TIVA -styret transportbåndsbaseret farvesortering: 8 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

Elektronikfeltet har stor anvendelse. Hver applikation har brug for et andet kredsløb og en anden software samt hardwarekonfiguration. Microcontroller er den integrerede model, der er integreret i en chip, hvor forskellige applikationer kan køres inden for en enkelt chip. Vores projekt er baseret på ARM -processor, som er meget brugt i smartphone -hardware. Det grundlæggende formål at designe farvesortereren, fordi den har bred anvendelse i industrier f.eks. i rissortering. Grænsefladen mellem farvesensor TCS3200, forhindringssensor, relæer, transportbånd og TIVA C -serien ARM -baseret mikrokontroller er nøglefaktoren for at gøre dette projekt unikt og fremragende. Projektet fungerer på en sådan måde, at objektet placeres på løbende transportbånd, der stoppes efter at have passeret fra forhindringssensor. Formålet med at stoppe bæltet er at give farvesensoren tid til at bedømme dens farve. Efter bedømmelse af farven vil den respektive farvearm rotere i en bestemt vinkel og tillade objekt at falde i den respektive farvebøtte

Trin 1: Introduktion

Vores projekt består af en fremragende kombination af hardware samling og softwarekonfiguration. Et behov for denne idé, hvor du skal adskille objekterne i industrierne. En mikrocontrollerbaseret farvesorterer er designet og fremstillet til mikrokontrollerbehandlingssystemkurset, som er blevet undervist i fjerde semester af elektroteknikafdelingen ved University of Engineering and Technology. Softwarekonfigurationen bruges til at registrere de tre primære farver. Som er adskilt af armen forbundet med servomotorer på transportmaskinen.

Trin 2: Hardware

Komponenterne, der bruges til at lave projekter med deres korte beskrivelse, er angivet nedenfor

a) ARM -processorbaseret TIVA C -serie TM4C1233H6PM mikrokontroller

b) IR infrarød forhindringssensor

c) TCS3200 Farvesensor

d) Relæer (30V / 10A)

e) Gearmotor (12V, 1A)

f) H-52 transportbånd

g) gear på 56,25 mm

h) servomotorer

Trin 3: Komponenter detaljer

Følgende er en kort detaljeret beskrivelse af hovedkomponenterne:

1) TM4C1233H6PM mikrokontroller:

Det er den ARM -processorbaserede mikrokontroller, der er blevet brugt i dette projekt. Fordelen ved at bruge denne mikrokontroller, at den giver dig mulighed for at konfigurere stiften separat i henhold til opgaven. Derudover giver det dig mulighed for at forstå kodenes funktion i dybden. Vi har brugt Interrupt -baseret programmering i vores projekt for at gøre det mere effektivt og pålideligt. Texas Instruments Stellaris®-familie af mikrokontrollere giver designere en højtydende ARM® Cortex ™ -M-baseret arkitektur med et bredt sæt integrationsmuligheder og et stærkt økosystem af software og udviklingsværktøjer.

Målrettet ydeevne og fleksibilitet tilbyder Stellaris -arkitekturen en 80 MHz CortexM med FPU, en række integrerede hukommelser og flere programmerbare GPIO. Stellaris-enheder tilbyder forbrugerne overbevisende omkostningseffektive løsninger ved at integrere applikationsspecifikke eksterne enheder og levere et omfattende bibliotek af softwareværktøjer, der minimerer kortomkostninger og design-cyklustid. Med hurtigere time-to-market og omkostningsbesparelser er Stellaris-familien af mikrokontrollere det førende valg inden for højtydende 32-bit applikationer.

2) IR infrarød forhindringssensor:

Vi har brugt IR Infrarød forhindringssensor i vores projekt, som fornemmer forhindringerne ved at tænde LED'en. Afstanden fra forhindringen kan justeres af den variable modstand. Strøm -LED'en lyser som svar på IR -modtageren. Arbejdsspændingen er 3 - 5V DC og udgangstypen er digital switch. Pladestørrelse er 3,2 x 1,4 cm. En IR -modtager, der modtager signalet transmitteret af infrarød sender.

3) TCS3200 farvesensor:

TCS3200 er programmerbare farve-lys-til-frekvensomformere, der kombinerer konfigurerbare siliciumfotodioder og en strøm-til-frekvensomformer på et enkelt monolitisk CMOS integreret kredsløb. Outputtet er en firkantbølge (50% driftscyklus) med frekvens, der er direkte proportional med lysintensiteten (bestråling). En af tre forudindstillede værdier via to kontrolindgangsstifter kan skalere fuldskalaudgangsfrekvensen. Digitale indgange og digital udgang tillader direkte grænseflade til en mikrokontroller eller andre logiske kredsløb. Output enable (OE) placerer udgangen i tilstanden med høj impedans til deling af flere enheder af en mikrokontroller-inputlinje. I TCS3200 læser lys-til-frekvensomformeren et 8 × 8 array af fotodioder. Seksten fotodioder har blå filtre, 16 fotodioder har grønne filtre, 16 fotodioder har røde filtre, og 16 fotodioder er klare uden filtre. I TCS3210 læser lys-til-frekvensomformeren et 4 × 6 array af fotodioder.

Seks fotodioder har blå filtre, 6 fotodioder har grønne filtre, 6 fotodioder har røde filtre, og 6 fotodioder er klare uden filtre. De fire typer (farver) af fotodioder er interdigiterede for at minimere effekten af ikke-ensartethed af hændelsesbestråling. Alle fotodioder af samme farve er forbundet parallelt. Stifterne S2 og S3 bruges til at vælge, hvilken gruppe fotodioder (rød, grøn, blå, klar) der er aktive. Fotodioder er 110μm × 110μm i størrelse og er på 134μm centre.

4) Relæer:

Relæer er blevet brugt til sikker brug af TIVA -kort. Grunden til at bruge relæer, fordi vi brugte 1A, 12V motor til at drive gearene på transportbåndet, hvor TIVA board kun giver 3,3V DC. For at udlede det eksterne kredsløbssystem er det obligatorisk at bruge relæer.

5) 52-H transportbånd:

En tandrem 52-H type bruges til at fremstille transportøren. Den rulles på de to gear i teflon.

6) tandhjul med en diameter på 59,25 mm:

Disse tandhjul bruges til at drive transportbåndet. Gear er lavet af teflonmateriale. Antallet af tænder på begge gear er 20, hvilket er i henhold til kravet om transportbånd.

Trin 4: Metodik

] Metoden i vores projekt er ganske enkel. Afbrydelsesbaseret programmering bruges i kodningsområdet. En genstand vil blive placeret på det løbende transportbånd. En forhindringssensor er fastgjort med farvesensor. Da objektet ankommer nær farvesensoren.

Hindringssensor vil generere afbrydelsen, der tillader overførsel af signalet til array, hvilket stopper motoren ved at slukke for det eksterne kredsløb. Farvesensoren får softwaren tid til at bedømme farven ved at beregne dens frekvens. For eksempel placeres et rødt objekt, og dets frekvens registreres.

Servomotoren, der bruges til at adskille de røde objekter, roterer i en bestemt vinkel og fungerer som en arm. Hvilket gør det muligt for objektet at falde i den respektive farvebøtte. På samme måde, hvis der bruges anden farve, vil servomotoren i henhold til objektets farve rotere, og derefter vil objektet falde i sin respektive spand. Afstemningsbaseret afbrydelse undgås for at øge effektiviteten af koden såvel som projekthardwaren. I farvesensor beregnes og indtastes objektets frekvens ved den specifikke afstand i koden i stedet for at tænde og kontrollere alle filtre for let.

Transportbåndets hastighed holdes langsom, fordi der er behov for en klar observation for at visualisere arbejdet. Det aktuelle omdrejningstal for den anvendte motor er 40 uden nogen inertimoment. Men efter at have sat gear og transportbånd. På grund af stigning i inertimomentet bliver rotationen mindre end normalt omdrejningstal på motoren. Omdrejningstallet blev reduceret fra 40 til 2 efter at have sat gear og transportbånd. Pulse Width Modulation bruges til at drive servomotorer. Timere baseret introduceres også til at køre projektet.

Relæer er også forbundet med eksternt kredsløb samt forhindringssensor. Selvom en fremragende kombination af hardware og software kan observeres i dette projekt

Trin 5: Kode

Koden er udviklet i KEIL UVISION 4.

Koden er enkel og overskuelig. Spørg gerne noget om koden

Startfilen er også inkluderet

Trin 6: Udfordringer og problemer

En hardware:

Der opstår flere problemer under udarbejdelsen af projektet. Både hardware og software er komplekse og vanskelige at håndtere. Problemet var designet af transportbånd. For det første har vi designet vores transportbånd med et enkelt motorcykeldækrør med 4 hjul (2 hjul holdes sammen for at øge bredden). Men denne idé floppede, fordi den ikke kørte. Derefter har vi bevæget os mod fremstilling af transportbånd med tandrem og tandhjul. Omkostningsfaktoren var på sit højeste i sit projekt, fordi mekanisk design af komponenter og forberedelse tager både tid og hårdt arbejde med høj præcision. Stadig problemet var til stede, fordi vi ikke var klar over, at der kun bruges en motor, hvilket gear kaldes førergear og alle andre gear kaldes drevne gear. Også en kraftfuld motor med mindre omdrejningstal bør bruges, som kan drive transportbåndet. Efter at have løst disse problemer. Hardwaren fungerede succesfuldt.

B Software:

Der var også udfordringer, der skulle stå over for softwaredelen. Den tid, hvor servomotoren ville rotere og gå tilbage for det specifikke objekt, var den afgørende del. Afbrydelsesbaseret programmering havde taget os meget tid til fejlfinding og grænseflade med hardware. Der var 3 pins mindre i vores TIVA board. Vi ønskede at bruge forskellige ben til hver servomotor. På grund af færre stifter var vi imidlertid nødt til at bruge den samme konfiguration til to servomotorer. Timer 1A og Timer 1B blev f.eks. Konfigureret til grøn og rød servomotor, og Timer 2A blev konfigureret til blå. Så da vi udarbejdede koden. Både grøn og rød motor roterede. Et andet problem opstår, når vi skal konfigurere farvesensoren. Fordi vi konfigurerede farvesensoren i henhold til frekvensen frem for at bruge switchene og kontrollere hver farve én efter én. Frekvenserne for forskellige farver er blevet beregnet ved hjælp af oscilloskopet i passende afstand og derefter registreret, som senere implementeres i koden. Det mest udfordrende er at samle SIDE 6 alle koder i én. Det fører til mange fejl og kræver masser af fejlfinding. Vi havde dog succes med at udrydde mange fejl som muligt.

Trin 7: Konklusion og projektvideo

Endelig har vi nået vores mål og er blevet succesfulde med at lave en transportbånds basefarvesorterer.

Efter at have ændret parametrene for forsinkelsesfunktioner af servomotorer for at organisere dem i henhold til hardwarekravene. Det kørte problemfrit uden hindringer.

Projektvideoen er tilgængelig i linket.

drive.google.com/open?id=0B-sDYZ-pBYVgWDFo…

Trin 8: Særlig tak

Særlig tak til Ahmad Khalid for at dele projektet og støtte sagen

Håber du også kan lide denne.

BR

Tahir Ul Haq

UET LHR PK