Hot Plate Automatic Control System (HPACS): 3 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Tämän projektin tarkoituksena on tarjota yksinkertainen intuitiivinen tapa ymmärtää, miten automaattinen PID -viritys tehdään lämmittimellä. Mitä olen tehnyt, perustuu Åström – Hägglund -menetelmään parametrien johtamiseksi käyttäen bang-bang-ohjausta järjestelmän ominaisuuksien paljastamiseksi ja valitsi parametrit tämän tiedon perusteella. Siinä ei ole mitään salaista, ja tietoa löytyy täältä: https://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller#Loop… Ja parametrien valitsemiseksi voit lukea hieman täältä: https://en.wikipedia.org/ wiki/PID_controller#Silmukka…

Jotta se olisi mukava, Nextion 3.2 HMI-käyttöliittymä on lisätty käyttäjän syöttämistä ja eri muuttujien reaaliaikaista näyttämistä varten. MUTTA tein myös kirjaston sarjapäätteen version, mikä tekee projektista halvemman!

Todellinen taustatarina on se, että osittain lupasin isälleni tehdä lämpötilansäädön mehiläisvahalle, osittain halusin päivittää perussäätöteoriani ja lopulta halusin tutkia PID -säätimien automaattista viritystä. Sivulla onnistuin myös käyttämään sitä Sous Videilla tekemään hienoja pihvejä ja Bearnaise -kastiketta osana testausta!

VAROITUS

Työskentelen täällä 230 V: n kanssa, mikä on vaarallista, jos et tiedä mitä teet! Olen sähköasentaja ja elektroniikkainsinööri, joten minulla on jonkin verran kokemusta täältä - mutta ÄLÄ työskentele 230 V: n kanssa, jos et ole tyytyväinen siihen ja varo, ettet kosketa jännitteisiin johtoihin! Varo myös halpoja SS-releitä mahdollisen palovaaran suhteen, koska jotkut ihmiset ovat nähneet tämän (en kuitenkaan minä).

Tarvikkeet

• Halpa WASCO -kuumalevy (voisi olla parempi - esim. Ikean induktiolevy)
• Halpa SS-rele
• Dallasin yksijohtoinen lämpötila -anturi
• Arduino Mega
• (Valinnainen) Nextion 3.2 "HMI -liitäntä/-näyttö
• 5 V: n virtalähde Arduinolle

Vaihe 1: Kokoonpano

Rakensin kotelon vain projektin HMI -versiolle, koska päädyin tähän. Joten tein kotelon releiden, HMI: n ja Arduinon asentamiseen. Tein myös kiinnittimen lämpötila -anturille vain siksi, että pystyin…

Vaihe 2: Koodaus

Kaikki HMI- ja Arduino -koodit ovat saatavilla projektini Git -repostani.

Kommentoin paljon koodiin yrittääkseni helpottaa lukemista ja ymmärtämistä. Mutta pohjimmiltaan asetin todella hitaan PWM: n kuumalle levylle ja ajastinkeskeytyksen tilakoneelle/ohjaukselle ja se on todella sitä.

Sitten on tietysti viritysrutiini ja itse ohjaus + HMI tai sarjaliitäntä …

Teen jotain, jota en ole suuri fani tässä koodissa, ja käytän sarjatulostusta ajastinkeskeytyksessä. Sarjatulostus vie paljon aikaa, ja sitä tulisi todella välttää ajastimen keskeytyksessä …

Viritys toimii seuraavasti:

1. Aseta PWM -käyttöjakso 40%
2. Odota, kunnes asetusarvo on saavutettu
3. Aseta PWM -käyttöjakso 0%
4. Odota, kunnes lämpötila on alle asetusarvon
5. Toista vaiheita 1-4, kunnes esim. Näkyy kolme jaksoa, joilla on lähes sama aika ja amplitudi
6. Laske PID -parametrit yllä olevan perusteella

Aika yksinkertaista;)

Vaihe 3: Testaus

Nyt kun koodaus on tehty, on aika testata. Edellisessä osassa näytin virityksen graafisesti testistä - joten siitä ei ole paljon sanottavaa. Mutta pari testiä käyttäen saatuja parametreja on esitetty tässä.