Аниматрониканың негіздері - айналмалы қозғалтқыш: 8 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:24

Бұл әмбебап дүкеннің терезесіндегі көңілді мерекелік дисплей ме, әлде Хэллоуиндегі қорқынышты ойыншық па, ештеңе анимациялық қуыршақ сияқты назар аудармайды.

Бұл электронды басқарылатын анимацияларды кейде «аниматроника» деп атайды және бұл нұсқаулық сізге бір сервоқозғалтқышпен басқарылатын ең қарапайым түрді жасауға үйретеді.

Біз Arduino микроконтроллерін ми ретінде қолданамыз, және біз оның ішінде потенциометр мен серво қалай жұмыс істейтінін көреміз, сонымен қатар сізге үш түрлі басқару әдісін құруды үйретеміз:

1 - үздіксіз қайталанатын қозғалыс

2 - Қашықтан басқарылатын қозғалыс

3 - іске қосылған қозғалыс (жарық сенсоры көмегімен)

1 -қадам: бөлшектер тізімі

Сізге микроконтроллер қажет (бірінші суретте https://adafru.it сайтынан Arduino, олардың бюджеттік бөлшектер жиынтығы 30 доллар тұрады) және серво қозғалтқышы (екінші суретте Tower шағын нұсқасы көрсетілген) Бірнеше қосқыш бөлшектермен бірге, сол дүкеннен $ 12). Сонымен қатар бірнеше серво қозғалтқыштарын басқаратын болсаңыз, сізге кішкене конденсатор немесе қуатты кернеу көзі қажет болады (Arduino үшін 9В қабырға зарядтағыш жұмыс істейді)

Микроконтроллер - бұл бір микросхемадағы дербес компьютер. Әрине, сіздің үй компьютеріңіз сияқты қуатты емес, оның жедел жады, дискі жоқ, пернетақта немесе тінтуір жоқ, бірақ ол заттарды басқаруда өте жақсы (сондықтан аты). Сіз бұл чиптердің бірін кір жуғыш машиналар мен жанармай инжекторлары сияқты көптеген күнделікті заттардан таба аласыз.

Микроконтроллерлердің «Arduino» маркасы сонымен қатар оны сыртқы әлеммен байланыстыратын басқа схеманы қосады және оны ыңғайлы тақтаға қояды.

Назар аударыңыз, «бюджеттік бөлшектер жиынтығында» потенциометр деп аталатын бірнеше сымдар, резисторлар, жарық диодты шамдар және көк түсті жұп бар. Келесі қадамдағы потенциометрлер туралы толығырақ.

Ақырында, сізге серво қозғалтқышы қажет, және ол қозғалатын қуыршаққа бекіту үшін бұрандалы қосқыштармен бірге келеді. Біз бұл сабақта Х пішінді қосқышты қолданамыз.

2 -қадам: потенциометрге шолу

Потенциометр - бұл диммерлік тұтқа немесе электроника терминологиясында - айнымалы резисторлар жұбы. Тұтқаны бұру арқылы сіз бір резисторды үлкен, ал екінші резисторды кішірейтесіз.

Көбінесе кернеуді басқару үшін потенциометрді (кейде «кастрюль» деп те атаймыз) жоғарыда көрсетілген схеманы қолдана отырып қолданамыз.

Ең сол жақ суретте жоғарғы және төменгі сымдар кернеуге +5 және жерге қосылған, ал орташа кернеу кернеуді шығаратын нақты кастрюль көрсетілген. Ортаңғы диаграммада кастрөлдің белгісі, ал соңғы диаграммада эквивалентті схема көрсетілген.

Суреттер Wikimedia.org сайтынан алынды

3 -қадам: Servo Motor шолуы

Серво қозғалтқышы төрт негізгі бөліктен тұрады.

1. Әдетте жоғары жылдамдықта және айналу моментінде алға және артқа бұрыла алатын қозғалтқыш.

2. Серво қозғалтқышы қазіргі уақытта қандай бұрышта екенін анықтай алатын позицияны анықтайтын жүйе

3. Қозғалтқыштың көптеген айналуын қабылдай алатын және оны кішкене бұрыштық қозғалысқа келтіретін беріліс жүйесі.

4. Нақты бұрыш пен қалаған нүкте бұрышы арасындағы қатені түзете алатын басқару схемасы.

1 және 2 бөліктер бірінші суретте көрсетілген. 2 -бөлімнің потенциометр екенін ескеріңіз.

3 -бөлім екінші суретте көрсетілген.

4 -бөлім үшінші суретте көрсетілген.

4 -қадам: қайталанатын қозғалыс

Мұнда біз қуыршақ «Бендер» басын солға және оңға, артқа және артқа бұрамыз, егер қуат USB кабелінен қосылған болса. Бұл күні бойы қозғалғыңыз келетін мерекелік көңілді дисплей үшін тамаша.

Arduino интеграцияланған даму ортасымен (IDE) бірге келеді, бұл сізге нұсқаулық беруге мүмкіндік беретін компьютерге арналған қосымшамен бірге келетінін айтудың тамаша тәсілі (Arduino IDE белгішесі - 8 -сурет). Бұл нұсқаулар, егер сіз компьютерді ажыратсаңыз да, тақтада сақталады және Arduino -ға қуат көзін қайта қосқан кезде олар қайтадан іске қосылады. Бұл жағдайда біз IDE мысалдарынан «Серво» санаты бойынша табуға болатын «Sweep» деп аталатын бағдарламалық жасақтаманы қолданамыз.

Содан кейін сіз сервоны тұрақтандырылған 5 вольт конденсаторға (қызыл Servo сымы Arduino +5, қоңыр Servo сымы Arduino GND) және басқару сигналына (сары Servo сымы Arduino шығыс түйреуіші 9) қосасыз. Қуыршақ басы міндетті емес;-)

ЕГЖЕЙ:

Егер жоғарыда айтылғандар сәл түсініксіз болса, егжей -тегжейлі нұсқаулар келесідей:

А қадамы - Arduino бағдарламалау

• Arduino IDE ашыңыз (жұмыс үстелінде 8 -суреттің белгісі болуы керек)
• «Құралдар» астында «Тақтаның» «Arduino/Genuino Uno» күйіне орнатылғанын тексеріңіз.
• USB кабелі арқылы Arduino аппараттық құралын компьютерге қосыңыз
• «Құралдар» астындағы «Порт» параметрінің Arduino үшін де конфигурацияланғанына көз жеткізіңіз.
• «Файлдар» астында «Сыпыру» деп аталатын «Мысалды» таңдаңыз (сіз оны «Сервистер» бөлімінен таба аласыз)
• Бұл файлды қолданар алдында немесе өңдемес бұрын, басқа файл атауын «Басқаша сақтау» сұрауын енгізіңіз (сіздің атыңыз немесе сіз таңдаған нәрсе болуы мүмкін). Бұл файлды осы компьютерді пайдаланатын келесі студент үшін өзгеріссіз қалдырады.
• Көрсеткі батырмасын пайдаланыңыз (немесе «Эскиз» астында «Жүктеуді» таңдаңыз) Sweep эскизін Arduino -ға жүктеу үшін

В қадамы - Серво моторын сыпыруға қосу

Бұл бөлімде біз https://learn.adafruit.com/adafruit-arduino-lesso сипатталған тізбектердің вариациясын құратын боламыз… Біз Servo қызыл және қоңыр сымдарын Ardiuno +5 және GND-ге қосамыз, сәйкесінше Біз сондай -ақ кернеуге кернеуді тегістейтін конденсатор қоямыз, ақырында біз серваның сары сымын Arduino шығыс түйреуішіне 9 қосамыз.

• Схеманы құрған кезде Arduino -ны USB портынан ажыратыңыз.
• Біз Arduino тақтасынан 5V және Ground -ды қолданатын боламыз, сондықтан оларды қызыл және жасыл сымдарды пайдаланып, өз тақтасына әкеліңіз.
• USB портынан қуат аздап шайқалуы мүмкін болғандықтан (ток көп емес, және сервопривод Arduino тақтасының төмен токқа байланысты қалпына келуіне әкелуі мүмкін), біз осы кернеуге конденсатор қоямыз, сым «минус -» «Жер жағында орналасқан.
• Енді Servo сымының қызыл (+5) және қоңыр (жер үсті) тақтасына қосыңыз.
• Соңғы электрлік байланыс - басқару сигналының қосылуы. SWEEP бағдарламасы басқару сигналын жіберу үшін Arduino №9 түйреуішін қолданады, сондықтан оны Servo моторының сары (басқару) сымына қосыңыз.
• ҚОСЫМША - Сіз таңдаған аниматронды басын және оның негізін сервоқозғалтқыштың үстіне тексермес бұрын қоюға болады. Пожалуйста, жұмсақ болыңыз, себебі қондырғы мінсіз емес және пластикалық бөлшектер бұзылады.
• Сіз USB қуатын Arduino -ға қолдана білуіңіз керек және SWEEP бағдарламасы іске қосылуы керек, бұл сервоприводты алға -артқа тартады.

C қадамы - SWEEP бағдарламасын өзгерту

• Бұл файлды қолданар алдында немесе оны өңдемес бұрын басқа файл атауын «Басқаша сақтау» (сіздің атыңыз немесе сіз таңдаған нәрсе болуы мүмкін). Сіз мұны A қадамында жасаған шығарсыз, төмендегі бөліктердің әрқайсысы үшін өз бақылауларыңызды, сондай -ақ кодқа енгізілген өзгерістерді жазыңыз.
• Секундомердің көмегімен жол бойымен және артқа қарай сыпыруға қанша уақыт кететінін өлшеңіз _
• Сіз бағдарламалық жасақтамаға өзгерістер енгізесіз (кейде «код» немесе «эскиз» деп аталады)
• «Кешіктіру» мәнін 15 -тен басқа үлкен санға өзгертіңіз (есептеулерді жеңілдету үшін 15 -тен дөңгелек еселікті таңдаңыз). Сіз қандай құндылықты қолдандыңыз? _. Қалай ойлайсыз, жаңа SWEEP уақыты қандай болады? _. SWEEP жаңа уақытын өлшеп, сәйкессіздіктерді жазыңыз _.
• Кешіктіруді 15 -ке өзгертіңіз, енді 180 -ден 90 -ға дейінгі бұрыштардың бұрыштарын өзгертіңіз (екеуі де). Серво қозғалтқышының жаңа қозғалыс диапазоны қандай (90 градус немесе одан да көп немесе аз?) _.
• Қозғалыс диапазонын 90 градусқа қалдыра отырып, «Кешіктіруді» 15 -тен төмен санға дейін төмендетіңіз. Серво тұрақсыз әрекет ете бастағанға дейін немесе барлық қозғалыс диапазонын аяқтамай тұрып, қанша кіші санға баруға болады? _

Осы қадамдарды аяқтағаннан кейін сізде барлық өлшемдер мен жаттығулар болады, сіз өзіңіздің сервоқозғалтқышты әр түрлі қайталанатын аниматронды қозғалыстарды басқаруға дайын болуыңыз керек, кез келген жерден кіші бұрыштан 180 градусқа дейін. әр түрлі жылдамдықта сіз басқарасыз.

5 -қадам: Қашықтан басқарылатын қозғалыс

Бір қозғалысты күні бойы қайталай берудің орнына, біз бұл қадамда «C3PO» аниматроникалық қуыршағымыздың позициясын қашықтан басқарамыз. Адам бақылаумен айналысатындықтан, біз оны «ашық цикл» деп атаймыз.

Ашық циклды басқару көмегімен сіз сервоқозғалтқыштың нақты орнын басқарасыз. Сізге бұрылу үшін бізге тұтқа қажет болады, біз бұл үшін көк потенциометрді қолданамыз.

• Бізге тақтада +5 және 0 (Жердегі) вольт бар басқа орын қажет болады. Бұл қосқыш сымдарды нан тақтасындағы жолдарды бөліп, оларды бір -бірінен бір қатар етіп жасаңыз, біз потенциометрдің сыртқы түйреуіштерімен бір уақытта қосамыз.
• Енді потенциометрді қосыңыз. Потенциометрлік түйреуіштерді тақтаға итермес бұрын, олардың үшеуінің де дұрыс тесіктермен тігілгеніне көз жеткізіңіз, содан кейін түйреуіштерді бүгілмеуі үшін төмен қарай итеріңіз. Потенциометрдің орталық штыры Arduino -да аналогтық кіріс нөліне (A0) қосылады. Ол үшін қосымша сым қосылады.
• Потенциометрден кернеуді оқу үшін және оны серво қозғалтқышты басқару үшін біз File -> Мысалдар -> Серво бөлімінде орналасқан «KNOB» бағдарламалық жасақтамасын қолданамыз. Бағдарламаны іске қосыңыз, тұтқаны бұраңыз және байқағандарыңызды жазыңыз.

Әрине, басқару тұтқасы аниматроникалық қуыршақтан басқа бөлмеде болуы үшін сіз өте ұзын сымдарды жүргізе аласыз, немесе сіз аз ғана қашықтықта болуыңыз мүмкін (мысалы, сіз фильм түсіріп жатқанда камерадан түсірілген).

6 -қадам: қозғалған қозғалыс (сенсор көмегімен)

Кейде сіз қуыршақтың кенеттен қозғалуын қалайсыз - әсіресе қорқынышты Хэллоуин ойындары үшін немесе одан да көп назар аудару үшін. Бұл қадамда біз «Пасха аралының басы» атты қуыршағымызды қайта бұрып, жарық сенсорына көлеңке түсіретін кез келген адамға тез бұрылып, бет бұрамыз.

Серво қозғалтқышының сенсорлық басқару жағдайында біз серво қозғалтқышының нақты орнын басқаратын жарық сенсорын қолданамыз. Сенсорға көлеңке неғұрлым қараңғы болса (және, мүмкін, адам қуыршаққа жақындаса), қуыршақ басын тезірек және алысқа бұрады.

• Біз потенциометрді алып тастап, оны екі резистордың эквивалентті тізбегіне ауыстырамыз. Бұл жағдайда екі резистордың бірі (R2) жарық сенсоры болады.
• Бізге бөлме беру үшін біз +5V (сол жақ) және 0V жерге (оң жақ) лампаларды тараттық, осылайша біз орталыққа аналогтық кіруге апаратын кабельмен бір қатарда қосылған 10К Ом резистор мен жарық сенсорын қосамыз. Arduino тақтасында нөл (A0).
• Жарық сенсорын жасыру үшін қолыңыздың көлеңкесін қолданыңыз және жарық сенсорына жарықтың максималды және ең аз мөлшерін алудың басқа әдістерін қолданыңыз. Сіз толық 180 градус қозғалыс диапазонына жете аласыз ба?

Қашықтан басқару пультіндегі нұсқадағыдай, сіз фото резисторды аниматронды қуыршақтан жақсы қашықтықта орналастыра аласыз, сонымен қатар резистордың мәндерін немесе қуыршақ реакциясын өзгерту үшін бағдарламалық жасақтаманы өзгертуге болады.

7 -қадам: Енді сіз көріңіз

Енді сіз бір сервоқозғалтқышпен жасауға болатын аниматронды қозғалыстың үш негізгі түрін меңгердіңіз.

- Қайталанатын қозғалыс

- Қашықтан басқарылатын қозғалыс

- Сенсорлардың көмегімен қозғалыс

Сіз мұны әр түрлі қуыршақтарды, қозғалыстарды, басқару элементтерін және әрине, тек сіз жасай алатын шеберлікті қолдана отырып, келесі деңгейге көтере аласыз!