Lodes balansētājs un PID vijolnieks: 7 soļi (ar attēliem)

2025 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2025-01-23 14:59

Šis projekts ir paredzēts cilvēkiem, kuriem ir pieredze ar Arduino lietošanu. Priekšzināšanas par servo, OLED displeju, podu, pogu, lodēšanas izmantošanu būs noderīgas. Šajā projektā tiek izmantotas 3D drukātas detaļas.

Ball Balancer ir PID testa iekārta, lai eksperimentētu ar PID regulēšanu. PID Fiddler ir tālvadības pults PID regulēšanas regulēšanai.

PID tiek izmantots gadījumos, kad nepieciešama lielāka kustības kontrole. Labs piemērs ir balansēšanas robots. Robotam ir jāveic nelieli pielāgojumi, lai saglabātu līdzsvaru, un ātri jāreaģē, lai noķertu sevi, ja tas saskaras ar triecienu vai grūdienu. PID var izmantot, lai noregulētu riteņu motoru reakciju, lai saglabātu līdzsvaru.

PID ir nepieciešama atgriezeniskā saite no sensora. Līdzsvarojošais robots izmanto žiroskopus un akselerometrus, lai izmērītu robota absolūto leņķi. Sensora izeju PID izmanto, lai kontrolētu motorus, lai saglabātu līdzsvaru.

Tātad, kāpēc es izveidoju garlaicīgu bumbu līdzsvarotāju? Protams, tas ir forši, bet balansēšanas roboti apgāžas, ja tie nav pareizi noregulēti. Līdzsvarošanas roboti nav labākā ierīce, lai eksperimentētu ar PID regulēšanu. Lodīšu balansētājs ir daudz stabilāks un ir labs vizuāls instruments, lai redzētu PID regulēšanas efektus. Zināšanas, kas iegūtas, pielāgojot lodīšu līdzsvarotāju, var tikt izmantotas balansēšanas robota noregulēšanai.

Lodīšu balansētājs ir sliede pagrieziena punktā. Uz sliedes ir bumba, kas pārvietojas uz priekšu un atpakaļ pa sliedi, kad sliede ir apgāzta. Sliede ir apgāzta ar servo. Sliedes galā ir sensors, kas mēra lodītes attālumu no sensora. PID ievade ir lodītes attālums no sensora, un PID izeja ir servo, kas apgāž sliedi un pārvieto bumbu.

Es izmantoju Arduino PID bibliotēku.

PID fiddler ir tas, ko es izmantoju, lai noregulētu PID vērtības. Jums tas nav vajadzīgs, bet tas palīdz. PID fiddler atrodas attālināti no lodīšu balansētāja, tas savienojas tikai ar diviem vadiem, un to var pievienot un atvienot, kamēr darbojas bumbu balansētājs. Kad esat atradis labākās vērtības, vērtības var būt grūti iekodētas jūsu projekta skicē.

Papildu pūles, lai izveidotu PID fiddler, atmaksājas laikā, kas nepieciešams, lai veiktu PID regulēšanas izmaiņas. Jūs varat ātri redzēt izmaiņu rezultātus. Un to var atkārtoti izmantot turpmākajos projektos, kuros tiek izmantoti PID. Nemaz nerunājot par to, ka to ir jautri būvēt, un izskatās forši!

1. solis: lodīšu līdzsvarotājs - daļas

3D drukātās detaļas atrodamas šeit:

(Montāžas instrukcija ir atrodama iepriekšējās saites norādījumos pēc drukāšanas)

1 - 1 "x 1/8" alumīnija leņķis, sagriezts līdz 500 mm garumam.

1 - Adafruit VL53L0X Lidojuma attāluma sensora laiks:

1 - Hobby Servo ar vadības ragu

1 - Stīvs vads savienošanai (apmēram 7 mm)

- Dažādi Montāžas skrūves

1- Arduino Uno

2 - gaismas diodes (sarkana, zaļa)

3 - 330 omi rezistori

- Dažādi Jumper vadi un maizes dēlis

- Plakana melna aerosola krāsa

1 - balta galda tenisa bumba

2. solis: lodīšu līdzsvarotājs - montāža

Lodes balansētāja montāžas instrukcija atrodama šeit:

Daži papildu padomi:

Izsmidziniet sliedes iekšpusi ar plakanu melnu krāsu, lai samazinātu sensora radīto kļūdu.

Savienojums (parādīts attēlā iepriekš):

- Savienošanai starp servo vadības ragu un sensora kronšteinu izmantojiet apmēram 7 mm garu stiepli.

- Izlīdziniet sliedi, novietojiet vadības ragu horizontāli servo kustības viduspunktā (servo vērtība 90).

- Salieciet nelielu cilpu stieples augšdaļā un z formas līkumu stieples apakšā.

- Ievietojiet z galu vadības ragā, atzīmējiet punktu cilpas centrā uz sensora kronšteina.

- Izurbiet nelielu caurumu un ar nelielu skrūvi piestipriniet vadu sensora kronšteinam.

3. darbība: lodīšu līdzsvarotāja elektroinstalācija un Arduino skice

Elektroinstalāciju skatiet iepriekš redzamajā attēlā.

Izmantojiet atsevišķu servo barošanas avotu. Tas var būt strāvas padeves avots vai akumulators. Es izmantoju 5V sprieguma barošanas bloku.

PID fiddler tiks piestiprināts ar diviem vadiem, viens pie 1. tapas (Serial RX) un otrs pie zemes.

Skice ir nodrošināta.

Skices piezīmes: Iestatītās vērtības vērtība mainīsies no 200 mm uz 300 mm ik pēc 15 sekundēm. Ir lietderīgi izmantot Arduino IDE sērijas monitoru, lai redzētu sensora izeju.

4. solis: PID fiddler 2 - Parts

3D drukāts vairogs un pogas ir atrodamas šeit:

4 - 10 Kohm podi

1- īslaicīgas kontaktu pogas:

1- Adafruit Monochrome 128x32 I2C OLED grafiskais displejs:

1- Arduino Uno

- dažādi. galvenes ping (.1 collas), spaiļu bloki, savienojuma vads

5. solis: Pid Fiddler 2 - Elektroinstalācija, montāža un Arduino skice

Ekrāna vadu pievienošanai izmantojiet elektroinstalācijas shēmu.

Montāžas padomi:

-Lai saņemtu padomus par pielāgotu shēmu plates izveidi, skatiet manu pamācību:

- Super līmes galvenes uz 3D drukātā vairoga.

- Es izmantoju stiepļu ietīšanas stiepli.

- Izmantojiet kvadrātveida dibena podus un nogrieziet stiprinājuma cilpas, karsti pielīmējiet tās vietā.

- Sastāvdaļas ir pielodētas. Izmantojiet sieviešu galveni OLED, un OLED var viegli atvienot un noņemt, lai to izmantotu citos projektos.

Skices piezīmes:

- Pievienojiet vadu no spaiļu bloka (savienots ar 2. kontaktu, TX) ar lodīšu balansētāja Arduino 1. kontaktu (sērijas RX). Savienojiet vadu starp spaiļu bloku (zemi) ar lodīšu balansētāja Arduino zemi.

- Turiet nospiestu pogu, noregulējiet pogas, lai pielāgotu PID iestatījumus, atlaidiet pogu, lai nosūtītu vērtības uz bumbu līdzsvarotāju.

6. darbība: bumbiņu balansētāja un PID fiddler izmantošana

Atliek tikai sākt ar to spēlēties!

- Novietojiet bumbu uz sliedes.

- Lai sāktu, turiet nospiestu PID fiddler pogu, iestatiet P, I un D līdz nullei, ST līdz 200.

- Servo pārstās reaģēt.

- Tagad sāciet eksperimentēt ar dažādām P, I un D vērtībām, lai redzētu, kā tas ietekmē bumbas reakciju un kustību.

- Mēģiniet mainīt parauga laika (ST) vērtības. Izlases laiks ir laiks, kas tiek ievadīts milisekundēs. Vērtības tiek aprēķinātas vidēji izlases laikā. Stacionāra mērķa sensora izeja nedaudz mainīsies. Ja parauga laiks ir pārāk mazs, PID izeja "satricinās". PID mēģina labot troksni sensora rādījumos. Izmantojot garāku parauga laiku, troksnis tiks izlīdzināts, bet PID izeja kļūs saraustīta.

7. darbība:

Nav izmantots