מערכת בקרה אוטומטית של לוחית חמה (HPACS): 3 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:11

פרויקט זה נועד לספק דרך אינטואיטיבית פשוטה להבין כיצד לבצע כוונון PID אוטומטי באמצעות תנור חימום. מה שעשיתי מבוסס על שיטת Åström – Hägglund להפקת פרמטרים באמצעות בקרת באנג-באנג כדי לחשוף מאפייני מערכת ובחרו בהמשך פרמטרים המבוססים על ידע זה. אין בזה שום סוד וניתן למצוא מידע כאן: https://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller#Loop… ובחירת פרמטרים תוכלו לקרוא קצת כאן: https://en.wikipedia.org/ wiki/PID_controller#לולאה…

כדי שיהיה נחמד נוסף ממשק HMI של Nextion 3.2 אינץ 'לקלט משתמשים ולהצגת משתנים שונים בזמן אמת. אבל גם הכנתי גרסת מסוף סידורי של הספרייה מה שהופך את הפרויקט לזול יותר!

סיפור הרקע האמיתי הוא שחלק מהבטחתי לאבי לבצע בקרת טמפרטורה להמסת שעוות דבורים, חלקית רציתי לרענן את תורת הבקרה הבסיסית שלי ולבסוף רציתי לבחון כוונון אוטומטי של בקרי PID. בצד הצלחתי להשתמש בו גם לסוס ויד להכנת סטייקים נחמדים ורוטב ברנז'ה כחלק מהבדיקה!

אַזהָרָה

אני עובד כאן עם 230 וולט וזה מסוכן אם אתה לא יודע מה אתה עושה! אני חשמלאי ומהנדס אלקטרוניקה אז יש לי קצת ניסיון כאן - אך אל תעבוד עם 230 וולט אם אינך מרגיש בנוח עם זה והקפד מאוד לא לגעת בחוטים חיים! כמו כן, היזהר מממסרי ה- SS הזולים בכל הנוגע לסכנת שריפה אפשרית מכיוון שכבר אנשים ראו זאת (לא על ידי).

אספקה

• צלחת חמה של WASCO זולה (יכולה להיות טובה יותר - למשל צלחת אינדוקציה של איקאה)
• ממסר SS זול
• חיישן טמפרטורה onewire של דאלאס
• מגה ארדואינו
• (אופציונלי) Nextion 3.2 אינץ 'ממשק/תצוגה
• ספק כוח 5V עבור הארדואינו

שלב 1: הרכבה

בניתי מארז רק לגירסת ה- HMI של הפרויקט מכיוון שזה מה שבסופו של דבר השתמשתי בו. אז הכנתי מארז להתאמת ממסר, HMI וארדואינו. הכנתי גם מהדק לחיישן הטמפרטורה רק כי יכולתי …

שלב 2: קידוד

כל הקוד עבור HMI ו- Arduino זמין במאגר Git שלי לפרויקט.

הערתי הרבה בקוד כדי לנסות להקל על הקריאה וההבנה. אבל בעצם הגדרתי PWM ממש איטי לפלטה החמה ופסק טיימר למכונת המדינה/השליטה וזהו.

אז יש כמובן את שגרת הכוונון ואת הבקרה עצמה + HMI או ממשק סידורי …

אני עושה משהו שאני לא מעריץ גדול שלו בקוד הזה, והוא להשתמש בהדפסה סדרתית בהפסקה של טיימר. הדפסה סדרתית לוקחת הרבה זמן וממש כדאי להימנע בהפסקה של טיימר …

הכוונון פועל כך:

1. הגדר את מחזור העבודה של PWM ל -40%
2. המתן עד להגעה לטמפרטורת נקודת ההגדרה
3. הגדר את מחזור העבודה של PWM ל- 0%
4. המתן עד שהטמפרטורה תהיה מתחת לקו ההגדרה
5. חזור על שלב 1-4 עד למשל ניתן לראות 3 תקופות עם כמעט אותו זמן ומשרעת
6. חשב פרמטרים עבור PID בהתבסס על האמור לעיל

די פשוט;)

שלב 3: בדיקה

כעת, לאחר שהקידוד נעשה, הגיע הזמן לבדיקה. בחלק הקודם הראיתי את הכוונון באופן גרפי ממבחן - אז בשביל זה לא נשאר הרבה מה לומר. אך מוצגות כאן כמה בדיקות באמצעות הפרמטרים המתקבלים.