Classificador de colors basat en cinta transportadora controlada TIVA: 8 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

El camp de l’electrònica té una gran aplicació. Cada aplicació necessita un circuit diferent i un programari diferent, així com una configuració de maquinari. El microcontrolador és el model integrat incrustat en un xip en el qual es poden executar diferents aplicacions dins d’un sol xip. El nostre projecte es basa en el processador ARM, que s’utilitza molt en el maquinari del telèfon intel·ligent. El propòsit bàsic de dissenyar el classificador de colors perquè té una àmplia aplicació en indústries, per exemple. en la classificació d’arrossos. La interfície del sensor de color TCS3200, el sensor d’obstacles, els relés, la cinta transportadora i el microcontrolador basat en ARM de la sèrie TIVA C és el factor clau perquè aquest projecte sigui únic i excel·lent. El projecte funciona de tal manera que l’objecte es col·loca sobre la cinta transportadora en funcionament que s’atura després de passar del sensor d’obstacles. El propòsit d’aturar el cinturó és donar temps al sensor de color per jutjar-ne el color. Després de jutjar el color, el braç de color respectiu girarà en un angle específic i permetrà que l’objecte caigui en el dipòsit de color respectiu

Pas 1: Introducció

El nostre projecte consisteix en una combinació excel·lent de muntatge de maquinari i configuració de programari. Una necessitat d’aquesta idea on s’ha de separar els objectes de la indústria. Un classificador de colors basat en microcontroladors està dissenyat i realitzat per al curs del sistema de processament de microcontroladors que s’ha impartit al quart semestre del departament d’Enginyeria Elèctrica de la Universitat d’Enginyeria i Tecnologia. La configuració del programari s’utilitza per detectar els tres colors primaris. Que estan separats pel braç connectat amb servomotors de la màquina transportadora.

Pas 2: maquinari

Els components, que s’utilitzen per fer projectes amb la seva breu descripció, es donen a continuació

a) Microcontrolador basat en processador ARM de la sèrie TIVA C TM4C1233H6PM

b) Sensor d’obstacles infrarojos IR

c) Sensor de color TCS3200

d) Relleus (30V / 10A)

e) Motor d'engranatges (12V, 1A)

f) Cinta transportadora H-52

g) Engranatge de 56,25 mm de diàmetre

h) servomotors

Pas 3: Detalls dels components

A continuació es mostra un breu detall dels components principals:

1) Microcontrolador TM4C1233H6PM:

És el microcontrolador basat en processador ARM, que s’ha utilitzat en aquest projecte. L’avantatge d’utilitzar aquest microcontrolador permet configurar el pin per separat segons la tasca. A més, us permet entendre el funcionament del codi en profunditat. Hem utilitzat la programació basada en interrupcions en el nostre projecte per fer-la més eficient i fiable. La família de microcontroladors Stellaris® de Texas Instrument proporciona als dissenyadors una arquitectura basada en ARM® Cortex ™ d’alt rendiment amb un ampli conjunt de capacitats d’integració i un fort ecosistema de programari i eines de desenvolupament.

Orientada al rendiment i a la flexibilitat, l’arquitectura Stellaris ofereix un CortexM de 80 MHz amb FPU, una gran varietat de memòries integrades i múltiples GPIO programables. Els dispositius Stellaris ofereixen als consumidors solucions atractives i rendibles mitjançant la integració de perifèrics específics de les aplicacions i proporcionen una biblioteca completa d’eines de programari que minimitzen els costos de les plaques i el temps del cicle de disseny. La família de microcontroladors Stellaris, que ofereix un estalvi de temps i comercialització més ràpid, és l’opció líder en aplicacions de 32 bits d’alt rendiment.

2) Sensor d'obstacles infrarojos IR:

Hem utilitzat el sensor d’obstacles infrarojos IR al nostre projecte, que detecta els obstacles en encendre el LED. La distància de l'obstacle es pot ajustar mitjançant la resistència variable. El LED d’encesa s’encendrà en resposta del receptor IR. La tensió de treball és de 3 a 5 V CC i el tipus de sortida és de commutació digital. La mida del tauler és de 3,2 x 1,4 cm. Un receptor IR que rep el senyal transmès per l’emissor d’infrarojos.

3) Sensor de color TCS3200:

El TCS3200 és un convertidor de llum a freqüència en color programable que combina fotodíodes de silici configurables i un convertidor de corrent a freqüència en un únic circuit integrat CMOS monolític. La sortida és una ona quadrada (cicle de treball del 50%) amb freqüència directament proporcional a la intensitat de la llum (irradiança). Un dels tres valors predefinits mitjançant dos pins d'entrada de control pot escalar la freqüència de sortida a escala completa. Les entrades digitals i la sortida digital permeten la interfície directa amb un microcontrolador o un altre circuit lògic. L'activació de sortida (OE) situa la sortida en estat d'alta impedància per compartir unitats múltiples d'una línia d'entrada de microcontrolador. Al TCS3200, el convertidor de llum a freqüència llegeix una matriu de 8 × 8 de fotodíodes. Setze fotodíodes tenen filtres blaus, 16 fotodíodes tenen filtres verds, 16 fotodíodes tenen filtres vermells i 16 fotodíodes són nets sense filtres. Al TCS3210, el convertidor llum-freqüència llegeix una matriu 4 × 6 de fotodíodes.

Sis fotodíodes tenen filtres blaus, 6 fotodíodes tenen filtres verds, 6 fotodíodes tenen filtres vermells i 6 fotodíodes són nets sense filtres. Els quatre tipus (colors) de fotodíodes estan interdigitats per minimitzar l’efecte de la no uniformitat de la irradiança incident. Tots els fotodíodes del mateix color estan connectats en paral·lel. Els pins S2 i S3 s’utilitzen per seleccionar quin grup de fotodíodes (vermell, verd, blau, clar) estan actius. Els fotodíodes tenen una mida de 110 μm × 110 μm i es troben en centres de 134 μm.

4) Relés:

S'han utilitzat relés per a un ús segur de la placa TIVA. El motiu de l’ús de relés és perquè hem utilitzat un motor de 1A i 12V per conduir els engranatges de la cinta transportadora on la placa TIVA només dóna 3,3V CC. Per obtenir el sistema de circuits externs, és obligatori utilitzar relés.

5) Cinta transportadora 52-H:

Per fabricar el transportador s’utilitza una corretja de distribució tipus 52-H. Es fa rodar sobre els dos engranatges del tefló.

6) Engranatges de 59,25 mm de diàmetre:

Aquests engranatges s’utilitzen per accionar la cinta transportadora. Els engranatges estan fets de material de tefló. El nombre de dents en ambdós engranatges és de 20, segons el requisit de la cinta transportadora.

Pas 4: Metodologia

] La metodologia utilitzada en el nostre projecte és bastant senzilla. La programació basada en interrupcions s'utilitza a l'àrea de codificació. Es col·locarà un objecte a la cinta transportadora en funcionament. S'uneix un sensor d'obstacles amb un sensor de color. Quan l'objecte arriba a prop del sensor de color.

El sensor d’obstacles generarà la interrupció que permetrà passar el senyal a la matriu, que aturarà el motor apagant el circuit extern. El programari donarà temps al sensor de color per jutjar el color calculant-ne la freqüència. Per exemple, es col·loca un objecte vermell i es detecta la seva freqüència.

El servomotor utilitzat per separar els objectes vermells girarà en un angle específic i actuarà com un braç. Això permet que l’objecte caigui a la galleda de colors respectiva. De la mateixa manera, si s'utilitza un color diferent, el servomotor segons el color de l'objecte girarà i l'objecte caurà a la seva galleda respectiva. S'evita la interrupció basada en el sondeig per augmentar l'eficiència del codi i del maquinari del projecte. En el sensor de color, la freqüència de l’objecte a la distància específica es calcula i s’introdueix al codi en lloc d’encendre i comprovar la facilitat de tots els filtres.

La velocitat de la cinta transportadora es manté lenta perquè es necessita una observació clara per visualitzar el treball. La rpm actual del motor utilitzat és de 40 sense cap moment d’inèrcia. No obstant això, després de posar els engranatges i la cinta transportadora. A causa de l'augment del moment d'inèrcia, la rotació es redueix a les rpm del motor. La rpm es va reduir de 40 a 2 després de posar els engranatges i la cinta transportadora. La modulació d’amplada de pols s’utilitza per conduir els servomotors. També s’introdueixen temporitzadors per executar el projecte.

Els relés estan connectats amb circuit extern, així com amb sensor d'obstacles. Tot i que, en aquest projecte es pot observar una excel·lent combinació de maquinari i programari

Pas 5: Codi

El codi s'ha desenvolupat a KEIL UVISION 4.

El codi és senzill i clar. No dubteu a preguntar res sobre el codi

També s'ha inclòs el fitxer d'inici

Pas 6: reptes i problemes

Un maquinari:

Sorgeixen diversos problemes durant la realització del projecte. Tant el maquinari com el programari són complexos i difícils de manejar. El problema era el disseny de la cinta transportadora. En primer lloc, hem dissenyat la nostra cinta transportadora amb un senzill tub de pneumàtics per a motocicletes amb 4 rodes (2 rodes es mantenen juntes per augmentar l’amplada). Però aquesta idea va fallar perquè no funcionava. Després d'això, hem avançat cap a la fabricació de cinta transportadora amb corretja de distribució i engranatges. El factor de cost va ser el màxim en el seu projecte, ja que el disseny mecànic de components i la preparació requereixen temps i molta feina amb molta precisió. Encara hi havia un problema perquè no érem conscients que només s’utilitza un motor, que s’anomena engranatge conductor i que la resta d’engranatges s’anomenen engranatges accionats. També s’hauria d’utilitzar un motor potent amb menys RPM que pugui accionar la cinta transportadora. Després de resoldre aquests problemes. El maquinari funcionava amb èxit.

Programari B:

També hi va haver problemes amb la part del programari. El temps en què el servomotor giraria i tornaria enrere per a l'objecte concret era la part crucial. La programació basada en interrupcions ens ha costat molt de temps per depurar i relacionar-nos amb el maquinari. Hi havia 3 pins menys al nostre tauler TIVA. Volíem utilitzar diferents pins per a cada servomotor. Tanmateix, a causa de menys pins, vam haver d’utilitzar la mateixa configuració per a dos servomotors. Per exemple, el temporitzador 1A i el temporitzador 1B es van configurar per al servomotor verd i vermell i el temporitzador 2A es va configurar per al blau. Així que quan vam compilar el codi. Tant el motor verd com el vermell van girar. Un altre problema sorgeix quan hem de configurar el sensor de color. Com que estàvem configurant el sensor de color, segons la freqüència en lloc d’utilitzar els commutadors i comprovant cada color un per un. Les freqüències de diferents colors s'han calculat utilitzant l'oscil·loscopi a una distància adequada i després s'han registrat, que posteriorment s'implementarà al codi. El més difícil és compilar la PÀGINA 6 tot el codi en un. Condueix a molts errors i requereix molta depuració. Tot i això, hem aconseguit erradicar el màxim d’errors possibles.

Pas 7: Conclusió i vídeo del projecte

Finalment, hem assolit el nostre objectiu i hem aconseguit fer un classificador de colors base de cinturons transportadors.

Després de canviar els paràmetres de les funcions de retard dels servomotors per organitzar-los segons els requisits de maquinari. Funcionava sense problemes ni cap obstacle.

El vídeo del projecte està disponible a l'enllaç.

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

Pas 8: gràcies especials

Un agraïment especial a Ahmad Khalid per compartir el projecte i donar suport a la causa

Espero que també us agradi.

BR

Tahir Ul Haq

UET LHR PK