Päättötyö

Arno Solin
Turun Steiner-koulu
2004 – 2005

Saatteeksi

Päättötyö on vapaavalintainen projekti, joka toteutetaan Steiner-lukion kolmannella luokalla. Tämä ylimääräinen työ on osa Steiner-koulujen opetussuunnitelmaa, ja sen tarkoitus on opastaa oppilasta itsenäiseen työskentelyyn valitun aiheen parissa. Kuulee päättötyötä kutsuttavan jopa kypsyyskokeeksikin.

Omalla kohdallani päättötyön aiheen valinta ei ollut helppo. Kun alkujaan aloitin lukion, odotin päättötyön tekemistä innolla sen suuremmin aihetta miettimättä. Ajattelin, että aihe kyllä olisi valmiina ajan tullessa. Ei ollut. Kiinnostuskohteeni ovat moninaiset ja töitä saa – ainakin tietääkseni – tehdä vain yhden. Halusin löytää mahdollisimman mielenkiintoisen, monipuolisen ja samalla haastavan aiheen. Lisäksi kriteerinä oli, ettei työ saanut olla pelkästään teoreettinen. Aiheen tuli olla alustavasti valittuna keväällä 2004, ja pari viikkoa ennen viimeistä jättöpäivää oli yhä sormi suussa: Aiheesta, kun ei ollut tietoakaan.

Pelastuksen toi äkkiä iskenyt kevätflunssa, joka kaatoi vuoteenomaksi useaksi päiväksi. Kuumeen noustua 39 °C tuntumaan ei ajatus enää juossut jouheasti. Tässä luovassa tilassa sain idean ympärillään olevaa tilaa kartoittavasta laitteesta. Hieman myöhemmin keksin toisen aiheen, nojatuolin tekemisen.

Nämä kaksi aihetta nousivat ylitse muiden. Lopullinen ratkaisu mittalaitteen hyväksi syntyi huonekaluammattilaisen konsultoinnin jälkeen. Hän piti kunnon nojatuolin rakentamista aivan liian vaikeana tehtävänä vasta-alkajalle. Tiedä häntä, mahdoinko sittenkään valita aiheista helpomman.

Päättötyön aiheeksi tuli lopulta "Etäisyysmittalaite, joka kartoittaa ympärillään olevaa tilaa lasermittauksen avulla ja luo tietokoneelle kolmiulotteisen mallin". Lisäksi aiheen yhteyteen kuului mittalaitteen ja -ohjelman dokumentaatio. Valittu aihe täytti asettamani kriteerit. Se oli haastava ja monipuolinen, muttei pelkästään teoreettinen. Aihe jakautui selkeästi osiin. Laitteen rakentamisen, mekaniikan, lisäksi aiheeseen liittyi ohjauselektroniikan tekeminen. Laitteen toiminta perustui sen liittämiseen tietokoneeseen, joten myös ohjelmointi oli tarpeen. Lisäksi työn kirjallinen osuus oli osa aihetta.

Kirjallista osuutta voi pitää jopa työn tärkeimpänä osuutena. "Jos sitä ei ole dokumentoitu, sitä ei ole tehty." Tätä periaatetta löyhästi noudattaen olen koonnut päättötyön kirjallisen osuuden, joka tyylillisesti sivuaa niin työselostusta, rakennusohjeita, tutkielmaakin ja osin jopa esseetä. Kirjallinen osuus pyrkii selittämään ja pohjustamaan päättötyön tekemisessä tehtyjä ratkaisuja sekä seuraamaan työn edistymistä vaihe kerrallaan.

Kirjallisen osuuden tekemistä hankaloitti se tosiasia, etteivät käsiteltävät asiat ja käsitteet ole jokaiselle potentiaaliselle lukijalle ennestään tuttuja. Tämän takia osa työvaiheista on vaatinut perinpohjaista tarkastelua. Olen kuitenkin vetänyt tiettyjä rajoja käsittelyn laajuudelle. Hankalat asiat on selitetty mahdollisesti yksinkertaistaen tai jättämällä aiheeseen liittyneitä ylimääräisiä ominaisuuksia pois. Kirjallisen työn lukemiseen vaaditut perustaidot ovat kutakuinkin sillä tasolla kuin omat tietoni olivat työtä aloitellessa. Kirjalliseen osuuteen kuuluu tekstin lisäksi kuvitus, joka on olennaisessa osassa.

Mikä päättötyöni oikeastaan on? Vaikka aiheena on mittalaitteen rakentaminen ja siihen liittyvä elektroniikka ja ohjelmointi, on päättötyö itsessään paljon muutakin. En lähestynyt päättötyön tekemistä halulla saada mitään konkreettista aikaan. Tavoitteena ei ollut paksu nivaska papereita, ei kiva mittahärveli, vaan tavoitteen oli uuden oppiminen. Lähestyin aihetta kokemuksena – opettavana sellaisena. Itse asiassa sillä ei ollut loppujen lopuksi mitään väliä, että pystyisikö mittalaite tuottamaan realistisia malleja ympäristöstään. Se ei koskaan ollut tavoitteena. Tavoitteena oli oppia perusteita mekaniikasta, elektroniikasta ja ohjelmoinnista, oppia sellaisia asioita, joiden pariin muuten saattaisi olla suuri kynnys paneutua muun tekemisen ohessa.

Aikaa on kulunut päättötyön parissa niin paljon, etten uskalla varovaistakaan arviota heittää käytettyjen työtuntien määrästä. Oman työpanokseni lisäksi projekti on verottanut myös muiden ihmisten aikaa. Erityisesti ohjaajani Stefan Johansson, joka toimii Åbo Akademin hiukkaskiihdytinlaboratorion pääinsinöörinä, on auttanut ja opastanut minua todella paljon erityisesti mekaniikan ja elektroniikan osa-alueilla. Yksin hän lienee viettänyt projektini parissa enemmän aikaa kuin olisin edes uskaltanut häneltä pyytää.

Haluan kiittää myös toista ohjaajaani opettaja Marjo Lahtea, joka on ollut ohjaajani koulun puolelta. Lisäksi kiitokset ovat ansainneet koulun teknisen työn opettaja Martti Palin, Åbo Akademin Fysiikan laitoksen verstaan esimies Tom Wikström sekä perheenjäseneni auttavista käsistä, neuvoista ja kärsivällisyydestä. Kiitän myös niitä ystäviäni, jotka ovat osoittaneet kiinnostusta projektia kohtaan sekä niitä, jotka ovat teeskennelleet kiinnostunutta.

Noin kymmenen kuukauden työrupeaman jättää mieluusti taakseen sen valmistuttua. Eniten työn valmistumista iloinnee kuitenkin äitini: Vihdoinkin poika raahaa romunsa pois hänen työpöydältään. Odota vain äiti, uusia projekteja siintää jo horisontissa.

Esipuhe nettijulkaisuun

Löysin koneeltani tämän projektin, jota antaumuksella kehittelin toista vuotta sitten. Lueskellessani sitä läpi valo lankesi taivaista ylleni ja ymmärsin, ettei siitä ole kenellekään mitään hyötyä pöytälaatikossani. Siksi päätin taittaa koko roskasta jonkinlaisen nettiversion, joka aikanaan indeksoituu Googleen ja yhdistyy näin pisarana maailman kaiken muun sekailaisen internet-sopan sekaan.

Itse jouduin lueskelemaan loputtoman määrän vastaavia projekteja netistä rakennellessani tätä työtä, ja toivonkin, että joku vastaavalla tavalla innokas murmeli tästäkin hyötyisi.

Otan mieluusti kommentteja työstäni vastaan. Kommentointi onnistuu jokaisen sivun alalaidassa olevan lomakkeen avulla. Rakentava kritiikkikin on tervetullutta, mutta kyseessä on sen verran vanha projekti, että olen oppinut yhtä jos toistakin tämän jälkeen - uskokaa pois. :)

Lisäksi pari huomautusta:

• En ota mitään vastuuta mistään. Kytkentäkaavioiden, ohjelmakoodien ja kemiallisten keitosten toimivuudesta ja turvallisuudesta en anna mitään takeita.
• Jos olet orpo lukiolainen, joka on kopioimassa tätä suoraan nimiinsä, suosittelen, että luet edes tekstin läpi ennen palauttamista.

Toimintaperiaate

Päättötyön mittalaite kartoittaa ympäristöään ja luo saadusta informaatiosta summittaisen kolmiulotteisen mallin tietokoneelle. Laitteen toiminta perustuu etäisyysmittaukseen, jonka avulla on mahdollisuus saada mitattua etäisyyksiä laitteen ja seinän tai muun vastaavan esteen välillä. Etäisyysmittauksessa saadut arvot eivät yksin riitä kolmiulotteisen mallin luomiseen. Tästä syystä on tarpeen tietää mihin suuntaan laite milloinkin osoittaa.

Laite pystyy kääntymään pysty- ja vaakasuunnassa. Pystysuunnassa riittää vajaa 90°, mutta vaakasuunnassa on tarpeen päästä koko kierros ympäri. Kun tiedetään mihin suuntaan etäisyysmittalaite osoittaa ja saadaan mitattua etäisyys esteeseen, voidaan näiden kolmen arvon avulla laskea mittapisteen koordinaatti trigonometristen funktioiden avulla. Kun pisteitä mitataan suuri määrä, voidaan pisteiden kautta hahmottaa laitetta ympäröivää tilaa.

Etäisyysmittaus on toteutettu kameran ja laserin avulla. Aihetta käsitellään perusteellisesti ohjelmoinnin yhteydessä. Kyseessä on mielenkiintoinen – jopa luova – mittausmenetelmä, joskin epätarkka. Etäisyysmittalaitteisto on saatava liikkumaan. Liikkuminen on toteutettu rakentamalla pääosin alumiinista koostuvan laitteen, johon sekä kamera että laser on kiinnitetty. Rakennelman hallittu ohjaaminen on toteutettu askelmoottoreiden avulla. Mittalaitteen tekemistä, rakentamista, käsitellään mekaanisessa osuudessa. Moottoreiden, laserin ja kameran virransyöttöä käsitellään sen sijaan elektroniikka-otsikon alla.

Laitteen toimintaperiaate esitettynä kuvassa.

Kommentteja

Jätä kommentti