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 datiUn unico strumento può rilevare il peso in due modi:

• 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).

Celle di carico digitali

Il firmware – generaleIl 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)

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…

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_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 principaliAbbiamo 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 badgeAbbiamo 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 frequenzaCi 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.