Balbalancer en PID Fiddler: 7 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:27

Hierdie projek word aangebied vir mense wat ervaring het met die gebruik van 'n Arduino. Voorkennis van die gebruik van servo's, OLED -skerms, potte, knoppies, soldeer sal nuttig wees. Hierdie projek gebruik 3D -gedrukte onderdele.

Ball Balancer is 'n PID -toetsinstrument om te eksperimenteer met PID -tuning. PID Fiddler is 'n afstandsbediening vir die aanpassing van PID -afstemming.

'N PID word gebruik as u meer beheer oor beweging nodig het. 'N Goeie voorbeeld is 'n balanseringsrobot. Die robot moet klein aanpassings maak om die balans te handhaaf, en 'n vinnige reaksie om homself te vang as hy 'n stamp of stoot ondervind. 'N PID kan gebruik word om die reaksie van die wielmotors af te stel om die balans te handhaaf.

'N PID vereis terugvoer van 'n sensor. 'N Balanserende robot gebruik gyros en versnellingsmeters om die absolute hoek van die robot te meet. Die uitset van die sensor word deur die PID gebruik om die motors te beheer om die balans te handhaaf.

Waarom het ek 'n vervelige balbalans gemaak? Dit is beslis cool, maar balanseringsrobotte kantel as hulle nie reg ingestel is nie. Balanseringsrobotte is nie die beste toestel om met PID -tuning te eksperimenteer nie. Die balbalans is baie stabieler en is 'n goeie visuele hulpmiddel om die gevolge van PID -afstemming te sien. Die kennis wat opgedoen is deur die balbalans af te stem, kan toegepas word op die stem van 'n balanseerrobot.

Die Bal Balancer is 'n reling op 'n spilpunt. Op die spoor is 'n bal wat heen en weer op die spoor beweeg wanneer die spoor gekantel word. Die reling is bedek met 'n servo. Aan die einde van die spoor is 'n sensor wat die afstand van die bal van die sensor meet. Die invoer tot die PID is die afstand van die bal van die sensor, en die uitset van die PID is die servo wat die spoor kantel en die bal beweeg.

Ek gebruik die Arduino PID -biblioteek.

Die PID Fiddler is wat ek gebruik om die PID -waardes in te stel. U het nie een nodig nie, maar dit help. Die PID Fiddler is ver van die Ball Balancer af, dit kan met slegs twee drade verbind word, en dit kan gekoppel en ontkoppel word terwyl die Ball Balancer loop. Sodra u die beste waardes gevind het, kan die waardes in u projekskets hard gekodeer word.

Die ekstra moeite om die PID Fiddler te maak, betaal betyds om die PID -wysigings aan te pas. U kan die resultate van u veranderinge vinnig sien. En dit kan hergebruik word vir toekomstige projekte wat PID's gebruik. Om nie te praat nie, dit is lekker om te bou, en dit lyk cool!

Stap 1: Balbalans - Onderdele

Onderdele met 3D -drukwerk word hier gevind:

(Monteerinstruksies word gevind in die instruksies na die druk in die skakel hierbo)

1 - 1 "x 1/8" aluminiumhoek, tot 500 mm lank gesny.

1 - Adafruit VL53L0X Tyd van vlugafstandsensor:

1 - Hobby Servo met bedieningshoring

1 - Styf draad vir koppeling (ongeveer 7 mm)

- Diverse Monteringsskroewe

1- Arduino Uno

2 - LED's (rooi, groen)

3 - 330 Ohm weerstande

- Diverse Springdrade en broodbord

- Plat swart spuitverf

1 - Wit tafeltennisbal

Stap 2: Balbalans - Vergadering

Die instruksies vir die monteer van die balbalansers vind u hier:

'N Paar ekstra wenke:

Spuitverf die binnekant van die spoor plat swart om die fout van die sensor te verminder.

Skakeling (op die foto hierbo getoon):

- Gebruik 'n stywe draad van ongeveer 7 mm lank vir die koppeling tussen die servo -bedieningshoring en die sensorbeugel.

- Maak die spoor gelyk, plaas die bedieningshoring horisontaal in die middel van die servobeweging (servowaarde 90).

Buig 'n klein lus in die bokant van die draad en 'n z -vormige buiging aan die onderkant van die draad.

- Plaas die z -einde in die bedieningshoring, merk die punt in die middel van die lus op die sensorbeugel.

- Boor 'n klein gaatjie en gebruik 'n klein skroef om die draad aan die sensorbeugel vas te maak.

Stap 3: Ball Balancer Wiring & Arduino Sketch

Raadpleeg die prent hierbo vir bedrading.

Gebruik 'n aparte kragtoevoer vir die servo. Dit kan 'n bankvoeding of 'n battery wees. Ek gebruik 'n bankvoeding wat op 5V gestel is.

Die PID Fiddler word met twee drade, een aan pen 1 (seriële RX), en een aan die grond vasgemaak.

Die skets word verskaf.

Sketsnotas: Die ingestelde waarde verander elke 15 sekondes van 200 mm tot 300 mm. Dit is handig om die Serial Monitor op die Arduino IDE te gebruik om die sensor se uitset te sien.

Stap 4: PID Fiddler 2 - Onderdele

3D -gedrukte skild en knoppe word hier gevind:

4 - 10 Kohm potte

1- Kort knoppies:

1- Adafruit monochroom 128x32 I2C OLED grafiese skerm:

1- Arduino Uno

- diverse. kop ping (.1 in), aansluitblokke, haak draad

Stap 5: Pid Fiddler 2 - Bedrading, montering en Arduino -skets

Gebruik die bedradingsdiagram vir die bedrading van die skild.

Vergaderingswenke:

-Raadpleeg my instruksies vir wenke oor die maak van pasgemaakte stroombane:

- Super gomopskrifte op die 3D -gedrukte skild.

- Ek gebruik draaddraad.

- Gebruik potte met 'n vierkantige bodem en sny die monteringstippies af, plak dit met 'n warm plak vas.

- Komponente word gesoldeer. Gebruik 'n vroulike kop vir die OLED, en die OLED kan maklik ontkoppel en verwyder word vir gebruik in ander projekte.

Sketsnotas:

- Koppel 'n draad van die aansluitblok (bedraad na pen 2, TX) aan pen 1 (seriële RX) van die Bal Balancer Arduino. Verbind 'n draad tussen die aansluitblok (grond) met die grond van die Bal Balancer Arduino.

- Hou die knoppie ingedruk, pas knoppies aan om die PID -instellings aan te pas, los die knoppie om die waardes na die balbalans te stuur.

Stap 6: Gebruik balbalanser en PID Fiddler

Die enigste ding wat oor is, is om daarmee te begin speel!

- Plaas die bal op die reling.

- Hou die knoppie op die PID Fiddler ingedruk, stel P, I en D op nul, ST op 200 om te begin.

- Die servo sal ophou reageer.

- Begin nou eksperimenteer met verskillende P-, I- en D -waardes om te sien hoe dit die reaksie en beweging van die bal beïnvloed.

- Probeer om waardes vir Sample Time (ST) te verander. Die monstertyd is die tyd in millisekondes wat die insette ingesamel word. Die waardes word gemiddeld oor die monstertyd. Die sensoruitset van 'n stil teiken sal 'n klein hoeveelheid wissel. As die monstertyd te klein is, sal die uitset van die PID "jitter". Die PID probeer om die geraas in die sensorlesings reg te stel. Deur langer monstertye te gebruik, word die geraas gladder, maar die uitset van die PID sal ruk word.

Stap 7:

Nie gebruik nie