Trieur de couleurs basé sur la bande transporteuse contrôlée TIVA : 8 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:09

Le domaine de l'électronique a une vaste application. Chaque application a besoin d'un circuit différent et d'une configuration logicielle et matérielle différente. Le microcontrôleur est le modèle intégré intégré dans une puce dans laquelle différentes applications peuvent être exécutées dans une seule puce. Notre projet est basé sur le processeur ARM, qui est très utilisé dans le matériel des smartphones. L'objectif fondamental de concevoir le trieur de couleurs car il a une large application dans les industries, par ex. dans le tri du riz. L'interfaçage du capteur de couleur TCS3200, du capteur d'obstacles, des relais, de la bande transporteuse et du microcontrôleur ARM de la série TIVA C est le facteur clé pour rendre ce projet unique et excellent. Le projet fonctionne de manière à ce que l'objet soit placé sur un tapis roulant en marche qui s'arrête après le passage du capteur d'obstacle. Le but de l'arrêt de la courroie est de laisser le temps au capteur de couleur de juger de sa couleur. Après avoir jugé la couleur, le bras de couleur respectif pivotera à un angle spécifique et permettra à l'objet de tomber dans le seau de couleur respectif

Étape 1: Présentation

Notre projet consiste en une excellente combinaison d'assemblage matériel et de configuration logicielle. Un besoin de cette idée où il faut séparer les objets dans les industries. Un trieur de couleurs basé sur un microcontrôleur est conçu et fabriqué pour le cours sur le système de traitement des microcontrôleurs qui a été enseigné au quatrième semestre du département de génie électrique de l'Université d'ingénierie et de technologie. La configuration logicielle est utilisée pour détecter les trois couleurs primaires. Qui sont séparés par le bras relié à des servomoteurs sur la machine de convoyage.

Étape 2: Matériel

Les composants, qui sont utilisés dans la réalisation de projets avec leur brève description, sont donnés ci-dessous

a) Microcontrôleur TIVA C série TM4C1233H6PM basé sur un processeur ARM

b) Capteur d'obstacles infrarouge IR

c) Capteur de couleur TCS3200

d) Relais (30V / 10A)

e) Motoréducteur (12V, 1A)

f) Bande transporteuse H-52

g) engrenage de 56,25 mm de diamètre

h) servomoteurs

Étape 3: Détails des composants

Voici un bref détail des principaux composants:

1) Microcontrôleur TM4C1233H6PM:

C'est le microcontrôleur basé sur le processeur ARM qui a été utilisé dans ce projet. L'avantage d'utiliser ce microcontrôleur est qu'il permet de configurer le pin séparément en fonction de la tâche. De plus, il vous permet de comprendre le fonctionnement du code en profondeur. Nous avons utilisé la programmation basée sur les interruptions dans notre projet pour le rendre plus efficace et fiable. La famille de microcontrôleurs Stellaris® de Texas Instrument fournit aux concepteurs une architecture haute performance basée sur ARM® Cortex™-M avec un large éventail de capacités d'intégration et un solide écosystème de logiciels et d'outils de développement.

Ciblant les performances et la flexibilité, l'architecture Stellaris offre un CortexM 80 MHz avec FPU, une variété de mémoires intégrées et plusieurs GPIO programmables. Les appareils Stellaris offrent aux consommateurs des solutions rentables convaincantes en intégrant des périphériques spécifiques aux applications et en fournissant une bibliothèque complète d'outils logiciels qui minimisent les coûts de la carte et la durée du cycle de conception. Offrant une mise sur le marché plus rapide et des économies de coûts, la famille de microcontrôleurs Stellaris est le premier choix dans les applications 32 bits hautes performances.

2) Capteur d'obstacles infrarouge IR:

Nous avons utilisé un capteur d'obstacles infrarouge IR dans notre projet, qui détecte les obstacles en allumant la LED. La distance de l'obstacle peut être ajustée par la résistance variable. La LED d'alimentation s'allumera dans la réponse du récepteur IR. La tension de fonctionnement est de 3 à 5 V CC et le type de sortie est une commutation numérique. La taille de la planche est de 3,2 x 1,4 cm. Un récepteur IR qui reçoit le signal transmis par émetteur infrarouge.

3) Capteur de couleur TCS3200:

Le TCS3200 est un convertisseur lumière-fréquence couleur programmable qui combine des photodiodes au silicium configurables et un convertisseur courant-fréquence sur un seul circuit intégré CMOS monolithique. La sortie est une onde carrée (cycle d'utilisation 50%) avec une fréquence directement proportionnelle à l'intensité lumineuse (irradiance). L'une des trois valeurs prédéfinies via deux broches d'entrée de contrôle peut mettre à l'échelle la fréquence de sortie à pleine échelle. Les entrées numériques et la sortie numérique permettent une interface directe avec un microcontrôleur ou d'autres circuits logiques. L'activation de sortie (OE) place la sortie dans l'état haute impédance pour le partage de plusieurs unités d'une ligne d'entrée de microcontrôleur. Dans le TCS3200, le convertisseur lumière-fréquence lit un réseau 8 × 8 de photodiodes. Seize photodiodes ont des filtres bleus, 16 photodiodes ont des filtres verts, 16 photodiodes ont des filtres rouges et 16 photodiodes sont claires sans filtres. Dans le TCS3210, le convertisseur lumière-fréquence lit un réseau 4 × 6 de photodiodes.

Six photodiodes ont des filtres bleus, 6 photodiodes ont des filtres verts, 6 photodiodes ont des filtres rouges et 6 photodiodes sont claires sans filtres. Les quatre types (couleurs) de photodiodes sont interdigités pour minimiser l'effet de non-uniformité de l'irradiance incidente. Toutes les photodiodes de la même couleur sont connectées en parallèle. Les broches S2 et S3 sont utilisées pour sélectionner quel groupe de photodiodes (rouge, vert, bleu, clair) est actif. Les photodiodes mesurent 110 m × 110 m et sont réparties sur des centres de 134 m.

4) Relais:

Des relais ont été utilisés pour une utilisation sûre de la carte TIVA. La raison de l'utilisation de relais parce que nous avons utilisé un moteur 1A, 12V pour entraîner les engrenages de la bande transporteuse où la carte TIVA ne donne que 3,3V DC. Pour dériver le système de circuit externe, il est obligatoire d'utiliser des relais.

5) Bande transporteuse 52-H:

Une courroie de distribution de type 52-H est utilisée pour réaliser le convoyeur. Il est roulé sur les deux engrenages de Téflon.

6) engrenages de 59,25 mm de diamètre:

Ces engrenages sont utilisés pour entraîner la bande transporteuse. Les engrenages sont en Téflon. Le nombre de dents sur les deux engrenages est de 20, ce qui correspond aux exigences de la bande transporteuse.

Étape 4: Méthodologie

]La méthodologie utilisée dans notre projet est assez simple. La programmation basée sur les interruptions est utilisée dans la zone de codage. Un objet sera placé sur le tapis roulant en marche. Un capteur d'obstacles est fixé avec un capteur de couleur. Au fur et à mesure que l'objet arrive près du capteur de couleur.

Le capteur d'obstacles générera l'interruption qui permettra de transmettre le signal au réseau, ce qui arrêtera le moteur en éteignant le circuit externe. Le capteur de couleur aura le temps par le logiciel de juger de la couleur en calculant sa fréquence. Par exemple, un objet rouge est placé et sa fréquence est détectée.

Le servomoteur utilisé pour séparer les objets rouges tournera à un angle spécifique et agit comme un bras. Ce qui permet à l'objet de tomber dans le seau de couleurs respectif. De même, si une couleur différente est utilisée, le servomoteur en fonction de la couleur de l'objet tournera et l'objet tombera dans son seau respectif. L'interruption basée sur l'interrogation est évitée pour augmenter l'efficacité du code ainsi que le matériel du projet. Dans le capteur de couleur, la fréquence de l'objet à la distance spécifique est calculée et entrée dans le code plutôt que d'allumer et de vérifier tous les filtres pour la facilité.

La vitesse de la bande transporteuse est maintenue lente car une observation claire est nécessaire pour visualiser le fonctionnement. Le régime actuel du moteur utilisé est de 40 sans moment d'inertie. Cependant, après avoir mis les engrenages et la bande transporteuse. En raison de l'augmentation du moment d'inertie, la rotation devient inférieure à la vitesse de rotation habituelle du moteur. Le régime a été réduit de 40 à 2 après avoir mis les engrenages et la bande transporteuse. La modulation de largeur d'impulsion est utilisée pour piloter les servomoteurs. Des minuteries basées sont également introduites pour exécuter le projet.

Les relais sont connectés au circuit externe ainsi qu'au capteur d'obstacles. Bien qu'une excellente combinaison de matériel et de logiciel puisse être observée dans ce projet

Étape 5: Coder

Le code a été développé dans KEIL UVISION 4.

Le code est simple et clair. N'hésitez pas à demander quoi que ce soit sur le code

Le fichier de démarrage a également été inclus

Étape 6: Défis et problèmes

Un matériel:

Plusieurs problèmes se posent lors de la réalisation du projet. Le matériel et les logiciels sont complexes et difficiles à gérer. Le problème était la conception de la bande transporteuse. Tout d'abord, nous avons conçu notre tapis roulant avec une simple chambre à air de moto à 4 roues (2 roues sont maintenues ensemble pour augmenter la largeur). Mais cette idée a échoué parce qu'elle ne fonctionnait pas. Après cela, nous nous sommes dirigés vers la fabrication de bandes transporteuses avec courroie de distribution et engrenages. Le facteur coût était au plus haut dans son projet car la conception mécanique des composants et la préparation prennent à la fois du temps et un travail acharné avec une grande précision. Le problème était toujours présent car nous ne savions pas qu'un seul moteur est utilisé, quel engrenage est appelé engrenage d'entraînement et tous les autres engrenages sont appelés engrenages menés. De plus, un moteur puissant ayant moins de RPM doit être utilisé pour entraîner la bande transporteuse. Après avoir résolu ces problèmes. Le matériel fonctionnait avec succès.

Logiciel B:

Il y avait aussi des défis à relever avec la partie logicielle. Le temps pendant lequel le servomoteur tournait et retournait pour l'objet spécifique était la partie cruciale. La programmation basée sur les interruptions avait pris beaucoup de temps pour le débogage et l'interfaçage avec le matériel. Il y avait 3 broches de moins dans notre carte TIVA. Nous voulions utiliser des broches différentes pour chaque servomoteur. Cependant, en raison de moins de broches, nous avons dû utiliser la même configuration pour deux servomoteurs. Par exemple, la minuterie 1A et la minuterie 1B ont été configurées pour le servomoteur vert et rouge et la minuterie 2A a été configurée pour le bleu. Ainsi, lorsque nous avons compilé le code. Les deux moteurs vert et rouge ont tourné. Un autre problème se pose lorsque nous devons configurer le capteur de couleur. Parce que nous configurions le capteur de couleur, en fonction de la fréquence plutôt que d'utiliser les commutateurs et de vérifier chaque couleur une par une. Les fréquences de différentes couleurs ont été calculées en utilisant l'oscilloscope à une distance appropriée, puis enregistrées, ce qui est ensuite implémenté dans le code. Le plus difficile est de compiler PAGE 6 tout le code en un. Cela conduit à de nombreuses erreurs et nécessite beaucoup de débogage. Cependant, nous avons réussi à éradiquer autant de bugs que possible.

Étape 7: Conclusion et vidéo du projet

Enfin, nous avons atteint notre objectif et réussi à fabriquer un trieur de couleurs à base de bande transporteuse.

Après avoir modifié les paramètres des fonctions de retard des servomoteurs pour les organiser en fonction des exigences matérielles. Tout s'est déroulé sans encombre.

La vidéo du projet est disponible dans le lien.

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

Étape 8: Remerciements spéciaux

Remerciements particuliers à Ahmad Khalid pour avoir partagé le projet et soutenu la cause

J'espère que celui-ci vous plaira aussi.

BR

Tahir Ul Haq

UET LHR PK