Mga Pangunahing Kaalaman sa Animatronics - ang Servo Motor: 8 Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:12

Kung ito man ay isang masayang holiday display sa bintana ng isang department store, o isang nakakatakot na kalokohan sa Halloween, walang nakakaakit ng pansin tulad ng isang animated na papet.

Ang mga animasyong kinokontrol na elektronikong ito ay tinatawag na "animatronics" at ang itinuturo na ito ay magtuturo sa iyo kung paano gawin ang pinaka pangunahing uri, isang kinokontrol ng isang solong servo motor.

Gagamitin namin ang Arduino microcontroller bilang mga talino, at makikita namin kung paano gumagana ang isang potensyomiter at isang servo sa loob, turuan din ka namin kung paano bumuo ng tatlong magkakaibang pamamaraan ng pagkontrol:

1 - Patuloy na paulit-ulit na paggalaw

2 - Remote na kinokontrol na paggalaw

3 - Triggered na paggalaw (gamit ang isang light sensor)

Hakbang 1: Listahan ng Mga Bahagi

Kakailanganin mo ang isang microcontroller (ipinakita sa unang larawan ay ang Arduino mula sa https://adafru.it kasama ang kanilang mga kit ng badyet na bahagi para sa isang kabuuang $ 30) at isang servo motor (isang maliit na bersyon ng Tower ay ipinakita sa pangalawang larawan kasama ang ilang mga bahagi ng konektor, mula sa parehong tindahan sa $ 12). Kakailanganin mo rin ang isang maliit na capacitor o isang mas malakas na mapagkukunan ng boltahe kung nagpapatakbo ka ng maraming mga motor na servo (gagana ang isang 9V wall charger para sa Arduino)

Ang isang microcontroller ay isang buong PC computer sa isang solong maliit na tilad. Malinaw na hindi kasing lakas ng iyong computer sa bahay, mayroon itong napakalawak na RAM, walang disk drive, walang keyboard o mouse, ngunit talagang mahusay ito sa pagkontrol ng mga bagay (kaya ang pangalan). Mahahanap mo ang isa sa mga chips sa loob ng maraming pang-araw-araw na item tulad ng washing machine at mga computer ng auto fuel injector.

Ang tatak ng "Arduino" ng mga microcontroller ay nagdaragdag din ng ilang iba pang circuitry na kumokonekta sa labas ng mundo, at inilalagay ito sa isang maginhawang board.

Pansinin na sa "mga bahagi ng badyet na kit" mayroong ilang mga wire, resistors, LED ligths, at isang asul na pares ng mga knobs, na tinatawag na potentiometers. Dagdag pa tungkol sa potentiometers sa susunod na hakbang.

Sa wakas, kakailanganin mo ng isang motor na pang-servo, at may kasamang ilang mga konektor na tornilyo upang ilakip ito sa iyong gumagalaw na papet. Gagamitin namin ang konektor na hugis X sa araling ito.

Hakbang 2: Pagsusuri ng Potentiometer

Ang potensyomiter ay mahalagang isang dimmer knob - o sa terminolohiya ng electronics - isang pares ng variable resistors. Sa pamamagitan ng pag-on ng knob, pinapalaki mo ang isang risistor, at ang iba pang risistor ay mas maliit.

Karamihan sa mga oras ay gumagamit kami ng isang potensyomiter (minsan tinatawag na "palayok") upang makontrol ang isang boltahe gamit ang circuit diagram na ipinakita sa itaas.

Ipinapakita ng kaliwang larawan ang aktwal na palayok, na may koneksyon sa tuktok at ibaba na mga koneksyon sa boltahe +5 at Ground, at ang gitnang kawad na naglalabas ng nais na boltahe. Ipinapakita ng gitnang diagram ang simbolo para sa isang palayok, at ang huling diagram ay nagpapakita ng katumbas na circuit.

Ang mga imahe ay kagandahang-loob sa Wikimedia.org

Hakbang 3: Servo Motor Review

Ang isang servo motor ay may apat na pangunahing bahagi.

1. Isang motor na maaaring lumipat pasulong at paatras, kadalasan sa mataas na bilis at metalikang kuwintas.

2. Isang sistema ng pagtuklas ng posisyon, na maaaring sabihin kung anong anggulo ang servo motor sa kasalukuyan

3. Isang sistema ng gearing na maaaring tumagal ng maraming paikot na motor at gawin iyon sa isang maliit na galaw ng anggulo.

4. Isang control circuit na maaaring iwasto ang error sa pagitan ng aktwal na anggulo at ng nais na anggulo ng set point.

Ang mga bahagi 1 at 2 ay ipinapakita sa unang imahe. Pansinin na ang bahagi 2 ay isang potensyomiter.

Ang Bahagi 3 ay ipinapakita sa pangalawang imahe.

Ang Bahagi 4 ay ipinapakita sa pangatlong imahe.

Hakbang 4: Paulit-ulit na Paggalaw

Dito gagawin namin ang ulo ng aming papet na "Bender" na kumaliwa at pakanan, pabalik-balik, hangga't ang kuryente ay konektado mula sa USB cable. Mahusay ito para sa isang nakakatawang pagpapakita ng holiday na nais mong patuloy na gumalaw buong araw.

Ang Arduino ay mayroong isang Integrated Development Environment (IDE) na isang magarbong paraan ng pagsasabi na mayroong ito isang app para sa iyong PC na hinahayaan kang bigyan ito ng mga tagubilin (ang Arduino IDE na icon ay isang patagong pigura 8). Ang mga tagubiling iyon ay mananatiling nakaimbak sa pisara kahit na idiskonekta mo ang PC, at nagsisimulang tumakbo muli kapag muling kumonekta mo ang lakas sa iyong Arduino. Sa kasong ito, gagamitin namin ang software na tinatawag na "Pagwawalis" na maaari mong makita sa mga halimbawa ng IDE sa ilalim ng kategoryang "Servo."

Susunod na ikonekta mo ang servo sa isang capacitor na nagpapatatag ng 5 volts (pulang Servo wire sa Arduino +5, brown Servo wire sa Arduino GND) at sa control signal (dilaw na Servo wire sa Arduino ouput pin 9). Ang puppet head ay opsyonal;-)

Mga DETALYE:

Kung ang nasa itaas ay medyo nakalilito, ang mga detalyadong tagubilin ay ang mga sumusunod:

Hakbang A - Programmingthe Arduino

• Buksan ang Arduino IDE (dapat ay isang figure 8 na icon sa iyong desktop)
• Sa ilalim ng "Mga Tool" siguraduhin na ang "Lupon" ay nakatakda sa "Arduino / Genuino Uno."
• Ikonekta ang hardware ng Arduino sa computer gamit ang USB cable
• Tiyaking ang setting na "Port" sa ilalim ng "Mga Tool" ay naka-configure din para sa Arduino.
• Sa ilalim ng "Mga File" piliin ang "Halimbawa" na tinatawag na "Walisin" (mahahanap mo ito sa ilalim ng "Mga Serbisyo")
• Bago mo gamitin o i-edit ang file na ito, mangyaring "I-save Bilang" isang iba't ibang filename (maaaring iyong pangalan, o anumang pipiliin mo). Mapapanatili nitong hindi nagbabago ang file para sa susunod na mag-aaral na gumagamit ng computer na ito.
• Gamitin ang pindutan ng Arrow (o sa ilalim ng "Sketch" piliin ang "I-upload") upang mai-upload ang Sweep sketch sa Arduino

Hakbang B - Pagkonekta sa Servo Motor sa Walisin

Sa bahaging ito, magtatayo kami ng mga pagkakaiba-iba ng mga circuit na inilarawan sa https://learn.adafruit.com/adafruit-arduino-lesso… Ikonekta namin ang mga Red at Brown na wires ng Servo sa +5 at GND ng Ardiuno, ayon sa pagkakabanggit. Maglalagay din kami ng isang boltahe na flattening capacitor sa kabuuan ng boltahe na iyon, at sa wakas ay ikonekta namin ang Dilaw na kawad ng servo sa output pin 9 ng Arduino.

• I-unplug ang Arduino mula sa USB port kapag binubuo mo ang circuit.
• Gagamitin namin ang 5V at Ground mula sa Arduino board kaya dalhin ang mga iyon sa iyong breadboard gamit ang pula at berdeng mga wire, ayon sa pagkakabanggit.
• Dahil ang lakas ay maaaring maging medyo alog mula sa USB port (hindi gaanong kasalukuyang, at ang servo motor ay maaaring maging sanhi ng pag-reset ng Arduino board dahil sa mababang kasalukuyang) maglalagay kami ng isang capacitor sa kabuuan ng boltahe na ito, tinitiyak na ang wire na may label na "minus - "Ay nasa Ground side.
• Ikonekta ngayon ang Red (+5) at Brown (Ground) na wired ng Servo sa breadboard.
• Ang pangwakas na koneksyon sa kuryente ay ang signal ng control. Ang program na SWEEP ay gagamit ng pin # 9 ng Arduino upang maipadala ang control signal, kaya ikonekta ito sa dilaw (control) wire ng Servo Motor.
• OPSYONAL - Maaari kang maglagay ng isang Animatronic Head na iyong pinili at ang base nito sa tuktok ng servo motor bago ito suriin. Mangyaring maging banayad dahil ang kasya ay hindi perpekto at masira ang mga bahagi ng plastik.
• Dapat mong mailapat ang lakas ng USB sa Arduino at ang programa ng SWEEP ay dapat na tumakbo, na sanhi upang magwalis at pabalik-balik ang servo motor.

Hakbang C - Pagbabago ng programa ng SWEEP

• Bago mo gamitin o i-edit ang file na ito, mangyaring "I-save Bilang" isang iba't ibang filename (maaaring iyong pangalan, o anumang pipiliin mo). Marahil ay nagawa mo na ito sa hakbang A. Para sa bawat bahagi sa ibaba, itala ang iyong mga obserbasyon pati na rin ang anumang mga pagbabago na iyong ginawa sa code.
• Gumagamit ng isang stopwatch, sukatin kung gaano katagal aalisin ang lahat ng paraan at pabalik ng _
• Gagawa ka ng mga pagbabago sa software (minsan tinatawag na "code" o "sketch")
• Baguhin ang parehong mga halagang "pagkaantala" mula 15 patungo sa isa pang Mas malaking bilang (pumili ng isang bilog na maramihang 15 para sa kadalian ng mga kalkulasyon). Anong halaga ang ginamit mo? _. Ano sa palagay mo ang magiging oras ng SWEEP? _. Sukatin ang bagong oras ng SWEEP at itala ang anumang mga pagkakaiba _.
• Baguhin ang Mga pagkaantala pabalik sa 15, at ngayon baguhin ang mga anggulo ng posisyon mula 180 hanggang sa 90 (pareho ng mga halagang iyon). Ano ang bagong saklaw ng paggalaw ng motor na servo (90 degree, o higit pa o mas kaunti?).
• Pag-iwan sa saklaw ng paggalaw sa 90 degree, babaan ang "Pag-antala" sa isang bilang na mas mababa sa 15. Gaano kaliit ng isang numero ang maaari mong puntahan bago magsimulang kumilos nang hindi maayos ang servo o hindi na nakumpleto ang buong saklaw ng paggalaw? _

Matapos makumpleto ang mga hakbang na ito, magkakaroon ka ng lahat ng mga sukat at kasanayan na kailangan mo upang maging handa na gamitin ang iyong servo motor upang makontrol ang iba't ibang paulit-ulit na pabalik-balik na mga paggalaw ng animatronic, saanman mula sa isang maliit na anggulo hanggang sa 180 degree, at din sa iba't ibang mga bilis na kinokontrol mo.

Hakbang 5: Remote na Kinokontrol na Paggalaw

Sa halip na ulitin ang parehong paggalaw nang paulit-ulit sa buong araw, sa hakbang na ito ay remote control namin ang posisyon ng aming animatronic na papet na "C3PO" upang tumingin sa kaliwa at kanan at anumang posisyon sa pagitan. Dahil ang isang tao ay gumagawa ng pagkontrol, tinatawag namin itong "bukas na loop" na kontrol.

Sa pamamagitan ng bukas na kontrol sa loop, kinokontrol mo ang eksaktong posisyon ng servo motor. Kakailanganin namin ang isang hawakan ng pinto upang ikaw ay lumiko, at gagamitin namin ang asul na potensyomiter para dito.

• Kakailanganin namin ng isa pang lugar sa breadboard na mayroong +5 at 0 (Ground) volts. Patakbuhin ang mga jumper wires na ito upang paghiwalayin ang mga hilera sa breadboard, at gawin silang isang hilera mula sa bawat isa, upang pumila sa mga labas na pin ng potensyomiter na idaragdag namin sa isang sandali.
• Ngayon idagdag ang Potentiometer. Bago itulak ang mga pin ng potensyomiter sa tinapay, siguraduhin na ang tatlo sa mga ito ay nakahanay sa tamang mga butas, at pagkatapos ay itulak nang diretso ang mga pin upang hindi sila yumuko. Ang gitnang pin ng potensyomiter ay konektado sa Analog Input zero (A0) sa Arduino. Ang isang karagdagang kawad ay idinagdag upang gawin iyon.
• Upang mabasa ang boltahe mula sa potentiometer, at gamitin iyon upang makontrol ang servo motor, gagamitin namin ang software na "KNOB", na matatagpuan din sa ilalim ng File -> Mga Halimbawa -> Servo. Patakbuhin ang programa, i-on ang knob, at itala kung ano ang iyong naobserbahan.

Naturally, maaari kang magpatakbo ng ilang napakahabang mga wire upang ang control knob ay nasa isang iba't ibang mga silid mula sa animatronic puppet, o maaari kang maging isang maliit na distansya lamang (wala sa camera shot f gumagawa ka ng isang pelikula, halimbawa).

Hakbang 6: Triggered Motion (gumagamit ng isang Sensor)

Minsan nais mong papet mong ilipat ang bigla - lalo na para sa nakakatakot na mga kalokohan sa Halloween o upang makakuha ng mas maraming pansin. Sa hakbang na ito, isasaayos namin muli ang aming papet na "Easter Island Head" upang mabilis na lumingon at harapin ang sinumang lumalakad at naglalagay ng anino sa isang light sensor.

Sa kaso ng Control ng Sensor ng Servo Motor, gagamit kami ng isang light sensor na makokontrol ang eksaktong posisyon ng servo motor. Ang mas madilim na anino na nagsumite ng sensor (at siguro mas malapit ang tao na lumalakad sa papet) mas mabilis at mas malayo ang ulo ng papet.

• Aalisin namin ang potensyomiter at palitan ito ng katumbas na circuit ng dalawang resistors. Sa kasong ito, ang isa sa dalawang resistors (R2) ay magiging isang light sensor.
• Upang bigyan kami ng ilang silid, ikinakalat namin ang + 5V (kaliwa) at 0V Ground (kanan) na mga lumper upang maidagdag namin ang 10K Ohm resistor at Light Sensor, na konektado sa gitna sa parehong hilera ng jumper cable na humahantong sa Analog Input zero (A0) sa Arduino board.
• Gumamit ng anino ng iyong kamay upang maitago ang light sensor, at gumamit ng iba pang mga paraan upang masulit at masulit ang posibleng sensor ng ilaw. Nakuha mo ba ang buong 180 degree na saklaw ng paggalaw?

Tulad ng sa bersyon ng remote control, maaari mong ilagay ang risistor ng larawan sa isang mahusay na distansya ang layo mula sa iyong animatronic puppet, at maaari mong baguhin ang mga halaga ng risistor, o ang software ng programa upang baguhin ang mga reaksyon ng papet.

Hakbang 7: Ngayon Sinubukan Mo Ito

Ngayon ay pinagkadalubhasaan mo ang tatlong pangunahing mga uri ng paggalaw ng animatronic na maaari mong likhain sa isang solong servo motor.

- Paulit-ulit na paggalaw

- Remote na kinokontrol na paggalaw

- Nag-trigger ng paggalaw gamit ang mga sensor

Maaari mo itong dalhin sa susunod na antas sa pamamagitan ng paggamit ng iba't ibang mga uri ng mga tuta, paggalaw, kontrol, at natural, ang artistry na ikaw lamang ang makakalikha!