Dust and Sawdust Collection Unit Design with Microcontroller Control in Furniture and Design Workshops

Abstract

In furniture and design workshops where wooden materials are used extensively, woodworking machines produce large amounts of sawdust and dust. This sawdust and especially dust are released directly into the working environment and into the air, causing health problems for humans. For this purpose, dust and sawdust collection units that continuously suck from the machines are traditionally used. These systems, which are connected to the machines with hoses and pipes, constantly suck from all machines. In some systems, the flap on the suction part of each machine is closed and opened manually. Systems operating in this way both reduce energy efficiency and reduce the amount of air suction per machine. In this study, an air suction line was installed in the main chip collection unit. Each machine communicates with the servo motors positioned on the suction line, the Arduino Uno microcontroller and the IR receivers on it, and ensures suction by opening the dust collection unit and the flap of the working machine only. A unique circuit board was designed for the system, and this card was placed compactly inside wall sockets. In this way, the designed system can be integrated into dust collection lines in existing workshops without requiring any modifications.

Keywords

• Arduino
• microcontroller
• furniture workshop
• dust collection
• sawdust

Mobilya ve Tasarım Atölyelerinde Mikrodenetleyici Kontrolü ile Toz ve Talaş Toplama Ünitesi Tasarımı

Öz

Ahşap malzemenin yoğun olarak kullanıldığı mobilya ve tasarım atölyelerinde, ağaç işleme makinaları fazla miktarda talaş ve toz üretmektedir. Bu talaş ve özellikle tozların doğrudan çalışma ortamı ile havaya bırakılması insan için sağlık sorunlarına yol açmaktadır. Bunun için geleneksel olarak makinalardan sürekli emiş yapan toz ve talaş toplama üniteleri kullanılmaktadır. Makinalara hortumlar ve borular ile bağlı olan bu sistemler sürekli tüm makinelerden emiş yapmaktadır. Bazı sistemlerde ise her makinenin emiş yapan kısmındaki klapa manuel olarak kapatılıp açılmaktadır. Bu şekilde çalışan sistemler hem enerji verimliliğini azaltmakta hem de makine başına düşen hava emiş miktarını azaltmaktadır. Bu çalışmada ana talaş toplama ünitesine bir hava emiş hattı kurulmuştur. Her bir makine emiş hattına konumlandırılmış klapalara bağlı servo motorlar ile Arduino Uno mikrodenetleyici ve üzerindeki IR alıcılar ile haberleşerek toz toplama ünitesini ve yalnızca çalışmakta olan makine hattından emiş yapılmasını sağlamaktadır. Sistem için özgün bir devre kartı tasarlanmış, bu kart kompakt olarak duvar prizlerinin içerisine yerleştirilmiştir. Bu sayede tasarlanan sistem herhangi bir tadilat gerektirmeden düşük maliyetli ve enerji verimliliği yüksek olup, mevcut atölyelerde bulunan toz toplama hatlarına entegre edilebilmektedir.

Anahtar Kelimeler

• Arduino
• mikrodenetleyici
• mobilya atölyesi
• toz toplama
• talaş

Kaynakça

1. Alptekin, O. (2007). Binalarda iç hava kalitesi toz partiküllerinin iç mekân hava kalitesi üzerindeki etkilerinin incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, Türkiye.
2. Basu, A., Moosavian, S. ve Morandini, R. (2005). Mechanical optimization of servo motor. Journal of Mechanical Design, 127(1), 58–61. DOI: /doi.org/10.1115/1.1804196
3. Beypazarlı, Ş. ve Aktaş, M. (2019). Toz Toplama Sistemlerinin Performansına Etki Eden Parametrelerin İncelenmesi. 3rd International Engineering Research Symposium, Düzce, Türkiye, 5-7 Eylül 2019, 612-621.
4. Bislimovska, D., Petrovska, S. and Minov, J. (2015). Respiratory symptoms and lung function in never-smoking male workers exposed to hardwood dust. Open access Macedonian journal of medical sciences, 3(3), 500. DOI: 10.3889/oamjms.2015.086
5. Çınar, H., Yıldırım, K. ve Okurcan, E. (2020). Mobilya üreten işletmelerde ahşap ve kompozit panel tozlarının insan sağlığı üzerine etkileri. Gazi University Journal of Science Part C: Design and Technology, 8(4), 909–921. DOI: doi.org/10.29109/gujsc.804458
6. Dai, Q., Liu, Y., Jiang, Z., Liu, Z., Zhou, K. and Wang, J. (2008). MES wireless communication networking technology based on 433MHz. 2008 2nd International Conference on Anti-counterfeiting, Security and Identification, IEEE, 234-238. DOI: 10.1109/IWASID.2008.4688364
7. Demers, P.A., Stellman, S.D. and Colin, D., Boffetta, P. (1998). Nonmalignant respiratory disease mortality among woodworkers participating in the American Cancer Society Cancer Prevention Study‐II (CPS‐II). American Journal of Industrial Medicine, 34(3), 238-243. DOI: 10.1002/(sici)1097-0274(199809)34:3<238::aid-ajim5>3.0.co;2-r.
8. Douwes, J., Cheung, K., Prezant, B., Sharp, M., Corbin, M., McLean, D., Mannetje, A., Schlunssen, V., Sigsgaard, T. and Kromhout, H. (2017). Wood dust in joineries and furniture manufacturing: An exposure determinant and intervention study. Annals of Work Exposures and Health, 61(4), 416-428. DOI: doi.org/10.1093/annweh/wxx020

9. Görenekli, K. (2019). Elektronik su sayacı için kablosuz ağ ve RF tabanlı mimari tasarım, (Yüksek Lisans Tezi), Kocaeli Üniversitesi, Kocaeli, Türkiye.
10. Herrero, R., Castellsagué, X., Pawlita, M., Lissowska, J., Kee, F., Balaram, P., Rajkumar, T., Sridhar, H., Rose, B. and Pintos, J. (2003). Human papillomavirus and oral cancer: The International Agency for Research on Cancer multicenter study. Journal of the National Cancer Institute, 95(23), 1772-1783. DOI: 10.1093/jnci/djg107
11. Ismailov, A.S. and Jo‘Rayev, Z.B. (2022). Study of arduino microcontroller board. Science and Education, 3(3), 172-179.
12. Jadhav, P.Y. and Rajendrakumar, A.P. (2016). Mechanism of Electronic Delay Device for Detonator. International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology, 5(5), 8640-51. DOI:10.15680/IJIRSET.2016.0505289
13. Keçeci, O.E., Kutlu, B. ve Yeşilpınar, S. (2011). Filtrasyon materyallerinin iletkenlik özelliğinin plazma yüzey modifikasyonu ile geliştirilmesi olanaklarının araştırılması. Tekstil ve Mühendis, 18(83), 1-7.
14. Kondaveeti, H.K., Kumaravelu, N.K., Vanambathina, S.D., Mathe, S.E. and Vappangi, S. (2021). A systematic literature review on prototyping with Arduino: Applications, challenges, advantages, and limitations. Computer Science Review, 40, 1-24. DOI: doi.org/10.1016/j.cosrev.2021.100364
15. Mustofokulov, J., Suyarova, M., Choriev, S. and Ashurova, K. (2023). Methods for designing electronic device circuits in the» Proteus” program. Экономика и социум, 4(107), 189-193.
16. Nayyar, A. and Puri, V. (2016, March). A review of Arduino board's, Lilypad's & Arduino shields. In 2016 3rd international conference on computing for sustainable global development (INDIACom), 1485-1492, IEEE. Sauter, S.L. (1998). Psychosocial and organizational factors. Encyclopaedia of occupational health and safety, 2, 1-77.
17. Tankut, A.N. Kurban, H. ve Melemez, K. (2014). Orman Endüstri İşletmelerinde Odun Tozunun Ergonomik Etkilerinin İncelenmesi. II. Ulusal Akdeniz Orman ve Çevre Sempozyumu, 785-792.
18. Turan, G., and Töre, G.Y. (2021). Evaluation of Major Occupational Hazards Encountered in the Furniture Production Process on Employee Health. European Journal of Engineering and Applied Sciences, 4(2), 36-44. DOI: doi.org/10.55581/ejeas.1033299
19. Zencirci, S.A. ve Işıklı, B. (2017). Hava kirliliği. ESTÜDAM Halk Sağlığı Dergisi, 2(2), 24-36.