Show page

Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

--- pm:prj2026:cezar.zlatea:teodor.pana [2026/05/08 18:16]
teodor.pana created
+++ pm:prj2026:cezar.zlatea:teodor.pana [2026/05/25 13:49] (current)
teodor.pana [Schema electrica]
@@ Line 1: / Line 1: @@
-salut!
+====== Cigarette Pack Counter ======
+===== Introducere =====
+Proiectul meu este un dispozitiv care determina automat cate tigari au mai
+ramas intr-un pachet, folosind un senzor de greutate de precizie.
+Ideea a pornit de la o observatie simpla: de multe ori nu stii cate tigari
+mai ai in pachet fara sa-l deschizi sau sa numeri manual. Sistemul rezolva
+acest lucru intr-un mod non-invaziv, fara a modifica pachetul si fara
+procesare de imagine complexa.
+Sistemul foloseste un senzor de forta (load cell 1kg) conectat la un modul
+HX711 (ADC 24-bit) pentru a masura greutatea pachetului cu precizie sub 0.1g.
+Deoarece fiecare tigara cantareste aproximativ 1.13g, iar greutatea ambalajului
+gol este calibrata la pornire, microcontrollerul calculeaza numarul de tigari
+prin impartirea greutatii nete la greutatea unei singure tigari. Rezultatul
+este afisat in timp real pe un display TM1637 cu 4 cifre.
+Proiectul este util pentru ca:
+  * Demonstreaza utilizarea unui ADC extern de inalta precizie (24 biti)
+  * Combina notiuni din laborator: GPIO, UART, Timere
+  * Reprezinta o solutie robusta si independenta de conditiile de iluminare
+  * Poate fi adaptat pentru orice produs cu greutate cunoscuta per unitate
+===== Descriere generala =====
+Sistemul este compus din urmatoarele module:
+  * **Arduino Uno (ATmega328P)** este unitatea centrala de procesare. Placuta
+    initiala ATmega328P Xplained Mini a fost inlocuita din cauza unei probleme
+    hardware (semnatura de device 0x000000 la programare — microcontrollerul
+    nu mai raspundea corect la programatorul EDBG integrat, indiferent de
+    toolchain sau configuratie). Arduino Uno foloseste acelasi microcontroller
+    ATmega328P, cu bootloader standard si upload prin UART, eliminand complet
+    problema de programare.
+  * **Load cell 1kg** este senzorul mecanic care se deformeaza proportional
+    cu greutatea plasata pe el. Genereaza un semnal diferential de tensiune
+    in intervalul mV.
+  * **Modulul HX711** este un amplificator si convertor analog-digital de
+de biti dedicat celulelor de sarcina. Comunica cu ATmega328P printr-un
+    protocol two-wire (DOUT si SCK) pe pinii D7 si D8.
+  * **Display TM1637 (4 cifre)** afiseaza numarul curent de tigari din pachet.
+    Display-ul 7-segment raw 5461AS initial a fost inlocuit cu modulul TM1637
+    deoarece acesta are driver integrat, eliminand necesitatea multiplexarii
+    software si a rezistoarelor individuale pe segmente. Comunicarea se face
+    prin protocol two-wire (CLK, DIO) pe pinii PD2 si PD3.
+  * **Alimentarea** se face de la 5V prin USB. HX711 si TM1637 sunt alimentate
+    de la rail-ul de 5V al Arduino Uno prin breadboard.
+Fluxul de functionare: la pornire, sistemul face tara automata (2 secunde).
+Utilizatorul plaseaza pachetul pe platforma si citeste numarul de tigari
+afisat in timp real. Comanda 't' prin Serial recalibreaza tara.
+^ Modul ^ Descriere Tehnica ^ Protocol / Interfata ^
+| Arduino Uno (ATmega328P) | Unitate centrala, 16MHz, 5V | Master |
+| Load Cell 1kg | Senzor mecanic rezistiv (punte Wheatstone) | Semnal analogic diferential |
+| HX711 | ADC 24-bit + amplificator | Two-wire: DAT (D7), CLK (D8) |
+| TM1637 4 cifre | Display 7-segment cu driver integrat | Two-wire: CLK (PD2), DIO (PD3) |
+===== Hardware Design =====
+==== Componente folosite si rolul lor ====
+^ Componenta ^ Rol in proiect ^ Interfata ^
+| Arduino Uno (ATmega328P) | Unitate centrala de procesare | — |
+| Display TM1637 4 cifre | Afisarea numarului de tigari | CLK=PD2, DIO=PD3 |
+| HX711 modul GroundStudio | ADC 24-bit pentru load cell | DAT=D7, CLK=D8 |
+| Load cell 1kg | Masurarea greutatii pachetului | E+/E-/A+/A- la HX711 |
+| Breadboard + fire jumper | Montaj circuit prototip | — |
+==== Pinii utilizati ====
+^ Modul ^ Semnal ^ Pin Arduino Uno ^ Pin ATmega328P ^
+| TM1637 — CLK | OUT | D2 | PD2 |
+| TM1637 — DIO | OUT/IN | D3 | PD3 |
+| HX711 — DAT | IN | D7 | PD7 |
+| HX711 — CLK | OUT | D8 | PB0 |
+| TM1637 — VCC | PWR | 5V | — |
+| TM1637 — GND | GND | GND | — |
+| HX711 — VDD | PWR | 5V | — |
+| HX711 — GND | GND | GND | — |
+TM1637 foloseste protocol bit-bang implementat manual pe DDRD/PORTD.
+HX711 este citit prin libraria HX711_ADC cu averaging intern.
+Nu sunt necesare rezistoare externe — TM1637 are driver integrat,
+iar HX711 are amplificator dedicat.
+==== Schema electrica ====
+{{:pm:prj2026:cezar.zlatea:screenshot_2026-05-25_134722.png?550|
+}}
+==== Dovada de functionare ====
+Am validat functionarea sistemului complet:
+  - Display TM1637 afiseaza cifrele 0-9 corect in secventa de test
+  - HX711 citeste greutatea cu eroare de ±0.06g in conditii stabile
+  - Calculul numarului de tigari functioneaza corect cu factorul de calibrare determinat experimental
+Montaj breadboard cu TM1637 si Arduino Uno
+{{ :pm:prj2026:cezar.zlatea:cablaj1.jpeg?nolink&300 |}}
+{{ :pm:prj2026:cezar.zlatea:cablaj2.jpeg?nolink&300 |}}
+{{ :pm:prj2026:cezar.zlatea:cablaj3.jpeg?nolink&300 |}}
+{{ :pm:prj2026:cezar.zlatea:cablak4.jpeg?nolink&300 |}}
+==== Calcul greutate → numar tigari ====
+  * Greutate ambalaj gol: **7.00g** (calibrata experimental)
+  * Greutate per tigara: **1.13g** (masurata experimental)
+  * Factor calibrare HX711: **736.75** (determinat cu obiect etalon de 12.6g)
+  * Formula: **nr_tigari = round( (greutate_totala - 7.00) / 1.13 )**
+  * Eroare histerezis load cell: **±0.15g** (~13% din greutatea unei tigari)
+===== Software Design =====
+==== Stadiul actual al implementarii ====
+Proiectul functioneaza end-to-end: load cell-ul citeste greutatea pachetului,
+HX711 amplifica semnalul, Arduino Uno calculeaza numarul de tigari si afiseaza
+rezultatul pe TM1637 in timp real.
+==== Biblioteci folosite ====
+^ Biblioteca ^ Rol ^ Justificare ^
+| **HX711_ADC** (olkal) | Citire date load cell | Implementeaza averaging si filtrare interna, reducand zgomotul. Citirea raw bit-bang manuala a dat rezultate instabile in teste initiale. |
+| **AVR libc** (avr/io.h, util/delay.h) | Acces registre hardware | Folosita direct pentru TM1637 si configurarea perifericelor — fara overhead Arduino. |
+Protocolul TM1637 este implementat **manual pe registre** (DDRD, PORTD),
+fara librarie externa.
+==== Element de noutate ====
+Proiectul combina masurarea gravimetrica de precizie cu estimarea prin
+divizare pentru a numara obiecte mici (~1g) fara contact vizual. Fata de
+solutiile clasice cu camera + computer vision (imposibile pe ATmega328P
+cu 2KB RAM), abordarea prin greutate este robusta, ieftina si functioneaza
+in orice conditii de iluminare.
+==== Functionalitati din laborator utilizate ====
+^ Laborator ^ Functionalitate ^ Unde in cod ^
+| **Lab 0 — GPIO** | Configurare pini TM1637 prin DDRD/PORTD | tm_start(), tm_write_byte() |
+| **Lab 1 — UART** | Comunicatie seriala pentru calibrare si debug | Serial.begin(57600), comenzi 't' |
+| **Lab 3 — Timere** | Timer1 CTC pentru multiplexare display (implementare anterioara cu 5461AS) | ISR(TIMER1_COMPA_vect) |
+Registre AVR folosite direct: ''DDRD'', ''PORTD'', ''DDRC'', ''PORTC'',
+''PINC'', ''TCCR1A'', ''TCCR1B'', ''OCR1A'', ''TIMSK1''.
+==== Scheletul proiectului ====
+<code>
+setup()
+  ├── Initializare GPIO (DDRD, DDRB)
+  ├── Initializare TM1637 (tm_set_brightness)
+  ├── Initializare HX711_ADC (start + tare 2s)
+  └── Serial 57600 baud
+loop()
+  ├── LoadCell.update()         ← citire HX711 non-blocanta
+  ├── getData()                 ← greutate in grame
+  ├── scade GREUTATE_PAC (7.00g) ← elimina greutatea pachetului gol
+  ├── round(net / 1.13)         ← calcul numar tigari
+  ├── afiseaza_numar()          ← scrie pe TM1637 via PORTD
+  └── Serial print              ← debug
+</code>
+TM1637 foloseste pinii PD2/PD3 prin protocol bit-bang implementat manual.
+HX711_ADC ruleaza non-blocant prin LoadCell.update() apelat in fiecare
+iteratie. Calculul se face la fiecare 500ms pentru stabilitate.
+==== Calibrare senzor ====
+Calibrarea s-a realizat in 3 pasi:
+  - **Tara**: la pornire, ''LoadCell.start(2000, true)'' face zero automat.
+    Retara manuala prin comanda ''t'' in Serial Monitor.
+  - **Factor de calibrare**: s-a pus un obiect cu masa cunoscuta (12.6g)
+    si s-a calculat factorul prin ''LoadCell.getNewCalibration(12.6)''.
+    Rezultat: **CAL_FACTOR = 736.75**.
+  - **Greutate per tigara**: masurata individual → **1.13g**.
+    Greutatea pachetului gol → **7.00g**.
+Eroarea de histerezis masurata: **±0.15g**. La 20 de tigari in pachet,
+eroarea maxima cumulata ramane sub 1 tigara.
+==== Optimizari realizate ====
+  - **Averaging in HX711_ADC**: libraria face media mai multor citiri intern,
+    reducand zgomotul de la ±100 unitati raw la ±10 unitati.
+  - **Update non-blocant**: ''LoadCell.update()'' in loc de citire blocanta —
+    loop-ul ramane responsiv pentru comenzi Serial.
+  - **Print la 500ms**: evita flickering pe display si flood in Serial Monitor.
+  - **Grame negative clampate la 0**: evita afisarea de valori negative
+    din cauza histerezisului.
+==== Demo video ====
+[[https://drive.google.com/file/d/1oHkFTVzD7GpZiOxSTUX1jGL-Tldb4mS4/view?usp=drive_link| 8 TIGARI]]
+[[https://drive.google.com/file/d/1K9GP2bqRH9V55qn3s6AYltrKDtgfOcyk/view?usp=sharing| 10 TIGARI]]
+== Calibrarea a fost facuta cu Dunhill, a trebuit sa cantaresc si sa modific cateva chestii ==
+===== Rezultate Obtinute =====
+Sistemul masoara greutatea cu o eroare de ±0.06g in conditii stabile
+(load cell fixat rigid). Eroarea de histerezis dupa ridicarea greutatii
+este de ±0.15g, acceptabila pentru scopul proiectului.
+Teste efectuate:
+  * Moneda ~0.92g → afisat corect
+  * Plic Nescafe 12.60g → afisat 12.58-12.65g (eroare <2%)
+  * Sticla extract rom 32.56g → afisat corect dupa calibrare
+===== Concluzii =====
+Proiectul demonstreaza ca masurarea gravimetrica este o alternativa viabila
+si ieftina la procesarea de imagine pentru numararea obiectelor mici.
+Precizia de ±0.15g a load cell-ului de 1kg este suficienta pentru a distinge
+o singura tigara de 0.92g cu o marja de eroare acceptabila.
+Principalele provocari intampinate:
+  * Placa ATmega328P Xplained Mini a dezvoltat o problema hardware de
+    programare (semnatura 0x000000) care a necesitat inlocuirea cu Arduino Uno
+  * Display-ul 7-segment raw 5461AS a necesitat multiplexare software complexa
+    si a fost inlocuit cu modulul TM1637 cu driver integrat
+  * Calibrarea load cell-ului necesita fixare rigida a ambelor capete pentru
+    citiri stabile
+===== Download =====
+https://github.com/TeoPana/cigarette-counter.git