סדרת צבעים המבוססת על מסוע מבוסס TIVA: 8 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:17

לתחום האלקטרוניקה יש יישום עצום. כל יישום צריך מעגל אחר ותוכנה אחרת כמו גם תצורת חומרה. מיקרו -בקר הוא הדגם המשולב המוטמע בשבב בו ניתן להריץ יישומים שונים בתוך שבב יחיד. הפרויקט שלנו מבוסס על מעבד ARM, המשמש מאוד בחומרת סמארטפונים. המטרה הבסיסית לעצב את סדרן הצבעים מכיוון שיש לו יישום רחב בתעשיות למשל במיון אורז. הממשק של חיישן הצבע TCS3200, חיישן המכשולים, ממסרים, חגורת מסוע ומייקרו מבוסס ARM מסדרת TIVA C הוא הגורם המרכזי להפוך את הפרויקט לייחודי ומעולה. הפרויקט פועל בצורה כזו שהחפץ מונח על חגורת מסוע פועל אשר נעצר לאחר שעבר מחיישן מכשולים. המטרה לעצור את החגורה היא לתת לחיישן הצבע זמן לשפוט את צבעו. לאחר שיפוט הצבע, זרוע הצבעים המתאימה תסובב בזווית ספציפית ותאפשר לאובייקט ליפול בדלי הצבע המתאים

שלב 1: מבוא

הפרויקט שלנו מורכב משילוב מצוין של הרכבת חומרה ותצורת תוכנה. צורך ברעיון הזה שבו אתה צריך להפריד את האובייקטים בתעשיות. מיון צבעים המבוסס על מיקרו -בקר מתוכנן ומיוצר לקורס מערכת עיבוד מיקרו -בקר שנלמד בסמסטר הרביעי של המחלקה להנדסת חשמל באוניברסיטת הנדסה וטכנולוגיה. תצורת התוכנה משמשת לחישה של שלושת צבעי היסוד. אשר מופרדים על ידי הזרוע המחוברת למנועי סרוו במכונת המסוע.

שלב 2: חומרה

הרכיבים, המשמשים לביצוע פרויקטים עם התיאור הקצר שלהם, מובאים להלן

א) מיקרו -בקר מבוסס מעבד ARM מסוג TIVA C TM4C1233H6PM

ב) חיישן מכשול אינפרא אדום IR

ג) חיישן צבע TCS3200

ד) ממסרים (30V / 10A)

ה) מנוע הילוכים (12V, 1A)

ו) חגורת מסוע H-52

ז) הילוך בקוטר 56.25 מ מ

ח) מנועי סרוו

שלב 3: פרטי רכיבים

להלן פירוט קצר של המרכיבים העיקריים:

1) מיקרו -בקר TM4C1233H6PM:

זהו מיקרו -בקר מבוסס מעבד ARM, אשר שימש בפרויקט זה. היתרון בשימוש במיקרו -בקר זה שהוא מאפשר להגדיר את הסיכה בנפרד בהתאם למשימה. בנוסף, הוא מאפשר לך להבין את פעולת הקוד לעומק. השתמשנו בתכנות מבוסס Interrupt בפרויקט שלנו כדי להפוך אותו ליעיל ואמין יותר. משפחת מיקרו-בקרי Stellaris® של Texas Instrument מספקת למעצבים ארכיטקטורה מבוססת ARM® Cortex ™ -M בעלת ביצועים גבוהים עם מערך רחב של יכולות אינטגרציה ומערכת אקולוגית חזקה של תוכנות וכלי פיתוח.

מבנה הביצועים והגמישות, ארכיטקטורת Stellaris מציעה קורטקס M 80 מגה -הרץ עם FPU, מגוון זיכרונות משולבים ו- GPIO מרובים לתכנות. מכשירי Stellaris מציעים לצרכנים פתרונות משתלמים ומשתלמים על ידי שילוב ציוד היקפי ספציפי ואספקה של ספרייה מקיפה של כלי תוכנה הממזערים את עלויות הלוח ואת זמן מחזור העיצוב. משפחת מיקרו-בקרי Stellaris, המציעה חיסכון מהיר יותר בזמן השוק והעלויות, היא הבחירה המובילה ביישומי 32 סיביות בעלי ביצועים גבוהים.

2) חיישן מכשול אינפרא אדום IR:

השתמשנו בחיישן מכשולים אינפרא אדום IR בפרויקט שלנו, החשים את המכשולים על ידי הפעלת הנורית. ניתן להתאים את המרחק מהמכשול על ידי הנגד המשתנה. נורית ההפעלה תידלק בתגובה של מקלט IR. מתח העבודה הוא 3 - 5V DC וסוג הפלט הוא מיתוג דיגיטלי. גודל הלוח הוא 3.2 על 1.4 ס מ. מקלט IR המקבל את האות המועבר על ידי פולט אינפרא אדום.

3) חיישן צבע TCS3200:

TCS3200 הוא ממירים אור לתדר צבעים הניתנים לתכנות המשלבים פוטודיודות סיליקון הניתנות להגדרה וממיר זרם לתדר במעגל משולב CMOS מונוליטי יחיד. הפלט הוא גל מרובע (50% מחזור עבודה) עם תדר ביחס ישיר לעוצמת האור (קרינה). אחד משלושה ערכים שנקבעו מראש באמצעות שני סיכות קלט בקרה יכול לשנות את תדר הפלט בקנה מידה מלא. כניסות דיגיטליות ויציאה דיגיטלית מאפשרות ממשק ישיר למיקרו -בקר או למעגל לוגי אחר. הפלט פלט (OE) ממקם את הפלט במצב עכבה גבוהה לשיתוף מרובה יחידות של קו קלט מיקרו-בקר. ב- TCS3200, ממיר האור לתדר קורא מערך 8 × 8 של פוטודיודות. בשש עשרה פוטודיודות יש מסננים כחולים, ל 16 פוטודיודות יש מסננים ירוקים, ל 16 פוטודיודות יש מסננים אדומים, ול -16 פוטודיודות צלולות ללא מסננים. ב- TCS3210, ממיר האור לתדר קורא מערך 4 × 6 של פוטודיודות.

לשישה פוטודיודות יש מסננים כחולים, ל- 6 פוטודיודות יש מסננים ירוקים, ל- 6 פוטודיודות יש מסננים אדומים, ול -6 פוטודיודות ברור ללא מסננים. ארבעת הסוגים (הצבעים) של פוטודיודות מאוגדים בכדי למזער את ההשפעה של חוסר אחידות של קרינת תקריות. כל הפוטודיודות מאותו צבע מחוברות במקביל. סיכות S2 ו- S3 משמשות לבחירת קבוצת הפוטודיודות (אדום, ירוק, כחול, בהיר) הפעילות. גודל פוטודיודות 110 מיקרומטר × 110 מיקרומטר ונמצא על מרכזי 134 מיקרומטר.

4) ממסרים:

ממסרים שימשו לשימוש בטוח בלוח TIVA. הסיבה לשימוש בממסרים מכיוון שהשתמשנו במנוע 1A, 12V להנעת ההילוכים של חגורת המסוע שבה לוח TIVA נותן 3.3V DC בלבד. כדי להפיק את מערכת המעגלים החיצוניים, חובה להשתמש בממסרים.

5) חגורת מסוע 52-H:

חגורת תזמון מסוג 52-H משמשת לייצור המסוע. הוא מתגלגל על שני ההילוכים של טפלון.

6) הילוכים בקוטר 59.25 מ מ:

הילוכים אלה משמשים להנעת חגורת המסוע. ההילוכים עשויים מחומר טפלון. מספר השיניים בשני ההילוכים הוא 20, וזה בהתאם לדרישת מסוע.

שלב 4: מתודולוגיה

] המתודולוגיה בה נעשה שימוש בפרויקט שלנו היא פשוטה למדי. נעשה שימוש בתכנות מבוסס הפרעות באזור הקידוד. חפץ יונח על חגורת המסוע הרץ. חיישן מכשולים מחובר עם חיישן צבע. כשהאובייקט מגיע ליד חיישן הצבעים.

חיישן המכשולים ייצר את ההפרעה המאפשרת העברת האות למערך, מה שיעצור את המנוע על ידי כיבוי המעגל החיצוני. לחיישן הצבעים יינתן הזמן על ידי התוכנה לשפוט את הצבע על ידי חישוב תדירותו. לדוגמה, אובייקט אדום ממוקם ותדירותו מזוהה.

המנוע המשמש להפרדת האובייקטים האדומים יסתובב בזווית מסוימת ופועל כמו זרוע. מה שמאפשר לאובייקט ליפול בדלי הצבע המתאים. באופן דומה, אם משתמשים בצבע שונה אז מנוע הסרוו לפי צבע האובייקט יסתובב ואז האובייקט ייפול בדלי שלו. הפרעה מבוססת סקרים נמנעת כדי להגביר את יעילות הקוד כמו גם את חומרת הפרויקט. בחיישן צבע, תדירות האובייקט במרחק הספציפי מחושבת ונכנסת לקוד במקום להדליק ולבדוק את כל המסננים על הקלות.

מהירות חגורת המסוע נשמרת איטית מכיוון שיש צורך בהתבוננות ברורה כדי להמחיש את העבודה. הסל"ד הנוכחי של המנוע בשימוש הוא 40 ללא כל רגע של אינרציה. עם זאת, לאחר הנחת ההילוכים וחגורת המסוע. עקב עלייה ברגע האינרציה, הסיבוב הופך להיות פחות מהסל"ד הרגיל של המנוע. סל"ד הופחת מ -40 ל -2 לאחר הנחת ההילוכים וחגורת המסוע. אפנון רוחב הדופק משמש להנעת המנוע. טיימרים מבוססים מוצגים גם להפעלת הפרויקט.

ממסרים מחוברים עם מעגל חיצוני וכן חיישן מכשולים. אם כי, ניתן לצפות בשילוב מצוין של חומרה ותוכנה בפרויקט זה

שלב 5: קוד

הקוד פותח ב- KEIL UVISION 4.

הקוד פשוט וברור. אתה מוזמן לשאול כל דבר על הקוד

קובץ ההפעלה נכלל גם הוא

שלב 6: אתגרים ובעיות

חומרה:

מספר בעיות מתעוררות במהלך ביצוע הפרויקט. חומרה ותוכנה הן מורכבות וקשות לטיפול. הבעיה הייתה בעיצוב חגורת מסוע. ראשית, עיצבנו את חגורת המסוע שלנו עם צינור צמיגי אופנוע פשוט עם 4 גלגלים (2 גלגלים מחוברים זה לזה כדי להגדיל את הרוחב). אבל הרעיון הזה צנח כי הוא לא פעל. לאחר מכן, אנו מתקדמים לקראת יצירת מסוע עם חגורת תזמון והילוכים. גורם העלות היה בשיא הפרויקט שלו מכיוון שתכנון מכני של רכיבים והכנה לוקח זמן ועבודה קשה בדיוק רב. הבעיה עדיין הייתה קיימת מכיוון שלא היינו מודעים לכך שמשתמשים רק במנוע אחד אשר מכונה הילוך לנהג וכל שאר ההילוכים נקראים הילוכים מונעים. כמו כן יש להשתמש במנוע חזק בעל פחות סל ד שיכול להניע את חגורת המסוע. לאחר פתרון בעיות אלה. החומרה עבדה בהצלחה.

תוכנת B:

היו גם אתגרים שעליהם להתמודד עם חלק התוכנה. הזמן שבו הסרומוטור היה מסתובב וחוזר לאובייקט הספציפי היה החלק המכריע. תכנות מבוסס הפרעות לקח לנו הרבה זמן לניפוי באגים והתממשקות לחומרה. בלוח TIVA שלנו היו 3 סיכות פחות. רצינו להשתמש בסיכות שונות לכל servomotor. עם זאת, בגלל פחות סיכות, נאלצנו להשתמש באותה תצורה עבור שני מנוע servomotor. לדוגמה, טיימר 1A וטיימר 1B הוגדרו עבור מנוע סרוו ירוק ואדום וטיימר 2A הוגדר לכחול. אז כאשר ריכזנו את הקוד. המנוע הירוק והאדום הסתובבו. בעיה נוספת מתעוררת כאשר עלינו להגדיר את חיישן הצבעים. מכיוון שהגדרנו את חיישן הצבעים, על פי התדירות במקום להשתמש במתגים ובדקנו כל אחד אחד אחד. התדרים של צבעים שונים חושבו באמצעות האוסילוסקופ במרחק הנכון ולאחר מכן נרשם אשר מיושם מאוחר יותר בקוד. הדבר המאתגר ביותר הוא לאסוף את עמוד 6 כל הקוד באחד. זה מוביל לשגיאות רבות ודורש הרבה איתור באגים. עם זאת, הצלחנו למגר באגים רבים ככל האפשר.

שלב 7: סיכום ווידאו פרוייקט

לבסוף, השגנו את מטרתנו והצלחנו לייצר מיון צבעי בסיס למסוע.

לאחר שינוי הפרמטרים של פונקציות עיכוב של מנועי סרוו כדי לארגן אותם בהתאם לדרישות החומרה. הוא התנהל בצורה חלקה ללא מכשולים.

סרטון הפרויקט זמין בקישור.

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

שלב 8: תודה מיוחדת

תודה מיוחדת לאחמד ח'אליד על שיתוף הפרויקט ותמיכה במטרה

מקווה שתאהבו גם את זה.

BR

טאהיר אול האק

UET LHR PK