مقاله طراحی و ساخت برد کنترل جهت اضافه بار و اندازه کیری وزن

لینک پرداخت و دانلود در "پایین مطلب"

فرمت فایل: word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحات:41

پیشگفتار

یکی از مهمترین قطعات مورد تاکید در استانداردهای جهانی سیستم‌های آسانسوری، برد کنترل اضافه بار می‌باشد. وظیفه این برد اندازه‌گیری بار ورودی به کابین، مقایسة آن با ظرفیت مجاز و ارسال پیامهای مناسب به برد کنترل مرکزی آسانسور می‌باشد.

مزیت استفاده از این سیستم در درجة اول تأمین امنیت جانی و جلوگیری از سقوط کابین و در درجه دوم  کاهش هزینه‌های نگهداری و تعمیرات موتور در اثر استفاده نادرست از آسانسورها می‌باشد.

متاسفانه به دلیل هزینة سنگین بردهای وارداتی و عدم تمایل سازندگان داخلی به تولید مشابه داخلی به دلیل  ماهیت چند تخصصی (Multi- Discplinary) تولید که مستلزم به کارگیری چند تخصص برای تولید مجموعة برد دیجیتال و ساخت قطعة مکانیکی مورد استفاده در ساختمان آسانسور و نیز سنسورهای مورد نیاز، استفاده از بردهای کنترل اضافه بار در استانداردهای ایران، اجباری شده است. هدف از پروژه  حاضر، طراحی و ساخت برد کنترل اضافه بار می‌باشد.

وردی این برد، سیگنال الکتریکی حاصل از تنش سنسور strain guage متصل به قطعة مکانیکی مخصوصی می‌باشد که نمونة‌ آن در شکل زیر نشان داده شده است.

سیگنال ورودی که حاصل از تنش سنسور می‌باشد پس از تقویت و نمونه برداری وارد کنترل کننده می‌گردد. در کنترل کننده عمل تصمیم گیری نسبت به ارسال پیامهای foll load   و over load متناسب با ظرفیت کابین و همچنین فعال شدن آلارم، انجام می‌شود.

بر ای تنظیم حداکثر مقادیر مجاز از پانل تنظیم دستی استفاده می‌شود. که شامل نمایشگر مناسب برای نمایش اعداد و پیغامهای لازم برای کاربرد و صفحة کلید برای ورد اطلاعات مربوط به تعداد نفرات مجاز و غیره می‌باشد.

برای طراحی این برد دیجیتالی ابتدا باید یک میکرو کنترلر مناسب در نظر گرفته شود و سپس سیستم طراحی شده توسط سخت افزار تحقق پیدا کند، برای این منظور یک بلوک دیاگرام کلی مطابق شکل زیر فرض می‌شود.

در بلوک دیاگرام فوق سنسور وظیفة تولید سینگنال آنالوگ ایجاد شده از تغییرات وزن کابین آسانسور را به  عهده دارد تقویت کننده‌ای که بعد از سنسور قرار دارد. سیگنال ایجاد شده را تقویت می کنند و آن را برای عملیات کنترلی آماده می‌سازد و بعد از ا“ نیز میکروکنترلر قرار داده شده که عمل کنترل کننده را انجام می‌دهد.

بلوکهای ذکر شده در بالا همگی توسط سخت‌افزار بر روی کارت تحقق پیدا می‌کند بطوریکه سنسور وزن را که یک سیگنال آنالوگ است تشخیص می‌دهد و آن را به A/D منتقل می‌کند . سیگنال آنالوگ به سیگنال دیجیتال تبدیل می شود و سپس بوسیلة میکروکنترلر، کنترل دیجیتال روی آن صورت می‌گیرد. سیگنالهای خروجی دیجیتال می‌باشند و برای تولید پیامهای over load و full و آمار به کار می‌روند.

در فصلهای بعدی به بررسی کاملتر مباحث ذکر شده، جزئیات کار و طراحی کنترلر پرداخته می شود که مباحث ارائه شده به صورت زیر طبقه بندی می‌شوند:

در فصل اول به معرفی سنسور strain guage و اساس کار آن و معیارهای انتخاب سنسور و آرایش مداری آن می‌پردازیم.

در فصل دوم به اتصال فیزیکی سنسور 8-G و طراحی مکانیکی المان اندازه‌گیری وزن پرداخته می‌شود.

فصل سوم به طراحی و ساخت تقویت کننده صنعتی برای S.G پرداخته خواهد شد.

فصل چهارم به طراحی و ساخت برد دیجیتال کنترل بار می‌پردازیم

در فصل پنجم، ساختار کلی برنامه میکروکنترلر ارائه خواهد شد.

در فصل ششم نیز تحقق عملی پروژه، نتایج و پیشنهادات ارائه خواهد شد.

فصل 1:

معرفی سنسور strain Gauge

1-1: مقدمه:

یکی از روشهای متداول در اندازه‌گیری وزن استفاده از سنسورهای S-G می‌باشد. اساس کار این سنسورها همانطور که توضیح داده خواهد شد بر تغییر طول یک المان الکتریکی و در نتیجه تغییر مقاومت الکتریکی آن استوار است. در این فصل به معرفی اساس کار، آرایشهای مداری سنسور و نیز معیارهای انتخاب سنسور مناسب خواهیم پرداخت.

1-2: اساس کار سنسور S-G :

مقاومت الکتریکی هر المان فیزیکی متناسب با طول آن المان می‌باشد. یعنی  یا به طور دقیق‌تر  که در آن L طول  المان و A سطح قطع آن می‌باشد. و اگر طول یک المان فیزیکی به هر دلیلی تغییر کند مقاومت الکتریکی آن دچار تغییر خواهد شد. این مطلب اساس کار سنسورهای S-G می‌باشد.

این سنسورها معمولاً به صورت چاپ شده می‌باشند. که نمونه‌ای از آنها در شکل زیر نمایش داده شده است.

همانطور که ملاحظه می شود و چاپ سنسور به صورت مارپیچ انجام شده در نتیجه امکان تغییر طول کلی سنسور بسیار افزایش یافته است به این معنی که با تغییر طول  در هر یک از قطعه‌های افقی و با فرض اینکه تعداد این قطعه‌ها n می‌باشد. تغییر طول کلی بربر  خواهد بود.

برای تبدیل تغییرات وزن به تغییر طول در سنسور لازم است از یک المان مکانیکی استفاده شود. که نمونه‌ای از آن در شکل زیر نشان داده شده است.

نقش المان مکانیکی تبدیل نیروی  که ناشی از وزن است به نیروی می‌باشد تغیر نیروی  باعث تغییر انحنای المان می گردد.

بعد از اعمال نیروی          قبل از اعمال نیروی

اگر سنسور S-G به المان مکانیکی به طور کامل چسبانده شده باشد. تغییر انحنای فوق باعث تغییر طول این سنسور و در نتیجه تغییر مقاومت الکتریکی آن خواهد شد.