موازن الكرة و PID Fiddler: 7 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

تم تقديم هذا المشروع للأشخاص الذين لديهم خبرة في استخدام Arduino. ستكون المعرفة المسبقة باستخدام الماكينات وشاشات OLED والأواني والأزرار واللحام مفيدة. يستخدم هذا المشروع أجزاء مطبوعة ثلاثية الأبعاد.

Ball Balancer عبارة عن منصة اختبار PID لتجربة ضبط PID. PID Fiddler هو جهاز تحكم عن بعد لضبط ضبط PID.

يتم استخدام PID عندما تحتاج إلى مزيد من التحكم في الحركة. وخير مثال على ذلك هو الروبوت المتوازن. يحتاج الروبوت إلى إجراء تعديلات صغيرة للحفاظ على التوازن ، والاستجابة السريعة لالتقاط نفسه إذا واجه عثرة أو دفع. يمكن استخدام PID لضبط استجابة محركات العجلات للحفاظ على التوازن.

يتطلب PID تغذية مرتدة من جهاز استشعار. يستخدم الروبوت الموازن الجيروسكوب ومقاييس التسارع لقياس الزاوية المطلقة للروبوت. يتم استخدام خرج المستشعر بواسطة PID للتحكم في المحركات للحفاظ على التوازن.

فلماذا صنعت موازن كرة مملة؟ من المؤكد أنه رائع ، لكن الروبوتات المتوازنة تنقلب عندما لا يتم ضبطها بشكل صحيح. إن الروبوتات المتوازنة ليست أفضل جهاز لتجربة ضبط PID. موازن الكرة أكثر استقرارًا وهو أداة بصرية جيدة لرؤية تأثيرات ضبط PID. يمكن تطبيق المعرفة المكتسبة من ضبط موازن الكرة لضبط روبوت الموازنة.

موازن الكرة عبارة عن سكة حديدية على نقطة محورية. على القضيب عبارة عن كرة تتحرك للخلف وللأمام على السكة عند إمالة القضيب. يميل السكة بواسطة مؤازرة. يوجد في نهاية القضيب جهاز استشعار يقيس مسافة الكرة من المستشعر. المدخل إلى PID هو مسافة الكرة من المستشعر ، وخرج PID هو المؤازر الذي يوجه السكة ويحرك الكرة.

أنا أستخدم مكتبة Arduino PID.

PID Fiddler هو ما أستخدمه لضبط قيم PID. لست بحاجة إلى واحد ، لكنه يساعد. PID Fiddler بعيد عن Ball Balancer ، وهو يتصل بسلكين فقط ، ويمكن توصيله وفصله أثناء تشغيل Ball Balancer. بمجرد العثور على أفضل القيم ، يمكن ترميز القيم في مخطط مشروعك.

الجهد الإضافي لجعل PID Fiddler يؤتي ثماره في الوقت الذي يستغرقه إجراء تغييرات ضبط على PID. يمكنك رؤية نتائج التغييرات بسرعة. ويمكن إعادة استخدامها في المشاريع المستقبلية التي تستخدم PIDs. ناهيك عن أنه من الممتع البناء ، ويبدو رائعًا!

الخطوة 1: موازن الكرة - الأجزاء

تم العثور على أجزاء مطبوعة ثلاثية الأبعاد هنا:

(تم العثور على تعليمات التجميع في إرشادات ما بعد الطباعة في الرابط أعلاه)

1 - زاوية ألومنيوم مقاس 1 بوصة × 1/8 بوصة ، مقطوعة بطول 500 مم.

1 - Adafruit VL53L0X مستشعر وقت الرحلة:

1 - جهاز هواية مع بوق تحكم

1 - سلك صلب للربط (حوالي 7 مم)

- متفرقات. مسامير التثبيت

1- Arduino Uno

2 - المصابيح (أحمر ، أخضر)

3 - 330 أوم مقاومات

- متفرقات. أسلاك التوصيل واللوح

- طلاء بخاخ أسود مسطح

1 - كرة بينج بونج بيضاء

الخطوة 2: موازن الكرة - التجميع

توجد تعليمات التجميع الخاصة بـ Ball Balancer هنا:

بعض النصائح الإضافية:

رش الطلاء من الداخل للسكك الحديدية باللون الأسود المسطح لتقليل الخطأ من المستشعر.

الارتباط (كما هو موضح في الصورة أعلاه):

- استخدم سلكًا صلبًا يبلغ طوله حوالي 7 مم للربط بين قرن التحكم المؤازر وكتيفة المستشعر.

- تسوية السكة ، ضع قرن التحكم أفقيًا في منتصف حركة المؤازرة (قيمة المؤازرة 90).

- ثني حلقة صغيرة في الجزء العلوي من السلك ، وثني على شكل حرف z في الجزء السفلي من السلك.

- ضع الطرف z في بوق التحكم ، وحدد النقطة الموجودة في مركز الحلقة على قوس المستشعر.

- احفر ثقبًا صغيرًا واستخدم برغيًا صغيرًا لربط السلك بقوس المستشعر.

الخطوة 3: Ball Balancer Wiring & Arduino Sketch

الرجوع إلى الصورة أعلاه للأسلاك.

استخدم مصدر طاقة منفصل للمضاعفات. يمكن أن يكون هذا مصدر طاقة مقاعد البدلاء أو بطارية. أنا أستخدم مجموعة إمداد طاقة مقاعد البدلاء عند 5 فولت.

سيتم توصيل PID Fiddler بواسطة سلكين ، أحدهما إلى Pin 1 (Serial RX) والآخر بالأرض.

يتم توفير الرسم.

ملاحظات الرسم: ستتغير قيمة النقطة المحددة من 200 مم إلى 300 مم كل 15 ثانية. من المفيد استخدام Serial Monitor على Arduino IDE لرؤية خرج المستشعر.

الخطوة 4: PID Fiddler 2 - الأجزاء

تم العثور على درع ومقابض مطبوعة ثلاثية الأبعاد هنا:

4 - 10 قدور كوم

1- أزرار الاتصال اللحظية:

1- Adafruit Monochrome 128x32 I2C OLED Graphic Display:

1- Arduino Uno

- متفرقات. رأس بينغ (.1 بوصة) ، كتل طرفية ، سلك توصيل

الخطوة 5: Pid Fiddler 2 - الأسلاك والتجميع و Arduino Sketch

استخدم مخطط الأسلاك لتوصيل الدرع.

نصائح التجميع:

- للحصول على نصائح حول صنع لوحات الدوائر المخصصة ، راجع التعليمات الخاصة بي:

- رؤوس Super Glue على الدرع المطبوع ثلاثي الأبعاد.

- أستخدم سلك لف الأسلاك.

- استخدم الأواني السفلية المربعة وقطع علامات التثبيت ، والصقها بالغراء الساخن في مكانها.

- المكونات ملحومة. استخدم رأس أنثى لـ OLED ، ويمكن بسهولة فصل OLED وإزالته لاستخدامه في مشاريع أخرى.

ملاحظات تخطيطية:

- قم بتوصيل سلك من الكتلة الطرفية (سلكي إلى الطرف 2 ، TX) بالدبوس 1 (RX التسلسلي) في Ball Balancer Arduino. قم بتوصيل سلك بين الكتلة الطرفية (الأرض) بأرض Ball Balancer Arduino.

- اضغط باستمرار على الزر ، واضبط المقابض لضبط إعدادات PID ، وحرر الزر لإرسال القيم إلى Ball Balancer.

الخطوة 6: استخدام Ball Balancer و PID Fiddler

الشيء الوحيد المتبقي هو بدء اللعب به!

- ضع الكرة على القضيب.

- استمر في الضغط على الزر الموجود على PID Fiddler ، واضبط P و I و D على الصفر ، و ST إلى 200 للبدء.

- ستتوقف المؤازرة عن الاستجابة.

- ابدأ الآن بتجربة قيم P و I و D مختلفة لترى كيف تؤثر على استجابة وحركة الكرة.

- حاول تغيير قيم وقت العينة (ST). وقت العينة هو الوقت بالمللي ثانية الذي يتم فيه جمع الإدخال. يتم حساب متوسط القيم على مدار وقت العينة. سيختلف ناتج المستشعر للهدف الثابت بمقدار صغير. إذا كان وقت العينة صغيرًا جدًا ، فإن إخراج PID سوف "يرتعش". يحاول PID تصحيح الضوضاء في قراءات المستشعر. سيؤدي استخدام أوقات العينة الأطول إلى تخفيف الضوضاء ، لكن إخراج PID سيصبح متشنجًا.

الخطوة السابعة:

غير مستعمل