blok7collaborativedesign.files.wordpress.com · Web viewOntwerpen Wellness Douche . Ontwerpen...
Transcript of blok7collaborativedesign.files.wordpress.com · Web viewOntwerpen Wellness Douche . Ontwerpen...
Ontwerpen Wellness Douche
S. Speksnijder, B. Praet en A. Murre
BEGELEIDER: J.C.W HAAK EN S. KOPPEJAN
VERSIE: 1
VLISSINGEN
Subsysteem Detectie
Auteurs: Stephan Speksnijder, Boaz Praet en Andries Murre
Versie: 1.0
Datum: 5 februari, 2016
Plaats: Vlissingen – HZ University of Applied Sciences
Begeleider: Suzanne Koppejan en Willem Haak
Er wordt aan het analyseverslag subsysteem detectie gewerkt aan de hand van het boek: Het ontwerpproces in de praktijk, Jop Timmers en Mirjam van der Waals.
Herontwerpen HZ CU11031
2
INHOUD
1 Inleiding 4
2 Werkplan 5
3 Analysefase 6
3.1 Procesboom 6
3.2 Probleemstelling 8
3.2.1 Centrale vraag 8
3.2.2 Deelvragen 8
3.3 Onderzoeken 9
3.3.1 Sensoren 9
3.3.2 Metingen 10
3.3.3 Smart Systems 13
3.4 Conclusie 17
4 Bibliografie 18
Herontwerpen HZ CU11031
3
1 INLEIDING
InleidingIn dit verslag wordt onderzoek gedaan naar het smart maken van een wellness douche. Dit is in opdracht van WVO Zorg, waarbij een douche ontworpen moet worden voor ouderen die in een rolstoel zit. Door het smart maken van een douche moet het verzorgen van de ouderen verbeterd worden. WVO Zorg is een zorginstelling waar ouderen die in een verzorgingstehuis moeten verzorgd worden. De organisatie is gevestigd in Vlissingen, Zeeland.
In dit analyse verslag zal specifiek het subsysteem detectie uitgewerkt worden. Onderzoeken zullen naar aanleiding van dit onderwerp gedaan worden en waar tevens conclusies uit getrokken worden. Er zal onderzoek gedaan worden naar manieren van detecteren en het smart maken van de wellness douche.
De uitwerking van dit systeem zal gedaan worden door:
Naam: Boaz PraetEmail: [email protected] Telefoon: +31 633681932Studentnummer: 68180
Naam: Andries MurreEmail:[email protected] Telefoon: +31 6647829859 Studentnummer: 68591
Naam: Stephan Speksnijder Email:[email protected] Telefoon: +31 620008194 Studentnummer:66579
Herontwerpen HZ CU11031
4
2 WERKPLAN
Voor het maken van het analyseverslag van het subsysteem detectie is er een planning en verdeling van onderdelen gemaakt om het verslag met de gegeven tijd zo optimaal mogelijk te maken. Elk persoon heeft een gedeelte van het verslag toegewezen gekregen wat vergelijkend is aan elkaar qua werk. Er zijn deadlines opgesteld zodat we de voortgang kunnen garanderen. De tabel hieronder bevat de deadlines voor het maken van het analyseverslag van het subsysteem detectie.
Deadline Onderdeel Door
28 januari 2016 Inleiding Stephan
Werkplan Stephan
Voorlopige probleemstelling Andries
1 februari 2016 Lijst met benodigdheden van andere groepen
Andries, Boaz en Stephan
Procesboom Boaz
2 februari 2016 Onderzoeken Andries, Boaz en Stephan
Collages Andries, Boaz en Stephan
3 februari 2016 Ontwerpvisie Stephan
Bibliografie Andries, Boaz en Stephan
4 februari Afronden analyseverslag Andries, Boaz en Stephan
Inleveren analyseverslag bij groepsleider
Andries, Boaz en Stephan
Herontwerpen HZ CU11031
5
3 ANALYSEFASE
3.1 PROCESBOOM
Levensfase
Activiteit Specificatie Aantekeningen
Ontstaan
Ontwerpen Wordt ontworpen door groep 1.
Werkend model moet worden gemaakt.
Productierijp maken
Nog niet bekend. Welke experts/docenten zijn er beschikbaar?
Produceren Nog niet bekend. Welke productiemethoden zijn beschikbaar? Wat zijn de kosten?
Controleren Specificaties opstellen.
Groep 1 stelt de specificaties op. Wie gaat het testen?
Materiaal Welke materialen zijn geschikt voor een sanitaire omgeving?
Verspreiden
Vervoeren Van productie naar assemblage naar woning/wvo.
Hoeveel processen moet het product door voordat het op de markt komt?
Prijs vaststellen Verkoopprijs uit marktonderzoek en fabricagekostprijs.
Welke marge wilt de opdrachtgever en wanneer is het break-even moment?
Adviseren Unique selling points overbrengen.
Goed beargumenteren.
Verkopen/aankopen
Functionaliteit Wat is belangrijk voor de gebruiker?
Gebruik Opbergen Dethon industrie Benodigde opbergruimte
Intergraal Ontwerpen HZ CU11030
6
Tijdens gebruik Bediening Soort bediening?
Repareren Welke onderdelen zijn vervangbaar? Zijn de onderdelen te repareren?
Monteren Huidige montage? Montagetijd?
Stabiliteit Is het stabiel tijdens het opstaan, zitten, liggen en alternatief gebruik?
Oneigenlijk gebruik
Inslag Welke druk mag maximaal van toepassing zijn?
Onderhoud Schoonmaken Hoe wordt het schoongemaakt? Hoe vaak is dit van toepassing?
Verdwijnen
Hergebruik Terugnemen en repareren?
Tweede leven voor onderdelen mogelijk?
Recyclen Materialen omsmelten
Vernietigen Stort Afbreekbaar?
Verbranding Geen giftige gassen die vrijkomen.
Herontwerpen HZ CU11031
7
3.2 PROBLEEMSTELLING
3.2.1 CENTRALE VRAAGHoe kan het detectiesysteem van het douche- en droog systeem zo ontworpen worden dat het aansluit op de eisen en wensen van de doelgroep en opdrachtgever?
3.2.2 DEELVRAGEN
Welke sensoren zijn eventueel van toepassing op het detectiesysteem?
Wat voor detectiesystemen zijn er aanwezig in de huidige douche- en droog systemen?
Welke grootheden dienen er eventueel gedetecteerd te worden?
Welke mogelijkheden zijn er voor de verwerking van de input gegevens?
Hoe kunnen we smart systems integreren in het douche- en droog systeem?
Hoe integreren we een systeem, waardoor de veiligheid van de gebruiker gewaarborgd wordt?
Herontwerpen HZ CU11031
8
3.3 ONDERZOEKEN
3.3.1 SENSOREN
3.3.1.1 LIJST MET SENSORENDrogen
Luchtdruk (is dit wel mogelijk?) Temperatuur lucht Fibaro temperatuursensor ds18b20
Wassen Waterdruk (is dit wel mogelijk?) → Waterverbruik → flowmeter/debietmeter Temperatuur water (1 warm, 1 koud & 1 output) DS18B20 waterdicht temperatuur sensor Zeephoeveelheid/verhouding (is dit wel mogelijk?) Hoogte douchekop Aansluiting alle componenten (is alles netjes aangesloten) Positie (liggen, zitten of instappen (angle van stoel)) Besturing gebruiker (denk aan paneel, draaiknop enz.) Omgevingstemperatuur DHT11 Temperatuur en luchtvochtigheid
sensor
Veiligheid Struikeldetector (Unitron in IJzendijk) Infrarood Omgevingsvochtigheid DHT11 Temperatuur en luchtvochtigheid sensor
3.3.1.2 DROGENLuchtdrukDe gebruiker wordt gedroogd met lucht, er moet voorkomen worden dat de lucht te hard geblazen wordt. Daarom is het wenselijk om de luchtdruk van de ‘drogers’ te meten met een sensor, het is alleen de vraag of er wel een sensor bestaat die deze functie heeft.
Temperatuur luchtDe lucht van de ‘drogers’ moet de ideale temperatuur hebben om de gebruiker zo snel mogelijk te drogen, maar tegelijk is dit aangenaam. Er zal waarschijnlijk onderzoek gedaan moeten worden naar de ideale temperatuur om te drogen.
3.3.1.3 WASSENWaterdrukNet als bij het drogen moet de druk van het water aangenaam zijn, maar tegelijk hoog genoeg om goed schoon te maken. Het kan lastig zijn om een sensor te vinden omdat de meting wordt gedaan in stromend water. Voor dit probleem is een alternatieve meettechniek beschikbaar, namelijk een flow-/debietmeter. Hiermee kan het waterverbruik gemeten worden, daardoor is de druk ook bekend.
Temperatuur water
Herontwerpen HZ CU11031
9
Het is erg belangrijk dat dit proces goed wordt uitgevoerd omdat dit de veiligheid van de gebruiker bepaald, als het water te warm wordt kan de gebruiker verbranden. Om deze reden is de beste preventie hiervan om de temperatuur van het water te meten op 3 plekken; de ingang van het koude water, de ingang van het warme water en de uitgang van het gecombineerde water. Er zal onderzoek gedaan moeten worden naar de ideale temperatuur (aangenaam & functioneel).
Zeepverhouding/hoeveelheidHet water zal gemixt worden met zeep zodat de gebruikers daadwerkelijk gewassen wordt, om de verhouding van zeep en water te regelen en controleren moet er gemeten worden. Er moet onderzoek gedaan worden naar de mogelijkheden op het gebied van beschikbare sensoren.
Hoogte douchekopAls er sprake is van een bewegende douchekop, bijvoorbeeld van links naar rechts op een as, zal de positie van de kop bijgehouden moeten worden. In de CNC-industie wordt dit gerealiseerd met stappenmotors en een endpositie-switch. Bij een servo wordt er gebruikt gemaakt van een schijf met gaten en een laser.
Aansluiting componentenOm te voorkomen dat er fouten ontstaat, doordat er bepaalde componenten niet goed zijn aangesloten, meten sensoren of alles is bevestigd op de juiste plek.
Positie (liggen, zitten of instappen (angle van stoel))Dit is geheel afhankelijk van de soort stoel die gebruikt zal worden, als de stoel niet door de gebruiker zelf wordt versteld zal de positie gemeten moeten worden.
OmgevingstemperatuurEr zal rekening gehouden moeten worden met de omgevingstemperatuur als er gekeken wordt naar de temperatuur van het water, als de omgevingstemperatuur laag is moet de temperatuur van het water verlaagd moeten worden.
3.3.2 METINGEN
3.3.2.1 GROOTHEDENDe volgende grootheden moeten gemeten worden om het systeem te kunnen monitoren:
Grootheid: LuchtdrukEenheid: BarFunctie: Drogen van de primaire gebruiker door middel van luchtdruk
Herontwerpen HZ CU11031
10
Grootheid: waterdrukEenheid: BarFunctie: Douchen van de primaire gebruikerGrootheid: Lucht debiet Eenheid: Liter/secondeFunctie: Drogen van de primaire gebruiker door middel van luchtdruk
Grootheid: Water debietEenheid: Liter/secondeFunctie: Douchen van de primaire gebruiker
Grootheid: LuchthoeveelheidEenheid: LitersFunctie: Drogen van de primaire gebruiker door middel van luchtdruk
Grootheid: Water hoeveelheidEenheid: LitersFunctie: Douchen van de primaire gebruiker
Grootheid: TemperatuurEenheid: Graden CelsiusFunctie: Meten temperatuur lucht welke word gebruikt voor afdrogen
Grootheid: TemperatuurEenheid: Graden CelsiusFunctie: Meten temperatuur water voor douchen
Grootheid: Zeep toevoegingEenheid: LitersFunctie: Hoeveelheid zeep toevoegen aan water voor douchen
Grootheid: GewichtEenheid: KilogramFunctie: Wegen van gebruiker of locatie gebruiker op het apparaat
Grootheid: Mechanische krachtEenheid: NewtonFunctie: Diverse functies (b.v. aanwezigheid)
Grootheid: Elektrische energie verbruikEenheid: Watt secondeFunctie: Meten elektrische energie verbruik bij gebruik
Grootheid: TijdEenheid: SecondeFunctie: Meten douche- en droogtijd
Grootheid: Verlichtingssterkte Eenheid: LuxFunctie: Detecteren licht bij enige vorm van verlichting op apparaat of voldoende omgevingslicht
Herontwerpen HZ CU11031
11
Grootheid: AfstandEenheid: MetersFunctie: Bijvoorbeeld meten afstand douchekop van gebruiker
Grootheid: BewegingEenheid: Meter per SecondeFunctie: Bijvoorbeeld detecteren aanwezigheid primaire gebruiker of detecteren gebruik apparaat
Grootheid: LuchtvochtigheidEenheid: Percentage Functie: Meten luchtvochtigheid voor bv inschakelen ventilatiesysteem
Grootheid: Infrarode stralingEenheid: micrometerFunctie: Medium bij bewegingsdetectie of afstandsbediening
3.3.2.2 VERWERKING INPUT GEGEVENS
Alle elektronische systemen hebben gemeen, dat ze volgens het IVO-principe voor gegevensverwerking werken. Namelijk:
3.3.2.3 SOORTEN
REGELEENHEID Microcontroller: Een microcontroller (afgekort μc of MCU) is een microprocessor die wordt
gebruikt om elektronische apparatuur te besturen. De meerderheid van de moderne apparaten bevatten een microcontroller. Een microcontroller is via software te programmeren, waardoor het een flexibel component is. De microcontroller maakt het mogelijk om binnengekregen signalen van sensoren te verwerken, waarna de microcontroller het signaal kan onthouden of verwerken om tot de gewenste actie te komen. Een microcontroller bevat alles wat het nodig heeft om te functioneren in één gesloten chip.
(Microcontroller, 2016)
Processor: Een processor, ook wel bekend als CPU of in het Nederlands centrale verwerkingseenheid (cve) genoemd, is een stuk hardware in een computer dat instaat voor basisbewerkingen en -controle bij het uitvoeren van programmacode. Soorten processor:o Von Neumann-architectuuro Harvard-architectuur
Microprocessor: Een microprocessor bevat alle of de meeste functies van een processor op een enkele geïntegreerde schakeling.
Microcomputer: Een microcomputer is een computer die een microprocessor als centrale verwerkingseenheid (CPU) gebruikt.
Geïntegreerde schakeling (IC): Een geïntegreerde schakeling (IC), oftewel een monolithische geïntegreerde schakeling is een samenstel van verschillende elektronische componenten op een enkel stuk halfgeleidermateriaal. Bij grotere IC's spreekt men wel van chip of microchip.
Herontwerpen HZ CU11031
12
(Sensor)
3.3.2.4 EVENTUELE BENODIGDHEDEN BIJ REGELEENHEID Schakeling: Een schakeling (ook wel circuit) is een samenstel van elektrische componenten
waarmee diverse functies kunnen worden uitgevoerd. Analoog/digitaal-omvormer (A/D): Analoog/digitaal-omvormers vormen analoge signalen
om in digitale signalen. Voorbeelden voor analoge ingangssignalen zijn:o Temperatuurvoelero Luchthoeveelheidmetero Gaskleppositiesensor
Impulsomvormer (IF): Impulsomvormers vormen bepaalde ingangssignalen om in rechthoeksignalen. Voorbeelden voor inputsignalen, die in impulsomvormers verwerkt worden:o Toerentalgevero Lambda-sonde
Spanningsregelaar: Om variaties in spanningen te voorkomen, verzorgt de PCM zijn sensoren met een gestabiliseerde spanning van 5 Volt (referentiespanning). Ook de massa in de PCM is steeds potentiaalvrij, de voertuigmassa op grond van de aanwezige storingsbronnen echter niet.
3.3.3 SMART SYSTEMSIn de huidige wellness douches zijn er verschillende smart systems geïntegreerd met betrekking tot onder andere:
- Temperatuur- Luchtvochtigheid- Programma keuzes- Snelheid wateruitvoer- Veiligheid- IR-verwarming- Drogen
Herontwerpen HZ CU11031
13
3.3.3.1 TEMPERATUURDoor de temperatuur in de gaten te houden en deze op een display weer te geven kan de gebruiker tevens de actuele watertemperatuur zien en indien gewenst verhogen of verlagen. Hier is wel een beveiliging op geïntegreerd zodat de gebruikers de douche niet te koud of te warm kunnen zetten en ze zo voor problemen kunnen behoeden.
3.3.3.2 PROGRAMMA KEUZESHet systeem zal ook verschillende douche programma’s bevatten, zodat gebruikers ook voor een korte tijd kunnen douchen, indien gewenst. In huidige wellness douches worden verschillende programma’s ook aangeboden. Denk hierbij aan een programma waar de gebruikers alleen nat gemaakt worden en daarna gedroogd worden, zodat ze maar kort in de douche hoeven te zitten. Een programma waarbij de gebruiker volledig gedoucht en gedroogd zal worden met shampoo is ook aanwezig, mocht de gebruiker een volledige douche willen. Op deze manier kan er energie en water bespaard worden en kan de gebruiker het programma naar eigen wens invullen.
3.3.3.3 LUCHTVOCHTIGHEIDTevens kan er een vochtmeter geïntegreerd worden, zodat de luchtvochtigheid gemeten kan worden. Mochten er gebruikers zijn die ademhalingsproblemen hebben, dit ter bescherming van de gebruiker.
3.3.3.4 SNELHEID WATERVERBRUIK
Om de snelheid van het waterverbruik te monitoren kan er gebruikt gemaakt worden van een flowmeter die gekoppeld staat met een systeem wat de informatie verwerkt in een leesbaar scherm. Hierdoor kan de gebruiker en tevens een externe gebruiker in de gaten houden hoeveel water er verbruikt wordt tijdens het douchen en eventueel hierop ingespeeld worden door de gebruikers te informeren over een overbodige hoeveelheid aan watergebruik.
3.3.3.5 IR-VERWARMING
In enkele wellness douches wordt er gebruik gemaakt van een scherm wat gebruik maakt van IR in de vorm van uv-straling. Dit wordt gedaan, omdat de zon uv-straling uitzendt die Vitamine D aanmaakt bij mensen. Dit is ter bevordering van de gezondheid van de gebruiker. Vitamine D wordt positief in verband gebracht met onder andere botsterkte en de effectiviteit van het immuunsysteem. Daarnaast verwarmt de IR-lamp de gebruiker waardoor het lichaam op een prettige manier verwarmd wordt en tegelijkertijd stimuleert het de bloedsomloop van de gebruiker. Als laatst is infrarood ook een erkende manier van pijnbestrijding bij reumatische klachten, welke mensen op oudere leeftijd vaak hebben.
Door dit te gebruiken bij het droogproces, wordt de persoon gelijk op een prettige en een gezonde manier gedroogd zonder dat er ruwer doeken aan te pas moeten komen om de gebruiker droog te maken.
Herontwerpen HZ CU11031
14
Een douche die dit systeem geïntegreerd heeft, is bijvoorbeeld Sunshower van het bedrijf Rhodos.
3.3.3.6 DROGENDe gebruiker wordt gedroogd met lucht, er moet voorkomen worden dat de lucht te hard geblazen wordt. Daarom is het wenselijk om de luchtdruk van de ‘drogers’ te meten met een sensor, het is alleen de vraag of er wel een sensor bestaat die deze functie heeft.
De lucht van de ‘drogers’ moet de ideale temperatuur hebben om de gebruiker zo snel mogelijk te drogen, maar tegelijk is dit aangenaam. Er zal waarschijnlijk onderzoek gedaan moeten worden naar de ideale temperatuur om te drogen.
3.3.3.7 VEILIGHEIDEr moeten bepaalde maatregels genomen worden om te zorgen dat de gebruiker het product veilig kan gebruiken, hiervoor kunnen meerdere oplossingen bedacht worden. Het veiligst is om een camera op te hangen waarbij de gebruiker gecontroleerd wordt door een medewerker van de zorg, maar deze optie valt af omdat dit zou betekenen dat de gebruiker niet zelfstandig bezig is.
Noodtouw
(Noodtouw, 2016)
De gebruiker heeft niet altijd de mogelijkheid om zelfstandig een signaal door te geven, bijvoorbeeld omdat de gebruiker zich niet meer kan bewegen, daarom moet er ook een automatisch alarmsysteem verwerkt worden in het product. Hierbij kan gedacht worden aan sensoren die
Herontwerpen HZ CU11031
15
automatisch detecteren dat de gebruiker gevallen is, een ander voorbeeld is sensoren die meten dat de gebruiker niet juist op de stoel geplaatst is.
Valdetector(Valdetector)
OmgevingsvochtigheidDe vochtigheid zou belangrijk kunnen zijn voor de gebruiker want een te vochtige ruimte zou slecht kunnen zijn voor de gezondheid, bijvoorbeeld op het gebied van ademhaling.
Herontwerpen HZ CU11031
16
3.4 CONCLUSIE
De sensoren moeten een nuttige waarde toevoegen aan het systeem, overbodige systemen hoeven niet geïntegreerd te worden. Dit heeft als reden dat de wellness douche voor ouderen bedoeld is. Het systeem moet zo gebruiksvriendelijk mogelijk en tevens veilig voor gebruik zijn. De sensoren moeten de douche monitoren om zo energie en water te kunnen besparen, wat leidt tot kostenbesparing. De sensoren moeten onderhouden en vervangen kunnen worden wanneer er slijtage optreedt. Dit moet op elk moment gedaan kunnen worden.
Om de eenheden van de input en output te verwerken zijn er verschillende regelaars nodig, oplossingen hiervoor:
Microcontroller Processor Microprocessor Microcomputer Geïntegreerde schakeling.
Eventuele benodigdheden voor de regelaars:
Schakeling Analoog/digitaal-omvormer (A/D) Impulsomvormer (IF) Spanningsregelaar.
Herontwerpen HZ CU11031
17
4 BIBLIOGRAFIE
Het Ontwerp Proces In De Praktijk. (sd). Jop Timmers en Mirjam van der Waals.
Hz. (2016). Blokboek Collaborative Design. Vlissingen: Hz.
Microcontroller. (2016). Wikipedia. Opgehaald van https://nl.wikipedia.org/wiki/Microcontroller
Noodtouw. (2016). Opgehaald van https://www.hulpmiddelencentrum.nl/alarmering/sensoren-personenalarmering/trekschakelaar/13?cat=1624
Sensor. (sd). ZAWM. Opgehaald van http://www.zawm.be/download/Sensor-n.pdf
Valdetector. (sd). Opgehaald van https://www.hulpmiddelencentrum.nl/alarmering/valdetector/13
Herontwerpen HZ CU11031
18