regulator PID pentru încălzire (răcire) UPD - lumea electronicii

Există necesitatea de a crea un controler PID pentru un sistem de răcire bazat pe modulul Peltier. Pentru comoditate, a fost dezvoltat regulator PID suficient de versatil, care este capabil să funcționeze atât în ​​modul de răcire și modul de încălzire. Pentru a pune în aplicare un microcontroler AVR Atmega328P (doar este în Arduino ONU) a fost selectat. Toate asamblate pe breadboard, programul este scris în AVRStudio4.

Dispozitiv de antrenare pentru indicarea stării de display LCD utilizare 16x2 4 și butoane pentru setarea parametrilor, doi senzori de temperatură pentru măsurarea temperaturii de control al obiectului un DS18B20 și unul pentru măsurarea temperaturii mediului ambiant.

încălzire / răcire controlată se realizează cu un semnal PWM, în acest caz, se aplică 8 biți timer cu privire la numărul de pași de control este limitată în termen de 0-255. Acest lucru impune unele limitări privind precizia de reglementare, precum și de stabilire a coeficienților unităților de control.

Aici este placa de control cu ​​kit de caroserie.

Rotind butonul apare imediat după pornire.

Modificarea setărilor pot fi făcute în ecranul principal în timpul butoane de operare «UP» și «JOS» valorii de referință se va schimba lent (din cauza DS18B20 de votare doi senzori). schimbarea valorii de referință de la -55 grade la rupere la +125, cu creșteri de 0,1 grade.

- stânga sus arată temperatura obiectului (a =)

- stânga jos arată temperatura exterioară (= st)

- Este afișată setarea din dreapta sus (în acest caz, 0.0 C °)

- dreapta jos este afișat în procentul de ieșire PWM la 0 la 100% (output)

Pentru a trece la modul de setare parametri țineți apăsat butonul «DREAPTA». Setările sunt scrolled într-un cerc cu acces la ecranul principal cu ajutorul butoanelor «DREAPTA» «STÂNGA».

1. Primul paragraf setări „modul de setare“

- Controlerul PID poate funcționa în modul de răcire sau în modul de încălzire.

Comutarea între modurile prin apăsarea «UP» butoanele și «JOS».

2. Al doilea paragraf de stabilire a temperaturii valorile nominale

3. A treia setările punctului „Reglarea coeficientului de P»

4. A patra Setările paragraful „Reglarea Coeficientul I»

5. Al cincilea paragraf Setările „Reglarea coeficientului de D»

6. Al șaselea element „accelerare lină“

- Atunci când selectați „Nu“, controlerul PID funcționează într-un mod normal pentru sine, atunci există un acces rapid la setarea și menținerea acesteia.

- Atunci când selectați „Da“, setarea este incrementat în trepte (20 trepte de 1 minut).

La atingerea controlerul PID stabilit punctul funcționează normal

Controlerul PID trebuie să fie configurat în funcție de intrarea principală „accelerare lină“

- în cazul în care nu există nici o accelerare buna, regulatorul este configurat ca de obicei.

- În cazul în care accelerația buna este, controlerul trebuie să fie configurat pentru un pas mic. Aceasta este, la stabilirea unei -3.0 ° C și temperatura actuală de 23,3 ° C, etapa ar fi (23,3 C ° + 3,0 ° C) / 20 = 1.315 C °. Cu acest pas se recomandă să reglați setarea regulatorului prin fixarea la 21 ° C, temperatura curentă de 23,3 C ° (la formarea unui pas superficial într-un mod de accelerare lină regulatorul va funcționa mai lin, vibrațiile vor fi mai mici).

Pe scurt privind punerea în aplicare a PID în programul de microcontroler:

Pentru a lucra cu un modul Peltier setarea componentei derivat este necesară, procesul este foarte rapid

DIY PID nu este atât de dificil, dar dreptul de a înființat este o chestiune serioasă. Există mai multe metode de ajustare de control PID ca pur teoretică și practică-teoretică. Considerăm o abordare pur practic, se va asigura funcționarea corectă a controlerului PID în sistem în cazul în care se efectuează setarea.

Pentru a începe înainte de a stabili necesare pentru a înțelege procesul de punere în aplicare a regulamentului. Din moment ce ne-am folosit pentru a calcula schema de diferență variabilă manipulată, noi considerăm că în detaliu.

E (n) = T (n) - T0 (n) - sistemul de neadaptare rezidual.

Kp, Ki, factorii Kd-amplificare proporțională integrarea și diferențierea componentelor de control respectiv.

n - numărul eșantionului.

U (n-1) - expunerea anterioară.

Luați în considerare impactul fiecăreia dintre cele 3 componente separat.

Pe baza formulei, putem vedea că componenta P va avea un impact mare asupra unui sistem cu o schimbare rapidă a reziduurilor. Cu cât diferența reală este diferit de trecut, cu atât mai mare influență asupra formării expunerii P. Pe primul punct în timp când ultimul dintre reziduale încă, adică, E (n-1) = 0, componenta P va degenera la forma P = Kp * E (n), respectiv, și va forma primul impuls în sistem.

I este dependentă de curentul rezidual, și este proiectat pentru a retracta nepotrivire reziduală în sistem.

componenta D ar netezi controlul emisiilor de, în special având în vedere lag sale atunci când răspunsul de control. (Ca și în acest caz, ajustarea probei nr probă în perioadele dificile, întârzierea în sistem va fi întotdeauna, în plus, este în multe privințe depinde de sistemul particular).

First Kp este ajustat cu Ki = Kd = 0 și 0

regulator proporțională va avea întotdeauna temperatura sub o predeterminată (Kp mai mică decât cea mai mare nepotrivire în sistem).

Este important să se înțeleagă limitările fizice ale operatorului, așa cum am folosit PWM de control cu ​​un raport datorie de la 0 la 255, oscilațiile vor fi observate în orice moment, așa cum am limitat de ajustări ale dimensiunii pas, dar în oscilațiile la starea de echilibru nu va fi semnificativ.

Tzad - set de temperatură (punctul de setare)

Aici este necesar pentru a înțelege dacă sistemul este permis, oscilatiile ce viteză pentru a seta punctul necesar.

1 - coeficientul Kp este oscilații prea mari observate în sistem.

3 - coeficientul Kp este aproape de optim, dacă este permis să depășire.

4 - factorul Kp este aproape de optim, în cazul în care nu este permis să depășire.

5 - coeficientul Kp este prea mic, de ieșire prin setarea înăsprit.

După setarea Kp folosind kD, vom configura cu Ki = 0, în cazul în care Kd nu este utilizat, se procedează pentru a configura Ki.

Kd este crescută treptat, în scopul de a obține răspunsul tranzitoriu al formularului 2.

După setarea kD trece la configurarea Ki.

După setarea Kp și Kd se obține caracteristica 1, in care se poate observa că temperatura reținută este sub set. Pentru a minimiza utilizarea reziduală finală și cantitățile.

2 - raportul Ki este prea mic, de ieșire prin setarea înăsprit.

3 - Ki aproape de raportul optim.

4 - factorul Ki este prea mare, există o depășire în sistem.

Și în final câteva imagini cu diferite versiuni ale setărilor PID:

NOTĂ IMPORTANTĂ: În acest caz, graficele sunt afișate pentru modul de încălzire, toate argumentele sunt aplicabile în modul de răcire, trebuie să fie afișate în oglindă pe verticală în raport cu un T fund linie cu o grafică.

Noua versiune este de așteptat pentru a adăuga:

1. Transmiterea datelor USART (capacitatea de a monitoriza de la distanță PID + pentru a regla punctul de setare)

2. Asigurați-un număr personalizat de pași.

3. Fa un pas de timp configurabil (1 min până la 60 min)

4. Folosiți un cronometru / 0x03FF Contor (crește precizia de control de 4 ori)

5. Asigurați-strarte / oprire prin apăsarea butoanelor „SUS“ / „JOS“ de pe ecranul principal

6. Introduceți „autostart“ atunci când se aplică de putere (element de meniu separat)

Firmware + eeprom pentru display-uri cu pid_v_1_1_ru.rar simboluri românești [6,7 Kb] (Count: 63)

Firmware + eeprom pentru display-uri cu caractere englezești pid_v_1_1_en.rar [6,54 Kb] (Count: 146)