controladores de velocidade para robôs baratos, parte 1: codificadores de eixo

Você pode me dizer por que estou animado com este projeto?
Você sabe como isso é legal?
\'Não, Jay,' posso ouvir você dizer, suspiro quando você se fortalece para outra explicação animada.
\'Por que você não explica isso para nós?
\'Bem, deixe-me levantar e me acalmar.
Tenho a ideia deste projeto há quase todo o ano e tenho trabalhado ativamente desde agosto.
Tudo o que postei recentemente, rodas de metal, interrupções externas e meus dois tutoriais de desmascaramento são pesquisas que preparei para este projeto!
Além disso, felizmente algumas partidas estão abertas e são perfeitas para este projeto!
Portanto, este não é apenas o resultado de alguns meses de trabalho, mas também a primeira vez que submeto o jogo!
Então, se você gostou deste tutorial, ou se é fã da série de robôs baratos, considere votar em mim!
Claro, é muito menos legal que o projeto em si!
O codificador de eixo e o controlador de velocidade são coisas complexas para construir um do zero (
sem mencionar os suprimentos artesanais).
Mas garanto que podemos simplificar as coisas!
Vamos começar!
Para obter mais instruções sobre como fazer robôs baratos, confira a linha de robôs baratos!
Para mais coisas que faço, você pode conferir minha página de perfil!
Para mais informações sobre Digilent ou Digilent Makerspace, confira o blog Digilent!
A resposta simples é que eles são um sensor que você pode usar para avaliar a velocidade com que a roda do robô gira.
Quando o motor ou a roda gira, o codificador envia pulsos de sinal alto e baixo para o seu robô.
Esses pulsos se tornarão mais rápidos ou mais lentos dependendo da velocidade de rotação do motor.
Ao cronometrar o pulso, seu robô sabe a que velocidade o motor gira sem ter que adivinhar!
Isto é muito importante se você deseja realizar ações muito precisas e é usado em qualquer lugar.
Na verdade, a maioria dos motores da sua impressora em casa possui um codificador de eixo.
O problema é que eles não são baratos!
Para realizar esta medição precisa, o encoder de eixo geralmente deve ser fabricado com muita precisão.
Mesmo o codificador de eixo barato do kit do robô geralmente depende de ímãs especializados e sensores de efeito Hall.
Você pode construir sua própria casa barata com infraestrutura
de luz vermelha, você pode reciclar o codificador óptico do hardware antigo de uma maneira muito elegante, mas quero que meu codificador esteja mais próximo do que isso. Sim!
Isto é o que você precisa!
Esses suprimentos são os suprimentos para o tutorial da roda de metal usado neste tutorial.
Você também precisa do seguinte: este é o caso do próprio encoder de eixo!
Quando eu explicar como realmente usar isso, apresentarei a fiação no próximo tutorial.
Você vai querer polir os aros antes de iniciar o tutorial da roda de metal.
Na verdade, esta é uma etapa muito importante e levará um tempo para ser bem executada.
Até mesmo tampas como a Snapple que estou usando têm uma fina camada de tinta transparente para evitar ferrugem.
Veja a segunda foto nesta etapa.
Você consegue ver a profundidade da área que eu poli?
Você não quer polir até que toda a borda esteja bem polida assim.
Sugiro colocar um vídeo no YouTube e dedicar algum tempo para aperfeiçoá-lo com cuidado.
Depois disso, use as rodas de metal do meu tutorial de robô barato para fazer suas rodas!
Neste tutorial, não se preocupe em colar as rodas completas no eixo do motor, pois faremos mais alterações nas rodas antes de terminar.
Existem duas maneiras de cortar a fita para esta etapa.
Meu método preferido é colocar um pequeno pedaço de fita adesiva na tábua de corte e usar
pedaços de corte x-Acto.
Se você não estiver satisfeito com isso (
ou seus pais não deixarem você usar uma faca),
você pode cortar os pedaços com uma tesoura.
O comprimento de cada fita deve ser de apenas 1/1/4 (
6 mm se você estiver usando um sistema de unidades mais razoável).
Corte três ou quatro.
Prefiro quatro, mas é um pouco difícil colocá-los todos nas rodas.
Para esta etapa, o comprimento de cada peça não é tão importante quanto a largura, e a largura deve ser a largura de qualquer fita que você estiver usando.
Isso é bom porque significa que a largura de cada fita deve ser exatamente a mesma.
Depois de obter a fita, tome cuidado para colá-la na borda da roda.
Tente colocá-los uniformemente, mas isso não importa, para que você possa olhar diretamente.
É importante garantir que haja um grande pedaço de metal entre cada fita.
Isso garantirá o contato do nosso sensor codificador com a roda condutora entre a fita.
Também é importante garantir que a fita esteja bem reta.
Isso ocorre porque nosso codificador mede a largura de cada barra. (
É por isso que é importante que eles tenham a mesma largura.)
Este é provavelmente o passo mais tedioso de todo o processo.
Se você é jovem, pode querer que um adulto faça isso por você, pois requer uma boa destreza manual.
Se você realmente quiser fazer isso sozinho, reserve um tempo para ter cuidado.
Sei que, para dar esse passo certo, eu mesmo experimentei alguns impulsos.
Deslize a roda no motor e use-a para entender a altura que a mola de contato deve ter (
como na primeira foto). (
Gostaria de ressaltar que na primeira foto desta etapa, na verdade não comprimi a mola com o dedo.
Estou apenas segurando-a para que você possa ver bem as molas que estão relacionadas às rodas.)
Veja a segunda foto nesta etapa.
Você vê um ligeiro ângulo agudo na minha mola?
Meu objetivo é garantir que a mola esteja ligeiramente dobrada para alcançar a borda da roda.
Além disso, certifico-me de que minha mola esteja ligeiramente dobrada demais para que a ponta seja pressionada suavemente na borda da roda.
Isso significa que a mola estará sempre em contato com a roda (
mesmo que o buraco que bati tenha caído um pouco antes do centro).
Depois de saber onde dobrar a mola, dobre-a com um alicate.
Você pode querer obter a dobra exata desta peça com dois alicates.
Deslize uma extremidade de um fio na parte inferior da mola de contato.
Para fazer isso, deslize o fio entre as duas bobinas da mola e gire até que fique preso entre as bobinas planas na extremidade da mola.
Se você fizer isso direito, a própria mola segurará o fio quando você o soldar.
Achei a solda aqui muito quente.
Se você os tiver, também poderá usá-los para soldar os pinos da cabeça na outra extremidade do fio.
Preciso fazer isso porque usei fios torcidos muito grossos para caber perfeitamente na minha placa de ensaio.
Por fim, colei o outro dos dois fios diretamente na carcaça metálica do motor.
Isto é importante porque a carcaça do motor está eletricamente conectada ao eixo de metal e o eixo de metal também estará conectado à nossa roda de metal!
Ao mesmo tempo, a roda, o eixo e a carcaça são isolados do interior do motor.
Isto significa que a nossa carcaça do motor nos proporciona uma ligação fixa e constante à roda metálica!
Primeiro, coloque uma fita isolante na carcaça do motor.
Acabamos de conectar um fio diretamente à caixa, então queríamos isolar nossa mola de contato do circuito.
Desta forma, a ligação só será concluída se a mola tocar numa parte metálica da roda.
Veja como nosso codificador funciona agora?
Antes de colarmos qualquer coisa, queremos saber para onde vai a nossa primavera.
Deslize a roda de volta para o nosso motor e apenas mantenha a mola de contato no lugar.
Observe que na segunda foto, como a ponta da mola entra em contato com a roda no meio da fita?
Lembre-se de onde irá a parte inferior da mola de contato, porque a seguir você vai querer colocá-la de volta lá.
Remova a roda porque o próximo passo acontecerá em breve e não queremos que isso atrapalhe.
Aplique bastante cola na carcaça do motor (sobre a seção colada com fita adesiva).
Em seguida, use um alicate para prender o fio conectado à base da mola de contato (conforme mostrado na Figura 3).
Coloque a mola de contato firmemente no ponto de cola.
Fique estável quando esfriar.
Depois que a cola esfriar, deslize a roda para trás e verifique novamente o ponto de contato da mola.
Como você pode ver na Figura 4, para meu conforto, o meu está um pouco próximo da borda da fita, então fiz um pequeno ajuste na mola esticando a mola. (
Se a mola não mantiver contato com a borda da roda, você também pode dobrar levemente a mola com um alicate.)
Tenha muito cuidado ao fazer isso porque você não quer estragar a mola e ter que começar do zero!
Quando estiver satisfeito com a forma como a mola toca a roda, tente conectar o motor à bateria.
Desta forma você pode ver a roda girando sob a mola.
Fique de olho na ponta da mola e certifique-se de que ela sempre toque na fita ao passar.
Este é o codificador de eixo que finalizamos!
Como você deve ter adivinhado, é basicamente como um interruptor.
Quando a roda gira, a fita desconecta a conexão entre nossos dois fios, e é isso que vamos sentir.
Como sabemos que o comprimento de cada fita é exatamente o mesmo, podemos medir o tempo de ruptura de cada fita, que nos indica a velocidade do nosso motor! Legal, certo?
Mas ainda não terminamos.
A seguir, apresentarei como controlar a velocidade do motor usando PID simples.
Como isso é feito com algo fragmentado que você pode encontrar pela casa, não podemos simplesmente usá-lo e esperar que funcione perfeitamente imediatamente.
Precisamos aplicar algum processamento de sinal, semelhante ao que apresentei no tutorial debinginterrupt.
Esta é a minha primeira vez na corrida, então espero que você considere votar em mim!
Esta também é a primeira parte de um par de tarefas para concluir este projeto, então leia meu tutorial PID quando ele for lançado!
Muito obrigado, espero que tenham gostado!