Samodejni nadzorni sistem za vročo ploščo (HPACS): 3 koraki

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:02

Namen tega projekta je preprost in intuitiven način razumevanja, kako narediti samodejno nastavitev PID z grelcem. To, kar sem naredil, temelji na metodi Åström – Hägglund za izvajanje parametrov z uporabo bang-bang nadzora za razkritje značilnosti sistema in na podlagi tega znanja podzaključno izbranih parametrov. V tem ni nič skrivnega in informacije so na voljo tukaj: https://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller#Loop… In za izbiro parametrov lahko malo preberete tukaj: https://en.wikipedia.org/ wiki/PID_controller#Loop…

Da bi bilo lepo, je dodan vmesnik Nextion 3.2 HMI za vnos uporabnika in prikaz različnih spremenljivk v realnem času. Toda naredil sem tudi serijsko terminalsko različico knjižnice, ki projekt poenostavi!

Resnična zgodba v ozadju je, da sem očetu deloma obljubil, da bo naredil temperaturni nadzor za taljenje čebeljega voska, deloma sem želel osvežiti svojo osnovno teorijo nadzora, nazadnje pa sem si želel ogledati samodejno uravnavanje PID regulatorjev. Poleg tega sem ga kot del testiranja uspel uporabiti tudi za Sous Vide, ki je pripravil lepe zrezke in omako Bearnaise!

OPOZORILO

Tukaj delam z 230 V, kar je nevarno, če ne veste, kaj počnete! Sem električar in inženir elektronike, zato imam tukaj nekaj izkušenj - vendar NE delajte z 230 V, če vam to ne ustreza in zelo pazite, da se ne dotaknete žic pod napetostjo! Pazite tudi na poceni releje SS glede možne nevarnosti požara, saj so to opazili nekateri ljudje (čeprav ne jaz).

Zaloge

• Poceni vroča plošča WASCO (lahko bi bila boljša - na primer indukcijska plošča Ikea)
• Poceni SS-rele
• Enosmerni temperaturni senzor Dallas
• Arduino Mega
• (Izbirno) Nextion 3,2 -palčni vmesnik/zaslon HMI
• 5V napajanje za Arduino

1. korak: Montaža

Zgradil sem samo ohišje za HMI različico projekta, saj sem to na koncu uporabil. Tako sem naredil ohišje za namestitev releja, HMI in Arduino. Naredil sem tudi objemko za temperaturni senzor samo zato, ker sem lahko…

2. korak: Kodiranje

Vsa koda za HMI in Arduino je na voljo v mojem Git repo za projekt.

V kodo sem veliko komentiral, da bi jo olajšal v branju in razumevanju. Toda v bistvu sem nastavil zelo počasen PWM za vročo ploščo in časovno prekinitev za stanje-stroj/nadzor in to je res.

Potem je seveda še rutina uglaševanja in sam nadzor + HMI ali serijski vmesnik …

Delam nekaj, česar v tej kodi nisem velik oboževalec, in sicer uporabo serijskega tiskanja v časovni prekinitvi. Serijski tisk traja veliko časa in se ga je treba res izogniti v časovni prekinitvi …

Uglaševanje deluje na naslednji način:

1. Delovni cikel PWM nastavite na 40%
2. Počakajte, da se doseže nastavljena temperatura
3. Delovni cikel PWM nastavite na 0%
4. Počakajte, da temperatura pade pod nastavljeno vrednost
5. Ponovite 1. do 4. korak, dokler npr. Vidijo se 3 obdobja s skoraj enakim časom in amplitudo
6. Izračunajte parametre za PID na podlagi zgoraj navedenega

Precej preprosto;)

3. korak: Testiranje

Zdaj, ko je kodiranje končano, je čas za testiranje. V prejšnjem razdelku sem grafično prikazal uglaševanje iz testa - zato za to ni treba veliko povedati. Toda tukaj je prikazanih nekaj testov, ki uporabljajo pridobljene parametre.