TIVA Riadený dopravník na báze pásového farby: 8 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

Elektronické pole má široké uplatnenie. Každá aplikácia potrebuje iný obvod a iný softvér, ako aj hardvérovú konfiguráciu. Mikrokontrolér je integrovaný model integrovaný do čipu, v ktorom je možné na jednom čipe prevádzkovať rôzne aplikácie. Náš projekt je založený na procesore ARM, ktorý sa veľmi často používa v hardvéri smartfónov. Základný účel navrhovania triediča farieb, pretože má široké uplatnenie v priemyselných odvetviach, napr. pri triedení ryže. Rozhranie farebného senzora TCS3200, prekážkového senzora, relé, dopravného pásu a mikrokontroléra ARM na báze TIVA C je kľúčovým faktorom, vďaka ktorému je tento projekt jedinečný a vynikajúci. Projekt funguje tak, že predmet je položený na bežiaci dopravný pás, ktorý sa zastaví po prechode zo senzora prekážok. Účelom zastavenia pásu je poskytnúť čas farebnému senzoru na posúdenie jeho farby. Po posúdení farby sa príslušné farebné rameno otočí pod určitým uhlom a umožní predmetu spadnúť do príslušného farebného vedra

Krok 1: Úvod

Náš projekt pozostáva z vynikajúcej kombinácie hardvérovej zostavy a konfigurácie softvéru. Potreba tejto myšlienky, kde musíte oddeliť objekty v priemyselných odvetviach. Farebný triedič na báze mikrokontroléra je navrhnutý a vyrobený pre kurz systému spracovania mikrokontroléra, ktorý bol vyučovaný v štvrtom semestri odboru elektrotechniky na Vysokej škole technickej a technológie. Konfigurácia softvéru slúži na snímanie troch základných farieb. Oddelené sú ramenom spojeným so servomotormi na dopravnom stroji.

Krok 2: Hardvér

Komponenty, ktoré sa používajú pri vytváraní projektov s ich krátkym popisom, sú uvedené nižšie

a) Procesor ARM na báze mikrokontroléra TIVA C série TM4C1233H6PM

b) Infračervený snímač prekážok

c) Farebný snímač TCS3200

d) Relé (30V / 10A)

e) Prevodový motor (12V, 1A)

f) Dopravný pás H-52

g) ozubené koleso s priemerom 56,25 mm

h) servomotory

Krok 3: Podrobnosti o komponentoch

Nasleduje stručný detail hlavných komponentov:

1) Mikrokontrolér TM4C1233H6PM:

V tomto projekte bol použitý mikrokontrolér na báze procesora ARM. Výhodou použitia tohto mikrokontroléra je, že vám umožňuje nakonfigurovať kolík oddelene podľa úlohy. Okrem toho vám umožňuje porozumieť fungovaniu kódu do hĺbky. V našom projekte sme použili programovanie založené na prerušení, aby bolo efektívnejšie a spoľahlivejšie. Rodina mikrokontrolérov Stellaris® spoločnosti Texas Instrument poskytuje projektantom vysokovýkonnú architektúru na báze ARM® Cortex ™ -M so širokou sadou integračných schopností a silným ekosystémom softvérových a vývojových nástrojov.

Architektúra Stellaris, ktorá sa zameriava na výkon a flexibilitu, ponúka 80 MHz CortexM s FPU, množstvo integrovaných pamätí a viac programovateľných GPIO. Zariadenia Stellaris ponúkajú spotrebiteľom presvedčivé nákladovo efektívne riešenia integrovaním periférií špecifických pre aplikácie a poskytnutím komplexnej knižnice softvérových nástrojov, ktoré minimalizujú náklady na dosku a dobu cyklu návrhu. Rodina mikrokontrolérov Stellaris, ktorá ponúka rýchlejšie uvedenie na trh a úspory nákladov, je vedúcou voľbou vo vysokovýkonných 32-bitových aplikáciách.

2) Infračervený snímač prekážok:

V našom projekte sme použili IR infračervený snímač prekážok, ktorý sníma prekážky zapnutím LED. Vzdialenosť od prekážky je možné nastaviť pomocou variabilného odporu. LED dióda napájania sa rozsvieti v reakcii na IR prijímač. Pracovné napätie je 3 - 5V DC a typ výstupu je digitálne spínanie. Rozmer dosky je 3,2 x 1,4 cm. IR prijímač, ktorý prijíma signál prenášaný infračerveným žiaričom.

3) Snímač farieb TCS3200:

TCS3200 sú programovateľné farebné meniče svetlo-frekvencia, ktoré kombinujú konfigurovateľné kremíkové fotodiódy a prevodník prúdu na frekvenciu na jednom monolitickom integrovanom obvode CMOS. Výstupom je štvorcová vlna (50% pracovný cyklus) s frekvenciou priamo úmernou intenzite svetla (ožiareniu). Jedna z troch prednastavených hodnôt prostredníctvom dvoch riadiacich vstupných pinov môže škálovať výstupnú frekvenciu v plnom rozsahu. Digitálne vstupy a digitálny výstup umožňujú priame prepojenie s mikrokontrolérom alebo iným logickým obvodom. Output enable (OE) prepína výstup do stavu s vysokou impedanciou na zdieľanie viacerých jednotiek vstupného riadka mikrokontroléra. V TCS3200 menič svetla na frekvenciu číta pole fotodiód 8 × 8. Šestnásť fotodiód má modré filtre, 16 fotodiód má zelené filtre, 16 fotodiód má červené filtre a 16 fotodiód je čistých bez filtrov. V TCS3210 číta prevodník svetla na frekvenciu pole fotodiód 4 × 6.

Šesť fotodiód má modré filtre, 6 fotodiód má zelené filtre, 6 fotodiód má červené filtre a 6 fotodiód je čistých bez filtrov. Štyri typy (farby) fotodiód sú vzájomne prepojené, aby sa minimalizoval účinok nejednotnosti dopadajúceho žiarenia. Všetky fotodiódy rovnakej farby sú zapojené paralelne. Piny S2 a S3 slúžia na výber, ktorá skupina fotodiód (červená, zelená, modrá, čistá) je aktívna. Fotodiódy majú veľkosť 110μm × 110μm a sú na 134μm centrách.

4) Relé:

Na bezpečné používanie dosky TIVA boli použité relé. Dôvod použitia relé, pretože sme použili 1A, 12V motor na pohon ozubených kolies dopravného pásu, kde doska TIVA dáva iba 3,3 V DC. Na odvodenie systému vonkajších obvodov je povinné používať relé.

5) Dopravný pás 52-H:

Na výrobu dopravníka sa používa rozvodový remeň 52-H. Valcuje sa na dvoch teflónových prevodoch.

6) Prevody s priemerom 59,25 mm:

Tieto prevody slúžia na pohon dopravného pásu. Ozubené kolesá sú vyrobené z teflónového materiálu. Počet zubov na oboch prevodových stupňoch je 20, čo je v súlade s požiadavkou dopravného pásu.

Krok 4: Metodika

] Metodika použitá v našom projekte je pomerne jednoduchá. V oblasti kódovania sa používa programovanie založené na prerušení. Na bežiaci pásový dopravník bude umiestnený predmet. Senzor prekážok je pripevnený k farebnému senzoru. Keď sa objekt blíži k farebnému senzoru.

Senzor prekážky vygeneruje prerušenie, ktoré umožní prechod signálu do poľa, ktoré zastaví motor vypnutím vonkajšieho obvodu. Farebnému senzoru poskytne softvér čas na posúdenie farby vypočítaním jeho frekvencie. Napríklad sa umiestni červený predmet a zistí sa jeho frekvencia.

Servomotor používaný na oddelenie červených predmetov sa bude otáčať pod určitým uhlom a bude pôsobiť ako rameno. Čo umožňuje predmetu spadnúť do príslušného farebného vedra. Podobne, ak sa použije iná farba, servomotor podľa farby objektu sa bude otáčať a potom predmet padne do svojho vedra. Aby sa zvýšila efektivita kódu, ako aj hardvéru projektu, sa zabráni prerušeniu na základe hlasovania. V farebnom senzore sa frekvencia objektu v konkrétnej vzdialenosti vypočítava a zadáva do kódu, nie aby sa zapínala a kontrolovala jednoduchosť všetkých filtrov.

Rýchlosť dopravného pásu je nízka, pretože na vizualizáciu práce je potrebné jasné pozorovanie. Aktuálne otáčky použitého motora sú 40 bez momentu zotrvačnosti. Avšak po zaradení ozubených kolies a dopravného pásu. V dôsledku zvýšenia momentu zotrvačnosti sa otáčky stanú menšími ako obvyklé otáčky motora. Po zaradení ozubených kolies a dopravného pásu boli otáčky znížené zo 40 na 2. Na pohon servomotorov sa používa modulácia šírky impulzu. Tiež sú zavedené časovače na spustenie projektu.

Relé sú prepojené s externým obvodom a tiež snímačom prekážok. V tomto projekte je však možné pozorovať vynikajúcu kombináciu hardvéru a softvéru

Krok 5: Kód

Kód bol vyvinutý v KEIL UVISION 4.

Kód je jednoduchý a jasný. Pokojne sa na kód opýtajte čokoľvek

Zahrnutý je aj štartovací súbor

Krok 6: Výzvy a problémy

A hardvér:

Pri realizácii projektu vzniká niekoľko problémov. Hardvér aj softvér sú zložité a ťažko sa s nimi manipuluje. Problémom bolo navrhnutie dopravného pásu. Najprv sme navrhli náš dopravný pás s jednoduchou dušou pre motocykel so 4 kolesami (2 kolesá držia spolu, aby sa zväčšila šírka). Táto myšlienka však zlyhala, pretože nefungovala. Potom sme pristúpili k výrobe pásového dopravníka s rozvodovým remeňom a ozubenými kolesami. Nákladový faktor bol vo svojom projekte na vrchole, pretože mechanické navrhovanie komponentov a príprava vyžadujú čas i náročnú prácu s vysokou presnosťou. Problém bol stále prítomný, pretože sme si neboli vedomí toho, že sa používa iba jeden motor, ktorý sa nazýva prevodový stupeň a všetky ostatné prevody sa nazývajú poháňané prevody. Mal by sa tiež použiť výkonný motor s nižšími otáčkami, ktorý môže poháňať dopravný pás. Po vyriešení týchto problémov. Hardvér fungoval úspešne.

Softvér B:

So softvérovou časťou sa museli stretnúť aj problémy. Zásadnou súčasťou bol čas, za ktorý sa servomotor otočí a vráti sa späť pre konkrétny predmet. Programovanie založené na prerušení nám zabralo veľa času na ladenie a prepojenie s hardvérom. V našej doske TIVA bolo o 3 piny menej. Pre každý servomotor sme chceli použiť rôzne kolíky. Vzhľadom na menší počet kolíkov sme však museli použiť rovnakú konfiguráciu pre dva servomotory. Napríklad časovač 1A a časový spínač 1B bol nakonfigurovaný pre zelený a červený servomotor a časový spínač 2A pre modrý. Keď sme teda zostavili kód. Rotoval zelený aj červený motor. Ďalší problém nastáva, keď musíme nakonfigurovať snímač farieb. Pretože sme konfigurovali snímač farieb, skôr podľa frekvencie, než aby sme používali prepínače a kontrolovali každú farbu jeden po druhom. Frekvencie rôznych farieb boli vypočítané pomocou osciloskopu v príslušnej vzdialenosti a potom zaznamenané, čo je neskôr implementované v kóde. Najnáročnejšie je skompilovať PAGE 6 celý kód do jedného. Vedie k mnohým chybám a vyžaduje veľa ladenia. Podarilo sa nám však odstrániť mnoho chýb čo najskôr.

Krok 7: Záver a projektové video

Nakoniec sme dosiahli svoj cieľ a stali sme sa úspešnými v triedení farieb základného pásu dopravníka.

Po zmene parametrov oneskorovacích funkcií servomotorov ich usporiadať podľa hardvérových požiadaviek. Bežalo to hladko bez prekážok.

Video z projektu je dostupné v odkaze.

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

Krok 8: Osobitné poďakovanie

Osobitné poďakovanie Ahmadovi Khalidovi za zdieľanie Projektu a podporu veci

Dúfam, že sa vám bude páčiť aj tento.

BR

Tahir Ul Haq

UET LHR PK