Hệ thống điều khiển tự động tấm nóng (HPACS): 3 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Dự án này nhằm mục đích cung cấp một cách trực quan đơn giản để hiểu cách điều chỉnh PID tự động bằng cách sử dụng lò sưởi. Những gì tôi đã thực hiện dựa trên phương pháp Åström – Hägglund để lấy các tham số bằng cách sử dụng điều khiển bang-bang để tiết lộ các đặc tính của hệ thống và sau đó chọn các tham số dựa trên kiến thức này. Không có gì bí mật đối với nó và thông tin có thể được tìm thấy ở đây: https://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller#Loop… Và để biết các thông số lựa chọn, bạn có thể đọc một chút tại đây: https://en.wikipedia.org/ wiki / PID_controller # Vòng lặp…

Để làm cho nó đẹp hơn, giao diện HMI Nextion 3.2 được thêm vào để người dùng nhập liệu và hiển thị các biến khác nhau theo thời gian thực. NHƯNG tôi cũng đã tạo phiên bản đầu cuối nối tiếp của thư viện giúp dự án rẻ hơn!

Câu chuyện cơ bản thực sự là một phần tôi đã hứa với bố tôi làm điều khiển nhiệt độ để làm tan sáp ong, một phần tôi muốn làm mới lý thuyết điều khiển cơ bản của mình và cuối cùng tôi muốn xem xét việc điều chỉnh tự động của bộ điều khiển PID. Bên cạnh đó, tôi cũng đã sử dụng nó để Sous Vide làm món bít tết ngon và sốt Bearnaise như một phần của thử nghiệm!

CẢNH BÁO

Tôi đang làm việc với 230 V ở đây rất nguy hiểm nếu bạn không biết mình đang làm gì! Tôi là một kỹ sư điện và điện tử nên tôi có một số kinh nghiệm ở đây - nhưng KHÔNG ĐƯỢC làm việc với 230 V nếu bạn không cảm thấy thoải mái với nó và hết sức cẩn thận để không chạm vào dây điện sống! Ngoài ra, hãy cẩn thận với các rơ le SS rẻ tiền liên quan đến nguy cơ hỏa hoạn có thể xảy ra vì điều này đã được nhìn thấy bởi một số người (mặc dù vậy không phải bởi tôi).

Quân nhu

• Đĩa nóng WASCO giá rẻ (có thể là loại tốt hơn - ví dụ: đĩa cảm ứng Ikea)
• Một rơ le SS giá rẻ
• Một cảm biến nhiệt độ một dây Dallas
• Một Mega Arduino
• (Tùy chọn) Giao diện / màn hình HMI Nextion 3.2"
• Nguồn điện 5V cho Arduino

Bước 1: Lắp ráp

Tôi chỉ xây dựng một vỏ bọc cho phiên bản HMI của dự án vì đây là những gì tôi đã sử dụng. Vì vậy, tôi đã làm một vỏ bọc để lắp rơ le, HMI và Arduino. Tôi cũng đã làm một cái kẹp cho cảm biến nhiệt độ chỉ vì tôi có thể…

Bước 2: Mã hóa

Tất cả mã cho HMI và Arduino có sẵn tại kho Git của tôi cho dự án.

Tôi đã nhận xét rất nhiều trong mã để cố gắng làm cho nó dễ đọc và dễ hiểu hơn. Nhưng về cơ bản, tôi đã thiết lập một PWM thực sự chậm cho tấm nóng và một bộ hẹn giờ ngắt cho máy trạng thái / điều khiển và thực sự là như vậy.

Sau đó, tất nhiên là quy trình điều chỉnh và bản thân điều khiển + giao diện HMI hoặc Serial…

Tôi làm điều gì đó mà tôi không phải là một người hâm mộ lớn trong mã này, và đó là sử dụng tính năng in nối tiếp trong ngắt bộ đếm thời gian. Việc in nối tiếp mất rất nhiều thời gian và thực sự nên tránh làm gián đoạn bộ hẹn giờ…

Việc điều chỉnh hoạt động như sau:

1. Đặt chu kỳ nhiệm vụ PWM thành 40%
2. Chờ cho đến khi đạt đến nhiệt độ điểm đặt
3. Đặt chu kỳ nhiệm vụ PWM thành 0%
4. Chờ cho đến khi nhiệt độ dưới điểm đặt
5. Lặp lại bước 1-4 cho đến khi v.d. 3 chu kỳ với thời gian và biên độ gần như giống nhau
6. Tính toán các tham số cho PID dựa trên những điều trên

Khá đơn giản;)

Bước 3: Thử nghiệm

Bây giờ mã hóa đã xong, đã đến lúc kiểm tra. Trong phần trước, tôi đã trình bày phần điều chỉnh bằng đồ thị từ một bài kiểm tra - vì vậy không còn nhiều điều để nói. Nhưng một số thử nghiệm sử dụng các thông số thu được được hiển thị ở đây.