بالانس بال و PID Fiddler: 7 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

این پروژه برای افرادی ارائه می شود که تجربه استفاده از آردوینو را دارند. دانش قبلی در مورد استفاده از سرویس ها ، نمایشگرهای OLED ، قابلمه ها ، دکمه ها ، لحیم کاری ، مفید خواهد بود. این پروژه از قطعات چاپ سه بعدی استفاده می کند.

Ball Balancer یک دستگاه تست PID برای آزمایش تنظیم PID است. PID Fiddler یک کنترل از راه دور برای تنظیم تنظیم PID است.

PID زمانی مورد استفاده قرار می گیرد که نیاز به کنترل بیشتر حرکت داشته باشید. یک مثال خوب یک ربات متعادل کننده است. این ربات باید تنظیمات کوچکی را برای حفظ تعادل انجام دهد و در صورت برخورد با ضربه یا فشار ، سریع واکنش نشان دهد. از PID می توان برای تنظیم پاسخ موتورهای چرخ جهت حفظ تعادل استفاده کرد.

PID نیاز به بازخورد از یک سنسور دارد. یک ربات متعادل کننده از ژیروسکوپ و شتاب سنج برای اندازه گیری زاویه مطلق ربات استفاده می کند. خروجی سنسور توسط PID برای کنترل موتورها برای حفظ تعادل استفاده می شود.

پس چرا من یک بالانس کننده توپ خسته کننده ساختم؟ مطمئناً جالب است ، اما وقتی روبات ها به درستی تنظیم نمی شوند ، تعادل ایجاد می کند. روبات های متعادل کننده بهترین وسیله برای آزمایش تنظیم PID نیستند. بالانس کننده توپ بسیار پایدارتر است و یک ابزار بصری خوب برای مشاهده اثرات تنظیم PID است. دانش به دست آمده از تنظیم تنظیم کننده توپ را می توان برای تنظیم یک روبات متعادل استفاده کرد.

بال بالانسر یک ریل روی نقطه محوری است. روی ریل یک توپ است که هنگام چرخاندن ریل به جلو و عقب روی ریل حرکت می کند. ریل دارای سروو است. در انتهای ریل سنسوری قرار دارد که فاصله توپ را از سنسور اندازه گیری می کند. ورودی PID فاصله توپ از سنسور است و خروجی PID سروو است که به ریل هدایت می کند و توپ را حرکت می دهد.

من از کتابخانه Arduino PID استفاده می کنم.

PID Fiddler چیزی است که من برای تنظیم مقادیر PID از آن استفاده می کنم. شما به یکی احتیاج ندارید ، اما کمک می کند. PID Fiddler از Ball Balancer فاصله دارد ، فقط با دو سیم متصل می شود و می توان آن را در حالی که Ball Balancer در حال کار است متصل و قطع کرد. هنگامی که بهترین مقادیر را پیدا کردید ، می توانید مقادیر را در طرح پروژه خود سخت کدگذاری کنید.

تلاش اضافی برای ایجاد PID Fiddler در زمان لازم برای ایجاد تغییرات در PID نتیجه می دهد. به سرعت می توانید نتایج تغییرات خود را مشاهده کنید. و می تواند در پروژه های آینده که از PID ها استفاده می کنند مجدداً استفاده شود. ناگفته نماند که ساختن آن سرگرم کننده است و جالب به نظر می رسد!

مرحله 1: بالانس بال - قطعات

قطعات چاپ سه بعدی در اینجا یافت می شوند:

(دستورالعمل مونتاژ در دستورالعمل های پس از چاپ در پیوند بالا موجود است)

1 - 1 "x 1/8" زاویه آلومینیوم ، برش به طول 500 میلی متر.

1 - سنسور فاصله پرواز Adafruit VL53L0X:

1 - سرگرمی سرگرمی با بوق کنترل

1 - سیم سفت برای اتصال (حدود 7 میلی متر)

- متفرقه پیچ های نصب

1- آردوینو اونو

2 - LED (قرمز ، سبز)

3 - مقاومت 330 اهم

- متفرقه سیم های جامپر و Breadboard

- رنگ اسپری تخت سیاه

1 - توپ پینگ پنگ سفید

مرحله 2: بالانس بال - مونتاژ

دستورالعمل مونتاژ توپ بالانس در اینجا یافت می شود:

چند نکته اضافی:

اسپری داخل ریل را به رنگ مشکی رنگ کنید تا خطای سنسور کاهش یابد.

پیوند (در تصویر بالا نشان داده شده است):

- برای اتصال بین بوق کنترل سروو و براکت سنسور از سیم سفتی به طول حدود 7 میلی متر استفاده کنید.

- ریل را تراز کنید ، بوق کنترل را به صورت افقی در نقطه وسط حرکت سروو قرار دهید (مقدار سروو 90).

- یک حلقه کوچک در بالای سیم و یک خم z شکل در پایین سیم خم کنید.

- انتهای z را در بوق کنترل قرار دهید ، نقطه را در مرکز حلقه براکت سنسور علامت گذاری کنید.

- یک سوراخ کوچک ایجاد کنید و از یک پیچ کوچک برای اتصال سیم به براکت سنسور استفاده کنید.

مرحله 3: سیم کشی بالانس کننده و طرح آردوینو

برای سیم کشی به تصویر بالا مراجعه کنید.

برای سروو از منبع تغذیه جداگانه استفاده کنید. این می تواند منبع تغذیه نیمکت یا بسته باتری باشد. من از منبع تغذیه نیمکت با 5 ولت استفاده می کنم.

PID Fiddler توسط دو سیم ، یکی به پین 1 (Serial RX) و دیگری به زمین متصل می شود.

طرح ارائه شده است.

نکات طرح: مقدار نقطه تنظیم شده از 200 میلی متر به 300 میلی متر هر 15 ثانیه تغییر می کند. استفاده از Serial Monitor در Arduino IDE برای مشاهده خروجی سنسور مفید است.

مرحله 4: PID Fiddler 2 - Parts

محافظ و دستگیره های چاپ سه بعدی در اینجا یافت می شود:

4 - 10 گلدان کوهم

1- دکمه های تماس لحظه ای:

1- نمایش گرافیکی Adafruit Monochrome 128x32 I2C OLED:

1- آردوینو اونو

- متفرقه هدر پینگ (.1 اینچ) ، بلوک های ترمینال ، اتصال سیم

مرحله 5: Pid Fiddler 2 - سیم کشی ، مونتاژ و طرح آردوینو

برای سیم کشی سپر از نمودار سیم کشی استفاده کنید.

نکات مونتاژ:

-برای راهنمایی در مورد ساخت تابلوهای مدار سفارشی ، به دستورالعمل من مراجعه کنید:

- سربرگ های فوق العاده چسب دار بر روی سپر چاپ سه بعدی.

- من از سیم پیچ سیم استفاده می کنم.

- از گلدان های چهارگوش استفاده کنید و زبانه های نصب را قطع کنید ، آنها را در محل خود چسب داغ بزنید.

- قطعات لحیم می شوند. از هدر زن برای OLED استفاده کنید و OLED را می توان به راحتی برای استفاده در پروژه های دیگر جدا و جدا کرد.

نکات طرح:

- یک سیم را از بلوک ترمینال (سیم دار به پین 2 ، TX) به پین 1 (سریال RX) Ball Balancer Arduino وصل کنید. یک سیم بین بلوک ترمینال (زمین) را به زمین Ball Balancer Arduino وصل کنید.

- دکمه را نگه دارید ، دستگیره ها را برای تنظیم تنظیمات PID تنظیم کنید ، دکمه رها را برای ارسال مقادیر به Ball Balancer تنظیم کنید.

مرحله 6: استفاده از Ball Balancer و PID Fiddler

تنها چیزی که باقی می ماند شروع بازی با آن است!

- توپ را روی ریل قرار دهید.

- دکمه PID Fiddler را پایین نگه دارید ، P ، I و D را روی صفر ، ST را روی 200 تنظیم کنید.

- سروو پاسخ نمی دهد.

- اکنون آزمایش با مقادیر مختلف P ، I و D را شروع کنید تا ببینید چگونه بر پاسخ و حرکت توپ تأثیر می گذارد.

- سعی کنید مقادیر را برای زمان نمونه (ST) تغییر دهید. زمان نمونه زمان بر حسب میلی ثانیه است که ورودی جمع آوری می شود. میانگین مقادیر در طول زمان نمونه گیری می شود. خروجی سنسور یک هدف ثابت مقدار کمی تغییر می کند. اگر زمان نمونه بسیار کم باشد ، خروجی PID "jitter" می شود. PID در حال تلاش برای اصلاح نویز در قرائت سنسور است. استفاده از Sample Times طولانی تر باعث کاهش نویز می شود ، اما خروجی PID تند و تیز می شود.

مرحله 7:

استفاده نشده