كيفية اختيار التحكم المؤازر؟ ثلاث نقاط رئيسية لفهم إشارة سرعة عزم الدوران

عندما تكون منخرطًا في ابتكار المنتجات، هل سبق لك أن واجهت هذا الموقف: هل ترغب في القيام بحركة مفصلية معينة، أو تريد آلية معينة تدور بدقة بزاوية ما، لكن لا يمكنك القيام بذلك باستخدام المحركات العادية؟ إما أن رأسه قد تحول بعيدًا جدًا، أو أن وضعه كان بعيدًا قليلاً. في الواقع، ما قد تحتاجه هو أمضاعفات. لنقولها بصراحة، هذا الشيء عبارة عن نظام صغير للتحكم في الموضع يدمج المحرك ومعدات التخفيض وردود الفعل على الموضع. أنت تعطيه أمرًا ويمكنه تدوير عمود الإخراج بدقة إلى الموضع الذي تريده. اليوم سنتحدث عن كيفية استخدامه بشكل جيد.

كيف تحدد بسرعة جهاز التوجيه الذي تختاره؟

هناك أنواع كثيرة جدًا منمضاعفاتإنه موجود في السوق، ومن السهل أن يرتبك المبتدئون. في الواقع، ما عليك سوى فهم ثلاث نقاط رئيسية: عزم الدوران والسرعة ونوع الإشارة. يعتمد عزم الدوران على مقدار الحمولة التي تحتاجها للقيادة. على سبيل المثال، لمفصل صغير من الذراع الآلية، بضعة كيلوغرامات منمضاعفاتقد يكون كافيا؛ إذا كانت ساقًا آلية، فقد تتطلب عشرات الكيلوجرامات من المؤازرة المعدنية. السرعة تعتمد على مدى سرعة تحركك. بشكل عام، يتم التعبير عن سرعة المؤازرة بـ "ثواني/60 درجة". تنقسم أنواع الإشارات بشكل أساسي إلى أجهزة تناظرية PWM وأجهزة رقمية ذات منفذ تسلسلي. الأول بسيط ورخيص، في حين أن الأخير يوفر معلومات أكثر ودقة أعلى. إذا أدرجت هذه النقاط الثلاث بوضوح عند اختيار الموديل، فلن تضل أساسًا.

1. قم بتقدير الحمل أولاً: قم بتعليق ميزان زنبركي على الآلية التي تحتاج إلى قيادتها، ثم اسحبه لمعرفة مقدار القوة اللازمة لتحريكه.

2. احسب السرعة: استخدم ساعة الإيقاف لقياس عدد الثواني التي تستغرقها لإكمال هذا الإجراء من نقطة البداية إلى نقطة النهاية.

3. أخيرًا، انظر إلى الملاحظات: إذا كنت تريد معرفة الزاوية الحالية للسيرفو، فيجب عليك اختيار مؤازرة رقمية ذات ردود فعل زاوية، وإلا فلا يمكن التحكم فيها إلا في اتجاه واحد.

لماذا يستمر جهاز التوجيه في الاهتزاز؟

سيواجه العديد من الأصدقاء حالة "الارتعاش" للمؤازرة عند البدء لأول مرة. سوف يصدر صوت طنين بمجرد تشغيل الطاقة، أو سوف يدور فجأة. يحدث هذا عادةً بسبب ثلاثة أسباب: عدم كفاية الطاقة، أو الحمل الزائد، أو تداخل الإشارة. التيار عند بدء تشغيل المؤازرة كبير جدًا. إذا لم يتمكن مصدر الطاقة الذي تستخدمه من الاستمرار، فسوف تتعطل الدائرة الداخلية بمجرد انخفاض الجهد، الأمر الذي سيتجلى في صورة ارتعاش. إذا كان الحمل كبيرًا جدًا، فسوف يستمر في الضبط ذهابًا وإيابًا بالقرب من موضع الهدف، لأن القوة ليست كافية ولن يتمكن أبدًا من الدفع إلى تلك النقطة. أيضًا، إذا تشابكت أسلاك التحكم وأسلاك المحرك معًا وتداخلت إشارة النبض، فسيصبح الأمر مجنونًا أيضًا.

في هذه الحالة، يمكنك استخدام طريقة بسيطة للتحقق أولاً: إزالة المؤازرة من الآلية وتجربتها دون تشغيل الطاقة. إذا توقف عن الاهتزاز، فمن المحتمل أن تكون المشكلة في الحمل أو الهيكل الميكانيكي، مثل المفصل العالق. إذا كان لا يزال يهتز في حالة عدم التحميل، فتحقق من مصدر الطاقة أولاً وحاول التغيير إلى محول بتيار أكبر. على سبيل المثال، يتم استبدال محول 1A الأصلي بمحول 3A. إذا لم ينجح ذلك، قم بتشغيل أسلاك التحكم بشكل منفصل وبعيدًا عن خطوط الطاقة ذات التيار العالي. في كثير من الحالات، وهذا سوف يحل المشكلة.

كيفية جعل المؤازرة تدور بسلاسة أكبر دون أن تتعثر

هل وجدت أن المؤازرة تقوم دائمًا بتدوير إطار تلو الآخر، كما لو كانت تتخطى الإطارات، ولا يمكنها التأرجح بسلاسة مثل ذراعيك؟ وذلك لأن الماكينات العادية تتحرك وفقًا لـ "الموضع". إذا تركتها تنتقل مباشرة من 0 درجة إلى 90 درجة، فسوف تندفع على الفور. لجعل الحركات سلسة، الفكرة الأساسية هي تقسيم حركة الزاوية الكبيرة إلى العديد من خطوات الزاوية الصغيرة والمشي عبرها خطوة بخطوة. على سبيل المثال، إذا كنت تريد التحول من 0 درجة إلى 90 درجة، فلا تصدر أمر "90 درجة" مباشرة. بدلاً من ذلك، استخدم حلقة برنامج للدوران درجة واحدة أولاً، والتوقف لفترة من الوقت، ثم الدوران درجة واحدة مرة أخرى حتى اكتمال الدوران. كلما كانت فترة التوقف في المنتصف أقصر، كان طول الخطوة أصغر، وكانت الحركة أكثر سلاسة.

تدعم العديد من الماكينات الرقمية المتقدمة "وضع التحكم المختلط" ويمكنها إرسال معلمات السرعة والتسارع المستهدفة مباشرة. يمكنك تجربة ذلك: حدد أولاً مدى سرعة وحدة التحكم الخاصة بك (على سبيل المثال) في إنشاء أوامر الحلقة، ثم قم بتعيين حجم الخطوة بناءً على سرعة استجابة المؤازرة. يوصى عمومًا بألا تتجاوز كل خطوة 3 درجات، ويجب أن يكون الفاصل الزمني بين كل خطوة من 20 إلى 50 مللي ثانية. اكتب برنامجًا صغيرًا لاختباره والعثور على معلمات الخطوة الأكثر راحة لمضاعفتك. بعد القيام بذلك، ستجد أنه عندما يتحرك ذراعك الآلي أو محوره، فإنه سيتمتع فجأة "بإحساس راقي".

كيفية معايرة زاوية ترس التوجيه إذا كانت غير صحيحة؟

من الواضح أن البرنامج يقول أن يتحول إلى 90 درجة، لكن المؤازرة تتوقف فعليًا عند 85 درجة. هل سبق لك أن واجهت هذا الوضع؟ لا تتسرع في الشك في أن المؤازرة مكسورة. في معظم الحالات، يرجع ذلك إلى عدم محاذاة موضع الصفر للتركيب الميكانيكي وموضع الصفر الكهربائي. يكون الوضع المحايد للمؤازرة عادةً بعرض نبضة يبلغ 1.5 مللي ثانية، أي ما يعادل 90 درجة. ولكن عند تثبيت عجلة القيادة، قد لا يكون موضع المزلاج في المنتصف تمامًا. إذا تم خلع سن واحد، فسوف يكون متحيزًا ببضع درجات. سبب آخر هو أن العلامات التجارية المختلفة، أو حتى مجموعات مختلفة من الماكينات من نفس العلامة التجارية، لها نطاقات استجابة مختلفة قليلاً لعرض النبض.

الحل في الواقع بسيط جدًا: استخدم المعايرة الفيزيائية. أولاً، اضبط المؤازرة على الوضع المحايد في البرنامج، وهو 90 درجة نظريًا، ثم قم بإزالة عجلة القيادة، وأعد ضبطها على "وضع الصفر الميكانيكي" الذي تريده وقم بتثبيته. إذا كان هناك انحراف في هذا الوقت، قم بضبط عرض النبض المحايد في البرنامج. يمكنك استخدام خدعة صغيرة: اكتب برنامجًا لتحويل المؤازرة إلى 0 درجة و90 درجة و180 درجة بالتسلسل، ثم حدد كل موضع بمؤشر ليزر أو مؤشر، واكتب قيمة الانحراف الفعلية، ثم قم بتعويض قيمة الانحراف في البرنامج النهائي. إذا قمت بذلك عدة مرات، فيمكن التحكم في الدقة في حدود درجة واحدة.

كيفية التحكم في عشرات الماكينات في نفس الوقت

عندما تبدأ في صنع روبوت إلكتروني أو ذراع آلية متعددة المحاور، ستواجه بالتأكيد صداعًا: واجهة التحكم ليست كافية، أو عند التحكم في العديد من الماكينات في نفس الوقت، فإنها ستتجمد وتتباطأ. وذلك لأن موارد الأجهزة الخاصة بوحدات التحكم الدقيقة العادية لإخراج إشارات PWM محدودة، وتستهلك محاكاة البرامج الكثير من موارد وحدة المعالجة المركزية. على سبيل المثال، لا يحتوي Uno إلا على عدد قليل من دبابيس PWM للأجهزة، ويمكنك استخدام برنامج لكتابة كائنات Servo متعددة. بمجرد وجود أكثر من 8، سيصبح النظام غير مستقر.

هناك ثلاثة حلول رئيسية لهذه المشكلة. أولاً، استخدم لوحة تحكم مؤازرة، مثل الوحدة النمطية، المصممة خصيصًا للقيام بهذه المهمة. يمكن للوحة واحدة إخراج 16 إشارة PWM دون التداخل مع بعضها البعض. يستخدم واجهة I2C للتواصل مع وحدة التحكم الرئيسية، ويشغل سطرين فقط. ثانيًا، إذا كنت تستخدم جهازًا رقميًا، فيمكنك التبديل إلى حل الناقل التسلسلي. على سبيل المثال، تدعم بعض العلامات التجارية للماكينات الذكية العشرات من الماكينات المتصلة على التوالي على خط إشارة واحد. كل واحد لديه معرف مستقل، وكفاءة التحكم عالية جدًا. ثالثًا، يؤدي التحسين على مستوى البرنامج إلى تقليل تكرار تحديث تعليمات المؤازرة. بدلاً من تحديث جميع الماكينات في كل إطار، فإن تحديث الماكينات التي تتغير مواقعها فقط يمكن أن يؤدي أيضًا إلى تقليل العبء على عنصر التحكم الرئيسي.

هل هناك حل أكثر راحة لمعدات التوجيه؟

إذا كنت منزعجًا من مشكلات التصحيح والمعايرة والتحكم متعدد القنوات المذكورة أعلاه، أو وصل منتجك إلى مرحلة الإنتاج الضخم، فيمكنك التفكير مباشرة في اختيار حل متكامل أكثر تكاملاً. هناك بعض وحدات أجهزة التوجيه الذكية في السوق الآن، والتي تدمج وحدات التحكم والسائقين وواجهات الاتصال. إنها تدعم ناقل CAN أو ناقل RS485، وتتمتع بقدرات قوية ضد التداخل ومناسبة للبيئات الصناعية. هناك أيضًا مفاصل روبوتية متكاملة تستهدف سوق التعليم، مع أجهزة تشفير ومخفضات ولوحات قيادة مدمجة. ما عليك سوى توفير تعليمات الطاقة والاتصالات.

اقتراح الإجراء بسيط: يمكنك أولاً إنشاء قائمة بالمتطلبات وكتابة المعلمات مثل عزم الدوران والدقة وطريقة التحكم وواجهة الاتصال وجهد التشغيل. ثم انتقل إلى المواقع الرسمية لبعض الشركات المصنعة لأجهزة المؤازرة المحترفة، مثل بعض العلامات التجارية الرئيسية المحلية، وانظر إلى أدلة الاختيار الخاصة بهم. تقدم العديد من الشركات خدمات اختبار العينات. اتصل بالدعم الفني مباشرة، وقم بوصف سيناريوهات التطبيق الخاص بك، واطلب منهم التوصية بالحلول الجاهزة. غالبًا ما يستغرق الأمر وقتًا طويلاً ويوفر العمالة أكثر من محاولة اكتشافه من الصفر. تذكر أن اختيار الحل الناضج يسمح لك بالتركيز بشكل أكبر على ابتكار المنتج نفسه.

بعد رؤية ذلك، هل سبق لك أن واجهت موقفًا حيث توقف المشروع بأكمله بسبب اهتزاز المؤازرة أو عدم الدقة الكافية؟ مرحبًا بك لمشاركة تجربتك في منطقة التعليق، أو إرسال هذه المقالة إلى الأصدقاء الذين يعملون أيضًا على الروبوتات والأجهزة الذكية، حتى نتمكن من تجنب الانعطافات معًا.