TIVA -kontrollerad transportbandsbaserad färgsorterare: 8 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

Elektronikområdet har stor tillämpning. Varje applikation behöver en annan krets och en annan programvara samt hårdvarukonfiguration. Microcontroller är den integrerade modellen inbäddad i ett chip där olika applikationer kan köras inom ett enda chip. Vårt projekt är baserat på ARM -processor, som används mycket i smartphone -hårdvara. Det grundläggande syftet att designa färgsorteraren eftersom den har stor tillämpning i industrier t.ex. vid rissortering. Gränssnittet mellan färgsensorn TCS3200, hindersensorn, reläer, transportbandet och TIVA C -serien ARM -baserade mikrokontroller är nyckelfaktorn för att göra detta projekt unikt och utmärkt. Projektet fungerar på ett sådant sätt att föremål placeras på löpande transportband som stoppas efter att ha passerat från hindergivare. Syftet med att stoppa bältet är att ge färgsensorn tid att bedöma dess färg. Efter att ha bedömt färgen kommer respektive färgarm att rotera i en specifik vinkel och tillåta föremål att falla i respektive färgskopa

Steg 1: Introduktion

Vårt projekt består av en utmärkt kombination av hårdvara och mjukvarukonfiguration. Ett behov av denna idé där du måste skilja objekten i branscherna. En mikrokontrollerbaserad färgsorterare är designad och gjord för kursen Mikrocontroller -bearbetningssystem som har undervisats under fjärde terminen av avdelningen för elektroteknik vid University of Engineering and Technology. Programvarukonfigurationen används för att känna av de tre primära färgerna. Som separeras av armen som är ansluten till servomotorer på transportmaskinen.

Steg 2: Hårdvara

Komponenterna, som används för att göra projekt med sin korta beskrivning, ges nedan

a) ARM -processorbaserad TIVA C -serie TM4C1233H6PM mikrokontroller

b) IR infraröd hinder sensor

c) TCS3200 Färgsensor

d) Reläer (30V / 10A)

e) Växelmotor (12V, 1A)

f) H-52 transportband

g) 56,25 mm diameter växel

h) servomotorer

Steg 3: Komponentdetaljer

Nedan följer en kort detalj av huvudkomponenterna:

1) TM4C1233H6PM mikrokontroller:

Det är den ARM -processorbaserade mikrokontrollern, som har använts i detta projekt. Fördelen med att använda denna mikrokontroller att den låter dig konfigurera stiftet separat enligt uppgiften. Dessutom tillåter det dig att förstå hur koden fungerar på djupet. Vi har använt Interrupt -baserad programmering i vårt projekt för att göra det mer effektivt och pålitligt. Texas Instruments Stellaris®-familj av mikrokontroller ger designers en högpresterande ARM® Cortex ™ -M-baserad arkitektur med en bred uppsättning integrationsmöjligheter och ett starkt ekosystem av programvara och utvecklingsverktyg.

Inriktad på prestanda och flexibilitet erbjuder Stellaris -arkitekturen en 80 MHz CortexM med FPU, en mängd olika integrerade minnen och flera programmerbara GPIO. Stellaris-enheter erbjuder konsumenterna övertygande kostnadseffektiva lösningar genom att integrera applikationsspecifika kringutrustning och tillhandahålla ett omfattande bibliotek med mjukvaruverktyg som minimerar kortkostnader och designcykeltid. Med snabbare time-to-market och kostnadsbesparingar är Stellaris-familjen av mikrokontroller det ledande valet i högpresterande 32-bitars applikationer.

2) IR infraröd hinder sensor:

Vi har använt IR -infraröd hindergivare i vårt projekt, som känner av hindren genom att tända lysdioden. Avståndet från hindret kan justeras med det variabla motståndet. Strömindikatorn tänds som svar från IR -mottagaren. Arbetsspänningen är 3 - 5V DC och utgångstypen är digital omkoppling. Brädans storlek är 3,2 x 1,4 cm. En IR -mottagare som tar emot signalen som sänds av infraröd sändare.

3) TCS3200 Färgsensor:

TCS3200 är programmerbara färgljus-till-frekvensomvandlare som kombinerar konfigurerbara kiseldioder och en ström-till-frekvensomvandlare på en enda monolitisk CMOS integrerad krets. Utgången är en fyrkantvåg (50% driftcykel) med frekvens direkt proportionell mot ljusintensitet (bestrålning). Ett av tre förinställda värden via två kontrollingångar kan skala utmatningsfrekvensen i full skala. Digitala ingångar och digital utgång tillåter direkt gränssnitt till en mikrokontroller eller annan logisk krets. Output enable (OE) placerar utgången i högimpedansläget för delning av flera enheter av en mikrokontroller ingångslinje. I TCS3200 läser ljus-till-frekvensomformaren en 8 × 8 uppsättning fotodioder. Sexton fotodioder har blå filter, 16 fotodioder har gröna filter, 16 fotodioder har röda filter och 16 fotodioder är tydliga utan filter. I TCS3210 läser ljus-till-frekvensomformaren en 4 × 6-uppsättning fotodioder.

Sex fotodioder har blå filter, 6 fotodioder har gröna filter, 6 fotodioder har röda filter och 6 fotodioder är tydliga utan filter. De fyra typerna (färgerna) av fotodioder är interdigiterade för att minimera effekten av icke-enhetlig infallande strålning. Alla fotodioder med samma färg är parallellkopplade. Stift S2 och S3 används för att välja vilken grupp fotodioder (rött, grönt, blått, klart) som är aktiva. Fotodioder är 110μm × 110μm stora och ligger på 134μm centra.

4) Reläer:

Reläer har använts för säker användning av TIVA -kortet. Anledningen till att använda reläer eftersom vi använde 1A, 12V motor för att driva kugghjulen på transportband där TIVA -kortet ger endast 3,3V DC. För att härleda det externa kretssystemet är det obligatoriskt att använda reläer.

5) 52-H transportband:

Ett kuggrem av typen 52-H används för att göra transportören. Den rullas på de två kugghjulen i teflon.

6) 59.25 mm diameter växlar:

Dessa växlar används för att driva transportbandet. Växlar är gjorda av teflonmaterial. Antalet tänder på båda växlarna är 20, vilket är enligt kravet på transportband.

Steg 4: Metodik

] Metoden som används i vårt projekt är ganska enkel. Avbrottsbaserad programmering används i kodningsområdet. Ett föremål placeras på löpande transportband. En hinder sensor är ansluten med färg sensor. När objektet kommer nära färgsensorn.

Hindringssensorn genererar avbrottet som gör det möjligt att överföra signalen till arrayen, vilket kommer att stoppa motorn genom att stänga av den externa kretsen. Färgsensorn kommer att få tid av programvaran att bedöma färgen genom att beräkna dess frekvens. Till exempel placeras ett rött objekt och dess frekvens detekteras.

Servomotorn som används för att separera de röda föremålen roterar i en specifik vinkel och fungerar som en arm. Vilket gör att objektet kan falla i respektive färgskopa. På samma sätt, om annan färg används, kommer servomotorn enligt objektets färg att rotera och sedan falla objektet i sin respektive skopa. Avfrågningsbaserat avbrott undviks för att öka effektiviteten hos koden såväl som projektets hårdvara. I färgsensorn beräknas objektets frekvens på det specifika avståndet och matas in i koden i stället för att slå på och kontrollera alla filter för att det är enkelt.

Transportbandets hastighet hålls långsam eftersom en tydlig observation behövs för att visualisera arbetet. Motorns aktuella varvtal är 40 utan tröghetsmoment. Men efter att ha satt växlar och transportband. På grund av ökningen i tröghetsmomentet blir rotationen mindre än vanligt varvtal på motorn. Varvtalet reducerades från 40 till 2 efter att växlarna och transportbandet sattes. Pulsbreddsmodulering används för att driva servomotorerna. Timerbaserade introduceras också för att driva projektet.

Reläer är anslutna med extern krets samt hinder sensor också. Även om en utmärkt kombination av hårdvara och programvara kan observeras i detta projekt

Steg 5: Kod

Koden har utvecklats i KEIL UVISION 4.

Koden är enkel och tydlig. Fråga gärna vad som helst om koden

Startfilen har också inkluderats

Steg 6: Utmaningar och problem

En hårdvara:

Flera problem uppstår när projektet görs. Både hårdvara och programvara är komplexa och svåra att hantera. Problemet var utformningen av transportband. För det första har vi utformat vårt transportband med ett enkelt motorcykeldäckrör med 4 hjul (2 hjul hålls ihop för att öka bredden). Men den här idén floppade för att den inte kördes. Efter det har vi gått mot tillverkningen av transportband med kuggrem och kugghjul. Kostnadsfaktorn var på topp i sitt projekt eftersom mekanisk konstruktion av komponenter och förberedelse tar både tid och hårt arbete med hög precision. Fortfarande var problemet närvarande eftersom vi inte var medvetna om att endast en motor används som växel kallas förarväxel och alla andra växlar kallas drivna växlar. Även en kraftfull motor med mindre varvtal bör användas som kan driva transportbandet. Efter att ha löst dessa problem. Hårdvaran fungerade framgångsrikt.

B Programvara:

Det fanns också utmaningar att möta med mjukvarudelen. Tiden under vilken servomotorn skulle rotera och gå tillbaka för det specifika objektet var den avgörande delen. Avbrottsbaserad programmering hade tagit mycket tid för felsökning och gränssnitt med hårdvara. Det var 3 stift mindre i vår TIVA -bräda. Vi ville använda olika stift för varje servomotor. Men på grund av färre stift var vi tvungna att använda samma konfiguration för två servomotorer. Timer 1A och Timer 1B konfigurerades till exempel för grön och röd servomotor och Timer 2A för blå. Så när vi sammanställde koden. Både grön och röd motor roterade. Ett annat problem uppstår när vi måste konfigurera färgsensorn. Eftersom vi konfigurerade färgsensorn enligt frekvensen snarare än att använda omkopplarna och kollade efter varje färg en efter en. Frekvenserna för olika färger har beräknats med hjälp av oscilloskopet på lämpligt avstånd och sedan registrerats som senare implementeras i koden. Det mest utmanande är att sammanställa SIDA 6 all kod i ett. Det leder till många fel och kräver massor av felsökning. Vi lyckades dock utrota många buggar som möjligt.

Steg 7: Slutsats och projektvideo

Slutligen har vi uppnått vårt mål och blivit framgångsrika att göra en transportbandsfärgsorterare.

Efter att ha ändrat parametrarna för fördröjningsfunktioner för servomotorer för att organisera dem enligt maskinvarukraven. Det gick smidigt utan hinder.

Projektvideon finns i länken.

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

Steg 8: Särskilt tack

Ett särskilt tack till Ahmad Khalid för att han delade projektet och stödde orsaken

Hoppas du gillar den här också.

BR

Tahir Ul Haq

UET LHR PK