2-4-1- لودسل :
لودسل یک نوع حسگر (Sensor) الکترونیکی برای اندازهگیری وزن و نیرو است که در انواع کششی، خمشی، فشاری و پیچشی ساخته شده است.
2-4-2- موارد کاربرد لودسل :
این محصول برای اندازهگیری نیرو در کارخانجات مختلف و نیز اندازهگیری کشش کابل‌‌ها و کشش نخ در کارخانجات نساجی و سایر صنایع استفاده میشود.
اندازهگیری وزن بطریقه دیجیتال در ترازوهای الکترونیکی نیز نیازمند لودسل میباشد. امروزه انواع مختلف لودسل با ظرفیت‌های متفاوت در ساخت ترازوها و باسکول‌های الکترونیکی کاربرد فراوان دارد.
سیستم‌های اتوماتیک بر اساس اندازهگیری وزن مواد در کارخانجات مواد غذایی - کارخانجات آسفالت - پلانت‌های مواد شیمیایی همه از لودسل استفاده می‌نمایند.
2-4-3- ساختار لودسل :
لودسل شامل یک هسته فلزی از آلیاژ خاص و تعدادی strain gauge ،مجموعه ای از مقاومت های الکتریکی میباشد که در اثر اعمال نیرو مانند تمام مواد تغییر شکل می‌یابد اما پس از برداشتن نیرو به حالت اولیه خود برمی‌گردد . میزان برگشت‌پذیری این ماده تعیین کننده کیفیت و دقت و دیرپایی لودسل است.
2-4-4- دقت لودسل :
دقت لودسل یعنی قدرت تفکیک آن نسبت به ظرفیت کل و نیز حد خطای مجموع آن می باشد.
عوامل دخیل در دقت و کیفیت لودسل نوع آلیاژ هسته و ساختار strain gauge میباشد . موسسه oiml واقع در سوئیس قدرت تفکیک و خطای مجموع لودسل و رفتار لودسل تحت رطوبت و درجه حرارت را بر اساس استانداردهای خاص مورد ارزیابی قرار میدهد .
کلاس دقت توصیه شده برای لودسل‌های مورد استفاده برای توزین تجارتی تعیین شده است.
مسئولیت و تضمین تطبیق لودسل با استانداردهای اجباری به عهده شرکت تولید کننده است.
2-4-5- انواع لودسل:
لودسل های خمشی یک طرفه :
SHBxR
5123
ALC
HCB
SSB
لودسل مدل SHBxR
نوع لودسل : خمشی (Bending)
این لودسل که از استیل زنگ نزن و با دقت بالا ساخته شدها است برای ساخت برازوهای دقیق , ماشین های بسته بندی و ماشین های تولید در کارخانه جات مواد غذائی و شیمیایی مناسب است.
ساختار این لودسل در مقابل نفوذ آب , گاز و سایر مواد شیمیایی کاملا آب بندی شده است و بدین جهت می توان از آن در محیط های با شرایط ویژه استفاده نمود.
این لودسل مانند دیگر محصولات RT دارای گواهینامه های استاندارد بین المللی است.
لودسل های خمشی دو طرفه :
5103
لودسل مدل 5103/ 9103
نوع لودسل : خمشی دوطرفه
لودسل 5123 از فولاد باپوشش نیکل و لودسل 9103 از فولاد ضدزنگ ساخته شده است .
این لودسل ها برای ظرفیت های 2 تن الی 100 تن طراحی شده اند و مناسب توزین تانک ها - سیلوها و باسکول های بزرگ و همچنین ماشین الات کارخانه جات مختلف می باشند.
این لودسل ها مجهز به یک محافظ مکانیکی Strain guage می باشند. کلاس رطوبتی IP/67 و Oiml - c3 کارکرد این لودسل را برای محیط های مختلف تضمین می کند.
لودسل های فشاری :
RLC
CSP-M
ASC
لودسل مدل RLC
انواع لودسل
شکل :2-4-
لودسل RLC یک لودسل با ارتفاع کم است که از فولاد ضد زنگ و با دقت بالا و عملکرد بسیار خوب ساخته شده است.
این لودسل برای ترازوها, سیلوها, ماشین آلات و سیستم های توزین لیفتراک بسیار مناسب است.
کلاس رطوبتی لودسل IP-66/68 و تا کلاس c6 درجه بندی شده است.
امپدانس ورودی و خروجی 1100 اهم است و دارای گواهینامه EEX برای محیط های پر خطر است.
این لودسل برای ظرفیت های 250 کیلو گرم تا 10000 کیلو گرم ساخته شده است.
لودسل های فشاری - کششی :
BSP
9363
لودسل مدل BSP
لودسل BSP از نوع لودسل های کششی - فشاری است که از تیپ S حسات می گردد.
کاربرد این لودسل در جرثقیل های توزین دار و وسایل توزین دقیق می باشد.
ساختار کاملا جوشی این لودسل آنرا شایسته دریافت IP-68 نموده است.
این لودسل برای ظرفیت های 50 کیلو گرم تا 5000 کیلو گرم ساخته شده است.
لودسل
شکل 2-5-
لودسل های تک پایه :
650
652
640
642
لودسل مدل 650
نوع لودسل : تک پایه
این لودسل از نوع تک پایه Single Point است و جنس آن آلیاژ آلومینیوم است .
موارد کاربرد لودسل ، ترازوهای کوچک تا 250kg است . این لودسل میتواند در ماشین‌های بسته‌بندی بیشتر مصرف شود.کلاس رطوبتی لودسل IEC68-2-30 است و دارای کلاس دقتی c3 میباشد.
ظرفیت لودسل از 50kg تا 250kg است.
2-4-6- پل وتستون:
پل وتسون
شکل :2-6-
2-4-6-1- تاریخچه :آنچه امروزه به نام مدار پل وتستون معروف است، نخستین بار در سال 1833 توسط ساموئل هانتر کریستی (Samuel Hunter Christie) توصیف شد، اما کاربردهای زیاد این مدار توسط کارلز وتستون (Charles Wheateston) اختراع شد، به همین خاطر این مدار عموما به نام پل وتستون معروف شد. امروزه پل وتستون یک روش بسیار درست و حساس برای اندازه گیری دقیق مقادیر مقاومتها میباشد.
2-4-6-2- ساختمان مدار پل وتستون : ساختمان پل وتسون شکل 2:-7-همانگونه که در شکل دیده میشود، مدار پل وتستون از چهار مقاومت R4 , R3 , R2 , R1 تشکیل شده است. اساس کار مدار پل وتستون اینگونه است که ولتاژ ورودی به دو قسمت تقسیم میشود. جریان خروجی از هر دو ولتاژ تقسیم شده ، تشکیل می‌‌گردد. در فرم کلاسیک مدار پل وتستون یک گالوانومتر ماده بسیار حساس به جریان مستقیم) در بین ورودی و خروجی ولتاژ نصب میشود.
اگر ولتاژ تقسیم شده به گونه‌ای باشد که دقیقا نسبت R2 = R3R4/R1 برقرار باشد، در این صورت گفته میشود که پل در حالت تعادل است. در این صورت گالوانومتر هیچ جریانی را نشان نمی‌‌دهد. اگر چنانچه یکی از مقاومتها ، حتی به اندازه بسیار کوچک ، تغییر کنند، در این صورت تعادل به هم خورده و عقربه گالوانومتر جریانی را نشان میدهد. پس گالوانومتر مقیاسی برای نشان دادن شرط تعادل است.
2-4-6-3- طرز کار پل وتستون:فرض کنید یک ولتاژ dc به اندازه E به مدار پل اعمال شود. در اینجا نیز یک گالوانومتر برای نشان دادن شرط تعادل بین دو نقطه ولتاژ ورودی و خروجی نصب شده است. مقادیر مقاومتهای R1 و R3 دقیقا معلوم هستند، اما R2 یک مقاومت متغیر است که به راحتی قابل تغییر است. بجای R4 یک مقاومت مجهول که آن را با Rx نشان می‌‌دهیم، قرار داده شده است. ولتاژ E اعمال میشود و مقاومت متغیر R2 به گونه‌ای تنظیم میشود که گالوانومتر جریانی را نشان ندهد.
بنابراین با توجه به اینکه مقادیر مقاومتهای R_1 و R_3 معلوم هستند و R2 را نیز خودمان تغییر داده‌ایم، لذا از رابطه Rx = R2R3/R1 مقدار مقاومت مجهول تعیین میشود. در صورتی که هر چهار مقاومت یکسان باشند، مدار خیلی حساس خواهد بود. در هر صورت مدار پل و تستون در هر حالت بسیار عالی کار میکند.
2-4-6-4- کاربرد مدار پل وتستون :پل وتستون دارای کاربردهای بسیلر زیادی است و آوردن تمام کاربردهای آن در یک مقاله مقدور نیست. بنابراین تنها به چند مورد خاص در اینجا اشاره میکنیم. کارلز وتستون کاربردهای زیادی از از مدار پل وتستون را خودش اختراع کرد و کاربردهای دیگری نیز بعد از او توسعه یافته‌اند. امروزه یکی از کاربردهای عمومی مدار پل وتستون در صنعت استفاده از آن در حسگرهای بسیار حساس است.
در این دستگاه‌ها مقاومت درونی بر اساس سطح یعنی از کرنش (یا فشار یا دما و ...) تغییر میکند و به عنوان مقاومت نامعلوم Rx عمل میکند. همچنین به جای این که با تغییر دادن مقاومت R2 در مدار تعادل ایجاد شود، به عوض گالوانومتر از مداری که میتواند میزان عدم تعادل در پل را بر اساس تغییر کرنش یا شرایط دیگر اعمال شده بر حسگر کالیبره کند، استفاده میشود. دومین کاربرد مدار پل وتستون ، استفاده از آن در نیروگاه‌های الکتریکی برای توزیع دقیق خطوط قدرت است. روشی که بسیار سریع و دقیق بوده و نیاز به تعداد زیادی تکنسین در زمینه‌های مختلف ندارد.
پل وتستون آرایش خاصی از ۴ مقاومت الکتریکی است که برای تعیین مقدار مقاومتی مجهول بکار می‌رود.
وقتی مدار در حالت تعادل باشد، ولت‌سنج اختلاف پتانسیلی را نشان نخواهد داد. بنابراین نقاط B و D هم‌پتانسیل خواهند بود. از این رو افت پتانسیل دو سر R1 و R3 باید برابر باشد. همچنین افت پتانسیل دو سر R2 و RX یکسانند. علاوه بر این، چون جریانی بین نقاط B و D برقرار نیست، جریان گذرنده از R3 و RX یکسان است. همچنین جریان گذرنده از R1 و R2. طبق موارد ذکر شده داریم:
و از آنجا
مقاومت مجهول بدست می‌آید.
2-5- op – amp:
آپ امپ
شکل :2-8-
2-5-1- تقویتکنندهابزاردقیق:
هدف: در اینجا با یک نمونه تقویت کننده ابزار دقیق آشنا خواهید شد. سپس نحوه استفاده از این
قطعه در یک پل وتستون برای اندازه گیری تغییرات به وجود آمده در سنسور دما بررسی می شود.
2-5-1-1- مرحله اول: آشنایی با تقویت کننده ابزار دقیق
ایده به کارگیری تقویت کننده‌های عملیاتی یا آپ امپ (به انگلیسی: op-amp یا Operational amplifier ) اولین بار در دهه ۱۹۴۰ میلادی و در مدار کامپیوترهای آنالوگ مطرح شد . در این کاربرد با قرار دادن عناصر مختلف بین سرهای ورودی و خروجی تقوکننده عملیاتی مدارهای مختلف با کارایی‌های متفاوت طراحی می‌شد . با گسترش دامنه کاربرد الکترونیک، استفاده از تقویت کننده عملیاتی نیز توسعه فراوان یافت . در سال ۱۹۶۰ میلادی اولین بار تقویت کننده عملیاتی به صورت مدار مجتمع طراحی و ساخته شد و با حجم، وزن و قیمت به مراتب کمتر به بازار مصرف ارائه گردید. پیشرفت فناوری و مطرح شدن نیازهای متنوع تر و تخصصی تر، زمینه را برای عرضه تقویت کننده‌های عملیاتی خاص فراهم نمود . تقویت کننده عملیاتی در واقع یک تقویت کننده ولتاژ با بهره ولتاژ بسیار بالاست و معمولاً دارای یک سر خروجی و دو سر ورودی است که سرهای ورودی به صورت تفاضلی عمل می‌کنند . به عبارت دیگر این تقویت کننده اختلاف ولتاژ بین ورودی را تقویت میکند . یکی از دو سر، ورودی منفی (-) یا معکوس کننده نام دارد، زیرا تقویت کننده برای ورودی‌های اعمال شده به این سر دارای بهره منفی خواهد بود . سر دیگر ورودی مثبت (+) یا غیر معکوس کننده‌است و سیگنال‌های ورودی به این سر، در خروجی با بهره مثبت ظاهر می‌شوند. این تقویت کننده دارای مقاومت خروجی بسیار کوچک (حدود چند اهم) بوده و از مقاومت ورودی بسیار بزرگی (بیش از چند صد کیلو اهم) برخورداراست . چون تقویت کننده عملیاتی یک قطعه فعال است برای تامین انرژی مصرفی و بایاس ترانزیستورهای داخلی خود به تغذیه DC نیاز دارد.
AD620 یک قطعه نسبتا ازران قیمت با دقت بالاست که دارای بهره قابل تنظیم و بالایی می باشد.
دارای ۸ پایه است و توان مصرفی آن بسیار پایین است، لذا استفاده از باتری برای تغذیه آن مناسب است.
آپ امپ
شکل :2-9-
تقویت کننده AD620 نیز مانند آپ امپ LM741 دارای ولتاژ تغذیه مثبت و منفی می باشد.تغذیه این IC می تواند بین 2.3 تا 18 ولت باشد.
2-6- میکروکنترلرARM:امروزه با پیشرفت روز افزون تجهیزات و الکترونیکی شدن آنها، بکارگیری سیستم های یکپارچه رونق زیادی یافته است. به طوری که در اکثر دستگا ههای جدید از این سیستم ها استفاده می شود. به عنوان مثال گوشی های همراه، دستگاه و ....اکثراً دارای این تجهیزات الکترونیکی می باشند. با توجه به این موضوع اکثر ABS سیستم های ترمز ،GPS شرکت ها و کارخانجات الکترونیکی به سمت این سیستم های الکترونیکی روی آورده اند. که این خود باعث ایجاد یک رقابت در بین تولیدکنندگان پردازنده های سرعت بالا شده است. در این خلال نسل جدید پردازنده های ARM به بازار معرفی شدند ، که دارای سیستم پردازش 32 بیتی با سرعت پردازش چند مگاهرتز تا چند صد مگ اهرتز می باشند . سرعت بالا، قیمت ارزان و حجم کم این پردازنده ها باعث شد که اکثر تولیدکنندگان میکروکنترلرها و پروسسورها مانند ATMEL PHILIPS, و... آنرا در لیست محصولات خود قرار دهند.حجم کم پردازنده های ARM باعث شده که اکثر فضای داخلی میکروکنترلرها برای تجهیزات جانبی مانند DAC ، Serial, LAN, USB, ADC و ... بکار گرفته شود.هسته داخلی تمام میکروکنترلرهای ARM کارخانجات مختلف یکی است بنابراین برنامه نوشته شده برای یک سری از میکروکنترلرها را می توان برای سری دیگر نیز استفاده کرد.
پردازنده هایی که در میکروکنترلرهای ARM استفاده می شوند ، پردازنده های 32 بیتی با معماری Risk می باشد، این پردازنده ها برای کاربردهای قابل حمل (Portable) بهینه سازی شده اند به صورتی که مصرف توان آن ها بسیار کم است و می توان آن ها را توسط باتری برای مدت زیادی روشن نگه داشت به عنوان نمونه می توان گوشی های موبایل را نام برد که در آنها از این هسته پردازشی استفاده می باشند.
معروفترین هسته پردازنده ARM ، ARM7 می باشد که یکی از رایج ترین هسته های پردازشی موجود می باشد.
بعد از ARM 7 به ترتیب ARM9 و ARM10 و ARM11 قرار دارند.
انواع هسته های پردازنده سری : ARM7
ARM7TDMI (1: رایج ترین هسته پردازنده 32 بیتی با معماری RISK می باشد.
: ARM7TDMI-S (2 این هسته نسخه قابل سنتز ARM7TDMI است.
ARM72OT (3: این هسته علاوه بر ویژگی های هسته های بالا داری حافظه CASHو بخش مدیریت حافظه می باشد.
: ARM7EJ-5 (4 این هسته برخی از قابلیت های پیشرفته DSP را در خود دارد و برای کارهای پردازش سیگنال مناسب می باشد.
پردازنده های ARM از سیستم PIPELINE برای پردازش استفاده می کنند منظور از این سیستم این است که پردازنده دارای سه مد کاری برای اجرای یک دستور است:
FETCH (1 یا بازخوانی اطلاعات از حافظه کد
DECODE (2 یا رمزگشایی اطلاعات نوشته شده
EXECUTE (3 یا اجرای برنامه در پردازنده های قدیمی تر
در سیکل اول دستور اول FETCH می شود ، در سیکل دوم دستور اول DECODE می شود دستور دوم FETCHمیشود. در سیکل سوم دستور اول EXECUTE دستور دوم DECODE می شود و دستور سوم FETCHمی شود.
این نوع سیستم 3 STAGE PIPELINE است.
در پردازنده های ARM بالاتر مانند ARM9 سیستم پردازش 5STAGE PIPELINE می باشد که عملیات خواندن و نوشتن از حافظه ها نیز جزء این عملیات قرار گرفته در10 ARM سیستم پردازش به صورتPIPELINE 6 STAGE است.
انتخاب میکرو کنترلر :
شرکت های مختلفی میکروکنترلر های بر مبنای پروسسور ARM می سازند مانند : atmel , Philips ,Samsung , St-micro , Motorola و کمپانی های دیگر ما از میان این شرکت ها میکروکنترلر های ساخت Philips رو که از تولید شرکت NXP است به دلایل زیر انتخاب کردیم:
· قطعات سری LPC2000 یکی از متنوعترین خانواده های میکروکنترلرهای با هستهی ARM7 هستند و قطعات این سری، در مقایسه با AT91SAM قیمت کمتری دارند. مثلاً قیمت LPC2101 حدود 2 دلار است که این مقدار از خیلی از میکروکنترلرهای 8 بیتی (مثل ATmega16) کمتر است.
· اجرای برنامه از حافظ هی فلش بسیار سریعتر است. بدلیل دسترسی 128 بیتی به حافظهی فلش و وجود واحد شتابدهندهی حافظه (MAM)، قطعات LPC2000 میتوانند در مُد ARM با حداکثر سرعت 60 تا 75 MHz به حافظهی فلش دسترسی داشته باشند؛ در حالیکه که SAM7ها با سرعتی کمتر از نصف این مقدار کد برنامه را اجرا می‌کنند. علاوه براین، در مقایسه با سایر میکروهای با هسته ی ARM7، فرکانس کاری میکروکنترلرهای LPC2000 نسبتاً بالاست (60 تا 70 مگاهرتز در LPC2000ها در مقایسه با 55 مگاهرتر در sam
· راهاندازی Peripheralهای قطعات LPC2000 سادهتره. اکثر سختافزارهای جنبی به شکلی طراحی شدهاند که لازمه رجیسترهای کمتری تنظیم بشن و بسیاری از اونها را میتونید به حالت پیشفرض رها کنید.
· میکروکنترلرهای LPC2000 دارای Peripheralهایی هستند که به ندرت در سایر میکروکنترلرهای با هستهی ARM7 دیده میشه. مثلاً تایمر 32 بیتی با پیشتقسیمکنندهی 32 بیتی (AT91SAMها فقط تایمر 16 بیتی دارن!)، DAC، RTC، LIN، SSP، MMC/SD Controller، USB Host/OTG، Fast GPIO ،XGA LCD Controller و غیره.
· قطعات LPC دارای تعداد I/O بیشتری هستند. مثلاً قطعهی LPC2132 که یک قطعهی 64 پایه است 47 پایهی GPIO داره درحالیکه قطعه ی مشابه 64 پایه ای AT91SAM7S64، دارای 32 خط I/O است.
· مستندات و نمونه برنامه های ارائه شده توسط NXP برای LPCها کاملتر و غنی از ATmel برای SAM7هاست.
امکان شبیه سازی و اشکال زدایی در پروتئوس
با توجه به محدودیت این قطعات در بازار ایران قطعه دقیق رو هنوز انتخاب نکردیم و لی خانوده های LPC2000 شباهت زیادی به همدیگر دارند و مشکل جدی با تغییر میکرو بوجود نمی اد. انتخاب فعلی ما LPC214x است .میکرو کنترلر های LPC2141/2/4/6/8 بر پایه ی هسته 32 بیتی ARM7TDMI-S ساخته شده اند.در حداکثر نرخ کلاک توانایی اجرای کد های 32 بیتی را دارند . همچنین در مدی به نام Thumb mode توانایی اجرای کدها را به صورت 16 بیتی دارد .
حافظه فلش چیپ می تواند به روش های مختلفی برنامه ریزی شود :
1- واسط سریال J-Tag 2- به صورت ISP توسط UART0 3- استفاده از in application programming (IAP)
کامپایلر ها و مفسر های موجود برای چیپ های ARM را در اینجا ذکر می کنم :
IAR : قابلیت برنامه نویسی میکرو کنترل های ارم ببه زبان های C و C++و اسمبلی ، امکان شبیه سازی برنامه نوشته شده ، پشتیبانی تمامی میکروکنترلر های ارم ، منابع اموزشی متوسط و محیط حرفه ای ، پشتیبانی از SPY-C که امکانات خیلی زیادی دارد ، سرعت اجرای بالا و سازگاری کامل با ANSI C ، توابع کتاب خانه ای کم ، نداشتن باگ های امنیتی.
Winarm : قابلیت برنامه نویسی به زبان های C و C++ ، عدم شبیه سازی برنامه ، فقط پشتیبانی ARM7 ، منابع آموزشی و مثال های زیاد ، متن باز بودن برنامه و بالطبع رایگان بودن ، داشتن توابع کتابخانه ای بالا ، 3 سال است که این نرم افزار به روز رسانی نشده است.
Keil : برنامه نویسی به زبان های Cو C++واسمبلی ، امکان شبیه سازی برنامه نوشته شده ، پشتیبانی تمام میکروکنترلر های ARM ، کاربرپسند بودن برنامه و منابع اموزشی متوسط
سایر کامپایلر ها : Cross works for ARM , Flowcode ARM, ARM ADS,تقریبا دو کامپایلر keil و IAR از محبوبیت بیشتری برخوردارند.
و اما اطلاعاتی در مورد میکروکنترلر به کار رفته در این پروژه:
میکروکنترلر
شمل 2-10
هدربرد )برد راه انداز( میکروکنترلرهای CORTEX M3 با امکانات اولیه جهت کار با میکروکنترلرهای LPC1768 شرکت فیلیپس. با
توجه به 100 پایه بودن میکرو، دو ردیف پین هدر در اطراف برد قرار گرفته که بر روی 2 بردبرد چسبیده به هم قابل قرارگیری است.
از دیگر مزایای این برد راه انداز، تأمین ولتاژ مورد نیاز میکرو از طریق پورت USB به همراه کلید قطع وصل می باشد . یکی از امکانات
ویژه این برد قابلیت پروگرام نمودن میکرو از طریق پورت USB می باشد. در این روش شما هیچ احتیاجی به سخت افزار خاصی نداشته
و فقط از طریق وصل نمودن کابل USB به رایانه می توانید میکروکنترلر را پروگرام نمایید. جهت پروگرام کردن این میکرو می توانید از
2 طریق ارتباط پورت USB و یا پورت JTAG اقدام نمایید .
خلاصه مشخصات برد راه انداز LPC1768
◄ حداقل مدار جهت راه اندازی میکروکنترولر LPC1768
◄ بدون نیاز به پروگرامر مجهز به بوت لودر USB
◄ دارای خروجی تمام پایه های ورودی خروجی به ترتیب شمارشی
◄ دارای کانکتور full speed USB 2.0
◄ امکان نصب مستقیم برد بر روی بردبرد
◄ دارای خروجی ولتاژهای 3.3 و 5 ولت
◄ دارای کلید قطع و وصل تغذیه
◄ امکان فعال و غیر فعال کردن پورت های تمامی امکانات جانبی میکرو، از قبیل USB ، JTAG ، DEBUG ، VREF و ...
◄ داری خروجی کانکتور J
پرداخت آنلاین 
