Ball Balancer in PID Fiddler: 7 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

Ta projekt je namenjen ljudem, ki imajo izkušnje z uporabo Arduina. Predhodno znanje o uporabi servomotorjev, OLED zaslonov, loncev, gumbov, spajkanja bo v pomoč. Ta projekt uporablja 3D tiskane dele.

Ball Balancer je preskusna naprava PID za eksperimentiranje s prilagajanjem PID. PID Fiddler je daljinski upravljalnik za prilagajanje nastavitev PID.

PID se uporablja, kadar potrebujete več nadzora nad gibanjem. Dober primer je robot za uravnoteženje. Robot mora narediti majhne prilagoditve, da ohrani ravnotežje, in se hitro odzvati, da se ujame, če naleti na udarce ali pritisk. PID lahko uporabite za nastavitev odziva motorjev koles, da ohranite ravnovesje.

PID zahteva povratne informacije od senzorja. Robot za izravnavo uporablja giroskope in merilnike pospeška za merjenje absolutnega kota robota. Izhod senzorja uporablja PID za krmiljenje motorjev za vzdrževanje ravnovesja.

Zakaj sem torej naredil dolgočasnega balanserja? Seveda je kul, vendar se uravnoteženi roboti prevrnejo, ko niso pravilno nastavljeni. Uravnotežilni roboti niso najboljša naprava za eksperimentiranje s PID uglaševanjem. Balanser je veliko bolj stabilen in je dobro vizualno orodje za prikaz učinkov uglaševanja PID. Znanje, pridobljeno pri uglaševanju balanserja, je mogoče uporabiti pri uglaševanju robota za uravnoteženje.

Ball Balancer je tirnica na vrtilni točki. Na tirnici je žogica, ki se premika naprej in nazaj po tirnici, ko se tirnica prevrne. Tirnica je preklopljena s servo pogonom. Na koncu tirnice je senzor, ki meri razdaljo žoge od senzorja. Vhod v PID je razdalja žoge od senzorja, izhod PID pa je servo, ki naslanja tirnico in premika žogo.

Uporabljam knjižnico Arduino PID.

PID Fiddler je tisto, kar uporabljam za nastavitev vrednosti PID. Ne rabiš, pomaga pa. PID Fiddler je oddaljen od Ball Balancerja, povezuje se le z dvema žicama in ga lahko povežete in odklopite med delovanjem Ball Balancerja. Ko najdete najboljše vrednosti, jih je mogoče težko kodirati v skici projekta.

Dodatni napori, da bi se PID Fiddler izplačali v času, ki je potreben za spreminjanje nastavitev PID. Rezultate svojih sprememb lahko hitro vidite. Lahko pa se ponovno uporabi pri prihodnjih projektih, ki uporabljajo PID. Da ne omenjam, da je zabavno graditi in izgleda super!

Korak: Ball Balancer - deli

3D natisnjene dele najdete tukaj:

(Navodila za montažo najdete v navodilih za naknadno tiskanje na zgornji povezavi)

1 - 1 "x 1/8" aluminijasti kot, odrezan na 500 mm dolžine.

1 - Senzor časa letenja Adafruit VL53L0X:

1 - Hobi servo s krmilnim rogom

1 - Trda žica za povezovanje (približno 7 mm)

- ostalo. Vijaki za pritrditev

1- Arduino Uno

2 - LED (rdeča, zelena)

3 - 330 ohmski upori

- ostalo. Mostične žice in plošča

- Ravna črna razpršilna barva

1 - Bela žoga za namizni tenis

Korak: Ball Balancer - montaža

Navodila za montažo Ball Balancerja najdete tukaj:

Nekaj dodatnih nasvetov:

Notranjost tirnice popršite s črno barvo, da zmanjšate napake senzorja.

Povezava (prikazana na zgornji sliki):

- Za povezavo med servo krmilno rogo in nosilcem senzorja uporabite trdo žico dolžine približno 7 mm.

- Tirnico poravnajte, krmilni rog postavite vodoravno na sredino gibanja servomotorja (vrednost servo 90).

- Upognite majhno zanko na vrhu žice in upogib v obliki črke Z na dnu žice.

- Z -konec vstavite v krmilni rog, označite točko na sredini zanke na nosilcu senzorja.

- Izvrtajte majhno luknjo in z majhnim vijakom pritrdite žico na nosilec senzorja.

3. korak: Ožičenje krogličnega balansirnika in skica Arduino

Za ožičenje glejte zgornjo sliko.

Za servo uporabite ločeno napajanje. To je lahko napajalnik ali baterija. Uporabljam stojno napajanje, nastavljeno na 5V.

PID Fiddler bo pritrjen z dvema žicama, eno na Pin 1 (Serial RX) in eno na ozemljitev.

Skica je priložena.

Opombe skice: Vrednost nastavljene točke se bo vsakih 15 sekund spreminjala iz 200 mm na 300 mm. Za ogled izhoda senzorja je koristno uporabiti serijski monitor na Arduino IDE.

4. korak: PID Fiddler 2 - Deli

3D natisnjeni ščit in gumbi najdete tukaj:

4 - 10 Kohmovih loncev

1- Gumbi za trenutni stik:

1- Adafruit enobarvni 128x32 I2C OLED grafični zaslon:

1- Arduino Uno

- razno ping glave (0,1 palca), priključni bloki, priključna žica

5. korak: Pid Fiddler 2 - Ožičenje, montaža in Arduino skica

Za ožičenje ščita uporabite shemo ožičenja.

Nasveti za montažo:

-Za nasvete o izdelavi tiskanih vezij po meri glejte moja navodila:

- Super lepilne glave na 3D tiskanem ščitu.

- Uporabljam žico.

- Uporabite lončke s kvadratnim dnom in odrežite pritrdilne jezičke, jih vroče lepite.

- Komponente so spajkane. Za OLED uporabite žensko glavo, OLED pa lahko preprosto odklopite in odstranite za uporabo v drugih projektih.

Opombe skice:

- Priključite žico iz priključnega bloka (ožičeno na pin 2, TX) na pin 1 (serijski RX) Ball Balancer Arduino. Priključite žico med priključnim blokom (ozemljitev) na ozemljitev Ball Balancer Arduino.

- Držite gumb, nastavite gumbe, da prilagodite nastavitve PID, spustite gumb, da vrednosti pošljete Ball Balancerju.

Korak 6: Uporaba Ball Balancerja in PID Fiddlerja

Edino, kar ostane, je, da se začnete igrati z njim!

- Položite žogo na tirnico.

- Držite gumb na PID Fiddlerju, nastavite P, I in D na nič, ST na 200 za zagon.

- Servo se bo prenehal odzivati.

- Zdaj začnite eksperimentirati z različnimi vrednostmi P, I in D, da vidite, kako vpliva na odziv in gibanje žoge.

- Poskusite spremeniti vrednosti vzorčnega časa (ST). Čas vzorčenja je čas v milisekundah, ki se zbere. Vrednosti so povprečene v času vzorčenja. Izhod senzorja mirujoče tarče se bo nekoliko razlikoval. Če je čas vzorčenja premajhen, bo izhod PID "trepetal". PID poskuša popraviti hrup v odčitkih senzorja. Uporaba daljših časov vzorčenja bo izničila hrup, vendar bo izhod PID -a postal sunkovit.

7. korak:

Se ne uporablja