دسته بندی رنگی مبتنی بر تسمه نقاله کنترل TIVA: 8 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

حوزه الکترونیک کاربرد وسیعی دارد. هر برنامه به یک مدار متفاوت و یک نرم افزار متفاوت و همچنین پیکربندی سخت افزار نیاز دارد. میکروکنترلر یک مدل یکپارچه است که در یک تراشه تعبیه شده است که در آن می توان برنامه های متفاوتی را در یک تراشه اجرا کرد. پروژه ما مبتنی بر پردازنده ARM است که در سخت افزار تلفن های هوشمند بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. هدف اصلی طراحی مرتب کننده رنگ است زیرا کاربرد گسترده ای در صنایع دارد. در دسته بندی برنج رابط سنسور رنگ TCS3200 ، سنسور مانع ، رله ها ، تسمه نقاله و میکروکنترلرهای سری AR TIVA C عامل اصلی این پروژه منحصر به فرد و عالی است. این پروژه به گونه ای کار می کند که جسم بر روی تسمه نقاله در حال حرکت قرار می گیرد که پس از عبور از سنسور موانع متوقف می شود. هدف از توقف کمربند این است که به حسگر رنگ زمان بدهید تا رنگ آن را قضاوت کند. پس از قضاوت در مورد رنگ ، بازوی رنگ مربوطه در زاویه خاصی می چرخد و اجازه می دهد تا شی در سطل رنگ مربوطه بیفتد

مرحله 1: مقدمه

پروژه ما شامل ترکیبی عالی از مونتاژ سخت افزار و پیکربندی نرم افزار است. نیاز به این ایده جایی که باید اجسام صنایع را جدا کنید. یک مرتب کننده رنگ بر اساس میکروکنترلر برای دوره سیستم پردازش میکروکنترلر طراحی شده و ساخته شده است که در ترم چهارم گروه مهندسی برق در دانشگاه مهندسی و فناوری تدریس شده است. پیکربندی نرم افزار برای حس سه رنگ اصلی استفاده می شود. که توسط بازوی متصل به سرو موتور در دستگاه نوار نقاله جدا می شوند.

مرحله 2: سخت افزار

م componentsلفه هایی که در ساخت پروژه ها با شرح مختصر آنها استفاده می شود ، در زیر آورده شده است

الف) میکروکنترلر TM4C1233H6PM سری TIVA C بر اساس پردازنده ARM

ب) سنسور مادون قرمز مادون قرمز

ج) سنسور رنگ TCS3200

د) رله (30 ولت / 10 آمپر)

ه) موتور دنده (12 ولت ، 1 آمپر)

و) تسمه نقاله H-52

g) دنده قطر 56.25 میلی متر

ح) سرو موتورها

مرحله 3: جزئیات اجزاء

در زیر جزئیات مختصری از اجزای اصلی آورده شده است:

1) میکروکنترلر TM4C1233H6PM:

این میکروکنترلر مبتنی بر پردازنده ARM است که در این پروژه استفاده شده است. مزیت استفاده از این میکروکنترلر این است که به شما امکان می دهد پین را جداگانه با توجه به کار پیکربندی کنید. علاوه بر این ، به شما امکان می دهد نحوه کار کد را به طور عمیق درک کنید. ما از برنامه نویسی مبتنی بر وقفه در پروژه خود استفاده کرده ایم تا کارآمدتر و قابل اطمینان تر شود. خانواده میکروکنترلرهای Stellaris® Texas Instrument یک طراح معماری مبتنی بر ARM® Cortex M -M با طیف گسترده ای از قابلیت های ادغام و یک اکوسیستم قوی از نرم افزار و ابزارهای توسعه را ارائه می دهند.

معماری Stellaris با هدف عملکرد و انعطاف پذیری ، 80 مگاهرتز CortexM با FPU ، انواع حافظه های یکپارچه و چندین GPIO قابل برنامه ریزی را ارائه می دهد. دستگاههای Stellaris با یکپارچه سازی برنامه های کاربردی لوازم جانبی خاص و ارائه کتابخانه ای جامع از ابزارهای نرم افزاری که هزینه های هیئت مدیره و زمان چرخه طراحی را به حداقل می رساند ، راه حل های مقرون به صرفه ای را به مصرف کنندگان ارائه می دهد. با ارائه سریعتر زمان و بازار و صرفه جویی در هزینه ، خانواده میکروکنترلرهای Stellaris بهترین گزینه در برنامه های 32 بیتی با عملکرد بالا است.

2) سنسور مادون قرمز مادون قرمز:

ما در پروژه خود از سنسور مادون قرمز مادون قرمز استفاده کرده ایم که با روشن کردن LED موانع را احساس می کند. فاصله از موانع را می توان با مقاومت متغیر تنظیم کرد. چراغ قدرت در پاسخ گیرنده IR روشن می شود. ولتاژ کار 3 - 5V DC و نوع خروجی آن سوئیچینگ دیجیتال است. اندازه تخته 3.2 1. 1.4 سانتی متر است. گیرنده مادون قرمز که سیگنال منتقل شده توسط امیتر مادون قرمز را دریافت می کند.

3) سنسور رنگ TCS3200:

TCS3200 مبدلهای رنگی با قابلیت تنظیم نور با فرکانس است که ترکیبی از فوتودیودهای سیلیکونی قابل تنظیم و مبدل جریان به فرکانس در یک مدار مجتمع CMOS یکپارچه است. خروجی یک موج مربعی (50٪ چرخه وظیفه) با فرکانس مستقیماً متناسب با شدت نور (تابش) است. یکی از سه مقدار از پیش تعیین شده از طریق دو پین ورودی کنترل می تواند فرکانس خروجی در مقیاس کامل را مقیاس بندی کند. ورودی های دیجیتالی و خروجی دیجیتالی امکان رابط مستقیم با میکروکنترلر یا سایر مدارهای منطقی را فراهم می کند. فعال کردن خروجی (OE) خروجی را در حالت امپدانس بالا برای اشتراک چند واحدی خط ورودی میکروکنترلر قرار می دهد. در TCS3200 ، مبدل نور به فرکانس یک آرایه 8 × 8 از فوتودیودها را می خواند. شانزده دیود نوری دارای فیلتر آبی ، 16 عدد دیود دارای فیلتر سبز ، 16 عدد دیود دارای فیلتر قرمز و 16 فوت دیود بدون فیلتر روشن هستند. در TCS3210 ، مبدل نور به فرکانس یک آرایه 4 × 6 از فوتودیودها را می خواند.

شش دیود نوری دارای فیلترهای آبی ، 6 دیود نوری دارای فیلترهای سبز ، 6 دیود نوری دارای فیلترهای قرمز و 6 دیود نوری بدون فیلتر روشن هستند. چهار نوع (رنگ) دیودهای نوری به منظور به حداقل رساندن اثر یکنواختی تابش تابشی به هم متصل می شوند. همه فوتودیودهای یک رنگ به طور موازی به هم متصل می شوند. پایه های S2 و S3 برای انتخاب کدام گروه از فوتودیودها (قرمز ، سبز ، آبی ، روشن) استفاده می شود. دیودهای نوری دارای اندازه 110μm × 110μm هستند و در مراکز 134μm قرار دارند.

4) رله ها:

رله ها برای استفاده ایمن از برد TIVA استفاده شده اند. دلیل استفاده از رله ها این است که ما از موتور 1A ، 12V برای حرکت چرخ دنده های تسمه نقاله استفاده کردیم که برد TIVA فقط 3.3V DC می دهد. برای استخراج سیستم مدار خارجی ، استفاده از رله الزامی است.

5) تسمه نقاله 52-H:

تسمه تایم 52-H نوع برای ساختن نقاله استفاده می شود. بر روی دو چرخ دنده تفلون قرار می گیرد.

6) دنده های قطر 59.25 میلی متر:

از این چرخ دنده ها برای حرکت کمربند نقاله استفاده می شود. چرخ دنده ها از مواد تفلون ساخته شده اند. تعداد دندانه های هر دو چرخ دنده 20 عدد است که مطابق نیاز تسمه نقاله است.

مرحله 4: روش شناسی

] روش مورد استفاده در پروژه ما بسیار ساده است. برنامه نویسی مبتنی بر وقفه در ناحیه کدگذاری استفاده می شود. یک شی روی کمربند نقاله در حال حرکت قرار می گیرد. یک سنسور موانع با سنسور رنگ متصل شده است. وقتی شی به سنسور رنگ نزدیک می شود.

سنسور موانع یک وقفه ایجاد می کند که اجازه می دهد سیگنال به آرایه منتقل شود ، که با خاموش کردن مدار خارجی موتور را متوقف می کند. به نرم افزار زمان داده می شود تا حسگر رنگ با محاسبه فرکانس رنگ را قضاوت کند. به عنوان مثال ، یک جسم قرمز قرار می گیرد و فرکانس آن تشخیص داده می شود.

سرو موتور که برای جداسازی اجسام قرمز استفاده می شود در زاویه خاصی می چرخد و مانند بازو عمل می کند. که اجازه می دهد تا شی در سطل رنگ مربوطه بیفتد. به طور مشابه ، اگر از رنگ های مختلف استفاده شود ، سرو موتور با توجه به رنگ شیء می چرخد و سپس شیء در سطل مربوطه سقوط می کند. از وقفه بر اساس نظرسنجی برای افزایش کارایی کد و سخت افزار پروژه اجتناب می شود. در سنسور رنگ ، فرکانس جسم در فاصله مشخص محاسبه و در کد وارد می شود نه اینکه همه فیلترها را روشن کرده و برای سهولت بررسی کنید.

سرعت تسمه نقاله پایین نگه داشته می شود زیرا برای تجسم کار نیاز به مشاهده واضح است. دور در دقیقه موتور مورد استفاده 40 بدون هیچ لحظه اینرسی است. با این حال ، پس از قرار دادن چرخ دنده و تسمه نقاله. به دلیل افزایش لحظه اینرسی ، چرخش کمتر از حد معمول دور در دقیقه موتور می شود. دور در دقیقه پس از قرار دادن چرخ دنده و تسمه نقاله از 40 به 2 کاهش یافت. مدولاسیون عرض پالس برای هدایت سرو موتورها استفاده می شود. تایمرهای مبتنی بر نیز برای اجرای پروژه معرفی می شوند.

رله ها با مدار خارجی و همچنین سنسور مانع نیز متصل می شوند. اگرچه ، ترکیبی عالی از سخت افزار و نرم افزار را می توان در این پروژه مشاهده کرد

مرحله 5: کد

کد در KEIL UVISION 4 توسعه یافته است.

کد ساده و واضح است. با خیال راحت هر چیزی در مورد کد بپرسید

فایل راه اندازی نیز گنجانده شده است

مرحله ششم: چالش ها و مشکلات

یک سخت افزار:

مشکلات متعددی در حین ساخت پروژه بوجود می آید. سخت افزار و نرم افزار هر دو پیچیده هستند و کار با آنها دشوار است. مشکل طراحی کمربند نقاله بود. در ابتدا ، ما تسمه نقاله خود را با لوله تایر موتورسیکلت با 4 چرخ ساده طراحی کرده ایم (2 چرخ برای افزایش عرض با هم نگه داشته شده اند). اما این ایده به دلیل اجرا نشدن شکست خورد. پس از آن ، ما به سمت ساخت تسمه نقاله با تسمه تایم و چرخ دنده حرکت می کنیم. فاکتور هزینه در پروژه خود در اوج بود زیرا طراحی مکانیکی اجزا و آماده سازی هم زمان و هم کار سخت را با دقت بالا می طلبد. هنوز مشکل وجود داشت زیرا ما نمی دانستیم که فقط از یک موتور استفاده می شود که دنده آن دنده راننده نامیده می شود و سایر چرخ دنده ها دنده های محرک نامیده می شوند. همچنین باید از یک موتور قدرتمند با دور در دقیقه کمتر استفاده شود که می تواند تسمه نقاله را هدایت کند. پس از حل این مسائل. سخت افزار با موفقیت کار می کرد.

نرم افزار B:

همچنین در بخش نرم افزاری چالش هایی وجود داشت. زمان چرخش سرووموتور و بازگشت به جسم خاص بخش مهمی بود. برنامه نویسی مبتنی بر وقفه زمان زیادی را برای اشکال زدایی و رابط با سخت افزار صرف کرده است. در صفحه TIVA ما 3 پین کمتر وجود داشت. ما می خواستیم برای هر سرووموتور از پین های مختلف استفاده کنیم. با این حال ، به دلیل پین کمتر ، مجبور شدیم از یک پیکربندی برای دو سرو موتور استفاده کنیم. به عنوان مثال ، تایمر 1A و تایمر 1B برای موتورهای سبز و قرمز و تایمر 2A برای رنگ آبی پیکربندی شده است. بنابراین وقتی کد را کامپایل کردیم. موتور سبز و قرمز هر دو چرخید. وقتی مجبور به پیکربندی سنسور رنگ می شویم ، مشکل دیگری بوجود می آید. از آنجا که ما سنسور رنگ را پیکربندی می کردیم ، به جای استفاده از سوئیچ ها و بررسی تک تک رنگ ها ، بر اساس فرکانس تنظیم می شد. فرکانسهای رنگهای مختلف با استفاده از اسیلوسکوپ در فاصله مناسب محاسبه شده و سپس ثبت شده است که بعداً در کد اجرا می شود. چالش برانگیزترین چیز این است که PAGE 6 را در یک کد کامپایل کنید. این منجر به خطاهای زیادی می شود و نیاز به اشکال زدایی زیادی دارد. با این حال ، ما موفق شدیم تا حد امکان بسیاری از اشکالات را از بین ببریم.

مرحله 7: نتیجه گیری و فیلم پروژه

سرانجام ، ما به هدف خود رسیده ایم و موفق شده ایم که یک مرتب کننده رنگ پایه تسمه نقاله را بسازیم.

پس از تغییر پارامترهای عملکردهای تأخیری سرو موتورها ، آنها را با توجه به نیاز سخت افزاری سازماندهی کنید. بدون هیچ مانعی ، بدون مشکل اجرا می شد.

فیلم پروژه در لینک موجود است.

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

مرحله 8: تشکر ویژه

از احمد خالد به خاطر اشتراک گذاری پروژه و حمایت از هدف تشکر ویژه می کنم

امیدوارم این یکی را هم دوست داشته باشید.

BR

طاهر الحق

UET LHR PK