Master's Thesis

Design of automatic drive for church bells

Final Thesis 5.01 MB

Author of thesis: Ing. Jiří Zajíc

Acad. year: 2012/2013

Supervisor: doc. Ing. Jiří Krejsa, Ph.D.

Reviewer: Ing. Lukáš Březina, Ph.D.

Abstract:

The Diploma thesis describes the design, manufacture and testing of a universal automation
machine for church bells. The research section summarizes the bell, way of use and
properties. The drives and their starting and power switching characteristic are analyzed. The
chain drive based on the selected engine and the whole assembly is designed and tested by
using PLC. Unique controller based on a modular design was designed. Sensors based on
magnetic rotary encoder were also created for this unit. The entire circuit was tested on three
evangelical church bells in the town Klobouky u Brna.

Keywords:

bell, automation, control unit, double pendulum, asynchronous motor, church, swing
dynamics, magnetic encoder, ATmega

Date of defence

12.06.2013

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student v prezentaci představil svoji diplomovou práci na téma zaměřené na ovládání kostelních zvonů. Po přečtení posudků oponenta a vedoucího diplomové práce odpověděl na dotaz položený oponentem. Komise vysoce hodnotila i fakt, že výsledky jeho práce jsou použity v praxi. Po doplňujících otázkách ostatních členů komise bylo celé jeho vystoupení hodnoceno výborně.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Applied Sciences in Engineering (N3901-2)

Field of study

Mechatronics (M-MET)

Composition of Committee

doc. Ing. Robert Grepl, Ph.D. (předseda)
Ing. Dalibor Červinka, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Čestmír Ondrůšek, CSc. (člen)
Ing. Bohumil Král, CSc. (člen)
prof. RNDr. Ing. Tomáš Březina, CSc. (člen)
doc. Ing. Peter Kriššák, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jiří Krejsa, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Jiří Krejsa, Ph.D.

Pan Jiří Zajíc se ve své diplomové práci zabývá návrhem a realizací automatického zařízení pro pohon kostelních zvonů. V úvodu práce shrnuje základní poznatky o zvonech, analyzuje možnosti jejich pohonu a řízení. Jádro práce spočívá v kapitolách 4-6, ve kterých je proveden návrh mechanické části, návrh elektrické části a návrh a implementace řídícího software. Práce je zakončena kapitolou věnovanou ověření zařízení v praxi na soustavě tří zvonů v kostele v obci Klobouky u Brna. Právě tato kapitola, ač rozsahem nevelká, je dokladem toho, že cíle práce se panu Zajícovi podařilo beze zbytku splnit.
Na práci oceňuji její praktický přínos, ačkoliv se zadání může zdát na první pohled relativně jednoduché, dotažení do reálně použitelného stavu, které se v tomto případě podařilo, považuji za netriviální. Pan Zajíc pracoval samostatně, s příkladnou pílí a zápalem a jeho práci, ač obsahuje drobné stylistické a gramatické nepřesnosti, hodnotím známkou výborně. Po zodpovězení případných dotazů oponenta doporučuji udělení titulu inženýr.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Lukáš Březina, Ph.D.

Student se ve své práci zabýval návrhem automatu pro pohon kostelních zvonů. Samotnému návrhu v práci předchází rešeršní studie, ve které student stručně rozebírá témata související s danou problematikou (dynamiku zvonění, technické provedení zvonu, druhy pohonů, atd.).
Následující kapitoly se věnují již samotnému návrhu pohonu a to jak po stránce mechanické, tak elektrické včetně návrhu softwaru pro řídící jednotku. Na závěr byl navržený pohon úspěšně otestován v praxi a na základě testu byly formulovány odpovídající závěry.
Práce svědčí o schopnosti studenta úspěšně se vypořádat s poměrně komplexní problematikou. Velmi také cením možnost praktického použití dosažených výsledků v praxi, popřípadě jejich další modifikace v budoucnu.
K práci mám následující výhrady. V kapitole 4.1 „Simulace zvonu a zvonové stolice“ postrádám popis některých veličin. Z textu také není jasné, pro který ze tří zvonů byla simulace provedena (Obr. 4.2) a celkově by bylo vhodné samotnou simulaci blíže rozebrat.
Další výhrady se týkají pouze formální stránky. Jedná se o pravopisné chyby a způsob odkazování se na obrázky v textu. Dle mého názoru je vhodné se na použité obrázky odkazovat v textu přímo příslušným číslem daného obrázku (například Obr. 3.4 není v textu zmíněn vůbec).
Cíle práce byly splněny, práci tedy doporučuji k obhajobě a po zodpovězení následujících otázek navrhuji hodnocení „A – výborně“.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Na obrázku 7.4 – 7.6 prezentujete průběh rozběhu zvonu, kdy dosažená amplituda při rozběhu přibližně odpovídá doporučené amplitudě (jedná se, předpokládám, o doporučenou amplitudu dle Tab. 3.3). Jak by vypadal tento průběh pro celou dobu zvonění? Nedojde během zvonění k opakovanému překročení doporučené amplitudy? Pokud ano, jaký to má vliv na „kvalitu zvonění“.
  2. Pro jaké hodnoty jednotlivých parametrů byla provedena simulace v kapitole 4.1? Vysvětlete účel grafu na obr. 4.2.

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová