Контролируемый сортировщик цвета на основе конвейерной ленты TIVA: 8 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Область электроники имеет обширное применение. Каждому приложению нужна своя схема и другое программное обеспечение, а также конфигурация оборудования. Микроконтроллер - это интегрированная модель, встроенная в микросхему, в которой различные приложения могут выполняться в одном кристалле. Наш проект основан на процессоре ARM, который широко используется в аппаратном обеспечении смартфонов. Основная цель разработки сортировщика цвета, потому что он имеет широкое применение в различных отраслях промышленности, например, в сортировке риса. Взаимодействие цветового датчика TCS3200, датчика препятствий, реле, конвейерной ленты и микроконтроллера на базе ARM серии TIVA C является ключевым фактором, делающим этот проект уникальным и превосходным. Проект работает таким образом, что объект помещается на бегущую конвейерную ленту, которая останавливается после прохождения от датчика препятствий. Цель остановки ленты - дать время датчику цвета определить ее цвет. После оценки цвета соответствующая цветная рука будет вращаться под определенным углом и позволяет объекту упасть в ведро соответствующего цвета.

Шаг 1. Введение

Наш проект состоит из отличного сочетания аппаратной сборки и настройки программного обеспечения. Необходимость этой идеи, когда вы должны разделять объекты по отраслям. Сортировщик цвета на основе микроконтроллера разработан и изготовлен для курса системы обработки микроконтроллеров, который читался в четвертом семестре факультета электротехники в инженерно-технологическом университете. Конфигурация программного обеспечения используется для распознавания трех основных цветов. Которые разделены рычагом, соединенным с серводвигателями на конвейерной машине.

Шаг 2: Оборудование

Компоненты, которые используются при создании проектов, с их кратким описанием приведены ниже.

а) микроконтроллер TM4C1233H6PM на базе процессора TIVA C серии

б) ИК-инфракрасный датчик препятствий

в) Датчик цвета TCS3200

г) Реле (30 В / 10 А)

д) мотор-редуктор (12В, 1А)

е) Конвейерная лента Н-52

ж) шестерня диаметром 56,25 мм

з) серводвигатели

Шаг 3: Детали компонентов

Ниже приводится краткая информация об основных компонентах:

1) Микроконтроллер TM4C1233H6PM:

В этом проекте использовался микроконтроллер на базе процессора ARM. Преимущество использования этого микроконтроллера в том, что он позволяет настраивать вывод отдельно в соответствии с задачей. Кроме того, это позволяет вам глубоко понять работу кода. В нашем проекте мы использовали программирование на основе прерываний, чтобы сделать его более эффективным и надежным. Семейство микроконтроллеров Stellaris® от Texas Instrument предоставляет разработчикам высокопроизводительную архитектуру на базе ARM® Cortex ™ -M с широким набором возможностей интеграции и сильной экосистемой программного обеспечения и инструментов разработки.

Нацеленная на производительность и гибкость, архитектура Stellaris предлагает CortexM 80 МГц с FPU, множество встроенных модулей памяти и несколько программируемых GPIO. Устройства Stellaris предлагают потребителям привлекательные экономичные решения, интегрируя периферийные устройства для конкретных приложений и предоставляя обширную библиотеку программных инструментов, которые минимизируют затраты на платы и время цикла проектирования. Семейство микроконтроллеров Stellaris, обеспечивающее более быстрый вывод на рынок и экономию средств, является лучшим выбором для высокопроизводительных 32-разрядных приложений.

2) ИК-инфракрасный датчик препятствий:

В нашем проекте мы использовали инфракрасный инфракрасный датчик препятствий, который обнаруживает препятствия путем включения светодиода. Расстояние до препятствия можно регулировать переменным резистором. Индикатор питания загорится при ответе ИК-приемника. Рабочее напряжение составляет 3-5 В постоянного тока, а тип выхода - цифровая коммутация. Размер платы 3,2 х 1,4 см. ИК-приемник, принимающий сигнал, передаваемый инфракрасным излучателем.

3) Датчик цвета TCS3200:

TCS3200 - это программируемые преобразователи цветного света в частоту, которые объединяют конфигурируемые кремниевые фотодиоды и преобразователь тока в частоту на единой монолитной интегральной схеме КМОП. На выходе получается прямоугольная волна (коэффициент заполнения 50%) с частотой, прямо пропорциональной интенсивности света (освещенности). Одно из трех предустановленных значений через два управляющих входных контакта может масштабировать полную выходную частоту. Цифровые входы и цифровой выход позволяют напрямую подключаться к микроконтроллеру или другой логической схеме. Разрешение выхода (OE) переводит выход в состояние высокого импеданса для совместного использования нескольких блоков входной линии микроконтроллера. В TCS3200 преобразователь света в частоту считывает матрицу 8 × 8 фотодиодов. Шестнадцать фотодиодов имеют синие фильтры, 16 фотодиодов имеют зеленые фильтры, 16 фотодиодов имеют красные фильтры, а 16 фотодиодов чистые без фильтров. В TCS3210 преобразователь света в частоту считывает матрицу 4 × 6 фотодиодов.

Шесть фотодиодов имеют синие фильтры, 6 фотодиодов имеют зеленые фильтры, 6 фотодиодов имеют красные фильтры, а 6 фотодиодов чистые без фильтров. Четыре типа (цвета) фотодиодов взаимно пересекаются, чтобы минимизировать эффект неоднородности падающего излучения. Все фотодиоды одного цвета подключаются параллельно. Контакты S2 и S3 используются для выбора активной группы фотодиодов (красный, зеленый, синий, прозрачный). Фотодиоды имеют размер 110 мкм × 110 мкм и имеют центр 134 мкм.

4) Реле:

Реле использовались для безопасного использования платы TIVA. Причина использования реле в том, что мы использовали двигатель 1A, 12 В для привода шестерен конвейерной ленты, где плата TIVA выдает только 3,3 В постоянного тока. Для вывода системы внешних цепей обязательно использовать реле.

5) Конвейерная лента 52-H:

Ремень ГРМ типа 52-H используется для изготовления конвейера. Он наматывается на две шестерни из тефлона.

6) шестерни диаметром 59,25 мм:

Эти шестерни используются для привода конвейерной ленты. Шестерни изготовлены из тефлонового материала. Количество зубьев на обеих шестернях - 20, что соответствует требованиям конвейерной ленты.

Шаг 4: Методология

] Методология, использованная в нашем проекте, довольно проста. В области кодирования используется программирование на основе прерываний. На бегущую конвейерную ленту будет помещен объект. Датчик препятствий прикреплен к датчику цвета. По мере приближения объекта к датчику цвета.

Датчик препятствий сгенерирует прерывание, которое позволит передать сигнал массиву, который остановит двигатель, отключив внешнюю цепь. Программное обеспечение дает датчику цвета время для определения цвета, вычисляя его частоту. Например, помещается красный объект и определяется его частота.

Серводвигатель, используемый для разделения красных объектов, будет вращаться под определенным углом и действовать как рука. Что позволяет объекту попасть в ведро соответствующего цвета. Точно так же, если используется другой цвет, серводвигатель в соответствии с цветом объекта будет вращаться, и затем объект упадет в соответствующее ведро. Избегают прерывания на основе опроса, чтобы повысить эффективность кода, а также аппаратного обеспечения проекта. В датчике цвета частота объекта на определенном расстоянии вычисляется и вводится в код, а не включаются и проверяются все фильтры на легкость.

Скорость конвейерной ленты остается низкой, потому что необходимо четкое наблюдение, чтобы визуализировать работу. Текущая частота вращения используемого двигателя составляет 40 об / мин без момента инерции. Однако после установки шестерен и конвейерной ленты. Из-за увеличения момента инерции скорость вращения становится меньше обычных оборотов двигателя. После установки шестерен и конвейерной ленты частота вращения была снижена с 40 до 2. Широтно-импульсная модуляция используется для управления серводвигателями. Также вводятся таймеры для запуска проекта.

Реле подключаются как к внешней цепи, так и к датчику препятствий. Хотя в этом проекте можно наблюдать отличное сочетание аппаратного и программного обеспечения.

Шаг 5: Код

Код был разработан в KEIL UVISION 4.

Код простой и понятный. Не стесняйтесь спрашивать что-нибудь о коде

Файл запуска также был включен

Шаг 6: вызовы и проблемы

Оборудование:

При создании проекта возникает ряд проблем. Как аппаратное, так и программное обеспечение сложны и трудны в обращении. Проблема заключалась в конструкции конвейерной ленты. Во-первых, мы спроектировали нашу конвейерную ленту с простой камерой для мотоциклов с 4 колесами (2 колеса скреплены для увеличения ширины). Но эта идея провалилась, потому что она не была реализована. После этого переходим к изготовлению конвейерной ленты с зубчатым ремнем и зубчатыми колесами. Фактор стоимости был на пике в его проекте, потому что механическое проектирование компонентов и подготовка требуют как времени, так и тяжелой работы с высокой точностью. Проблема все еще существовала, потому что мы не знали, что используется только один двигатель, шестерня которого называется ведущей шестерней, а все остальные шестерни - ведомыми. Также следует использовать мощный двигатель с меньшей частотой вращения, который может приводить в движение конвейерную ленту. После решения этих проблем. Оборудование успешно работало.

B Программное обеспечение:

Были также проблемы, с которыми пришлось столкнуться с программной частью. Время, в течение которого серводвигатель будет вращаться и возвращаться к конкретному объекту, было решающей частью. Программирование на основе прерываний отняло у нас много времени на отладку и взаимодействие с оборудованием. В нашей плате TIVA было на 3 контакта меньше. Мы хотели использовать разные штифты для каждого серводвигателя. Однако из-за меньшего количества контактов нам пришлось использовать одну и ту же конфигурацию для двух серводвигателей. Например, таймер 1A и таймер 1B были настроены для зеленого и красного серводвигателя, а таймер 2A был настроен для синего цвета. Итак, когда мы скомпилировали код. И зеленый, и красный мотор вращались. Другая проблема возникает, когда нам нужно настроить датчик цвета. Потому что мы настраивали датчик цвета в соответствии с частотой, а не использовали переключатели и проверяли каждый цвет один за другим. Частоты разных цветов были рассчитаны с помощью осциллографа на соответствующем расстоянии, а затем записаны, что позже реализовано в коде. Самое сложное - скомпилировать СТРАНИЦУ 6 весь код в одну. Это приводит к множеству ошибок и требует серьезной отладки. Однако нам удалось по возможности устранить множество ошибок.

Шаг 7: Заключение и видео проекта

Наконец, мы достигли нашей цели и добились успеха, создав сортировщик основного цвета конвейерной ленты.

После изменения параметров функции задержки серводвигателей организовать их в соответствии с аппаратными требованиями. Все шло гладко, без тормозов.

Видео проекта доступно по ссылке.

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

Шаг 8: Особая благодарность

Особая благодарность Ахмаду Халиду за участие в проекте и поддержку дела.

Надеюсь, вам понравится и этот.

BR

Тахир Уль Хак

УЭТ ЛХР ПК