Pallotasapaino ja PID -viulisti: 7 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Tämä projekti on tarkoitettu ihmisille, joilla on kokemusta Arduinon käytöstä. Aiempi tieto servojen, OLED -näyttöjen, kattiloiden, painikkeiden ja juottamisen käytöstä on hyödyllistä. Tässä projektissa käytetään 3D -painettuja osia.

Ball Balancer on PID -testauslaite PID -virityksen kokeiluun. PID Fiddler on kaukosäädin PID -virityksen säätämiseen.

PID -tunnusta käytetään, kun tarvitset enemmän liikkeen hallintaa. Hyvä esimerkki on tasapainotusrobotti. Robotin on tehtävä pieniä säätöjä tasapainon säilyttämiseksi ja nopea reagointi, jos se törmää tai törmää. PID: tä voidaan käyttää pyörän moottorien vasteen säätämiseen tasapainon ylläpitämiseksi.

PID edellyttää palautetta anturilta. Tasapainotusrobotti käyttää gyroskooppia ja kiihtyvyysmittaria robotin absoluuttisen kulman mittaamiseen. PID käyttää anturin lähtöä moottoreiden ohjaamiseen tasapainon ylläpitämiseksi.

Joten miksi tein tylsän pallotasaajan? Toki se on siistiä, mutta tasapainotusrobotit kaatuvat, kun niitä ei ole viritetty oikein. Tasapainotusrobotit eivät ole paras laite PID -virityksen kokeiluun. Pallotasaaja on paljon vakaampi ja on hyvä visuaalinen työkalu nähdä PID -virityksen vaikutukset. Pallotasaajan virityksestä saatuja tietoja voidaan soveltaa tasapainotusrobotin virittämiseen.

Ball Balancer on kisko kääntöpisteessä. Kiskolla on pallo, joka liikkuu edestakaisin kiskolla, kun kisko kallistuu. Kisko on kallistettu servolla. Kiskon päässä on anturi, joka mittaa pallon etäisyyden anturista. PID: n tulo on pallon etäisyys anturista, ja PID: n lähtö on servo, joka kallistuu kiskoon ja liikuttaa palloa.

Käytän Arduinon PID -kirjastoa.

PID Fiddler on mitä käytän PID -arvojen virittämiseen. Et tarvitse sellaista, mutta se auttaa. PID Fiddler on kaukana pallotasapainosta, se kytketään vain kahdella johdolla, ja se voidaan kytkeä ja irrottaa pallon tasapainottimen ollessa käynnissä. Kun olet löytänyt parhaat arvot, arvot voidaan koodata projektiluonnoksessasi.

PID Fiddlerin tekeminen ylimääräisellä vaivalla maksaa itsensä takaisin ajallaan, joka kuluu PID: n viritysmuutosten tekemiseen. Näet muutosten tulokset nopeasti. Ja sitä voidaan käyttää uudelleen tulevissa projekteissa, joissa käytetään PID -tunnuksia. Puhumattakaan siitä, että se on hauska rakentaa ja näyttää siistiltä!

Vaihe 1: Pallotasaaja - osat

3D -tulostetut osat löytyvät täältä:

(Asennusohjeet löytyvät yllä olevan linkin tulostamisen jälkeisistä ohjeista)

1 - 1 "x 1/8" alumiinikulma, leikattu 500 mm: n pituiseksi.

1 - Adafruit VL53L0X Lentoajan etäisyysanturi:

1 - Hobby Servo, jossa on äänitorvi

1 - Jäykkä lanka kytkentään (noin 7 mm)

- Muut Kiinnitysruuvit

1- Arduino Uno

2 - LEDit (punainen, vihreä)

3 - 330 ohmin vastukset

- Muut Hyppyjohdot ja leipälauta

- Tasainen musta ruiskumaali

1 - Valkoinen Ping Pong -pallo

Vaihe 2: Pallotasaaja - Kokoonpano

Pallotasaajan asennusohjeet löytyvät täältä:

Muutamia lisävinkkejä:

Suihkuta kiskon sisäpuoli litteäksi mustaksi anturin virheen vähentämiseksi.

Liitos (näkyy yllä olevassa kuvassa):

- Käytä noin 7 mm: n pituista jäykkää johtoa servo -ohjaustorven ja anturikannattimen väliseen kytkentään.

- Tasoita kisko, aseta ohjaustorvi vaakasuoraan servoliikkeen keskikohtaan (servoarvo 90).

- Taivuta pieni silmukka langan yläosaan ja z -muotoinen mutka langan alaosaan.

- Aseta z -pää ohjaustorveen, merkitse silmukan keskellä oleva kohta anturin kiinnikkeeseen.

- Poraa pieni reikä ja kiinnitä lanka anturin kiinnikkeeseen pienellä ruuvilla.

Vaihe 3: Pallotasaajan johdotus ja Arduino -luonnos

Katso johdotus yllä olevasta kuvasta.

Käytä erillistä virtalähdettä servolle. Tämä voi olla penkkivirtalähde tai akku. Käytän penkkivirtalähdettä, jonka jännite on 5 V.

PID Fiddler kiinnitetään kahdella johdolla, yksi nastaan 1 (sarjavastaanotto) ja toinen maahan.

Luonnos on mukana.

Luonnoshuomautuksia: Asetusarvo muuttuu 200 mm: stä 300 mm: iin 15 sekunnin välein. On hyödyllistä käyttää Arduino IDE: n sarjamonitoria nähdäksesi anturin lähdön.

Vaihe 4: PID Fiddler 2 - Osat

3D -painettu kilpi ja nupit löytyvät täältä:

4 - 10 Kohm ruukut

1- Väliaikaiset yhteyspainikkeet:

1- Adafruit Monochrome 128x32 I2C OLED -näyttö:

1- Arduino Uno

- sekalaista otsikon ping (.1 tuumaa), riviliittimet, kytkentäjohto

Vaihe 5: Pid Fiddler 2 - Johdotus, kokoonpano ja Arduino -luonnos

Käytä kytkentäkaaviota suojan kytkemiseen.

Kokoonpanovinkit:

-Vinkkejä mukautettujen piirilevyjen tekemiseen on ohjeessa:

- Superliima -otsikot 3D -painetussa kilvessä.

- Käytän lankakäärelankaa.

- Käytä neliönmuotoisia kattiloita ja katkaise kiinnityskielekkeet, liimaa ne paikalleen.

- Komponentit on juotettu. Käytä naarasotsikkoa OLED -laitteeseen, ja OLED voidaan helposti irrottaa ja irrottaa käytettäväksi muissa projekteissa.

Luonnoshuomautuksia:

- Kytke johdin liittimestä (johdotettu liittimeen 2, TX) pallotasapainon Arduino nastaan 1 (sarjaliitäntä). Kytke johto riviliittimen (maadoitus) ja Arduino Ball Balancerin maan välille.

- Pidä painiketta painettuna, säädä nuppeja PID -asetusten säätämiseksi, vapauta painike lähettääksesi arvot Ball Balancerille.

Vaihe 6: Pallon tasapainotuslaitteen ja PID Fiddlerin käyttö

Ainoa asia, joka on jäljellä, on aloittaa pelaaminen sen kanssa!

- Aseta pallo kiskolle.

- Pidä PID Fiddler -painiketta painettuna, aseta P, I ja D nollaan, ST arvoon 200 aloittaaksesi.

- Servo lakkaa vastaamasta.

- Aloita nyt kokeilu eri P-, I- ja D -arvoilla nähdäksesi, miten se vaikuttaa pallon vasteeseen ja liikkeeseen.

- Kokeile muuttaa näytteen ajan (ST) arvoja. Näyteaika on aika millisekunteina, kun syöttö kerätään. Arvot lasketaan näyteajan keskiarvona. Pysäytetyn kohteen anturin lähtö vaihtelee pienellä määrällä. Jos näyteaika on liian lyhyt, PID: n lähtö "värisee". PID yrittää korjata anturin lukemissa olevaa kohinaa. Pidempien näytteenottoaikojen käyttäminen tasoittaa kohinaa, mutta PID -lähdöstä tulee nykivää.

Vaihe 7:

Ei käytetty