Az Animatronics alapjai - a szervomotor: 8 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:40

Akár vidám ünnepi kijelző az áruház ablakában, akár ijesztő halloweeni tréfa, semmi sem vonzza a figyelmet, mint egy animált báb.

Ezeket az elektronikusan vezérelt animációkat néha "animatronikának" nevezik, és ez az utasítás megtanítja a legalapvetőbb típus elkészítését, amelyet egyetlen szervomotor vezérel.

Agyként az Arduino mikrokontrollert fogjuk használni, és meglátjuk, hogyan működik a potenciométer és a szervo belül, és megtanítunk három különböző vezérlési módot is felépíteni:

1 - Folyamatosan ismétlődő mozgás

2 - Távirányítású mozgás

3 - Aktivált mozgás (fényérzékelő segítségével)

1. lépés: Alkatrészlista

Szükséged lesz egy mikrokontrollerre (az első képen az Arduino található a https://adafru.it weboldalon, a költségvetési alkatrészcsomaggal együtt, összesen 30 dollárért) és egy szervomotorra (egy kis torony verzió látható a második képen) egyes csatlakozóalkatrészekkel együtt, ugyanabból a boltból, 12 dollárért). Szüksége lesz egy kis kondenzátorra vagy egy erősebb feszültségforrásra is, ha több szervomotort üzemeltet (az Arduino 9V -os fali töltője működni fog)

A mikrokontroller egy teljes PC számítógép egyetlen chipen. Nyilvánvalóan nem olyan erős, mint az otthoni számítógép, nagyon nagy a RAM -ja, nincs lemezmeghajtó, nincs billentyűzet vagy egér, de nagyon jól irányítja a dolgokat (innen a név). Ezen chipek egyike megtalálható sok mindennapi cikkben, például mosógépekben és automatikus üzemanyag -befecskendező számítógépekben.

Az "Arduino" márkájú mikrovezérlők további áramköröket is hozzáadnak, amelyek összekötik a külvilággal, és egy kényelmes táblára helyezik.

Figyelje meg, hogy a "költségvetési alkatrészek készletében" néhány vezeték, ellenállás, LED -lámpa és egy kék gombpár található, amelyeket potenciométereknek neveznek. A potenciométerekről bővebben a következő lépésben.

Végül szüksége lesz egy szervomotorra, és néhány csavaros csatlakozóval rendelkezik, amelyek rögzítik a mozgó bábhoz. Ebben a leckében az X alakú csatlakozót fogjuk használni.

2. lépés: A potenciométer áttekintése

A potenciométer lényegében egy fényerő -szabályozó gomb - vagy az elektronika terminológiájában - egy pár változó ellenállás. A gomb elforgatásával az egyik ellenállást nagyobbra, a másikat pedig kisebbre állítjuk.

Legtöbbször egy potenciométert (néha "edénynek" nevezünk) a feszültség szabályozására használunk a fent bemutatott kapcsolási rajz segítségével.

A bal oldali kép az aktuális edényt mutatja, a felső és alsó vezetékek a +5 és a föld feszültséghez vannak csatlakoztatva, és a középső vezeték a kívánt feszültséget adja ki. A középső diagram egy edény szimbólumát, az utolsó diagram pedig az egyenértékű áramkört mutatja.

A képek a Wikimedia.org -tól származnak

3. lépés: Szervo motor felülvizsgálata

A szervomotor négy fő részből áll.

1. Olyan motor, amely képes előre -hátra fordulni, általában nagy sebességgel és nyomatékkal.

2. Egy helyzetérzékelő rendszer, amely meg tudja mondani, hogy a szervomotor éppen milyen szögben van

3. Egy hajtóműrendszer, amely sok motorfordulatot képes elvégezni, és kis szögmozgást eredményezni.

4. Vezérlő áramkör, amely kijavíthatja a tényleges szög és a kívánt alapszög közötti hibát.

Az első és második rész az első képen látható. Vegye figyelembe, hogy a 2. rész egy potenciométer.

A 3. rész a második képen látható.

A 4. rész a harmadik képen látható.

4. lépés: Ismétlődő mozgás

Itt arra késztetjük a "Bender" bábunk fejét, hogy balra és jobbra forduljon előre -hátra, amíg az áramellátás az USB -kábelről van csatlakoztatva. Ez nagyszerű egy szórakoztató ünnepi kijelzőhöz, amelyet egész nap mozgatni szeretne.

Az Arduino integrált fejlesztői környezetet (IDE) tartalmaz, amely fantasztikus módja annak, hogy a számítógéphez egy olyan alkalmazást mellékeljen, amely utasításokat adhat neki (az Arduino IDE ikon egy oldalirányú 8. ábra). Ezek az utasítások a táblán maradnak, még akkor is, ha leválasztják a számítógépet, és újra elkezdenek futni, amikor újra csatlakoztatja az Arduino -t. Ebben az esetben a "Sweep" nevű szoftvert fogjuk használni, amely megtalálható az IDE példákban a "Servo" kategóriában.

Ezután csatlakoztassa a szervót egy 5 voltos stabilizált kondenzátorhoz (piros szervohuzal az Arduino +5 -hez, barna szervohuzal az Arduino GND -hez) és a vezérlőjelhez (sárga szervohuzal az Arduino kimeneti csapjához). A bábfej opcionális;-)

RÉSZLETEK:

Ha a fentiek kissé zavaróak voltak, a részletes utasítások a következők:

A lépés - Az Arduino programozása

• Nyissa meg az Arduino IDE -t (8. ábra legyen az asztalon)
• Az „Eszközök” alatt ellenőrizze, hogy a „Tábla” beállítása „Arduino/Genuino Uno”.
• Csatlakoztassa az Arduino hardvert a számítógéphez az USB -kábel segítségével
• Győződjön meg arról, hogy az „Eszközök” alatti „Port” beállítás az Arduino számára is konfigurálva van.
• A „Fájlok” alatt válassza ki a „Példa” nevű „Sweep” (a „Servók” alatt található)
• Mielőtt használná vagy szerkesztené ezt a fájlt, kérjük, „Mentse másként” egy másik fájlnevet (lehet az Ön neve, vagy bármi, amit választ). Ezzel a fájl változatlan marad a számítógépet használó következő tanuló számára.
• A nyílgombbal (vagy a „Vázlat” alatt válassza a „Feltöltés” lehetőséget a Sweep vázlat feltöltéséhez az Arduino -hoz

B lépés - A szervomotor csatlakoztatása a söpréshez

Ebben a részben a https://learn.adafruit.com/adafruit-arduino-lesso… oldalon leírt áramkörök változatait építjük össze. A szervó vörös és barna vezetékét az Ardiuno +5 és GND-jéhez csatlakoztatjuk, illetőleg. Feszültség -kiegyenlítő kondenzátort is helyezünk erre a feszültségre, és végül a szervó sárga vezetékét az Arduino 9 kimeneti csapjához kötjük.

• Húzza ki az Arduino -t az USB -portból, amikor az áramkört építi.
• Az 5 V -ot és a földet fogjuk használni az Arduino tábláról, ezért a piros és a zöld vezetékek segítségével vigye azokat a kenyérsütő táblájára.
• Mivel az áramellátás kissé ingatag lehet az USB -porttól (nem sok áram, és a szervomotor miatt az Arduino kártya visszaállhat az alacsony áram miatt), kondenzátort helyezünk erre a feszültségre, ügyelve arra, hogy a vezeték „mínusz - "A földön van.
• Most csatlakoztassa a Servo vezetékes vörös (+5) és barna (föld) csatlakozóit a kenyérsütő táblához.
• A végső elektromos csatlakozás a vezérlőjel. A SWEEP program az Arduino #9 érintkezőjét használja a vezérlőjel küldéséhez, ezért csatlakoztassa ezt a szervomotor sárga (vezérlő) vezetékéhez.
• VÁLASZTHATÓ - A kiválasztott Animatronic fejet és annak alapját a szervomotor tetejére helyezheti, mielőtt kipróbálná. Kérjük, legyen szelíd, mivel az illeszkedés nem tökéletes, és a műanyag alkatrészek eltörnek.
• Képesnek kell lennie arra, hogy USB tápellátást alkalmazzon az Arduino -hoz, és a SWEEP programnak futnia kell, ami miatt a szervomotor előre -hátra söpör.

C lépés - A SWEEP program módosítása

• Mielőtt használná vagy szerkesztené ezt a fájlt, kérjük, „Mentse másként” egy másik fájlnevet (lehet az Ön neve, vagy bármi, amit választ). Valószínűleg ezt már az A. lépésben megtette. Az alábbi részek mindegyikéhez jegyezze fel megfigyeléseit, valamint a kódon végrehajtott módosításokat.
• Stopperrel mérje meg, mennyi ideig tart a seprés végig és vissza _
• Módosítani fogja a szoftvert (néha „kódnak” vagy „vázlatnak” is nevezik)
• Módosítsa mindkét „Késleltetés” értéket 15 -ről egy másikra. Milyen értéket használtál? _. Mit gondol, mi lesz az új SWEEP idő? _. Mérje meg az új SWEEP időt és jegyezze fel az esetleges eltéréseket _.
• Állítsa vissza a késleltetést 15 -re, és most változtassa meg a pozíciószögeket 180 -ról egyszerűen 90 -re (mindkét érték). Mi a szervo motor új mozgási tartománya (90 fok, vagy több vagy kevesebb?) _.
• Ha a mozgástartományt 90 fokra hagyja, csökkentse a „Késleltetést” 15 -nél kisebb számra. Mennyi kicsi számot tud elérni, mielőtt a szervo szabálytalanul kezd viselkedni, vagy már nem fejezi be a teljes mozgást? _

Ezen lépések elvégzése után minden szükséges mérést és gyakorlatot elvégezhet, hogy készen álljon arra, hogy a szervomotorjával vezérelje a különböző ismétlődő oda -vissza animatronikus mozgásokat, bárhol, kis szögtől egészen 180 fokig, és az Ön által vezérelt sebességek széles skáláján.

5. lépés: Távvezérelt mozgás

Ahelyett, hogy ugyanazt a mozdulatot ismételgetnénk egész nap, ebben a lépésben távvezérljük a "C3PO" animatronikus bábunk helyzetét, hogy balra és jobbra nézzünk, és bármelyik pozíciót közöttük. Mivel az irányítást ember végzi, ezt "nyílt hurkú" vezérlésnek nevezzük.

A nyílt hurkú vezérléssel szabályozhatja a szervomotor pontos helyzetét. Szükségünk lesz egy forgatógombra az elforgatáshoz, és ehhez a kék potenciométert fogjuk használni.

• Szükségünk lesz egy másik helyre a kenyértáblán, amely +5 és 0 (földi) voltos. Futtassa ezeket az áthidaló vezetékeket a kenyértáblán lévő sorok elválasztásához, és tegye őket egy sorra egymástól, hogy egy vonalba kerüljön a potenciométer külső csapjaival, amelyeket pillanatok alatt hozzáadunk.
• Most adja hozzá a potenciométert. Mielőtt a potenciométer csapjait a kenyértáblába tolná, győződjön meg arról, hogy mindhárman a megfelelő lyukakkal vannak egy vonalban, majd nyomja le a csapokat egyenesen lefelé, hogy ne hajoljanak meg. A potenciométer középső csapja az Arduino analóg bemenetéhez (A0) csatlakozik. Ehhez további vezetéket adnak hozzá.
• A potenciométer feszültségének leolvasásához és a szervomotor vezérléséhez a „KNOB” szoftvert fogjuk használni, amely szintén megtalálható a Fájl -> Példák -> Szervó alatt. Futtassa a programot, forgassa el a gombot, és jegyezze fel, amit észlelt.

Természetesen vezethet néhány nagyon hosszú vezetéket úgy, hogy a vezérlőgomb az animatronic bábutól eltérő helyiségben legyen, vagy csak rövid távolságra legyen (például a fényképezőgép felvétele, ha filmet forgat).

6. lépés: Aktivált mozgás (érzékelő használatával)

Néha azt szeretné, ha bábja hirtelen megmozdulna - különösen az ijesztő halloweeni csínyek miatt, vagy még több figyelem felkeltése érdekében. Ebben a lépésben újrakonfiguráljuk bábunkat, a „Húsvét -szigeti fejet”, hogy gyorsan megfordulhassunk, és szembenézzünk azzal, aki elmegy, és árnyékot vet a fényérzékelőre.

A szervomotor érzékelővezérlése esetén fényérzékelőt fogunk használni, amely a szervomotor pontos helyzetét szabályozza. Minél sötétebb az árnyék az érzékelőre (és feltehetően minél közelebb jár a személy a bábhoz), annál gyorsabban és távolabb fordítja a fejét a báb.

• Eltávolítjuk a potenciométert, és kicseréljük két ellenállás egyenértékű áramkörére. Ebben az esetben a két ellenállás (R2) egyike fényérzékelő lesz.
• Ahhoz, hogy egy kis teret kapjunk, szétterítjük a +5 V (bal) és 0 V -os földelő (jobb) lumpereket, hogy hozzáadhassuk a 10K ohmos ellenállást és a fényérzékelőt, amelyek középen vannak csatlakoztatva, ugyanabban a sorban, mint az analóg bemenethez vezető áthidaló kábel nulla (A0) az Arduino táblán.
• A keze árnyékával takarja el a fényérzékelőt, és használjon más módszereket, hogy a fényérzékelő a lehető legtöbb és legkevesebb fényt kapja. El tudja érni a teljes 180 fokos mozgást?

Csakúgy, mint a távirányító verziójában, a fotóellenállást jó távolságra helyezheti el az animatronic bábjától, és megváltoztathatja az ellenállás értékeit, vagy a szoftver programozását a bábreakciók megváltoztatásához.

7. lépés: Most próbáld ki

Most elsajátította az animatronikus mozgás három alapvető típusát, amelyeket egyetlen szervomotorral hozhat létre.

- Ismétlődő mozgás

- Távirányítású mozgás

- Mozgás aktiválása érzékelők segítségével

Ezt a következő szintre emelheti különféle bábok, mozgás, kezelőszervek és természetesen a művészi alkotások használatával, amelyeket csak Ön hozhat létre!