طراحی و ساخت برد کنترل اضافه بار جهت اندازه گیری وزن

موضوع : طراحی و ساخت برد کنترل اضافه بار جهت اندازه گیری وزن

يكي از روشهاي متداول در اندازه‌گيري وزن استفاده از سنسورهاي S-G مي‌باشد اساس كار اين سنسورها همانطور كه توضيح داده خواهد شد بر تغيير طول يك المان الكتريكي و در نتيجه تغيير مقاومت الكتريكي آن استوار است در اين فصل به معرفي اساس كار، آرايشهاي مداري سنسور و نيز معيارهاي انتخاب سنسور مناسب خواهيم پرداخت

اساس كار سنسور S-G

مقاومت الكتريكي هر المان فيزيكي متناسب با طول آن المان مي‌باشد يعني يا به طور دقيق‌تر كه در آن L طولالمان و A سطح قطع آن مي‌باشد و اگر طول يك المان فيزيكي به هر دليلي تغيير كند مقاومت الكتريكي آن دچار تغيير خواهد شد اين مطلب اساس كار سنسورهاي S-G مي‌باشد

اين سنسورها معمولاً به صورت چاپ شده مي‌باشند كه نمونه‌اي از آنها در شكل زير نمايش داده شده است

همانطور كه ملاحظه مي شود و چاپ سنسور به صورت مارپيچ انجام شده در نتيجه امكان تغيير طول كلي سنسور بسيار افزايش يافته است به اين معني كه با تغيير طول در هر يك از قطعه‌هاي افقي و با فرض اينكه تعداد اين قطعه‌ها n مي‌باشد تغيير طول كلي بربر خواهد بود

يكي از مهمترين قطعات مورد تاكيد در استانداردهاي جهاني سيستم‌هاي آسانسوري، برد كنترل اضافه بار مي‌باشد وظيفه اين برد اندازه‌گيري بار ورودي به كابين، مقايسة آن با ظرفيت مجاز و ارسال پيامهاي مناسب به برد كنترل مركزي آسانسور مي‌باشد 

مزيت استفاده از اين سيستم در درجة اول تأمين امنيت جاني و جلوگيري از سقوط كابين و در درجه دومكاهش هزينه‌هاي نگهداري و تعميرات موتور در اثر استفاده نادرست از آسانسورها مي‌باشد 

متاسفانه به دليل هزينة سنگين بردهاي وارداتي و عدم تمايل سازندگان داخلي به توليد مشابه داخلي به دليلماهيت چند تخصصي Multi- Discplinary توليد كه مستلزم به كارگيري چند تخصص براي توليد مجموعة برد ديجيتال و ساخت قطعة مكانيكي مورد استفاده در ساختمان آسانسور و نيز سنسورهاي مورد نياز، استفاده از بردهاي كنترل اضافه بار در استانداردهاي ايران، اجباري شده است هدف از پروژهحاضر، طراحي و ساخت برد كنترل اضافه بار مي‌باشد 

وردي اين برد، سيگنال الكتريكي حاصل از تنش سنسور strain guage متصل به قطعة مكانيكي مخصوصي مي‌باشد كه نمونة‌ آن در شكل زير نشان داده شده است 

سيگنال ورودي كه حاصل از تنش سنسور مي‌باشد پس از تقويت و نمونه برداري وارد كنترل كننده مي‌گردد در كنترل كننده عمل تصميم گيري نسبت به ارسال پيامهاي foll load و over load متناسب با ظرفيت كابين و همچنين فعال شدن آلارم، انجام مي‌شود 

بر اي تنظيم حداكثر مقادير مجاز از پانل تنظيم دستي استفاده مي‌شود كه شامل نمايشگر مناسب براي نمايش اعداد و پيغامهاي لازم براي كاربرد و صفحة كليد براي ورد اطلاعات مربوط به تعداد نفرات مجاز و غيره مي‌باشد 

براي طراحي اين برد ديجيتالي ابتدا بايد يك ميكرو كنترلر مناسب در نظر گرفته شود و سپس سيستم طراحي شده توسط سخت افزار تحقق پيدا كند، براي اين منظور يك بلوك دياگرام كلي مطابق شكل زير فرض مي‌شود

در بلوك دياگرام فوق سنسور وظيفة توليد سينگنال آنالوگ ايجاد شده از تغييرات وزن كابين آسانسور را بهعهده دارد تقويت كننده‌اي كه بعد از سنسور قرار دارد سيگنال ايجاد شده را تقويت مي كنند و آن را براي عمليات كنترلي آماده مي‌سازد و بعد از ا“ نيز ميكروكنترلر قرار داده شده كه عمل كنترل كننده را انجام مي‌دهد

بلوكهاي ذكر شده در بالا همگي توسط سخت‌افزار بر روي كارت تحقق پيدا مي‌كند بطوريكه سنسور وزن را كه يك سيگنال آنالوگ است تشخيص مي‌دهد و آن را به A/D منتقل مي‌كند  سيگنال آنالوگ به سيگنال ديجيتال تبديل مي شود و سپس بوسيلة ميكروكنترلر، كنترل ديجيتال روي آن صورت مي‌گيرد سيگنالهاي خروجي ديجيتال مي‌باشند و براي توليد پيامهاي over load و full و آمار به كار مي‌روند 

در فصلهاي بعدي به بررسي كاملتر مباحث ذكر شده، جزئيات كار و طراحي كنترلر پرداخته مي شود كه مباحث ارائه شده به صورت زير طبقه بندي مي‌شوند 

در فصل اول به معرفي سنسور strain guage و اساس كار آن و معيارهاي انتخاب سنسور و آرايش مداري آن مي‌پردازيم

در فصل دوم به اتصال فيزيكي سنسور 8-G و طراحي مكانيكي المان اندازه‌گيري وزن پرداخته مي‌شود

فصل سوم به طراحي و ساخت تقويت كننده صنعتي براي SG پرداخته خواهد شد 

فصل چهارم به طراحي و ساخت برد ديجيتال كنترل بار مي‌پردازيم

در فصل پنجم، ساختار كلي برنامه ميكروكنترلر ارائه خواهد شد 

در فصل ششم نيز تحقق عملي پروژه، نتايج و پيشنهادات ارائه خواهد شد

طراحي و ساخت برد كنترل جهت اضافه بار و اندازه كيري وزن

طراحي وساخت بردكنترل اضافه بارجهت اندازه‌گيري وزن

فهرست مطالب

فصل 1

معرفي سنسور strain Gauge

مقدمه

اساس كار سنسور

آرايش مداري سنسور S-G

معيارهاي انتخاب سنسورها S-G

نمونه‌اي از سنسورهاي S-G و المان‌هاي ميكانيكي

روش نصب سنسور روي المان مكانيكي

فصل 2 

طراحي و ساخت برد ديجيتال كنترل بار

مقدمه

ميكروكنترلر

بررسي پايه‌هاي 8051

در گاه صفر PoRT 

درگاه يك PORTT

درگاه دوم PORT2

درگاه سوم PORT3

RSTRoset

Address Latch enable  ALE

Exterhal Aceess EA

 نحوة اتصالات ميكروكنترلر

تبديل كننده آنالوگ به ديجيتال

اتصالات ميكروكنترلر

تراشه ADC 804

بررسي پايه‌‌هاي ADE 804

wright WR

CLKR- CLKIN

روش اتصال ADC 804

صفحه كليد Key board

اتصال صفحه كليد

 صفحه نمايش

نحوة اتصال صفحه نمايش

تقويت كننده

برد شبيه ساز سنسور strain- Goge

برد خروجي به تابلوي كنترل آسانسور 

فصل 3

نرم افزار تهيه شده براي برد ديجيتال كنترل بار

مقدمه

عملكرد دستگاه

تايمر

ثبات تايمر 0

فعال سازي و غير فعال سازي و قضا

وقفه

مراحل اجراي يك وقفه

وقفه‌هاي موجود در 8051

فعال سازي و غير فعال سازي و قضا

مد عمليات