Riassunto analitico
Questa tesi tratta la progettazione e realizzazione di un sensore di posizione basato su tecnologia contactless che può essere utilizzato in diversi ambiti industriali. Il principio di funzionamento si basa su una tecnica di rilevamento di tipo induttivo che ha la caratteristica di essere poco influenzata da fenomeni circostanti, legando la misura di posizione alla variazione di induttanza di un elemento sensibile. Questa tecnologia risulta molto affidabile poiché insensibile a polvere, olio e campi magnetici ed è assente l’usura da contatto una delle principali cause di rottura dei sistemi meccanici .
La posizione viene ricavata conoscendo il valore di induttanza di una bobina presente sul componente LDC1000EVM della Texas Instruments; un dispositivo composto da un microcontrollore LDC1000 che riveste sostanzialmente il compito di convertitore analogico-digitale, una bobina sostituibile e un modulo USB per testare il funzionamento del sensore da PC.
L’LDC1000EVM è stato modificato eliminando il modulo USB e interfacciato col microcontrollore TM4C129X della medesima azienda. La variazione dell’induttanza è ottenuta tramite lo scorrimento di un target metallico opportunamente modellato al di sotto della bobina che risulta rigidamente connesso all’ elemento di cui si desidera conoscere la posizione.
Il lavoro svolto è stato diviso in quattro step principali.
Il primo step della progettazione è stato l’interfacciamento del dispositivo LDC1000EVM con il microcontrollore TM4C129X attraverso l’implementazione di una comunicazione SPI. Tale comunicazione ha permesso il settaggio dei vari parametri di configurazione del sensore e la possibilità di conoscere i valori di induttanza tramite la lettura di uno specifico registro denominato Frequency Counter.
Il secondo step è stato lo sviluppo di un algoritmo che ricevuto il valore dal Frequency Counter calcola la corrispondente induttanza e la riconduce tramite una Look Up Table (LUT) al valore della posizione. L’utilizzo di una LUT ha permesso al sistema di essere più veloce nel calcolo della posizione ed inoltre consente un considerevole risparmio energetico.
Il terzo step è stato creare una interfaccia che permettesse all’utente di vedere visivamente i dati di spostamento e poterli campionare. È stata implementata, quindi, una comunicazione di tipo seriale (UART) che il microcontrollore utilizza per inviare i dati ad un altro dispositivo che in questo caso risulta essere un PC con un software di campionamento dati.
Quarto ed ultimo step è stato l’implementazione della comunicazione SPI tra microcontrollore ed una scheda di memoria microSDCH che può essere letta da qualsiasi dispositivo.
Questo ha permesso di buttare le basi per l’implementazione di un vero e proprio datalogger in grado di permettere un comodo ed accurato post-processing dei dati.
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