Kufunga Kitanzi kwenye Ufungaji Mlima Uso: 4 Hatua

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:56

Joto linaonekana kama jambo rahisi zaidi kudhibiti ulimwengu. Washa jiko na uweke joto unalotaka. Washa tanuru asubuhi na weka thermostat. Rekebisha maji ya moto na baridi ili kuoga vizuri. Rahisi! Lakini vipi ikiwa unataka kudhibiti joto zaidi ya programu hizi za kila siku? Ikiwa unataka joto nje ya masafa ya kawaida, au unataka joto thabiti ndani ya upeo mwembamba, uko peke yako.

Kwa upande wangu, nilitaka kudhibiti joto la sahani moto inayotumiwa kwa kutengenezea uso wa mlima. Hapo awali, nilitumia upanaji wa upana wa kunde kutoa halijoto thabiti na mipangilio ya majaribio ya jaribio la kuunda wasifu wa joto unaohitajika. Unaweza kusoma yote juu ya hiyo katika hii inayoweza kufundishwa. Mfumo huu unafanya kazi na kudhibiti joto kwa njia hii ni sawa na nzuri, lakini ina mapungufu.

Mapungufu:

• Inafanya kazi tu kwa sahani yangu maalum ya moto. Nyingine zinafanana, lakini hazifanani na majaribio yanahitajika kuamua mipangilio na nyakati zinazohitajika kutoa wasifu unaohitajika.
• Hali sawa ikiwa ninataka wasifu tofauti au joto.
• Mchakato wa kuuza huchukua muda mrefu kwani hali ya joto thabiti lazima ifikiwe polepole.

Kwa kweli, tunaweza kutaja wasifu wa wakati wa joto, bonyeza kitufe, na mtawala atasababisha sahani moto kufanya kama iliyowekwa. Tunajua hii inawezekana kwani kuna michakato mingi ya viwandani ambayo hutumia udhibiti wa aina hii. Swali ni je! Hii inaweza kufanywa kwa urahisi na kwa gharama nafuu nyumbani?

Kama unavyodhani, kwa kuwa ninaandika hii Inayoweza kufundishwa, jibu ni ndio! Agizo hili litaonyesha jinsi ya kujenga mdhibiti wako wa joto-nguvu ya kiwanda. Nitalenga kulehemu kuinua uso, lakini mchakato wowote unaohitaji wasifu sahihi wa joto la wakati unaweza kutumia mfumo huu.

Kumbuka: Ninapotumia jina "Arduino" ninamaanisha sio tu (sio kabisa) hati miliki ya Arduino yenyewe, lakini pia matoleo mengi ya uwanja wa umma kwa pamoja inayojulikana kama "Freeduino". Wakati mwingine mimi hutumia neno "Ard / Free-duino", lakini masharti yanapaswa kuzingatiwa kuwa yanaweza kubadilika kwa madhumuni ya Agizo hili.

Mpango wa kudhibiti joto uliotumiwa kwenye Mlima Utengenezaji wa Mlima uliokithiri unajulikana kama udhibiti wa kitanzi wazi. Hiyo ni, dhamana ambayo imezalisha hali ya joto inayotarajiwa hapo zamani inatarajiwa kutoa joto sawa wakati inatumiwa tena. Mara kwa mara hii ni kweli na hutoa matokeo unayotaka. Lakini ikiwa hali ni tofauti kidogo, sema karakana ambayo tunafanya kazi ni baridi sana au ya joto, basi huenda usipate matokeo yanayotarajiwa.

Ikiwa tuna sensor ambayo inaweza kusoma joto na kuripoti kwa mdhibiti, basi tuna udhibiti wa kitanzi kilichofungwa. Kidhibiti kinaweza kuweka thamani ya awali ili kuongeza joto, angalia hali ya joto kadri muda unavyopita, na urekebishe mpangilio ili kufanya joto liende juu au chini hadi joto unalotaka lifikiwe.

Njia yetu itakuwa kuchukua nafasi ya mtawala wa PWM wa AVRTiny2313 na mtawala mwenye nguvu zaidi wa ATMega. Kupanga utafanyika katika mazingira ya Arduino. Tutatumia PC (Linux-Mac-Windows) inayoendesha Usindikaji kuonyesha matokeo na kurekebisha kidhibiti.

Kwa sensor, tutatumia Sensor ya Joto la Infrared kutoka Usafirishaji wa Bandari. Sensorer ya IR itarekebishwa ili kutoa joto kama mkondo wa data ya serial ambayo mtawala anaweza kusoma. Tutatumia Ard / Free-duino kama mtawala, na PC (Mac - Linux - Windows) kwa pembejeo kwa mtawala. Tunapomaliza, mfumo utaonekana kama picha. (Labda unaweza kuwa na mzunguko mdogo wa nje kwenye ubao wako wa mkate. Hiyo ni sawa.)

Hatua ya 1: Kubadilisha Sensorer ya IR

Shukrani nyingi kwa rafiki yangu mjanja, Scott Dixon, kwa kazi yake ya upelelezi makini kugundua jinsi chombo hiki kinavyofanya kazi na jinsi ya kukifanya kiwe muhimu na mtawala kwa kufichua kiolesura chake cha serial.

Kifaa tutakachoanza nacho ni Nambari ya Sehemu ya Usafirishaji wa Bandari: 93984-5VGA. Gharama karibu $ 25. Usijisumbue kununua dhamana.:)} Hapa kuna kiunga. Takwimu 1 na 2 zinaonyesha Maoni ya Mbele na Nyuma. Mishale kwenye Kielelezo 2 inaonyesha mahali ambapo screws ni kwamba kushikilia kesi pamoja. Kielelezo 3 kinaonyesha ndani ya kesi wakati screws zinaondolewa na kesi inafunguliwa. Moduli ya kiashiria cha laser labda inaweza kuondolewa na kutumiwa kwa miradi mingine, ingawa sijafanya hivi bado. Mishale inaelekeza kwenye screws ili kuondoa ikiwa unataka kuchukua bodi kwenda kuifungia (visu vimeondolewa kwenye picha hii). Pia imeonyeshwa ni eneo ambalo kukatwa kunapaswa kufanywa kwa wiring yako kutoka kwa kesi hiyo. Tazama pia Kielelezo 5. Fanya kata wakati bodi inaondolewa, au angalau kabla ya kuziunganisha waya. Ni rahisi kwa njia hiyo.;)} Kielelezo 4 kinaonyesha mahali waya zitakapouzwa. Kumbuka barua ya kila unganisho ili ujue ni waya gani ukifunga kesi hiyo. Kielelezo 5 kinaonyesha waya zilizouzwa mahali na kupitisha njia iliyokatwa. Sasa unaweza kurudisha kesi pamoja na chombo kinapaswa kufanya kazi kama ilivyofanya kabla ya operesheni yako. Kumbuka kontakt kwenye waya. Ninatumia waya mrefu kuungana na mtawala wangu. Ikiwa unatumia waya mdogo, kontakt ndogo, na kuzifanya waya kuwa fupi, unaweza kuzirejeshea kesi ikiwa ungependa na chombo kinaonekana hakijabadilishwa. Scott pia ameunda programu ya kusanidi kifaa hiki. Alitumia hati hii ikiwa unataka maelezo. Hiyo ndio! Sasa unayo sensa ya joto ya IR ambayo itafanya kazi kutoka -33 hadi 250 C.

Hatua ya 2: Programu ya Kudhibiti

Muhimu kama ilivyo, sensa ya joto ya IR ni sehemu tu ya mfumo. Ili kudhibiti joto, vitu vitatu vinahitajika: chanzo cha joto, sensorer ya joto, na mtawala anayeweza kusoma sensa na kuagiza chanzo cha joto. Kwa upande wetu, sahani moto ni chanzo cha joto, sensor ya joto ya IR (kama ilivyobadilishwa katika hatua ya mwisho) ni sensa yetu, na Ard / Free-duino inayoendesha programu inayofaa ni mdhibiti. Programu zote za Agizo hili zinaweza kupakuliwa kama kifurushi cha Arduino na kama kifurushi cha Usindikaji.

Pakua faili IR_PID_Ard.zip. Fungua zip kwenye saraka yako ya Arduino (kawaida Hati Zangu / Arduino). Pakua faili PID_Plotter.zip. Fungua zip kwenye saraka yako ya Usindikaji (kawaida Hati Zangu / Usindikaji). Faili sasa zitapatikana katika vitabu vya sketch zinazofaa.

Programu ambayo tutatumia iliandikwa awali na Tim Hirzel. Imebadilishwa kwa kuongeza kiolesura kwa sensa ya IR (iliyotolewa na Scott Dixon). Programu hiyo hutumia algorithm ya kudhibiti inayojulikana kama algorithm ya PID. PID inasimama sawia - Jumuishi - Inayotokana na ndio algorithm ya kawaida inayotumika kwa udhibiti wa joto la viwandani. Algorithm hii imeelezewa katika nakala bora na Tim Wescott ambayo Tim Hirzel aliweka msingi wa programu yake. Soma nakala hapa.

Ili kurekebisha algorithm (soma juu ya hii katika kifungu kilichotajwa) na kubadilisha mipangilio ya hali ya joto, tutatumia mchoro wa Usindikaji, uliotengenezwa pia na Tim Hirzel. Iliundwa kwa kukaanga maharagwe ya kahawa (matumizi mengine ya kudhibiti joto), na iliitwa Mdhibiti wa Kahawa ya Mifupa Bare, au BBCC. Jina kando, inafanya kazi nzuri kwa soldering ya mlima wa uso. Unaweza kupakua toleo la asili hapa.

Kurekebisha programu

Katika yafuatayo, nadhani kuwa unajua Arduino na Usindikaji. Ikiwa sivyo, basi unapaswa kupitia mafunzo hadi mambo yaanze kuwa na maana. Hakikisha kutuma Maoni kwa hii inayoweza kufundishwa na nitajaribu kusaidia.

Mdhibiti wa PID lazima abadilishwe kwa Arduino / Freeduino yako. Mstari wa saa kutoka kwa sensorer ya IR lazima uambatanishwe na pini ya kukatiza. Kwenye Arduino, hii inaweza kuwa 1 au 0. Kwenye Freeduinos za aina anuwai, unaweza kutumia usumbufu wowote unaopatikana. Ambatisha laini ya data kutoka kwa sensorer hadi pini nyingine iliyo karibu (kama D0 au D1 au pini nyingine unayochagua). Mstari wa kudhibiti kwa bamba la moto unaweza kutoka kwa pini yoyote ya dijiti. Kwenye kiini changu cha Freeduino (fafanua hapa), nilitumia D1 na usumbufu unaohusiana (1) kwa saa, D0 kwa data, na B4 kwa laini ya kudhibiti kwenye bamba la moto.

Baada ya kupakua programu, anza mazingira yako ya Arduino na ufungue IR_PID kutoka kwa kipengee cha menyu ya Faili / Sketchbook. Chini ya kichupo cha pwm, unaweza kufafanua HEAT_RELAY_PIN kama inafaa kwa anuwai yako ya Arduino au Freeduino. Chini ya kichupo cha muda, fanya kitu kimoja kwa PIN ya IR_CLK, PIN ya IR_DATA, na IR_INT. Unapaswa kuwa tayari kukusanya na kupakua.

Vivyo hivyo, anza mazingira yako ya Usindikaji na ufungue mchoro wa PID_Plotter. Rekebisha BAUDRATE kwa thamani sahihi na hakikisha kuweka faharisi iliyotumiwa katika Serial.list () [1] kwa thamani sahihi ya mfumo wako (bandari yangu ni index 1).

Hatua ya 3: Kuiunganisha Yote

Mfumo wa kudhibiti moto wa sahani ya AC umeelezewa katika Uso uliokithiri wa Mlima Soldering uliyosemwa tayari, au unaweza kununua SSR yako mwenyewe (relay solid state). Hakikisha inaweza kushughulikia mzigo wa sahani moto na margin ya kutosha, sema kiwango cha 20 hadi 40 cha watt, kwani upimaji uliofanywa na Wachina unaweza kuacha kitu cha kuhitajika. Ikiwa unatumia mtawala wa sahani ya moto ya AC kutoka kwa Anayoweza kufundishwa, basi tumia jumper kutoka kwa kontena kwenye pembejeo ya kudhibiti hadi ardhini kwenye Ard / Free-duino na jumper kutoka kwa pato la kudhibiti (B4, au chochote ulichochagua) kudhibiti Signal Ingizo. Tazama picha ya mtawala. Kuruka kwa manjano ni Ingizo la Ishara ya Udhibiti na jumper ya kijani huenda ardhini. Ninapenda kutumia blinkenlight (iliyoongozwa na kontena chini) kwenye pini ya pato ili nijue ikiwa imewashwa. Unganisha jumper yako kati ya iliyoongozwa na bandari kama inavyoonyeshwa. Rejelea Mchoro wa Utaftaji wa Vijana ++.

Sasa funga msaada ili kushikilia sensorer ya joto ya IR juu ya sahani yako moto. Picha inaonyesha kile nilichofanya. Rahisi lakini imara ni sheria. Weka chochote kinachoweza kuwaka vizuri mbali na sahani moto; sensor ni ya plastiki na inaonekana kuwa sawa tu inchi 3 juu ya uso wa sahani. Run waya kutoka kwa kontakt kwenye sensa yako hadi pini zinazofaa kwenye Ard / Free-duino yako. Uunganisho wa sensa ya IR umeonyeshwa kwenye Mchoro wa Kujali wa Vijana ++. Badilisha hizi kama zinahitajika kwa Ard / Free-duino yako.

Kumbuka muhimu ya Usalama: Sensorer ya IR ina pointer iliyoongozwa ambayo inasaidia kuilenga. Ikiwa una paka kama yangu, wanapenda kufukuza pointer iliyoongozwa. Kwa hivyo funika iliyoongozwa na mkanda wa kupendeza ili paka zako zisiruke kwenye sahani moto wakati unatumia.

Kabla ya kuziba mtawala wa sahani ya moto ya AC ndani ya 120V, hii ndio njia ya kujaribu mfumo na kuweka maadili ya lengo la joto. Ninashauri joto la lengo la 20 C ili inapokanzwa haina kuanza mara moja. Thamani hizi zitahifadhiwa katika EEPROM na zitatumiwa wakati ujao, kwa hivyo hakikisha kuwa unahifadhi thamani ya chini kila wakati kama joto lengwa ukimaliza na kikao cha kuuza. Ninaona ni wazo nzuri kuanza mdhibiti wa joto na bamba la moto bila kufunguliwa mwanzoni. Hakikisha kila kitu kinafanya kazi kabla ya kuziba.

Unganisha bandari yako ya serial na Arduino yako na uiongeze nguvu. Unganisha mchoro wa Arduino na uipakue. Anza mchoro wa Usindikaji ili kuingiliana na kidhibiti na kuonyesha matokeo. Wakati mwingine, mchoro wa Arduino hautalingana na mchoro wa Usindikaji. Wakati hii itatokea, utaona ujumbe "Hakuna Sasisho" kwenye kidirisha cha kiweko cha Mchoro wa Usindikaji. Acha tu na uanze tena mchoro wa Usindikaji na mambo yanapaswa kuwa sawa. Ikiwa sivyo, angalia sehemu ya Utatuzi hapa chini.

Hapa kuna amri za mtawala. "Delta" ni kiasi ambacho parameta itabadilika inapoamriwa. Kwanza weka thamani ya delta ambayo unataka kutumia. Kisha rekebisha parameter inayotakiwa ukitumia delta hiyo. Kwa mfano, tumia + na - kutengeneza delta 10. Kisha tumia T (mtaji "T") kuongeza mpangilio wa joto lengwa kwa digrii 10 C, au t (herufi ndogo "t") ili kupunguza joto lengwa kwa digrii 10. Amri:

+/-: rekebisha delta kwa sababu ya P / p kumi: juu / chini rekebisha faida kwa delta I / i: juu / chini rekebisha faida kutoka delta D / d: juu / chini rekebisha faida ya delta T / t: juu / chini rekebisha seti na delta h: toa skrini ya usaidizi ndani na mbali R: weka upya maadili - fanya hivi mara ya kwanza ukiendesha kidhibiti

Mara tu unapopata sasisho za joto, dirisha la picha la mchoro linapaswa kuonekana kama picha. Ikiwa una eneo kubwa la kijivu lililowekwa kwenye skrini na amri zingine zilizoelezewa, andika tu "h" kuifuta. Unapoanza kwa mara ya kwanza, unaweza kushawishiwa kuweka upya maadili ya awali. Endelea na ufanye hivyo. Maadili katika kona ya juu kulia ni usomaji na mipangilio ya sasa. "Lengo" ni joto la lengo la sasa na hubadilishwa na amri ya "t" kama ilivyoelezwa hapo juu. "Curr" ni kusoma joto la sasa kutoka kwa sensa. "P", "I" na "D" ni vigezo vya algorithm ya kudhibiti PID. Tumia amri za "p", "i", na "d" kuzibadilisha. Nitawajadili kwa muda mfupi. "Pow" ni amri ya nguvu kutoka kwa mtawala wa PID hadi kwenye sahani moto. Ni thamani kati ya 0 (daima mbali) na 1000 (siku zote imewashwa).

Ikiwa utaweka mkono wako chini ya sensa, unapaswa kuona usomaji wa joto (Curr) ukiruka juu. Ikiwa sasa unaongeza kiwango cha joto lengwa, utaona ongezeko la nguvu (Pow) na pato lililoongozwa litaangaza. Kuongeza joto lengwa na pato lililoongozwa litakaa kwa muda mrefu. Wakati sahani moto imeunganishwa na inafanya kazi, kuongeza joto lengwa itasababisha sahani moto kuwasha. Joto la sasa linapokaribia kiwango cha joto lengwa, wakati utapungua ili joto la lengo likaribishwe na risasi ndogo zaidi. Halafu, wakati utatosha kudumisha kiwango cha joto lengwa.

Hapa kuna jinsi ya kuweka vigezo vya algorithm ya PID. Unaweza kuanza na maadili ninayotumia. P ya 40, mimi ya 0.1 na D ya 100. Mfumo wangu utafanya hatua ya 50C kwa sekunde 30 ukiwa na overhoot ya chini ya digrii 5. Ikiwa mfumo wako unafanya kazi kwa njia tofauti, basi utahitaji kuirekebisha. Kuweka kidhibiti cha PID inaweza kuwa ngumu, lakini nakala iliyotajwa hapo juu inaelezea jinsi ya kuifanya vizuri sana.

Sasa ni wakati wa jambo halisi. Chomeka sahani moto kwenye kidhibiti cha moto cha AC kama ilivyoelezewa kwenye Soldering ya Mlima Uliokithiri. Hakikisha kusoma tahadhari zote huko pia. Weka sensor yako ya joto kwa hivyo ni karibu inchi 3 juu ya sahani yako ya moto na uielekeze moja kwa moja. Weka nguvu yako Ard / Free-duino. Hakikisha uunganisho wote ni sahihi na kwamba programu yako (mtawala wa PID na programu ya ufuatiliaji) inaendesha vizuri. Anza na kiwango cha joto kilichowekwa hadi 20 C. Kisha ongeza kiwango cha joto hadi 40 C. Sahani moto inapaswa kuja juu na joto linapaswa kuongezeka vizuri hadi 40C +/- 2 C. Sasa unaweza kujaribu kuongeza joto unapoona utendaji ya mfumo wako. Utagundua kuwa inachukua muda mrefu zaidi kwa sahani kupoa kuliko inavyofanya ili kuipasha moto.

Utatuzi wa shida

Ikiwa mchoro wa Usindikaji hauendeshi au hausasishi hali ya joto, simamisha mchoro wa Usindikaji na uanze kituo cha serial (Hyperterminal kwenye Windows, kwa mfano). Gonga mwambaa wa nafasi na ugonge kurudi. Arduino inapaswa kujibu na usomaji wa joto wa sasa. Rekebisha mipangilio ya kiwango cha baud, nk hadi upate jibu unalotaka. Mara tu hii itakapofanya kazi, mchoro wa Usindikaji unapaswa kukimbia. Ikiwa bado una shida, hakikisha mgawo wako wa pini unakubaliana na wiring yako ya mwili na kwamba umeunganisha nguvu na ardhi kwa pini zinazofaa za sensorer ya joto.

Hatua ya 4: Ufungaji Mlima wa juu

Kutumia mfumo wa kudhibiti joto ulioelezewa katika hii Inayoweza kuimarika inaboresha Soldering ya Mlima Uliokithiri kwa njia mbili. Kwanza, udhibiti wa joto ni sahihi zaidi na haraka sana. Kwa hivyo badala ya kuwa na njia panda polepole kutoka 120C hadi 180C zaidi ya dakika 6 au zaidi, tunaweza kwenda haraka hadi 180C, kushikilia kwa dakika 2 hadi 3, na uende haraka kwenda 220C hadi 240C kwa karibu dakika. Bado lazima tuangalie hatua wakati solder inapita na kuzima nguvu, au punguza tu joto lengwa haraka. Kwa kuwa hali ya joto hushuka polepole sana, kawaida husafirisha mizunguko yangu kwenye bamba la moto mara tu joto limepoa chini ya 210C. Weka kwenye kipande cha bodi ya manukato au kuni, sio chuma. Chuma kinaweza kusababisha wapee haraka sana. Kumbuka pia kwamba unaweza kulazimika kuongeza kiwango cha joto zaidi ya 250C (kiwango cha juu cha sensorer kitasoma) ili kupata sahani moto wa kutosha katika maeneo fulani. Sahani haiwezi kufikia joto moja juu ya uso wote lakini itakuwa baridi katika maeneo fulani kuliko zingine. Utajifunza hii kwa kujaribu.

Eneo la pili la uboreshaji ni kupunguzwa kwa muda kati ya mizunguko ya kuuza. Pamoja na mfumo wazi wa kitanzi, ilibidi nisubiri sahani moto ichemke hadi joto la kawaida (karibu 20C) ili kuanza mzunguko mpya wa kutengenezea. Ikiwa sikufanya hivyo, basi mzunguko wa joto hautakuwa sahihi (mabadiliko ya hali ya awali). Sasa ninahitaji tu kusubiri joto thabiti karibu na 100C na ninaweza kuanza mzunguko mpya.

Mzunguko wa joto ninaotumia sasa unatajwa hapo juu, lakini hapa ndio haswa. Anza kwa 100C. Weka bodi zako kwenye bamba la moto kwa dakika mbili hadi tatu ili upate joto - ndefu na vifaa vikubwa. Weka kiwango cha joto hadi 180C. Joto hili linafikiwa chini ya dakika moja. Shikilia hapa kwa dakika 2.. Weka lengo lako kwa 250C. Mara tu solder inapita, punguza kiwango cha joto hadi 100C. Joto la sahani yako litabaki juu. Mara tu inapopungua hadi 210C, au wakati wa dakika 1 kupita, toa bodi zako kwenye bamba la moto kwenye jukwaa la kupoza la ubao au kuni. Kugawanyika kumefanywa.

Ikiwa unataka kutumia wasifu tofauti wa joto, haupaswi kuwa na shida kuifanikisha na mfumo huu wa kudhibiti.

Unaweza kutaka kujaribu nafasi ya sensorer ya joto juu ya sahani yako ya moto. Niligundua kuwa sio maeneo yote ya bamba la moto yanayofikia joto sawa kwa wakati mmoja. Kwa hivyo kulingana na mahali unapoweka sensor yako, wakati halisi na joto linalohitajika kufanya mtiririko wa solder unaweza kutofautiana. Mara tu unapofanya kichocheo, tumia nafasi sawa ya sensa kwa matokeo yanayoweza kurudiwa.

Kufurahisha kwa Soldering!