Aerosolipullon paineen ja painon mittaamisen kehittäminen

Abstract

Tässä insinöörityössä oli tavoitteena kehittää automatisoitu aerosolipullon paineen ja painon mittausjärjestelmä. Lähtötilanteena oli suunnitella nykyinen järjestelmä uusiksi. Vanhaan järjestelmään piti lisätä automaattinen mittatulosten tiedonkeruu, lämpötilan mittaus ja parantaa laitteen kotelointia. Työ jakautui kolmeen osioon, joissa ensimmäisessä keskitytään mekaaniseen puoleen ja laitteen kokoonpanon suunnitteluun. Toisessa laitteen mikrokontrollerin ohjelmistoon ja kolmannessa tietokoneelle suunniteltuun ohjelmaan.

Insinöörityön alussa lukijalle esitellään liesivahdin ja sammutinyksikön toimintaperiaatteet, jonka aerosolipulloa työssä suunnitellulla mittausjärjestelmällä on tarkoitus testata. Työssä käydään myös läpi mittausjärjestelmän suunnitteluun liittyviä fysiikan perusteita.

Mittausjärjestelmällä mitataan aerosolipullon painetta, lämpötilaa ja painoa. Valittu painemittari ja lämpöanturi kytkettiin tietokoneeseen mikrokontrollerin avulla, jolle piti suunnitella piirikortti. Mikrokontrollerille suunniteltiin myös käyttöliittymäpiirikortti, josta operaattori voi seurata mittauksen edistymistä. Vaaka oli mahdollista liittää suoraan tietokoneeseen sarjaliikennekaapelilla. Suunniteltu tietokoneohjelma lukee mikrokontrollerin ja vaa’an lähettämät mittaustulokset, tallentaa ne tietokantaan sekä kertoo operaattorille, läpäiseekö mitattu aerosolipullo mittauksen.

Mittausjärjestelmän piirikorteista tehtiin insinöörityössä prototyypit koekytkentäkorteille, joilla saatiin testattua järjestelmän toimivuutta. Prototyypillä tehtyjen mittausten johdosta jatkokehitysideoiksi nousi erillisen A/D-muuntimen lisääminen piirikortille, lineaariregulaattorin korvaaminen hakkuriregulaattorilla ja tietokoneohjelman säännöstön suunnittelu joustavammaksi.

The goal of this study was to develop automated aerosol bottle pressure and weight measuring system. The starting point was to redesign the current system and add auto-mated data storing, temperature measuring and improve the system casing. The study was divided into three sections. In the first section the mechanical structure was redesigned. In the second section the microcontroller software was rewritten and the third section was to design and write computer software.

At the beginning of this thesis, the reader is presented with the principles of the stove guard and extinguishing unit, the aerosol bottle of which will be tested with the designed measuring system. The thesis also presents the basics of physics related to design of a measuring system.

The measuring system measures the pressure, temperature and weight of the aerosol bottle. The selected pressure gauge and thermal sensor were connected to the computer using a microcontroller which needed to design a circuit board. A user interface circuit board was also designed for the microcontroller so that the operator can monitor the pro-gress of the measurement. The chosen scale was possible to connect directly into com-puter USB-port using a USB to serial cable. The designed computer program reads the measurement data sent by the microcontroller and the scale, stores the values into data-base and tells the operator whether the measured aerosol bottle passes the measurement or not.

The prototypes of the circuit boards of designed measuring system were made on bread-boards to test the functionality of the system. As the result of the prototype measurements, development ideas of adding a separate A/D converted to circuit board, the replacement of the linear regulator with switching voltage regulators and designing the computer program’s code rules more flexible, arise.