فرمت : WORD                                                        تعداد صفحه :41

پيشگفتار

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 دوم كاهش 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 دليل ماهيت 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 پروژه حاضر، 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 به عهده 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 S.G 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.

فصل 1:

معرفي سنسور strain Gauge

1-1: مقدمه:

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.

1-2: 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 طول المان 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.

براي تبديل تغييرات وزن به تغيير طول در سنسور لازم است از يك المان مكانيكي استفاده شود. كه نمونه‌اي از آن در شكل زير نشان داده شده است.

نقش المان مكانيكي تبديل نيروي كه ناشي از وزن است به نيروي مي‌باشد تغير نيروي باعث تغيير انحناي المان مي گردد.

بعد از اعمال نيروي قبل از اعمال نيروي

اگر سنسور S-G به المان مكانيكي به طور كامل چسبانده شده باشد. تغيير انحناي فوق باعث تغيير طول اين سنسور و در نتيجه تغيير مقاومت الكتريكي آن خواهد شد.

به طور خلاصه تغيير وزن باعث تغيير تنش در المان مكانيكي و در نهايت تغيير مقاومت سنسور مي‌شود.

به طور علمي تنش به صورت زير تعريف مي شود.

كه در آن تغيير طول ناشي از نيروي ورودي و L طول اوليه المان مي‌‌باشد.

G.F به نسبت تغيير مقاومت به مقاومت اوليه تقسيم بر نسبت تغيير طول به طول اوليه G.F يا گين فاكتور مي‌شود.

1-3- آرايش مداري سنسور S-G :

يا

سنسورهاي S-G معمولاً به صورت پل مقاومتي مورد استفاده قرار مي‌گيرند.