دليل اختيار شريحة التحكم في جهاز التوجيه لحل مشكلة ضعف دقة التحكم في الروبوت

هل سبق لك أن واجهت هذه المشكلة: تريد أن تصنع روبوتًا رائعًا أو لعبة ذكية، ولكن تجد أنمضاعفاتبطيء الاستجابة، أو غير دقيق بما فيه الكفاية، أو مزعج للغاية للتحكم فيه؟ المشكلة على الأرجح في قلب التحكم. لا يزال العديد من المتحمسين وحتى الشركات المصنعة الصغيرة والمتوسطة الحجم يستخدمون لوحات التطوير للقيادة مباشرةمضاعفاتق. وهذا يشبه استخدام اللوحة الأم للكمبيوتر لتوصيل المصباح الكهربائي مباشرة. إنه ليس مستحيلاً، لكنه غير فعال وضعيف في الوظيفة. سنتحدث اليوم عن العنصر الأساسي الذي يمكن أن يغير هذا الوضع تمامًا-شريحة التحكم في جهاز التوجيه .

ما هوشريحة التحكم في جهاز التوجيه؟

ببساطة، إنه "العقل المخصص" لجهاز التوجيه. يمكن لوحدات التحكم الدقيقة العادية التحكم أيضًامضاعفاتs، لكنك تحتاج إلى كتابة الكثير من التعليمات البرمجية لمعالجة الإشارات (التوقيت). الشريحة التحكم في جهاز التوجيهتم تصميمه خصيصًا للقيام بهذه المهمة. إنه يدمج دائرة تولد إشارات نبضية دقيقة. كل ما عليك هو أن تقول له "انتقل إلى 90 درجة" وسوف يقوم تلقائيًا بإخراج موجة PWM ذات العرض المقابل، وهو أمر دقيق وخالي من القلق.

يمكنك التفكير في الأمر على أنه "مترجم أوامر". ترسل وحدة التحكم الرئيسية لديك (على سبيل المثال Raspberry Pi) أمرًا بسيطًا، مثل السرعة والزاوية، وهذه الشريحة مسؤولة عن ترجمتها إلى سلسلة من إشارات النبض الدقيقة التي يمكن للسيرفو فهمها. وبهذه الطريقة، يتم تقليل العبء الواقع على عنصر التحكم الرئيسي إلى حد كبير، ويمكنه التعامل مع المهام الأكثر أهمية، مثل التعرف على الصور أو تخطيط المسار.

ما هي المشاكل التي يمكنشريحة التحكم في جهاز التوجيهيحل؟

أول شيء يجب حله هو مشكلة "احتلال الموارد". إذا كان أحد عناصر التحكم الرئيسية يتحكم بشكل مباشر في العديد من الماكينات، فسيتم قطع وقت وحدة المعالجة المركزية إلى أجزاء من خلال إجراءات خدمة المقاطعة المتكررة، وسيتجمد النظام بسهولة. وبعد استخدام شريحة مخصصة، فإنه يعمل بشكل مستقل. يحتاج عنصر التحكم الرئيسي فقط إلى إرسال تعليمات مرة واحدة عند الحاجة إلى تغيير الزاوية. ترتفع كفاءة الاتصال بشكل كبير ويصبح النظام بأكمله أكثر سلاسة واستقرارًا.

ثانيًا، حل مشكلة "الدقة والثبات". إذا تمت مقاطعة برنامج التحكم الرئيسي بسبب مهام أخرى، فقد يتسبب ذلك في ارتعاش طفيف في إشارة PWM للإخراج، وسوف يصدر جهاز المؤازرة صوتًا أو يهتز قليلاً. تضمن دائرة الرقاقة والأجهزة المخصصة أن تكون الإشارة نظيفة ومستقرة، وأن المؤازرة تعمل بهدوء وأن تحديد المواقع دقيق. يعد هذا أمرًا بالغ الأهمية للتطبيقات الصعبة مثل مفاصل الروبوت والكاميرات ذات المحورين.

كيفية الاختيارشريحة التحكم في جهاز التوجيهالذي يناسبك

ألق نظرة على عدد القنوات. كم عدد الماكينات التي تحتاج إلى التحكم بها في نفس الوقت؟ تتضمن الرقائق الشائعة 8 اتجاهات و16 اتجاهًا و32 اتجاهًا. لا تشتري الكثير وتسبب الهدر، ولا تشتري القليل جدًا للاستخدام. ️ يوصى بحجز هوامش 2-4 قنوات بناءً على احتياجاتك الفعلية لإفساح المجال للترقيات اللاحقة.

ثانيًا، انظر إلى واجهة الاتصال. يعد I2C والمنفذ التسلسلي (UART) الأكثر شيوعًا. أسلاك I2C بسيطة (سلكان)، لكن البروتوكول معقد قليلاً؛ المنفذ التسلسلي بديهي للفهم. اختر بناءً على واجهة التحكم الرئيسية لديك وإلمامك بالبرمجة. انتبه أيضًا إلى ما إذا كان جهد تشغيل الشريحة يتوافق مع نظام تروس التوجيه لديك.

كيفية الأسلاك والاستخدامشريحة التحكم في جهاز التوجيه

الأسلاك في الواقع بسيطة للغاية. لا يوجد سوى ثلاثة أسلاك أساسية: مصدر الطاقة، والسلك الأرضي، وسلك الإشارة. يجب توصيل مصدر الطاقة بشكل ثابت. يوصى بتوفير مصدر طاقة منفصل لتجنب انخفاض الجهد والتأثير على التحكم الرئيسي عندما يكون المحرك قيد التشغيل. يتم توصيل خط الإشارة بقناة الإخراج المقابلة للرقاقة، ويتم توصيل الشريحة نفسها بوحدة التحكم الرئيسية الخاصة بك من خلال I2C أو المنفذ التسلسلي، مثل منفذ GPIO لـ Raspberry Pi.

خطوات الاستخدام أكثر مقاومة للخداع: 1. تهيئة الاتصال؛ 2. اضبط نطاق الدوران المؤازر (مثل التعيين إلى 0-180 درجة)؛ 3. إرسال أوامر الزاوية أو الوقت. توفر العديد من الشركات المصنعة للرقائق ملفات مكتبة جاهزة. يمكنك فقط استدعاء وظيفة مثل(, 90)مباشرة، ويمكن لمجموعة من الماكينات التحرك بشكل موحد في بضع دقائق.

كيفية استكشاف الأخطاء الشائعة وإصلاحهافي رقائق التحكم في جهاز التوجيه

المشكلة الأكثر شيوعًا هي أن المؤازرة لا تتحرك على الإطلاق. لا داعي للذعر بعد، تحقق بالترتيب: 1. هل ضوء الطاقة قيد التشغيل؟ تأكد من أن مصدر الطاقة طبيعي. 2. هل خطوط الاتصال متصلة بشكل صحيح؟ استخدم مقياسًا متعددًا لاختبار الاستمرارية. 3. هل إعداد العنوان صحيح؟ جهاز I2C لديه عنوان تأكد من توافقه مع ما هو مكتوب في البرنامج. تكمن معظم المشاكل في هذه الخطوات الثلاث.

إذا كان المؤازرة تدور أو تهتز بشكل عشوائي، فقد يكون ذلك بسبب تداخل الإشارة أو عدم كفاية الطاقة. تحقق مما إذا كان كبل الإشارة طويلًا جدًا واحتفظ به بعيدًا عن كبل طاقة المحرك قدر الإمكان. وفي الوقت نفسه، تأكد من أن محول الطاقة الخاص بك يمكنه توفير تيار كافٍ. تتمتع جميع الماكينات بتيار كبير عند حظرها. إذا لم يكن مصدر الطاقة قويًا، فسوف يصابون بالجنون بشكل جماعي. غالبًا ما تؤدي إضافة مكثف كبير إلى مدخلات الطاقة إلى تحقيق العجائب.

ما هي التطورات المستقبليةمن رقائق التحكم في جهاز التوجيه ?

أحد الاتجاهات هو التكامل العالي. قد تشتمل الرقائق المستقبلية على محرك المحرك، والكشف عن التيار، وحتى وظائف تخطيط المسار البسيطة، مما يحولها إلى "وحدات تحكم في الحركة" حقيقية. ما عليك سوى أن تقول "التقط هذا الكأس"، ويمكن للرقاقة نفسها تنسيق مفاصل متعددة لإكمال الحركات السلسة، مما يقلل من صعوبة التطور.

الاتجاه الآخر هو الذكاء والتواصل. قد تدمج الشريحة نفسها معالجًا صغيرًا في الوقت الفعلي ومجموعة من بروتوكولات الشبكة، والتي يمكنها الاستجابة مباشرة للتعليمات الواردة من السحابة أو تطبيق الهاتف المحمول لتحقيق التحكم عن بعد والمتزامن في المجموعة. سيؤدي هذا إلى فتح مساحة جديدة تمامًا من الخيال للتعليم والترفيه وسيناريوهات الأتمتة الصناعية الخفيفة.

بعد قراءة الكثير، هل تفكر بالفعل في مشروعك القادم؟ هل تخطط لصنع روبوت متعدد الأرجل أو إنشاء عمل فني ديناميكي؟ مرحبًا بك لمشاركة أفكارك في منطقة التعليقات، أو التحدث عن الصعوبات التي واجهتها عند استخدام الماكينات. إذا وجدت هذه المقالة مفيدة، فلا تنس الإعجاب بها ومشاركتها مع الأصدقاء من حولك الذين يحبون أيضًا الرمي!