TIVA juhitav konveierilindi baasil värvide sortija: 8 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:50

Elektroonika valdkonnas on lai rakendus. Iga rakendus vajab erinevat vooluringi ja erinevat tarkvara ning riistvara konfiguratsiooni. Mikrokontroller on kiibile integreeritud mudel, milles saab ühe kiibi sees käivitada erinevaid rakendusi. Meie projekt põhineb ARM -protsessoril, mida kasutatakse nutitelefonide riistvaras laialdaselt. Värvide sorteerija kujundamise põhieesmärk, kuna sellel on laialdane rakendus tööstustes, nt. riisi sorteerimisel. Värvianduri TCS3200, takistussensori, releede, konveierilindi ja TIVA C -seeria ARM -põhise mikrokontrolleri liides on selle projekti ainulaadseks ja suurepäraseks muutmisel võtmetegur. Projekt töötab nii, et objekt asetatakse jooksvale konveierilindile, mis peatatakse pärast takistussensorist möödumist. Vöö peatamise eesmärk on anda värviandurile aega selle värvi hindamiseks. Pärast värvi määramist pöörleb vastav värvivarre kindla nurga all ja laseb objektil langeda vastavasse värviämbrisse

Samm 1: Sissejuhatus

Meie projekt koosneb suurepärasest riistvara kokkupaneku ja tarkvara konfiguratsiooni kombinatsioonist. Vajadus selle idee järele, kus peate tööstusharudes objektid eraldama. Mikrokontrolleril põhinev värvisorter on kavandatud ja valmistatud mikrokontrolleri töötlussüsteemi kursusele, mida on õpetatud tehnika- ja tehnikaülikooli elektrotehnika osakonna neljandal semestril. Tarkvara konfiguratsiooni kasutatakse kolme põhivärvi tundmiseks. Mida eraldavad konveiermasinal servomootoritega ühendatud õlg.

Samm: riistvara

Allpool on toodud komponendid, mida kasutatakse projektide tegemisel koos nende lühikirjeldusega

a) ARM protsessoril põhinev TIVA C seeria TM4C1233H6PM mikrokontroller

b) IR -infrapuna takistusandur

c) TCS3200 värvisensor

d) releed (30V / 10A)

e) Käigukasti mootor (12V, 1A)

f) H-52 konveierilint

g) käik 56,25 mm läbimõõduga

h) servomootorid

3. samm: komponentide üksikasjad

Allpool on toodud peamised komponendid:

1) TM4C1233H6PM mikrokontroller:

Selles projektis on kasutatud ARM protsessoril põhinevat mikrokontrollerit. Selle mikrokontrolleri kasutamise eelis on see, et see võimaldab tihvti vastavalt ülesandele eraldi konfigureerida. Lisaks võimaldab see põhjalikult mõista koodi toimimist. Oleme oma projektis kasutanud katkestuspõhist programmeerimist, et muuta see tõhusamaks ja usaldusväärsemaks. Texas Instrumenti Stellaris® mikrokontrollerite perekond pakub disaineritele suure jõudlusega ARM® Cortex ™ -M-põhist arhitektuuri, millel on lai valik integreerimisvõimalusi ning tugev tarkvara- ja arendustööriistade ökosüsteem.

Jõudlust ja paindlikkust silmas pidades pakub Stellarise arhitektuur 80 MHz CortexM -i koos FPU -ga, mitmesuguseid integreeritud mälu ja mitut programmeeritavat GPIO -d. Stellarise seadmed pakuvad tarbijatele veenvaid kulutõhusaid lahendusi, integreerides rakendusspetsiifilisi välisseadmeid ja pakkudes terviklikku raamatukogu tarkvaratööriistu, mis vähendavad plaadikulusid ja projekteerimistsükli aega. Pakkudes kiiremat turule jõudmise aega ja kulusid, on Stellarise mikrokontrollerite perekond juhtiv valik suure jõudlusega 32-bitistes rakendustes.

2) IR -infrapuna takistusandur:

Oleme oma projektis kasutanud infrapuna takistusandurit, mis tajub LED -i sisselülitamisel takistusi. Takistuse kaugust saab reguleerida muutuva takisti abil. Toite LED süttib IR -vastuvõtja vastuseks. Tööpinge on 3 - 5V DC ja väljunditüüp on digitaalne lülitus. Laua suurus on 3,2 x 1,4 cm. Infrapuna vastuvõtja, mis võtab vastu infrapunakiirguri edastatava signaali.

3) TCS3200 värvisensor:

TCS3200 on programmeeritavad värvilised valgus-sagedusmuundurid, mis ühendavad konfigureeritavaid räni fotodioode ja voolu-sagedusmuundurit ühel monoliitsel CMOS-integraallülitusel. Väljund on ruutlaine (50% töötsükkel), mille sagedus on otseselt proportsionaalne valguse intensiivsusega (kiirgustihedus). Üks kolmest eelseadistatud väärtusest kahe juhtsisendi abil saab täisskaala väljundsagedust skaleerida. Digitaalsed sisendid ja digitaalne väljund võimaldavad otse liidestada mikrokontrolleri või muu loogikaskeemiga. Väljundi lubamine (OE) asetab väljundi suure takistusega olekusse mikrokontrolleri sisendliini mitme ühiku jagamiseks. TCS3200-s loeb valgus-sagedusmuundur 8 × 8 fotodioodide massiivi. Kuusteist fotodioodil on sinised filtrid, 16 fotodioodil on rohelised filtrid, 16 fotodioodil on punased filtrid ja 16 fotodioodi on filtriteta selged. TCS3210-s loeb valgus-sagedusmuundur 4 × 6 fotodioodide massiivi.

Kuuel fotodioodil on sinised filtrid, 6 fotodioodil on rohelised filtrid, 6 fotodioodil on punased filtrid ja 6 fotodioodi on filtriteta selged. Neli tüüpi (värve) fotodioode on omavahel nummerdatud, et minimeerida langeva kiirguse ebaühtluse mõju. Kõik sama värvi fotodioodid on ühendatud paralleelselt. Tihvte S2 ja S3 kasutatakse aktiivse fotodioodide rühma (punane, roheline, sinine, selge) valimiseks. Fotodioodide suurus on 110 μm × 110 μm ja need asuvad 134 μm keskustes.

4) releed:

TIVA plaadi ohutuks kasutamiseks on kasutatud releed. Releede kasutamise põhjus, kuna kasutasime 1A, 12V mootorit konveierilindi hammasrataste juhtimiseks, kus TIVA plaat annab ainult 3,3 V alalisvoolu. Välise vooluahela süsteemi tuletamiseks on kohustuslik kasutada releesid.

5) 52-H konveierilint:

Konveieri valmistamiseks kasutatakse hammasrihma 52-H tüüpi. See on rullitud kahele teflonkäigule.

6) 59,25 mm läbimõõduga hammasrattad:

Neid hammasrattaid kasutatakse konveierilindi juhtimiseks. Käigud on valmistatud teflonmaterjalist. Mõlema käigu hammaste arv on 20, mis vastab konveierilindi nõudele.

4. samm: metoodika

] Meie projektis kasutatud metoodika on üsna lihtne. Kodeerimisalal kasutatakse katkestuspõhist programmeerimist. Jooksvale konveierilindile asetatakse ese. Takistusandur on kinnitatud värvianduriga. Kui objekt jõuab värvianduri lähedale.

Takistusandur tekitab katkestuse, mis võimaldab signaali massiivile edastada, mis peatab mootori, lülitades välise vooluahela välja. Tarkvara annab värviandurile aega, et hinnata värvi selle sageduse alusel. Näiteks pannakse punane objekt ja tuvastatakse selle sagedus.

Servomootor, mida kasutatakse punaste objektide eraldamiseks, pöörleb kindla nurga all ja toimib nagu käsi. Mis võimaldab objektil langeda vastavasse värviämbrisse. Sarnaselt, kui kasutatakse erinevat värvi, siis servomootor vastavalt objekti värvile pöörleb ja objekt langeb vastavasse ämbrisse. Küsitlusel põhinevat katkestust välditakse nii koodi kui ka projekti riistvara tõhususe suurendamiseks. Värvisensoris arvutatakse objekti sagedus kindlal kaugusel ja see sisestatakse koodi, mitte ei lülita sisse ega kontrolli kõiki filtreid lihtsuse osas.

Konveierilindi kiirus hoitakse aeglasena, sest töö visualiseerimiseks on vaja selget vaatlust. Kasutatava mootori praegune pöörete arv on 40 ilma inertsmomendita. Kuid pärast hammasrataste ja konveierilindi panemist. Inertsmomendi suurenemise tõttu muutub pöörlemine mootori tavalistest pööretest väiksemaks. Pärast hammasrataste ja konveierilindi panemist vähendati pöörete arvu 40 -lt 2 -le. Servomootorite juhtimiseks kasutatakse impulsi laiuse modulatsiooni. Projekti käivitamiseks võetakse kasutusele ka taimerid.

Releed on ühendatud nii välise vooluahelaga kui ka takistusanduriga. Kuigi selles projektis võib täheldada suurepärast riistvara ja tarkvara kombinatsiooni

Samm: kood

Kood on välja töötatud KEIL UVISION 4 -s.

Kood on lihtne ja selge. Küsige julgelt koodi kohta midagi

Lisatud on ka käivitusfail

6. samm: väljakutsed ja probleemid

Riistvara:

Projekti tegemisel tekib mitmeid probleeme. Nii riistvara kui ka tarkvara on keerulised ja raskesti käsitsetavad. Probleemiks oli konveierilindi projekteerimine. Esiteks oleme konveierilindi kujundanud lihtsa mootorratta rehvitoruga, millel on 4 ratast (laiuse suurendamiseks hoitakse kaks ratast koos). Kuid see idee kukkus läbi, sest see ei töötanud. Pärast seda oleme liikunud hammasrihma ja hammasratastega konveierilindi valmistamise poole. Kulutegur oli selle projekti tipus, sest komponentide mehaaniline projekteerimine ja ettevalmistamine võtab nii aega kui ka rasket tööd suure täpsusega. Probleem oli endiselt olemas, sest me ei teadnud, et kasutatakse ainult ühte mootorit, mille käiku nimetatakse juhirattaks, ja kõiki teisi hammasrattaid nimetatakse ajamiteks. Samuti tuleks kasutada võimsat väiksema pööretega mootorit, mis võib konveierilinti juhtida. Pärast nende probleemide lahendamist. Riistvara töötas edukalt.

B Tarkvara:

Tarkvara osaga tuli silmitsi seista ka väljakutsetega. Oluline osa oli aeg, mille jooksul servomootor pöörles ja konkreetse objekti jaoks tagasi pöördus. Katkestuspõhine programmeerimine võttis silumiseks ja riistvaraga liidestamiseks palju aega. Meie TIVA tahvlis oli 3 tihvti vähem. Tahtsime iga servomootori jaoks kasutada erinevaid tihvte. Kuid vähemate tihvtide tõttu pidime kahe servomootori jaoks kasutama sama konfiguratsiooni. Näiteks taimer 1A ja taimer 1B olid konfigureeritud roheliseks ja punaseks servomootoriks ning taimer 2A siniseks. Nii et kui me koodi koostasime. Nii roheline kui ka punane mootor pöörlesid. Teine probleem tekib siis, kui peame värviandurit konfigureerima. Kuna seadistasime värvisensorit, siis pigem sageduse järgi, mitte lülitite abil ja kontrollisime iga värvi ükshaaval. Erinevate värvide sagedused on arvutatud ostsilloskoobi abil sobival kaugusel ja seejärel salvestatud, mis hiljem koodis rakendatakse. Kõige keerulisem on kompileerida PAGE 6 kõik koodid ühte. See toob kaasa palju vigu ja nõuab palju silumist. Siiski õnnestus meil paljud vead likvideerida.

Samm 7: Kokkuvõte ja projekti video

Lõpuks oleme oma eesmärgi saavutanud ja saanud edukaks konveierilindi baasvärvide sorteerija.

Pärast servomootorite viivitusfunktsioonide parameetrite muutmist korraldage need vastavalt riistvaranõuetele. See sujus tõrgeteta ja takistusteta.

Projekti video on saadaval lingil.

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

8. samm: eriline tänu

Eriline tänu Ahmad Khalidile projekti jagamise ja asja toetamise eest

Loodetavasti meeldib see ka teile.

BR

Tahir Ul Haq

UET LHR PK