TIVA -ohjattu kuljetinhihnapohjainen värinlajittelija: 8 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Elektroniikka -alalla on laaja sovellus. Jokainen sovellus tarvitsee eri piirin ja eri ohjelmiston sekä laitteistokokoonpanon. Mikrokontrolleri on integroitu malli, joka on upotettu siruun, jossa eri sovelluksia voidaan käyttää yhdessä sirussa. Projektimme perustuu ARM -prosessoriin, jota käytetään paljon älypuhelinten laitteissa. Perustarkoitus suunnitella värinlajittelija, koska sillä on laaja sovellus teollisuudessa, esim. riisin lajittelussa. Väri -anturin TCS3200, esteanturin, releiden, kuljetinhihnan ja TIVA C -sarjan ARM -pohjaisen mikro -ohjaimen liitäntä on avaintekijä, joka tekee tästä projektista ainutlaatuisen ja erinomaisen. Projekti toimii siten, että esine asetetaan juoksevalle hihnakuljettimelle, joka pysähtyy esteanturin antamisen jälkeen. Vyön pysäyttämisen tarkoituksena on antaa aikaa värianturille arvioida sen väri. Värin arvioinnin jälkeen vastaava värivarsi pyörii tietyssä kulmassa ja sallii esineen pudota vastaavaan värisäiliöön

Vaihe 1: Johdanto

Projektimme koostuu erinomaisesta yhdistelmästä laitteistokokoonpanoa ja ohjelmistokokoonpanoa. Tarvitset tämän idean, jossa sinun on erotettava teollisuuden kohteet. Mikrokontrolleriin perustuva värinlajittelija on suunniteltu ja valmistettu mikrokontrollerijärjestelmän kurssille, joka on opetettu tekniikan ja tekniikan yliopiston sähkötekniikan osaston neljännellä lukukaudella. Ohjelmistokokoonpanoa käytetään kolmen päävärin tunnistamiseen. Ne erotetaan kuljetinkoneen servomoottoreihin yhdistetyllä varrella.

Vaihe 2: Laitteisto

Seuraavassa esitetään komponentit, joita käytetään projektien tekemiseen ja niiden lyhyt kuvaus

a) ARM -prosessoriin perustuva TIVA C -sarjan TM4C1233H6PM -mikrokontrolleri

b) IR -infrapunaestoanturi

c) TCS3200 -värianturi

d) Releet (30V / 10A)

e) Vaihteisto (12V, 1A)

f) H-52-kuljetinhihna

g) Halkaisija 56,25 mm

h) servomoottorit

Vaihe 3: Komponenttien tiedot

Seuraavassa on lyhyt yksityiskohta pääkomponenteista:

1) TM4C1233H6PM -mikrokontrolleri:

Tässä projektissa on käytetty ARM -prosessoripohjaista mikro -ohjainta. Tämän mikro -ohjaimen käytön etuna on, että sen avulla voit määrittää nastan erikseen tehtävän mukaan. Lisäksi sen avulla voit ymmärtää koodin toiminnan perusteellisesti. Olemme tehneet projektissamme keskeytyspohjaista ohjelmointia tehostaaksemme ja luottaaksemme sitä. Texas Instrumentin Stellaris®-mikrokontrolleriperhe tarjoaa suunnittelijoille korkean suorituskyvyn ARM® Cortex ™ -M -pohjaisen arkkitehtuurin, jossa on laaja valikoima integrointimahdollisuuksia ja vahva ohjelmisto- ja kehitystyökalujen ekosysteemi.

Suorituskykyyn ja joustavuuteen tähtäävä Stellaris -arkkitehtuuri tarjoaa 80 MHz: n CortexM -tekniikan, jossa on FPU, erilaisia integroituja muistit ja useita ohjelmoitavia GPIO -tekniikoita. Stellaris-laitteet tarjoavat kuluttajille houkuttelevia kustannustehokkaita ratkaisuja integroimalla sovelluskohtaisia oheislaitteita ja tarjoamalla kattavan ohjelmistokirjaston, joka minimoi kortin kustannukset ja suunnittelusyklin. Stellaris-mikrokontrolleriperhe tarjoaa nopeamman markkinoille tulon ja kustannussäästöt, ja se on johtava valinta korkean suorituskyvyn 32-bittisissä sovelluksissa.

2) IR -infrapunaestoanturi:

Olemme käyttäneet projektissamme IR -infrapunaestoanturia, joka havaitsee esteet kytkemällä LED -valon päälle. Etäisyyttä esteestä voidaan säätää muuttuvalla vastuksella. Virran merkkivalo syttyy IR -vastaanottimen vastauksena. Käyttöjännite on 3 - 5 V DC ja ulostulotyyppi on digitaalinen kytkentä. Levyn koko on 3,2 x 1,4 cm. IR -vastaanotin, joka vastaanottaa infrapunasäteilijän lähettämän signaalin.

3) TCS3200 -värianturi:

TCS3200 on ohjelmoitava värivalo-taajuusmuuttaja, joka yhdistää konfiguroitavat pii-fotodiodit ja virran ja taajuuden muuntimen yhdelle monoliittiselle CMOS-integroidulle piirille. Lähtö on neliöaalto (50%: n toimintajakso), jonka taajuus on suoraan verrannollinen valon voimakkuuteen (säteily). Yksi kolmesta esiasetetusta arvosta kahden ohjaustulon nastan kautta voi skaalata koko asteikon lähtötaajuuden. Digitaalitulot ja digitaalilähtö mahdollistavat suoran liitännän mikro -ohjaimeen tai muuhun logiikkapiiriin. Lähdön käyttöönotto (OE) asettaa ulostulon korkean impedanssin tilaan mikro-ohjaimen tulolinjan jakamiseksi useiden yksiköiden kanssa. TCS3200: ssa valon ja taajuuden muunnin lukee 8 × 8 fotodiodiryhmää. Kuusitoista fotodiodissa on siniset suodattimet, 16 fotodiodissa on vihreät suodattimet, 16 fotodiodissa on punaiset suodattimet ja 16 fotodiodia on kirkas ilman suodattimia. TCS3210: ssä valon ja taajuuden muunnin lukee 4 × 6 fotodiodiryhmän.

Kuudessa fotodiodissa on siniset suodattimet, 6 fotodiodissa on vihreät suodattimet, 6 fotodiodissa on punaiset suodattimet ja kuudessa fotodiodissa on kirkas ilman suodattimia. Valodiodien neljä tyyppiä (väriä) on numeroitu toisiinsa minimoidakseen tulevan säteilyn epätasaisuuden vaikutuksen. Kaikki samanväriset fotodiodit on kytketty rinnakkain. Nappeja S2 ja S3 käytetään valitsemaan, mitkä fotodiodiryhmät (punainen, vihreä, sininen, kirkas) ovat aktiivisia. Valodiodit ovat kooltaan 110 μm × 110 μm ja sijaitsevat 134 μm: n keskuksissa.

4) Releet:

Releitä on käytetty TIVA -levyn turvalliseen käyttöön. Syy releiden käyttöön, koska käytimme 1A, 12V moottoria kuljetinhihnan hammaspyörien käyttämiseen, kun TIVA -kortti antaa vain 3,3 V DC. Ulkoisen piirijärjestelmän johtamiseksi on pakko käyttää releitä.

5) 52-H kuljetinhihna:

Kuljettimen valmistuksessa käytetään jakohihnaa 52-H. Se on rullattu kahden teflonvaihteen päälle.

6) Halkaisija 59,25 mm:

Näitä hammaspyöriä käytetään kuljettimen hihnan käyttämiseen. Vaihteet on valmistettu teflonmateriaalista. Molempien hammaspyörien hampaiden määrä on 20, mikä on kuljetushihnan vaatimus.

Vaihe 4: Menetelmät

] Projektissamme käytetty menetelmä on melko yksinkertainen. Keskeytyspohjaista ohjelmointia käytetään koodausalueella. Juoksuvan kuljetushihnan päälle asetetaan esine. Esteanturi on kiinnitetty värianturilla. Kun kohde saapuu värianturin lähelle.

Esteanturi luo keskeytyksen, joka sallii signaalin siirtämisen ryhmälle, mikä pysäyttää moottorin katkaisemalla ulkoisen piirin. Ohjelmisto antaa värianturille aikaa arvioida väri laskemalla sen taajuus. Esimerkiksi punainen kohde asetetaan ja sen taajuus havaitaan.

Servomoottori, jota käytetään punaisten esineiden erottamiseen, pyörii tietyssä kulmassa ja toimii kuin varsi. Tämä mahdollistaa kohteen putoamisen vastaavaan värisäiliöön. Samoin, jos käytetään eri väriä, servomoottori kohteen värin mukaan pyörii ja sitten esine putoaa vastaavaan kauhaan. Pollauspohjaista keskeytystä vältetään koodin ja projektin laitteiston tehokkuuden lisäämiseksi. Värianturissa kohteen taajuus tietyllä etäisyydellä lasketaan ja syötetään koodiin sen sijaan, että käynnistettäisiin ja tarkistettaisiin kaikkien suodattimien helppous.

Kuljetushihnan nopeus pidetään hitaana, koska työskentelyn visualisointi vaatii selkeän havainnon. Käytetyn moottorin nykyinen kierrosluku on 40 ilman hitausmomenttia. Vaihteiden ja kuljetushihnan asettamisen jälkeen. Hitausmomentin kasvun vuoksi pyörimisnopeus on pienempi kuin moottorin tavanomainen kierrosluku. Kierrosluku laski 40: stä kahteen hammaspyörien ja kuljetushihnan asettamisen jälkeen. Pulssileveysmodulaatiota käytetään servomoottoreiden käyttämiseen. Myös ajastimet perustuvat projektin suorittamiseen.

Releet on kytketty ulkoiseen piiriin sekä esteanturiin. Tässä projektissa voidaan kuitenkin havaita erinomainen laitteistojen ja ohjelmistojen yhdistelmä

Vaihe 5: Koodi

Koodi on kehitetty KEIL UVISION 4: ssä.

Koodi on yksinkertainen ja selkeä. Voit vapaasti kysyä mitä tahansa koodista

Myös käynnistystiedosto on mukana

Vaihe 6: Haasteet ja ongelmat

A Laitteisto:

Hankkeen toteuttamisen aikana syntyy useita ongelmia. Sekä laitteisto että ohjelmisto ovat monimutkaisia ja vaikeasti käsiteltäviä. Ongelmana oli kuljetinhihnan suunnittelu. Ensinnäkin olemme suunnitelleet kuljetinhihnamme yksinkertaisella moottoripyörän rengasputkella, jossa on 4 pyörää (2 pyörää pidetään yhdessä leveyden lisäämiseksi). Mutta tämä ajatus epäonnistui, koska se ei toiminut. Sen jälkeen olemme siirtyneet kuljetushihnan valmistukseen jakohihnalla ja hammaspyörillä. Kustannustekijä oli huippunsa projektissaan, koska komponenttien mekaaninen suunnittelu ja valmistelu vie sekä aikaa että kovaa työtä erittäin tarkasti. Ongelma oli edelleen olemassa, koska emme olleet tietoisia siitä, että käytetään vain yhtä moottoria, jota kutsutaan ajovaihteeksi, ja kaikkia muita vaihteita kutsutaan ajovaihteiksi. Myös voimakasta moottoria, jolla on pienempi kierrosluku, tulisi käyttää, joka voi käyttää hihnaa. Näiden ongelmien ratkaisemisen jälkeen. Laitteisto toimi onnistuneesti.

B Ohjelmisto:

Ohjelmisto -osassa oli myös haasteita. Aika, jonka aikana servomoottori pyörii ja palaa takaisin tietylle kohteelle, oli ratkaiseva osa. Keskeytyspohjainen ohjelmointi vei paljon aikaa virheenkorjaukseen ja laitteiston liitäntään. TIVA -levyssämme oli 3 nastaa vähemmän. Halusimme käyttää erilaisia tappeja jokaiseen servomoottoriin. Vähemmän nastojen vuoksi jouduimme kuitenkin käyttämään samaa kokoonpanoa kahdelle servomoottorille. Esimerkiksi ajastin 1A ja ajastin 1B määritettiin vihreäksi ja punaiseksi servomoottoriksi ja ajastin 2A siniseksi. Joten kun koonnimme koodin. Sekä vihreä että punainen moottori pyörii. Toinen ongelma ilmenee, kun meidän on määritettävä värianturi. Koska konfiguroimme värianturia taajuuden mukaan sen sijaan, että käyttäisimme kytkimiä ja tarkistimme jokaisen värin yksitellen. Eri värien taajuudet on laskettu käyttämällä oskilloskooppia sopivalla etäisyydellä ja sitten tallennettu, joka myöhemmin toteutetaan koodissa. Haastavinta on koota SIVU 6 kaikki koodit yhteen. Se johtaa moniin virheisiin ja vaatii paljon virheenkorjausta. Onnistuimme kuitenkin poistamaan monia vikoja mahdollisimman paljon.

Vaihe 7: Johtopäätös ja projektivideo

Lopuksi olemme saavuttaneet tavoitteemme ja onnistuneet luomaan kuljetinhihnan perusvärin lajittelijan.

Servomoottoreiden viivefunktioiden parametrien muuttamisen jälkeen ne on järjestetty laitteistovaatimusten mukaan. Se sujui ongelmitta ilman esteitä.

Projektivideo löytyy linkistä.

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

Vaihe 8: Erityinen kiitos

Erityiset kiitokset Ahmad Khalidille hankkeen jakamisesta ja asian tukemisesta

Toivottavasti pidät tästäkin.

BR

Tahir Ul Haq

UET LHR PK