TIVA gecontroleerde kleursorteerder op transportband - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

Elektronica veld heeft enorme toepassing. Elke toepassing heeft een ander circuit en een andere software- en hardwareconfiguratie nodig. Microcontroller is het geïntegreerde model ingebed in een chip waarin verschillende applicaties kunnen worden uitgevoerd binnen een enkele chip. Ons project is gebaseerd op de ARM-processor, die veel wordt gebruikt in smartphonehardware. Het basisdoel om de kleurensorteerder te ontwerpen, omdat deze een brede toepassing heeft in industrieën, b.v. bij het sorteren van rijst. De interface van kleurensensor TCS3200, obstakelsensor, relais, transportband en op ARM gebaseerde microcontroller uit de TIVA C-serie is de belangrijkste factor om dit project uniek en uitstekend te maken. Het project werkt zo dat een object op een lopende transportband wordt geplaatst die wordt gestopt na het passeren van de obstakelsensor. Het doel om de band te stoppen is om de kleursensor de tijd te geven om de kleur te beoordelen. Nadat de kleur is beoordeeld, draait de respectieve kleurarm onder een specifieke hoek en kan het object in de respectieve kleuremmer vallen

Stap 1: Inleiding

Ons project bestaat uit een uitstekende combinatie van hardware-assemblage en softwareconfiguratie. Een behoefte aan dit idee waar je de objecten in de industrieën moet scheiden. Een op microcontrollers gebaseerde kleursorteerder is ontworpen en gemaakt voor de cursus Microcontroller-verwerkingssysteem die is gegeven in het vierde semester van de afdeling Electrical Engineering aan de University of Engineering and Technology. De softwareconfiguratie wordt gebruikt om de drie primaire kleuren waar te nemen. Die worden gescheiden door de arm die is verbonden met servomotoren op de transportbandmachine.

Stap 2: Hardware

De componenten, die worden gebruikt bij het maken van projecten met hun korte beschrijving, worden hieronder gegeven:

a) op ARM-processor gebaseerde TIVA C-serie TM4C1233H6PM-microcontroller;

b) IR Infrarood Obstakelsensor

c) TCS3200 Kleursensor

d) Relais (30V / 10A)

e) Tandwielmotor (12V, 1A)

f) H-52 transportband

g) tandwiel met een diameter van 56,25 mm;

h) servomotoren

Stap 3: Componentdetails

Hieronder volgt een kort detail van de belangrijkste componenten:

1) TM4C1233H6PM-microcontroller:

Het is de op ARM-processor gebaseerde microcontroller die in dit project is gebruikt. Het voordeel van het gebruik van deze microcontroller is dat u de pin afzonderlijk kunt configureren volgens de taak. Bovendien kunt u de werking van de code diepgaand begrijpen. We hebben in ons project op Interrupt gebaseerde programmering gebruikt om het efficiënter en betrouwbaarder te maken. De Stellaris®-familie van microcontrollers van Texas Instrument biedt ontwerpers een hoogwaardige op ARM® Cortex™-M gebaseerde architectuur met een brede reeks integratiemogelijkheden en een sterk ecosysteem van software en ontwikkelingstools.

De Stellaris-architectuur is gericht op prestaties en flexibiliteit en biedt een 80 MHz CortexM met FPU, een verscheidenheid aan geïntegreerde geheugens en meerdere programmeerbare GPIO's. Stellaris-apparaten bieden consumenten aantrekkelijke, kosteneffectieve oplossingen door toepassingsspecifieke randapparatuur te integreren en een uitgebreide bibliotheek met softwaretools te bieden die de bordkosten en de ontwerpcyclustijd minimaliseren. De Stellaris-familie van microcontrollers biedt snellere time-to-market en kostenbesparingen en is de toonaangevende keuze in krachtige 32-bits toepassingen.

2) IR Infrarood Obstakelsensor:

We hebben in ons project een IR-infrarood-obstakelsensor gebruikt, die de obstakels detecteert door de LED in te schakelen. De afstand tot het obstakel kan worden aangepast door de variabele weerstand. Het aan/uit-lampje gaat branden als de IR-ontvanger reageert. De werkspanning is 3 - 5V DC en het uitgangstype is digitaal schakelen. De afmeting van het bord is 3,2 x 1,4 cm. Een IR-ontvanger die het signaal ontvangt dat wordt uitgezonden door een infraroodzender.

3) TCS3200 Kleursensor:

De TCS3200 is een programmeerbare kleurlicht-naar-frequentie-omzetter die configureerbare silicium-fotodiodes en een stroom-naar-frequentie-omzetter combineert op een enkel monolithisch CMOS-geïntegreerd circuit. De output is een blokgolf (50% inschakelduur) met een frequentie die recht evenredig is met de lichtintensiteit (instraling). Een van de drie vooraf ingestelde waarden via twee besturingsingangspinnen kan de volledige uitgangsfrequentie schalen. Digitale ingangen en digitale uitgangen maken een directe interface naar een microcontroller of andere logische schakelingen mogelijk. Uitgang inschakelen (OE) plaatst de uitgang in de staat met hoge impedantie voor het delen van meerdere eenheden van een microcontroller-ingangslijn. In de TCS3200 leest de licht-naar-frequentie-omzetter een 8 × 8 reeks fotodiodes. Zestien fotodiodes hebben blauwe filters, 16 fotodiodes hebben groene filters, 16 fotodiodes hebben rode filters en 16 fotodiodes zijn helder zonder filters. In de TCS3210 leest de licht-naar-frequentie-omzetter een reeks van 4 × 6 fotodiodes.

Zes fotodiodes hebben blauwe filters, 6 fotodiodes hebben groene filters, 6 fotodiodes hebben rode filters en 6 fotodiodes zijn helder zonder filters. De vier typen (kleuren) fotodiodes zijn in elkaar grijpend om het effect van niet-uniformiteit van invallende straling te minimaliseren. Alle fotodiodes van dezelfde kleur zijn parallel geschakeld. Pinnen S2 en S3 worden gebruikt om te selecteren welke groep fotodiodes (rood, groen, blauw, helder) actief is. Fotodiodes zijn 110 m × 110 m groot en bevinden zich op 134 μm centra.

4) Relais:

Er zijn relais gebruikt voor veilig gebruik van het TIVA-bord. De reden om relais te gebruiken omdat we een 1A, 12V-motor hebben gebruikt om de tandwielen van de transportband aan te drijven, waar het TIVA-bord slechts 3,3 V DC geeft. Om het externe circuitsysteem af te leiden, is het verplicht om relais te gebruiken.

5) 52-H Transportband:

Een distributieriem 52-H type wordt gebruikt om de transportband te maken. Het wordt op de twee tandwielen van Teflon gerold.

6) tandwielen met een diameter van 59,25 mm:

Deze tandwielen worden gebruikt om de transportband aan te drijven. Tandwielen zijn gemaakt van Teflon materiaal. Het aantal tanden op beide tandwielen is 20, wat overeenkomt met het vereiste van de transportband.

Stap 4: Methodologie

]De methodologie die in ons project wordt gebruikt, is vrij eenvoudig. Interrupt-gebaseerde programmering wordt gebruikt in het coderingsgebied. Op de lopende lopende band wordt een object geplaatst. Een obstakelsensor is bevestigd met kleurensensor. Als het object in de buurt van de kleurensensor komt.

De obstakelsensor genereert de onderbreking waarmee het signaal naar de array kan worden doorgestuurd, waardoor de motor wordt gestopt door het externe circuit uit te schakelen. De kleurensensor krijgt van de software de tijd om de kleur te beoordelen door de frequentie te berekenen. Er wordt bijvoorbeeld een rood object geplaatst en de frequentie ervan wordt gedetecteerd.

De servomotor die wordt gebruikt voor het scheiden van de rode objecten, draait onder een bepaalde hoek en werkt als een arm. Waardoor het object in de betreffende kleuremmer valt. Evenzo, als een andere kleur wordt gebruikt, zal de servomotor volgens de objectkleur roteren en dan valt het object in zijn respectieve emmer. Op polling gebaseerde interrupt wordt vermeden om de efficiëntie van zowel de code als de projecthardware te verhogen. In de kleurensensor wordt de frequentie van het object op de specifieke afstand berekend en ingevoerd in de code in plaats van het inschakelen en controleren van alle filters voor het gemak.

De snelheid van de transportband wordt laag gehouden omdat een duidelijke observatie nodig is om de werking te visualiseren. Het huidige toerental van de gebruikte motor is 40 zonder enig traagheidsmoment. Wel na het zetten van de tandwielen en lopende band. Als gevolg van een toename van het traagheidsmoment, wordt de rotatie minder dan normaal toerental van de motor. Het toerental werd teruggebracht van 40 naar 2 na het plaatsen van de tandwielen en de lopende band. Pulsbreedtemodulatie wordt gebruikt om de servomotoren aan te drijven. Op basis van timers worden ook geïntroduceerd om het project uit te voeren.

Relais zijn verbonden met een extern circuit en ook met een obstakelsensor. Hoewel in dit project een uitstekende combinatie van hardware en software kan worden waargenomen

Stap 5: Coderen

Code is ontwikkeld in KEIL UVISION 4.

De code is eenvoudig en duidelijk. Vraag gerust iets over de code

Het opstartbestand is ook bijgevoegd

Stap 6: Uitdagingen en problemen

Een hardware:

Tijdens het maken van het project doen zich verschillende problemen voor. Zowel hardware als software zijn complex en moeilijk te hanteren. Het probleem was het ontwerpen van de transportband. Ten eerste hebben we onze transportband ontworpen met een eenvoudige motorband met 4 wielen (2 wielen worden bij elkaar gehouden om de breedte te vergroten). Maar dit idee flopte omdat het niet liep. Daarna zijn we op weg naar het maken van een transportband met distributieriem en tandwielen. De kostenfactor was op zijn hoogtepunt in het project omdat het mechanisch ontwerpen van componenten en voorbereiding zowel tijd als hard werken met hoge precisie kost. Er was nog steeds een probleem omdat we niet wisten dat er maar één motor wordt gebruikt, welk tandwiel aandrijftandwiel wordt genoemd en alle andere tandwielen aangedreven tandwielen worden genoemd. Ook moet een krachtige motor met minder toerental worden gebruikt die de transportband kan aandrijven. Na het oplossen van deze problemen. De hardware werkte succuesfully.

B-software:

Ook met het software gedeelte waren er uitdagingen. De tijd waarin de servomotor zou draaien en teruggaan voor het specifieke object was het cruciale onderdeel. Programmeren op basis van onderbrekingen had veel tijd gekost voor het debuggen en interfacen met hardware. Er zaten 3 pinnen minder in ons TIVA-bord. We wilden voor elke servomotor verschillende pinnen gebruiken. Vanwege minder pinnen moesten we echter dezelfde configuratie gebruiken voor twee servomotoren. Timer 1A en Timer 1B waren bijvoorbeeld geconfigureerd voor groene en rode servomotor en Timer 2A was geconfigureerd voor blauw. Dus toen we de code compileerden. Zowel de groene als de rode motor draaiden. Een ander probleem ontstaat wanneer we de kleurensensor moeten configureren. Omdat we de kleurensensor aan het configureren waren, volgens de frequentie in plaats van de schakelaars te gebruiken en elke kleur één voor één te controleren. De frequenties van verschillende kleuren zijn berekend door de oscilloscoop op de juiste afstand te gebruiken en vervolgens geregistreerd, wat later in de code wordt geïmplementeerd. Het meest uitdagende is om PAGE 6 alle code in één te compileren. Het leidt tot veel fouten en vereist veel debuggen. Het is ons echter gelukt om zoveel mogelijk bugs uit te roeien.

Stap 7: Conclusie en projectvideo

Eindelijk hebben we ons doel bereikt en zijn we succesvol geworden om een lopende band basiskleurensorteerder te maken.

Na het wijzigen van de parameters van vertragingsfuncties van servomotoren om ze te organiseren volgens de hardwarevereisten. Het liep soepel zonder enige hindernissen.

De projectvideo is beschikbaar in de link.

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

Stap 8: Speciale dank

Speciale dank aan Ahmad Khalid voor het delen van het project en het steunen van de zaak

Hoop dat je deze ook leuk vindt.

BR

Tahir Ul Haq

UET LHR PK