Sistema de control automático de placa caliente (HPACS): 3 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

Este proyecto tiene como objetivo proporcionar una forma sencilla e intuitiva de comprender cómo realizar el ajuste PID automático utilizando un calentador. Lo que he hecho se basa en el método Åström-Hägglund para derivar parámetros utilizando el control bang-bang para revelar las características del sistema y posteriormente elegir parámetros basados en este conocimiento. No hay nada secreto y se puede encontrar información aquí: https://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller#Loop … Y para elegir los parámetros, puede leer un poco aquí: https://en.wikipedia.org/ wiki / PID_controller # Bucle…

Para que sea agradable, se agrega una interfaz HMI Nextion 3.2 para la entrada del usuario y muestra diferentes variables en tiempo real. PERO también hice una versión de terminal serial de la biblioteca que hace que el proyecto sea mucho más barato.

La verdadera historia de fondo es que, en parte, le prometí a mi papá que haría un control de temperatura para derretir cera de abejas, en parte quería actualizar mi teoría de control básica y, finalmente, quería estudiar el ajuste automático de los controladores PID. Además, también logré usarlo para Sous Vide, ¡haciendo buenos bistecs y salsa bearnesa como parte de la prueba!

¡ADVERTENCIA

¡Estoy trabajando con 230 V aquí, lo cual es peligroso si no sabes lo que estás haciendo! Soy electricista e ingeniero electrónico, por lo que tengo algo de experiencia aquí, pero NO trabaje con 230 V si no se siente cómodo con él y tenga mucho cuidado de no tocar cables con corriente. Además, tenga cuidado con los relés SS baratos con respecto al posible peligro de incendio, ya que algunas personas lo han visto (aunque no yo).

Suministros

• Una placa caliente WASCO barata (podría ser mejor, por ejemplo, una placa de inducción de Ikea)
• Un relé SS barato
• Un sensor de temperatura Dallas onewire
• Un Arduino Mega
• (Opcional) Una interfaz / pantalla HMI Nextion de 3,2"
• Fuente de alimentación de 5V para Arduino

Paso 1: Montaje

Solo construí un gabinete para la versión HMI del proyecto, ya que esto es lo que terminé usando. Entonces, hice un gabinete para instalar relés, HMI y Arduino. También hice una abrazadera para el sensor de temperatura solo porque podía …

Paso 2: codificación

Todo el código para HMI y Arduino está disponible en mi repositorio de Git para el proyecto.

Comenté mucho en el código para intentar que sea más fácil de leer y comprender. Pero esencialmente configuré un PWM realmente lento para la placa caliente y una interrupción del temporizador para la máquina de estado / control y eso es realmente.

Luego está, por supuesto, la rutina de ajuste y el control en sí + HMI o interfaz serie …

Hago algo de lo que no soy un gran admirador en este código, y es usar la impresión en serie en una interrupción del temporizador. La impresión en serie lleva mucho tiempo y realmente debería evitarse en una interrupción del temporizador …

La afinación funciona de la siguiente manera:

1. Establezca el ciclo de trabajo de PWM al 40%
2. Espere hasta que se alcance la temperatura de consigna
3. Establezca el ciclo de trabajo de PWM en 0%
4. Espere hasta que la temperatura esté por debajo del punto de ajuste
5. Repita el paso 1-4 hasta que p. Ej. Se ven 3 periodos con casi el mismo tiempo y amplitud
6. Calcule los parámetros para PID basándose en lo anterior

Bastante simple;)

Paso 3: ¡Prueba

Ahora que la codificación está hecha, es hora de probar. En la sección anterior, mostré la afinación gráficamente de una prueba, por lo que no queda mucho por decir. Pero aquí se muestran un par de pruebas que utilizan los parámetros obtenidos.