Διαχωριστής χρώματος με βάση ιμάντα ελεγχόμενης μεταφοράς TIVA: 8 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:38

Ο τομέας των ηλεκτρονικών έχει τεράστια εφαρμογή. Κάθε εφαρμογή χρειάζεται διαφορετικό κύκλωμα και διαφορετικό λογισμικό καθώς και διαμόρφωση υλικού. Ο μικροελεγκτής είναι το ενσωματωμένο μοντέλο ενσωματωμένο σε ένα τσιπ στο οποίο μπορεί να τρέξει διαφορετική εφαρμογή μέσα σε ένα μόνο τσιπ. Το έργο μας βασίζεται στον επεξεργαστή ARM, ο οποίος χρησιμοποιείται ιδιαίτερα στο υλικό των smartphone. Ο βασικός σκοπός του σχεδιασμού του διαλογέα χρωμάτων επειδή έχει ευρεία εφαρμογή σε βιομηχανίες π.χ. στη διαλογή ρυζιού. Η διασύνδεση του αισθητήρα χρώματος TCS3200, του αισθητήρα εμποδίων, των ρελέ, της ζώνης μεταφοράς και του μικροελεγκτή με βάση ARM της σειράς TIVA C είναι ο βασικός παράγοντας για να γίνει αυτό το έργο μοναδικό και εξαιρετικό. Το έργο λειτουργεί με τέτοιο τρόπο ώστε το αντικείμενο να τοποθετείται στον ιμάντα μεταφοράς, ο οποίος σταματά μετά τη διέλευση από τον αισθητήρα εμποδίων. Ο σκοπός για να σταματήσει η ζώνη είναι να δοθεί χρόνος στον αισθητήρα χρώματος για να κρίνει το χρώμα του. Αφού κρίνετε το χρώμα, ο αντίστοιχος βραχίονας χρώματος περιστρέφεται σε συγκεκριμένη γωνία και επιτρέπει στο αντικείμενο να πέσει στον αντίστοιχο κάδο χρωμάτων

Βήμα 1: Εισαγωγή

Το έργο μας αποτελείται από εξαιρετικό συνδυασμό συναρμολόγησης υλικού και διαμόρφωσης λογισμικού. Μια ανάγκη αυτής της ιδέας όπου πρέπει να διαχωρίσετε τα αντικείμενα στις βιομηχανίες. Ένας διαλογέας χρωμάτων βασισμένος σε μικροελεγκτή έχει σχεδιαστεί και κατασκευαστεί για το μάθημα του συστήματος επεξεργασίας μικροελεγκτών, το οποίο διδάχθηκε στο τέταρτο εξάμηνο του τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών στο Πανεπιστήμιο Μηχανικής και Τεχνολογίας. Η διαμόρφωση λογισμικού χρησιμοποιείται για την ανίχνευση των τριών βασικών χρωμάτων. Τα οποία χωρίζονται από τον βραχίονα που συνδέεται με σερβοκινητήρες στο μηχάνημα μεταφοράς.

Βήμα 2: Υλικό

Τα συστατικά, τα οποία χρησιμοποιούνται για την κατασκευή έργων με τη σύντομη περιγραφή τους, δίνονται παρακάτω

α) Μικροελεγκτής TM4C1233H6PM της σειράς TIVA C βασισμένος σε επεξεργαστή ARM

β) Αισθητήρας υπέρυθρου εμποδίου υπερύθρων

γ) Αισθητήρας χρώματος TCS3200

δ) Ρελέ (30V / 10A)

ε) Κινητήρας ταχυτήτων (12V, 1A)

στ) ιμάντας μεταφοράς H-52

ζ) γρανάζι διαμέτρου 56,25 mm

η) σερβοκινητήρες

Βήμα 3: Λεπτομέρειες εξαρτημάτων

Ακολουθεί μια σύντομη λεπτομέρεια για τα κύρια συστατικά:

1) Μικροελεγκτής TM4C1233H6PM:

Είναι ο μικροελεγκτής βασισμένος σε επεξεργαστή ARM, ο οποίος έχει χρησιμοποιηθεί σε αυτό το έργο. Το πλεονέκτημα της χρήσης αυτού του μικροελεγκτή είναι ότι σας επιτρέπει να διαμορφώσετε τον πείρο ξεχωριστά σύμφωνα με την εργασία. Επιπλέον, σας επιτρέπει να κατανοήσετε τη λειτουργία του κώδικα σε βάθος. Χρησιμοποιήσαμε προγραμματισμό βασισμένο σε διακοπή στο έργο μας για να το κάνουμε πιο αποτελεσματικό και αξιόπιστο. Η οικογένεια μικροελεγκτών Stellaris® του Texas Instrument παρέχει στους σχεδιαστές μια αρχιτεκτονική υψηλής απόδοσης ARM® Cortex MM με ένα ευρύ σύνολο δυνατοτήτων ενσωμάτωσης και ένα ισχυρό οικοσύστημα λογισμικού και εργαλείων ανάπτυξης.

Στοχεύοντας την απόδοση και την ευελιξία, η αρχιτεκτονική Stellaris προσφέρει CortexM 80 MHz με FPU, ποικιλία ενσωματωμένων μνήμων και πολλαπλά προγραμματιζόμενα GPIO. Οι συσκευές Stellaris προσφέρουν στους καταναλωτές συναρπαστικές, οικονομικά αποδοτικές λύσεις, ενσωματώνοντας εφαρμογές συγκεκριμένων περιφερειακών και παρέχοντας μια ολοκληρωμένη βιβλιοθήκη εργαλείων λογισμικού που ελαχιστοποιούν το κόστος της πλακέτας και τον χρόνο κύκλου σχεδίασης. Προσφέροντας ταχύτερη εξοικονόμηση χρόνου και αγοράς, η οικογένεια μικροελεγκτών Stellaris είναι η κορυφαία επιλογή σε εφαρμογές 32-bit υψηλής απόδοσης.

2) Αισθητήρας υπερύθρων εμπόδιο IR:

Χρησιμοποιήσαμε αισθητήρα υπερύθρων υπερύθρων στο έργο μας, οι οποίοι αντιλαμβάνονται τα εμπόδια ενεργοποιώντας το LED. Η απόσταση από το εμπόδιο μπορεί να ρυθμιστεί από τη μεταβλητή αντίσταση. Η λυχνία LED τροφοδοσίας θα ανάψει στην απόκριση του δέκτη IR. Η τάση λειτουργίας είναι 3 - 5V DC και ο τύπος εξόδου είναι ψηφιακός διακόπτης. Το μέγεθος της σανίδας είναι 3,2 x 1,4 εκατοστά. Ένας δέκτης IR που λαμβάνει το σήμα που μεταδίδεται από υπέρυθρο πομπό.

3) Αισθητήρας χρώματος TCS3200:

Το TCS3200 είναι προγραμματιζόμενοι έγχρωμοι μετατροπείς φωτός σε συχνότητα που συνδυάζουν διαμορφώσιμες φωτοδιόδους πυριτίου και μετατροπέα ρεύματος σε συχνότητα σε ένα μόνο μονολιθικό ολοκληρωμένο κύκλωμα CMOS. Η έξοδος είναι ένα τετραγωνικό κύμα (κύκλος λειτουργίας 50%) με συχνότητα ευθέως ανάλογη της έντασης του φωτός (ακτινοβολία). Μία από τις τρεις προκαθορισμένες τιμές μέσω δύο ακίδων εισόδου ελέγχου μπορεί να κλιμακώσει την συχνότητα εξόδου πλήρους κλίμακας. Οι ψηφιακές είσοδοι και η ψηφιακή έξοδος επιτρέπουν την άμεση διασύνδεση με έναν μικροελεγκτή ή άλλο λογικό κύκλωμα. Το Output enable (OE) τοποθετεί την έξοδο σε κατάσταση υψηλής σύνθετης αντίστασης για κοινή χρήση πολλαπλών μονάδων μιας γραμμής εισόδου μικροελεγκτή. Στο TCS3200, ο μετατροπέας φωτός σε συχνότητα διαβάζει μια σειρά φωτοδιόδων 8 × 8. Δεκαέξι φωτοδιόδους έχουν μπλε φίλτρα, 16 φωτοδιόδους έχουν πράσινα φίλτρα, 16 φωτοδιόδους έχουν κόκκινα φίλτρα και 16 φωτοδιόδους είναι καθαρές χωρίς φίλτρα. Στο TCS3210, ο μετατροπέας φωτός σε συχνότητα διαβάζει μια σειρά φωτοδιόδων 4 × 6.

Έξι φωτοδιόδους έχουν μπλε φίλτρα, 6 φωτοδιόδους έχουν πράσινα φίλτρα, 6 φωτοδιόδους έχουν κόκκινα φίλτρα και 6 φωτοδιόδους είναι καθαρές χωρίς φίλτρα. Οι τέσσερις τύποι (χρώματα) των φωτοδιόδων διασταυρώνονται για να ελαχιστοποιήσουν την επίδραση της ανομοιομορφίας της προσπίπτουσας ακτινοβολίας. Όλες οι φωτοδιόδους του ίδιου χρώματος συνδέονται παράλληλα. Οι ακίδες S2 και S3 χρησιμοποιούνται για να επιλέξετε ποια ομάδα φωτοδιόδων (κόκκινη, πράσινη, μπλε, καθαρή) είναι ενεργή. Οι φωτοδιόδους έχουν μέγεθος 110μm × 110μm και βρίσκονται σε κέντρα 134μm.

4) Ρελέ:

Τα ρελέ έχουν χρησιμοποιηθεί για ασφαλή χρήση της πλακέτας TIVA. Ο λόγος χρήσης ρελέ επειδή χρησιμοποιήσαμε κινητήρα 1Α, 12V για να κινήσουμε τα γρανάζια του ιμάντα μεταφοράς, όπου ο πίνακας TIVA δίνει μόνο 3.3V DC. Για την εξαγωγή του συστήματος εξωτερικού κυκλώματος, είναι υποχρεωτική η χρήση ρελέ.

5) Ζώνη μεταφοράς 52-H:

Ένας ιμάντας χρονισμού τύπου 52-H χρησιμοποιείται για την κατασκευή του μεταφορέα. Κυλιέται στις δύο ταχύτητες του Teflon.

6) γρανάζια διαμέτρου 59,25mm:

Αυτά τα γρανάζια χρησιμοποιούνται για την οδήγηση του ιμάντα μεταφοράς. Τα γρανάζια είναι κατασκευασμένα από υλικό τεφλόν. Ο αριθμός των δοντιών και στα δύο γρανάζια είναι 20, που είναι σύμφωνα με την απαίτηση του ιμάντα μεταφοράς.

Βήμα 4: Μεθοδολογία

] Η μεθοδολογία που χρησιμοποιείται στο έργο μας είναι αρκετά απλή. Ο προγραμματισμός που βασίζεται σε διακοπή χρησιμοποιείται στην περιοχή κωδικοποίησης. Ένα αντικείμενο θα τοποθετηθεί στον ιμάντα μεταφοράς. Ένας αισθητήρας εμποδίων συνδέεται με αισθητήρα χρώματος. Καθώς το αντικείμενο φτάνει κοντά στον αισθητήρα χρώματος.

Ο αισθητήρας εμποδίων θα δημιουργήσει τη διακοπή που επιτρέπει τη μετάδοση του σήματος στη συστοιχία, η οποία θα σταματήσει τον κινητήρα απενεργοποιώντας το εξωτερικό κύκλωμα. Το λογισμικό θα δώσει χρόνο στον αισθητήρα χρώματος για να κρίνει το χρώμα υπολογίζοντας τη συχνότητά του. Για παράδειγμα, τοποθετείται ένα κόκκινο αντικείμενο και ανιχνεύεται η συχνότητά του.

Ο σερβοκινητήρας που χρησιμοποιείται για τον διαχωρισμό των κόκκινων αντικειμένων περιστρέφεται σε συγκεκριμένη γωνία και λειτουργεί σαν βραχίονας. Αυτό επιτρέπει στο αντικείμενο να πέσει στον αντίστοιχο χρωματικό κάδο. Ομοίως, εάν χρησιμοποιείται διαφορετικό χρώμα, τότε ο σερβοκινητήρας ανάλογα με το χρώμα του αντικειμένου θα περιστραφεί και στη συνέχεια το αντικείμενο θα πέσει στον αντίστοιχο κάδο του. Η διακοπή βάσει ψηφοφορίας αποφεύγεται για να αυξήσει την αποδοτικότητα του κώδικα καθώς και του υλικού του έργου. Στον αισθητήρα χρώματος, η συχνότητα του αντικειμένου στη συγκεκριμένη απόσταση υπολογίζεται και εισάγεται στον κώδικα αντί να ενεργοποιείται και να ελέγχεται όλα τα φίλτρα για ευκολία.

Η ταχύτητα του ιμάντα μεταφοράς διατηρείται αργή επειδή απαιτείται σαφής παρατήρηση για την απεικόνιση της εργασίας. Οι τρέχουσες στροφές του κινητήρα που χρησιμοποιούνται είναι 40 χωρίς στιγμή αδράνειας. Ωστόσο, μετά την τοποθέτηση των γραναζιών και του ιμάντα μεταφοράς. Λόγω της αύξησης της ροπής αδράνειας, η περιστροφή γίνεται μικρότερη από τη συνηθισμένη rpm του κινητήρα. Οι στροφές μειώθηκαν από 40 σε 2 μετά την τοποθέτηση των γραναζιών και του ιμάντα μεταφοράς. Η διαμόρφωση πλάτους παλμού χρησιμοποιείται για την οδήγηση των σερβοκινητήρων. Χρονοδιακόπτες βασίζονται επίσης στη λειτουργία του έργου.

Τα ρελέ συνδέονται με εξωτερικό κύκλωμα καθώς και αισθητήρα εμποδίων επίσης. Αν και, σε αυτό το έργο μπορεί να παρατηρηθεί ένας εξαιρετικός συνδυασμός υλικού και λογισμικού

Βήμα 5: Κωδικός

Ο κώδικας έχει αναπτυχθεί στο KEIL UVISION 4.

Ο κώδικας είναι απλός και σαφής. Μη διστάσετε να ρωτήσετε οτιδήποτε σχετικά με τον κωδικό

Το αρχείο εκκίνησης έχει επίσης συμπεριληφθεί

Βήμα 6: Προκλήσεις και προβλήματα

Ένα υλικό:

Αρκετά προβλήματα προκύπτουν κατά την εκπόνηση του έργου. Τόσο το υλικό όσο και το λογισμικό είναι πολύπλοκα και δύσκολα χειρίζονται. Το πρόβλημα ήταν ο σχεδιασμός του ιμάντα μεταφοράς. Πρώτον, σχεδιάσαμε τον ιμάντα μεταφοράς μας με απλό σωλήνα ελαστικών μοτοσικλετών με 4 τροχούς (2 τροχοί συγκρατούνται για να αυξήσουν το πλάτος). Αλλά αυτή η ιδέα χάλασε επειδή δεν ήταν σε λειτουργία. Μετά από αυτό, προχωράμε προς την κατασκευή ιμάντα μεταφοράς με ιμάντα χρονισμού και γρανάζια. Ο συντελεστής κόστους ήταν στο αποκορύφωμα του έργου του επειδή ο μηχανικός σχεδιασμός των εξαρτημάτων και η προετοιμασία απαιτούν τόσο χρόνο όσο και σκληρή δουλειά με μεγάλη ακρίβεια. Το πρόβλημα εξακολουθούσε να υπάρχει επειδή δεν γνωρίζαμε ότι χρησιμοποιείται μόνο ένας κινητήρας, ο οποίος γρανάζι ονομάζεται γρανάζι οδηγού και όλα τα άλλα γρανάζια ονομάζονται κινούμενα γρανάζια. Επίσης, θα πρέπει να χρησιμοποιείται ένας ισχυρός κινητήρας με λιγότερες στροφές ανά λεπτό ο οποίος μπορεί να κινεί τον ιμάντα μεταφοράς. Μετά την επίλυση αυτών των ζητημάτων. Το υλικό λειτουργούσε με επιτυχία.

Β Λογισμικό:

Υπήρχαν επίσης προκλήσεις που έπρεπε να αντιμετωπιστούν με το τμήμα λογισμικού. Ο χρόνος κατά τον οποίο ο σερβοκινητήρας περιστρέφεται και επιστρέφει για το συγκεκριμένο αντικείμενο ήταν το κρίσιμο μέρος. Ο προγραμματισμός που βασίζεται σε διακοπή είχε πάρει πολύ χρόνο για τη διόρθωση σφαλμάτων και τη διασύνδεση με το υλικό. Υπήρχαν 3 πινέζες λιγότερο στον πίνακα μας TIVA. Θέλαμε να χρησιμοποιούμε διαφορετικούς πείρους για κάθε σερβοκινητήρα. Ωστόσο, λόγω λιγότερων ακίδων, έπρεπε να χρησιμοποιήσουμε την ίδια διαμόρφωση για δύο σερβοκινητήρες. Για παράδειγμα, ο χρονοδιακόπτης 1Α και ο χρονοδιακόπτης 1Β διαμορφώθηκαν για πράσινο και κόκκινο σερβοκινητήρα και ο χρονοδιακόπτης 2Α για μπλε. Όταν λοιπόν συντάξαμε τον κώδικα. Και ο πράσινος και ο κόκκινος κινητήρας περιστρέφονται. Ένα άλλο πρόβλημα προκύπτει όταν πρέπει να διαμορφώσουμε τον αισθητήρα χρώματος. Επειδή διαμορφώσαμε τον αισθητήρα χρώματος, σύμφωνα με τη συχνότητα και όχι με τη χρήση των διακοπτών και τον έλεγχο για κάθε χρώμα έναν προς έναν. Οι συχνότητες διαφορετικών χρωμάτων υπολογίστηκαν χρησιμοποιώντας τον παλμογράφο σε κατάλληλη απόσταση και κατόπιν καταγράφηκαν οι οποίες αργότερα υλοποιήθηκαν στον κώδικα. Το πιο δύσκολο πράγμα είναι να μεταγλωττίσετε το PAGE 6 όλους τους κώδικες σε ένα. Οδηγεί σε πολλά σφάλματα και απαιτεί πολλά σφάλματα. Ωστόσο, καταφέραμε να εξαλείψουμε πολλά σφάλματα όσο το δυνατόν περισσότερο.

Βήμα 7: Συμπέρασμα και βίντεο έργου

Τέλος, πετύχαμε τον στόχο μας και πετύχαμε να κατασκευάσουμε έναν διαχωριστή χρωμάτων βάσης ιμάντα μεταφοράς.

Αφού αλλάξετε τις παραμέτρους των λειτουργιών καθυστέρησης των σερβοκινητήρων για να τις οργανώσετε σύμφωνα με τις απαιτήσεις υλικού. Λειτουργούσε ομαλά χωρίς εμπόδια.

Το βίντεο του έργου είναι διαθέσιμο στον σύνδεσμο.

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

Βήμα 8: Ιδιαίτερες ευχαριστίες

Ιδιαίτερες ευχαριστίες στον Ahmad Khalid για την κοινή χρήση του Έργου και την υποστήριξη του σκοπού

Ελπίζω να σας αρέσει και αυτό.

BR

Ταχίρ Ουλ Χακ

UET LHR PK