Penyortir Warna Berbasis Sabuk Konveyor Terkendali TIVA: 8 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:58

Bidang elektronik memiliki aplikasi yang luas. Setiap aplikasi membutuhkan sirkuit yang berbeda dan perangkat lunak serta konfigurasi perangkat keras yang berbeda. Mikrokontroler adalah model terintegrasi yang tertanam dalam sebuah chip di mana aplikasi yang berbeda dapat dijalankan dalam satu chip. Proyek kami didasarkan pada prosesor ARM, yang sangat digunakan dalam perangkat keras ponsel cerdas. Tujuan dasar untuk merancang penyortir warna karena memiliki aplikasi yang luas di industri mis. dalam penyortiran beras. Antarmuka sensor warna TCS3200, Sensor Rintangan, relai, Belt konveyor, dan mikrokontroler berbasis ARM seri TIVA C adalah faktor kunci untuk membuat proyek ini unik dan unggul. Proyek ini bekerja sedemikian rupa sehingga objek ditempatkan pada sabuk konveyor yang sedang berjalan yang berhenti setelah melewati sensor hambatan. Tujuan untuk menghentikan sabuk adalah untuk memberi waktu pada sensor warna untuk menilai warnanya. Setelah menilai warna, lengan warna masing-masing akan berputar pada sudut tertentu dan memungkinkan objek jatuh di ember warna masing-masing

Langkah 1: Pendahuluan

Proyek kami terdiri dari kombinasi yang sangat baik dari perakitan perangkat keras dan konfigurasi perangkat lunak. Kebutuhan ide ini di mana Anda harus memisahkan benda-benda di industri. Alat penyortir warna berbasis mikrokontroler dirancang dan dibuat untuk mata kuliah Sistem Pemrosesan Mikrokontroler yang telah diajarkan pada semester IV jurusan Teknik Elektro Universitas Teknik dan Teknologi. Konfigurasi perangkat lunak digunakan untuk merasakan tiga warna primer. Yang dipisahkan oleh lengan yang dihubungkan dengan servomotor pada mesin konveyor.

Langkah 2: Perangkat Keras

Komponen yang digunakan dalam membuat proyek dengan deskripsi singkatnya, diberikan di bawah ini:

a) Mikrokontroler TIVA C seri TM4C1233H6PM berbasis ARM Processor

b) Sensor Rintangan Inframerah IR

c) Sensor warna TCS3200

d) Relai (30V / 10A)

e) Motor roda gigi (12V, 1A)

f) sabuk konveyor H-52

g) gigi berdiameter 56,25mm

h) motor servo

Langkah 3: Detail Komponen

Berikut ini adalah rincian singkat dari komponen utama:

1) Mikrokontroler TM4C1233H6PM:

Ini adalah mikrokontroler berbasis prosesor ARM, yang telah digunakan dalam proyek ini. Manfaat menggunakan mikrokontroler ini memungkinkan Anda untuk mengkonfigurasi pin secara terpisah sesuai dengan tugas. Selain itu, ini memungkinkan Anda untuk memahami cara kerja kode secara mendalam. Kami telah menggunakan pemrograman berbasis Interupsi dalam proyek kami untuk membuatnya lebih efisien dan dapat diandalkan. Rangkaian mikrokontroler Stellaris® dari Texas Instrument memberi desainer arsitektur berbasis ARM® Cortex™-M berkinerja tinggi dengan serangkaian kemampuan integrasi yang luas dan ekosistem perangkat lunak dan alat pengembangan yang kuat.

Menargetkan kinerja dan fleksibilitas, arsitektur Stellaris menawarkan CortexM 80 MHz dengan FPU, berbagai memori terintegrasi dan beberapa GPIO yang dapat diprogram. Perangkat Stellaris menawarkan solusi hemat biaya yang menarik kepada konsumen dengan mengintegrasikan periferal khusus aplikasi dan menyediakan perpustakaan lengkap alat perangkat lunak yang meminimalkan biaya papan dan waktu siklus desain. Menawarkan waktu-ke-pasar dan penghematan biaya yang lebih cepat, keluarga mikrokontroler Stellaris adalah pilihan utama dalam aplikasi 32-bit berkinerja tinggi.

2) Sensor Hambatan Inframerah IR:

Kami telah menggunakan sensor hambatan Inframerah IR dalam proyek kami, yang merasakan hambatan dengan menyalakan LED. Jarak dari rintangan dapat diatur oleh resistor variabel. LED daya akan menyala sebagai respons dari Penerima IR. Tegangan kerja adalah 3 – 5V DC dan tipe output adalah switching digital. Ukuran papan 3,2 x 1,4 cm. Penerima IR yang menerima sinyal yang ditransmisikan oleh pemancar inframerah.

3) Sensor warna TCS3200:

TCS3200 adalah konverter cahaya-ke-frekuensi warna yang dapat diprogram yang menggabungkan fotodioda silikon yang dapat dikonfigurasi dan konverter arus-ke-frekuensi pada sirkuit terpadu CMOS monolitik tunggal. Outputnya adalah gelombang persegi (50% duty cycle) dengan frekuensi berbanding lurus dengan intensitas cahaya (iradiansi). Salah satu dari tiga nilai preset melalui dua pin input kontrol dapat menskalakan frekuensi output skala penuh. Input digital dan output digital memungkinkan antarmuka langsung ke mikrokontroler atau sirkuit logika lainnya. Output enable (OE) menempatkan output dalam keadaan impedansi tinggi untuk berbagi beberapa unit saluran input mikrokontroler. Dalam TCS3200, konverter cahaya-ke-frekuensi membaca array fotodioda 8 × 8. Enam belas fotodioda memiliki filter biru, 16 fotodioda memiliki filter hijau, 16 fotodioda memiliki filter merah, dan 16 fotodioda bening tanpa filter. Di TCS3210, konverter cahaya-ke-frekuensi membaca array fotodioda 4 × 6.

Enam fotodioda memiliki filter biru, 6 fotodioda memiliki filter hijau, 6 fotodioda memiliki Filter merah, dan 6 fotodioda bening tanpa filter. Keempat jenis (warna) fotodioda diinterdigitasi untuk meminimalkan efek ketidakseragaman penyinaran datang. Semua Photodioda dengan warna yang sama dihubungkan secara paralel. Pin S2 dan S3 digunakan untuk memilih grup fotodioda (merah, hijau, biru, bening) yang aktif. Fotodioda berukuran 110μm × 110m dan berada di pusat 134μm.

4) Relay:

Relai telah digunakan untuk penggunaan papan TIVA yang aman. Alasan menggunakan relay karena kami menggunakan motor 1A, 12V untuk menggerakkan roda gigi ban berjalan dimana papan TIVA hanya memberikan 3.3V DC. Untuk menurunkan sistem rangkaian eksternal, wajib menggunakan relai.

5) Sabuk konveyor 52-H:

Timing belt tipe 52-H digunakan untuk membuat konveyor. Itu digulung di atas dua roda gigi Teflon.

6) roda gigi berdiameter 59.25mm:

Roda gigi ini digunakan untuk menggerakkan ban berjalan. Roda gigi terbuat dari bahan Teflon. Jumlah gigi pada kedua roda gigi adalah 20, yang sesuai dengan kebutuhan ban berjalan.

Langkah 4: Metodologi

]Metodologi yang digunakan dalam proyek kami cukup sederhana. Pemrograman berbasis interupsi digunakan di area pengkodean. Sebuah objek akan ditempatkan pada sabuk konveyor yang sedang berjalan. Sensor penghalang dipasang dengan sensor warna. Saat objek tiba di dekat sensor warna.

Sensor penghalang akan menghasilkan interupsi yang memungkinkan melewatkan sinyal ke array, yang akan menghentikan motor dengan mematikan sirkuit eksternal. Sensor warna akan diberikan waktu oleh perangkat lunak untuk menilai warna dengan menghitung frekuensinya. Misalnya, objek merah ditempatkan dan frekuensinya terdeteksi.

Servomotor yang digunakan untuk memisahkan objek merah akan berputar pada sudut tertentu dan bertindak seperti lengan. Yang memungkinkan objek jatuh di ember warna masing-masing. Demikian pula, jika warna yang digunakan berbeda maka servomotor sesuai dengan warna objek akan berputar dan kemudian objek akan jatuh ke embernya masing-masing. Interupsi berbasis polling dihindari untuk meningkatkan efisiensi kode serta perangkat keras proyek. Dalam sensor warna, frekuensi objek pada jarak tertentu dihitung dan dimasukkan dalam kode daripada menyalakan dan memeriksa semua filter untuk kemudahan.

Kecepatan ban berjalan dijaga tetap lambat karena pengamatan yang jelas diperlukan untuk memvisualisasikan kerja. RPM motor yang digunakan saat ini adalah 40 tanpa momen inersia. Namun, setelah memasang roda gigi dan ban berjalan. Karena peningkatan momen inersia, putaran menjadi kurang dari rpm biasa motor. RPM diturunkan dari 40 menjadi 2 setelah memasang roda gigi dan ban berjalan. Modulasi Lebar Pulsa digunakan untuk menggerakkan servomotor. Timer berbasis juga diperkenalkan untuk menjalankan proyek.

Relay terhubung dengan sirkuit eksternal serta sensor hambatan juga. Meskipun, kombinasi yang sangat baik dari perangkat keras dan perangkat lunak dapat diamati dalam proyek ini

Langkah 5: Kode

Kode telah dikembangkan di KEIL UVISION 4.

Kodenya sederhana dan jelas. Jangan ragu untuk bertanya apa pun tentang kode

File startup juga telah disertakan

Langkah 6: Tantangan dan Masalah

Perangkat Keras:

Beberapa masalah muncul selama pembuatan proyek. Baik perangkat keras maupun perangkat lunaknya rumit dan sulit untuk ditangani. Masalahnya adalah desain ban berjalan. Pertama, kami telah merancang ban berjalan kami dengan tabung ban sepeda motor sederhana dengan 4 roda (2 roda disatukan untuk menambah lebar). Tapi ide ini gagal karena tidak berjalan. Setelah itu, kita beralih ke pembuatan ban berjalan dengan timing belt dan roda gigi. Faktor biaya berada di puncak dalam proyeknya karena perancangan komponen dan persiapan mekanis membutuhkan waktu dan kerja keras dengan presisi tinggi. Masih ada masalah karena kami tidak menyadari bahwa hanya satu motor yang digunakan yang roda giginya disebut roda gigi penggerak dan semua roda gigi lainnya disebut roda gigi penggerak. Juga motor yang kuat yang memiliki RPM lebih sedikit harus digunakan yang dapat menggerakkan ban berjalan. Setelah menyelesaikan masalah ini. Perangkat keras berhasil bekerja.

B Perangkat Lunak:

Ada juga tantangan yang harus dihadapi dengan bagian perangkat lunak. Waktu di mana servomotor akan berputar dan kembali untuk objek tertentu adalah bagian yang penting. Pemrograman berbasis interupsi telah menghabiskan banyak waktu kami untuk debugging dan berinteraksi dengan perangkat keras. Ada 3 pin lebih sedikit di papan TIVA kami. Kami ingin menggunakan pin yang berbeda untuk setiap servomotor. Namun, karena pin yang lebih sedikit, kami harus menggunakan konfigurasi yang sama untuk dua servomotor. Misalnya, Timer 1A dan Timer 1B dikonfigurasi untuk servomotor hijau dan merah dan Timer 2A dikonfigurasi untuk biru. Jadi ketika kami mengkompilasi kode. Kedua motor hijau dan merah diputar. Masalah lain muncul ketika kita harus mengkonfigurasi sensor warna. Karena kami mengonfigurasi sensor warna, menurut frekuensi daripada menggunakan sakelar dan memeriksa setiap warna satu per satu. Frekuensi warna yang berbeda telah dihitung dengan menggunakan osiloskop pada jarak yang sesuai dan kemudian direkam yang kemudian diimplementasikan dalam kode. Yang paling menantang adalah mengkompilasi HALAMAN 6 semua kode menjadi satu. Ini menyebabkan banyak kesalahan dan membutuhkan banyak debugging. Namun, kami telah berhasil membasmi bug sebanyak mungkin.

Langkah 7: Kesimpulan dan Video Proyek

Akhirnya, kami telah mencapai tujuan kami dan menjadi sukses untuk membuat penyortir warna dasar ban berjalan.

Setelah mengubah parameter fungsi penundaan servomotors untuk mengaturnya sesuai dengan persyaratan perangkat keras. Itu berjalan lancar tanpa hambatan.

Video proyek tersedia di tautan.

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

Langkah 8: Terima kasih khusus

Terima kasih khusus kepada Ahmad Khalid untuk berbagi Proyek dan mendukung penyebabnya

Semoga Anda menyukai yang ini juga.

BR

Tahir Ul Haqi

UET LHR PK