बॉल बैलेंसर और पीआईडी फिडलर: 7 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:22

यह प्रोजेक्ट उन लोगों के लिए प्रस्तुत किया गया है जिनके पास Arduino का उपयोग करने का अनुभव है। सर्वो, OLED डिस्प्ले, पॉट, बटन, सोल्डरिंग का उपयोग करने का पूर्व ज्ञान मददगार होगा। यह प्रोजेक्ट 3D प्रिंटेड भागों का उपयोग करता है।

बॉल बैलेंसर पीआईडी ट्यूनिंग के साथ प्रयोग करने के लिए एक पीआईडी परीक्षण रिग है। PID फ़िडलर PID ट्यूनिंग को समायोजित करने के लिए एक रिमोट है।

एक पीआईडी का उपयोग तब किया जाता है जब आपको आंदोलन पर अधिक नियंत्रण की आवश्यकता होती है। एक अच्छा उदाहरण एक संतुलित रोबोट है। रोबोट को संतुलन बनाए रखने के लिए छोटे समायोजन करने की आवश्यकता होती है, और टक्कर या धक्का लगने पर खुद को पकड़ने के लिए त्वरित प्रतिक्रिया की आवश्यकता होती है। संतुलन बनाए रखने के लिए व्हील मोटर्स की प्रतिक्रिया को ट्यून करने के लिए एक पीआईडी का उपयोग किया जा सकता है।

एक पीआईडी को सेंसर से फीडबैक की आवश्यकता होती है। एक बैलेंसिंग रोबोट, रोबोट के निरपेक्ष कोण को मापने के लिए गायरोस और एक्सेलेरोमीटर का उपयोग करता है। सेंसर के आउटपुट का उपयोग पीआईडी द्वारा संतुलन बनाए रखने के लिए मोटर्स को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है।

तो मैंने बोरिंग बॉल बैलेंसर क्यों बनाया? निश्चित रूप से यह अच्छा है, लेकिन जब रोबोट सही ढंग से ट्यून नहीं किए जाते हैं तो संतुलन बनाना समाप्त हो जाता है। पीआईडी ट्यूनिंग के साथ प्रयोग करने के लिए बैलेंसिंग रोबोट सबसे अच्छा उपकरण नहीं है। बॉल बैलेंसर बहुत अधिक स्थिर है और पीआईडी ट्यूनिंग के प्रभावों को देखने के लिए एक अच्छा दृश्य उपकरण है। बॉल बैलेंसर को ट्यून करने से प्राप्त ज्ञान को बैलेंसिंग रोबोट को ट्यून करने के लिए लागू किया जा सकता है।

बॉल बैलेंसर एक धुरी बिंदु पर एक रेल है। रेल पर एक गेंद होती है जो रेल के इत्तला देने पर रेल पर आगे-पीछे चलती है। रेल को एक सर्वो के साथ इत्तला दे दी जाती है। रेल के अंत में एक सेंसर होता है जो सेंसर से गेंद की दूरी को मापता है। PID का इनपुट सेंसर से गेंद की दूरी है, और PID का आउटपुट सर्वो है जो रेल को टिप देता है और गेंद को घुमाता है।

मैं Arduino PID लाइब्रेरी का उपयोग कर रहा हूं।

पीआईडी फिडलर वह है जिसका उपयोग मैं पीआईडी मानों को ट्यून करने के लिए करता हूं। आपको एक की आवश्यकता नहीं है, लेकिन यह मदद करता है। PID फ़िडलर बॉल बैलेंसर से रिमोट है, यह केवल दो तारों से जुड़ता है, और बॉल बैलेंसर के चलने के दौरान इसे कनेक्ट और डिस्कनेक्ट किया जा सकता है। एक बार जब आपको सर्वोत्तम मूल्य मिल जाते हैं, तो आपके प्रोजेक्ट स्केच में मानों को हार्ड कोड किया जा सकता है।

PID फ़िडलर बनाने का अतिरिक्त प्रयास PID में ट्यूनिंग परिवर्तन करने में लगने वाले समय में भुगतान करता है। आप अपने परिवर्तनों के परिणाम शीघ्रता से देख सकते हैं। और इसे भविष्य की परियोजनाओं पर पुन: उपयोग किया जा सकता है जो पीआईडी का उपयोग करते हैं। उल्लेख नहीं है कि इसे बनाना मजेदार है, और अच्छा लग रहा है!

चरण 1: बॉल बैलेंसर - पार्ट्स

3डी प्रिंटेड हिस्से यहां मिले:

(विधानसभा निर्देश ऊपर दिए गए लिंक में पोस्ट-प्रिंटिंग निर्देशों में पाए जाते हैं)

1 - 1 "x 1/8" एल्यूमीनियम कोण, 500 मिमी लंबाई में कटौती।

1 - Adafruit VL53L0X उड़ान दूरी सेंसर का समय:

1 - कंट्रोल हॉर्न के साथ हॉबी सर्वो

1 - कड़ी के लिए कड़ी तार (लगभग 7 मिमी)

- विविध। पेंच कसना

1- Arduino Uno

2 - एलईडी (लाल, हरा)

3 - 330 ओम प्रतिरोधक

- विविध। जम्पर तार और ब्रेडबोर्ड

- फ्लैट ब्लैक स्प्रे पेंट

1 - व्हाइट पिंग पोंग बॉल

चरण 2: बॉल बैलेंसर - असेंबली

बॉल बैलेंसर के लिए असेंबली निर्देश यहां पाए जाते हैं:

कुछ अतिरिक्त टिप्स:

सेंसर से त्रुटि को कम करने के लिए स्प्रे रेल के अंदर फ्लैट काले रंग से पेंट करें।

लिंकेज (ऊपर चित्र में दिखाया गया है):

- सर्वो कंट्रोल हॉर्न और सेंसर ब्रैकेट के बीच लिंकेज के लिए लगभग 7 मिमी लंबाई के कड़े तार का उपयोग करें।

- रेल को समतल करें, कंट्रोल हॉर्न को सर्वो आंदोलन के मध्य बिंदु पर क्षैतिज रखें (सर्वो मान 90)।

- तार के शीर्ष में एक छोटा लूप मोड़ें, और तार के निचले भाग में एक z आकार का मोड़ लें।

- Z सिरे को कंट्रोल हॉर्न में रखें, सेंसर ब्रैकेट पर लूप के केंद्र में बिंदु को चिह्नित करें।

- एक छोटा सा छेद ड्रिल करें और तार को सेंसर ब्रैकेट से जोड़ने के लिए एक छोटे स्क्रू का उपयोग करें।

चरण 3: बॉल बैलेंसर वायरिंग और अरुडिनो स्केच

वायरिंग के लिए ऊपर की तस्वीर देखें।

सर्वो के लिए एक अलग बिजली आपूर्ति का उपयोग करें। यह एक बेंच बिजली की आपूर्ति, या बैटरी पैक हो सकता है। मैं 5V पर सेट की गई बेंच बिजली आपूर्ति का उपयोग कर रहा हूं।

पीआईडी फिडलर दो तारों से जुड़ा होगा, एक पिन 1 (सीरियल आरएक्स) से, और एक जमीन से।

स्केच प्रदान किया गया है।

स्केच नोट्स: सेट पॉइंट वैल्यू हर 15 सेकंड में 200 मिमी से 300 मिमी में बदल जाएगी। सेंसर आउटपुट देखने के लिए Arduino IDE पर सीरियल मॉनिटर का उपयोग करना सहायक होता है।

चरण 4: PID फ़िडलर 2 - भाग

3डी प्रिंटेड शील्ड और नॉब्स यहां पाए जाते हैं:

४ - १० कोहम बर्तन

1- क्षणिक संपर्क बटन:

1- एडफ्रूट मोनोक्रोम 128x32 I2C OLED ग्राफिक डिस्प्ले:

1- Arduino Uno

- विविध। हैडर पिंग (.1 इंच), टर्मिनल ब्लॉक, हुक अप वायर

चरण 5: पिड फ़िडलर 2 - वायरिंग, असेंबली और अरुडिनो स्केच

शील्ड की वायरिंग के लिए वायरिंग आरेख का उपयोग करें।

विधानसभा युक्तियाँ:

- कस्टम सर्किट बोर्ड बनाने की युक्तियों के लिए, मेरा निर्देश देखें:

- 3डी प्रिंटेड शील्ड पर सुपर ग्लू हेडर।

- मैं वायर रैप वायर का उपयोग करता हूं।

- चौकोर बॉटम पॉट्स का इस्तेमाल करें और माउंटिंग टैब्स को काट लें, उनकी जगह पर हॉट ग्लू लगाएं।

- घटकों को मिलाप किया जाता है। OLED के लिए महिला हेडर का उपयोग करें, और OLED को आसानी से अनप्लग किया जा सकता है और अन्य प्रोजेक्ट्स में उपयोग के लिए हटाया जा सकता है।

स्केच नोट्स:

- बॉल बैलेंसर Arduino के टर्मिनल ब्लॉक (वायर्ड टू पिन 2, TX) से पिन 1 (सीरियल RX) से एक तार कनेक्ट करें। टर्मिनल ब्लॉक (जमीन) के बीच एक तार को बॉल बैलेंसर अरुडिनो की जमीन से कनेक्ट करें।

- बटन को दबाए रखें, पीआईडी सेटिंग्स को एडजस्ट करने के लिए नॉब्स को एडजस्ट करें, बॉल बैलेंसर को वैल्यू भेजने के लिए रिलीज बटन।

चरण 6: बॉल बैलेंसर और पीआईडी फ़िडलर का उपयोग करना

केवल एक चीज बची है उसके साथ खेलना शुरू करना!

- गेंद को रेल पर रखें।

- पीआईडी फिडलर पर बटन दबाए रखें, पी, आई, और डी को शून्य पर सेट करें, एसटी को 200 से शुरू करें।

- सर्वो प्रत्युत्तर देना बंद कर देगा।

- अब अलग-अलग P, I और D मानों के साथ प्रयोग करना शुरू करें और देखें कि यह गेंद की प्रतिक्रिया और गति को कैसे प्रभावित करता है।

- नमूना समय (ST) के लिए मान बदलने का प्रयास करें। नमूना समय वह समय है जब मिलीसेकंड में इनपुट एकत्र किया जाता है। नमूना समय पर मूल्यों का औसत होता है। स्थिर लक्ष्य का सेंसर आउटपुट थोड़ी मात्रा में भिन्न होगा। यदि नमूना समय बहुत छोटा है, तो पीआईडी का आउटपुट "घबराना" होगा। PID सेंसर रीडिंग में शोर को ठीक करने का प्रयास कर रहा है। लंबे समय तक सैंपल टाइम्स का उपयोग करने से शोर शांत हो जाएगा, लेकिन पीआईडी का आउटपुट झटकेदार हो जाएगा।

चरण 7:

उपयोग नहीं किया