Animatronics საფუძვლები - Servo Motor: 8 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:17

იქნება ეს ხალისიანი სადღესასწაულო ჩვენება უნივერმაღის ფანჯარაში, თუ საშინელი ჰელოუინის ხუმრობა, არაფერი იპყრობს ყურადღებას ანიმაციური მარიონეტის მსგავსად.

ამ ელექტრონულად კონტროლირებად ანიმაციებს ზოგჯერ უწოდებენ "ანიმატრონიკას" და ეს გასწავლით გასწავლით თუ როგორ გააკეთოთ ყველაზე ძირითადი ტიპი, რომელიც კონტროლდება ერთი სერვო ძრავით.

ჩვენ გამოვიყენებთ არდუინოს მიკროკონტროლერს, როგორც ტვინს და ვნახავთ, როგორ მუშაობს პოტენომეტრი და სერვო შიგნით, ასევე გასწავლით თუ როგორ უნდა ავაშენოთ კონტროლის სამი განსხვავებული მეთოდი:

1 - მუდმივად იმეორებს მოძრაობას

2 - დისტანციური მართვის მოძრაობა

3 - გააქტიურებული მოძრაობა (სინათლის სენსორის გამოყენებით)

ნაბიჯი 1: ნაწილების სია

თქვენ დაგჭირდებათ მიკროკონტროლი (პირველ სურათზე ნაჩვენებია Arduino https://adafru.it ერთად მათი ბიუჯეტის ნაწილების ნაკრები სულ $ 30) და სერვო ძრავა (პატარა კოშკის ვერსია ნაჩვენებია მეორე სურათზე რამდენიმე კონექტორის ნაწილთან ერთად, იმავე მაღაზიიდან 12 დოლარად). თქვენ ასევე დაგჭირდებათ პატარა კონდენსატორი ან უფრო ძლიერი ძაბვის წყარო, თუ მუშაობთ მრავალ სერვო ძრავზე (არდუინოს კედლის დამტენი 9 ვ იმუშავებს)

მიკროკონტროლერი არის მთელი კომპიუტერი ერთ ჩიპზე. აშკარად არ არის ისეთი ძლიერი, როგორც თქვენი სახლის კომპიუტერი, მას აქვს ძალიან მსუბუქი ოპერატიული მეხსიერება, არ აქვს დისკი, არ აქვს კლავიატურა ან მაუსი, მაგრამ ის მართლაც მშვენივრად აკონტროლებს საგნებს (აქედან გამომდინარე სახელი). თქვენ ნახავთ ერთ – ერთ ამ ჩიპს ბევრ ყოველდღიურ ნივთში, როგორიცაა სარეცხი მანქანები და ავტო საწვავის ინჟექტორი კომპიუტერები.

მიკროკონტროლერების "არდუინოს" ბრენდი ასევე ამატებს სხვა სქემას, რომელიც აკავშირებს მას გარე სამყაროსთან და ათავსებს მოსახერხებელ დაფაზე.

გაითვალისწინეთ, რომ "ბიუჯეტის ნაწილების ნაკრებში" არის რამდენიმე მავთული, რეზისტორები, LED ლიგატები და ცისფერი წყვილი სახელურები, სახელწოდებით პოტენომეტრი. უფრო მეტი პოტენომეტრების შესახებ მომდევნო ეტაპზე.

დაბოლოს, თქვენ დაგჭირდებათ სერვო ძრავა და მას გააჩნია რამდენიმე ხრახნიანი კონექტორი, რომ დაამატოთ იგი თქვენს მოძრავ მარიონეტზე. ამ გაკვეთილზე ჩვენ გამოვიყენებთ X ფორმის კონექტორს.

ნაბიჯი 2: პოტენომეტრის მიმოხილვა

პოტენომეტრი არის არსებითად მბზინავი ღილაკი - ან ელექტრონული ტერმინოლოგიით - ცვლადი რეზისტორების წყვილი. ღილაკის გადატრიალებით, თქვენ ერთ რეზისტორს გახდით უფრო დიდს, ხოლო მეორე რეზისტორს უფრო მცირე.

უმეტეს დროს ჩვენ ვიყენებთ პოტენომეტრს (ზოგჯერ უწოდებენ "ქოთანს") ძაბვის გასაკონტროლებლად ზემოთ ნაჩვენები წრიული დიაგრამის გამოყენებით.

ყველაზე მარცხენა სურათი გვიჩვენებს რეალურ ქვაბს, ზედა და ქვედა მავთულები უკავშირდება ძაბვას +5 და გრუნტს, ხოლო შუა მავთულს გამოაქვს სასურველი ძაბვა. შუა დიაგრამა გვიჩვენებს ქოთნის სიმბოლოს, ხოლო ბოლო დიაგრამა აჩვენებს ეკვივალენტურ წრეს.

სურათები თავაზიანობაა Wikimedia.org

ნაბიჯი 3: სერვო ძრავის მიმოხილვა

სერვო ძრავას აქვს ოთხი ძირითადი ნაწილი.

1. ძრავა, რომელსაც შეუძლია მოტრიალდეს წინ და უკან, ჩვეულებრივ მაღალი სიჩქარით და ბრუნვით.

2. პოზიციის გამოვლენის სისტემა, რომელსაც შეუძლია გითხრათ რა კუთხით არის ამჟამად სერვო ძრავა

3. გადაცემათა სისტემა, რომელსაც შეუძლია მიიღოს ბევრი ძრავა და გააკეთოს ის მცირე კუთხის მოძრაობაში.

4. საკონტროლო წრე, რომელსაც შეუძლია შეასწოროს შეცდომა ფაქტობრივ კუთხესა და სასურველ მითითებულ წერტილის კუთხეს შორის.

1 და 2 ნაწილები ნაჩვენებია პირველ სურათზე. გაითვალისწინეთ, რომ ნაწილი 2 არის პოტენომეტრი.

ნაწილი 3 ნაჩვენებია მეორე სურათზე.

ნაწილი 4 ნაჩვენებია მესამე სურათზე.

ნაბიჯი 4: განმეორებითი მოძრაობა

აქ ჩვენ ვაპირებთ, რომ ჩვენი მარიონეტული ხელმძღვანელის "ბენდერი" გადაუხვიოს მარცხნივ და მარჯვნივ, წინ და უკან, რამდენადაც დენი ჩართულია USB კაბელიდან. ეს შესანიშნავია სახალისო დღესასწაულის ჩვენებისთვის, რომლის გადაადგილებაც გსურთ მთელი დღის განმავლობაში.

Arduino– ს გააჩნია ინტეგრირებული განვითარების გარემო (IDE), რომელიც წარმოუდგენლად ლამაზია იმის თქმისთვის, რომ მას გააჩნია აპლიკაცია თქვენი კომპიუტერისთვის, რომელიც გაძლევთ ინსტრუქციებს (Arduino IDE ხატი არის გვერდითი ფიგურა 8). ეს ინსტრუქციები ინახება დაფაზე მაშინაც კი, თუ თქვენ გათიშავთ კომპიუტერს და ისინი კვლავ იწყებენ მუშაობას, როდესაც თქვენს Arduino- ს ენერგიას ხელახლა შეაერთებთ. ამ შემთხვევაში, ჩვენ გამოვიყენებთ პროგრამულ უზრუნველყოფას სახელწოდებით "Sweep", რომელიც შეგიძლიათ იხილოთ IDE მაგალითებში "Servo" კატეგორიის ქვეშ.

შემდეგ თქვენ დააკავშირებთ სერვოს 5 ვოლტიანი სტაბილიზირებული კონდენსატორთან (წითელი Servo მავთული Arduino +5– ზე, ყავისფერი Servo მავთული Arduino GND– ზე) და საკონტროლო სიგნალთან (ყვითელი Servo მავთული Arduino– ს ამონაყვანის პინ 9 – ზე). თოჯინების თავი არჩევითია;-)

დეტალები:

თუ ზემოთ იყო ცოტა დამაბნეველი, დეტალური ინსტრუქციები შემდეგია:

ნაბიჯი A - არდუინოს დაპროგრამება

• გახსენით Arduino IDE (უნდა იყოს ფიგურა 8 ხატი თქვენს სამუშაო მაგიდაზე)
• "ინსტრუმენტებში" დარწმუნდით, რომ "დაფა" არის მითითებული "Arduino/Genuino Uno".
• შეაერთეთ Arduino აპარატურა კომპიუტერს USB კაბელის გამოყენებით
• დარწმუნდით, რომ "პორტი" პარამეტრი "ინსტრუმენტები" ასევე კონფიგურირებულია Arduino– სთვის.
• "ფაილების" ქვეშ შეარჩიეთ "მაგალითი" სახელწოდებით "გაწმენდა" (შეგიძლიათ იპოვოთ ის "სერვისების" ქვეშ)
• სანამ ამ ფაილს გამოიყენებთ ან შეცვლით, გთხოვთ „შეინახოთ როგორც“სხვა ფაილის სახელი (შეიძლება იყოს თქვენი სახელი, ან რასაც აირჩევთ). ეს შეინარჩუნებს ფაილს უცვლელად ამ სტუდენტისთვის ამ კომპიუტერის გამოყენებით.
• გამოიყენეთ ისრის ღილაკი (ან "ესკიზის" ქვეშ აირჩიეთ "ატვირთვა") იმისათვის, რომ ატვირთოთ Sweep ესკიზი Arduino- ში

ნაბიჯი B - სერვო ძრავის დაკავშირება Sweep– თან

ამ ნაწილში ჩვენ შევქმნით სქემების ვარიაციებს, რომლებიც აღწერილია https://learn.adafruit.com/adafruit-arduino-lesso…. ჩვენ დავუკავშირებთ სერვოს წითელ და ყავისფერ მავთულხლართებს +5 და GND არდიუნოს, შესაბამისად. ჩვენ ასევე დავაყენებთ ძაბვის გამათანაბრებელ კონდენსატორს ამ ძაბვის გასწვრივ და ბოლოს ჩვენ დავუკავშირებთ სერვოს ყვითელ მავთულს არდუინოს გამომავალ პინ 9 -თან.

• გათიშეთ Arduino USB პორტიდან, როდესაც თქვენ ააშენებთ წრეს.
• ჩვენ ვიყენებთ 5V- ს და Ground- ს Arduino დაფიდან, ასე რომ მიიტანეთ ისინი თქვენს პურის დაფაზე წითელი და მწვანე მავთულის გამოყენებით.
• ვინაიდან სიმძლავრე შეიძლება ოდნავ შეირყა USB პორტიდან (არ არის ბევრი დენი და სერვო ძრავამ შეიძლება გამოიწვიოს არდუინოს დაფის გადატვირთვა დაბალი დენის გამო) ჩვენ დავდებთ კონდენსატორს ამ ძაბვის გასწვრივ, დარწმუნდით რომ მავთული ეტიკეტით „მინუს - "არის მიწის მხარეს.
• ახლა დააკავშირეთ წითელი (+5) და ყავისფერი (გრუნტი), რომელიც Servo- ს აქვს, დაფაზე.
• საბოლოო ელექტრული კავშირი არის საკონტროლო სიგნალი. SWEEP პროგრამა გამოიყენებს Arduino– ს პინს #9 საკონტროლო სიგნალის გასაგზავნად, ასე რომ შეაერთეთ იგი სერვო ძრავის ყვითელ (საკონტროლო) მავთულს.
• სურვილისამებრ - თქვენ შეგიძლიათ მოათავსოთ თქვენი არჩევანის მქონე ანიმატრონის ხელმძღვანელი და მისი ბაზა სერვო ძრავის თავზე, სანამ შეამოწმებთ მას. გთხოვთ იყავით ნაზი, რადგან მორგება არ არის სრულყოფილი და პლასტმასის ნაწილები იშლება.
• თქვენ უნდა შეგეძლოთ USB დენის გამოყენება Arduino– ზე და SWEEP პროგრამა უნდა გაშვებულიყო, რამაც გამოიწვია სერვო ძრავის წინ და უკან გაფრენა.

ნაბიჯი C - SWEEP პროგრამის შეცვლა

• სანამ ამ ფაილს გამოიყენებთ ან შეცვლით, გთხოვთ „შეინახოთ როგორც“სხვა ფაილის სახელი (შეიძლება იყოს თქვენი სახელი, ან რასაც აირჩევთ). თქვენ ალბათ ეს უკვე გააკეთეთ საფეხურზე A. ქვემოთ მოყვანილი თითოეული ნაწილისათვის ჩაწერეთ თქვენი დაკვირვებები და ნებისმიერი ცვლილება კოდში.
• წამზომის გამოყენებით შეაფასეთ რამდენი დრო სჭირდება მთელ გზაზე და უკან _
• თქვენ შეიტანთ ცვლილებებს პროგრამულ უზრუნველყოფაში (ზოგჯერ უწოდებენ "კოდს" ან "ესკიზს")
• შეცვალეთ ორივე "გადადების" მნიშვნელობა 15 -დან სხვა უფრო დიდ რიცხვზე (გამოთვლების სიმარტივისთვის შეარჩიეთ 15 -ის მრგვალი ჯერადი). რა ღირებულებას იყენებდით? _. როგორ ფიქრობთ, რა იქნება ახალი SWEEP დრო? _. გაზომეთ ახალი SWEEP დრო და გაითვალისწინეთ ნებისმიერი შეუსაბამობა _.
• შეცვალეთ შეფერხებები 15 -ზე და ახლა შეცვალეთ პოზიციის კუთხეები 180 -დან 90 -მდე (ორივე ეს მნიშვნელობა). როგორია სერვო ძრავის მოძრაობის ახალი დიაპაზონი (90 გრადუსი, ან მეტი თუ ნაკლები?) _.
• მოძრაობის დიაპაზონი დატოვეთ 90 გრადუსამდე, შეამცირეთ "გადადება" 15 -ზე ნაკლები რიცხვზე. რამდენად მცირე რიცხვში შეგიძლიათ წასვლა მანამ, სანამ სერვო დაიწყებს არასწორ ქცევას ან აღარ დაასრულებს მოძრაობის მთელ დიაპაზონს? _

ამ ნაბიჯების დასრულების შემდეგ, თქვენ გექნებათ ყველა ის ზომა და პრაქტიკა, რაც გჭირდებათ იმისათვის, რომ მზად იყოთ გამოიყენოთ თქვენი სერვო ძრავა სხვადასხვა სახის განმეორებითი წინ და უკან მოძრაობის გასაკონტროლებლად, ყველგან მცირე კუთხიდან 180 გრადუსამდე და ასევე მრავალფეროვანი სიჩქარით, რომელსაც თქვენ აკონტროლებთ.

ნაბიჯი 5: დისტანციური მართვის მოძრაობა

იმის ნაცვლად, რომ ერთი და იგივე მოძრაობა განმეორდეს მთელი დღის განმავლობაში, ამ ნაბიჯით ჩვენ დისტანციურად ვაკონტროლებთ ჩვენი ანიმატრონული მარიონეტის "C3PO" პოზიციას, რომ შევხედოთ მარცხნივ და მარჯვნივ და მათ შორის ნებისმიერ პოზიციას. ვინაიდან ადამიანი აკეთებს კონტროლს, ჩვენ ამას ვუწოდებთ "ღია მარყუჟის" კონტროლს.

ღია მარყუჟის კონტროლით თქვენ აკონტროლებთ სერვო ძრავის ზუსტ პოზიციას. ჩვენ დაგვჭირდება ღილაკი, რომ გადაუხვიოთ და ამისათვის ჩვენ გამოვიყენებთ ლურჯ პოტენომეტრს.

• ჩვენ გვჭირდება სხვა ადგილი პურის დაფაზე, რომელსაც აქვს +5 და 0 (გრუნტი) ვოლტი. გაუშვით ეს ჯამპერის მავთულები მწკრივების გამოსაყოფად დაფაზე და გააკეთეთ ისინი ერთმანეთისგან ერთი რიგის მანძილზე, რათა ერთ მომენტში დავამატოთ პოტენომეტრის გარე ქინძისთავები.
• ახლა დაამატეთ პოტენომეტრი. სანამ პოტენციომეტრის ქინძისთავებს პურის დაფაზე შეაღწევთ, დარწმუნდით, რომ სამივე მათგანი სწორი ხვრელებითაა დალაგებული, შემდეგ კი მიამაგრეთ ქინძისთავები პირდაპირ ქვემოთ, რათა არ დაიხუროს. პოტენომეტრის ცენტრალური პინი დაუკავშირდება ანალოგიურ შეყვანის ნულს (A0) არდუინოზე. ამისათვის დამატებულია დამატებითი მავთული.
• იმისათვის, რომ წავიკითხოთ ძაბვა პოტენომეტრიდან და გამოვიყენოთ ის სერვო ძრავის გასაკონტროლებლად, ჩვენ გამოვიყენებთ "KNOB" პროგრამულ უზრუნველყოფას, რომელიც ასევე ნაპოვნია ფაილში -> მაგალითები -> სერვო. გაუშვით პროგრამა, გადაატრიალეთ ღილაკი და ჩაწერეთ რასაც აკვირდებით.

ბუნებრივია, თქვენ შეგიძლიათ გაუშვათ ძალიან გრძელი მავთულები ისე, რომ საკონტროლო ღილაკი იყოს ანიმატრონული თოჯინებისგან განსხვავებულ ოთახში, ან შეგიძლიათ იყოთ მცირე მანძილით (მაგალითად, როდესაც იღებთ ფილმს).

ნაბიჯი 6: გააქტიურებული მოძრაობა (სენსორის გამოყენებით)

ხანდახან გინდა, რომ თოჯინამ უცებ იმოძრაოს - განსაკუთრებით ჰელოუინის საშინელი ხუმრობებისთვის ან კიდევ უფრო მეტი ყურადღების მიპყრობა. ამ ნაბიჯით, ჩვენ ხელახლა დავაკონფიგურირებთ ჩვენს მარიონეტს "აღდგომის კუნძულის თავი", რათა სწრაფად შევბრუნდეთ და შევხედოთ მას, ვინც შემოდის და ჩრდილს მიაყენებს სინათლის სენსორს.

სერვო ძრავის სენსორული კონტროლის შემთხვევაში, ჩვენ ვიყენებთ სინათლის სენსორს, რომელიც გააკონტროლებს სერვო ძრავის ზუსტ პოზიციას. რაც უფრო მუქია ჩრდილი სენსორზე (და სავარაუდოდ რაც უფრო ახლოს მიდის ადამიანი მარიონეტთან) მით უფრო სწრაფად და შორს მიაქცევს მარიონეტს თავი.

• ჩვენ ამოვიღებთ პოტენომეტრს და შევცვლით მას ორი რეზისტორის ექვივალენტური სქემით. ამ შემთხვევაში, ორი რეზისტორიდან ერთი (R2) იქნება სინათლის სენსორი.
• იმისათვის, რომ ადგილი გვქონდეს, ჩვენ გავავრცელეთ +5V (მარცხნივ) და 0V Ground (მარჯვნივ) ლუმპერები, ასე რომ ჩვენ შეგვიძლია დავამატოთ 10K Ohm რეზისტორი და სინათლის სენსორი, რომლებიც დაკავშირებულია ცენტრში იმავე რიგში, როგორც jumper კაბელი, რომელიც მიდის ანალოგური შეყვანისას. ნულოვანი (A0) არდუინოს დაფაზე.
• გამოიყენეთ თქვენი ხელის ჩრდილი სინათლის სენსორის დაბინდვისთვის და გამოიყენეთ სხვა გზები, რათა სინათლის სენსორმა მიიღოს მაქსიმალური და მინიმალური რაოდენობის შუქი. შეძლებთ თუ არა მიიღოთ 180 გრადუსიანი მოძრაობის დიაპაზონი?

დისტანციური მართვის ვერსიის მსგავსად, თქვენ შეგიძლიათ განათავსოთ ფოტო რეზისტორი თქვენი ანიმატრონული მარიონეტიდან საკმაოდ მოშორებით და შეგიძლიათ შეცვალოთ რეზისტორის მნიშვნელობები, ან პროგრამული უზრუნველყოფის პროგრამირება მარიონეტული რეაქციების შესაცვლელად.

ნაბიჯი 7: ახლა თქვენ სცადეთ

ახლა თქვენ აითვისეთ სამი ძირითადი სახის ანიმატური მოძრაობა, რომლის შექმნა შეგიძლიათ ერთი სერვო ძრავით.

- განმეორებითი მოძრაობა

- დისტანციური მართვის მოძრაობა

- გააქტიურებული მოძრაობა სენსორების გამოყენებით

თქვენ შეგიძლიათ ეს აიყვანოთ შემდეგ საფეხურზე სხვადასხვა სახის მარიონეტების, მოძრაობის, კონტროლის და, ბუნებრივია, არტისტიზმის, რომელიც მხოლოდ თქვენ შეგიძლიათ შექმნათ!