Ball Balancer és PID Fiddler: 7 lépés (képekkel)

2025 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2025-01-23 14:48

Ezt a projektet azoknak mutatjuk be, akik rendelkeznek tapasztalattal az Arduino használatában. A szervók, OLED kijelzők, edények, gombok, forrasztás előzetes ismerete hasznos lehet. Ez a projekt 3D nyomtatott alkatrészeket használ.

A Ball Balancer egy PID tesztelő berendezés a PID hangolás kísérletezésére. A PID Fiddler egy távirányító a PID hangolás beállításához.

A PID akkor használatos, ha jobban kell irányítani a mozgást. Jó példa erre az egyensúlyozó robot. A robotnak apró kiigazításokat kell végrehajtania az egyensúly fenntartása érdekében, és gyors reagálást kell tennie, hogy elkapja magát, ha ütközéssel vagy lökéssel találkozik. A PID segítségével beállítható a kerékmotorok reakciója az egyensúly fenntartása érdekében.

A PID visszajelzést igényel az érzékelőtől. Az egyensúlyozó robot giroszkópokat és gyorsulásmérőket használ a robot abszolút szögének mérésére. Az érzékelő kimenetét a PID a motorok vezérlésére használja az egyensúly fenntartása érdekében.

Akkor miért csináltam egy unalmas golyókiegyenlítőt? Persze jó, de a kiegyensúlyozó robotok felborulnak, ha nincsenek megfelelően beállítva. A kiegyensúlyozó robotok nem a legjobb eszközök a PID hangolás kísérletezésére. A labda kiegyensúlyozó sokkal stabilabb, és jó vizuális eszköz a PID hangolás hatásainak megtekintéséhez. A golyókiegyenlítő hangolásával szerzett ismeretek alkalmazhatók a kiegyensúlyozó robot hangolására.

A labda kiegyensúlyozó egy sín egy elfordulási ponton. A sínen egy golyó van, amely a sínen előre -hátra mozog, amikor a sín megbillen. A sínt egy szervo borítja. A sín végén egy érzékelő található, amely méri a golyó távolságát az érzékelőtől. A PID bemenete a golyó távolsága az érzékelőtől, a PID kimenete pedig az a szervó, amely megbillenti a sínt és mozgatja a labdát.

Az Arduino PID könyvtárat használom.

A PID Fiddler az, amellyel a PID értékeket hangolom. Nincs rá szüksége, de segít. A PID Fiddler távol van a Ball Balancer -től, csak két vezetékkel csatlakozik, és csatlakoztatható és leválasztható a Ball Balancer működése közben. Miután megtalálta a legjobb értékeket, az értékeket keményen lehet kódolni a projekt vázlatában.

A PID -hegedűs létrehozásával járó extra erőfeszítések időben kifizetődnek, és a PID hangolásának módosításához szükséges. Gyorsan láthatja a módosítások eredményét. És újra felhasználható a jövőbeli projektekben, amelyek PID -ket használnak. Arról nem is beszélve, hogy szórakoztató építeni, és jól néz ki!

1. lépés: Gömbkiegyenlítő - alkatrészek

A 3D nyomtatott alkatrészek itt találhatók:

(Az összeszerelési utasítások megtalálhatók a nyomtatás utáni útmutatóban, a fenti linken)

1 - 1 "x 1/8" alumínium szög, 500 mm hosszúságra vágva.

1 - Adafruit VL53L0X Repülési idő érzékelő:

1 - Hobby Servo vezérlőkürttel

1 - Merev huzal az összekötéshez (kb. 7 mm)

- Egyéb Szerelőcsavarok

1- Arduino Uno

2 - LED -ek (piros, zöld)

3 - 330 Ohm ellenállások

- Egyéb Jumper vezetékek és Breadboard

- Lapos fekete spray festék

1 - Fehér ping -pong labda

2. lépés: Gömbkiegyenlítő - összeszerelés

A golyókiegyenlítő összeszerelési útmutatója itt található:

Néhány további tipp:

Permetezze a sín belsejét lapos feketére, hogy csökkentse az érzékelő által okozott hibákat.

Összekötés (a fenti képen látható):

- Használjon körülbelül 7 mm hosszú merev vezetéket a szervo vezérlő kürt és az érzékelő konzol közötti összekötéshez.

- A sínt vízszintbe kell állítani, a vezérlő kürtöt vízszintesen a szervomozgás középső pontjára kell helyezni (szervoérték 90).

- Hajlítson egy kis hurkot a huzal tetején, és egy z alakú hajlítást a huzal alján.

- Helyezze a z végét a vezérlőkürtbe, jelölje meg a hurok közepén lévő pontot az érzékelőkonzolon.

- Fúrjon egy kis lyukat, és egy kis csavarral rögzítse a vezetéket az érzékelő tartójához.

3. lépés: Ball Balancer huzalozás és Arduino vázlat

A kábelezést lásd a fenti képen.

Használjon külön tápegységet a szervóhoz. Ez lehet asztali tápegység vagy akkumulátor. Egy 5V -os tápegységet használok.

A PID Fiddler két vezetékkel lesz csatlakoztatva, az egyik az 1 -es érintkezőhöz (soros RX), a másik pedig a földhöz.

A vázlat biztosított.

Vázlat megjegyzések: Az alapérték 200 mm -ről 300 mm -re változik 15 másodpercenként. Hasznos az Arduino IDE soros monitorának használata az érzékelő kimenetének megtekintéséhez.

4. lépés: PID Fiddler 2 - Alkatrészek

A 3D nyomtatott pajzs és gombok itt találhatók:

4-10 Kohm edény

1- Pillanatnyi kapcsolattartó gombok:

1- Adafruit Monochrome 128x32 I2C OLED grafikus kijelző:

1- Arduino Uno

- egyéb. fejléc ping (.1 hüvelyk), sorkapocs, csatlakozó vezeték

5. lépés: Pid Fiddler 2 - Kábelezés, összeszerelés és Arduino vázlat

Az árnyékolás bekötéséhez használja a kapcsolási rajzot.

Összeszerelési tippek:

-Az egyedi áramköri lapok készítésével kapcsolatos tippeket az oktatóanyagomban talál:

- Szuper ragasztófej a 3D nyomtatott pajzson.

- Drótkötél drótot használok.

- Használjon szögletes aljú edényeket, és vágja le a rögzítő füleket, forró ragasztóval a helyükre.

- Az alkatrészek forrasztva vannak. Használjon női fejlécet az OLED -hez, és az OLED könnyen leválasztható és eltávolítható más projektekhez.

Vázlat megjegyzések:

- Csatlakoztasson egy vezetéket a terminálblokkról (a 2. érintkezőre, TX) a Ball Balancer Arduino 1. tűjére (soros RX). Csatlakoztasson egy vezetéket a sorkapocs (föld) közé a Ball Balancer Arduino testéhez.

- Tartsa lenyomva a gombot, állítsa be a gombokat a PID beállításához, majd engedje el a gombokat, hogy elküldje az értékeket a labdaegyensúlyozónak.

6. lépés: Ball Balancer és PID Fiddler használata

Nincs más hátra, mint elkezdeni játszani vele!

- Helyezze a labdát a sínre.

- Tartsa lenyomva a PID Fiddler gombot, állítsa P, I és D nullára, ST -t 200 -ra az indításhoz.

- A szervó nem válaszol.

- Most kezdjen el kísérletezni különböző P, I és D értékekkel, hogy lássa, hogyan befolyásolja a labda reakcióját és mozgását.

- Próbálja meg megváltoztatni a mintavételi idő (ST) értékeit. A mintavételi idő az az idő milliszekundumban, amikor a bemenet összegyűlik. Az értékeket átlagoljuk a mintavételi idő alatt. Az álló célpont érzékelő kimenete kis mértékben változik. Ha a mintaidő túl kicsi, a PID kimenete "remeg". A PID megpróbálja korrigálni az érzékelő leolvasott zaját. Ha hosszabb mintavételi időt használ, akkor elsimítja a zajt, de a PID kimenete rángatózóvá válik.

7. lépés:

Nem használt