Balansirna lopta i PID svirač: 7 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:37

Ovaj je projekt predstavljen za ljude koji imaju iskustva s korištenjem Arduina. Predznanje o korištenju servo upravljača, OLED zaslona, lonaca, gumba, lemljenja bit će od pomoći. Ovaj projekt koristi 3D tiskane dijelove.

Ball Balancer je PID testni uređaj za eksperimentiranje s PID podešavanjem. PID Fiddler je daljinski upravljač za podešavanje PID ugađanja.

PID se koristi kada vam je potrebna veća kontrola kretanja. Dobar primjer je balansirani robot. Robot mora napraviti male prilagodbe kako bi održao ravnotežu i brzo reagirati kako bi se uhvatio ako naiđe na udar ili nalet. PID se može koristiti za podešavanje reakcije motora kotača radi održavanja ravnoteže.

PID zahtijeva povratnu informaciju od senzora. Robot za balansiranje koristi žiroskope i akcelerometre za mjerenje apsolutnog kuta robota. Izlaz senzora koristi PID za upravljanje motorima radi održavanja ravnoteže.

Pa zašto sam napravio dosadan balans lopte? Naravno da je super, ali balansirani roboti se prevrću kad nisu pravilno podešeni. Robovi za balansiranje nisu najbolji uređaj za eksperimentiranje s PID podešavanjem. Balans za balansiranje je mnogo stabilniji i dobar je vizualni alat za uvid u učinke PID ugađanja. Znanje stečeno ugađanjem balansnog balansa može se primijeniti na ugađanje balansirajućeg robota.

Balansirna kugla je tračnica na osovinskoj točki. Na tračnici je lopta koja se pomiče naprijed -natrag po tračnici kad se tračnica prevrne. Šina je nagnuta servo pogonom. Na kraju tračnice nalazi se senzor koji mjeri udaljenost kugle od senzora. Ulaz u PID je udaljenost loptice od senzora, a izlaz PID -a je servo koji naginje tračnicu i pomiče loptu.

Koristim Arduino PID knjižnicu.

PID Fiddler je ono što koristim za podešavanje PID vrijednosti. Ne treba vam, ali pomaže. PID Fiddler udaljen je od balansiranja kugle, povezuje se samo s dvije žice, a može se spojiti i isključiti dok radi balansirnik loptice. Nakon što pronađete najbolje vrijednosti, vrijednosti se mogu teško kodirati u skici vašeg projekta.

Dodatni napori da se PID Fiddler isplati na vrijeme potrebno za promjene tuninga u PID -u. Možete brzo vidjeti rezultate svojih promjena. I može se ponovno koristiti u budućim projektima koji koriste PID -ove. Da ne spominjem da je zabavno graditi, a i izgleda super!

Korak 1: Balansirna kugla - dijelovi

3D ispisani dijelovi nalaze se ovdje:

(Upute za sastavljanje nalaze se u uputama nakon tiskanja na gornjoj poveznici)

Aluminijski kut 1 - 1 "x 1/8", izrezan na 500 mm duljine.

1 - Senzor udaljenosti leta Adafruit VL53L0X:

1 - Hobi servo sa kontrolnom sirenom

1 - Čvrsta žica za povezivanje (oko 7 mm)

- Razno. Montažni vijci

1- Arduino Uno

2 - LED diode (crvena, zelena)

Otpornici 3 - 330 Ohma

- Razno. Kratkospojne žice i Breadboard

- Ravna crna boja u spreju

1 - Bijela lopta za stolni tenis

Korak 2: Balansirna kugla - Montaža

Upute za montažu Ball Balancer -a nalaze se ovdje:

Neki dodatni savjeti:

Boja u spreju s unutarnje strane tračnice postaje crna kako biste smanjili greške senzora.

Povezivanje (prikazano na gornjoj slici):

- Koristite čvrstu žicu duljine oko 7 mm za povezivanje između trube servo upravljača i nosača senzora.

- Izravnajte tračnicu, postavite upravljačku trubu vodoravno na sredinu pokreta servo (vrijednost servo 90).

- Savijte malu petlju na vrhu žice, a zavoj u obliku slova Z na dnu žice.

- Stavite z kraj u upravljačku trubu, označite točku u sredini petlje na nosaču senzora.

- Izbušite malu rupu i malim vijkom pričvrstite žicu na nosač senzora.

Korak 3: Ožičenje loptice balansa i Arduino skica

Za ožičenje pogledajte gornju sliku.

Za servo koristite zasebno napajanje. To može biti napajanje sa stola ili baterija. Koristim stono napajanje postavljeno na 5V.

PID Fiddler bit će spojen s dvije žice, jedna na Pin 1 (Serijski RX), a jedna na masu.

Skica je priložena.

Napomene o skici: Vrijednost zadane vrijednosti mijenjat će se sa 200 mm na 300 mm svakih 15 sekundi. Korisno je koristiti Serijski monitor na Arduino IDE -u da vidite izlaz senzora.

Korak 4: PID svirač 2 - dijelovi

3D tiskani štit i gumbi nalaze se ovdje:

4 - 10 Kohm lonaca

1- Gumbi za trenutni kontakt:

1- Adafruit monokromatski 128x32 I2C OLED grafički zaslon:

1- Arduino Uno

- Razno. ping zaglavlja (0,1 in), priključni blokovi, spojna žica

Korak 5: Pid Fiddler 2 - Ožičenje, montaža i Arduino skica

Za ožičenje oklopa upotrijebite dijagram ožičenja.

Savjeti za montažu:

-Za savjete o izradi prilagođenih pločica pogledajte moje upute:

- Super ljepila zaglavlja na 3D tiskanom štitu.

- Ja koristim žičanu žicu.

- Koristite lonce s četvrtastim dnom i odrežite pričvrsne jezičke, vruće ih zalijepite na mjesto.

- Komponente su lemljene. Za OLED koristite žensko zaglavlje, a OLED se može lako isključiti i ukloniti za upotrebu u drugim projektima.

Bilješke o skici:

- Spojite žicu s priključnog bloka (ožičeno na pin 2, TX) na pin 1 (serijski RX) Ball Balancer Arduina. Spojite žicu između priključnog bloka (mase) na uzemljenje Ball Balancer Arduina.

- Držite pritisnutu tipku, podesite gumbe za podešavanje PID postavki, otpustite tipku za slanje vrijednosti Ball Balanceru.

Korak 6: Korištenje Ball Balancer -a i PID Fiddler -a

Jedino što preostaje je početi se igrati s tim!

- Stavite loptu na šinu.

- Držite gumb pritisnut na PID sviraču, postavite P, I i D na nulu, ST na 200 za početak.

- Servo prestaje reagirati.

- Sada počnite eksperimentirati s različitim vrijednostima P, I i D da vidite kako to utječe na odgovor i kretanje loptice.

- Pokušajte promijeniti vrijednosti za vrijeme uzorkovanja (ST). Vrijeme uzorkovanja je vrijeme u milisekundama koje se prikupljaju. Vrijednosti su prosječne za vrijeme uzorkovanja. Izlaz senzora mirne mete varirat će za malu količinu. Ako je vrijeme uzorkovanja premalo, izlaz PID -a će "titrati". PID pokušava ispraviti šum u očitanjima senzora. Korištenje duljeg vremena uzorkovanja ublažit će šum, ali izlaz PID -a će postati trzaj.

Korak 7:

Ne koristi se