De met één hand verstelbare lamp

Concepten

Contragewicht De lamp met een contragewicht maakt gebruik van een gewicht die het moment van de lampenkap opheft. Hierdoor ontstaat een momentensom van 0 wat in de statica een evenwicht betreft. Deze manier van verbeteren is het simpelste van alle ontwerpen. De enige verandering is namelijk dat de distale stang wordt verlengd en aan het einde van de stang een gewicht wordt bevestigd. De stang wordt dan bevestigd aan de proximale stang in het draaipunt van de stang (punt waar de momentensom gelijk is aan 0). Waar rekening mee gehouden moet worden is dat de krachtensom bij evenwicht ook 0 moet zijn. Het nadeel van dit ontwerp is dat de stang sterk genoeg moet zijn om de verhoogde kracht in negatieve richting, te kunnen compenseren.

Kraanlamp Deze lamp maakt gebruik van een gewicht aan een kabel om de lamp in evenwicht te houden. Door het katrol boven de lamp te plaatsen wordt er een constante kracht uitgeoefend op de bovenste stang van de lamp. Omdat de kap van de lamp zelf ook een constante kracht uitoefent, en de armen van de lamp en het touw lineair met elkaar veranderen bij verplaatsing, blijft er evenwicht aanwezig. Het probleem met deze lamp is dat deze erg zwaar wordt, en daardoor moeilijk te verplaatsen. Ook krijgt de bovenste stang veel dwarskrachten te verduren, waardoor deze kan gaan buigen.

Lamp met verstelbare veren In dit ontwerp wordt de basisstructuur behouden, echter het aangrijpingspunt van de veer wordt verstelbaar. Hierdoor wordt de veer handmatig opgerekt en verandert het evenwichtspunt van de lamp. Omdat je hiermee nog wel één evenwichtspunt hebt per stand en niet een groot evenwichtsbereik is er geen risico dat door een kleine productiefout (bijv. net afwijkend gewicht van contragewicht of reflector) de lamp niet meer blijft staan in de gewenste positie.

Criteria

Om tussen de verschillende ontwerpen een goede keuze te maken zijn er een aantal criteria bedacht die wij belangrijk achten bij het verbeteren van de lamp. Deze criteria zijn aangevuld met een weegfactor, afhankelijk van de door ons geachte belangrijkheid.

De criteria met de bijbehorende weegfactoren zijn:

• Verstelbaarheid (3x)
• Compact (2x)
• Gewicht (2x)
• Kosten (1x)
• Bedieningsgemak (1x)
• Originaliteit/Uitstraling (1x)

Hierbij scoorde bij de ‘Lamp met verstelbare veren’ het beste. Hierdoor is de keuze gevallen op dit ontwerp. Tevens waren er in de groep de meeste voorstanders voor het ontwerp met de verstelbare veren. Verder lag de keuze voor het contragewicht ook erg voor de hand maar wij wilden graag wat origineels maken. Vandaar deze definitieve keuze.

Verbetering

Dit is het uiteindelijke ontwerp, dit is door ons uitgewerkt en uiteindelijk ook gemaakt. Dit ontwerp is voortgekomen uit het feit dat we geconstateerd hadden dat de veren niet evenredig waren en we dus nooit met dezelfde veren in dezelfde positie een werkend systeem konden maken. De eerste formule die hier in ons op kwam was die voor de veerconstante F=K*u. We bedachten dat we dus de kracht binnen de veer konden aanpassen met behulp van de uitrekking. Dus waar de veer niet sterk genoeg is, kunnen we de veer verder uitrekken voor een grotere kracht. En waar de veer juist te sterk trekt kunnen we de veer minder ver laten uitrekken voor een kleinere veerkracht. Je hoef je dan dus geen zorgen meer te maken over het feit dat de veer niet ideaal is dus elimineer je deze variabele.

We hebben dit uiteindelijk opgelost door de veren te bevestigen aan een verschuifbaar stukje in het systeem. Deze is te verplaatsen over de stang waaraan de veer bevestigd is met behulp van een vleugelmoertje aan de zijkant van de stang. Hierdoor kan je de uitrekking van de veer dus beïnvloeden en daarmee de kracht. Zie het figuur hieronder voor meer duidelijkheid.

Bedenk wel dat hetzelfde systeem herhaald is op de onderste stang. We hebben hier alleen enkel de bovenste stangen/veren beschouwd om de systematische schets te versimpelen.



Voor het evenwicht kwamen we op deze formule:

∑ M_A = 0 ∶ F_{veer ⊥}*d + F_{Z lamp ⊥}*a = 0

dus

F_{veer ⊥}*d = F_{Z lamp ⊥}*a

Door de d variabel te maken, kan er een evenwicht bereikt worden in iedere positie.

Om te bewijzen dat onze lamp daadwerkelijk verbeterd is moet er iets berekend worden. Volgens ons is het belangrijkste waar de verbetering aan moet voldoen dat de lamp een groter bereik heeft van posities. De bestaande lamp was te verstellen in een erg klein bereik. Als je de lamp in de hoogste positie zette ging de lamp terug naar ongeveer 37 cm van de grond, en als je hetzelfde deed maar dan vanaf onder gaat hij naar terug naar ongeveer 29 cm. Het originele ontwerp heeft dus een bereik van 29cm tot 37cm. Onze lamp, de verbeterde Vlamp, heeft verstelbare veren. De lamp kan dus iedere positie krijgen door de verstellen. Hierdoor is het bereik van de Vlamp 1 cm tot 40 cm.

Ontwerp	Hoogte gemeten van hoogste positie (cm)	Hoogte gemeten van laagste positie (cm)	Bereik (cm)
Originele IKEA Tertial	37	29	29 - 37
Vlamp	40	1	1 - 40

Groep WB19

Daley Adrichem	Alex van den Berg	Kasper Eekhout
Thomas Genis	Martin van Kaam	Menno Lucas
Erwin Rietveld	Robin Stuiver