Sistema de controle automático de placa quente (HPACS): 3 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:34

Este projeto visa fornecer uma maneira simples e intuitiva de entender como fazer o ajuste automático do PID usando um aquecedor. O que fiz é baseado no método Åström – Hägglund para derivar parâmetros usando controle bang-bang para revelar as características do sistema e, subsequentemente, escolher parâmetros com base neste conhecimento. Não há segredo para isso e as informações podem ser encontradas aqui: https://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller#Loop… E para escolher os parâmetros, você pode ler um pouco aqui: https://en.wikipedia.org/ wiki / PID_controller # Loop…

Para torná-lo legal, uma interface HMI do Nextion 3.2 foi adicionada para entrada do usuário e exibindo diferentes variáveis em tempo real. MAS eu também fiz uma versão do terminal serial da biblioteca, o que torna o projeto muito mais barato!

A verdadeira história de fundo é que em parte prometi ao meu pai fazer um controle de temperatura para derreter cera de abelha, em parte eu queria atualizar minha teoria de controle básico e, finalmente, queria examinar o ajuste automático dos controladores PID. Por outro lado, também consegui usá-lo para Sous Vide fazer bons bifes e molho Bearnaise como parte dos testes!

AVISO

Estou trabalhando com 230 V aqui o que é perigoso se você não sabe o que está fazendo! Eu sou um eletricista e engenheiro eletrônico, então tenho alguma experiência aqui - mas NÃO trabalhe com 230 V se você não se sentir confortável com ele e tome muito cuidado para não tocar em fios elétricos! Além disso, tome cuidado com os relés SS baratos no que diz respeito ao possível risco de incêndio, pois isso foi visto por algumas pessoas (mas não por mim).

Suprimentos

• Uma placa elétrica WASCO barata (poderia ser melhor - por exemplo, uma placa de indução Ikea)
• Um relé SS barato
• Um sensor de temperatura Dallas onewire
• Um Arduino Mega
• (Opcional) Uma interface / display HMI Nextion 3.2"
• Fonte de alimentação 5V para o Arduino

Etapa 1: Montagem

Só construí um gabinete para a versão HMI do projeto, pois foi isso que acabei usando. Então, fiz um invólucro para encaixar o relé, HMI e Arduino. Também fiz uma pinça para o sensor de temperatura só porque podia …

Etapa 2: codificação

Todo o código para HMI e Arduino está disponível em meu repositório Git para o projeto.

Comentei muito no código para tentar torná-lo mais fácil de ler e entender. Mas essencialmente eu configurei um PWM muito lento para a placa quente e uma interrupção do temporizador para a máquina de estado / controle e é isso.

Depois, há a rotina de ajuste e o próprio controle + HMI ou interface serial …

Eu faço algo que não sou muito fã neste código, que é usar a impressão serial em uma interrupção do cronômetro. A impressão em série leva muito tempo e realmente deve ser evitada em uma interrupção do cronômetro …

A afinação funciona da seguinte maneira:

1. Defina o ciclo de trabalho PWM para 40%
2. Espere até que o ponto de ajuste da temperatura seja alcançado
3. Defina o ciclo de trabalho PWM para 0%
4. Espere até que a temperatura esteja abaixo do ponto de ajuste
5. Repita os passos 1-4 até, por exemplo, 3 períodos com quase o mesmo tempo e amplitude são vistos
6. Calcule parâmetros para PID com base no acima

Bem simples;)

Etapa 3: Teste

Agora que a codificação está concluída, é hora de testar. Na seção anterior, mostrei o ajuste graficamente a partir de um teste - portanto, não há muito o que dizer sobre isso. Mas alguns testes usando os parâmetros obtidos são mostrados aqui.