Framtagning av ny cykelbelysning med ljussignalering
Pedalbelysning med integrerad stopplykta och körriktningsvisare
Nathalie Ghorbani
Framtagning av ny cykelbelysning med ljussignalering
av
Nathalie Ghorbani
Examensarbete TRITA-ITM-EX 2018:483 KTH Industriell teknik och management
Hållbar produktionsutveckling
Kvarnbergagatan 12, 151 81 Södertälje
Framtagning av ny cykelbelysning med ljussignalering
Nathalie Ghorbani
Godkänt
2018-06-13
Examinator KTH
Mark W. Lange
Handledare KTH
Louise Maniette
Uppdragsgivare
Millcroft AB
Företagskontakt/handledare
Nicklas Ekstrand
Sammanfattning
Syftet med projektet var att ta fram en ny cykelbelysning för att höja cyklisters säkerhet och förenkla trafikregler samt utförandet av signalering. Genom en nulägesanalys av befintliga produkter, elektronikkomponenter och slutanvändarnas uttalanden kunde kundbehov tas fram. Därefter rangordnades kundbehoven och en funktionslista tillsammans med en produktspecifikation kunde verkställas. Med dem som grund
utfördes en idégenerering med flera olika lösningskoncept där ett val gjordes baserat på en Kesselringmatris. Det vinnande konceptet var ett par pedaler med integrerad
belysning. Genom en accelerometer fungerar pedalen som en bromslykta och med hjälp av en extern kontroll kan körriktningsvisare sättas igång som projiceras på marken. Elektriciteten som behövs till pedalernas belysning genereras när cyklisten roterar pedalaxeln via en generator. Som slutsats uppfylldes projektets mål men mer arbete behöver göras kring projektets avgränsningar för en färdig produkt.
Nyckelord
Cykelbelysning, körriktningsvisare, stopplykta, pedal, cykellampa,
pedalbelysning, ljussignalering, handsignalering, trafiksignalering, blinkers,
stoppsignal, cyklist, cykel, bromslykta, Bluetooth, IR, accelerometer, gyroskop
TRITA-ITM-EX 2018:483
Development of new bicycle lights with signal lights
Nathalie Ghorbani
Approved
2018-06-13
Examiner KTH
Mark W. Lange
Supervisor KTH
Louise Maniette
Commissioner
Millcroft AB
Contact person at company
Nicklas Ekstrand
Abstract
The purpose of the project was to develop a new bicycle light in order to improve
cyclists’ safety and to make it easier for them to follow traffic regulations. Using a status analysis of existing products, electronics and the end users statements the customer needs could be documented. Then the needs were ranked and a function list together with a product specification was produced. With them as a base the brainstorming could begin where multiple concept solutions were made and one of them chosen as a winner through a Kesselring matrix. The winning concept was a pair of pedals with integrated lighting. With the help of an accelerometer the pedal worked as a brake light and with an external control system turn signals could be turned on and were projected on the ground. The electricity needed for the pedals light system is generated when the user rotates the pedal axis with the help of a generator. As a conclusion all the project goals were fulfilled but more work needs to be done regarding the projects limitations for a complete production ready product.
Key-words
Bike light, bicycle light, turn signals, stop signal, pedal, pedal lights, signal lights,
light signals, hand signing, traffic signals, blinkers, stop light, bicyclist, cyclist,
brake signal, Bluetooth, IR, accelerometer, gyroscope
Innehåll
1 Inledning ... 1
1.1 Bakgrund ... 1
1.2 Syfte ... 2
1.3 Mål ... 2
1.4 Avgränsningar ... 2
1.5 Krav ... 2
1.6 Uppdragsgivande företag ... 2
2 Lösningsmetoder ... 3
2.1 Problem ... 3
2.2 Faktainsamling ... 4
2.3 Datainsamling ... 4
2.4 Analys av fakta och data ... 4
2.5 Konceptframtagning ... 4
2.6 Utvärdering koncept ... 4
2.7 Slutkoncept ... 4
3 Nulägesanalys ... 5
3.1 Befintliga produkter ... 5
3.1.1 Befintliga körriktningsvisare ... 5
3.1.2 Befintlig bromslykta ... 6
3.1.3 Befintliga körriktningsvisare och bromslykta ... 6
3.2 Befintliga elektronikkomponenter ... 6
3.2.1 Arduino UNO ... 7
3.2.2 Lysdiod... 8
3.2.3 Brytare ... 8
3.2.4 Radiokommunikation ... 8
3.2.5 Infraröd strålning ... 9
3.2.6 Accelerometer och gyroskop... 10
3.2.7 Fotoresistor/LDR ... 10
3.2.8 Ultraljudssändtagare ... 10
3.2.9 Tiltsensor ... 10
3.2.10 Hallsensor... 10
3.3 Säkerhetsaspekter med avseende på ljussignalering ... 10
3.4 Datainsamling från slutanvändare ... 10
3.4.1 Intervju ... 11
3.4.2 Enkät ... 11
3.5 Analys av data ... 11
3.5.1 Enkät ... 11
4 Teoretisk referensram ... 15
4.1 Behovsanalys ... 15
4.2 Produktspecifikation ... 15
4.3 Funktionsanalys ... 15
4.4 Morfologisk matris ... 15
4.5 Brainstorming ... 15
4.6 Kesselringmatris ... 16
5 Genomförande ... 17
5.1 Behov- och funktionsanalys ... 17
5.1.1 Behovsanalys ... 17
5.1.2 Produktspecifikation ... 19
5.1.3 Funktionsanalys ... 20
5.2 Idégenerering ... 21
5.3 Val av idé ... 25
5.4 Konceptframtagning ... 26
5.4.1 Allmänt om pedaler... 26
5.4.2 Test av pedalbelysning ... 27
5.4.3 Test av elektronik ... 29
5.4.4 Test placering av körriktningsvisare ... 31
5.4.5 Formgivning ... 31
5.5 Slutkoncept ... 33
5.5.1 Pedal ... 33
5.5.2 Kontroll ... 35
6 Resultat ... 37
6.1 Materialval ... 37
6.2 Hållfasthet ... 38
6.3 Val av kommunikation ... 38
6.4 Specifikationer pedal... 38
6.5 Specifikationer kontroll ... 39
6.6 Funktionsuppfyllnad ... 40
7 Diskussion ... 41
7.1 Syfte ... 41
7.2 Hållbarhet ... 41
7.3 Enkät ... 41
7.4 Rangordning av behov ... 42
7.5 Målvärden ... 42
7.6 Val av komponenter ... 42
7.7 Slutkonceptet i verkligheten ... 42
8 Slutsats ... 43
1 Inledning
I Sverige idag finns många cyklister och nu sker också en ökad användning av elcyklar. På gång- och cykelbanor förekommer ibland incidenter som kan leda till kollision mellan olika trafikanter, däribland cyklister.
1.1 Bakgrund
Enligt Trafikanalys statistik år 2017 var det 1940 cyklister som skadades eller dödades i trafiken (Trafikanalys, 2018). Av dem cyklister som skadats och uppsöker akutsjukvård anger sju procent att de skadats i kollision med en annan cyklist och en procent att kollision skett med fotgängare respektive mopedist (Niska & Eriksson, 2013). I ungefär var tionde singelolycka har ursprunget varit att cyklisten tvingats väja för någon annan trafikant (Niska, et al., 2013). Även fotgängare som skadats vid kollision med cyklister förekommer (Berntman, 2015).
Med den ökade användningen av elcyklar kommer säkerheten behöva höjas för cyklister och ett bättre samspel mellan trafikanter utvecklas. Elcyklarna kommer sannolikt öka medelhastigheterna på
cykelvägarna och kan ha en större inverkan vid eventuella olyckor då dessa väger mer än vanliga cyklar.
(Niska & Wenäll, 2017)
Trots stora politiska ambitioner om cykelvänliga samhällen berättar Dag Balkmar i en rapport att cyklismen i Sverige inte ökar. Orsaken till detta menar han är den otrygghet och osynlighet cyklisterna upplever i trafiken (Balkmar, 2014). Även cykelforskaren Anna Niska bekräftar att cyklisterna känner sig osynliga och utsatta för risk på vägarna (Niska, 2007).
Cyklister är dessutom mycket sämre på att följa trafikregler i jämförelse med bilister vilket försämrar säkerheten ytterligare. Genom fokusgrupper har Carl Holgersson kunnat undersöka vad som är den underliggande faktorn till detta. Resultatet visade att den starkaste orsaken var att cyklister medvetet valt att inte följa reglerna. Många gjorde detta eftersom de ansåg att det var lätt att bryta mot
trafikreglerna. En åtgärd skulle kunna vara att göra reglerna för cyklister tydligare och enklare att följa.
(Holgersson, 2011)
Enligt Trafikförordningen (1998:1276) behöver en förare som avser att vända, svänga, ändra körfält eller starta från en vägkant signalera detta med en körriktningsvisare. Om fordonet inte innehar en körriktningsvisare behöver föraren istället signalera sin avsikt genom att räcka ut armen. Om föraren planerar att stanna eller hastigt sänka farten behöver signal ges med bromslyktan. Om fordonet inte innehar någon bromslykta behöver föraren istället signalera sin avsikt genom att höja upp armen. (SFS, 1998)
Detta innebär att de allra flesta cyklisterna idag måste signalera med handen när de avser att vända, svänga, byta körfält, starta från vägkant eller sänka farten. Efter egna observationer är det ändå, av okänd anledning, många cyklister som inte använder denna signalering. Detta utgör en fara både för cyklisten och andra trafikanter.
I en undersökning av VTI, Statens väg- och transportforskningsinstitut, visade det sig att om en mopedförare har en moped utrustad med körriktningsvisare är sannolikheten dubbelt så stor att signalering görs vid avsikt att svänga jämfört med dem som inte har en körriktningsvisare. I undersökningen hade man dock svårt att fastställa den verkliga anledningen till att så många inte signalerar. Men en del av testpersonerna svarade att den huvudsakligen anledningen var eftersom de ville ha kvar båda händerna på styret utav olika skäl. Av 43 personer angav sju stycken att anledningen var på grund av upplevd sämre balans, en upplevde sämre beredskap och fem stycken behövde ha kvar händerna för att kunna sköta gas och koppling. (Öström, 1980)
Även om ovan nämnda undersökning gjordes på mopedister borde den i viss mån kunna vara likvärdig för cyklister. Med studien som underlag kan man därför säga att det är problematiskt att cyklister inte använder sig av körriktningsvisare. Utan körriktningsvisare blir handsignalering dessutom mycket svårare att ses i mörker. Då behövs handskar med reflex om signaleringen ska synas.
I en studie med 3845 cyklister visade det sig att genom att göra cyklister mer synliga i trafiken ökade deras och medtrafikanters säkerhet. Med permanenta varselljus monterade på cyklarna som lös under hela färden minskade förekomsten av olyckor med andra trafikanter med 47 %. (Madsen, et al., 2013)
1.2 Syfte
Om cyklismen ska kunna öka i Sverige behöver säkerheten för cyklisterna höjas och trafikreglerna göras enklare att följa. Detta projekt kommer ha som syfte att utveckla och framställa en kombinerad körriktningsvisare och bromslykta, ämnad för cyklister. På så sätt kan föraren med enkelhet signalera andra trafikanter utan att behöva lyfta handen från styret och samtidigt synas bättre både nattetid och dagtid.
1.3 Mål
• Framställa en prototyp som kan placeras på cyklist/cykel för ljussignalering (med plats för ingående elektronik).
• Ta fram specifikationer för hur belysningen ska fungera.
• Skapa en slutlig visuell prototyp för att visa alla ingående funktioner.
1.4 Avgränsningar
• Prototypen kommer utgå från dimensionerna på vanliga stadscyklar.
• Ingen hänsyn kommer tas till andra än slutanvändarens behov.
• Inga egna tester kommer utföras på krav på belysningens ljusstyrka.
• Elektroniken i produkten kommer bara testas med hjälp av Arduinos mikrokontrollerkort.
1.5 Krav
När det gäller fordon i trafiken finns det en del svenska lagar att ta i beaktning. Den slutliga prototypen behöver därför följa det som är bestämt i Trafikförordningen (1998:1276). (SFS, 1998)
• Lykta framåt ska ha vitt eller gult ljus.
• Lykta bakåt får inte visa vitt eller gult ljus förutom vid backning.
• Lykta med blinkande ljus får användas för körriktningsvisare, baklykta på cykel och bromslykta.
• Baklykta får blinka med en frekvens på minst 200 blinkningar per minut.
1.6 Uppdragsgivande företag
Under examensarbetet har skolan som krav att studenterna hittar ett uppdragsgivande företag. För
2 Lösningsmetoder
För att utföra projektet krävs olika lösningsmetoder för att ta sig an olika problem. I Figur 1 finns alla lösningsmetoder som använts i detta projekt illustrerade och i vilken ordning de utförts. En del av lösningsmetoderna beskrivs mer detaljerat i Kapitel 4. Teoretisk referensram.
Figur 1 Illustration över valda lösningsmetoder.
2.1 Problem
Det första som gjordes var att försöka förstå problemet och komma överens med uppdragsgivare och handledare om vilka kravs som ställs på projektet.
2.2 Faktainsamling
En faktainsamling behövde göras över nuläget för dem områden som projektet berör såsom befintliga produkter, elektronikkomponenter och säkerhetskrav på cyklister och signalering. Fakta togs fram främst genom rapporter, produkthemsidor och böcker. Detta gav en bra grund och förståelse för projektets problem och eventuella lösning.
2.3 Datainsamling
Genom intervjuer och enkäter gjordes en stor datainsamling på cyklisters behov och tankar.
Enkäter är en billig och enkel metod att använda får att få både kvantitativ och kvalitativ information.
Nackdelen är dock den tid som behöver investeras för att analysera och sammanställa samtliga respondenters svar. En enkät kan även ge upphov till feltolkningar och oseriösa svar.
Intervjuer är en metod som ger mer kvalitativ information men kräver också oftast mer förberedelser.
Under intervjun är det en fördel att direkt kunna ställa följdfrågor till den som intervjuas. Dessutom kan extra information identifieras genom exempelvis kroppsspråk och tonfall.
2.4 Analys av fakta och data
Genom analys av datan och faktainsamlingen kunde kundbehoven identifieras och tillslut en kravspecifikation utföras. Kundbehoven togs fram utifrån slutanvändarnas utlåtanden i enkät och intervju. Dessa översattes därefter till produktegenskaper för att få en mätbar lista på vad slutkonceptet ska klara av. Kravspecifikationen bestod utav en produktspecifikation och en funktionslista. Dessa kunde tas fram genom att låta slutanvändarna rangordna identifierade kundbehov och därefter själv vikta produktegenskaperna genom en behovs-egenskapsmatris.
2.5 Konceptframtagning
Utifrån dem krav som specificerats kunde en konceptframtagning utföras genom att först idégenerera.
För idégenereringen användes en variant av morfologisk matris som utgick ifrån funktionslistan.
Denna metod är bra för att vara säker på att ingen funktion glöms bort och helhetslösningarna innehåller det som behövs för att uppnå samtliga funktioner.
2.6 Utvärdering koncept
Alla helhetskoncept utvärderades genom en Kesselringmatris. Matrisen utgick från
produktegenskaperna och dess olika vikter. En Kesselringmatris är en bra utvärderingsmetod när en högre noggrannhet krävs och koncepten är specificerade på samma detaljnivå. Genom en analys av matrisen kan dessutom olika koncept kombineras för att ta fram det mest optimerade
helhetskonceptet.
2.7 Slutkoncept
För slutkonceptet valdes ingående komponenter genom olika tester av elektroniken och andra
funktioner. Genom fysiska tester kan det bevisas att konceptet fungerar även i verkligheten. Vid tester kan även problem upptäckas som inte kunnat föreställas vid endast idéstadiet.
Slutkonceptet utvärderades genom att bocka av tidigare framtagen funktionslista.
3 Nulägesanalys
I detta kapitel har den huvudsakliga fakta- och datainsamling som utförts i projektet dokumenterats.
3.1 Befintliga produkter
För att skapa en överblick över hur marknaden för körriktningsvisare och bromslyktor ser ut för cyklister idag undersöktes detta. Produkterna som undersöktes delades in i tre olika kategorier; de som innehöll endast körriktningsvisare eller bromslykta samt de produkterna med både körriktningsvisare och bromslykta. I Bilaga 1 jämförs de utefter produkternas pris och nämnda funktionskategorier. I Bilaga 2 finns en tabell med specifikationer för vardera undersökt produkt som även beskrivs nedan.
3.1.1 Befintliga körriktningsvisare Signal Pod
En körriktningsvisare som fästes i bak på cykeln. Produkten innehåller en LED-display där lamporna är formade som pilar. För att sätta igång körriktningsvisarna används en extern fjärrkontroll som fästes på styret. På kontrollen finns tre knappar, två av dem signalerar förflyttning i sidled medan en knapp i mitten tillkännager en varningssignal där båda pilarna på displayen börjar blinka. För att indikera vilken knapp som är intryckt lyser en liten lampa på kontrollen ovanför tryckt knapp. (Amazon, 2018) Cycl Winglights
Två körriktningsvisare som fästes i båda ändarna av styret för att synas både bakom, framför och vid sidan om cyklisten. Produkten finns tillgängliga genom två olika monteringsalternativ. En som
permanent fästes i det ihåliga styret och en som fästes genom att permanent montera magneter i styret som möjliggör att externa lampor fäster. Den magnetiska varianten är lätt att plocka av och ta med sig efter cykelturen. För att sätta igång körriktningsvisarna trycker man på änden av den lampa man vill ska blinka. (Cycl, 2018)
Zackees Turn Signal Cycling Gloves
Dessa körriktningsvisare är ett par handskar som ska göra handsignaleringen ännu tydligare. På handskarna sitter LED-lampor formade som pilar och ljussignaleringen är igång så länge ett par metallplattor, på tumme och pekfinger, är i kontakt med varandra. Med dessa handskar kan
signaleringen också göras med händerna kvar på styret för att synas framåt, även om det kanske inte ger en lika stor tydlighet. (Zackees, 2018)
Bicygnals Indicators
Detta är körriktningsvisare och belysning som fästes både bak och fram på cykeln, på sadelstolpen och på styret. För att sätta ingång visarna trycker man på dem integrerade knapparna på var sin sida om den avlånga främre lyktan. Med en lite rundad form på lyktorna är det tänkt att körriktningsvisarna ska synas även från sidorna. För att synas ännu bättre finns också reflexer integrerade i fästanordningen.
Lyktorna går lätt att plocka av från cykeln och förvaras i ett medföljande skyddsfodral, men tar ganska stor plats. Denna produkt innehåller även en indikatorlampa för batterinivån på lyktorna. (Amazon, 2018)
Platinet Bike Backpack
Denna körriktningsvisare tar sin form genom en väska. Väskan är tänkt ska användas av cyklister där signalering görs med hjälp av lampor på utsidan av ryggsäcken. Signalerna till väskans lampor ges via en extern kontroll som kan fästas på styret på cykeln. Signalerna kan visa att man avser att antingen fortsätta rakt fram eller svänga. Ytterligare en signal kan ges som en varningssignal. (PhotoPoint, 2018)
Bike Zone
Denna körriktningsvisare lanserades aldrig som en produkt men konceptet har belönats med
designpriset Lite-On’s Bronze Award (Lite-On, 2012). Produkten var tänkt kunna fästas fram eller bak på en av cykelns stolpar och genom trådlös kommunikation av föraren kunna signalera avsedd sväng.
Produkten skulle signalera detta genom en projicerad pil på vägen bredvid cyklisten med hjälp av laser.
(Yanko Design, 2012)
3.1.2 Befintlig bromslykta Sigma brakelight
Detta är en bromslykta som är kompatibel med dem cyklar som har vajerdragna mekaniska bromsar.
Den monteras på bromsvajern och ger ifrån sig ett ljus så fort man rör bromsen. Den väger endast 6 gram och har en aerodynamisk utformning. (Cykelkraft, 2018)
3.1.3 Befintliga körriktningsvisare och bromslykta Lumos Helmet
Denna hjälm har både integrerade körriktningsvisare och bromslykta tillsammans med vanlig belysning. Lyktorna är placerade både i fram och bak på hjälmen. Bromslyktan ger alla bakre lampor ett rött starkare sken och aktiveras genom en accelerometer som identifierar när farten sänks.
Körriktningsvisarna sätts igång genom en extern fjärrkontroll som fästes på styret. Batterierna på hjälmen och den externa kontrollen laddas genom en medföljande kabel som kopplas till strömkälla.
Utöver hjälmen finns också en tillhörande mobilapplikation att laddas ner av användaren. Där kan man få notifikationer om när batteriet behöver laddas, uppdatering av programvara finns tillgänglig eller själv anpassa lyktornas signaler och även se ifall elektroniken på hjälmen är av eller på. (Lumos, 2018) Velohub Blinkers
Denna produkt agerar både körriktningsvisare, bromslykta och belysning. Köparen kan välja att bara köpa en bakre lykta eller köpa ett set med både lykta i bak och fram. Den bakre lyktan monteras på underdelen av sadeln och den främre lyktan monteras på styret. Man kan även välja att montera lyktorna på sin korg eller pakethållare. För den bakre lyktan går det dessutom att köpa med en extra laserprojicerings-lampa som projicerar en radie bakom cykeln på marken för att uppmärksamma andra trafikanter att hålla avstånd.
För att sätta igång körriktningsvisarna på produkten används en extern kontroll som fästes på styret.
På kontrollen kan man välja att tända eller släcka belysningen och signalera förflyttning i sidled.
Batterierna för lyktorna laddas genom en USB-kabel som kopplas till en strömkälla. (Velohub, 2018)
3.2 Befintliga elektronikkomponenter
För elektroniken som ska användas vid framtagning av körriktningsvisare och bromslykta kommer följande att undersökas:
• Styrning:
Arduino UNO
• Trådlös kommunikation:
Radiokommunikation Bluetooth
WiFi
Infraröd strålning
• Sensorer:
Accelerometer och gyroskop Fotoresistor/LDR
Ultraljudssändtagare Tiltsensor
Hallsensor 3.2.1 Arduino UNO
I princip all elektronik styrs av kod i en mikrokontroller. Mikrokontrollers agerar som en dator och innehåller en processor, internt minne samt in- och utgångar. Arduino UNO (Figur 2) är ett
utvecklingskort som innehåller en mikrokontroller vid namn ATmega328, det är den som styr allt som kopplas till Arduino UNO. Utvecklingskortet innehåller även annan nödvändig kringelektronik, programmeras i utvecklingsmiljön Arduino IDE och kan anslutas till en dator via USB. Att den går att ansluta direkt till en dator gör det mycket smidigt att överföra kod från utvecklingsmiljön till
mikrokontrollern. Programmeringsspråket som används i Arduino IDE kallas Arduino Programming Language, ofta förkortat APL. Detta språk är baserat på C och C++.
Arduino har flera olika utvecklingskort men UNO är det vanligaste och i detta projekt kommer ett från Kjell Academy att användas. Strömförsörjning till utvecklingskortet sker genom att koppla USB- kontakten till en dator. Utvecklingskortet går även att användas fristående (utan dator) genom att strömförsörja den med en nätadapter eller att batteri som kopplas till en DC-kontakt. Kortet går också att strömförsörja med hjälp av en powerbank som kopplas till USB-kontakten.
Figur 2 Arduino Uno från Kjell Academy.
Utvecklingskortet består av 14 digitala GPIO-kontakter (General Purpose Input Output) som används för att exempelvis registrera knapptryckningar eller styra lysdioder. På kortet finns också 6 analoga ingångar som används för att bland annat koppla in sensorer. Det finns också ytterligare ingångar som används för att strömförsörja det mesta som kopplas till korten (5 V-stift och jordstift).
Utvecklingskortet är även utrustat med olika lysdioder där en av dem indikerar att kortet är igång, två lysdioder (TX oxh RX) visar när data skickas respektive tas emot av Arduino UNO och en lysdiod som är kopplad till GPIO-stift 13. Det finns även en omstartsknapp som återställer utvecklingskortet ifall problem skulle uppstå.
(Kjell & Company, 2016) 3.2.2 Lysdiod
En diod är en elektrisk komponent som bara släpper igenom ström åt ena hållet. Till skillnad från en resistor utgör dioden bara ett motstånd när strömmen går i ”rätt” riktning och om spänningen är tillräckligt hög. Framspänningsfallet är det som bestämmer ifall dioden ska släppa igenom strömmen och brukar ligga på 0,7 V.
Lysdioden (förkortat LED på engelska) är en vanlig likriktad diod som börjar lysa när ström går genom den. För att veta hur lysdioden ska kopplas är dess ben olika långa där det längre benet är dess anod.
När strömmen går genom lysdioden är det utefter vilket material den tillverkats i som bestämmer färgen den lyser i.
Lysdioder har blivit väldigt populära då de drar mycket mindre ström än traditionella glödlampor. Men till skillnad från glödlampor så begränsar inte en lysdiod hur mycket ström som kan gå igenom den.
Detta gör att om den direkt kopplas till en stor spänningskälla kommer kretsen att kortslutas och lysdioden gå sönder. Man behöver därmed oftast koppla lysdioder i serie med nödvändig resistor.
Vilken resistor som är nödvändig räknas enkelt ut med Ohms lag.
(Kjell & Company, 2016) 3.2.2.1 RGB-lysdiod
En RGB-lysdiod består av tre stycken högintensiva lysdioder som är ihopsatta till en. Denna diod har istället fyra ben. Tre av dessa är anodben, en för varje färg, medan det fjärde benet är ett gemensamt katodben. Detta kallas ”common cathode” på engelska.
Med en RGB-lysdiod kan samma diod lysa med tre olika färger (rött, grönt, blått). Genom att lysa med flera av färgerna samtidigt kan man dessutom åstadkomma en mängd andra färger. Exempelvis blir diodens ljus lila om blått och rött lyser samtidigt och ett vitt ljus fås när alla färger lyser med full styrka.
(Kjell & Company, 2016) 3.2.3 Brytare
En brytare används som en knapp för att växla mellan 0 och 1. Detta gör att man exempelvis kan styra när en krets är sluten eller inte. När man kopplar en brytare till Arduino reagerar utvecklingskortet på när någon trycker ner eller släpper upp knappen på brytaren. Koppling av brytare kan göras på två olika sätt: NO och NC. Med NO, Normally Open, är kretsen i ordinarie läge öppen och ingen ström går genom den. Men så fort knappen trycks ner på brytaren slutes kretsen och ström tillåts gå genom den.
Med NC, Normally Closed, sker motsatsen till NO. Kretsen är i ordinäre läge sluten men när brytarens knapp trycks ner bryts kretsen. Tryckknappen kan vara återfjädrande och i sådana fall gå tillbaka till
Vissa frekvensband kräver en licens och bara ett antal får användas av privatpersoner i olika länder.
(Arimany, 2011)
Frekvensbanden nedan är de som är tillåtna att använda för radiostyrning i Sverige utan tillstånd.
(Post- och telestyrelsen, 2013)
• 26,82–26,83 MHz
• 26,86–26,94 MHz
• 26,99–27 MHz
• 27,04–27,05 MHz
• 27,09–27,1 MHz
• 27,14–27,15 MHz
• 27,19–27,2 MHz
• 30,265–30,355 MHz
• 40,66–40,8 MHz
• 439,6875–439,9875 MHz 3.2.4.1 Bluetooth
En typ av radiokommunikation är Bluetooth. Sammankoppling genom Bluetooth sker genom att sätta två enheter i sammankopplingsläge (pairing mode) där den ena enheten (värdenheten) hittar den andra enheten (slavenheten). Beroende på vilken räckvidd som behövs för kommunikationen mellan enheterna finns tre olika Bluetooth-klasser. Klass I har en räckvidd på 100 m, Klass II 10 m och Klass III 1 m. Den vanligaste klassen som förekommer i portabel konsumentelektronik är Klass II. Vilka funktioner som ska kommuniceras genom Bluetooth-enheterna bestäms beroende på vilken profil enheterna har. Profiler används för att inte behöva utrusta alla Bluetooth-enheter med alla funktioner eftersom allihop sällan behövs på en enhet. För att applicera detta till Arduino finns Bluetooth-moduler och -shields (kräver ingen kopplingsplatta). (Kjell & Company, 2015)
3.2.4.2 WiFi
WiFi kan användas för att kommunicera genom att trådlöst ansluta sig till ett nätverk genom en router.
Kommunikationen sker genom radiovågor på 2,4 GHz- eller 5 GHz-bandet (där 2,4 GHz är standardfrekvensbandet). Det finns flera olika standarder för WiFi som är benämnda Wireless B, Wireless G, Wireless N och Wireless AC. Skillnaden dessa emellan är den teoretiska max-
överföringshastigheten. Den långsammaste är Wireless B som ligger på 11 Mb/s tillskillnad från den snabbaste och senaste standarden Wireless AC som har en maxhastighet på 433 Mb/s. Den vanligaste av dessa standarder är Wireless N med hastigheter på upp till 150 Mb/s. Prestandan kan dock snabbt sjunka om störningar uppkommer från exempelvis mikrovågsugnar, Bluetooth-enheter och andra trådlösa nätverk. För att ansluta Arduino till WiFi behövs en modul för detta. (Kjell & Company, 2015) Direct WiFi kräver ingen router utan lagrar informationen i ett moln. Med två Direct WiFi-komptibla enheter kan man därmed kommunicera genom WiFi utan en fast router. (Kellner & Silverforsen, 2017) 3.2.5 Infraröd strålning
Infraröd strålning är ljus som är osynlig för det mänskliga ögat men är en del av många synliga
ljuskällor, såsom solen. En infraröd sensor består av en mottagare och en sändare. Mellan dessa skickas infraröd strålning med våglängder som ligger mellan 0,78 µm till 1 mm. Sändaren består av en lysdiod och fungerar på samma sätt som beskrivits i tidigare avsnitt. Mottagaren är också en typ av diod, en IR- fotodiod. Fotodioder är ljuskänsliga och en IR-fotodiod är känslig för just infraröd strålning. Ju
starkare strålning som påverkar fotodioden desto mindre blir dess resistans. Men mellan sändare och mottagare krävs fritt utrymme för att inte störa den infraröda strålen. (Rackley, 2007).
3.2.6 Accelerometer och gyroskop
En accelerometer består av tre olika sensorer som känner av förflyttning i någon av riktningarna, x, y eller z. Accelerometern räknar ut den linjära accelerationen i varje riktning. Ett gyroskop som även den består av tre sensorer mäter rotationshastighet. Ett gyroskop gör det därför möjligt att även mäta ifall komponenten vrids runt någon av x, y eller z-axlarna. En accelerometer tillsammans med ett gyroskop kan därmed ge en ganska exakt information på om och hur något förflyttas. Både accelerometern och gyroskopet mäter endast förändringar och inga absoluta värden. Till Arduino finns det moduler som innehåller både accelerometer och gyroskop. (Bränn, 2017)
3.2.7 Fotoresistor/LDR
Fotoresistorer eller LDR:s (light dependent resistors) är komponenter vars resistens beror på hur mycket ljus den exponeras för. Fotoresistorer består av kadminsulfid (CdS) då materialet är mycket känsligt för ljus. I mörker kan fotoresistorn ha ett väldigt högt motstånd men så fort den utsätts för ljus absorberas det av resistorn och resistansen blir lägre. (Mikkelsen & Svanfors, 2013)
3.2.8 Ultraljudssändtagare
En vanlig avståndsmätare är en ultraljudssändtagare. Det är en komponent som kan både sända och ta emot högfrekventa ljudvågor. När avståndsmätarens utsända ljudvåg möter ett objekt reflekteras ljudvågen och mätaren detekterar hur lång tid det tog för ljudvågen att komma tillbaka. På så sätt kan mätaren räkna ut avståndet till objektet eftersom ljudets hastighet är en känd faktor. Men en
ultraljudssändtagare har svårt att ta emot ljudvågor när objektet ljudet reflekteras mot har en ojämn yta. (Fredlund, et al., 2016)
3.2.9 Tiltsensor
Tiltsensorer används för att bestämma om ett föremål lutar. En tiltsensor fungerar ungefär som en tryckknapp. Men den består av två metallkulor inuti en dosa som sluter en krets när de befinner sig i mitten av dosan. Om sensorn lutas mer än 30° kommer kulorna förflyttas från kontaktpunkten i mitten av dosan och därmed bryta kretsen. (Andersson, et al., 2012)
3.2.10 Hallsensor
Hallsensorer används för att detektera magnetiska fält. Sensorn består av en sluten krets där dess spänning varierar beroende på externa magnetiska fält. Detta gör den genom att använda sig av Halleffekten, som är ett elektriskt fält som uppstår när en ledare eller halvledare placeras vinkelrätt mot ett magnetfält. Med en Hallsensor kan man bland annat mäta rotationshastigheten på ett hjul.
(Forsberg, 2016)
3.3 Säkerhetsaspekter med avseende på ljussignalering
Reglering kring körriktningsvisare på cyklar finns i nuläget inte. Men för motorfordon ska
blinkfrekvensen vara 90 ± 30 blinkningar per minut och avge ett synligt orangegult ljus enligt EU:s gemensamma regelverk (UNITED NATIONS, 2014). Om föraren inte kan se körriktningsvisarna från förarplats ska en kontrollsignal finnas synlig. Denna signal ska vara en grön ljussignal och/eller en
3.4.1 Intervju
En intervju utfördes med Björn Engström, cyklist och ordförande i Cykelfrämjandet. Syftet med intervjun var att skaffa större förståelse kring hur säkerheten är och upplevs av cyklister. Men även att kunna identifiera kundbehov eller oförutsägbar information.
Intervjun utfördes den 27 mars 2018 på Uppsala Stadsbibliotek. Genom en fysisk intervju kunde information lätt delas utan missförstånd med chans till extra kommentarer och hänsyn till
kroppsspråk. Under intervjun kunde värdefulla utlåtanden mottas och hela intervjun går att ta del av i Bilaga 3.
3.4.2 Enkät
En enkät framställdes med hjälp av webtjänsten Google Formulär för att få fram kvantitativ
information från cykelbrukare. Enkäten utformades med 14 olika frågor och innehöll både kryssfrågor, flervalsfrågor och friskrivna svar. Största fokus i enkäten låg på att se om och hur cyklister signalerar i trafiken och ifall olyckor upplevts i samband med detta. Men syftet var även att se ifall ett behov verkligen fanns av ny cykelbelysning och vilka krav som i sådana fall slutanvändarna ställer på belysningen. Enkäten publicerades därmed i flera forum på sociala nätverk med avsikt att nå ut till målgruppen cyklister. Enkäten går att se i sin helhet i Bilaga 4.
Den 26:e mars 2018 publicerades enkäten i Facebookforumen nedan:
• Cykelpendlarna
• Cykla i Västerås
• Cyklister i Sthlm med minimal admin
• Kallhäll Cykelpendlare
• Cyklistbubblan – för oss som cyklar
• Cykla i Stockholm
• Vi som gillar gamla cyklar
• Cyklande tjejer!
Den 28:e mars 2018 publicerades enkäten på forumen:
• Sveriges största cykelklubb
• Fredrikshof
• Happymtb
3.5 Analys av data
Datan analyserades genom att gå igenom varje svar enskilt, men även genom att analysera svarande med samma svar i vissa frågor och leta efter eventuella mönster.
3.5.1 Enkät
Enkäten genererade 245 enskilda svar, alla dessa finns i Bilaga 5 och Bilaga 7 (i Bilaga 6 finns även en sammanfattning av dem friskrivna svaren). Av dem svarande var 71 % män. De flesta vuxna i åldern 31–60 år men även en del över 60 år och unga vuxna i åldern 19–30 år. Men inga tydliga mönster hittades baserat på ålder eller kön.
Nästan alla respondenter cyklar varje dag eller varje vardag och använder främst cykeln som färdmedel eller vid motionering. För att synas i trafiken har de flesta lykta fram och bak på cykeln samt reflexer på cykeln. Exakt det som krävs för att köra lagligt. Ganska många använder även reflexer på kläderna.
När det gäller vad respondenterna vill ha eller gillar med sin cykelbelysning (utifrån de alternativ som fanns att välja på) var lång batteritid viktigast. Därefter vill de svarande att belysningen ska ha starkt ljus (inget som kommer tas i beaktning i detta projekt), att belysningen är lätt att sätta på/ta av och att den innehar ett laddningsbart batteri.
Figur 3 När utförs trafiksignalering av cyklister.
Nästan 58 % anger att de alltid signalerar vid sväng, byte av körfält och start vid vägkant, se Figur 3.
Samtliga ger signal genom att sträcka ut armen (förutom en som har blinkers på sin cykelbil). De flesta som angav att de inte signalerar gör det för att de tycker det är onödigt eller försöker anpassa sig till trafiken och kollar mycket runt omkring sig för att se när det är fritt fram. Men flera av dem svarande visar ingen signalering av säkerhetsskäl då de inte vill släppa styret och kunna mista kontroll av fordonet. 76 % av respondenterna har själva varit med om eller sett olyckor då cyklister svängt, bytt körfält eller startat vid vägkant, se Figur 4.
När det gäller signalering vid kraftig inbromsning och stopp var det bara 20,5 % av respondenterna som alltid påvisar detta, se Figur 3. Tre stycken använder automatisk bromslykta men de flesta signalerar med uppsträckt arm. En del viftar med armen upp och ner för att bara påvisa inbromsning.
Tre personer använder även rösten för att signalera. En del verkar inte veta att signal behövs och har därför inte koll på hur detta ska visas. Väldigt många vill hålla kvar händerna på styret när de bromsar, dels för att bromsarna kan sitta på styret men även för att kunna hålla balansen. Många av dem svarande säger också att de inte hinner tänka på att visa någon signal vid en snabb inbromsning, fokus ligger på att bromsa och se framförvarande trafik. Två stycken påpekar också att de tror att
medtrafikanter inte förstår handsignalen för stopp och inbromsning vilket gör att de inte använder den.
60 % har själva varit med om eller sett olyckor där andra trafikanter inte sett en cyklists inbromsning eller stopp, se Figur 4.
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Vid sväng, byte av körfält och start vid vägkant Vid kraftig inbromsning och stopp
Cyklisters utförda trafiksignalering
Ja Ibland Nej
Figur 4 När har farliga situationer upplevts för cyklister.
Fler signalerar vid sväng än vid stopp. Det är även vid svängar och byte av körfält som de svarande sett eller upplevt flest olyckor. Dessa situationer verkar vara farligare i trafiken än vid stopp och kanske är det även därför fler väljer att signalera just vid sväng och byte av körfält.
7 av 11 som aldrig signalerar vid sväng, byte av körfält eller start från vägkant hade själva utsatts för olyckor i samband med detta. Men dessa väljer ända inte att utföra någon signal i dessa situationer.
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Vid sväng eller byte av körfält Vid inbromsning eller stopp
Upplevd farlig trafiksituation för cyklist
Ja, jag har själv varit med om det Ja, jag har sett det hända andra Nej
4 Teoretisk referensram
En del begrepp som används i senare del av rapporten är sådana som lärts ut under den
maskintekniska utbildningen. Dessa begrepp kan behöva en förklaring för läsare som inte har en bakgrund inom produktutveckling eller designprocesser och beskrivs därför nedan.
4.1 Behovsanalys
En behovsanalys görs på insamlade kundutlåtanden och observationer. Detta genom att översätta utlåtanden och observationer till just behov och inte lösningar eller något annat. Behoven ska helst uttryckas som egenskaper hos produkten och inte användaren samt vara positivt formulerade. Detta gör dokumentationen mer konsekvent och det blir därför lättare att sedan översätta behoven till produktegenskaper. Vidare ska även orden måste och ska undvikas vid dokumentationen av behov.
Bedömning över hur viktiga behoven är görs i ett senare skede.
Genom att ha en bra dokumentation över kundernas behov kan den fortsätta användas även vid framtida designprocesser med samma målgrupp. Behov lever längre än lösningar och behovsanalysen är därmed en viktig dokumentation vid produktutveckling.
4.2 Produktspecifikation
Behoven uttrycks i vad kunden vill ha men för att göra en konkret produkt av det krävs en produktspecifikation. En produktspecifikation består av produktegenskaper och målvärden.
Produktegenskaperna är tekniska specifikationer som består av variabler som praktiskt går att mäta.
Idealet är att varje kundbehov ska kunna översättas till en produktegenskap. För att sedan kunna testa ifall egenskaperna är uppnådda krävs målvärden som bestämmer vilka värden som är godkända för varje egenskap. Målvärdena tas fram genom att se över den befintliga marknaden och egna uppsatta krav.
4.3 Funktionsanalys
För att ytterligare beskriva vad den slutgiltiga produkten ska göra används en funktionsanalys.
Funktioner beskriver vad lösningen aktivt ska göra. Detta genom att inte definiera lösningar utan endast vad produkten ska klara av.
En funktion definieras oftast som ett verb tillsammans med ett substantiv. Funktionerna kategoriseras utefter huvudfunktion, delfunktion och stödfunktion där varje funktion dessutom kan innehålla egna underfunktioner. Alla funktioner kan skrivas rakt upp och ner på en lista eller vävas samman i ett så kallat funktionsträd. Denna dokumentation kan sedan användas för att bocka av att slutprodukten uppfyller alla uppsatta funktioner.
4.4 Morfologisk matris
En morfologisk matris används för att ta fram lösningar till ett koncept utifrån krav eller funktioner.
Genom att komma på tänkbara dellösningar för varje enskilt krav eller funktion kan man säkerställa att ingen av dessa glöms bort. Man får därefter ut en matris genom att använda kraven/funktionerna som första kolumn i matrisen och framtagna dellösningar för varje rad. Med varje dellösning för
kraven/funktionerna kan helhetskoncept tas fram genom att kombinera dessa på olika sätt.
4.5 Brainstorming
En brainstorming används för att generera många idéer på kort tid. Kvantitet går före kvalitet för att stimulera den kreativa sidan hos deltagarna. Sessionen börjar med att bestämma ett tema för idéframtagningen och därefter startar deltagarna tänka ut lösningar som passar in på temat.
Lösningarna skrivs ner gemensamt och är synliga för alla. Sessionen avslutas när idéerna börjar sina ut eller en angiven tid är slut.
4.6 Kesselringmatris
En Kesselringmatris används när det krävs en hög noggrannhet på bedömningen utav koncept.
Matrisen kräver att kriterierna, i detta projekt produktegenskaperna, är viktade utifrån hur viktiga de är för kunden. Matrisen kräver också ett referenskoncept, förslagsvis en befintlig produkt. Därefter betygsätts varje enskilt koncept utifrån hur väl de uppfyller varje kriterium på en skala från 1–5.
Referensen erhåller 3 poäng för varje kriterium (eller något annat koncept om det passar bättre som referens för ett enskilt kriterium) och de framtagna koncepten bedöms utefter det. 1 poäng betyder att konceptet uppfyller kriteriet mycket sämre än referensen, 3 poäng är samma som referensen och 5 poäng betyder att konceptet uppfyller kriteriet mycket bättre än referensen. Varje satt poäng
multipliceras därefter ihop med kriteriets vikt och till sist kan en totalpoäng tas fram genom att addera alla dessa tal.
När matrisen är klar ska en analys göras över vilket eller vilka koncept som väljs att gå vidare med.
Genom att analysera vilka funktioner som gett höga poäng i matrisen går det även att ta fram nya förbättrade kombinationskoncept.
5 Genomförande
I detta kapitel redogörs för det som kunnat utföras med den huvudsakliga nulägesanalysen som grund.
Såsom framtagning av behov, funktioner, egenskaper och lösningskoncept.
5.1 Behov- och funktionsanalys
Analyserna utfördes som en viktig del i projektet för förståelse om kundens behov och vad som krävs för att tillfredsställa behoven.
5.1.1 Behovsanalys
Enkäten tillsammans med intervjun av Björn Engström var det som stod till grund för identifieringen av kundbehov.
Ett stort behov var starkt ljus men är inget som kommer tas i beaktande under detta projekt. Utan dessa är de identifierade kundbehoven för detta projekt:
• Är snygg
• Är vädertålig
• Har en låg vikt (/ger ej obalans)
• Lätt att montera/demontera
• Kan fästas på flera olika ställen
• Är svår att stjäla
• Ljusstyrkan går att justera
• Lätt att stänga av/sätta på
• Bländar inte medtrafikanter
• Belysningen syns från alla håll
• Fungerar länge utan laddning
• Tar liten plats
• Har lång livslängd
• Har ett lågt pris
• Enkel att förstå
Även en del delighters identifierades utifrån enkäten och intervjun. Dessa skulle kunna användas för att få den framtagna produkten att sticka ut lite på marknaden. Följande lista innehåller dessa delighters:
• Batterilös (dynamo, solceller, magnetfält)
• Ljusstyrkan anpassas automatiskt
• Synlig även i dagsljus
• Minne utefter senast använd ljusstyrka
• Aerodynamisk
• Svår att tappa bort
• Laserprojicering på marken som en körbana
• Standardbatterier som går att byta
• Batteriet på elcykel driver lamporna
• Något som påminner en om att ladda belysningen 5.1.1.1 Rangordning av kundbehov
För att rangordna kundbehoven togs tidigare enkätrespondenter till hjälp. En ny enkät skickades ut till dem som valt att ange sin mail-adress för att svara på eventuella extra frågor. Enkäten gick ut på att kategorisera 16 olika behov utifrån en tregradig-skala med alternativen ”Oviktigt”, ”Viktigt” och
”Jätteviktigt”.
Behoven som skulle kategoriseras anpassades och beskrevs lite mer extremt för att inte bara få in svar med alla behov kategoriserade som ”Viktigt”. Följande behov fick de svarande kategorisera:
• Är trendig/snygg
• Tål extrema väder
• Har en låg vikt
• Monteras/demonteras utan verktyg
• Kan fästas på flera olika ställen
• Är svår att stjäla
• Ljusstyrkan går att justera
• Går att stänga av/sätta på all belysning från ett ställe
• Bländar inte medtrafikanter
• Belysningen syns från alla håll
• Lyser länge utan laddning
• Är så liten att den får plats i fickan
• Är slitstark och robust
• Har ett lågt pris
• Går att förstå utan manual
Enkäten besvarades av 56 olika personer, resultatet finns i Bilaga 8. Men då 13 av dessa inte kategoriserat något av behoven som ”Jätteviktigt” valdes dessa att tas ur beräkning. Detta eftersom man på mindre bildskärmar inte såg alternativet ”Jätteviktigt” om man inte scrollade till vänster.
Därmed antas att dessa svarspersoner inte läst instruktionerna helt och missat en av svarskategorierna.
Utefter dem kvarvarande 43 svaren kunde en rangordning göras av kundbehoven. ”Oviktigt”
kategoriserades som 0 poäng, ”Viktigt” 1 poäng och ”Jätteviktigt” 3 poäng. Med detta system kunde därefter vikten räknas ut för varje behov genom att dividera med den totala poängen. Resultatet syns i Figur 5.
Figur 5 Rangordning av kundbehov.
För extra kontroll gjordes en totalpoängsuträkning med viktning även på samtliga 56 svar.
Rangordningen blev nästan identisk. Bara ”Går att stänga av/sätta på all belysning från ett ställe” bytte plats med ”Är så liten att den får plats i fickan”. Se Bilaga 8 för hela resultatet.
Kundbehovens slutgiltiga rangordning med vikt kan ses i Tabell 1.
5.1.2 Produktspecifikation
Utifrån kundbehoven som identifierats kunde en översättning göras till produktegenskaper. Till egenskaperna bestämdes även enhet och målvärde vilket resulterade i en komplett
produktspecifikation, se Tabell 1.
Egenskaperna försökte göras så mätbara som möjligt. Men vissa anses bara kunna mätas genom subjektiv bedömning.
11,1 10,4 10,4 9,5
7,6 7,1 6,8 6,3 6,0 5,5 5,2 4,8 4,6
2,4 2,3
0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0
TOTALPOÄNG (43 SVAR)
Vikt
Tabell 1 Produktspecifikationer.
Målvärdena sattes utefter den information som framkommit under faktainsamlingen. Dessa värden är därmed endast baserad på dem konkurrerande produkter som undersökts, enkätsvararnas utlåtanden och ingenjörsmässigt tänkande.
För att rangordna produktegenskaperna användes en behovs-egenskapsmatris, se Bilaga 9.
5.1.3 Funktionsanalys
En funktionsanalys utfördes för att användas i kommande idégenerering och konceptframtagning.
Funktionerna angavs som ett verb + substantiv och försöktes framställa som behovsorienterade snarare än lösningsorienterade, se Tabell 2. Funktionera togs fram utifrån tidigare identifierade kundbehov.
Vikt Kundbehov Vikt Egenskap Enhet Mål
6,2 Slitstyrka (cykeltest ta av/på) st >7000 st
6,2 Slagseghet joule/m^3
10,4 Fungerar länge utan laddning 5,1 Max lystid mellan laddningar h oändlig
6,7 Kapslingsklassning IPXX >=IPX7
6,2 Vindtålighet m/s >20 m/s
7,7 Temperaturbeständighet grader C -15 - 50 grader
4,1 Vibrationskänslighet m/s^2
5,9 Längd från cykel där ljuset möter marken m 5 m
4,9 Tid att montera/demontera s <10 s
5,1 Antal verktyg som krävs vid montering/demontering st 0 st
7,1 Ljusstyrkan går att justera 5,3 Antal olika ljuslägen st 2 - 3
6,8 Är svår att stjäla 5,7 Stöldsäkerhet (paneltest) subjektivt -
6,3 Har en låg vikt (/ger ej obalans) 3,5 Vikt g <300 g
6,0 Kan fästas på flera olika ställen 4,0 Antal fästpunkter st >2 st
5,5 Belysningen syns från alla håll 3,3 Vinkel som belysningen syns (runt om cykel) grader 360 grader
3,3 Ger information till användare ja/nej Ja
4,9 Enkel att förstå (paneltest) subjektivt -
4,8 Tar liten plats 3,1 Volym dm^3 <0,5 dm^3
2,8 Tid för att stänga av/sätta på s <2 s
2,3 Antal steg för att stänga av/sätta på st <2 st
1,4 Tillverkningskostnad kr/st <250 kr för 1000 st
1,1 Konsumentens pris kr/st <500 kr
2,3 Är snygg 1,0 Snygghet (paneltest) subjektivt -
Har lång livslängd
Lätt att montera/demontera
Lätt att stänga av/sätta på Har ett lågt pris
Är vädertålig
Är enkel att förstå
Bländar inte medtrafikanter
4,6 2,4 7,6 11,1
10,4 9,5
5,2
Tabell 2 Funktionslista.
5.2 Idégenerering
För att få fram idéer användes tidigare framtagna funktioner i Tabell 2. För varje funktion brainstormades olika idéer som skulle uppfylla funktionens innebörd. Därefter kunde nio stycken teoretiska koncept utvecklas genom att kombinera idéer från varje funktion. Denna metod bygger på samma metodik som används i en morfologisk matris. Men till skillnad från den morfologiska matrisen har inte varje koncept innehåll från varje brainstormad kategori. Samtliga koncept redovisas under följande sidor.
Funktion Klass Anmärkning
Ge ljus HF
Underlätta trafiksignalering HF Påkalla uppmärksamhet N
Uppta liten plats N
Uttrycka säkerhet N
Tåla fukt N
Tåla kyla/värme N
Förtydliga funktion N
Underlätta användande N
Uttrycka kvalitet Ö
Motstå påfrästning N Vid fall/olycka
Äga självklarhet N
Ge information N
Uttrycka robusthet Ö
Ej medge obalans N Låg vikt eller rätt proportionerad Erbjuda flexibel fastsättning N Inte bara sadelstolpe/styre
Erbjuda olika ljus N
Erbjuda glädje Ö
Förhindra bländning N
Underlätta medtagning N
Minimera osäkerhet N
Underlätta lokalisering Ö Ifall den tappas bort
Erbjuda fastlåsning Ö Stöldsäkerhet
Erbjuder automatisering Ö Ex. stänger av/på lampor, ändrar ljusstyrka Underlättar underhållning Ö Ex. utbytbara standardbatterier
Följer svensk lag N Se Krav i kapitel 1
Följer motorfordons lag för
körriktningsvisare Ö Se Säkerhet i kapitel 3 Cykelbelysning med ljussignalering
HF=Huvudfunktion, N=Nödvädig, Ö=Önskvärd
Styre
Belysningen i Figur 6 är formad ungefär som cykelns styre och fästes under styret. På ändarna av denna belysning sitter bromslyktor som syns bakom cyklisten. På sidorna befinner sig körriktningsvisarnas belysning och längst fram i mitten ett framlyse. Flera delar är även täckt av reflexer för extra
uppmärksamhet i trafiken. För att sätta igång körriktningsvisarna finns en knapp placerade vid varje ände.
Figur 6 Konceptet Styre.
Pedal
Konceptet i Figur 7 består av pedaler med integrerad belysning. Körriktningsvisarna syns runtom hela pedalen medan framlyset är placerad framåt och vice versa med baklyset. Elektriciteten till belysning generas när cyklisten använder sin kraft för att rotera pedalerna. För att sätta igång körriktningsvisarna finns en kontroll med spak, likt motorfordons, placerad på styret. Bromslyktan sätts igång genom en integrerad accelerometer.
Handtag
Denna belysning ska kunna fästas på ändarna på cykelns styre, se Figur 8. Den träs på ändarna och lyser starkt vid stopp eller ger en projicerad laser som blinkar då cyklisten tryckt på dess knapp.
Figur 8 Konceptet Handtag.
2 Hakar
Belysning i Figur 9 består av två komponenter. Dessa ska kunna fästas antingen på cyklisten eller bak på cykeln. För att sätta igång körriktningsvisarna medföljer en knappsats att fästa på styret. Själva belysningen har en rund blinker med svarta hakar för att förtydliga åt vilket håll cyklisten ämnar att svänga. Runtom cirkeln är den röda bromslyktan som lyser då cyklisten bromsar.
Figur 9 Konceptet 2 Hakar.
Halsband
Denna belysning ska sitta som ett stort halsband på cyklisten, som syns i Figur 10, och därmed synas från alla håll. Med lampor i olika färger och möjlighet att få vissa att blinka kan den användas som både körriktningsvisare, bromslykta och vanlig belysning.
Figur 10 Konceptet Halsband.
Kloss
Klossen, Figur 11, fästes längst bak på cykelns stänger ner mot hjulet eller på en eventuell pakethållare.
Infästningens bredd är justerbar för att göra det möjligt att välja mellan dem två placeringarna på cykeln. Körriktningsvisarna syns både bakifrån och från sidan medan bromslyktan är placerad att bara synas bakifrån.
Figur 11 Konceptet Kloss.
Fläkt
Energin till belysningen i Figur 12 genereras av en fläkt som fästes längst fram på cykeln. Runtom fläkten finns en cirkelformad lampa. Lampans ljusstyrka kan justeras, men varken körriktningsvisare eller bromslykta finns integrerat i konceptet.
Fram-laser
Konceptet i Figur 13 fästes längst fram på cykeln, innehar vanlig LED-belysning i fram och laser på sidorna som projiceras på marken. Lasern kan både projicera ”STOP” vid inbromsning eller pilar vid körriktningsbyte beroende på vilken knapp som används. LED-belysningens ljusstyrka kan ändras genom olika knapptryck.
Figur 13 Konceptet Fram-laser.
Laser-ring
I Figur 14 syns ett koncept som fästes på sadelstoplen och består av både LED-belysning och laser.
Blinkers projiceras av lasern på marken medan LED-lamporna står för bromslyktan samt lysen framåt och bakåt. För att sätta igång körriktningsvisarna används en knappsats som fästes på styret.
Figur 14 Konceptet Laser-ring.
5.3 Val av idé
För att utvärdera dem framtagna teoretiska koncepten användes en Kesselringmatris med dem viktade produktegenskaperna, se Tabell 3. För att enkelt jämföra koncepten användes en referens, ett par befintliga cykellampor med elastiska band, se Figur 15.
Figur 15 Vanlig cykelbelysning med elastiska band.
Tabell 3 Kesselringmatris.
Enligt matrisen var alla koncept utom två (Styre och Fläkt) högre rankade än referensen. Det vinnande konceptet i matrisen, som fått namnet Pedal valdes att gå vidare med då den fått en stark ranking och kändes som något nytt och innovativt utan någon likhet med tidigare undersökta konkurrenter.
5.4 Konceptframtagning
Vikt Egenskap Styre Pedal Handtag 2 hakar Halsband Kloss Fläkt Fram-laser Laser-ring
Vanliga med elastiskt band 6,2 Slitstyrka (cykeltest ta
av/på) 1 4 3 3 4 2 3 3 5 3
6,2 Slagseghet 2 4 2 3 4 3 2 2 4 3
5,1
Max lystid mellan
laddningar 3 5 3 3 3 3 5 3 3 3
6,7 Kapslingsklassning 3 3 3 3 3 3 2 3 3 3
6,2 Vindtålighet 2 4 4 3 2 3 4 3 3 3
7,7 Temperaturbeständig
het 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3
4,1 Vibrationskänslighet 2 4 3 3 5 4 2 2 3 3
5,9 Längd från cykel där
ljuset möter marken 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3
4,9 Tid att
montera/demontera 2 2 4 3 4 4 3 3 4 3
5,1
Antal verktyg som krävs vid montering/
demontering 2 2 3 3 3 2 2 3 3 3
5,3 Antal olika ljuslägen 4 3 3 3 3 3 4 5 3 3
5,7
Stöldsäkerhet
(paneltest) 4 4 3 3 4 3 3 3 3 3
3,5 Vikt 1 3 3 3 4 3 3 3 3 3
4,0 Antal fästpunkter 1 1 1 2 2 3 2 1 3 3
3,3
Vinkel som belysningen syns
(runt om cykel) 4 5 4 3 4 4 3 5 5 3
3,3 Ger information till
användare 4 3 4 4 3 4 3 4 3 3
4,9 Enkel att förstå
(paneltest) 3 3 4 3 2 4 3 4 3 3
3,1 Volym 1 4 3 2 3 3 2 3 3 3
2,8 Tid för att stänga
av/sätta på 4 4 3 4 4 4 3 3 3 3
2,3 Antal steg för att
stänga av/sätta på 4 4 4 4 4 4 4 4 4 3
1,4 Tillverkningskostnad 1 2 3 3 3 2 2 2 2 3
1,1 Konsumentens pris 1 2 3 3 3 2 2 2 2 3
1,0 Snygghet (paneltest) 3 4 3 3 1 4 3 3 4 3
Totalpoäng 257 333,3 310,1 300,7 325,4 312,2 291,7 306,3 330,3 299,4
Plats 10 1 5 7 3 4 9 6 2 8
Fortsätta? Nej Ja! Nej Nej Kanske Kanske Nej Nej Kanske -
Kommentar Bra, nytt!
Bländar cyklist? +
konstig att använda
Bra, men inte helt innovativ
Väldigt lik konkurrent
(ej tillverkats)
vevarm. Axeln är oftast inkapslad i ett metall- eller plasthölje. Under årtiondena har det blivit mer vanligt för dem högpresterande pedalerna att ha en aluminiumkropp framför en i stål. Det har även blivit mer vanligt för sportcyklister att använda dyrare kvalitetspedaler i titan eller kolfiber. Men för billigare pedaler är plast det vanliga materialvalet. (Hadland, 2014)
Sedan tidiga 2000-talet har det introducerats en del nytänkande pedaler. MKS har tagit fram
cykelpedaler som kan monteras och demonteras på vevarmen utan externa verktyg. Portabla cyklar har även ofta vikbara pedaler för att göra den hopvikta cykeln så kompakt som möjligt. En del pedaler är även ensidiga och kräver därför motvikter för att hållas på rätt sida. (Hadland, 2014)
År 2005 vann pedalerna Pedalite priset Consumer Product Design på Plastics Industry Awards, bilder på dessa finns i Bilaga 11. Pedalite har integrerad belysning och blinkar konstant vid cykling.
Belysningen drivs av en dynamo inuti pedalens hölje som konverterar energi när pedalen roteras kring sin egen axel. Pedalerna innehåller även en kondensator som gör det möjligt för pedalerna att lysa upp till 5 minuter även efter att användaren slutat trampa. (bikebiz, 2005)
5.4.2 Test av pedalbelysning
Med hjälp av högteknologiska mätkameror har Bini & Carpes kunnat bestämma hur cykelpedalen genomsnittligen är placerad under ett helt trampat varv, se Figur 16 (Bini & Carpes, 2014). Figuren visar att eventuell belysning framåt kommer riktas ner mot marken och troligtvis täckas av cyklistens fot från 270 – 360 grader (orange i Figur 16). Men samtidigt syns då den eventuella bakre lampan mycket tydligt. Vice versa gäller även för den bakre lampan, vid 90 – 180 grader (blått i Figur 16) täcks lampan medan framlampan istället är väldigt synlig.
Figur 16 Cykelpedalens olika lägen under ett varv.
Eftersom det finns två pedaler på en cykel som har en rotation omvänd till den andre innebär detta att det teoretiskt sätt alltid är minst en lampa bak och en lampa fram som kommer synas tydligt. Detta testades dessutom och visade sig vara sant, se Figur 17.
Figur 17 Test av synlighet av pedalbelysning.
Testet gjordes genom att fästa vanlig cykelbelysning på befintliga cykelpedaler. En vit lampa riktades framåt, en röd bakåt och en blinkade gul lampa riktades utåt från pedalen, se Figur 18. Belysningen syntes under testet från alla håll (360 grader runt om) och under hela tiden, även om den ena lampan ibland täcktes av foten vid nedåtgång av pedalen så syntes alltid den andre. Det var dock lite svårt att urskilja den gula blinkande lampan, som riktats utåt, från dem med fast sken.
Något som upptäcktes under detta test var att pedalbelysning med olika färg på fram- och bakbelysning kräver en ensidig pedal. Om pedalen används åt fel håll blir belysningen mycket förvirrande för
medtrafikanter och dessutom olaglig i Sverige.
Figur 18 Befintlig belysning på befintlig pedal.
5.4.3 Test av elektronik
För att testa elektroniken i konceptet gjordes enklare tester på detta. Först placerades belysningen ut på en kopplingsplatta, se Figur 19. Sju stycken lysdioder användes för att illustrera belysningens placering på pedalen. Två röda riktade bakåt, två vita framåt och tre lysdioder riktade utåt åt sidan. Vid dem två vita framåtriktade lysdioderna placerades även en IR-mottagare då den sidan är placerad närmast styret och kontrollen. IR-mottagaren reagerade på signal från en äldre tv-kontroll. När knappen ”OK” trycktes in mottog IR-sändaren en signal som triggade igång körriktningsvisarna (de tre gula lamporna), som då började blinka med 100 blink/minut. Om någon annan knapp på kontrollen trycktes in och signal mottogs av IR-mottagaren stängdes körriktningsvisarna av. Koden som programmerats i mikrokontrollern för detta går att se i Bilaga 12.
Figur 19 Schema för test med IR-mottagare, illustration gjord med hjälp av Fritzing.
Inomhus fungerade kommunikationen bra mellan IR-mottagare och fjärrkontroll. Ytterligare test utfördes för att se hur denna teknik skulle fungera i en mer verklighetstrogen miljö. En prototyp tillverkades genom en 3D-printad låda, en isärsågad pedal och lite tejp, se Figur 20. Denna prototyp fästes som en pedal på en cykel och testet gick ut på att undersöka ifall cyklistens fot på något sätt kan vara i vägen för IR-signalen och hur väl kommunikationen fungerar utomhus.
I mörker fungerade kommunikationen bra mellan fjärrkontroll och pedal. Inga störningar upptäcktes av att cyklistens fot skulle blockera signalen. Men när prototypen testades i starkt solljus fungerade den inte alls utan mottog helt andra signaler från kontrollen än tidigare. I skugga från solen fungerade dock mottagaren hyfsat väl.
Figur 20 Prototyp för test av IR-mottagare på cykel.
Ytterligare tester gjordes därför med Bluetooth som kommunikationsmedel. IR-mottagaren byttes ut till en Bluetooth-modul och fjärrkontrollen byttes till en mobiltelefon med Bluetooth. Schemat för detta syns i Figur 21 och den kod som skrevs i Arduino IDE går att se i Bilaga 13. Genom Bluetooth fungerade kommunikationen mycket väl både i mörker och i solljus och inga störningar kunde identifieras. Därför testades inget annat kommunikationsmedel.
