TIVA Kontrollü Konveyör Bant Tabanlı Renk Ayırıcı: 8 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:21

Elektronik alanı geniş bir uygulamaya sahiptir. Her uygulama, donanım konfigürasyonunun yanı sıra farklı bir devreye ve farklı bir yazılıma ihtiyaç duyar. Mikrodenetleyici, tek bir çip içinde farklı uygulamaların çalıştırılabileceği bir çipe gömülü entegre modeldir. Projemiz, akıllı telefon donanımında yoğun olarak kullanılan ARM işlemci üzerine kuruludur. Renk sıralayıcıyı tasarlamanın temel amacı, örn. pirinç sıralamasında. Renkli sensör TCS3200, Engel Sensörü, röleler, Konveyör bant ve TIVA C serisi ARM tabanlı mikro denetleyicinin arabirimi, bu projeyi benzersiz ve mükemmel yapan kilit faktördür. Proje, engel sensöründen geçtikten sonra durdurulan hareketli konveyör bant üzerine cisim gelecek şekilde çalışmaktadır. Kayışı durdurmanın amacı, renk sensörüne rengini yargılaması için zaman vermektir. Rengi değerlendirdikten sonra, ilgili renk kolu belirli bir açıyla dönecek ve nesnenin ilgili renk kovasına düşmesine izin verecektir.

Adım 1: Giriş

Projemiz, donanım montajı ve yazılım konfigürasyonunun mükemmel kombinasyonundan oluşmaktadır. Endüstrilerdeki nesneleri ayırmanız gereken bu fikre ihtiyaç var. Mühendislik ve Teknoloji Üniversitesi Elektrik Mühendisliği bölümünün dördüncü yarıyılında okutulan Mikrodenetleyici işleme sistemi dersi için mikrodenetleyici tabanlı bir renk sıralayıcı tasarlanmış ve yapılmıştır. Yazılım yapılandırması, üç ana rengi algılamak için kullanılır. Konveyör makine üzerinde servo motorlar ile bağlanan kol ile birbirinden ayrılmıştır.

2. Adım: Donanım

Proje yapımında kullanılan bileşenler kısa açıklamaları ile aşağıda verilmiştir.

a) ARM İşlemci tabanlı TIVA C serisi TM4C1233H6PM mikrodenetleyici

b) IR Kızılötesi Engel sensörü

c) TCS3200 Renk sensörü

d) Röleler (30V / 10A)

e) Dişli motoru (12V, 1A)

f) H-52 taşıma bandı

g) 56.25mm çaplı dişli

h) servo motorlar

Adım 3: Bileşen Ayrıntıları

Aşağıda ana bileşenlerin kısa bir detayı verilmiştir:

1) TM4C1233H6PM Mikrodenetleyici:

Bu projede kullanılan ARM işlemci tabanlı mikrodenetleyicidir. Bu mikrodenetleyiciyi kullanmanın faydası, pini göreve göre ayrı ayrı yapılandırmanıza izin vermesidir. Ayrıca kodun işleyişini derinlemesine anlamanızı sağlar. Projemizi daha verimli ve güvenilir kılmak için Interrupt tabanlı programlamayı kullandık. Texas Instrument'ın Stellaris® mikro denetleyici ailesi, tasarımcılara geniş bir entegrasyon yetenekleri seti ve güçlü bir yazılım ve geliştirme araçları ekosistemi ile yüksek performanslı bir ARM® Cortex™-M tabanlı mimari sağlar.

Performans ve esnekliği hedefleyen Stellaris mimarisi, FPU'lu 80 MHz CortexM, çeşitli entegre bellekler ve çoklu programlanabilir GPIO sunar. Stellaris cihazları, uygulamaya özel çevre birimlerini entegre ederek ve kart maliyetlerini ve tasarım döngüsü süresini en aza indiren kapsamlı bir yazılım araçları kitaplığı sağlayarak tüketicilere uygun maliyetli çözümler sunar. Daha hızlı pazara sunma süresi ve maliyet tasarrufu sunan Stellaris mikro denetleyici ailesi, yüksek performanslı 32 bit uygulamalarda lider seçimdir.

2) IR Kızılötesi Engel sensörü:

Projemizde LED'i yakarak engelleri algılayan IR Kızılötesi engel sensörü kullandık. Engele olan mesafe değişken direnç ile ayarlanabilir. Güç LED'i, Kızılötesi Alıcının yanıtında yanacaktır. Çalışma gerilimi 3 – 5V DC ve çıkış tipi dijital anahtarlamadır. Tahta boyutu 3,2 x 1,4 cm'dir. Kızılötesi yayıcı tarafından iletilen sinyali alan bir IR alıcısı.

3) TCS3200 Renk sensörü:

TCS3200, yapılandırılabilir silikon fotodiyotları ve akımdan frekansa dönüştürücüyü tek bir monolitik CMOS entegre devresinde birleştiren programlanabilir renkli ışıktan frekansa dönüştürücülerdir. Çıkış, frekansı ışık yoğunluğuyla (ışınlama) doğru orantılı olan bir kare dalgadır (%50 görev döngüsü). İki kontrol giriş pini aracılığıyla önceden ayarlanmış üç değerden biri, tam ölçekli çıkış frekansını ölçekleyebilir. Dijital girişler ve dijital çıkış, bir mikro denetleyiciye veya diğer mantık devrelerine doğrudan arayüz sağlar. Çıkış etkinleştirme (OE), bir mikro denetleyici giriş hattının çoklu birim paylaşımı için çıkışı yüksek empedans durumuna yerleştirir. TCS3200'de, ışık-frekans dönüştürücü, 8 × 8 dizi fotodiyot okur. On altı fotodiyot mavi filtreye, 16 fotodiyot yeşil filtreye, 16 fotodiyot kırmızı filtreye ve 16 fotodiyot filtresiz temizdir. TCS3210'da, ışık-frekans dönüştürücü, 4 × 6 dizi fotodiyot okur.

Altı fotodiyot mavi filtreye sahiptir, 6 fotodiyot yeşil filtreye sahiptir, 6 fotodiyot kırmızı Filtreye sahiptir ve 6 fotodiyot filtresiz temizdir. Dört tip fotodiyot (renk), gelen ışınımın tekdüze olmama etkisini en aza indirmek için iç içe geçmiştir. Aynı renkteki tüm Fotodiyotlar paralel bağlanır. S2 ve S3 pinleri, hangi grup fotodiyotların (kırmızı, yeşil, mavi, açık) aktif olduğunu seçmek için kullanılır. Fotodiyotlar 110μm × 110μm boyutundadır ve 134μm merkezlerdedir.

4) Röleler:

TIVA kartının güvenli kullanımı için röleler kullanılmıştır. Röle kullanmamızın nedeni, TIVA kartının sadece 3.3V DC verdiği taşıma bandının dişlilerini sürmek için 1A, 12V motor kullanmamızdır. Harici devre sistemini türetmek için röle kullanmak zorunludur.

5) 52-H Konveyör bant:

Taşıyıcıyı yapmak için 52-H tipi bir triger kayışı kullanılır. Teflonun iki dişlisi üzerine yuvarlanır.

6) 59.25mm çaplı dişliler:

Bu dişliler, taşıma bandını sürmek için kullanılır. Dişliler Teflon malzemeden üretilmiştir. Her iki dişlideki diş sayısı 20'dir ve bu, taşıma bandının ihtiyacına göredir.

Adım 4: Metodoloji

]Projemizde kullanılan metodoloji oldukça basittir. Kodlama alanında kesme tabanlı programlama kullanılmaktadır. Çalışan taşıma bandının üzerine bir nesne yerleştirilecektir. Renk sensörlü bir engel sensörü takılıdır. Nesne renk sensörünün yanına geldiğinde.

Engel sensörü, harici devreyi kapatarak motoru durduracak olan diziye sinyal iletilmesine izin veren kesmeyi üretecektir. Renk sensörüne, frekansını hesaplayarak rengi yargılaması için yazılım tarafından süre verilecektir. Örneğin kırmızı bir nesne yerleştirilir ve frekansı tespit edilir.

Kırmızı cisimleri ayırmak için kullanılan servo motor belirli bir açıda dönecek ve bir kol gibi hareket edecektir. Bu, nesnenin ilgili renk kovasına düşmesine izin verir. Benzer şekilde, farklı renk kullanılırsa, nesne rengine göre servo motor dönecek ve ardından nesne, ilgili kovasına düşecektir. Kodun ve proje donanımının verimliliğini artırmak için yoklama tabanlı kesmeden kaçınılır. Renk sensöründe, tüm filtreleri açıp kontrol etmek yerine, belirli bir mesafedeki nesnenin frekansı hesaplanır ve koda girilir.

Çalışmayı görselleştirmek için net bir gözlem gerektiğinden, konveyör bandının hızı yavaş tutulur. Kullanılan motorun mevcut rpm'si herhangi bir atalet momenti olmaksızın 40'tır. Ancak dişlileri ve taşıma bandını taktıktan sonra. Atalet momentindeki artış nedeniyle dönüş, motorun normal rpm'sinden daha az olur. Dişliler ve taşıma bandı takıldıktan sonra devir 40'tan 2'ye düşürüldü. Servo motorları sürmek için Darbe Genişlik Modülasyonu kullanılır. Projeyi çalıştırmak için zamanlayıcılar da tanıtıldı.

Röleler hem harici devre hem de engel sensörü ile bağlanır. Her ne kadar bu projede mükemmel bir donanım ve yazılım kombinasyonu gözlemlenebilse de

Adım 5: Kod

Kod KEIL UVISION 4'te geliştirilmiştir.

Kod basit ve anlaşılır. Kodla ilgili her şeyi sormaktan çekinmeyin

Başlangıç dosyası da dahil edilmiştir

Adım 6: Zorluklar ve Sorunlar

Bir Donanım:

Projenin yapımı sırasında çeşitli sorunlar ortaya çıkmaktadır. Hem donanım hem de yazılım karmaşıktır ve ele alınması zordur. Sorun, taşıma bandının tasarımıydı. İlk olarak, 4 tekerlekli (genişliği artırmak için 2 tekerlek bir arada tutulur) basit motosiklet lastiği borulu taşıma bandımızı tasarladık. Ancak bu fikir çalışmadığı için suya düştü. Bundan sonra triger kayışlı ve dişlili konveyör bant yapımına geçtik. Bileşenlerin mekanik tasarımı ve hazırlanması hem zaman hem de yüksek hassasiyetle sıkı çalışma gerektirdiğinden, maliyet faktörü projesinde zirvedeydi. Yine de sorun vardı çünkü sadece bir motorun kullanıldığını bilmiyorduk, hangi dişliye sürücü dişli denir ve diğer tüm dişlilere tahrik dişlisi denir. Ayrıca taşıma bandını hareket ettirebilecek daha düşük devirli güçlü bir motor kullanılmalıdır. Bu sorunları çözdükten sonra. Donanım başarılı bir şekilde çalışıyordu.

B Yazılımı:

Yazılım kısmıyla yüzleşmek zorunda kalan zorluklar da vardı. Servomotorun belirli bir nesne için döndüğü ve geri döndüğü zaman çok önemliydi. Kesintiye dayalı programlama, hata ayıklamak ve donanımla arayüz oluşturmak için çok zamanımızı almıştı. TIVA kartımızda 3 pin daha azdı. Her servo motor için farklı pinler kullanmak istedik. Ancak pin sayısı az olduğu için iki servo motor için aynı konfigürasyonu kullanmak zorunda kaldık. Örneğin, Zamanlayıcı 1A ve Zamanlayıcı 1B yeşil ve kırmızı servo motor için ve Zamanlayıcı 2A mavi için yapılandırıldı. Yani kodu derlediğimizde. Hem yeşil hem de kırmızı motor döndürüldü. Renk sensörünü yapılandırmamız gerektiğinde başka bir sorun ortaya çıkar. Çünkü renk sensörünü anahtarları kullanmak yerine frekansa göre yapılandırıp her rengi tek tek kontrol ediyorduk. Farklı renklerin frekansları uygun mesafede osiloskop kullanılarak hesaplanmış ve daha sonra koda uygulanarak kaydedilmiştir. En zorlu şey, SAYFA 6'nın tüm kodunu bir arada derlemektir. Birçok hataya yol açar ve çok sayıda hata ayıklama gerektirir. Ancak, mümkün olduğunca çok sayıda hatayı ortadan kaldırmayı başardık.

7. Adım: Sonuç ve Proje Videosu

Sonunda hedefimize ulaştık ve taşıyıcı bant tabanlı bir renk ayırıcı yapmayı başardık.

Servo motorların gecikme fonksiyonlarının parametrelerini değiştirdikten sonra donanım gereksinimlerine göre düzenlemek. Herhangi bir engel olmadan sorunsuz çalışıyordu.

Proje videosu linkte mevcuttur.

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

Adım 8: Özel Teşekkürler

Projeyi paylaştığı ve amacı desteklediği için Ahmad Khalid'e özel teşekkürler

Umarım bunu da beğenirsiniz.

BR

Tahir Ul Hak

UET LHR PK