Ball Balancer ve PID Fiddler: 7 Adım (Resimlerle)

2025 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2025-01-23 15:13

Bu proje, Arduino kullanma tecrübesi olan kişilere sunulmaktadır. Servolar, OLED ekranlar, tencereler, düğmeler, lehimleme hakkında önceden bilgi sahibi olmak yardımcı olacaktır. Bu projede 3D baskılı parçalar kullanılmaktadır.

Ball Balancer, PID ayarını denemek için bir PID test donanımıdır. PID Fiddler, PID ayarını ayarlamak için bir uzaktan kumandadır.

Daha fazla hareket kontrolüne ihtiyacınız olduğunda bir PID kullanılır. İyi bir örnek, bir dengeleme robotudur. Robotun dengesini korumak için küçük ayarlamalar yapması ve bir çarpma veya itme ile karşılaştığında kendini yakalamak için hızlı tepki vermesi gerekiyor. Dengeyi korumak için tekerlek motorlarının tepkisini ayarlamak için bir PID kullanılabilir.

Bir PID, bir sensörden geri bildirim gerektirir. Dengeleme robotu, robotun mutlak açısını ölçmek için jiroskoplar ve ivmeölçerler kullanır. Sensörün çıkışı, dengeyi korumak için motorları kontrol etmek için PID tarafından kullanılır.

Peki neden sıkıcı bir top dengeleyici yaptım? Tabii ki harika, ancak dengeleme robotları doğru şekilde ayarlanmadıklarında devriliyor. Dengeleme robotları, PID ayarını denemek için en iyi cihaz değildir. Top dengeleyici çok daha kararlıdır ve PID ayarının etkilerini görmek için iyi bir görsel araçtır. Top dengeleyicinin ayarlanmasından elde edilen bilgi, bir dengeleme robotunun ayarlanmasına uygulanabilir.

Top Dengeleyici, bir pivot noktasındaki bir raydır. Rayın üzerinde, ray devrildiğinde ray üzerinde ileri geri hareket eden bir top vardır. Ray bir servo ile uçludur. Rayın ucunda topun sensöre olan mesafesini ölçen bir sensör bulunur. PID'ye giriş, topun sensöre olan mesafesidir ve PID'nin çıkışı, rayı deviren ve topu hareket ettiren servodur.

Arduino PID kütüphanesini kullanıyorum.

PID Fiddler, PID değerlerini ayarlamak için kullandığım şey. Birine ihtiyacın yok, ama yardımcı oluyor. PID Fiddler, Ball Balancer'dan uzaktadır, yalnızca iki kabloyla bağlanır ve Ball Balancer çalışırken bağlanabilir ve bağlantısı kesilebilir. En iyi değerleri bulduğunuzda, değerler proje taslağınızda sabit kodlanabilir.

PID Fiddler'ı yapmak için ekstra çaba, PID'de ayar değişiklikleri yapmak için gereken zamanda karşılığını verir. Yaptığınız değişikliklerin sonuçlarını hızlı bir şekilde görebilirsiniz. Ve PID'leri kullanan gelecekteki projelerde yeniden kullanılabilir. İnşa etmesi eğlenceli ve harika göründüğünden bahsetmiyorum bile!

Adım 1: Top Dengeleyici - Parçalar

Burada bulunan 3D Basılı parçalar:

(Montaj talimatı, yukarıdaki bağlantıdaki Baskı Sonrası talimatlarda bulunur)

1 - 1" x 1/8" alüminyum açı, 500 mm uzunluğa kadar kesilir.

1 - Adafruit VL53L0X Uçuş Mesafe Sensörü Süresi:

1 - Kontrol kornalı Hobi Servo

1 - Bağlantı için sert tel (yaklaşık 7 mm)

- Çeşitli. Montaj vidaları

1- Arduino Uno

2 - LED'ler (kırmızı, yeşil)

3 - 330 Ohm dirençler

- Çeşitli. Atlama telleri ve Breadboard

- Düz Siyah Sprey Boya

1 - Beyaz Masa Tenisi topu

Adım 2: Top Dengeleyici - Montaj

Ball Balancer için montaj talimatı burada bulunur:

Bazı ek ipuçları:

Sensörden kaynaklanan hatayı azaltmak için rayın içini düz siyah spreyle boyayın.

Bağlantı (Yukarıdaki resimde gösterilmiştir):

- Servo kontrol kornası ve sensör braketi arasındaki bağlantı için yaklaşık 7 mm uzunluğunda sert bir tel kullanın.

- Rayı hizalayın, kontrol kornasını servo hareketinin orta noktasına yatay olarak yerleştirin (servo değeri 90).

- Telin üst kısmında küçük bir halka ve alt kısmında z şeklinde bir büküm bükün.

- Z ucunu kontrol kornasına koyun, sensör braketindeki döngünün ortasındaki noktayı işaretleyin.

- Küçük bir delik açın ve kabloyu sensör braketine takmak için küçük bir vida kullanın.

Adım 3: Ball Balancer Kablolama ve Arduino Kroki

Kablolama için yukarıdaki resme bakın.

Servo için ayrı bir güç kaynağı kullanın. Bu bir tezgah güç kaynağı veya pil takımı olabilir. 5V'a ayarlanmış bir tezgah güç kaynağı kullanıyorum.

PID Fiddler, biri Pin 1'e (Seri RX) ve diğeri toprağa olmak üzere iki kabloyla bağlanacaktır.

Kroki sağlanır.

Çizim Notları: Ayar noktası değeri her 15 saniyede bir 200 mm'den 300 mm'ye değişecektir. Sensör çıkışını görmek için Arduino IDE üzerindeki Seri Monitörü kullanmakta fayda var.

Adım 4: PID Fiddler 2 - Parçalar

3D baskılı kalkan ve düğmeler burada bulunur:

4 - 10 Kohm tencere

1- Anlık İletişim Butonları:

1- Adafruit Monochrome 128x32 I2C OLED Grafik Ekran:

1- Arduino Uno

- çeşitli. başlık pingi (.1 inç), terminal blokları, bağlantı kablosu

Adım 5: Pid Fiddler 2 - Kablolama, Montaj ve Arduino Kroki

Kalkanı kablolamak için kablo şemasını kullanın.

Montaj İpuçları:

- Özel devre kartları yapmayla ilgili ipuçları için talimatlarıma bakın:

- 3D baskılı kalkan üzerinde süper yapışkan başlıklar.

- Tel sarma teli kullanıyorum.

- Kare tabanlı tencereler kullanın ve montaj tırnaklarını kesin, yerlerine sıcak yapıştırın.

- Bileşenler lehimlenmiştir. OLED için dişi başlık kullanın ve OLED, diğer projelerde kullanım için kolayca çıkarılabilir ve çıkarılabilir.

Çizim Notları:

- Ball Balancer Arduino'nun terminal bloğundan (pin 2, TX'e bağlı) bir kabloyu 1 pinine (seri RX) bağlayın. Ball Balancer Arduino'nun topraklamasına terminal bloğu (toprak) arasına bir kablo bağlayın.

- Düğmeyi basılı tutun, PID ayarlarını yapmak için düğmeleri ayarlayın, değerleri Ball Balancer'a göndermek için düğmeyi bırakın.

Adım 6: Ball Balancer ve PID Fiddler'ı Kullanma

Geriye kalan tek şey onunla oynamaya başlamak!

- Topu rayın üzerine yerleştirin.

- PID Fiddler üzerindeki düğmeyi basılı tutun, başlatmak için P, I ve D'yi sıfıra, ST'yi 200'e ayarlayın.

- Servo yanıt vermeyi kesecektir.

- Şimdi topun tepkisini ve hareketini nasıl etkilediğini görmek için farklı P, I ve D değerleriyle denemeye başlayın.

- Örnekleme Süresi (ST) için değerleri değiştirmeyi deneyin. Örnek zaman, girişin toplandığı milisaniye cinsinden zamandır. Değerlerin numune süresi boyunca ortalaması alınır. Hareketsiz bir hedefin sensör çıkışı küçük bir miktar farklılık gösterecektir. Örnekleme süresi çok küçükse, PID'nin çıktısı "titreme" olacaktır. PID, sensör okumalarındaki gürültüyü düzeltmeye çalışıyor. Daha uzun Örnekleme Sürelerinin kullanılması gürültüyü yumuşatacaktır, ancak PID çıktısı sarsıntılı olacaktır.

7. Adım:

Kullanılmamış