RatTraps
avlivningsanord-ning och den som ska utvecklas i detta examensarbete ¨ar att RatTraps ¨ar helt mekanisk, medan v˚ar
kommer vara delvis vara mekanisk och batteridriven.
Efter att skruvat is¨ar och analyserat RatTrapsf¨alln misst¨anker vi att f¨allan fungerar s˚a att r˚attan
lockas in i f¨allan av ett starkt luktande bete i form av ett attrahent och n¨ar r˚attan f¨ors¨oker r¨ora betet
m˚aste r˚attan r¨ora en passagegrind. Bakom passagegrinden finns en sprint som vid r¨orelse ¨oppnar en
passage f¨or att koldioxid ska ˚aka ur den tryckbelagda cylindern. I den tryckbelagda cylindern finns en
membranventil som fungerar som en v¨agg mellan tv˚a tryckbelagda utrymmen. N¨ar en CO2-patron
f¨asts i f¨allan flyttar sig gasen och f¨ordelar sig j¨amt f¨ordelat p˚a b¨agge sidor om membranventilen. N¨ar
h¨ogtrycksida med gasen koldioxid i cylindern. Tryckskillnaden g¨or att kolven kan ˚aka ner och avliva
r˚attan. H¨ogtrycksidan blir undersidan av membranventilen som g¨or att membranventilen flexar
upp˚at som g¨or att koldioxid hinner smitta in i en separat st¨angd beh˚allare i cylindern d¨ar en kolv
och en mekanisk fj¨ader finns. Gasen trycker sedan ned kolven som avlivar r˚attan. N¨ar r˚attan har
avlivats trycks kolven tillbaka till sitt ursprungliga l¨age med hj¨alp av en mekanisk fj¨ader. Detta ¨ar
m¨ojligt d˚a fj¨adern hinner hissa upp kolven innan tryckskillnaden i cylindern har j¨amnats ut. Se figur
4 f¨or ¨okad f¨orst˚aelse.
Figur 4: En f¨orklarande bild som visar hur RatTraps avlivningsanordning fungerar, h¨amtad fr˚an [8].
Given till˚atelse att anv¨anda bilden av J.Thorup p˚a Bole Sverige AB 2021-05-18.
Nackdelen med RatTrapsf¨alla ¨ar att f¨allan placeras vid sidan av avloppsr¨oret p˚a en klack, vilket
g¨or att r˚attan har m¨ojligheten att g˚a runt f¨allan. D¨arf¨or anv¨ands ett attrahent f¨or att locka r˚attan
att g˚a in i f¨allan. F¨ordelen RatTraps avlivningsanordning ¨ar att avlviningsstatistiken ¨ar tillf¨orlitlig,
dock har f¨allan problemet att den har sv˚art att f˚anga m˚anga r˚attor. Figur 5 och 6 visar hur f¨allan
RatTrap ser ut.
(a) (b)
(c) (d)
Figur 6: R˚attf¨allan RatTrap (a) sedd framifr˚an. (b) sedd bakifr˚an.
Avlivningsanordnigen som ska utvecklas i detta exmensarbetet kommer monteras p˚a ett h¨olje
som ska f¨asta r˚attf¨allan i ett avloppr¨or nere i en brunn, se figur 7. Genom att montera f¨allan direkt
i avloppsr¨oret kommer det troligtvis leda till fler r˚attor avlivas d˚a de blir tvunga att passera igenom
f¨allan f¨or att ta sig vidare. Om tiden finns ska en 16g och en 25g CO2-patron testas med f¨allan f¨or
att se hur m˚anga slag som f˚as ut fr˚an respektive patron.
4.1.3 Hissanordning
Hissanordnignen beh¨over vara liten, relativt l¨att och inte ta allt f¨or mycket plats i detta
examensar-bete d˚a Nomor AB har som ¨onskem˚al att r˚attf¨allan inte ska vara on¨odigt stor.
4.2
Sensorer
Syftet med sensorerna ¨ar att s¨akerst¨alla att r˚attf¨allan sl˚ar p˚a alla f¨orbipasserande r˚attor samtidigt
som den inte sl˚ar p˚a ¨ovriga f¨orem˚al som eventuellt kan flyta runt i avloppet.
Eftersom det flyter vatten och andra f¨orem˚al i avlopp m˚aste sensorerna kunna se skillnad p˚a r˚attor
och ¨ovriga f¨orem˚al, annars skulle f¨allan sl˚a p˚a varje f¨orem˚al som flyter f¨orbi och koldioxidpatronen
skulle ta slut on¨odigt fort.
F¨allan WiseTrap, som anv¨ands av Nomor AB idag och som monteras p˚a avloppsr¨oret, anv¨ander
sig enbart av en infrar¨od r¨orelsesensor. Detta kan inneb¨ara att f¨allan inte enbart sl˚ar p˚a r˚attor.
F¨or att f¨ors¨oka f¨orb¨attra sannolikheten att f¨allan enbart sl˚ar p˚a r˚attor har ut¨over en infrar¨od
r¨orelsesensor, en sensor som m¨ater avst˚and anv¨ants. Avst˚andssensorn ¨ar t¨ankt att verifiera f¨or
f¨allan att det som r¨or sig verkligen ¨ar en r˚atta. Enligt [9] ¨ar en r˚atta ca 6-9 cm h¨og vilket antas vara
st¨orre ¨an andra f¨orem˚al som flyter runt i avlopp. En skiss p˚a hur sensorerna ¨ar t¨ankta att fungera
visas i figur 8.
Avst˚andssensorn kalibreras till r¨ordiametern f¨allan ska placeras i, sedan m¨ater den
kontin-uerligt avst˚andet till botten p˚a r¨oret. Om avst˚andet understiger ett visst f¨orbest¨amt v¨arde armeras
r¨orelsesensorn. N¨ar r¨orelsesensorn ger utslag antas d˚a en r˚atta vara precis under
avlivningsanord-ningen p˚a f¨allan.
Avst˚andssensorn fyller ¨aven en andra funktion: f¨or att f¨allan ska kunna fungera i olika r¨ordiametrar
m˚aste avlivningsanordningen kunna justeras i h¨ojdled. Detta ˚astadkoms genom att avst˚andssensorn
m¨ater avst˚andet till botten p˚a det r¨or f¨allan ska monteras i och sedan justeras avlivningsanordningen
f¨or att passa det specifika r¨oret.
Figur 8: Avst˚andssensorn m¨ater avst˚andet fr˚an f¨allan till botten av r¨oret och r¨orelsesensorn reagerar
p˚a r¨orelse.
4.2.1 Prelimin¨ar design av sensormodul
En CAD-modell p˚a sensorerna visas i figur 9. Modellen best˚ar av totalt fyra sensorer monterade
p˚a en platta som sitter p˚a avlivningsanordningen. Den v¨anstra avst˚andssensorn ¨ar kopplad till den
R¨orelsesensorerna ¨ar inkapslade i h¨oljen f¨or att s¨akerst¨alla att de bara reagerar p˚a r¨orelse n¨ar r˚attan ¨
ar precis under f¨allan.
Figur 9: CAD-modell p˚a sensorer som monteras p˚a avlivningsanordningen.
4.2.2 Slutlig design p˚a sensormodul
Eftersom f¨allan ska vara s˚a kompakt som m¨ojligt delades sensormodulen i tv˚a delar d¨ar den ena delen
monteras p˚a avlivningsanordningen och den andra monteras p˚a f¨astanordningen som utvecklas i det
andra examensarbetet. Detta g¨or att avlivningsanordningen kan monteras n¨armare f¨astanordningen
och fortfarande justeras i h¨ojdled. Den slutliga CAD-modellen p˚a sensormodulen syns i figur 10.
4.3
Avlivningsanordning
Av de f¨allor som Nomor anv¨ander sig av i dagsl¨aget finns det huvudsakligen tv˚a typer: de som
drivs av en sp¨and fj¨ader (som sp¨anns av en elmotor), och de som drivs av koldioxid. Via Ulrich &
Eppingers konceptutvecklingsmetod och via samtal med tekniker p˚a Nomor drogs slutsatsen att en
koldioxiddriven f¨alla ¨ar att f¨oredra.
Principen f¨or avlivningsanordningen best˚ar av en beh˚allare fylld med komprimerad koldioxid
trycksatt till ca 6 M P a. S˚a l¨ange det finns flytande koldioxid i beh˚allaren och temperaturen inte
sjunker s˚a kommer trycket vara konstant. Den komprimerade gasen str¨ommar sedan genom en
ventil och verkar p˚a en kolv som sl˚ar ner p˚a r˚attan och d¨odar den. En skiss ¨over principen visas i
figur 11. Kolven ˚aker sedan tillbaka till sitt ursprungliga l¨age med hj¨alp av en mekanisk fj¨ader n¨ar
tryckskillnaden stabiliserar sig d˚a koldioxid pyser ut ur ett litet h˚al p˚a en ventil.
4.3.1 Ber¨akning av kolvhastighet och cylindertryck
Koldioxid existerar i ett tv˚a fastillst˚and i den trycksatta beh˚allaren och n¨ar ventilen ¨oppnas bryts
j¨amviktstillst˚andet och en del av den flytande fasen f¨or˚angas och expanderar in i cylindern. Denna
process ¨ar mycket komplicerad och att ge en komplett beskrivning av denna ¨ar utanf¨or ramarna
f¨or detta examensarbete. Det ¨ar dock av intresse att unders¨oka det maximala tryck som uppst˚ar
i cylindern, och kolvens hastighet. En enkel matematisk modell ¨over cylindern togs d¨arf¨or fram.
Modellen baseras p˚a tv˚a antaganden:
1. Koldioxid antas vara en ideal gas 2. Processen antas ske isentropiskt
Det f¨orsta antagandet g¨or att ideala gaslagen kan anv¨andas. Det andra antagandet inneb¨ar att inget
v¨armeutbyte med omgivningen sker, vilket ytterligare f¨orenklar modellen. B˚ada dessa antaganden
¨
ar v¨aldigt grova, men d˚a modellen endast ska ge tillr¨acklig information f¨or att kunna dimensionera
komponenter bed¨oms dessa antaganden vara rimliga.
Med Newtons andra lag kan kolvens acceleration skrivas
dvk
dt =
pAk− Ff− p0A0
mk
(1)
d¨ar p ¨ar trycket i cylindern, Ak¨ar kolvens area, Ff = kx ¨ar fj¨aderkraften som beror av fj¨aderkonstanten
och kolvens position, p0 ¨ar atmosf¨arstrycket, A0 ¨ar arean som atmosf¨arstrycket verkar p˚a, och mk
¨
ar kolvens massa.
Eftersom koldioxid har antagits vara en ideal gas kan ideala gaslagen anv¨andas
pv = RT (2)
v ¨ar gasens specifika volym, R ¨ar gaskonstanten f¨or koldioxid, och T ¨ar temperaturen. F¨or att
f¨orenkla modellen antas temperaturen vara konstant. Den specifika volymen definieras som
v = V
mg
d¨ar mg¨ar gasens massa och V ¨ar volymen gasen i cylindern tar upp. Eftersom b˚ade V och mgberor
av tiden f˚as tidsderivatan av den specifika volymen med kvotregeln
dv dt = 1 mg dV dt − V m2 g dmg dt (3)
Volymens tidsderivata f˚as av kolvens hastighet och kolvarean
dV
dt = vkAk (4)
Massfl¨odet f¨or en fluid genom en ventil kan enligt [10] skrivas
dmg
dt =
p1CdAvKN
√
d¨ar K = s κ R 2 κ + 1 κ+1κ−1
och N = 1 om det kritiska tryckf¨orh˚allandet
b ≥ p
p1
f¨or koldioxid ¨ar b ungef¨ar 0, 55 [10]. D˚a p1= 6 M P a inneb¨ar det att p, trycket i cylindern, m˚aste
n˚a 3, 3 M P a f¨or att kritiskt fl¨ode ska upph¨ora att g¨alla. Trycket i cylindern antas inte n˚a s˚a h¨oga
v¨arden och det g¨or att massfl¨odet blir konstant.
Ekvationerna (1), (2), (3), (4), och (5) beskriver kolvens r¨orelse under inflytandet av den
kom-primerade gasen. F¨or att l¨osa systemet av differentialekvationer beh¨ovs v¨arden p˚a konstanter och
begynnelsevillkor. Dessa presenteras i tabell 1. Gaskonstanten och polytropexponenten togs fr˚an
[11]. Fl¨odeskoefficienten Cd¨ar unik f¨or varje ventil och f¨or de flesta ventiler ligger den mellan 0.7−0.9
[7]. ¨Ovriga v¨arden ¨ar designparametrar.
Tabell 1: Konstanter och begynnelsev¨arden f¨or modellen av den koldioxiddrivna kolven.
Konstant V¨arde
Temperatur, T 295 K
Gaskonstant, R 189
Fl¨odeskoefficient, Cd 0, 8
Tv¨arsnittsarea i ventilen, Av 10 mm2
Tryck i koldioxidbeh˚allare, p1 6 M P a
Kolvens massa, mk 40 g Kolvens tv¨arsnittsarea, Ak 7 cm2 Polytropexponent, κ 1, 4 Fj¨aderkonstant, k 190 N/m Begynnelsevillkor V¨arde vk0 0 m/s p0 100 kP a V0 1, 5 cm3 m0 0, 001875 g v0 0, 5 m3/kg
Systemet av differentialekvationer l¨ostes numeriskt med MATLAB. Resultaten visas i figur 12.
Figur 12: L¨osningar till systemet av differentialekvationer.
4.3.2 Ber¨akning av cylinderns h˚allfasthet
N¨ar den komprimerade gasen str¨ommar in i cylindern kommer det uppst˚a h¨oga tryck och det ¨ar
viktigt att cylindern inte g˚ar s¨onder eller deformeras f¨or mycket. F¨or att s¨akerst¨alla att cylindern
¨
ar korrekt dimensionerad anv¨andes ˚angpanneformlerna [12] f¨or att r¨akna ut effektivsp¨anningen i
cylinderv¨aggarna till f¨oljd av cylindertrycket. ˚Angpanneformlerna bygger p˚a att cylinderns radie ¨ar
betydligt st¨orre ¨an cylinderv¨aggens tjocklek. Detta g¨or att sp¨anningsvariationer i cylinderv¨aggen
kan f¨orsummas och inga skjuvsp¨anningar uppst˚ar.
Med cylindriska koordinater kan ˚angpanneformlerna skrivas
σφ= pa h σz= pa 2h
d¨ar p ¨ar trycket i cylindern, a ¨ar medelradien av cylinderv¨aggen, och h ¨ar tjockleken p˚a
cylin-derv¨aggen. Eftersom inga skjuvsp¨anningar uppst˚ar i cylindern ¨ar σφ och σz huvudsp¨anningar.
Detta inneb¨ar att enligt von Mises kan effektivsp¨anningen skrivas [12]
σe= 1 √ 2(σφ− σz) 2+ σ2 z+ σ 2 φ 1/2
Tjockleken p˚a cylinderv¨aggen f˚as efter omskrivning h = K √ 3 2 pa σe (6) D¨ar K ¨ar en s¨akerhetsfaktor.
4.3.3 Prelimin¨ar design p˚a avlivningsanordning
Med vetenskap om de begr¨ansande dimensionerna erh˚allna fr˚an h˚allfasthetsber¨akningarna och den
dynamiska modellen kunde prelimin¨ara designer tas fram f¨or cylindern och kolven. Det material
som valdes f¨or att tillverka kolven och cylindern ¨ar termoplasten Aurora PA11. Aurora PA11 ¨ar ett
100% f¨ornybart material framtaget av det Link¨opingsbaserade f¨oretaget Wematter AB med mycket
goda mekaniska egenskaper [13]. Materialets egenskaper visas i tabell 2.
Tabell 2: Mekaniska egenskaper hos Aurora PA11.
Densitet 1, 05 g/cm3
Brottgr¨ans 51 M P a
E-modul 1700 M P a
I figur 12 syns att det maximala trycket i cylindern blir ca 1 M P a. Detta g¨aller om ventilen st¨angs
direkt efter att kolven har n˚att sitt bottenl¨age. Om ventilen h˚alls ¨oppen n¨ar kolven har stannat
kommer trycket ¨oka och till slut n˚a 6 M P a. D¨arf¨or har cylindern designats f¨or att klara tryck upp
till 6 M P a. Med hj¨alp av ekvation (6) kan tjockleken p˚a cylinderv¨aggen ber¨aknas. Med p = 6 M P a,
a = 15 mm, σe= 51 M P a, och K = 3 f˚as att tjockleken p˚a cylinderv¨aggen m˚aste vara ca 4, 6 mm.
CAD-modeller p˚a kolven och cylindern visas i figur 13, medan i figur 14 visas den prelimin¨ara
(a) (b)
Figur 13: Prelimin¨ara CAD-modeller p˚a (a) kolven. (b) cylindern.
4.3.4 FEM-analyser p˚a avlivningsanordning
F¨or att bekr¨afta att de utr¨akningar som gjorts f¨or hand ¨ar rimliga gjordes FEM-analyser p˚a
kom-ponenterna till avlivningsanordningen. Samtliga FEM-analyser gjordes i Creo Simulate. Den mest
kritiska komponenten ¨ar cylindern, d˚a det i den kommer uppst˚a h¨oga tryck, och kraften fr˚an slaget
kommer fortplantas till ¨ovriga komponenter via cylindern.
P˚a insidan av cylindern lades ett tryck p˚a 6 M P a och den del av cylindern som kopplas samman
med resten av avlivningsanordningen l˚astes i x, y, och z-led. Resultatet av analysen syns i figur 15
och i figuren syns att den maximala sp¨anning som uppst˚ar i cylindern blir ca 24 M P a, vilket ¨ar
under str¨ackgr¨ansen f¨or materialet Aurora PA11.
Figur 15: FEM-analys p˚a cylindern.
4.3.5 Slutlig design p˚a avlivningsanordning
I den slutliga designen p˚a avlivningsanordningen har ut¨over kolv och cylinder ¨aven f¨aste f¨or ventil
och f¨aste f¨or sensorer modellerats. Formen p˚a cylindern har ¨andrats fr˚an rund till fyrkantig f¨or
att g¨ora den enklare att tillverka. Ritningsunderlag togs fram till samtliga komponenter d˚a tanken
f¨orst var att delarna till avlivningsanordningen skulle tillverkas i metall av en verkstad. Senare
beslutades dock att n˚agra delar skulle 3D-printas och andra tillverkas i aluminium. De f˚a delar som
tillverkades i aluminium efter eget ritningsunderlag som finns i bilaga 1 var planerade att vara i
m¨assing. Anledningen till att dem blev i aluminium var pga tidsbrist samt att m¨assing inte fanns
Figur 16: Slutlig design p˚a avlivningsanordningen.
De komponenter som k¨optes in till avlivningsanordnigen ¨ar mekaniska fj¨adrar, en solenoid,
CO2-patroner, tv˚a stycken banjobultar, O-ringar och packningsmaterial. Dessutom k¨optes en
koldioxid-driven cykelpump, d¨ar en O-ring och spetsliknande bricka ˚ateranv¨andes till den blivande prototypen,
se figur 17. Delarna anv¨ands f¨or att sticka h˚al p˚a CO2-patronen och t¨ata runt om patronen f¨or att
inget on¨odigt l¨ackage ska ske n¨ar r˚attf¨allan os¨akras.
Anlednigen till att banjobultar anv¨ands i konstruktionen ¨ar f¨or att kunna positionera
CO2-patronen och solenoiden i lodr¨at position, samt f¨or att koldioxid enkelt ska kunna str¨omma igenom
sammanst¨allningen.
Den gr¨ona och orangea delen i figur 16 ¨ar d¨armed ih˚alliga s˚a att de tv˚a banjobultarna skruvas fast
direkt i vardera ¨ande om den guldf¨argade solenoiden. N¨ar C02-patronen skruvas fast bildas ett litet
h˚al p˚a patronen d¨ar koldioxid ˚aker ut och passerar igenom f¨orsta banjobulten till solenoiden. N¨ar
sensorerna k¨anner att en r˚atta ¨ar under kolven ¨oppnar sig solenoiden och gasen str¨ommar igenom som
f˚ar en kolv ˚aka ner i cylindern som avlivar r˚attan. Efter det korta ¨ogonblicket solenoiden ¨ar ¨oppen
st¨anger solenoiden sig b¨orjar den mekaniska fj¨adern i cylindern att ˚aterg˚a till sin ursprungliga l¨angd,
som ocks˚a positionerar kolven till sin startposition. Detta ¨ar m¨ojligt d˚a den ¨overblivna koldioxiden
i cylindern sippar ut ur ett litet h˚al p˚a den orangea delen i figur 17, som j¨amnar ut tryckskillnaden
i cylindern. O-ringens funktion ¨ar att t¨ata utrymmet mellan kolv och cylinder s˚a att ingen on¨odig
koldioxid l¨acker ut under cylidern n¨ar kolven ˚aker ned.
Figur 17: Ink¨opa komponenterna till avlivningsanordnigen.
4.4
Hissanordning
I kravspecifikationen st˚ar det att avlivningsanordingen ska kunna justeras i h¨ojdled f¨or att passa olika
r¨ordiametar och f¨or att uppfylla detta krav beh¨ovs en mekanism som f¨orflyttar avlivningsanordningen
i h¨ojdled. Fr˚an tidigare projekt som detta examensarbete bygger vidare p˚a ska f¨allan passa till
avloppsr¨or fr˚an 110 − 160 mm i diameter. Detta inneb¨ar att hissanordningen beh¨over justeras
25 mm i h¨ojdled, se ekvation 6 och figur 19. Avst˚andet ¨okades till 65mm f¨or att f˚a extra marginal
samt f¨or att klara ett st¨orre intervall d˚a det f¨orekommer andra dimensioner p˚a avloppsr¨or. P˚a ett
hanledningsm¨ote med b˚ade studentgruppen som utvecklar h¨oljet och anordning f¨or att f¨asta f¨allan i
avloppsr¨oret och representanter fr˚an Nomor AB, blev vi informerade om att f¨allan ist¨allet ska fungera
till avloppsr¨or fr˚an 160 − 250 mm i diameter, d˚a de r¨oren f¨orekommer oftare. Hissanordnigen t¨acker
det intervallet, dock m˚aste ett ankare monteras p˚a kolven f¨or att ¨oka chansen f¨or kolven att tr¨affa
r˚attan. Det enda som beh¨over anpassas ¨ar hur hissanordnigen ska monteras fast p˚a f¨allans h¨olje och
f¨astanordning.
160
2 = 80
110
2 = 55 80 − 55 = 25 (7)
Figur 19: En skiss som illustrerar den h¨ojdskillnaden hos avloppsr¨or med diameter mellan 110-160.
4.4.1 Prelimin¨ar design hissanordning
I figur 20 och 21 illustreras tv˚a skisser hur hissanordingen eventuellt kan se ut. Skissen i figur 20
¨
ar inspirerad ifr˚an saxlyft, som best˚ar av tv˚a plan och h˚alls ihop med hj¨alp av tv˚a st¨anger. Ett
genomng˚aende h˚al ska finns p˚a b˚ada planen s˚a att kolven fr˚an avlivningsanordnigen kan sl˚a igenom
hissanordningen via h˚alet och avliva r˚attan. Avlivningsanordningen ¨ar t¨ankt att vara monterad
p˚a det ¨ovre planet medan CO2-beh˚allaren p˚a det undre planet d˚a endast avlivningsanordningen
beh¨over justeras i h¨ojdled. Tanken ¨ar att ett batteri ska driva en elmotor som f˚ar en axel att rotera
som i sig justerar positionen f¨or avlivningsanordningen.
Figur 21 visar en skiss d¨ar en trapetsskruv med en tillh¨orande trapetsg¨angad rundmutter ska
fungera som hissanordning. Trapetsskruven roteras med hj¨alp av en stegmotor drivs av ett
(a) (b)
Figur 20: Skiss till en saxlyftinspirerad hissanordning (a) med kolv upphissad. (b) med kolv nedf¨alld.
(a) (b)
Figur 21: Skiss till en trapetsskruvinspirerad hissanordning (a) sedd fr˚an sidan med
avlivningsanord-ning. (b) sedd ifr˚an isometrisk vy utan avlivningsanordning.
st¨anger monteras som l˚aser den delen ifr˚an rotation. N¨ar trapetsskruven roterar justeras
rundmut-terns position i h¨ojdled som f˚ar samma del att ˚aka upp och ner. Avlivningsanordningen monteras
sedan ihop med den specifka delen.
Denna skiss utvecklades vidare i CAD d˚a konceptet ans˚ags vara rimligare och mindre komplext.
Dessutom vill projekt¨agaren Nomor AB att slutprodukten av f¨allan inte ska vara on¨odigt stor utan
helst s˚a liten och kompakt det g˚ar. Figur 22 illustrerar f¨orsta CAD-modellen p˚a hissanordnigen med
Figur 22: Figuren visar en av de tidigaste CAD-modellerna p˚a hissanordnigen.
4.4.2 Slutgiltig design p˚a hissanordning
I figur 23 illustreras den slutgiltiga designen f¨or hissanordningen som inneh˚aller b˚ade komponenter
som serieproduceras och delar som tillverkats med eget ritunderlag, se bilaga 1. N˚agra enstaka
3D-printade delar beh¨over inga f¨astelemnt vid montering, utan de sitter fast endast via
greppass-ing. De komponenter som ej tillverkats med eget ritningsunderlag ¨ar en stegmotor, en trapetsskruv
med tillh¨orande trapetsmutter, tv˚a glidlager och en metallb¨algkoppling. Anlednigen till att en
stegmotorn anv¨ands ist¨allet f¨or en DC-motor ¨ar f¨or att trapetsskruven ska roteras p˚a ett
kon-trollerat s¨att f¨or att justera avlivningsanordnigen d˚a stegmotorn tar ett visst antal steg per varv,
j¨amf¨ort med en DC-motor som inte har ett f¨orbest¨amt antal steg per varv. Hissanordngen har en
metallb¨algkopplingen som anv¨ands f¨or att h˚alla fast trapetsskruvens axel med stegmotorns axel.
F¨ordelen med metallb¨algkopplingen ¨ar att den inneh˚aller en fj¨ader, vilket g¨or att axlarnas position
inte beh¨over st¨amma ¨overens exakt utan det g˚ar justeras i efterhand. Glidlagrens funktion ¨ar att
skydda trapetsskruven ifr˚an att g¨ora slitage p˚a hissanordningens b¨arande del, som ¨ar bl˚a i figur 23.
Glidlager valdes ist¨allet f¨or sf¨ariska kullager f¨or att b˚ade spara storlek och vikt. I samma figur finns
trapetsmuttern monterad p˚a trapetsskruvens axel under den gula delen. Anledningen til att den ¨ar
p˚a undersidan ¨ar f¨or att avlivningsanornigen ska vila sin massa p˚a trapetsmuttern. Om muttern
skulle placerats p˚a ovansidan p˚a den gula delen som i figur 22 finns risken att hela
avlivningsanord-ningen ˚aker ur den gula delen. I figur 24 illustrerar de komponenter som inte har konstruerats efter
Figur 23: Figuren visar den slutgiltiga designen f¨or hissanordnigen.
4.4.3 Ber¨akning av brottgr¨ans och str¨ackgr¨ans f¨or trapetsskruven
Storleken p˚a trapetsskruven best¨ams genom att j¨amf¨ora str¨ackgr¨ansen σsmed dess dragsp¨anningen
σ. Dragsp¨aningen f˚as genom att dividera kraften med arean f¨or trapetsskruven. Vid antagandet
att inga f¨orluster sker i systemet ¨ar kraften som kolven ger ifr˚an sig n¨ar den avlivar r˚attan lika stor
som den kraft trapetsskruven absorberar. En f¨orenkling i denna ber¨akning ¨ar att kolven sl˚ar ned i
marken och att hela r˚attf¨allan inte kommer r¨ora p˚a sig, d¨armed kommer trapetsskruven uts¨attas f¨or
en st¨orre kraft ¨an vad den kommer g¨ora i verkligheten. I verkligheten kommer kolven inte sl˚a ned i
marken utan stanna en bit ovanf¨or, vilket g¨or att kraften kommer bli mer f¨ordelad p˚a f¨allans ¨ovriga
delar.
Skillnaden ¨ar att kraften hos trapetsskruven blir motriktad, med andra ord riktad upp˚at.
Kraften ¨ar ok¨and, dock s˚a g˚ar den att r¨akna ut med hj¨alp av massa multiplicerat med acceleration.
Acceleration f˚as genom att dividera hastighet med tid f¨or ett visst intervall, se ekvation 8. Kraften
beror p˚a hur fort hastigheten ¨andras vilket g¨or det v¨aldigt sv˚art att r¨akna ut, men med hj¨alp av
k¨anda massan 40g fr˚an en CAD-modell och figur 12 kan man se att kolven accelererar till 28 m/s p˚a
5ms. De siffrorna blir accelerationen 5600 m/s2. Det leder till att kraften blir 224 N i ekvation 8.
Arean f˚as genom att ta medeldiametern fr˚an tabell 3 i ekvation 9, som blir blir ungef¨ar 0, 000055 m2.
Kraften dividerat med arean leder till att sp¨anningen i TR10x3 blir 4, 1 M P a. H˚allfastighetsklassen
f¨or trapetsskruv TR10x3 ¨ar 4.6, vilket motsvarar x respektive y i ekvation 10 [15]. Brottgr¨ansen f¨or
trapetsskruven blir σb = 400 M P a och str¨ackgr¨ansen σs = 240 M P a med enligt ekvation 10 [15].
Detta inneb¨ar att TR10x3 kommer att h˚alla d˚a 4, 1 M P a ¨ar betydligt mindre ¨an str¨ackgr¨ansen f¨or
st˚al.
Tabell 3: Konstanter f¨or trapetsskruven TR10x3 fr˚an datablad [14]
G¨angbeteckning Stigning Ytterdiameter Medeldiameter Innerdiameter H˚allfasthetsklass
TR10x3 3 10 8,4 6,5 4.6 F = m ∗ a a = 4v 4t (8) σs= F A A = πd2 4 (9) σb = 100 ∗ x[M P a] σs= y 10∗ σb[M P a] (10) 4.4.4 FEM-analys p˚a hissanordningen
D˚a hissanordningen inte ¨ar monterad i linje med avlivningsanordningen kommer det uppst˚a b˚ade
krafter och b¨ojande moment i dess komponenter n¨ar f¨allan sl˚ar. F¨or att unders¨oka dessa krafter
och moment s˚a gjordes FEM-analyser p˚a vissa av hissanordningens komponenter. Materialet f¨or
hissanordningens komponenter ¨ar PLA-plast. Str¨ackgr¨ansen f¨or PLA-plats enligt [16] ¨ar ca 59M P a.
Den del som kopplar samman avlivningsanordningen med hissanordningen uts¨atts f¨or stora
I det stora h˚alet ska det sitta en fastpressad mutter som en trapetsskruv ska g¨angas p˚a. Denna
kommer inte kunna r¨ora p˚a sig och d¨arf¨or l˚astes insidan av det stora h˚alet i x, y, och z-led. I de sm˚a
h˚alen kommer avlivningsanordningen monteras och kraften fr˚an slaget kommer verka p˚a de ytorna.
En upp˚atriktad kraft p˚a 300 N lades p˚a insidan av de sm˚a h˚alen. Resultatet av analysen syns i figur
25. Den maximala sp¨anningen blir ca 12 M P a vilket ¨ar under str¨ackgr¨ansen f¨or materialet.
Figur 25: FEM-analys p˚a delen som h¨ojer och s¨anker avlivningsanordningen.
En annan komponent som uts¨atts f¨or stora krafter ¨ar den h˚allare som kopplar samman
avlivn-ingsanordningen med det h¨olje som utvecklas i det andra examensarbetet. En FEM-analys gjordes
¨
aven p˚a denna f¨or att kontrollera att den inte var underdimensionerad. I figur 27 syns att den
maximala sp¨anningen blir ca 4 M P a.
Komponenten som stegmotorn monteras ovanp˚a uts¨atts ocks˚a f¨or st¨orre krafter d˚a b¨ar den en stor
del av avlivningsanordnigens massa. De sm˚a nedre h˚alen l˚astes i x- y- och z-led och en upp˚atriktad
kraft p˚a 300 N lades p˚a insidan av det stora h˚alet. Sp¨anningarna blir h¨ogre ¨an i de andra
kompo-nenterna men ¨ar fortfarande under str¨ackgr¨ansen f¨or materialet.
Figur 27: FEM-analys p˚a delen som stegmotorn monteras ovanp˚a.
4.5
Slutlig CAD-modell med de tre delsystemen
I figur 28 illustreras den slutgiltiga CAD-modellen med de tre delsystemen tillsammans. Speciella
g¨anginsaster i metall f¨or 3D-printade komponenter anv¨ands f¨or att monetera ihop de tre delsystemen,
d˚a 3D-printade g¨angor inte visade sig fungera tillr¨ackligt bra efter tester, se figur 29. Vid monteringen
av en g¨anginsats beh¨ovdes ett mindre h˚al och en l¨odkolv. L¨odkolven anv¨ands f¨or att v¨arma upp
och trycka ner g¨anginsatsen som i sig v¨armer plasten i det mindre h˚alet. D¨arefter f˚a det st˚a och
stellna en kort stund innan montering med skruv kan ske. En sak att ha i ˚atane vid montering av
(a) (b)
Figur 28: Slutgiltig CAD-modell ¨over avlivningsanordnigen med alla delsystem (a) sedd ifr˚an
isometrisk vy (b) sedd snett underifr˚an.
Figur 29: En metallinsert som anv¨ands f¨or att montera ihop 3D-printade delar.
4.6
Prototyper
F¨or att kunna testa de olika delsystemen innan de monteras ihop togs prototyper p˚a de olika
delsys-temen fram. Enligt Ulrich & Eppinger finns det tv˚a olika typer av prototyper: analytiska prototyper
och fysiska prototyper [4]. En analytisk prototyp ¨ar en modell av den verkliga produkten som
ap-proximerar produktens funktion eller utseende, till exempel med hj¨ap av matematiska ekvationer
eller CAD-modeller. Vid framtagandet av analytiska prototyper beh¨ovs ofta grova antaganden g¨oras.
Analytiska prototyper har tagits fram tidigare i projektet i form av matematiska modeller och
CAD-modeller. En fysisk prototyp ¨ar som namnet antyder en fysisk modell p˚a den slutliga produkten.
Ulrich & Eppinger skriver att:
”En fysisk prototyp uppvisar ofta ov¨antade beteenden som ¨ar helt orelaterade till prototypens
ursprungliga syfte. En prototyp framtagen f¨or att unders¨oka till exempel en geometri kommer ha
termiska och optiska egenskaper. En analytisk prototyp kan d¨aremot aldrig avsl¨oja fenomen som
inte ¨ar del av de ekvationer som modellen bygger p˚a”. (Egen ¨overs¨attning)[4].
F¨or att f¨ors¨oka f˚anga upp dessa ov¨antade fenomen togs ¨aven fysiska prototyper fram f¨or de tre
4.6.1 Prototyp p˚a sensormodul
F¨or att kunna testa sensorerna byggdes en modell p˚a ett avloppsr¨or, se figur 30a. Testriggen byggdes
av ett 110 mm avloppsr¨or som s˚agades p˚a mitten. P˚a sidorna monterades tv˚a tr¨abitar f¨or att
stabiliserar r¨oret och f¨or att simulera den klack som finns i brunnen och som syns i figur 30b.
(a) (b)
Figur 30: Modell och avloppsr¨or (a) Fysisk modell p˚a avloppsr¨or. (b) Typiskt avloppsr¨or i brunn.
(O.Nor´en [Fotografi]. Link¨oping: 2021).
Sensorerna monterades p˚a en uppdaterad variant av den sensorplatta som syns i figur 9. F¨or att
styra sensorerna anv¨andes en Arduino Uno. Den f¨ardiga testriggen f¨or att testa sensorerna syns i
figur 31.
Sensorerna testades genom att f¨ora in ett f¨orem˚al i r¨oret. N¨ar avst˚andssensorn k¨anner av ett
avst˚and under gr¨ansv¨ardet t¨ands en gul lysdiod. N¨ar r¨orelsesensorn k¨anner av r¨orelse t¨ands en r¨od
lysdiod som symboliserar att f¨allan har gett utslag.
Resutatet av testet visade att avst˚andssensorn kan detektera en minskning av h¨ojden n¨ar ett
f¨orem˚al f¨ors in i r¨oret. Det v¨arde som avst˚andssensorn registrerar skiljer sig dock fr˚an det verkliga
avst˚andet, vilket kan p˚averka f¨allans f¨orm˚aga att detektera r˚attor. R¨orelsesensorn reagerar p˚a r¨orelse
n¨ar ett f¨orem˚al f¨ors in i r¨oret. D˚a r¨orelsesensorn reagerar p˚a infrar¨ott ljus kan den k¨anna av f¨orem˚al
¨
aven om de ¨ar bakom ett hinder, vilket g¨or att sensorn ibland ger utslag f¨or tidigt. I figur 32 visas
Figur 31: Testrigg f¨or att testa sensorer.
Figur 32: 3D-printade prototyper till sensormodulen.
4.6.2 Prototyp p˚a avlivningsanordning
3D-printning av delar till avlivningsanordnigen genomf¨ordes f¨or att f˚a ¨okad f¨orst˚aelse p˚a storleken
p˚a de ing˚aende delarna, se figur 33. Av ren nyfikenhet 3D-printades en mekanisk fj¨ader, vilket
egentligen inte var tanken. Dock fungerade den f¨orv˚anadsv¨art bra n¨ar den monterades med kolven
i cylindern.
4.6.3 Prototyp p˚a hissanordning
F¨or att unders¨oka hur hissanordningen skulle fungera i verkligheten tillverkades en prototyp i plast.
F¨or att testa funktionen hos hissanordningen monterades ¨aven en trapetsskruv och en trapetsmutter.
Prototypen visas i figur 34. D¨arefter gjordes modifikationer i CAD-modellen och flera prototyper
skrevs ut som visas i figur 35.
Figur 34: 3D-printade prototyper till avlivningsanordningen.
5
Resultat
I figur 36 och 37 redovisas den slutgiltiga fysiska prototypen med alla tre delsystem.
Figur 36: Den slutgiltiga fysiska prototypen utan sensorplattor och sensorer.
6
Diskussion och slutsatser
I detta kapitel kommer vi g˚a igenom vad vi tyckte gick bra med projektet och vad vi hade kunnat
g¨ora b¨attre. Vi kommer ¨aven g˚a igenom de fr˚agest¨allningar vi st¨allde i b¨orjan av projektet och se
hur v¨al de har besvarats.
D˚a detta projekt har utf¨orts p˚a begr¨ansad tid ¨ar det m˚anga delar som vi inte har kunnat l¨agga
ner tillr¨ackligt med tid p˚a. Att designa en fungerande r˚attf¨alla p˚a 10 veckor har visat sig vara
betydligt sv˚arare ¨an vad vi f¨orst hade r¨aknat med. I b¨orjan av projektet betraktades tv˚a delsystem:
avlivningsanordningen och sensormodulen. F¨or att kunna justera f¨allan i h¨ojdled f¨or att den ska
kunna passa i olika r¨ordiametrar beh¨ovdes ytterligare ett delsystem tas fram vilket gjorde att mindre
tid kunde l¨aggas p˚a varje delsystem. F¨or att kunna ta fram en prototyp av h¨ogre kvalitet tror vi att
ett av dessa delsystem hade varit lagom omfattning f¨or ett 15hp examensarbete.
D˚a vi inte har n˚agon tidigare erfarenhet av skadesjursbek¨ampning (ut¨over det projektarbete som
detta examensarbete bygger vidare p˚a) har mycket av tiden g˚att ˚at till att f¨ors¨oka f¨orst˚a det problem
som skulle l¨osas. Detta kan dock troligtvis s¨agas f¨or vilket examensarbete som helst.
Den matematiska modell som togs fram f¨or att ber¨akna bland annat cylindertryck och kolvhastighet
bygger p˚a att koldioxid har antagits vara en ideal gas. Ideala gaslagen g¨aller med god noggranhet
f¨or gaser under l˚aga tryck och h¨oga temperaturer. I v˚arat fall ¨ar gasen under h¨ogt tryck och
tem-peraturen ¨ar relativt l˚ag. Temperaturen har ¨aven antagits vara konstant vilket inte heller st¨ammer.
N¨ar en gas expanderar sjunker temperaturen. Detta g¨or att modellen troligtvis avviker en del fr˚an
verkligheten. B˚ada dessa antaganden inneb¨ar dock att det ber¨aknade trycket i cylindern blir h¨ogre
¨
an det verkliga vilket inneb¨ar att komponenterna ¨ar ¨overdimensionerade.
Arbetet resulterade i en fysisk prototyp som innefattade de tre delsystemen. Tester har gjorts p˚a
samtilga delsystem. Testerna p˚a sensorerna och hissanordnigen gick relativt bra d˚a det fungerade
som det var t¨ankt. Det gjorde ¨aven tester p˚a avlivningsanordningen med vanlig tryckluft fr˚an en
kompressor, d¨ar kolven ˚akte upp och ner i cylindern utan n˚agra problem. Solenoiden som k¨optes in
fungerade dock inte som planerat d˚a solenoiden inte t˚al det trycket som det finns i en koldioxidpatron.
Solenoiden k¨optes in tidigt i arbetet f¨or att f˚a en allm¨an ¨overblick om hur den ser ut och fungerar.
Det gjordes enkla tester f¨or att se hur solenoiden ¨oppnar sig och om den f¨orhindrade tryckluft
att passera igenom, vilket det gjorde. En hel del designf¨or¨andringar och problem p˚a v¨agen ledde
till att mycket tid spenderades p˚a att l¨osa dem problemen, vilket gjorde att solenoiden n¨astan
gl¨omdes bort. Kopplingar som tillverkades till avlivningsanordnigen levererades i slut¨andan av
examensarbetet vilket gjorde att problemet med solenoiden ins˚ags sista veckan p˚a examensarbetet.
Det finns ventiler i liknande storlek som klarar ¨over 60bar som g˚ar att ers¨atta med den befintliga,
dock ¨ar dem inte lika vanliga att hitta p˚a marknaden d˚a de flesta ventiler anv¨ands d¨ar behovet ligger
maximalt runt 8 bar. Priset p˚a ventiler som klarar 60bar ¨ar ocks˚a h¨ogre. Eftersom detta problem
uppt¨acktes s˚a pass sent hann vi inte l¨osa det.
6.1
Hur kan sensorerna utformas f¨
or att detektera alla r˚
attor?
Eftersom inga tester p˚a djur har utf¨orts kan det inte med s¨akerhet s¨agas om den valda upps¨attningen
sensorer fungerar eller inte. Vi gjorde dock tester f¨or att f˚a en uppfattning om hur sensorerna skulle
fungera i verkligheten. Avst˚andssensorn kunde k¨anna av en minskning av h¨ojden n¨ar ett f¨orem˚al
f¨ordes in i r¨oret, men det v¨arde som sensorn registrerade skiljde sig fr˚an det verkliga avst˚andet.
Avst˚andssensorn fungerar s˚a att den skickar ut ultraljud ur en h¨ogtalare och v¨antar p˚a att ljudet
mot ¨ar kr¨okt ¨ar det inte s¨akert att ljudv˚agen studsar direkt tillbaka till sensorn, vilket kan g¨ora att
ett felaktigt v¨arde registreras av sensorn. Se figur 38. Denna avvikelse visade sig dock vara relativt
konstant s˚a en felmarginal skulle kunna byggas in f¨or att ˚atg¨arda det felet.
Figur 38: Avst˚andssensorn kan ge felaktiga v¨arden p˚a grund av formen p˚a avloppsr¨oret.
R¨orelsesensorn reagerar p˚a infrar¨ott ljus vilket inneb¨ar att den kan detektera f¨orem˚al som befinner
sig bakom hinder. Detta gjorde att r¨orelsesensorn vid testet ofta gav utslag f¨or tidigt, trots att vi
f¨ors¨okte sk¨arma av den. Att sensorn ger utslag f¨or tidigt ¨ar ett stort problem eftersom det inneb¨ar att
f¨allan d˚a inte n¨odv¨andigtvis sl˚ar direkt p˚a r˚attans huvud. Med mer tid ˚at kalibrering av sensorerna
6.2
Hur kan avlivningsanordningen utformas f¨
or att s¨
akerst¨
alla att alla
r˚
attor avlivas p˚
a humant s¨
att?
F¨or att s¨akerst¨alla att f¨allan avlivar r˚attan p˚a ett humant s¨att har fokus legat p˚a att se till att f¨allan
sl˚ar med tillr¨acklig kraft. Detta har gjorts genom att ta fram en modell som vi kan ber¨akna bland
annat den maximala kolvhastigheten med. Med den modell vi tagit fram f˚as att den maximala
r¨orelseenergin f¨or kolven blir ca 16 J . Detta motsvarar ungef¨ar att sl¨appa en vikt p˚a 1, 6 kg fr˚an 1
meters h¨ojd. I och med att tr¨affytan ¨ar relativt liten borde detta vara tillr¨ackligt f¨or att omedelbart
d¨oda en r˚atta. Eftersom den ventil vi k¨opte inte visade sig fungera som t¨ankt kunde vi inte testa
avlivningsanordningen. Som tidigare n¨amnts har vi inte gjort n˚agra tester p˚a djur och vi kan
d¨arf¨or inte s¨aga om f¨allan kan avliva r˚attor p˚a ett humant s¨att eller inte. Med en fungerande
avlivningsanordning borde det dock vara ganska enkelt att m¨ata kraften fr˚an f¨allan och d¨armed
avg¨ora om den sl˚ar med tillr¨acklig kraft.
6.3
Etiska och milj¨
om¨
assiga aspekter
D˚a vi utvecklar en produkt som ¨ar avsedd att avliva r˚attor f¨or att m¨anniskor ska kunna leva
bekv¨amare finns ett tydligt etiskt dilemma att diskutera.
R˚attor som lever i anknytning till m¨anniskor orsakar ofta stora skador och kan ¨aven b¨ara med
sig sjukdomar som i v¨arsta fall kan orsaka pandemier. Man skulle d¨arf¨or kunna s¨aga att ¨andam˚alet
helgar medlen. Att avliva r˚attor med mekaniska f¨allor kan ocks˚a ses som ett humanare s¨att ¨an med
gift, som fortfarande anv¨ands i stor utstr¨ackning, d˚a r˚attan under ideala omst¨andigheter d¨or direkt
n¨ar den blir tr¨affad. R˚attor som ¨ater gift d¨or f¨orst efter n˚agra dagar och d˚a p˚a ett mer sm¨artsamt
s¨att.
En annan f¨ordel med att anv¨anda mekaniska r˚attf¨allor j¨amf¨ort med gift ¨ar att inget gift riskerar
att hamna i vatten som sedan dricks av m¨anniskor och djur.
Dessutom har inga tester p˚a djur har genomf¨orts i detta examensarbete d˚a en veterin¨ar m˚aste
n¨arvara vid tester p˚a djur, ifall n˚agot skulle g˚a snett s˚a att djuret inte ska lida i on¨odan. D¨armed
beslutade vi att avst˚a fr˚an det och ist¨allet ha det som en avgr¨ansning i examensarbetet.
I en slutprodukt skulle f¨allan troligtvis tillverkas i en termoplast, till exempel polyeten, som ¨ar
enkel att ˚atervinna. Om f¨allan anv¨ander sig av st¨orre sodastream-patroner ¨ar det m¨ojligt att fylla
p˚a patronerna, vilket inte g˚ar med de mindre patroner som anv¨ands i Nomors nuvarande f¨allor.
6.4
J¨
amf¨
orelse med Nomors nuvarande f¨
allor och framtida
f¨
orb¨
attringsm¨
ojligheter
Nomor anv¨ander i huvudsak tv˚a olika f¨allor f¨or montering i avloppssystem, WiseTrap och RatTrap.
WiseTrap monteras p˚a avloppsr¨oret och drivs av ett batteri. RatTrap monteras i f¨orsta hand vid
sidan om avloppsr¨oret och drivs av en koldioxidpatron. Enligt tekniker p˚a Nomor ¨ar en f¨alla med
koldioxidpatron mer robust eftersom den inneh˚aller mindre elektronik. En f¨alla som placeras p˚a
avloppsr¨oret d¨odar fler r˚attor eftersom r˚attorna inte beh¨over lockas in i f¨allan. Vid framtagandet av
koncept f¨ors¨okte dessa tv˚a egenskaper kombineras f¨or att f˚a en f¨alla med de b¨asta egenskaperna.
Den utvecklade f¨allan anv¨ander samma typ av sensorer som WiseTrap vilket inneb¨ar att den
borde ha samma f¨oruts¨attningar att uppt¨acka r˚attor. Kolvens tr¨affyta ¨ar d¨aremot n˚agot mindre
vilket g¨or att r˚attor som r¨or sig vid kanten av stora r¨or eventuellt kan smita f¨orbi f¨allan. Bottendelen
Eftersom f¨allan just nu ¨ar i ett prototypstadie ¨ar det m˚anga delar som skulle beh¨ova ¨andras f¨or
att den ska kunna serieproduceras. F¨allan best˚ar i nul¨aget av m˚anga sm˚a kompontenter vilket inte
l¨ampar sig bra till serieproduktion. F¨allans olika delar ¨ar ocks˚a tillverkade i m˚anga olika material
eftersom det var sv˚art att hitta verkst¨ader/f¨oretag som kunde tillverka delarna. I en slutprodukt
skulle troligtvis de flesta delar formsprutas i plast f¨or en billig och l¨att konstruktion med fin ytfinhet.
En f¨ordel med att f¨allan best˚ar av m˚anga sm˚a delar ¨ar att varje del ¨ar l¨attillverkad d˚a de har relativt
enkla geometrier. M˚anga delar skulle ¨aven kunna integreras till enstaka delar f¨or att minska antalet
komponenter.
6.5
Problem under arbetets g˚
ang
D˚a vi besultade att 3D-printa st¨orre delen av f¨allans ing˚aende delar blev toleranser och ytfinheter
inte lika bra som om de vore gjorda i metall. Urtag och h˚al p˚a delarna blev oftast mindre med 1
mm ¨ar planerat, vilket gjorde att delar fick 3D-printas om p˚a nytt alternativt, slipas med vanligt
sandpapper eller kl¨ammas fast. Vissa delar beh¨ove dessutom supportmaterial f¨or att dem skulle
kunna 3D-printas, som i sig inte var helt enkelt att ta bort. Ytfinheten p˚a cylindern blev inte helt
perfekt utan fick brotchas upp i efterhand. En annan l¨osning f¨or att f˚a b¨attre ytfinhet skulle kunna
vara att placera ett tunt metallr¨or inuti cylindern. Konstruktionsm¨assigt skulle vissa m˚att beh¨ova
justeras f¨or att underl¨atta montering av f¨allans ing˚aende delar. Ett allm¨ant r˚ad till n¨asta till n¨asta
prototyp ¨ar att b¨orja utg˚a ifr˚an en befintlig fj¨ader som finns tillg¨anglig n¨ar kolven och cylindern
ska konstrueras, d˚a leta efter en mekanisk fj¨ader i efterhand med vissa egenskaper tar tid. En enkel
sak som inte hann g¨oras i examensarbetet var att testa en desarmeringsensor som reagerar p˚a ljus.
Detta b¨or dock inte vara n˚agra problem.
6.6
Framtida arbete
Det s¨att som f¨astanordningen (som designas i det andra examensarbetet) ¨ar utformat p˚a g¨or att
avlivningsanordningen m˚aste monteras utanp˚a f¨astet. Se figur 28. Detta g¨or att vid slag kommer
det ut¨over en upp˚atriktad kraft verka ett vridande moment p˚a f¨astanordningen. F¨or att motverka
detta kan f¨astet designas om s˚a att avlivningsanordningen kan monteras i mitten av f¨astet. Detta
skulle g¨ora f¨allan b˚ade mer kompakt och stabil. Dessutom finns m¨ojligheten att placera sensorerna
i samma h¨ojdled och symmetriskt p˚a vardera sida om f¨allan, vilket g¨or att man inte beh¨over lika
avancerad programvara f¨or sensorerna.
En annan f¨orb¨attring till n¨asta prototyp ¨ar att pr¨ova med en Sodastream-patron ist¨allet f¨or
mindre CO2-patroner. Vi testade 16g och 25g patroner p˚a RatTrap vilket gav 24 respektive 39 slag.
En Sodastream innehller 425g koldioid b¨or d˚a ungef¨ar f˚a 270 slag genom att ber¨akna medelv¨ardet
fr˚an testerna p˚a dem mindre patronerna. Huvuddelen av f¨allan skulle d˚a kunna vara monterad i
avloppsr¨oret medan Sodastream-patronen kan monteras under brunnslock tillsammans med
kommu-nikationsutrustnningen som visar och samlar data. P˚a s˚a s¨att blir servicen enklare d˚a om r˚attf¨allan
nere i brunnen fungerar problemfritt. Ett st¨ankskydd i form av ett h¨olje beh¨ovs f¨or att f¨allan ska
kunna ha en IP-klassifieras som garanterar att elektronik ¨ar skyddad ifr˚an diverse p˚afrestningar som
