Hot Plate Automatic Control System (HPACS): 3 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:18

Tento projekt si klade za cíl poskytnout jednoduchý intuitivní způsob, jak porozumět automatickému ladění PID pomocí ohřívače. To, co jsem vytvořil, je založeno na Åström – Hägglundově metodě pro odvozování parametrů pomocí bang-bang ovládání k odhalení charakteristik systému a následně vybraných parametrů na základě těchto znalostí. Není v tom nic tajného a informace najdete zde: https://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller#Loop… A pro výběr parametrů si můžete trochu přečíst zde: https://en.wikipedia.org/ wiki/PID_controller#Smyčka…

Aby to bylo hezké, je přidáno rozhraní HMI Nextion 3,2 pro vstup uživatele a zobrazování různých proměnných v reálném čase. ALE také jsem vytvořil sériovou koncovou verzi knihovny, která projekt zlevňuje!

Skutečný příběh na pozadí je, že částečně jsem slíbil svému otci, že udělá regulaci teploty pro tání včelího vosku, částečně jsem chtěl obnovit svou základní teorii ovládání a nakonec jsem se chtěl podívat na automatické ladění PID regulátorů. Na straně se mi to také podařilo použít v rámci testování Sous Vide na výrobu pěkných steaků a omáčky Bearnaise!

VAROVÁNÍ

Pracuji zde s 230 V, což je nebezpečné, pokud nevíte, co děláte! Jsem elektrikář a elektronik, takže zde mám určité zkušenosti - ale NEPOUŽÍVEJTE na 230 V, pokud vám to není příjemné a dávejte velký pozor, abyste se nedotkli vodičů pod napětím! Dávejte si také pozor na levné relé SS s ohledem na možné nebezpečí požáru, protože to viděli někteří lidé (ne já).

Zásoby

• Levná horká deska WASCO (mohla by být lepší - např. Indukční deska Ikea)
• Levné SS-relé
• Jednodrátové teplotní čidlo Dallas
• Arduino Mega
• (Volitelné) Rozhraní/displej HMI 3,2"
• 5V napájecí zdroj pro Arduino

Krok 1: Montáž

Postavil jsem pouze kryt pro verzi projektu HMI, protože to jsem nakonec použil. Takže jsem vytvořil kryt pro montáž relé, HMI a Arduino. Také jsem udělal svorku pro teplotní čidlo jen proto, že jsem mohl…

Krok 2: Kódování

Veškerý kód pro HMI a Arduino je k dispozici v mé Git repo pro projekt.

Hodně jsem v kódu komentoval, abych se pokusil usnadnit jeho čtení a porozumění. Ale v podstatě jsem nastavil opravdu pomalý PWM pro varnou desku a časový spínač pro stavový stroj/řízení a to je opravdu vše.

Pak je tu samozřejmě rutina ladění a samotné ovládání + HMI nebo sériové rozhraní…

Dělám něco, co v tomto kódu moc nefandím, a to je použití sériového tisku v přerušení časovače. Sériový tisk zabere hodně času a je třeba se mu skutečně vyhnout v případě přerušení časovače …

Ladění funguje následovně:

1. Nastavit pracovní cyklus PWM na 40%
2. Počkejte, dokud není dosaženo požadované teploty
3. Nastavit pracovní cyklus PWM na 0%
4. Počkejte, dokud teplota neklesne pod nastavenou hodnotu
5. Opakujte krok 1-4, dokud např. Jsou vidět 3 období s téměř stejným časem a amplitudou
6. Vypočítejte paraemtery pro PID na základě výše uvedeného

Docela jednoduché;)

Krok 3: Testování

Nyní, když je kódování hotové, je čas na testování. V bývalé sekci jsem ladění ukázal graficky z testu - takže k tomu už není moc co říct. Je zde ale ukázáno několik testů využívajících získané parametry.