Animatroonika põhitõed - servomootor: 8 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:47

Ükskõik, kas see on lõbus puhkusekraam kaubamaja aknas või hirmutav Halloweeni jant, ei köida miski tähelepanu nagu animeeritud nukk.

Neid elektrooniliselt juhitavaid animatsioone nimetatakse mõnikord "animatroonikaks" ja see juhend õpetab teile, kuidas teha kõige elementaarsemat tüüpi, mida juhib üks servomootor.

Ajudena kasutame Arduino mikrokontrollerit ja näeme, kuidas potentsiomeeter ja servo sees töötavad, samuti õpetame teile kolme erineva juhtimismeetodi loomist:

1 - Pidevalt korduv liikumine

2 - kaugjuhtimisega liikumine

3 - käivitatud liikumine (valgusanduri abil)

Samm: osade loend

Teil on vaja mikrokontrollerit (esimesel pildil on Arduino veebisaidilt https://adafru.it koos nende eelarveosade komplektiga kokku 30 dollarit) ja servomootorit (väike torni versioon on näidatud teisel pildil koos mõne pistikuosaga samast poest hinnaga 12 dollarit). Kui kasutate mitut servomootorit, vajate ka väikest kondensaatorit või võimsamat pingeallikat (Arduino 9V seinalaadija töötab)

Mikrokontroller on terve arvuti, mis asub ühel kiibil. Ilmselgelt mitte nii võimas kui teie koduarvuti, sellel on väga suur RAM, puudub kettaseade, klaviatuur või hiir, kuid see on tõesti suurepärane asjade juhtimisel (sellest ka nimi). Ühe sellise kiibi leiate paljudest igapäevastest esemetest, nagu pesumasinad ja automaatsed kütusepihustusarvutid.

Mikrokontrollerite kaubamärk "Arduino" lisab ka mõne muu vooluahela, mis ühendab selle välismaailmaga ja paneb selle mugavale tahvlile.

Pange tähele, et "eelarveosade komplektis" on mõned juhtmed, takistid, LED -lambid ja sinine nuppude paar, mida nimetatakse potentsiomeetriteks. Lisateave potentsiomeetrite kohta järgmises etapis.

Lõpuks vajate servomootorit ja sellega on kaasas mõned keeratavad pistikud, mis kinnitavad selle liikuva nuku külge. Selles õppetükis kasutame X -kujulist pistikut.

2. samm: potentsiomeetri ülevaade

Potentsiomeeter on sisuliselt hämardusnupp - või elektroonika terminoloogias - paar muutuvat takistit. Nuppu keerates muudate ühe takisti suuremaks ja teise takisti väiksemaks.

Enamasti kasutame ülaltoodud vooluahela abil pinge juhtimiseks potentsiomeetrit (mõnikord nimetatakse seda "potiks").

Kõige vasakpoolsem pilt näitab tegelikku potti, ülemine ja alumine juhtmed on ühendatud pingega +5 ja maandusega ning keskmine juhe väljastab soovitud pinge. Keskmine diagramm näitab poti sümbolit ja viimane diagramm näitab samaväärset vooluringi.

Pildid on viisakalt Wikimedia.org

Samm: servomootorite ülevaade

Servomootoril on neli põhiosa.

1. Mootor, mis suudab pöörduda ette ja taha, tavaliselt suurel kiirusel ja pöördemomendil.

2. Asendi tuvastamise süsteem, mis võib öelda, millise nurga all servomootor praegu on

3. Hammasülekandesüsteem, mis võib mootorit mitu korda keerutada ja muuta selle väikeseks nurkliigutuseks.

4. Juhtimisahel, mis suudab parandada tegeliku nurga ja soovitud seadistuspunkti nurga vahelise vea.

1. ja 2. osa on näidatud esimesel pildil. Pange tähele, et 2. osa on potentsiomeeter.

3. osa on näidatud teisel pildil.

Neljas osa on näidatud kolmandal pildil.

4. samm: korduv liikumine

Siin paneme oma nuku "Bender" pea pöörama vasakule ja paremale, edasi -tagasi, kuni toide on USB -kaabli kaudu ühendatud. See sobib suurepäraselt lõbusaks puhkusekuvaks, mida soovite kogu päeva liikuda.

Arduino on varustatud integreeritud arenduskeskkonnaga (IDE), mis on väljamõeldud viis öelda, et kaasas on teie arvuti jaoks rakendus, mis võimaldab teil anda juhiseid (Arduino IDE ikoon on külgmine joonis 8). Need juhised jäävad tahvlile salvestatuks isegi siis, kui arvuti lahti ühendate, ja need hakkavad uuesti tööle, kui ühendate Arduino toite uuesti. Sel juhul kasutame tarkvara nimega "Sweep", mille leiate IDE näidetest kategooriast "Servo".

Seejärel ühendage servo 5 -voldise stabiliseeritud kondensaatoriga (punane servotraat Arduino +5 -ga, pruun servotraat Arduino GND -ga) ja juhtimissignaaliga (kollane servotraat Arduino väljundtihvtiga 9). Nukupea on valikuline;-)

ÜKSIKASJAD:

Kui ülaltoodu oli natuke segane, on üksikasjalikud juhised järgmised:

Samm - Arduino programmeerimine

• Avage Arduino IDE (töölaual peaks olema joonis 8)
• Veenduge, et jaotises „Tööriistad” oleks „Tahvel” seatud väärtusele „Arduino/Genuino Uno”.
• Ühendage Arduino riistvara arvutiga USB -kaabli abil
• Veenduge, et jaotise „Tööriistad” seade „Port” on konfigureeritud ka Arduino jaoks.
• Valige jaotises „Failid” „Näide” nimega „Pühkige” (leiate selle jaotise „Servod” alt)
• Enne selle faili kasutamist või muutmist palun „Salvesta nimega” mõni muu failinimi (võib olla sinu nimi või mis iganes sa valid). See hoiab faili järgmise arvutit kasutava õpilase jaoks muutumatuna.
• Kasutage nooleklahvi (või valige visandi alt „Laadi üles”), et üleslaadimise visand Arduinole üles laadida

Samm B - Servomootori ühendamine pühkimisega

Selles osas ehitame variatsioone vooluahelatest, mida on kirjeldatud saidil https://learn.adafruit.com/adafruit-arduino-lesso…. Ühendame servo punased ja pruunid juhtmed Ardiuno +5 ja GND-ga, vastavalt. Paneme sellele pingele ka pinge tasanduskondensaatori ja lõpuks ühendame servo kollase juhtme Arduino väljundpoldiga 9.

• Ühendage vooluahela ehitamisel Arduino USB -pordist lahti.
• Me kasutame Arduino plaadilt 5V ja maandust, nii et tooge need oma leivalauale vastavalt punaste ja roheliste juhtmetega.
• Kuna toide võib USB -pordist pisut raputada (voolu pole palju ja servomootor võib põhjustada väikese voolu tõttu Arduino plaadi lähtestamise), paneme selle pinge peale kondensaatori, veendudes, et traat on märgistatud „miinus - "Asub maapinnal.
• Nüüd ühendage servo juhtmega punane (+5) ja pruun (maandus) leivaplaadiga.
• Lõplik elektriühendus on juhtsignaaliga. SWEEP -programm kasutab juhtsignaali saatmiseks Arduino tihvti nr 9, nii et ühendage see servomootori kollase (juht) juhtmega.
• VALIKULINE - Enne testimist võite servomootori peale asetada oma valitud Animatronic -pea ja selle aluse. Palun olge õrn, kuna sobivus pole täiuslik ja plastosad purunevad.
• Peaksite saama Arduinole USB -toite kasutada ja programm SWEEP peaks töötama, põhjustades servomootori edasi -tagasi pühkimise.

Etapp C - SWEEP -programmi muutmine

• Enne selle faili kasutamist või muutmist palun „Salvesta nimega” mõni muu failinimi (see võib olla teie nimi või mis iganes te valite). Tõenäoliselt tegite seda juba punktis A. Iga järgneva osa jaoks registreerige oma tähelepanekud ja kõik koodis tehtud muudatused.
• Mõõtke stopperi abil, kui kaua kulub lõpuni ja tagasi pühkimine _
• Teete tarkvara muudatusi (mõnikord nimetatakse neid "koodiks" või "visandiks")
• Muutke mõlemad „Delay” väärtused 15 -lt teisele Suuremale arvule (arvutuste hõlbustamiseks valige ümmargune 15 -kordne). Mis väärtust kasutasite? _. Mis te arvate, milline saab olema uus SWEEP aeg? _. Mõõtke uut SWEEP -i aega ja märkige kõik lahknevused _.
• Muutke viivitused tagasi 15 -le ja muutke nüüd asendinurgad 180 -lt 90 -le (mõlemad väärtused). Milline on servomootori uus liikumisulatus (90 kraadi või rohkem või vähem?) _.
• Kui jätate liikumisulatuse 90 kraadini, langetage viivitus arvule alla 15. Kui väikese arvu juurde saate minna, enne kui servo hakkab ebakorrektselt käituma või ei täida enam kogu liikumisulatust? _

Pärast nende toimingute tegemist on teil kõik vajalikud mõõtmised ja harjutused, et oleksite valmis oma servomootorit kasutama mitmesuguste korduvate edasi -tagasi animatrooniliste liigutuste juhtimiseks kõikjal väikese nurga alt kuni 180 kraadini ja ka mitmesugustel reguleeritavatel kiirustel.

Samm: kaugjuhtimisega liikumine

Selle asemel, et kogu päeva jooksul sama liigutust korrata, juhime selles etapis kaugjuhtimisega oma animatroonilise nuku "C3PO" positsiooni, et vaadata vasakule ja paremale ning mis tahes asendit nende vahel. Kuna inimene juhib kontrolli, nimetame seda "avatud ahela" juhtimiseks.

Avatud ahela juhtimisega saate juhtida servomootori täpset asendit. Pööramiseks vajame nuppu ja selleks kasutame sinist potentsiomeetrit.

• Vajame leivaplaadil teist kohta, millel on +5 ja 0 (maa) volti. Jookske need hüppajajuhtmed leivaplaadil ridade eraldamiseks ja asetage need üksteisest ühe rea kaugusele, et joonduda hetkega lisatava potentsiomeetri väliste tihvtidega.
• Nüüd lisage potentsiomeeter. Enne potentsiomeetri tihvtide surumist leivaplaadile veenduge, et kõik kolm on õigete aukudega joondatud, ja lükake tihvtid otse alla, et need ei painduks. Potentsiomeetri keskne tihvt ühendatakse Arduino analoogsisendiga (A0). Selleks lisatakse täiendav traat.
• Potentsiomeetrilt pinge lugemiseks ja seda servomootori juhtimiseks kasutame tarkvara “KNOB”, mis asub ka jaotises Fail -> Näited -> Servo. Käivitage programm, keerake nuppu ja salvestage oma tähelepanekud.

Loomulikult võite juhtida väga pikki juhtmeid nii, et juhtnupp oleks animatroonilisest nukust erinevas ruumis, või võite olla vaid lühikese vahemaa kaugusel (näiteks kaamera jäädvustamisel, kui teete filmi).

6. samm: käivitatud liikumine (anduri abil)

Mõnikord soovite, et nukk liiguks äkki - eriti hirmutavate Halloweeni naljade jaoks või veelgi suurema tähelepanu äratamiseks. Selles etapis seadistame ümber oma nuku "Lihavõttesaare pea", et kiiresti pöörduda ja vastu astuda igaühele, kes kõnnib mööda ja heidab valgussensorile varju.

Servomootori anduri juhtimise puhul kasutame valgusandurit, mis kontrollib servomootori täpset asukohta. Mida tumedam vari andurile heidab (ja eeldatavasti, mida lähemale inimene nukule kõnnib), seda kiiremini ja kaugemale nukk pead pöörab.

• Me eemaldame potentsiomeetri ja asendame selle kahe takisti samaväärse vooluahelaga. Sel juhul on üks kahest takistist (R2) valgusandur.
• Ruumi andmiseks laotame laiali +5V (vasakul) ja 0V maandusega (paremal) klapid, et saaksime lisada 10K oomi takisti ja valgusanduri, mis on ühendatud keskel samas reas analoogsisendisse viiva hüppakaabliga null (A0) Arduino tahvlil.
• Valgusanduri varjamiseks kasutage oma käe varju ja kasutage muid viise, kuidas valgusandur saaks võimalikult palju ja võimalikult vähe valgust. Kas teil on võimalik saada kogu 180 -kraadine liikumisulatus?

Nii nagu kaugjuhtimispuldi versioonis, saate fototakisti paigutada oma animatroonilisest nukust kaugele ja saate muuta takisti väärtusi või nukkude reaktsioonide muutmiseks kasutatavat tarkvara.

Samm: proovige nüüd

Nüüd olete õppinud kolme põhilist animatroonilist liikumist, mida saate luua ühe servomootoriga.

- Korduv liikumine

- Kaugjuhtimisega liikumine

- käivitas liikumise andurite abil

Saate selle järgmisele tasemele viia, kasutades erinevaid nukke, liikumist, juhtelemente ja loomulikult ainult teie loodud kunsti!