Classificador de cores baseado em correia transportadora controlada pela TIVA: 8 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

O campo da eletrônica tem vasta aplicação. Cada aplicativo precisa de um circuito diferente e um software diferente, bem como configuração de hardware. Microcontrolador é o modelo integrado embutido em um chip no qual diferentes aplicativos podem ser executados em um único chip. Nosso projeto é baseado no processador ARM, muito utilizado em hardware de smartphones. O objetivo básico para projetar o classificador de cores porque ele tem ampla aplicação em indústrias, e. na seleção de arroz. A interface do sensor de cores TCS3200, sensor de obstáculos, relés, correia transportadora e microcontrolador baseado em ARM da série TIVA C é o fator chave para tornar este projeto único e excelente. O projeto está funcionando de forma que o objeto seja colocado em uma esteira rolante que é parada após passar pelo sensor de obstáculos. O objetivo de parar a correia é dar tempo ao sensor de cores para julgar sua cor. Depois de julgar a cor, o respectivo braço de cor girará em um ângulo específico e permitirá que o objeto caia no respectivo balde de cor

Etapa 1: Introdução

Nosso projeto consiste em uma excelente combinação de montagem de hardware e configuração de software. Uma necessidade dessa ideia onde você tem que separar os objetos nas indústrias. Um classificador de cores baseado em microcontrolador é projetado e feito para o curso de sistema de processamento de microcontroladores, que foi ministrado no quarto semestre do departamento de Engenharia Elétrica da Universidade de Engenharia e Tecnologia. A configuração do software é usada para detectar as três cores primárias. Que são separados pelo braço conectado com servomotores na máquina transportadora.

Etapa 2: Hardware

Os componentes, que são usados na elaboração de projetos com sua breve descrição, são fornecidos a seguir

a) Microcontrolador TIVA C série TM4C1233H6PM baseado em processador ARM

b) Sensor infravermelho de obstáculo IR

c) TCS3200 sensor de cores

d) Relés (30V / 10A)

e) Motor redutor (12V, 1A)

f) Correia transportadora H-52

g) engrenagem de 56,25 mm de diâmetro

h) servo motores

Etapa 3: detalhes dos componentes

A seguir está um breve detalhe dos componentes principais:

1) Microcontrolador TM4C1233H6PM:

É o microcontrolador baseado no processador ARM, que foi usado neste projeto. A vantagem de usar este microcontrolador é que permite configurar o pino separadamente de acordo com a tarefa. Além disso, permite que você entenda profundamente o funcionamento do código. Usamos a programação baseada em interrupção em nosso projeto para torná-lo mais eficiente e confiável. A família de microcontroladores Stellaris® da Texas Instrument fornece aos projetistas uma arquitetura baseada em ARM® Cortex ™ -M de alto desempenho com um amplo conjunto de recursos de integração e um forte ecossistema de ferramentas de software e desenvolvimento.

Visando desempenho e flexibilidade, a arquitetura Stellaris oferece um CortexM de 80 MHz com FPU, uma variedade de memórias integradas e vários GPIO programáveis. Os dispositivos Stellaris oferecem aos consumidores soluções econômicas atraentes, integrando periféricos específicos de aplicativos e fornecendo uma biblioteca abrangente de ferramentas de software que minimizam os custos da placa e o tempo de ciclo de design. Oferecendo um tempo de entrada no mercado mais rápido e economia de custos, a família de microcontroladores Stellaris é a escolha líder em aplicativos de 32 bits de alto desempenho.

2) Sensor infravermelho de obstáculo IR:

Usamos sensor infravermelho de obstáculos em nosso projeto, que detecta os obstáculos ligando o LED. A distância do obstáculo pode ser ajustada pelo resistor variável. O LED de energia acenderá na resposta do receptor de infravermelho. A tensão de trabalho é de 3 a 5 Vcc e o tipo de saída é comutação digital. O tamanho do quadro é 3,2 x 1,4 cm. Um receptor de infravermelho que recebe o sinal transmitido pelo emissor infravermelho.

3) TCS3200 Sensor de cores:

O TCS3200 é um conversor de luz para frequência colorida programável que combina fotodiodos de silício configuráveis e um conversor de corrente para frequência em um único circuito integrado CMOS monolítico. A saída é uma onda quadrada (ciclo de trabalho de 50%) com frequência diretamente proporcional à intensidade da luz (irradiância). Um dos três valores predefinidos por meio de dois pinos de entrada de controle pode dimensionar a frequência de saída em escala real. As entradas e saídas digitais permitem interface direta com um microcontrolador ou outro circuito lógico. A habilitação de saída (OE) coloca a saída no estado de alta impedância para compartilhamento de várias unidades de uma linha de entrada do microcontrolador. No TCS3200, o conversor de luz em frequência lê uma série de fotodiodos 8 × 8. Dezesseis fotodiodos têm filtros azuis, 16 fotodiodos têm filtros verdes, 16 fotodiodos têm filtros vermelhos e 16 fotodiodos são transparentes sem filtros. No TCS3210, o conversor de luz em frequência lê uma série de fotodiodos 4 × 6.

Seis fotodiodos têm filtros azuis, 6 fotodiodos têm filtros verdes, 6 fotodiodos têm filtros vermelhos e 6 fotodiodos são transparentes sem filtros. Os quatro tipos (cores) de fotodiodos são interdigitados para minimizar o efeito da não uniformidade da irradiância incidente. Todos os fotodiodos da mesma cor são conectados em paralelo. Os pinos S2 e S3 são usados para selecionar qual grupo de fotodiodos (vermelho, verde, azul, transparente) está ativo. Os fotodiodos têm 110μm x 110μm de tamanho e estão em centros de 134μm.

4) Relés:

Os relés têm sido usados para o uso seguro da placa TIVA. A razão de usar relés é que usamos motor 1A, 12V para acionar as engrenagens da correia transportadora onde a placa TIVA dá apenas 3,3V DC. Para derivar o sistema de circuito externo, é obrigatório usar relés.

5) Correia transportadora 52-H:

Uma correia dentada do tipo 52-H é usada para fazer o transportador. É enrolado nas duas engrenagens do Teflon.

6) Engrenagens de 59,25 mm de diâmetro:

Essas engrenagens são usadas para acionar a correia transportadora. As engrenagens são feitas de material de Teflon. O número de dentes em ambas as engrenagens é 20, o que está de acordo com a exigência da correia transportadora.

Etapa 4: Metodologia

] A metodologia utilizada em nosso projeto é bastante simples. A programação baseada em interrupção é usada na área de codificação. Um objeto será colocado na esteira rolante. Um sensor de obstáculo é conectado com o sensor de cores. Conforme o objeto chega perto do sensor de cores.

O sensor de obstáculo irá gerar a interrupção que permite passar o sinal ao array, que irá parar o motor desligando o circuito externo. O software dará tempo ao sensor de cores para julgar a cor, calculando sua frequência. Por exemplo, um objeto vermelho é colocado e sua frequência é detectada.

O servomotor usado para separar os objetos vermelhos irá girar em um ângulo específico e atuar como um braço. O que permite que o objeto caia no respectivo balde de cor. Da mesma forma, se uma cor diferente for usada, o servomotor de acordo com a cor do objeto girará e o objeto cairá em seu respectivo balde. A interrupção baseada em polling é evitada para aumentar a eficiência do código e também do hardware do projeto. No sensor de cores, a frequência do objeto na distância específica é calculada e inserida no código ao invés de ligar e verificar todos os filtros para a facilidade.

A velocidade da correia transportadora é mantida lenta porque uma observação clara é necessária para visualizar o trabalho. A rotação atual do motor utilizado é de 40 sem nenhum momento de inércia. No entanto, depois de colocar as engrenagens e correia transportadora. Devido ao aumento do momento de inércia, a rotação torna-se menor que as rpm normais do motor. O rpm foi reduzido de 40 para 2 após colocar as engrenagens e a correia transportadora. A modulação por largura de pulso é usada para acionar os servomotores. Timers baseados também são introduzidos para executar o projeto.

Os relés são conectados a um circuito externo e também a um sensor de obstáculo. Porém, uma excelente combinação de hardware e software pode ser observada neste projeto

Etapa 5: Código

O código foi desenvolvido em KEIL UVISION 4.

O código é simples e claro. Sinta-se à vontade para perguntar qualquer coisa sobre o código

O arquivo de inicialização também foi incluído

Etapa 6: Desafios e problemas

A Hardware:

Vários problemas surgem durante a realização do projeto. Tanto o hardware quanto o software são complexos e difíceis de manusear. O problema era o desenho da correia transportadora. Em primeiro lugar, projetamos nossa correia transportadora com tubo de pneu simples de motocicleta com 4 rodas (2 rodas são mantidas juntas para aumentar a largura). Mas essa ideia fracassou porque não estava funcionando. Depois disso, passamos para a confecção de correias transportadoras com correia dentada e engrenagens. O fator custo estava no auge em seu projeto porque o projeto mecânico de componentes e a preparação levam tempo e trabalho árduo com alta precisão. O problema ainda estava presente porque não estávamos cientes de que apenas um motor é usado, cuja engrenagem é chamada de engrenagem do driver e todas as outras engrenagens são chamadas de engrenagens acionadas. Além disso, um motor potente com menos RPM deve ser usado para acionar a correia transportadora. Depois de resolver esses problemas. O hardware estava funcionando com sucesso.

Software B:

Também houve desafios enfrentados com a parte de software. O tempo em que o servomotor giraria e voltaria para o objeto específico era a parte crucial. A programação baseada em interrupções tinha levado muito tempo para depurar e fazer a interface com o hardware. Havia 3 pinos a menos em nossa placa TIVA. Queríamos usar pinos diferentes para cada servomotor. No entanto, devido a menos pinos, tivemos que usar a mesma configuração para dois servomotores. Por exemplo, o temporizador 1A e o temporizador 1B foram configurados para servomotor verde e vermelho e o temporizador 2A foi configurado para azul. Então, quando compilamos o código. Os motores verde e vermelho rodaram. Outro problema surge quando temos que configurar o sensor de cores. Porque estávamos configurando o sensor de cores de acordo com a frequência ao invés de usar os interruptores e checar cada cor uma por uma. As frequências de cores diferentes foram calculadas usando o osciloscópio na distância apropriada e então registradas que são posteriormente implementadas no código. O mais desafiador é compilar a PÁGINA 6 todo o código em um. Isso leva a muitos erros e requer muita depuração. No entanto, tivemos sucesso em erradicar o máximo de bugs possível.

Etapa 7: Conclusão e Vídeo do Projeto

Finalmente, alcançamos nosso objetivo e tivemos sucesso em fazer um classificador de cores com base em correia transportadora.

Depois de alterar os parâmetros das funções de atraso dos servomotores para organizá-los de acordo com os requisitos de hardware. Estava funcionando perfeitamente, sem obstáculos.

O vídeo do projeto está disponível no link.

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

Etapa 8: Agradecimentos especiais

Agradecimentos especiais a Ahmad Khalid por compartilhar o Projeto e apoiar a causa

Espero que você goste deste também.

BR

Tahir Ul Haq

UET LHR PK