Le diverse implementazioni degli
strumenti
Un unico strumento può essere usato per diversi tipi di rilevazioni a
secondo delle esigenze dei clienti:
•
Modalità bascula: alta sensibilità (fino a un minimo di 0.0001kg
per divisione) per rilevazioni nell’ordine di decine di chili (es. conta
pezzi). L’acquisizione del peso avviene tramite un convertitore ADC
a 24bit a bordo della scheda stessa. Il segnale viene ricevuto dallo
strumento mediante l’uso di cavi DB9.
•
Modalità presa ponte: bassa sensibilità (da 1kg a 100kg per
divisione) per rilevazioni nell’ordine di decine di migliaia di chili (es.
automezzi, treni ecc…). La tipologia di acquisizione del peso varia a
seconda del tipo di installazione:
–
–
–
Acquisizione mediante il convertitore ADC di cui sopra.
Acquisizione mediante celle digitali attraverso una comunicazione seriale con le
stesse. Il segnale analogico viene convertito in digitale dalla cella stessa e quindi lo
strumento può interrogarla per acquisire la misura.
Acquisizione mediante segnali radio: c’è la necessità di tenere lo strumento
distante dalla zona in cui viene effettuato il rilevamento. In questo caso il segnale
viene trasmesso dalla postazione di pesatura allo strumento via radio tramite
opportune conversioni.
Dettaglio Acquisizione dati
Un unico strumento può rilevare il peso in due modi:
Celle di carico digitali
• Rilevazione analogica: solitamente usato nelle bascule. Una
resistenza variabile al peso (applicata in un circuito con
ponte di wheatstone) fa variare in modo lineare il voltaggio
(nell’ordine di pochi mV) in uscita sul ponte di wheatstone,
questo voltaggio viene convertito in punti tramite un
trasduttore.
• Rilevazione digitale: solitamente usato nelle prese ponte. Si
usano delle celle di carico che inviano direttamente una
serie di punti derivati da una conversione interna (sullo
strumento vengono ricevuti tramite una comunicazione
seriale).
Questi punti vengono convertiti in peso mediante appositi algoritmi di precisione per
stabilizzare la misura in modo da ottenere un peso stabile (fermo).
Il firmware – generale
Il firmware viene compilato e memorizzato nella rom del
microcontrollore, un tipo di memoria che non si cancella allo
spegnimento. Per memorizzarlo è necessario avviare lo
strumento in stato di boot, un tipo di avvio particolare
memorizzato in una particolare area della rom stessa dal
produttore del microcontrollore.
Per facilitarne la manutenzione il firmware ha un sistema
basato sugli stati e una gestione del menu complessa ma
facilmente estendibile. Capita frequentemente che il cliente
richieda una personalizzazione dello strumento, queste
metodologie di sviluppo ne semplificano la creazione.
Per risolvere eventuali problemi si utilizza un debugger
hardware che si interfaccia con l’ambiente di sviluppo del
microcontrollore con cui è possibile simulare il trasferimento
dei dati collegando le porte a un computer.
Il firmware – gestione dei menù (1)
Ci hanno spiegato come sono stati realizzati i menu: hanno creato una serie di
strutture per avere un sistema ampiamente riutilizzabile. Le principali sono queste:
Struttura MENU_Var: contiene tutte le funzionalità che può avere una voce
di menù: funzione principale, variabili da far modificare, funzione da
eseguire prima della funzione principale, funzione da eseguire dopo la
funzione principale, funzione di controllo utente (poiché non tutte le voci
devono essere visibili a tutti gli utenti), ecc…
Struttura MENU_Msg: Contiene tutte le caratteristiche visive che può avere una voce
di menù: scritte che appaiono a schermo, numero di voci del menù, funzione da
eseguire all’entrata e all’uscita del menù, ecc…
Struttuara MENU_Stack: Memorizza il menù attuale prima di entrare in un sotto
menù, in modo da dar la possibilità di tornare in dietro alla pressione di esc o in
determinate condizioni.
Il firmware – gestione dei menù (2)
Queste strutture(escluso MENU_Stack) vengono istanziate con degli array
multidimensionali dichiarati costanti, in modo da non appesantire troppo
la memoria ram del microcontrollore (visto che è grande pochi kB bisogna
far attenzione a non sprecare spazio).
Con questo sistema basta aggiungere una nuova linea ad un array per
aggiungere una nuova voce al menù.
Il software e l’assistenza tecnica
Oltre al firmware si sviluppano anche software per rilevare o
inviare dati dal computer alla bilancia. Ad esempio viene
fornito ai clienti un software per modificare il formato degli
scontrini senza dover richiedere un nuovo firmware.
L’assistenza tecnica viene fornita perlopiù con l’ausilio di
programmi di controllo remoto o per via telefonica.
Per questioni di sicurezza hanno creato (nel firmware) diversi
utenti con permessi diversi, in questo modo si evita la
contraffazione nei rilevamenti.
Configurazioni principali
Abbiamo visto le configurazioni principali degli
strumenti. Attraverso le porte dello strumento è
possibile aggiungergli diversi strumenti come:
stampanti, lettore di badge, computer, ecc…
In questo modo è possibile automatizzare diversi
compiti.
Nelle figure sottostanti c’è uno strumento destinato a
una cava, dove viene rilevato il peso a veicolo vuoto (in
entrata) e ad veicolo pieno (in uscita), ogni camionista
ha il proprio badge e le informazioni vengono sia
stampate su uno scontrino e sia memorizzate in un
database su eeprom memory. Opzionalmente c’è anche
la possibilità di memorizzare le pesate effettuate su una
memoria flash (memoria non volatile) per omologare lo
strumento a livello metrologico. In questo modo un
eventuale ispettore ministeriale può controllare le
pesate eseguite nel tempo.
Il funzionamento dei badge
Abbiamo visto il funzionamento dei badge: ogni scheda ha un circuito
interno che viene alimentato tramite radiofrequenze (rfid) o magnetismo;
questi badge contengono un codice identificativo (ID), questo codice viene
scritto o letto dalla memoria interna del badge tramite un apposito
dispositivo e mediante l’utilizzo di un programma dedicato. Disponendo di
una comunicazione seriale (RS485 a 2 fili) tale dispositivo deve essere
collegato ad una Uart dello strumento o del pc per poter essere utilizzato.
Modulatore di frequenza
Ci sono state illustrate le caratteristiche principali della trasmissione radio:
La lunghezza dell’antenna deve essere inversamente proporzionale
alla frequenza secondo la formula λ=c/f
Per evitare l’uso di antenne eccessivamente grandi (nell’ordine di
km) è necessario modulare il segnale da inviare, ovvero convertirlo e
trasmetterlo sotto forma di altri segnali più gestibili.
Per modulare un segnale digitale ci sono diverse tecniche (psk, fsk e
ask), abbiamo visto le caratteristiche principali di queste tecniche e
abbiamo visto un esempio di applicazione da applicare su bilance di
tipo presa ponte.
Transricevitore wireless con modulatore gfsk e rispettivo schema a blocchi
Impressioni personali
Troviamo che questo periodo di stage sia stato molto
istruttivo.
Nonostante che per diversi lavori non siamo ancora in grado
di aiutare il personale, ci hanno dedicato molto tempo e ci è
stato fornito del materiale didattico. Abbiamo imparato nuove
cose riguardo l’elettronica, le telecomunicazioni, l’informatica
e gli impianti di pesatura.
Il personale è stato molto disponibile a chiarirci eventuali
dubbi.
Inoltre abbiamo visto com’è l’ambiente lavorativo di un
industria.