Vaaka pienoisrautatielle ja mittausdatan käsittely

Abstract

Tässä opinnäytetyössä kehitettiin Tampereen ammattikorkeakoulun automaatiotekniikan laboratorion pienoisrautatieympäristöön vaaka, joka tuottaa tarkan ja luotettavan mittaustuloksen. Työ oli osa pienoisrautatiehuoneen oppimisympäristön kehittämistä, ja sen tavoitteena oli luoda opiskelijoille uusi mittauslaite, joka on sekä opetuksen että tulevien projektitöiden käytössä.

Vaaka toteutettiin venymäliuska-anturin avulla, ja sen vaatima elektroniikka sekä ohjelmisto suunniteltiin ja rakennettiin kokonaan projektin aikana. Työssä laadittiin myös käyttöohje, joka esittelee vaa’an toiminnan ja opastaa mittausdatan hyödyntämisessä. Lisäksi perehdyttiin siihen, miten data kulkee mittausjärjestelmästä virtualisointialustan ja eri ohjelmistojen kautta valvomojärjestelmän käyttöliittymään.

Työn tuloksena syntyi toimiva ja käyttövalmis vaaka, joka mahdollistaa pienoisjunan vaunujen punnituksen teli kerrallaan ja siirtää tiedot eteenpäin opiskelijoiden laboratoriotöiden tarpeisiin. Rakennettu järjestelmä monipuolistaa pienoisrautatieympäristön käyttömahdollisuuksia ja tarjoaa mittausdataa tuleviin opiskelijaprojekteihin.

This thesis presents the design and implementation of a weighing system for the model railway environment at Tampere University of Applied Sciences. The purpose of the work was to develop an accurate and reliable scale for the laboratory’s model railway, capable of weighing a wagon while it is in motion. The system performs the weighing in two stages—one bogie at a time—and combines these values to determine the total weight of the model railway wagon. The scale was implemented using a strain-gauge-based sensor, custom signal-conditioning electronics, analogue-to-digital conversion and microcontroller-based data acquisition.

The collected measurement data is transmitted via Ethernet using the UDP protocol to a virtualised server, where it is processed in Node-RED, stored in an SQL database and made available to an OPC UA server. Finally, the data is visualised in a WinCC monitoring interface, enabling students to observe real-time weighing results and to use the information in laboratory exercises related to automation and control.

The results show that the developed weighing system meets the accuracy requirements and operates reliably in the model railway environment. The completed system expands the learning opportunities in the automation laboratory by providing real measurement data and by demonstrating a complete signal chain from sensor level to supervisory control.