Balansirna lopta i PID svirač: 7 koraka (sa slikama)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2025-01-23 14:37

Ovaj projekt je predstavljen za ljude koji imaju iskustva u korištenju Arduina. Predznanje o korištenju servo upravljača, OLED ekrana, lonaca, dugmadi, lemljenja bit će od pomoći. Ovaj projekat koristi 3D štampane dijelove.

Ball Balancer je PID testni uređaj za eksperimentiranje s PID podešavanjem. PID Fiddler je daljinski za podešavanje PID podešavanja.

PID se koristi kada vam je potrebna veća kontrola kretanja. Dobar primjer je balansirani robot. Robot mora napraviti mala prilagođavanja kako bi održao ravnotežu i brzo reagirati kako bi se uhvatio ako naiđe na udar ili nalet. PID se može koristiti za podešavanje odziva motora kotača radi održavanja ravnoteže.

PID zahtijeva povratnu informaciju od senzora. Robot za balansiranje koristi žiroskope i akcelerometre za mjerenje apsolutnog ugla robota. Izlaz senzora koristi PID za upravljanje motorima radi održavanja ravnoteže.

Pa zašto sam napravio dosadan balans lopte? Naravno da je super, ali balansirani roboti se prevrću kad nisu pravilno podešeni. Robovi za balansiranje nisu najbolji uređaj za eksperimentiranje s PID podešavanjem. Balansirni loptač je mnogo stabilniji i dobar je vizuelni alat za sagledavanje efekata PID podešavanja. Znanje stečeno pri ugađanju balansnog balansa može se primijeniti na ugađanje robota za balansiranje.

Balansirna kugla je šina na osovinskoj tački. Na šini se nalazi lopta koja se kreće naprijed -natrag po šini kad se šina prevrne. Šina je nagnuta servo pogonom. Na kraju šine nalazi se senzor koji mjeri udaljenost loptice od senzora. Ulaz u PID je udaljenost loptice od senzora, a izlaz PID -a je servo koji naginje šinu i pomiče loptu.

Koristim Arduino PID biblioteku.

PID Fiddler je ono što koristim za podešavanje PID vrijednosti. Ne treba vam, ali pomaže. PID Fiddler je udaljen od Ball Balancer -a, povezuje se samo s dvije žice, a može se spojiti i isključiti dok Ball Balancer radi. Nakon što pronađete najbolje vrijednosti, vrijednosti se mogu teško kodirati u skici vašeg projekta.

Dodatni napori da se PID Fiddler isplati na vrijeme potrebno za promjene tuninga u PID -u. Možete brzo vidjeti rezultate svojih promjena. I može se ponovo koristiti na budućim projektima koji koriste PID -ove. Da ne spominjem da je zabavno graditi, a i izgleda super!

Korak 1: Balansirna kugla - dijelovi

3D ispisani dijelovi nalaze se ovdje:

(Upute za sastavljanje nalaze se u uputama nakon tiskanja na gornjoj poveznici)

Aluminijski kut 1 - 1 "x 1/8", izrezan na 500 mm dužine.

1 - Senzor udaljenosti leta Adafruit VL53L0X:

1 - Hobi servo sa kontrolnom sirenom

1 - Čvrsta žica za povezivanje (oko 7 mm)

- Ostalo. Montažni vijci

1- Arduino Uno

2 - LED diode (crvena, zelena)

3 - 330 Ohm otpornici

- Ostalo. Kratkospojne žice i Oglasna ploča

- Ravna crna boja u spreju

1 - Bijela lopta za stolni tenis

Korak 2: Balansirna kugla - Montaža

Upute za montažu Ball Balancer -a nalaze se ovdje:

Nekoliko dodatnih savjeta:

Poprskajte unutrašnjost šine ravno u crno kako biste smanjili greške senzora.

Veza (prikazana na gornjoj slici):

- Upotrijebite krutu žicu duljine oko 7 mm za povezivanje između trube servo upravljača i nosača senzora.

- Nivelirajte šinu, postavite upravljačku trubu vodoravno na srednju točku servo kretanja (vrijednost servo 90).

- Savijte malu petlju na vrhu žice, a zavoj u obliku slova Z na dnu žice.

- Stavite z kraj u kontrolnu sirenu, označite točku u sredini petlje na nosaču senzora.

- Izbušite malu rupu i malim vijkom pričvrstite žicu na držač senzora.

Korak 3: Ožičenje balansirne kugle i Arduino skica

Za ožičenje pogledajte gornju sliku.

Za servo koristite zasebno napajanje. To može biti napajanje sa stola ili baterija. Koristim stono napajanje postavljeno na 5V.

PID guslač će biti spojen s dvije žice, jednom na pin 1 (serijski RX), a drugom na masu.

Skica je obezbeđena.

Napomene o skici: Vrijednost zadane vrijednosti će se mijenjati sa 200 mm na 300 mm svakih 15 sekundi. Korisno je koristiti serijski monitor na Arduino IDE -u da vidite izlaz senzora.

Korak 4: PID svirač 2 - dijelovi

3D štampani štit i dugmad nalaze se ovdje:

4 - 10 Kohm lonaca

1- Dugmad za trenutni kontakt:

1- Adafruit monokromatski 128x32 I2C OLED grafički ekran:

1- Arduino Uno

- ostalo ping zaglavlja (0,1 in), priključni blokovi, spojna žica

Korak 5: Pid Fiddler 2 - Ožičenje, montaža i Arduino skica

Za ožičenje oklopa upotrijebite dijagram ožičenja.

Savjeti za montažu:

-Za savjete o izradi prilagođenih pločica pogledajte moje upute:

- Super ljepila zaglavlja na 3D štampanom štitu.

- Koristim žičanu žicu.

- Koristite lonce sa četvrtastim dnom i odrežite držače za montažu, vruće ih zalijepite na mjesto.

- Komponente su lemljene. Za OLED koristite žensko zaglavlje, a OLED se može lako isključiti i ukloniti za upotrebu u drugim projektima.

Bilješke o skici:

- Spojite žicu s priključnog bloka (ožičeno na pin 2, TX) na pin 1 (serijski RX) Ball Balancer Arduina. Spojite žicu između priključnog bloka (mase) na uzemljenje Ball Balancer Arduina.

- Držite pritisnuto dugme, podesite dugmad za podešavanje PID postavki, otpustite dugme za slanje vrednosti u balans balansa.

Korak 6: Korištenje Ball Balancer -a i PID Fiddler -a

Jedino što preostaje je da se počnete igrati s tim!

- Stavite loptu na šinu.

- Držite tipku pritisnutom na PID sviraču, postavite P, I i D na nulu, ST na 200 za početak.

- Servo prestaje reagirati.

- Sada počnite eksperimentirati s različitim vrijednostima P, I i D da vidite kako to utječe na odgovor i kretanje loptice.

- Pokušajte promijeniti vrijednosti za vrijeme uzorkovanja (ST). Vrijeme uzorkovanja je vrijeme u milisekundama koje se prikupljaju. Vrijednosti su prosječne za vrijeme uzorkovanja. Izlaz senzora mirne mete će se razlikovati za malu količinu. Ako je vrijeme uzorkovanja premalo, izlaz PID -a će "podrhtavati". PID pokušava ispraviti šum u očitanjima senzora. Korištenje dužih vremena uzorkovanja ublažit će šum, ali izlaz PID -a će postati trzaj.

Korak 7:

Not Used