Animatronik Temelleri - Servo Motor: 8 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:18

Bir mağazanın vitrinindeki neşeli bir tatil gösterisi ya da korkunç bir Cadılar Bayramı şakası olsun, hiçbir şey animasyonlu bir kukla kadar dikkat çekmez.

Bu elektronik olarak kontrol edilen animasyonlara bazen "animatronik" denir ve bu talimat size tek bir servo motor tarafından kontrol edilen en temel türün nasıl yapıldığını öğretecektir.

Arduino mikrodenetleyicisini beyin olarak kullanacağız ve içinde bir potansiyometre ve bir servonun nasıl çalıştığını göreceğiz, ayrıca size üç farklı kontrol yöntemini nasıl oluşturacağınızı öğreteceğiz:

1 - Sürekli tekrar eden hareket

2 - Uzaktan kumandalı hareket

3 - Tetiklenen hareket (bir ışık sensörü kullanarak)

Adım 1: Parça Listesi

Bir mikrodenetleyiciye (ilk resimde https://adafru.it adresindeki Arduino ile birlikte toplam 30$'lık bütçe parça kiti gösterilmiştir) ve bir servo motora (ikinci resimde küçük bir Kule versiyonu gösterilmiştir) ihtiyacınız olacak. bazı konektör parçalarıyla birlikte, aynı mağazadan 12$'a. Birden fazla servo motor çalıştırıyorsanız, küçük bir kapasitöre veya daha güçlü bir voltaj kaynağına da ihtiyacınız olacak (Arduino için 9V duvar şarj cihazı işe yarayacaktır)

Bir mikrodenetleyici, tek bir çip üzerindeki bütün bir PC bilgisayarıdır. Açıkçası ev bilgisayarınız kadar güçlü değil, çok az RAM'i var, disk sürücüsü yok, klavye veya fare yok, ancak şeyleri kontrol etmede gerçekten harika (dolayısıyla adı). Bu çiplerden birini çamaşır makineleri ve otomatik yakıt enjektörlü bilgisayarlar gibi birçok günlük eşyanın içinde bulacaksınız.

"Arduino" marka mikrodenetleyiciler, onu dış dünyaya bağlayan ve uygun bir panoya yerleştiren başka devreler de ekler.

"Bütçe parçaları kitinde" birkaç kablo, direnç, LED ışığı ve potansiyometre adı verilen mavi bir çift düğme olduğuna dikkat edin. Bir sonraki adımda potansiyometreler hakkında daha fazla bilgi.

Son olarak, bir servo motora ihtiyacınız olacak ve onu hareketli kuklanıza takmak için vidalı konektörlerle birlikte geliyor. Bu dersimizde X şeklindeki bağlayıcıyı kullanacağız.

Adım 2: Potansiyometre İncelemesi

Bir potansiyometre, esasen bir dimmer düğmesidir - veya elektronik terminolojisinde - bir çift değişken dirençtir. Düğmeyi çevirerek bir direnci büyütür, diğerini küçültürsünüz.

Çoğu zaman, yukarıda gösterilen devre şemasını kullanarak bir voltajı kontrol etmek için bir potansiyometre (bazen "pot" olarak adlandırılır) kullanırız.

En soldaki resim, +5 ve Toprak voltajına bağlı üst ve alt teller ve istenen voltajı veren orta tel ile gerçek potu gösterir. Ortadaki diyagram bir tencerenin sembolünü gösterir ve son diyagram eşdeğer devreyi gösterir.

Görüntüler nezaketendir Wikimedia.org

Adım 3: Servo Motor İncelemesi

Bir servo motorun dört ana parçası vardır.

1. Genellikle yüksek hız ve torkta ileri ve geri dönebilen bir motor.

2. Servo motorun o anda hangi açıda olduğunu söyleyebilen bir konum tespit sistemi

3. Bir motorun birçok dönüşünü alabilen ve bunu küçük bir açısal harekete dönüştürebilen bir dişli sistemi.

4. Gerçek açı ile istenen ayar noktası açısı arasındaki hatayı düzeltebilen bir kontrol devresi.

1. ve 2. kısımlar ilk resimde gösterilmiştir. 2. bölümün bir potansiyometre olduğuna dikkat edin.

Bölüm 3 ikinci resimde gösterilmiştir.

Bölüm 4, üçüncü resimde gösterilmiştir.

Adım 4: Tekrarlayan Hareket

Burada, güç USB kablosundan bağlı olduğu sürece kuklamız "Bender" ın kafasını sola ve sağa, ileri geri çevireceğiz. Bu, tüm gün boyunca hareket etmeye devam etmek istediğiniz eğlenceli bir tatil ekranı için harika.

Arduino, PC'niz için talimatlar vermenize izin veren bir uygulama ile geldiğini söylemenin süslü bir yolu olan Entegre Geliştirme Ortamı (IDE) ile birlikte gelir (Arduino IDE simgesi yan bir şekil 8'dir). Bu talimatlar, bilgisayarın bağlantısını kesseniz bile kartta saklanır ve Arduino'nuza yeniden güç bağladığınızda yeniden çalışmaya başlarlar. Bu durumda, "Servo" kategorisi altında IDE örneklerinde bulabileceğiniz "Sweep" adlı yazılımı kullanacağız.

Ardından, servoyu stabilize edilmiş 5 voltluk bir kapasitöre (kırmızı Servo kablosu Arduino +5'e, kahverengi Servo kablosu Arduino GND'ye) ve kontrol sinyaline (sarı Servo kablosu Arduino çıkış pimi 9'a) bağlayacaksınız. Kukla kafası isteğe bağlıdır;-)

DETAYLAR:

Yukarıdakiler biraz kafa karıştırıcıysa, ayrıntılı talimatlar aşağıdaki gibidir:

Adım A – Arduino Programlama

• Arduino IDE'yi açın (masaüstünüzde bir rakam 8 simgesi olmalıdır)
• "Araçlar" altında, "Board" öğesinin "Arduino/Genuino Uno" olarak ayarlandığından emin olun.
• Arduino donanımını USB kablosunu kullanarak bilgisayara bağlayın
• "Araçlar" altındaki "Port" ayarının da Arduino için yapılandırıldığından emin olun.
• “Dosyalar” altında “Süpürme” adlı “Örnek”i seçin (“Servos” altında bulabilirsiniz).
• Bu dosyayı kullanmadan veya düzenlemeden önce, lütfen farklı bir dosya adı “Farklı Kaydet” (adınız veya seçtiğiniz herhangi bir şey olabilir). Bu, bu bilgisayarı kullanan bir sonraki öğrenci için dosyayı değiştirmeden tutacaktır.
• Sweep taslağını Arduino'ya yüklemek için Ok düğmesini kullanın (veya "Sketch" altında "Yükle"yi seçin)

Adım B – Servo Motorun Süpürmeye Bağlanması

Bu bölümde https://learn.adafruit.com/adafruit-arduino-lesso'da anlatılan devrelerin varyasyonlarını oluşturacağız… Servo'nun Kırmızı ve Kahverengi tellerini Ardiuno'nun +5 ve GND'sine bağlayacağız, sırasıyla. Ayrıca o voltajın üzerine bir voltaj düzleştirici kondansatör koyacağız ve son olarak servonun Sarı telini Arduino'nun çıkış pini 9'a bağlayacağız.

• Devreyi kurarken Arduino'yu USB bağlantı noktasından çıkarın.
• Arduino kartından 5V ve Toprak kullanacağız, bu yüzden sırasıyla kırmızı ve yeşil kabloları kullanarak bunları breadboard'unuza getirin.
• USB bağlantı noktasından güç biraz titrek olabileceğinden (fazla akım yok ve servo motor düşük akım nedeniyle Arduino kartının sıfırlanmasına neden olabilir) bu voltajın üzerine bir kapasitör koyacağız ve telin “eksi – etiketli olduğundan emin olacağız. “Yer tarafındadır.
• Şimdi Servo'nun Kırmızı (+5) ve Kahverengi (Toprak) kablolarını devre tahtasına bağlayın.
• Nihai elektrik bağlantısı, kontrol sinyalinin bağlantısıdır. SWEEP programı, kontrol sinyalini göndermek için Arduino'nun 9 numaralı pinini kullanacaktır, bu yüzden bunu Servo Motorun sarı (kontrol) kablosuna bağlayın.
• İSTEĞE BAĞLI – Test etmeden önce servo motorun üstüne seçtiğiniz bir Animatronic Kafasını ve tabanını yerleştirebilirsiniz. Tam oturmadığı ve plastik parçalar kırıldığı için lütfen nazik olun.
• Arduino'ya USB gücü uygulayabilmeli ve SWEEP programı, servo motorun ileri geri hareket etmesine neden olacak şekilde çalışmalıdır.

Adım C - SWEEP programını değiştirme

• Bu dosyayı kullanmadan veya düzenlemeden önce, lütfen farklı bir dosya adı “Farklı Kaydet” (adınız veya seçtiğiniz herhangi bir şey olabilir). Muhtemelen bunu A adımında zaten yaptınız. Aşağıdaki bölümlerin her biri için, kodda yaptığınız değişiklikleri olduğu kadar gözlemlerinizi de kaydedin.
• Bir kronometre kullanarak, tüm yolu ve geri süpürmenin ne kadar sürdüğünü ölçün _
• Yazılımda değişiklikler yapacaksınız (bazen "kod" veya "eskiz" olarak adlandırılır)
• Her iki "Gecikme" değerini de 15'ten başka bir Büyük sayıya değiştirin (hesaplama kolaylığı için 15'in bir katlarını seçin). Hangi değeri kullandınız? _. Sizce yeni SWEEP zamanı ne olacak? _. Yeni SWEEP zamanını ölçün ve tüm tutarsızlıkları not edin _.
• Gecikmeleri tekrar 15'e değiştirin ve şimdi konum açılarını 180'den sadece 90'a değiştirin (bu değerlerin ikisi de). Servo motorun yeni hareket aralığı nedir (90 derece veya daha fazla veya daha az?) _.
• Hareket aralığını 90 dereceye bırakarak, “Gecikmeyi” 15'ten daha az bir sayıya düşürün. Servo düzensiz davranmaya başlamadan veya artık tüm hareket aralığını tamamlamadan önce ne kadar küçük bir sayıya gidebilirsiniz? _

Bu adımları tamamladıktan sonra, küçük bir açıdan 180 dereceye kadar çeşitli tekrarlayan ileri geri animatronik hareketleri kontrol etmek için servo motorunuzu kullanmaya hazır olmak için ihtiyacınız olan tüm ölçümlere ve uygulamaya sahip olacaksınız. kontrol ettiğiniz çok çeşitli hızlarda.

Adım 5: Uzaktan Kontrollü Hareket

Aynı hareketi gün boyu tekrarlamak yerine, bu adımda animatronik kuklamız "C3PO"nun konumunu uzaktan kontrol ederek sola ve sağa ve aradaki herhangi bir konuma bakacağız. Kontrolü bir insan yaptığı için buna "açık döngü" kontrolü diyoruz.

Açık döngü kontrolü ile servo motorun tam konumunu kontrol edersiniz. Dönmeniz için bir düğmeye ihtiyacımız olacak ve bunun için mavi potansiyometreyi kullanacağız.

• Breadboard üzerinde +5 ve 0 (Toprak) volt olan başka bir yere ihtiyacımız olacak. Bu jumper kablolarını breadboard üzerinde sıraları ayıracak şekilde çalıştırın ve birazdan ekleyeceğimiz potansiyometrenin dış pinleri ile aynı hizaya gelecek şekilde aralarında bir sıra olacak şekilde yapın.
• Şimdi Potansiyometreyi ekleyin. Potansiyometre pimlerini devre tahtasına itmeden önce, üçünün de doğru deliklerle hizalandığından emin olun ve ardından bükülmemeleri için pimleri düz bir şekilde aşağı doğru itin. Potansiyometrenin merkez pimi Arduino üzerindeki Analog Giriş sıfırına (A0) bağlanacaktır. Bunu yapmak için ek bir tel eklenir.
• Potansiyometreden voltajı okumak ve bunu servo motoru kontrol etmek için kullanmak için yine Dosya -> Örnekler -> Servo altında bulunan “KNOB” yazılımını kullanacağız. Programı çalıştırın, düğmeyi çevirin ve gözlemlediğiniz şeyi kaydedin.

Doğal olarak, kontrol düğmesinin animatronik kukladan farklı bir odada olması için çok uzun kablolar çekebilirsiniz veya yalnızca kısa bir mesafede olabilirsiniz (örneğin, bir film çekerken kameranın dışında çekim).

6. Adım: Tetiklenen Hareket (Sensör kullanarak)

Bazen kuklanızın aniden hareket etmesini istersiniz - özellikle korkunç Cadılar Bayramı şakaları için veya daha fazla dikkat çekmek için. Bu adımda, kuklamız "Easter Island Head"i, hızla dönüp geçen ve bir ışık sensörüne gölge düşüren kişiye bakacak şekilde yeniden yapılandıracağız.

Servo Motorun Sensör Kontrolü durumunda, servo motorun tam konumunu kontrol edecek bir ışık sensörü kullanacağız. Sensörün üzerine düşen gölge ne kadar koyu olursa (ve muhtemelen kişi kuklaya ne kadar yaklaşırsa), kukla başını o kadar hızlı ve uzağa çevirir.

• Potansiyometreyi çıkaracağız ve onu iki direncin eşdeğer devresiyle değiştireceğiz. Bu durumda iki dirençten (R2) biri ışık sensörü olacaktır.
• Bize biraz yer açmak için +5V (sol) ve 0V Toprak (sağ) toplayıcıları yayarız, böylece merkeze Analog Girişe giden jumper kablosuyla aynı sıraya bağlı 10K Ohm direnç ve Işık Sensörü ekleyebiliriz. Arduino kartında sıfır (A0).
• Işık sensörünü kapatmak için elinizin gölgesini kullanın ve ışık sensörünün mümkün olan en fazla ve en az miktarda ışık almasını sağlamak için başka yollar kullanın. 180 derecelik hareket aralığının tamamını elde edebiliyor musunuz?

Uzaktan kumanda versiyonunda olduğu gibi, foto rezistörü animatronik kuklanızdan yeterince uzağa yerleştirebilir ve kukla reaksiyonlarını değiştirmek için rezistörün değerlerini veya yazılım programlamasını değiştirebilirsiniz.

Adım 7: Şimdi Deneyin

Artık tek bir servo motorla oluşturabileceğiniz üç temel animatronik hareket türünde ustalaştınız.

- Tekrarlayan hareket

- Uzaktan kumandalı hareket

- Sensörler kullanılarak tetiklenen hareket

Farklı türde kuklalar, hareketler, kontroller ve doğal olarak sadece sizin yaratabileceğiniz sanatı kullanarak bunu bir sonraki seviyeye taşıyabilirsiniz!