Ball Balancer և PID Fiddler: 7 քայլ (նկարներով)

2025 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2025-01-23 14:48

Այս նախագիծը ներկայացված է այն մարդկանց համար, ովքեր ունեն Arduino- ի օգտագործման փորձ: Սերվերի, OLED էկրանների, կաթսաների, կոճակների, զոդման օգտագործման նախնական գիտելիքները օգտակար կլինեն: Այս նախագիծը օգտագործում է 3D տպագիր մասեր:

Ball Balancer- ը PID թեստային սարք է `PID թյունինգով փորձարկելու համար: PID Fiddler- ը PID- ի թյունինգը կարգավորելու հեռակառավարիչ է:

PID- ն օգտագործվում է այն ժամանակ, երբ ձեզ անհրաժեշտ է ավելի շատ շարժումների վերահսկում: Լավ օրինակ է հավասարակշռող ռոբոտը: Ռոբոտը պետք է փոքր ճշգրտումներ կատարի հավասարակշռությունը պահպանելու համար, և արագ արձագանք ՝ ինքն իրեն բռնելու համար, եթե բախվի հարվածի կամ հրման: PID- ը կարող է օգտագործվել անիվների շարժիչների արձագանքը կարգավորելու համար `հավասարակշռությունը պահպանելու համար:

PID- ը պահանջում է արձագանք սենսորից: Հավասարակշռող ռոբոտը օգտագործում է գիրո և արագացուցիչներ `ռոբոտի բացարձակ անկյունը չափելու համար: Սենսորի ելքը օգտագործվում է PID- ի կողմից `շարժիչները վերահսկելու համար` հավասարակշռությունը պահպանելու համար:

Այսպիսով, ինչու՞ ես ձանձրալի գնդակի հավասարակշռող սարքեցի: Իհարկե, դա թույն է, բայց հավասարակշռող ռոբոտները շրջվում են, երբ դրանք ճիշտ կարգավորված չեն: Հավասարակշռող ռոբոտները լավագույն սարքը չեն PID թյունինգով փորձարկելու համար: Գնդակի հավասարակշռիչը շատ ավելի կայուն է և լավ տեսողական գործիք է `տեսնելու PID թյունինգի հետևանքները: Գնդակի հավասարակշռիչը կարգաբերելուց ստացված գիտելիքները կարող են կիրառվել հավասարակշռող ռոբոտը կարգավորելու համար:

The Ball Balancer- ը ռելս է առանցքային կետի վրա: Երկաթգծի վրա գնդիկ է, որը շարժվում է հետ ու առաջ երկաթգծի վրա, երբ երկաթուղին թեքվում է: Երկաթուղին հուշված է servo- ով: Երկաթգծի վերջում տեղադրված է սենսոր, որը չափում է սենսորից գնդակի հեռավորությունը: PID- ի մուտքը սենսորից գնդակի հեռավորությունն է, իսկ PID- ի ելքը `servo- ն, որը հուշում է երկաթուղին և տեղափոխում գնդակը:

Ես օգտագործում եմ Arduino PID գրադարանը:

PID Fiddler- ն այն է, ինչ ես օգտագործում եմ PID- ի արժեքները կարգավորելու համար: Դուք մեկի կարիքը չունեք, բայց դա օգնում է: PID Fiddler- ը հեռավոր է Ball Balancer- ից, այն միանում է ընդամենը երկու լարով, և այն կարող է միացվել և անջատվել, մինչդեռ Ball Balancer- ը աշխատում է: Երբ գտնեք լավագույն արժեքները, արժեքները կարող են կոդավորվել ձեր նախագծի ուրվագծում:

PID Fiddler- ին ստիպելու լրացուցիչ ջանքերը արդյունք են տալիս PID- ում կարգավորումներ կատարելու համար: Դուք կարող եք արագ տեսնել ձեր փոփոխությունների արդյունքները: Եվ այն կարող է նորից օգտագործվել ապագա նախագծերի վրա, որոնք օգտագործում են PID- ներ: Էլ չենք ասում, որ կառուցելը զվարճալի է և հիանալի տեսք ունի:

Քայլ 1. Գնդակի հավասարակշռիչ - մասեր

Եռաչափ տպված մասեր ՝ այստեղ ՝

(Մոնտաժման հրահանգը կարելի է գտնել հետընտրական տպագրության հրահանգներում ՝ վերևի հղումով)

1 - 1 "x 1/8" ալյումինե անկյուն, կտրված մինչև 500 մմ երկարություն:

1 - Adafruit VL53L0X Թռիչքի հեռավորության սենսոր ՝

1 - Հոբբի Սերվո `հսկողության եղջյուրով

1 - կոշտ մետաղալար կապի համար (մոտ 7 մմ)

- Տարբեր Մոնտաժային պտուտակներ

1- Արդուինո Ունո

2 - LED (կարմիր, կանաչ)

3 - 330 Օմ դիմադրիչներ

- Տարբեր Jumper լարերը և Breadboard

- Սև սփրեյ ներկ

1 - Սպիտակ պինգ պոնգի գնդակ

Քայլ 2. Գնդակի հավասարակշռիչ - հավաքում

Գնդակի հավասարակշռիչի հավաքման հրահանգը կարելի է գտնել այստեղ ՝

Որոշ լրացուցիչ խորհուրդներ.

Սփրեյը ներկեք երկաթուղու ներքին հատվածը սև գույնով ՝ սենսորից սխալը նվազեցնելու համար:

Կապ (ցուցադրված է վերևի նկարում).

- Օգտագործեք կոշտ մետաղալար `մոտ 7 մմ երկարությամբ, սերվոյի կառավարման եղջյուրի և սենսորային բրա միջև կապի համար:

- Հավասարեցրեք երկաթուղին, տեղադրեք կառավարման եղջյուրը հորիզոնական սերվոյի շարժման միջին կետում (սերվոյի արժեքը 90):

- Թեքեք մի փոքր օղակ մետաղալարերի վերևում, իսկ մետաղալարով `ներքևի մասում:

- z վերջը դրեք հսկողության եղջյուրի մեջ, նշեք սենսորային բրա վրա գտնվող հանգույցի կենտրոնում գտնվող կետը:

- Փորեք մի փոքր անցք և մի փոքր պտուտակով ամրացրեք մետաղալարը սենսորային փակագծին:

Քայլ 3. Գնդակի հավասարակշռող լարերի տեղադրում և Arduino ուրվագիծ

Էլեկտրահաղորդման համար դիմեք վերևի նկարին:

Սերվոյի համար օգտագործեք առանձին սնուցման աղբյուր: Սա կարող է լինել նստարանային էներգիայի մատակարարում կամ մարտկոցի փաթեթ: Ես օգտագործում եմ նստարանային սնուցման աղբյուր, որը սահմանված է 5 Վ լարման վրա:

PID Fiddler- ը կցվելու է երկու լարով, մեկը `ամրացման 1 -ին (սերիական RX), իսկ մեկը` գետնին:

Էսքիզը տրամադրված է:

Էսքիզային նշումներ. Սահմանված կետի արժեքը 200 վայրկյանից կփոխվի 200 մմ -ից մինչև 300 մմ: Օգտակար է օգտագործել Arduino IDE- ի սերիական մոնիտորը `սենսորի ելքը տեսնելու համար:

Քայլ 4. PID Fiddler 2 - մասեր

3D տպված վահանը և բռնակները գտնվում են այստեղ ՝

4 - 10 Կոմ ամաններ

1- Կապի ակնթարթային կոճակներ ՝

1- Adafruit Monochrome 128x32 I2C OLED գրաֆիկական ցուցադրում ՝

1- Արդուինո Ունո

- այլ վերնագրի պինգ (.1 դյույմ), տերմինալային բլոկներ, ամրացրեք մետաղալարը

Քայլ 5. Pid Fiddler 2 - Լարերի տեղադրում, հավաքում և Arduino ուրվագիծ

Վահանը միացնելու համար օգտագործեք էլեկտրագծերի դիագրամ:

Հավաքման խորհուրդներ.

-Պատվերով տպատախտակներ պատրաստելու վերաբերյալ խորհուրդների համար տե՛ս իմ հրահանգը ՝

- Սուպեր սոսինձ վերնագրեր 3D տպված վահանի վրա:

- Ես օգտագործում եմ մետաղալարեր:

- Օգտագործեք ներքևի քառակուսի ամաններ և կտրեք ամրացման ներդիրները, դրանք տաք տեղում կպցրեք:

- Բաղադրիչները եռակցված են: Օգտագործեք OLED- ի համար կանացի վերնագիր, և OLED- ը կարող է հեշտությամբ անջատվել և հեռացվել այլ նախագծերում օգտագործելու համար:

Էսքիզային նշումներ.

- Միացրեք մետաղալարը տերմինալային բլոկից (միացված է 2 -ի, TX- ի), Ball Balancer Arduino- ի 1 -ին (սերիական RX): Տերմինալային բլոկի (գետնի) միջև մետաղալար միացրեք Ball Balancer Arduino- ի գետնին:

- Պահեք կոճակը, կարգավորեք կոճակները ՝ PID կարգավորումները կարգավորելու համար, արձակեք կոճակը ՝ արժեքները Ball Balancer- ին ուղարկելու համար:

Քայլ 6 ՝ Ball Balancer- ի և PID Fiddler- ի օգտագործումը

Մնում է միայն սկսել խաղալ դրա հետ:

- Տեղադրեք գնդակը երկաթգծի վրա:

- PID Fiddler- ի վրա պահեք կոճակը, P, I և D- ն սահմանեք զրոյի, ST- ը ՝ 200 -ի:

-Սերվոն կդադարի արձագանքել:

- Այժմ սկսեք փորձարկել տարբեր P, I և D արժեքներ ՝ տեսնելու, թե ինչպես է դա ազդում գնդակի արձագանքման և շարժման վրա:

- Փորձեք փոխել արժեքների օրինակելի ժամանակը (ST): Նմուշի ժամանակը միլիվայրկյանում մուտքագրման ժամանակն է: Արժեքները միջինացված են նմուշի ընթացքում: Անշարժ թիրախի սենսորային թողարկումը կտարբերվի փոքր քանակությամբ: Եթե նմուշի ժամանակը չափազանց փոքր է, PID- ի ելքը «ցնցվելու» է: PID- ը փորձում է ուղղել սենսորների ընթերցումների աղմուկը: Ավելի երկար Sample Times- ի օգտագործումը կհարթեցնի աղմուկը, սակայն PID- ի ելքը կդառնա ջղաձիգ:

Քայլ 7:

Օգտագործված չէ