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Clasificadora por color basada en cinta transportadora controlada por TIVA

julio 22, 2021
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El campo de la electrónica tiene una amplia aplicación. Cada aplicación necesita un circuito diferente y un software diferente, así como una configuración de hardware. El microcontrolador es el modelo integrado incrustado en un chip en el que se pueden ejecutar diferentes aplicaciones dentro de un solo chip. Nuestro proyecto se basa en el procesador ARM, que se utiliza mucho en el hardware de los teléfonos inteligentes. El propósito básico de diseñar el clasificador por color porque tiene una amplia aplicación en industrias, por ejemplo, en la clasificación de arroz. La interfaz del sensor de color TCS3200, el sensor de obstáculos, los relés, la cinta transportadora y el microcontrolador basado en ARM de la serie TIVA C es el factor clave para hacer que este proyecto sea único y excelente. El proyecto está funcionando de tal manera que el objeto se coloca sobre una cinta transportadora en funcionamiento que se detiene después de pasar del sensor de obstáculos. El propósito de detener el cinturón es darle tiempo al sensor de color para juzgar su color. Después de juzgar el color, el brazo de color respectivo girará en un ángulo específico y permitirá que el objeto caiga en el cubo de color respectivo.

Paso 1: Introducción

Nuestro proyecto consiste en una excelente combinación de ensamblaje de hardware y configuración de software. Una necesidad de esta idea donde hay que separar los objetos en las industrias. Un clasificador de color basado en microcontroladores está diseñado y fabricado para el curso de sistema de procesamiento de microcontroladores que se ha impartido en el cuarto semestre del departamento de Ingeniería Eléctrica en la Universidad de Ingeniería y Tecnología. La configuración del software se utiliza para detectar los tres colores primarios. Que están separados por el brazo conectado con servomotores en la máquina transportadora.

Paso 2: hardware

Los componentes, que se utilizan en la realización de proyectos con su breve descripción, se dan a continuación.

a) Microcontrolador TM4C1233H6PM de la serie TIVA C basado en el procesador ARM

b) Sensor de obstáculos infrarrojos por infrarrojos

c) Sensor de color TCS3200

d) Relés (30V / 10A)

e) Motorreductor (12V, 1A)

f) Cinta transportadora H-52

g) Engranaje de 56,25 mm de diámetro

h) servomotores

Paso 3: Detalles de los componentes

Detalles de los componentesDetalles de los componentesDetalles de los componentesDetalles de los componentes

A continuación se muestra un breve detalle de los componentes principales:

1) Microcontrolador TM4C1233H6PM:

Es el microcontrolador basado en procesador ARM, que se ha utilizado en este proyecto. La ventaja de utilizar este microcontrolador es que te permite configurar el pin por separado según la tarea. Además, le permite comprender en profundidad el funcionamiento del código. Hemos utilizado la programación basada en interrupciones en nuestro proyecto para hacerlo más eficiente y confiable. La familia de microcontroladores Stellaris® de Texas Instrument proporciona a los diseñadores una arquitectura basada en ARM® Cortex ™ -M de alto rendimiento con un amplio conjunto de capacidades de integración y un sólido ecosistema de software y herramientas de desarrollo.

Orientada al rendimiento y la flexibilidad, la arquitectura Stellaris ofrece un CortexM de 80 MHz con FPU, una variedad de memorias integradas y múltiples GPIO programables. Los dispositivos Stellaris ofrecen a los consumidores soluciones atractivas y rentables al integrar periféricos específicos de la aplicación y proporcionar una biblioteca completa de herramientas de software que minimizan los costos de la placa y el tiempo del ciclo de diseño. Al ofrecer un tiempo de comercialización más rápido y ahorros de costos, la familia de microcontroladores Stellaris es la opción líder en aplicaciones de 32 bits de alto rendimiento.

2) Sensor de obstáculos infrarrojos por infrarrojos:

Hemos utilizado un sensor de obstáculos infrarrojo IR en nuestro proyecto, que detecta los obstáculos encendiendo el LED. La distancia desde el obstáculo se puede ajustar mediante la resistencia variable. El LED de encendido se encenderá en respuesta al receptor de infrarrojos. El voltaje de trabajo es de 3 a 5 V CC y el tipo de salida es conmutación digital. El tamaño de la placa es de 3,2 x 1,4 cm. Un receptor de infrarrojos que recibe la señal transmitida por un emisor de infrarrojos.

3) Sensor de color TCS3200:

El TCS3200 son convertidores de luz a frecuencia de color programables que combinan fotodiodos de silicio configurables y un convertidor de corriente a frecuencia en un solo circuito integrado CMOS monolítico. La salida es una onda cuadrada (ciclo de trabajo del 50%) con una frecuencia directamente proporcional a la intensidad de la luz (irradiancia). Uno de los tres valores preestablecidos a través de dos pines de entrada de control puede escalar la frecuencia de salida de escala completa. Las entradas y salidas digitales permiten la interfaz directa a un microcontrolador u otro circuito lógico. La habilitación de salida (OE) coloca la salida en el estado de alta impedancia para compartir varias unidades de una línea de entrada del microcontrolador. En el TCS3200, el convertidor de luz a frecuencia lee una matriz de fotodiodos de 8 × 8. Dieciséis fotodiodos tienen filtros azules, 16 fotodiodos tienen filtros verdes, 16 fotodiodos tienen filtros rojos y 16 fotodiodos son transparentes sin filtros. En el TCS3210, el convertidor de luz a frecuencia lee una matriz de fotodiodos de 4 × 6.

Seis fotodiodos tienen filtros azules, 6 fotodiodos tienen filtros verdes, 6 fotodiodos tienen filtros rojos y 6 fotodiodos son transparentes sin filtros. Los cuatro tipos (colores) de fotodiodos están interdigitados para minimizar el efecto de la falta de uniformidad de la irradiancia incidente. Todos los fotodiodos del mismo color están conectados en paralelo. Los pines S2 y S3 se utilizan para seleccionar qué grupo de fotodiodos (rojo, verde, azul, transparente) están activos. Los fotodiodos tienen un tamaño de 110 μm × 110 μm y están en centros de 134 μm.

4) Relés:

Se han utilizado relés para un uso seguro de la placa TIVA. La razón de usar relés es porque usamos un motor de 1A, 12V para impulsar los engranajes de la cinta transportadora donde la placa TIVA da solo 3.3V DC. Para derivar el sistema de circuito externo, es obligatorio utilizar relés.

5) Cinta transportadora 52-H:

Se utiliza una correa de distribución del tipo 52-H para fabricar el transportador. Se enrolla sobre los dos engranajes de teflón.

6) Engranajes de 59,25 mm de diámetro:

Estos engranajes se utilizan para impulsar la cinta transportadora. Los engranajes están hechos de material de teflón. El número de dientes en ambos engranajes es 20, lo que corresponde a los requisitos de la cinta transportadora.

Paso 4: Metodología

]La metodología utilizada en nuestro proyecto es bastante simple. La programación basada en interrupciones se utiliza en el área de codificación. Se colocará un objeto sobre la cinta transportadora en funcionamiento. Se adjunta un sensor de obstáculos con sensor de color. Cuando el objeto llega cerca del sensor de color.

El sensor de obstáculos generará la interrupción que permitirá pasar la señal a la matriz, que detendrá el motor al apagar el circuito externo. El software le dará tiempo al sensor de color para juzgar el color calculando su frecuencia. Por ejemplo, se coloca un objeto rojo y se detecta su frecuencia.

El servomotor utilizado para separar los objetos rojos girará en un ángulo específico y actuará como un brazo. Lo que permite que el objeto caiga en el respectivo cubo de color. Del mismo modo, si se usa un color diferente, el servomotor de acuerdo con el color del objeto girará y luego el objeto caerá en su respectivo cubo. Se evita la interrupción basada en sondeos para aumentar la eficiencia del código y del hardware del proyecto. En el sensor de color, la frecuencia del objeto a la distancia específica se calcula y se ingresa en el código en lugar de encender y verificar la facilidad de todos los filtros.

La velocidad de la cinta transportadora se mantiene lenta porque se necesita una observación clara para visualizar el funcionamiento. Las rpm actuales del motor utilizado son 40 sin ningún momento de inercia. Sin embargo, después de poner los engranajes y la cinta transportadora. Debido al aumento del momento de inercia, la rotación se vuelve menor que las rpm habituales del motor. Las rpm se redujeron de 40 a 2 después de colocar los engranajes y la cinta transportadora. La modulación de ancho de pulso se utiliza para impulsar los servomotores. También se introducen temporizadores para ejecutar el proyecto.

Los relés están conectados con un circuito externo y también con un sensor de obstáculos. Aunque, en este proyecto se puede observar una excelente combinación de hardware y software.

Paso 5: Código

El código se ha desarrollado en KEIL UVISION 4.

El código es simple y claro. No dude en preguntar cualquier cosa sobre el código.

> También se ha incluido el archivo de inicio

Archivos adjuntos

Paso 6: desafíos y problemas

Un hardware:

Surgen varios problemas durante la realización del proyecto. Tanto el hardware como el software son complejos y difíciles de manejar. El problema fue el diseño de la cinta transportadora. En primer lugar, hemos diseñado nuestra cinta transportadora con un simple neumático-tubo de motocicleta con 4 ruedas (2 ruedas se mantienen juntas para aumentar el ancho). Pero esta idea fracasó porque no estaba funcionando. Después de eso, nos hemos movido hacia la fabricación de una correa transportadora con correa de distribución y engranajes. El factor de costo estaba en su punto máximo en su proyecto porque el diseño mecánico de los componentes y la preparación requiere tiempo y trabajo duro con alta precisión. El problema seguía presente porque no sabíamos que solo se usa un motor cuyo engranaje se llama engranaje impulsor y todos los demás engranajes se denominan engranajes impulsados. También debe usarse un motor potente con menos RPM que pueda accionar la cinta transportadora. Después de resolver estos problemas. El hardware funcionaba con éxito.

B Software:

También hubo desafíos que enfrentar con la parte de software. El tiempo en el que el servomotor giraba y retrocedía por el objeto específico era la parte crucial. La programación basada en interrupciones nos había tomado mucho tiempo para depurar e interactuar con el hardware. Había 3 pines menos en nuestra placa TIVA. Queríamos utilizar diferentes pines para cada servomotor. Sin embargo, debido a la menor cantidad de pines, tuvimos que usar la misma configuración para dos servomotores. Por ejemplo, el temporizador 1A y el temporizador 1B se configuraron para servomotor verde y rojo y el temporizador 2A se configuró para azul. Entonces, cuando compilamos el código. Tanto el motor verde como el rojo giraron. Otro problema surge cuando tenemos que configurar el sensor de color. Porque estábamos configurando el sensor de color, de acuerdo con la frecuencia en lugar de usar los interruptores y verificar cada color uno por uno. Las frecuencias de diferentes colores se han calculado utilizando el osciloscopio a la distancia adecuada y luego se registran, lo que luego se implementa en el código. Lo más desafiante es compilar la PÁGINA 6 todo el código en uno. Conduce a muchos errores y requiere mucha depuración. Sin embargo, logramos erradicar tantos errores como fuera posible.

Paso 7: Conclusión y video del proyecto

Finalmente, hemos logrado nuestro objetivo y hemos tenido éxito en la fabricación de una clasificadora de color con base de cinta transportadora.

Después de cambiar los parámetros de las funciones de retardo de los servomotores para organizarlos según los requisitos del hardware. Funcionaba sin problemas y sin obstáculos.

El video del proyecto está disponible en el enlace.

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

Paso 8: agradecimiento especial

Un agradecimiento especial a Ahmad Khalid por compartir el proyecto y apoyar la causa.

Espero que te guste este también.

BR

Tahir Ul Haq

UET LHR PK

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    4 comentarios

    0
    kvarma1
    kvarma1

    Pregunta

    Hace 1 año el Paso 8

    ¿Puedes dar el código para este proyecto usando arduino?

    0
    minijeong
    minijeong

    Pregunta

    Hace 2 años

    Hola. Tengo algunas preguntas. 1. ¿Qué pines de la placa tiva están conectados al sensor de color? Cuando leo el código, puedo encontrar información sobre el sensor de obstáculos, pero puedo encontrarla sobre el sensor de color.
    2. Déjeme saber cómo el valor del sensor de color entra en la frecuencia variable. No sé qué parte del código representa la información sobre la conexión entre la frecuencia variable y el sensor de color.
    3 ….

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