איזון כדור וכנר PID: 7 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

פרויקט זה מוצג לאנשים בעלי ניסיון בשימוש בארדואינו. ידע מוקדם בשימוש בסרווואים, מסכי OLED, סירים, כפתורים, הלחמות, יועיל. פרויקט זה משתמש בחלקים מודפסים בתלת מימד.

Ball Balancer הוא מתקן בדיקת PID להתנסות בכוונון PID. PID Fiddler הוא שלט להתאמת כוונון PID.

PID משמש כאשר אתה צריך יותר שליטה בתנועה. דוגמה טובה היא רובוט איזון. הרובוט צריך לבצע התאמות קטנות כדי לשמור על איזון, ותגובה מהירה לתפוס את עצמו אם הוא נתקל בחבטה או דחיפה. ניתן להשתמש ב- PID לכוון את תגובת מנועי הגלגלים כדי לשמור על איזון.

PID דורש משוב מחיישן. רובוט איזון משתמש בג'ירו ומדי תאוצה כדי למדוד את הזווית המוחלטת של הרובוט. פלט החיישן משמש את ה- PID לשליטה במנועים כדי לשמור על איזון.

אז למה הכנתי איזון כדורים משעמם? בטוח שזה מגניב, אבל רובוטים מאזנים מתהפכים כשהם אינם מכוונים כראוי. רובוטים מאזנים אינם המכשיר הטוב ביותר להתנסות בכוונון PID. איזון הכדורים יציב הרבה יותר ומהווה כלי ויזואלי טוב לראות את ההשפעות של כוונון PID. ניתן ליישם את הידע הנצבר מכוונון איזון הכדורים על כוונון רובוט איזון.

איזון הכדור הוא מסילה בנקודת ציר. על המעקה הוא כדור הנע קדימה ואחורה על המעקה כאשר המעקה נטה. למעקה יש סרוו. בקצה המעקה נמצא חיישן המודד את מרחק הכדור מהחיישן. הקלט ל- PID הוא מרחק הכדור מהחיישן, והפלט של ה- PID הוא הסרוו שמטלטל את המעקה ומזיז את הכדור.

אני משתמש בספריית Arduino PID.

הכומר PID הוא מה שאני משתמש בו כדי לכוון את ערכי ה- PID. אתה לא צריך אחד, אבל זה עוזר. ה- PID Fiddler מרוחק מהכדור מאזן הכדור, הוא מתחבר עם שני חוטים בלבד, וניתן לחבר אותו ולנתק אותו כאשר הכדור מאזן פועל. לאחר שתמצא את הערכים הטובים ביותר, ניתן יהיה לקודד את הערכים במערכון הפרויקט שלך.

המאמץ הנוסף של הפיכת הכנר PID משתלם בזמן הנדרש לביצוע שינויים בכוונון ה- PID. תוכל לראות במהירות את תוצאות השינויים שלך. וניתן לעשות בו שימוש חוזר בפרויקטים עתידיים המשתמשים ב- PIDs. שלא לדבר על זה שהוא כיף לבנות, ונראה מגניב!

שלב 1: איזון כדור - חלקים

חלקים מודפסים בתלת -ממד נמצאים כאן:

(הוראות הרכבה נמצאות בהוראות לאחר הדפסה בקישור למעלה)

1 - 1 "x 1/8" זווית אלומיניום, חתוכה לאורך של 500 מ"מ.

1 - חיישן מרחק טיסה של Adafruit VL53L0X:

1 - סרוו תחביבים עם קרן שליטה

1 - חוט נוקשה להצמדה (כ -7 מ מ)

- שונות. ברגי הרכבה

1- Arduino Uno

2 - נוריות (אדום, ירוק)

3 - 330 נגדים של אוהם

- שונות. חוטי מגשר ולוח לחם

- צבע ריסוס שחור שטוח

1 - כדור פינג פונג לבן

שלב 2: איזון כדור - הרכבה

הוראות הרכבה של Balancer Ball נמצאות כאן:

כמה טיפים נוספים:

ריסוס צבע פנימי המסילה בשחור שטוח כדי להפחית את השגיאה מהחיישן.

הצמדה (מוצג בתמונה למעלה):

- השתמש בחוט נוקשה באורך של כ -7 מ מ לצורך הצמדה בין צופר השליטה בסרוו לבין סוגר החיישן.

- יישר את המעקה, הנח את צופר הבקרה אופקית בנקודת האמצע של תנועת הסרו (ערך סרוו 90).

- כופפו לולאה קטנה בחלק העליון של החוט, וכיפוף בצורת z בתחתית החוט.

- הכנס את קצה z לקרן הבקרה, סמן את הנקודה במרכז הלולאה על סוגר החיישנים.

- קדח חור קטן והשתמש בברג קטן לחיבור החוט לתושבת החיישן.

שלב 3: חיווט איזון כדור וסקיצה של ארדואינו

עיין בתמונה למעלה לחיווט.

השתמש בספק כוח נפרד עבור הסרוו. זה יכול להיות ספק כוח ספסל או מארז סוללות. אני משתמש באספק כוח ספסל המוגדר על 5V.

כנר PID יוצמד על ידי שני חוטים, אחד לפין 1 (סידורי RX), ואחד לקרקע.

הסקיצה מסופקת.

הערות סקיצה: ערך נקודת ההגדרה ישתנה מ -200 מ"מ ל -300 מ"מ כל 15 שניות. זה מועיל להשתמש בצג הטורי ב- Arduino IDE כדי לראות את פלט החיישן.

שלב 4: PID Fiddler 2 - חלקים

מגן וכפתורים מודפסים בתלת -ממד נמצאים כאן:

4 - 10 סירים של קוהם

1 לחצני מגע לרגע:

1- תצוגת גרפיקה OLED I2C OLED מונוכרום 128x32:

1- Arduino Uno

- שונות פינג כותרת (.1 אינץ '), בלוקים מסופים, חיבור חוט

שלב 5: פידל כנר 2 - חיווט, הרכבה ושרטוט Arduino

השתמש בתרשים חיווט לחיווט המגן.

טיפים להרכבה:

-לקבלת טיפים להכנת מעגלים מותאמים אישית, עיין במדריך שלי:

- כותרות סופר דבק על המגן המודפס בתלת מימד.

- אני משתמש בחוט עטיפה.

- השתמש בסירים תחתונים מרובעים וחתך את לשוניות ההרכבה, הדבק אותן חם במקומן.

- רכיבים מולחמים. השתמש בכותרת נקבה עבור OLED, וניתן לנתק את ה OLED בקלות ולהסיר אותו לשימוש בפרויקטים אחרים.

הערות סקיצה:

- חבר חוט מגוש הטרמינל (מחובר לסיכה 2, TX) לפין 1 (RX סדרתי) של ה- Bal Balancer Arduino. חבר חוט בין בלוק הטרמינל (הקרקע) לקרקע של כדור האזן ארדואינו.

- החזק את הכפתור, התאם את הכפתורים כדי להתאים את הגדרות ה- PID, כפתור השחרור כדי לשלוח את הערכים לאיזון הכדור.

שלב 6: שימוש באיזון כדור וכדור PID

הדבר היחיד שנותר הוא להתחיל לשחק עם זה!

- הניחו את הכדור על המעקה.

- החזק את הכפתור כלפי מטה ב- PID Fiddler, הגדר את P, I ו- D לאפס, ST עד 200 כדי להתחיל.

- הסרוו יפסיק להגיב.

- התחל להתנסות בערכי P, I ו- D שונים כדי לראות כיצד הוא משפיע על התגובה והתנועה של הכדור.

- נסה לשנות ערכים עבור זמן לדוגמא (ST). זמן המדגם הוא הזמן באלפיות השנייה שהקלט נאסף. הערכים ממוצעים לאורך זמן המדגם. פלט החיישן של מטרה דוממת ישתנה בכמות קטנה. אם זמן הדגימה קטן מדי, הפלט של ה- PID "יתעצבן". ה- PID מנסה לתקן את הרעש בקריאות החיישן. שימוש בזמני מדגם ארוכים יותר יחליק את הרעש, אך הפלט של ה- PID יהפוך לקרוע.

שלב 7:

לא בשימוש