Hot Plate Automatic Control System (HPACS): 3 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:36

Detta projekt syftar till att ge ett enkelt intuitivt sätt att förstå hur man gör automatisk PID -inställning med hjälp av en värmare. Det jag har gjort är baserat på Åström – Hägglund-metoden för att härleda parametrar med hjälp av bang-bang-kontroll för att avslöja systemegenskaper och valde sedan parametrar baserade på denna kunskap. Det finns inget hemligt med det och information hittar du här: https://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller#Loop… Och för att välja parametrar kan du läsa lite här: https://en.wikipedia.org/ wiki/PID_controller#loop …

För att göra det trevligt läggs ett Nextion 3.2 HMI-gränssnitt till för användarinmatning och visar olika variabler i realtid. MEN jag har också gjort en seriell terminalversion av biblioteket vilket gör projektet billigare!

Den verkliga bakgrundshistorien är att dels lovade jag min pappa att göra en temperaturkontroll för smältande bivax, dels ville jag uppdatera min grundläggande kontrollteori och slutligen ville jag titta på autostämning av PID -kontroller. På sidan lyckades jag också använda den för Sous Vide att göra fina biffar och Bearnaisesås som en del av testet!

VARNING

Jag arbetar med 230 V här vilket är farligt om du inte vet vad du gör! Jag är elektriker och elektronikingenjör så jag har lite erfarenhet här - men arbeta INTE med 230 V om du inte är bekväm med det och var försiktig så att du inte rör vid levande ledningar! Akta dig också för de billiga SS-reläer med avseende på eventuell brandrisk eftersom detta har sett av vissa människor (inte av mig dock).

Tillbehör

• En billig WASCO kokplatta (kan vara bättre - t.ex. en Ikea induktionsplatta)
• Ett billigt SS-relä
• En Dallas onewire temperatursensor
• En Arduino Mega
• (Valfritt) Ett Nextion 3,2 "HMI -gränssnitt/display
• 5V strömförsörjning för Arduino

Steg 1: Montering

Jag byggde bara ett hölje för HMI -versionen av projektet eftersom det här var vad jag slutade använda. Så jag gjorde ett hölje för montering av relä, HMI och Arduino. Jag gjorde också en klämma för temperaturgivaren bara för att jag kunde …

Steg 2: Kodning

All kod för HMI och Arduino är tillgänglig på min Git -repo för projektet.

Jag kommenterade mycket i koden för att försöka göra det lättare att läsa och förstå. Men i huvudsak ställde jag upp en riktigt långsam PWM för värmeplattan och ett timeravbrott för tillståndsmaskinen/kontrollen och det är verkligen det.

Sedan finns det naturligtvis inställningsrutinen och själva kontrollen + HMI eller seriellt gränssnitt …

Jag gör något som jag inte är ett stort fan av i den här koden, och det är att använda serieutskrift i ett timeravbrott. Serietryck tar mycket tid och bör verkligen undvikas vid ett timeravbrott …

Stämningen fungerar enligt följande:

1. Ställ in PWM -driftscykeln till 40%
2. Vänta tills börvärdet har nåtts
3. Ställ in PWM -driftscykel till 0%
4. Vänta tills temperaturen är under börvärdet
5. Upprepa steg 1-4 tills t.ex. Tre perioder med nästan samma tid och amplitud ses
6. Beräkna parametrar för PID baserat på ovanstående

Ganska enkelt;)

Steg 3: Testa

Nu när kodningen är klar är det dags för testning. I det tidigare avsnittet visade jag inställningen grafiskt från ett test - så för det finns inte mycket kvar att säga. Men ett par tester med de erhållna parametrarna visas här.