راه اندازی و کار با لودسل ها

راه اندازی و کار با لودسل ها

برای کار با سنسورها بایستی از عملکرد آنها اطلاعات نسبی داشته باشیم.

لودسل ها یکی از گسترده ترین و پر استفاده ترین سنسورها می باشند که در کاربردهای بسیار زیادی نظیر توزین، سنجش نیرو، مورد مصرف دارند.
لودسل وسیله ای است که با استفاده از یک Strain gauge مقدار کرنش و جابجایی را اندازه گیری می کند.
یک لودسل دارای یک پل مقاومتی می باشد که با تحریک آن بوسیله یک ولتاژ DC و اعمال وزن بر روی محرکه های آن، خروجی های آن ولتاژی تفاضلی، متناسب با وزن اعمال شده و در راستای جهت نیرو، ایجاد می کنند.
Loadcell_4
راه اندازی لودسل ها به دلیل مقدار ولتاژ خروجی بسیار ضعیف آنها (در حد میکرو ولت) بسیار مشکل است. بطوریکه در اغلب PLC ها، از ورودی های معمول آنالوگ، نمی توان استفاده نمود.
یک لودسل ۵۰ کیلویی که شاخص خروجی آن ۲ میلی ولت بر ولت است، در صورتیکه با ۱۰ ولت تحریک شود، در حداکثر وزن اعمالی به آن ۲۰ میلی ولت خروجی می دهد. یعنی به ازای هر ۱ گرم تغییرات وزن صرفا ۰٫۴ میکرو ولت در خروجی تغییرات خواهد داشت.
پس اگر با یک کارت آنالوگ ۱۲ بیتی در بازه ۰ الی ۱۰ ولت آن را بخوانیم، تقریبا چیزی بدست نمی آوریم.
در اغلب مبدل های آنالوگ به دیجیتال محصولات شرکت فرارو، از آی سی بخصوصی استفاده می شود که دارای نویز بسیار پایین و دقت بالایی در محدوده ولتاژهای ضعیف است.
این مبدل که از محصولات شرکت Analog Device است. دارای دقت تفکیک ۲۴ بیتی بوده و می تواند در ورودی خود ولتاژهای بسیار ضعیفی را در حد میکرو ولت بپذیرد.
AD7714 که میتواند بهره ورودی خود را از ۱ الی ۱۲۸ برابر تقویت کند، دارای فیلترهای داخلی بوده و با استفاده از روش Sigma Delta میتواند دقت بسیار بالایی را در تبدیل سیگنالهای آنالوگ به دیجیتال، ایجاد نماید.
ولتاژ ورودی این مبدل در بهره “۱” و در حالت تفاضلی از منفی ۲٫۵ ولت الی مثبت ۲٫۵ ولت می باشد.
و هرچه بهره آن را بالاتر ببریم، محدوده این ولتاژ را کمتر کرده ایم، بطوریکه در بهره “۱۲۸” محدوده ولتاژ از منفی ۲۰ میلی ولت تا مثبت ۲۰ میلی ولت تغییر خواهد کرد. که این همان بازه مطلوب لودسل است.
البته در این حالت دقت ورودی آنالوگ در حدود ۱۶ بیت خواهد شد که بر این اساس میتواند یک لودسیل “۵۰” کیلویی را با دقت گرم انداره گیری کند.
فیلتر ورودی این مبدل رابطه معکوس با نرخ نمونه برداری آن دارد و هرچقدر مقدار عدد فیلتر را بیشتر کنیم، سرعت نمونه برداری آن کندتر می شود. بطوریکه میتواند از “۵” الی “۱۰۰۰” بار در هر ثانیه، نمونه برداری نماید.
بهترین تنظیم برای راه اندازی لودسل استفاده از مقادیر ذیل است که در آن فیلتر داخلی برای ۵ نمونه در هر ثانیه تنظیم شده است و در ضمن بهره ورودی ۱۲۸ برابر انتخاب شده است.
Filter High = 111
Filter Low = 0
Mode/Gain = 60
بیشتر محصولات این شرکت، در همه سری ها دارای این مبدل می باشند و این بدان معنی است که اغلب محصولات شرکت به راحتی می توانند یک لودسل را راه اندازی نمایند.
 PAC 7070+ , PAC 5370 , PAC 5380 , PAC 6370 , PAC 6380 , PAC 5250 , PAC 7035 , …. از آن جمله اند.
در تمامی این محصولات یک خروجی ۱۰ ولت رگوله وجود دارد که وظیفه آن ایجاد ولتاژ تحریک لودسل است.
در مثال های ذیل که برای دستگاه های PAC 7035  , PAC 5370 ارایه شده است، می توانیم چگونگی کار با یک لودسل را ببینیم.
شرح مثال:
ابتدا بایستی شرایط کالیبراسیون را برای لودسل فراهم نمود. برای این منظور بار مرده را بر روی لودسل قرار میدهیم و مقدار آنالوگ خوانده شده را در یک حافظه ذخیره می کنیم و سپس بر روی لودسل وزن مشخصی را قرار داده و با انجام یک تقسیم ساده، ضریب کالیبراسیون را محاسبه می کنیم.
در شکل زیر، خط “Reading” مقدار خام ورودی آنالوگ از مقدار “Zero” کم شده و پس از تبدیل به عدد اعشاری در مقدار ضریب “Scale” ضرب می شود و نهایتا وزن محاسبه می گردد.
Loadcell_2
یک مثال کامل از راه اندازی لودسل نیز توسط دستگاه PAC 7035 ضمیمه می شود که کلیه نکات لازم برای راه اندازی و کنترل در آن دیده شده است.
در این مثال که از بخشهای مختلفی تشکیل شده است. صفحاتی طراحی شده است که کاربر بتواند لودسل را کالیبره کند و در ضمن مقادیر کالیبره شده در حافظه ماندگار سیستم ( EEprom ) ذخیره می شود.
علاوه بر آن با دادن مقادیری برای Setpoint و Offset میتوان از خروجی های دستگاه نیز، برای کنترل وزن استفاده نمود.
نمای گرافیکی یک مخزن و مقدار پر شدن آن بر اساس وزن وارده نیز از جمله ظریف کاریهای این مثال می باشد.
علاوه بر آن مقدار خروجی آنالوگ این سیستم متناسب وزن کلی تغییر می کند.
نکته مهمی که باید رعایت شود این استکه در زمان روشن شدن دستگاه، هنوز مقادیر آنالوگ تثبیت نشده اند و این موضوع می تواند برای خروجی های دستگاه مشکل ایجاد کند. بنابراین از یک تایمر اولیه برای کنترل خروجی ها استفاده شده است که در بدو روشن شدن دستگاه تا “۲” ثانیه به خروجی ها اجازه کار را نمی دهد.
Loadcell_3
———————————————————————————————————————————————————–
** این برنامه با ویرایش ۲٫۴۵ و برای دستگاه PAC 7035 و PAC5370 نوشته شده است.
** لطفا نظرات خود را در مورد این مثال به ایمیل شرکت (info@fararopaya.com) ارسال نمایید.
** در ضمن می توانید سوالات خود را در تالار گفتگو مطرح کنید.
فایلهای ضمیمه:
  1. لودسل ۵۳۷۰
  2. لودسل ۷۰۳۵