У овом упутству ћемо развити склоп који користи сензор силе, Ардуино Уно и серво мотор. То ће бити систем серво управљања где се положај осовине сервоа одређује тежином присутном на сензору силе. Пре него што наставимо даље, разговарајмо о серво-у и осталим компонентама.
Серво мотори се користе тамо где постоји потреба за тачним кретањем или положајем осовине. Они нису предложени за велике брзине. Они су предложени за малу брзину, средњи обртни моменат и тачну примену положаја. Ови мотори се користе у роботским машинама за управљање рукама, контролама лета и системима управљања. Серво мотори се такође користе у неким штампачима и факс машинама.
Серво мотори су доступни у различитим облицима и величинама. Серво мотор ће углавном имати жице, једна је за позитивни напон, друга је за масу, а последња за подешавање положаја. ЦРВЕНА жица је повезана на напајање, црна жица је повезана на масу, а ЖУТА жица је повезана на сигнал.
Серво мотор је комбинација једносмерног мотора, система за контролу положаја, брзина. Положај осовине једносмерног мотора подешава се помоћу управљачке електронике у серво-у, на основу односа радне снаге ПВМ сигнала СИГНАЛ пин. Једноставно речено, управљачка електроника подешава положај вратила управљајући једносмерним мотором. Ови подаци о положају осовине шаљу се кроз СИГНАЛ пин. Подаци о положају на команду треба да се шаљу у облику ПВМ сигнала кроз сигналну иглу серво мотора.
Фреквенција ПВМ (Пулсе Видтх Модулатед) сигнала може се разликовати у зависности од врсте серво мотора. Овде је најважнији ОДНОС ДУЖНОСТИ ПВМ сигнала. На основу овог ДУЖНОГ ОДНОСА управљачка електроника подешава вратило.
Као што је приказано на доњој слици, да би се осовина померила на сат од 9 °, ОДНОС УКЉУЧИВАЊА мора бити 1 / 18.ие. 1 милли секунда „времена укључења“ и 17 милиона секунди „времена искључења“ у сигналу од 18 мс.
Да би се осовина помакнула на сат од 12 °, УКЉУЧЕНО вријеме сигнала мора бити 1,5 мс, а искључено 16,5 мс.
Овај однос се декодира управљачким системом у серво систему и на основу њега подешава положај.
Овај ПВМ овде је генерисан коришћењем АРДУИНО УНО.
Дакле, за сада то знамо, можемо управљати осовином СЕРВО МОТОР-а променом омјера радне снаге ПВМ-сигнала који генерише УНО.
Хајде сада да разговарамо о сензору силе или сензору тежине.
Да бисмо повезали ФОРЦЕ сензор са АРДУИНО УНО, користићемо 8-битну АДЦ (аналогну у дигиталну конверзију) функцију у ардуно уно.
ФОРЦЕ сензор је претварач који мења свој отпор када се врши притисак на површину. Сензор ФОРЦЕ доступан је у различитим величинама и облицима.
Користићемо једну од јефтинијих верзија јер нам овде не треба много тачности. ФСР400 је један од најјефтинијих сензора силе на тржишту. Слика ФСР400 је приказана на доњој слици.
Сада је важно напоменути да је ФСР 400 осетљив по дужини, сила или тежина треба да се концентришу на лавиринт на средини ока сензора, као што је приказано на слици.
Ако се сила примени у погрешно време, уређај би могао трајно да се оштети.
Још једна важна ствар коју треба знати, сензор може да покреће струје великог домета. Зато имајте на уму погонске струје приликом инсталирања. Такође сензор има ограничење силе од 10 Њутна. Тако да можемо применити само 1 кг тежине. Ако се примене тежине веће од 1 кг, сензор може показати нека одступања. Ако се повећа за више од 3 кг. сензор може трајно оштетити.
Као што је раније речено, овај сензор се користи за осећање промена притиска. Дакле, када се тежина нанесе на врх ФОРЦЕ сензора, отпор се драстично мења. Отпор ФС400 према тежини приказан је на доњем графикону:
Као што је приказано на горњој слици, отпор између два контакта сензора опада са тежином или се повећава проводљивост између два контакта сензора.
Отпор чистог проводника дат је са:
Где, п- Отпорност проводника
л = дужина проводника
А = Површина проводника.
Сада размотрите проводник са отпором „Р“, ако се на њега спроводи неки притисак, површина на проводнику се смањује и дужина проводника се повећава као резултат притиска. Према формули, отпор проводника треба да се повећа, јер је отпор Р обрнуто пропорционалан површини и такође директно пропорционалан дужини л.
Тако се са овим за проводник под притиском или тежином отпор проводника повећава. Али ова промена је мала у поређењу са укупним отпором. За значајну промену многи проводници су сложени заједно.
То се дешава унутар сензора силе приказаних на горњој слици. Ако се пажљиво погледа, може се видети много линија унутар сензора. Свака од ових линија представља проводника. Осетљивост сензора је у бројевима проводника.
Али у овом случају отпор ће се смањивати притиском, јер овде коришћени материјал није чисти проводник. Овде су ФСР робусни уређаји од полимерног дебелог филма (ПТФ). Дакле, ово нису уређаји од чистог проводничког материјала. Сачињени су од материјала који показује смањење отпора са повећањем силе која се примењује на површину сензора.
Овај материјал показује карактеристике приказане на графикону ФСР.
Ова промена отпора не може донети ништа ако их не прочитамо. Приручни контролер може очитати шансе само у напону и ништа мање, зато ћемо користити коло делитеља напона, с тим што ћемо промену отпора извући као промену напона.
Раздјелник напона је отпорни круг и приказан је на слици. У овој отпорној мрежи имамо један стални отпор и други променљиви отпор. Као што је приказано на слици, Р1 је овде константан отпор, а Р2 је СИЛА сензор који делује као отпор.
Средња тачка гране узима се за мерење. Са променом Р2, имамо промену у Воут-у. Дакле, са овим имамо напон који се мења са тежином.
Овде је сада важно напоменути да је улаз који контролер узима за АДЦ конверзију низак од 50µАмп. Овај ефекат оптерећења дјелитеља напона заснован на отпору је важан јер струја повучена из Воут дјелитеља напона повећава проценат повећања процента грешке, за сада не морамо бринути о ефекту оптерећења.
Сада када се сила примени на СЕНЗОР СИЛЕ, напон на крају преграде дели овај пин као повезан на АДЦ канал УНО-а, добићемо другачију дигиталну вредност од АДЦ УНО-а, кад год се сила на сензору промени.
Ова АДЦ дигитална вредност се подудара са односом дужине ПВМ сигнала, тако да имамо СЕРВО контролу положаја у односу на силу која се примењује на сензор.
Компоненте
Хардвер: УНО, напајање (5в), кондензатор 1000уФ, кондензатор 100нФ (3 комада), отпорник 100КΩ, СЕРВО МОТОР (СГ 90), отпорник 220Ω, сензор силе ФСР400.
Софтвер: Атмел студио 6.2 или аурдино сваке ноћи.
Шема и радно објашњење
Цирцуит диаграм фор Серво мотор контрола од стране сензора снаге је приказано у наставку слици.
Напон на сензору није потпуно линеаран; биће то бучно. Да би се филтрирао шум, кондензатори се постављају преко сваког отпорника у преградном колу, као што је приказано на слици.
Овде ћемо узети напон који даје разделник (напон који линеарно представља тежину) и напојити га у један од АДЦ канала Ардуино Уно-а. Након конверзије узећемо ту дигиталну вредност (која представља тежину) и повезати је са ПВМ вредношћу и пружити овај ПВМ сигнал СЕРВО мотору.
Тако са тежином имамо ПВМ вредност која мења свој однос дужине у зависности од дигиталне вредности. Што је већа дигитална вредност, већи је и радни однос ПВМ. Дакле, са ПВМ сигналом са већим радним односом, серво вратило би требало да достигне крајњу десну или крајњу леву страну према слици датој у уводу.
Ако је тежина мања, имаћемо нижи однос радне снаге ПВМ, а према слици у уводу серво треба да досегне крајњу десницу.
Овим имамо СЕРВО контролу положаја ТЕЖИНОМ или СИЛОМ.
Да би се ово догодило, морамо да успоставимо неколико упутстава у програму и о њима ћемо детаљно говорити у наставку.
АРДУИНО има шест АДЦ канала, као што је приказано на слици. У њима се било који или сви могу користити као улази за аналогни напон. УНО АДЦ има 10-битну резолуцију (дакле целобројне вредности из (0- (2 ^ 10) 1023)). То значи да ће мапирати улазне напоне између 0 и 5 волти у целобројне вредности између 0 и 1023. Дакле, за сваки (5/1024 = 4,9мВ) по јединици.
Овде ћемо користити А0 УНО. Морамо знати неколико ствари.
|
Пре свега, Ардуино Уно АДЦ канали имају подразумевану референтну вредност од 5В. То значи да можемо дати максимални улазни напон од 5В за АДЦ конверзију на било ком улазном каналу. Будући да неки сензори пружају напоне од 0-2,5В, са референцом од 5В добијамо мању тачност, па имамо упутство које нам омогућава да променимо ову референтну вредност. Дакле, за промену референтне вредности имамо („аналогРеференце ();“) За сада је остављамо као.
Подразумевано добијамо максималну АДЦ резолуцију плоче од 10 бита, ова резолуција се може променити помоћу упутстава („аналогРеадРесолутион (битови);“). Ова промена резолуције може добро доћи у неким случајевима. За сада то остављамо као.
Ако су горњи услови постављени на подразумеване, вредност можемо да очитамо из АДЦ-а канала '0' директним позивом функције „аналогРеад (пин);“, овде „пин“ представља пин на који смо повезали аналогни сигнал, у овом случају то је би било „А0“. Вредност из АДЦ-а може се претворити у цео број као „инт СЕНСОРВАЛУЕ = аналогРеад (А0); “, Овим упутством вредност након АДЦ-а се чува у целом броју„ СЕНСОРВАЛУЕ “.
ПВМ УНО-а може се постићи било којим пином који је симболизован као „~“ на плочи ПЦБ-а. У УНО постоји шест ПВМ канала. Користићемо ПИН3 у своју сврху.
|
аналогВрите (3, ВРЕДНОСТ); |
Из горњег услова можемо директно добити ПВМ сигнал на одговарајућем пину. Први параметар у заградама је за одабир броја пина ПВМ сигнала. Други параметар је за писање односа дужности.
Вредност ПВМ-а Ардуино Уно може се променити са 0 на 255. Са „0“ најнижа на „255“ највиша. Са 255 као однос дужине добићемо 5В на ПИН3. Ако је однос радне снаге наведен као 125, добићемо 2,5 В на ПИН3.
Хајде сада да разговарамо о управљању серво мотором, Ардуино Уно има функцију која нам омогућава контролу положаја серво сервера само давањем вредности степена. Рецимо да ако желимо да серво буде на 30, можемо директно представити вредност у програму. Датотека заглавља СЕРВО интерно брине о свим прорачунима омјера. Овде можете сазнати више о управљању серво мотором са ардуином.
Сада се сг90 може померати од 0-180 степени, имамо АДЦ резултат 0-1024.
Дакле, АДЦ је приближно шест пута већи од СЕРВО ПОЗИЦИЈЕ. Дакле, дељењем резултата АДЦ са 6 добићемо приближни положај СЕРВО руке. Отуда имамо ПВМ сигнал чији се однос дужине линеарно мења са ТЕЖИНОМ или СИЛОМ. Ово се даје серво мотору, серво мотором можемо управљати сензором силе.