Жер үстүндөгү тоңдорго илгичти жабуу: 4 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:44

Температураны жөнгө салуу дүйнөдөгү эң оңой нерседей сезилет. Мешти күйгүзүп, каалаган температураңызды коюңуз. Эртең менен мешти күйгүзүп, термостатты коюңуз. Душту туура кылуу үчүн ысык жана муздак сууну тууралаңыз. Оңой! Бирок бул күнүмдүк колдонмолордон тышкары температураны көзөмөлдөөнү кааласаңызчы? Эгерде сиз кадимки диапазондон тышкары температураны кааласаңыз же тар чөйрөдө туруктуу температураны кааласаңыз, анда көбүнчө сиз өзүңүзсүз.

Менин учурда, мен жер үстүндөгү монтаждоо үчүн колдонулган ысык плитанын температурасын көзөмөлдөгүм келди. Башында мен керектүү температура профилин түзүү үчүн туруктуу температураларды жана эксперименталдык түрдө аныкталган орнотууларды камсыз кылуу үчүн импульстун туурасы модуляциясын колдондум. Мунун баарын ушул Нускамадан окуй аласыз. Бул система иштейт жана температураны ушундай жол менен көзөмөлдөө баары жакшы, бирок кемчиликтери бар.

Кемчиликтер:

• Менин конкреттүү ысык табагым үчүн гана иштейт. Башкалары окшош, бирок окшош эмес жана эксперименттер талап кылынган профилди өндүрүү үчүн керектүү болгон орнотууларды жана убакытты аныктоо үчүн талап кылынат.
• Эгерде мен башка профиль же температураны кааласам.
• Туруктуу температурага акырындык менен жакындаш керек болгондуктан, ширетүү процесси көп убакытты талап кылат.

Идеалында, биз жөн гана температура-убакыт профилин көрсөтө алабыз, бир баскычты басабыз, жана контролер ысык плитаны программалангандай аткарууга алып келет. Биз муну мүмкүн экенин билебиз, анткени дал ушундай көзөмөлдү колдонгон көптөгөн өндүрүштүк процесстер бар. Суроо бул үйдө оңой жана арзан жасалышы мүмкүнбү?

Сиз ойлогондой, мен бул Нускаманы жазып жатканым үчүн, жооп ооба! Бул Instructable сизге кантип индустриалдык күчү бар температура контроллерин курууну көрсөтөт. Мен, өзгөчө, жер үстүндөгү туташтырууну максат кылам, бирок температуранын так профилин талап кылган ар кандай процесс бул системаны колдоно алат.

Эскертүү: Мен "Arduino" атын колдонгондо, мен автордук укуктары корголгон Arduino эмес, "Freeduino" деп аталган көптөгөн коомдук домен версияларын да билдирем. Кээ бир учурларда мен "Ard/Free-duino" терминин колдоном, бирок бул Нускаманын максаттары үчүн терминдер алмаштырылышы мүмкүн.

Extreme Surface Mount Soldering Instructable колдонулган температураны башкаруу схемасы ачык циклдик башкаруу деп аталат. Башкача айтканда, мурда каалаган температураны өндүргөн бир баалуулуктун кайра колдонулганда ошол температураны бериши күтүлүүдө. Көп учурда бул чындык жана каалаган натыйжаны берет. Бирок, эгер шарттар бир аз башкача болсо, биз иштеп жаткан гараж бир топ салкын же жылуураак деп айткыла, анда сиз күтүлгөн натыйжаны ала албай калышыңыз мүмкүн.

Эгерде бизде температураны окуй турган жана контроллерге кайра билдире турган сенсор болсо, анда бизде жабык циклдик башкаруу бар. Контроллер температураны жогорулатуу үчүн баштапкы маанини коюп, убакыттын өтүшү менен температураны карап, каалаган температурага жеткенге чейин температураны жогору же төмөн кылып өзгөртүүгө жөндөмдүү.

Биздин ыкма AVRTiny2313 негизделген PWM контроллерин күчтүү ATMega негизделген контроллери менен алмаштыруу болот. Программалоо Arduino чөйрөсүндө жүргүзүлөт. Биз жыйынтыктарды көрсөтүү жана контроллерди тууралоо үчүн Processing иштеп жаткан компьютерди (Linux-Mac-Windows) колдонобуз.

Сенсор үчүн биз Харбор жүк ташуучу инфракызыл температура сенсорун колдонобуз. IR сенсор контролер окуй турган сериялык маалымат агымы катары температураны чыгаруу үчүн өзгөртүлөт. Биз контролдоочу катары киргизүү үчүн PC (Mac-Linux-Windows) менен Ard/Free-duino колдонобуз. Баары бүткөндөн кийин, система сүрөттөгүдөй болот. (Сизде нандын үстүндө анча -мынча тышкы схемалар болушу мүмкүн. Бул туура.)

1 -кадам: IR сенсорун өзгөртүү

Менин акылдуу досум Скотт Диксонго, бул инструменттин кантип иштээрин жана анын сериялык интерфейсин ачып, контроллер менен кантип пайдалуу кылуу керектигин детективдүү иштегени үчүн чоң рахмат.

Биз баштай турган түзмөк Harbor Freight Part Number: 93984-5VGA. Болжол менен 25 доллар турат. Кепилдикти сатып алуудан убара болбоңуз.:)} Мына шилтеме. 1 жана 2 -сүрөттөр Алдыңкы жана Арткы көрүнүштөрдү көрсөтөт. 2 -сүрөттөгү жебелер корпусту бириктирүүчү бурамалар кайда экенин көрсөтөт. 3 -сүрөттө бурамалар алынып, корпус ачылганда корпустун ичи көрсөтүлгөн. Лазердик көрсөткүч модулу, балким, алынып салынып, башка долбоорлор үчүн колдонулушу мүмкүн, бирок мен муну жасай элекмин. Жебелер, эгер сиз тактайды ага ширетүү үчүн алып чыгууну кааласаңыз, алып салуу үчүн бурамаларды көрсөтүп турат (бул сүрөттө бурамалар алынып салынган). Ошондой эле корпустан чыгуу үчүн зымдарыңыздын кесилиши керек болгон жер көрсөтүлгөн. Ошондой эле 5 -сүрөттү караңыз. Такта алынып жатканда же жок дегенде зымдарды ширетүүдөн мурун кесип алыңыз. Мындай жол оңой.;)} 4 -сүрөттө зымдар кайда ширетиле тургандыгы көрсөтүлгөн. Ар бир туташуунун тамгасына көңүл буруңуз, ошондо сиз корпусту жапканда кайсы зым экенин билесиз. 5 -сүрөттө зымдардын ордуна ширетилип, үзүлгөн жеринен өткөнү көрсөтүлгөн. Эми ишти кайра коё аласыз жана аспап сиздин операцияга чейин кандай иштесе, ошондой иштеши керек. Зымдардагы туташтыргычка көңүл буруңуз. Мен чындыгында контроллериме туташуу үчүн узун зымдарды колдоном. Эгерде сиз кичинекей зымды, кичине туташтыргычты колдонсоңуз жана зымдарды кыска кармасаңыз, эгер кааласаңыз жана аспап өзгөрбөгөндөй көрүнсө, анда баарын кайра артка кадап салсаңыз болот. Скотт ошондой эле бул түзмөктү интерфейс үчүн программалык камсыздоону жараткан. Эгер сиз чоо -жайын билгиңиз келсе, ал бул документти колдонгон. Дал ушул! Сизде азыр IR температурасынын сенсору бар, ал -33тен 250Ске чейин иштейт.

2 -кадам: Башкаруу үчүн программалык камсыздоо

IR температурасы сенсору системанын бир бөлүгү гана. Температураны көзөмөлдөө үчүн үч нерсе талап кылынат: жылуулук булагы, температура сенсору жана сенсорду окуп, жылуулук булагына буйрук бере турган контролер. Биздин учурда, ысык табак-бул жылуулук булагы, IR температурасынын сенсору (акыркы этапта өзгөртүлгөндөй)-биздин сенсор, ал эми тийиштүү программалык камсыздоону иштеткен Ard/Free-duino-контролер. Бул Instructable үчүн бардык программалык камсыздоону Arduino пакети жана иштетүү пакети катары жүктөп алса болот.

IR_PID_Ard.zip файлын жүктөп алыңыз. Аны Arduino каталогуна ачыңыз (көбүнчө Менин документтерим/Arduino). PID_Plotter.zip файлын жүктөп алыңыз. Аны иштетүү каталогуна ачыңыз (көбүнчө менин документтерим/иштетүү). Файлдар эми тиешелүү эскиз китептеринде жеткиликтүү болот.

Биз колдоно турган программалык камсыздоону алгач Тим Хирзель жазган. Ал IR сенсоруна интерфейсти кошуу менен өзгөртүлөт (Скотт Диксон тарабынан берилген). Программа PID алгоритми деп аталган башкаруу алгоритмин ишке ашырат. PID пропорционалдуу - интегралдык - туунду дегенди билдирет жана өнөр жайдын температурасын көзөмөлдөө үчүн колдонулган стандарттык алгоритм. Бул алгоритм Тим Хирзелдин программалык камсыздоого негизделген Тим Вескоттун эң сонун макаласында сүрөттөлгөн. Макаланы бул жерден окуңуз.

Алгоритмди тууралоо үчүн (бул тууралуу айтылган макаладан окуңуз) жана максаттуу температура орнотууларын өзгөртүү үчүн, Тим Хирзель тарабынан иштелип чыккан Процесс эскизин колдонобуз. Бул кофе буурчактарын кууруу үчүн иштелип чыккан (температураны көзөмөлдөөчү дагы бир колдонмо) жана Bare Bones Coffee Controller же BBCC деп аталат. Атын четке кагуу, ал жер үстүндөгү монтаждоодо сонун иштейт. Бул жерде түп нускасын жүктөп алсаңыз болот.

Программаны өзгөртүү

Кийинкисинде, сиз Arduino жана Processing менен таанышсыз деп ойлойм. Эгер андай эмес болсоңуз, анда нерселер мааниге ээ боло электе окуу куралдарынан өтүшүңүз керек. Бул Нускамага Комментарий жазууну унутпаңыз, мен жардам берүүгө аракет кылам.

PID контроллери сиздин Arduino/Freeduino үчүн өзгөртүлүшү керек. IR сенсорунун саат линиясы үзгүлтүк пинине тиркелиши керек. Arduinoдо бул 1 же 0 болушу мүмкүн. Ар кандай фредуинолордо сиз каалаган үзгүлтүктөрдү колдоно аласыз. Маалымат линиясын сенсордон башка жакынкы пинге (мисалы, D0 же D1 же сиз тандаган башка пинге) тиркеңиз. Ысык плитасына башкаруу линиясы каалаган санариптик пинден келиши мүмкүн. Менин өзгөчө Freeduino клонумда (бул жерде сүрөттөңүз), мен D1ди жана аны менен байланышкан үзгүлтүктү (1) саат үчүн, D0 маалымат үчүн жана B4 ысык табакка көзөмөлдөө линиясы үчүн колдондум.

Программаны жүктөп алгандан кийин, Arduino чөйрөсүн баштаңыз жана File/Sketchbook менюсунан IR_PIDди ачыңыз. Pwm өтмөгүнүн астында сиз HEAT_RELAY_PINди Arduino же Freeduino вариантыңызга ылайыктуу деп аныктай аласыз. Убакыт өтмөгүнүн астында IR_CLK PIN, IR_DATA PIN жана IR_INT үчүн да ушундай кылыңыз. Сиз компиляциялоого жана жүктөөгө даяр болушуңуз керек.

Ошо сыяктуу эле, иштетүү чөйрөсүн баштаңыз жана PID_Plotter эскизин ачыңыз. БАУДРАТТЫ туура мааниге тууралаңыз жана Serial.list () [1] ичинде колдонулган индексти системаңыздын туура маанисине коюуну унутпаңыз (менин портум 1 -индекс).

3 -кадам: Баарын илип коюу

Ысык плитанын AC башкаруу тутуму буга чейин айтылган Extreme Surface Mount Soldering Instructable деталдаштырылган, же сиз өзүңүздүн ССРиңизди (катуу мамлекеттик реле) сатып ала аласыз. Бул ысык плитанын жүгүн жетиштүү маржа менен көтөрө алаарына ишениңиз, мисалы 20-40 ватт рейтинги, анткени кытайлар жүргүзгөн тестирлөө каалаган нерсени калтырышы мүмкүн. Эгерде сиз менин Instructable'имден ысык табак AC контроллерин колдонсоңуз, анда Ard/Free-duinoго башкаруу контролундагы резистордон секиргичти жана башкаруу сигналынан секиргичти башкарыңыз (B4, же сиз тандагандын баары) Control Signal Киргизүү. Контроллердин сүрөтүн караңыз. Сары секирүүчү Control Signal Input болуп саналат жана жашыл секирүүчү жерге барат. Мен күйгүзгүчтү күйгүзүү түйүнүнө (каршылыгы менен жетектелген) колдонууну жакшы көрөм, ошондуктан анын күйүп турганын билем. Өткөргүчтү порт менен порттун ортосунда көрсөтүлгөндөй туташтырыңыз. Teensy ++ Hookup диаграммасына кайрылыңыз.

Эми IR температурасынын сенсорун ысык плитаңыздын үстүндө кармап туруу үчүн колдоону орнотуңуз. Сүрөт менин эмне кылганымды көрсөтөт. Эреже жөнөкөй, бирок бекем. Өрттөнө турган нерселерди ысык плитадан алыс кармаңыз; сенсор пластикалык жана плитанын бетинен 3 дюймдай эле жакшы көрүнөт. Зымдарды сенсоруңуздагы туташтыргычтан Ard/Free-duinoңуздагы тийиштүү казыктарга чейин иштетиңиз. IR сенсорунун туташуусу Teensy ++ Hookup диаграммасында көрсөтүлгөн. Буларды Ard/Free-duino үчүн керектүү түрдө ылайыкташтырыңыз.

Маанилүү Коопсуздук Эскертүүсү: IR сенсорунун жетектөөчү көрсөткүчү бар. Эгерде сизде меникиндей мышыктар болсо, алар көрсөткүчтү кууганды жакшы көрүшөт. Колдонуп жатканда мышыктар ысык табакка секирип кетпеши үчүн, ледти бир аз тунук лента менен жаап коюңуз.

Сиз ысык плитанын AC контроллерин 120Vга туташтыруудан мурун, бул жерде системаны кантип текшерип, температуранын баштапкы максаттуу маанилерин коюуга болот. Мен 20 C максаттуу температураны сунуштайм, ошондуктан жылытуу дароо башталбайт. Бул баалуулуктар EEPROMде сакталат жана кийинки жолу колдонулат, андыктан сиз ширетүү сеансын бүтүргөнүңүздө, максаттуу температура катары төмөн маанини дайыма сактаңыз. Температураны жөндөгүчтү адегенде ысык табактан ажыратып баштоону туура деп эсептейм. Аны туташтырардан мурун баары иштеп жатканын текшериңиз.

Сериялык портуңузду Arduino менен туташтырып, аны күйгүзүңүз. Arduino эскизин түзүп, жүктөп алыңыз. Контроллер менен иштөө жана натыйжаларды көрсөтүү үчүн иштетүү эскизин баштаңыз. Кээде Arduino эскизи Процесс эскизи менен шайкеш келбейт. Мындай болгондо, иштетүү эскизинин консолу терезесинен "Жаңыртуу жок" деген билдирүүнү көрөсүз. Жөн эле токтотуп, иштетүү эскизин кайра баштаңыз жана баары жакшы болушу керек. Болбосо, төмөндөгү Мүчүлүштүктөрдү оңдоо бөлүмүн карап көрүңүз.

Бул жерде контроллер үчүн буйруктар. "Дельта" - бул параметр буйрулганда өзгөрө турган сумма. Адегенде колдонгуңуз келген дельтанын маанисин коюңуз. Андан кийин ошол дельта аркылуу керектүү параметрди тууралаңыз. Мисалы, + жана - дельтасын 10 жасоо үчүн колдонуңуз. Андан кийин максаттуу температураны 10 градуска жогорулатуу үчүн T (баш тамга "T") же 10 градуска азайтуу үчүн t (кичине тамга "t") колдонуңуз.. Буйруктар:

+/-: дельтаны он эсеге көбөйтүү P/p: өйдө/ылдый тууралоо p дельта менен I/i: өйдө/ылдый тууралоо дельта менен д/д: өйдө/ылдый д пайдасын дельта T/t менен тууралоо: өйдө/ылдый белгиленген темп -раны delta h менен алмаштыруу: жардам экранын күйгүзүү жана өчүрүү R: баалуулуктарды баштапкы абалга келтирүү - муну контроллерди биринчи жолу иштеткенде жасоо

Сиз температура жаңыртууларын алгандан кийин, эскиздин графикалык терезеси сүрөттөгүдөй болушу керек. Эгерде сизде кээ бир буйруктар жазылган экранда чоң боз аймак болсо, аны тазалоо үчүн "h" териңиз. Биринчи жолу баштаганда, сизден баштапкы маанилерди баштапкы абалга келтирүү суралышы мүмкүн. Баргыла жана муну кылгыла. Жогорку оң бурчтагы баалуулуктар учурдагы окуу жана орнотуулар. "Максат" - учурдагы максаттуу температура жана жогоруда айтылгандай "t" буйругу менен өзгөртүлөт. "Curr" - бул сенсордон учурдагы температуранын көрсөткүчү. "P", "I" жана "D" PID башкаруу алгоритминин параметрлери. Аларды өзгөртүү үчүн "p", "i" жана "d" командаларын колдонуңуз. Мен аларды бир аздан кийин талкуулайм. "Pow" - бул PID контроллеринен ысык табакка чейин күч буйругу. Бул 0 (дайыма өчүк) менен 1000дин (ар дайым күйүк) ортосундагы маани.

Эгерде сен колуңду сенсордун астына койсоң, анда температуранын (Curr) көрсөткүчү секирип жатканын көрүшүң керек. Эгерде сиз азыр максаттуу температураны жогорулатсаңыз, анда кубаттуулуктун (Pow) маанисинин жогорулашын көрөсүз жана өндүрүштүн жарыгы күйүп -жанат. Максаттуу температураны жогорулатыңыз жана өндүрүштүн LEDи көпкө сакталат. Кайноо плитасы туташып жана иштеп жатканда, максаттуу температураны жогорулатуу ысык плитанын күйүшүнө алып келет. Учурдагы температура максаттуу температурага жакындаганда, убактысы азаят, ошондуктан максаттуу температурага минималдуу ашыкча атуу менен жетет. Андан кийин, белгиленген убакыт температураны кармап туруу үчүн жетиштүү болот.

Бул жерде PID алгоритминин параметрлерин кантип орнотуу керек. Сиз мен колдонгон баалуулуктардан баштасаңыз болот. P 40, I 0.1 жана D 100. Менин системам 50 градусту болжол менен 30 секундда 5 градустан ашпаган басым менен жасайт. Эгерде сиздин системаңыз башкача аткарса, анда сиз аны тууралоону каалайсыз. PID контроллерин жөндөө татаал болушу мүмкүн, бирок жогоруда айтылган макалада муну кантип эффективдүү кылуу керектиги түшүндүрүлөт.

Эми реалдуу нерсеге убакыт келди. Ысык плитаны Extreme Surface Mount Soldering -те сүрөттөлгөндөй AC плитасынын AC контроллерине сайыңыз. Ал жердеги бардык эскертүүлөрдү окуганды унутпаңыз. Температура сенсорун ысык плитаңыздан болжол менен 3 дюймдай бийик кылып, аны түз каратып коюңуз. Ard/Free-duino күйгүзүңүз. Бардык туташуулардын туура экендигин жана программаңыздын (PID контролери жана мониторинг программасы) туура иштеп жаткандыгын текшериңиз. Максаттуу температураны 20 Ска коюңуз. Андан кийин максаттуу температураны 40 Ска чейин көтөрүңүз. Ыстык табак күйүп, температура 40С +/- 2 С чейин жылмакай көтөрүлүшү керек. сиздин системанын. Сиз табактын муздашына жылытууга караганда алда канча көп убакыт кетерин байкайсыз.

Мүчүлүштүктөрдү оңдоо

Эгерде иштетүү эскизи иштебесе же температураны жаңыртпаса, анда кайра иштетүү эскизин токтотуп, сериялык терминалды баштаңыз (мисалы, Windowsтогу Hyperterminal). Боштукту басып, кайтууну басыңыз. Arduino учурдагы температуранын көрсөткүчү менен жооп бериши керек. Каалаган жоопту алганга чейин baud ылдамдыгынын параметрлерин тууралаңыз. Бул иштегенден кийин, иштетүү эскизи иштеши керек. Эгерде сизде дагы эле көйгөйлөр бар болсо, сиздин пин тапшырмаларыңыз физикалык зымыңызга туура келерин жана температураны сенсордун тийиштүү казыктарына электр менен жерди туташтырганыңызды текшериңиз.

4 -кадам: Жер үстүндөгү тоолорду ширетүү

Бул Нускамада сүрөттөлгөн температураны башкаруу системасын колдонуу Extreme Surface Mount Solderingди эки жол менен жакшыртат. Биринчиден, температураны көзөмөлдөө так жана кыйла ылдамыраак. Ошентип, болжол менен 120Стан 180Ске чейин 6 мүнөттүн ичинде жай пандустун ордуна, биз тез эле 180Ске чейин барабыз, 2 ½дөн 3 мүнөткө чейин кармап, 220Стан 240Ске чейин бир мүнөткө тез бара алабыз. Биз дагы эле учурду күтүшүбүз керек, качан ширетүүчү агып, кубатты өчүрөт, же жөн эле максаттуу температураны түшүрөт. Температура өтө жай түшкөндүктөн, адатта, температура 210Стен төмөн болгондо, мен чынжырларымды ысык плитадан жылдырам. Аларды металлга эмес, тактайга же жыгачка салыңыз. Метал аларды өтө тез муздатып жибериши мүмкүн. Белгилей кетчү нерсе, плитаны кээ бир жерлерде жетиштүү ысык алуу үчүн 250C (максимум сенсор окуйт) температурасын көтөрүү керек болушу мүмкүн. Плита бүтүндөй бир температурага жетпейт, бирок кээ бир аймактарда башкаларга караганда салкын болот. Сиз муну эксперимент аркылуу үйрөнөсүз.

Жакшыртуунун экинчи багыты - ширетүү циклдеринин ортосундагы убакытты кыскартуу. Ачык укурук системасы менен, жаңы ширетүү циклинин башталышы үчүн ысык табактын бөлмө температурасына чейин (20Ске жакын) муздашын күтүүгө туура келди. Эгер мен андай кылбасам, анда температура цикли туура болмок эмес (баштапкы шарттардын өзгөрүшү). Эми мен 100Стин тегерегиндеги туруктуу температураны күтүшүм керек жана мен жаңы циклди баштай алам.

Мен азыр колдонгон температура цикли жогоруда айтылган, бирок бул жерде так. 100Сте баштаңыз. Такталарыңызды ысык табакка эки -үч мүнөткө коюп коюңуз - чоң компоненттер менен узунураак. Максаттуу температураны 180Ске коюңуз. Бул температурага бир мүнөткө жетпеген убакытта жетет. Бул жерде 2 жарым мүнөт кармаңыз. Максатыңызды 250Ске коюңуз. Бардык ширетүүчү агып баштаганда, максаттуу температураны болжол менен 100Ске чейин төмөндөтүңүз. Сиздин табактын температурасы жогору бойдон калат. Качан ал 210Ске чейин төмөндөйт, же 1 мүнөттүк убакыт өтсө, тактайларыңызды ысык плитадан perfboard же жыгачтан жасалган муздатуучу платформага жылдырыңыз. Лайкоо жүргүзүлөт.

Эгерде сиз башка температура профилин колдонууну кааласаңыз, анда бул башкаруу системасы менен ага жетүүдө эч кандай кыйынчылык болбошу керек.

Сиз ысык плитаңыздын үстүндөгү температура сенсорунун позициясы менен тажрыйба жүргүзгүңүз келиши мүмкүн. Мен ысык плитанын бардык жерлери бир эле убакта бирдей температурага жетпей турганын байкадым. Демек, сенсорду кайсы жерге койгонуңузга жараша, ширетүүчү агымды жасоо үчүн керектүү болгон убакыт жана температура ар кандай болушу мүмкүн. Рецепт иштеп чыккандан кийин, кайталануучу натыйжалар үчүн сенсордун ошол эле жайгашуусун колдонуңуз.

Happy Soldering!