Беттік дәнекерлеудегі ілмекті жабу: 4 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:29

Температураны бақылау әлемдегі ең оңай нәрсе сияқты. Пешті қосып, қажетті температураны орнатыңыз. Таңертең пешті қосып, термостатты орнатыңыз. Ыстық және суық суды дұшпанның дұрыс болуы үшін реттеңіз. Оңай! Бірақ егер сіз күнделікті қолданыстан тыс температураны басқарғыңыз келсе ше? Егер сіз қалыпты температурадан тыс температураны алғыңыз келсе немесе тар диапазонда тұрақты температураны қаласаңыз, сіз көбінесе өз бетіңізше боласыз.

Менің жағдайда, мен жер үсті дәнекерлеу үшін қолданылатын ыстық плитаның температурасын басқарғым келді. Бастапқыда мен тұрақты температураны қамтамасыз ету үшін импульстік ен модуляциясын қолдандым және қажетті температура профилін жасау үшін эксперименталды түрде орнатылған параметрлерді қолдандым. Сіз мұның бәрін осы нұсқаулықтан оқи аласыз. Бұл жүйе жұмыс істейді және осылайша температураны бақылау жақсы және жақсы, бірақ оның кемшіліктері бар.

Кемшіліктер:

• Бұл менің ыстық плитам үшін ғана жұмыс істейді. Басқалары ұқсас, бірақ бірдей емес және қажетті профильді шығаруға қажетті параметрлер мен уақытты анықтау үшін эксперименттер қажет.
• Егер мен басқа профильді немесе температураны алғым келсе, дәл осындай жағдай.
• Дәнекерлеу процесі ұзақ уақытты алады, өйткені тұрақты температураға баяу жақындау керек.

Ең дұрысы, біз тек температура-уақыт профилін көрсете аламыз, түймені басамыз, ал контроллер ыстық плитаны бағдарламаланғандай жұмыс істеуге әкеледі. Біз бұл мүмкін екенін білеміз, өйткені дәл осындай бақылауды қолданатын көптеген өндірістік процестер бар. Сұрақ: мұны үйде оңай және арзан жасауға бола ма?

Сіз болжаған боларсыз, мен бұл нұсқаулықты жазып отырғандықтан, жауап - иә! Бұл нұсқаулық сізге өнеркәсіптік беріктік температура реттегішін қалай жасау керектігін көрсетеді. Мен, әсіресе, жер үсті дәнекерлеуді мақсат етемін, бірақ температураның дәл профилін қажет ететін кез келген процесс бұл жүйені қолдана алады.

Ескерту: Мен «Arduino» атауын қолданған кезде мен авторлық құқықтармен қорғалған Arduino -ны ғана емес, сонымен бірге «Freeduino» деп аталатын көпшілікке арналған көптеген нұсқаларды айтамын. Кейбір жағдайларда мен «Ard/Free-duino» терминін қолданамын, бірақ терминдер осы Нұсқаулықтың мақсаттары үшін ауыспалы болып саналуы керек.

Экстремалды беттік дәнекерлеу нұсқаулығында қолданылатын температураны бақылау схемасы ашық циклдік басқару деп аталады. Яғни, бұрын қажетті температураны шығарған мән, қайтадан қолданған кезде сол температураны береді деп күтілуде. Көбінесе бұл дұрыс және қажетті нәтиже береді. Бірақ егер шарттар сәл өзгеше болса, біз жұмыс істейтін гараж әлдеқайда салқын немесе жылы екенін айтыңыз, сонда сіз күткен нәтижеге қол жеткізе алмайсыз.

Егер бізде температураны оқи алатын және оны контроллерге жеткізетін сенсор болса, онда бізде тұйықталған басқару бар. Контроллер температураны жоғарылату үшін бастапқы мәнді орната алады, уақыт өткен сайын температураға қарайды және температураны қажетті температураға жеткенше температураны жоғарылату немесе төмендету үшін реттей алады.

Біздің көзқарасымыз AVRTiny2313 негізіндегі PWM контроллерін ATMega негізіндегі қуатты контроллерге ауыстыру болады. Бағдарламалау Arduino ортасында жасалады. Нәтижелерді көрсету және контроллерді реттеу үшін біз Processing жұмыс істейтін компьютерді (Linux-Mac-Windows) қолданамыз.

Сенсор үшін біз Harbor Freight инфрақызыл температура сенсорын қолданамыз. ИҚ сенсоры температураны реттегіш оқи алатын сериялық деректер ағыны ретінде шығару үшін өзгертіледі. Біз контроллер ретінде Ard/Free-duino қолданамыз, контроллерге енгізу үшін ДК (Mac-Linux-Windows). Біз бәрін жасағаннан кейін жүйе суреттегідей болады. (Сіздің тақтада сыртқы схемалар аз болуы мүмкін. Бұл жақсы.)

1 -қадам: IR сенсорын өзгерту

Менің ақылды досым Скотт Диксонға бұл құралдың қалай жұмыс істейтінін және оның сериялық интерфейсін ашу арқылы контроллермен қалай пайдалы болатынын анықтаудағы мұқият детективтік жұмысы үшін үлкен рахмет.

Біз бастайтын құрылғы-Harbor Freight Part Number: 93984-5VGA. Шамамен 25 доллар тұрады. Кепілдікті сатып алуға қиналмаңыз.:)} Мына сілтеме. 1 және 2 суреттер алдыңғы және артқы көріністерді көрсетеді. 2 -суреттегі көрсеткілер корпусты біріктіретін бұрандалардың қай жерде екенін көрсетеді. 3 -суретте бұрандалар алынып, корпус ашылған кезде корпустың ішкі жағы көрсетілген. Лазерлік көрсеткіш модулін алып тастауға және басқа жобалар үшін қолдануға болады, бірақ мен мұны әлі жасаған жоқпын. Егер тақтаны дәнекерлеуге шығарғыңыз келсе, көрсеткілер бұрандаларды көрсетеді (бұл суретте бұрандалар алынып тасталған). Сондай -ақ, корпустан шығу үшін сымдарды кесу керек аймақ көрсетілген. Сондай -ақ, 5 -суретті қараңыз. Тақтаны алып тастаған кезде немесе кем дегенде сымдарды дәнекерлеуге дейін кесіңіз. Осылайша оңайырақ.;)} 4 -суретте сымдар қай жерде дәнекерленетіні көрсетілген. Әр қосылымның әрпіне назар аударыңыз, сонда сіз корпусты жапқан кезде қай сым екенін білесіз. 5 -суретте өз орнында дәнекерленген және кесілген жерден өткізілген сымдар көрсетілген. Енді сіз корпусты қайта жинай аласыз және құрал сіздің операцияға дейін қалай жұмыс жасаса, солай жұмыс істеуі керек. Сымдардағы қосқышқа назар аударыңыз. Мен контроллерге қосылу үшін ұзын сымдарды қолданамын. Егер сіз кішкене сымды, шағын коннекторды қолдансаңыз және сымдарды қысқа ұстасаңыз, егер қаласаңыз және құрал өзгермеген болып көрінсе, бәрін орнына қоюға болады. Скотт сонымен қатар осы құрылғыға интерфейс жасауға арналған бағдарламалық жасақтаманы құрды. Егер сіз егжей -тегжейлі білгіңіз келсе, ол бұл құжатты қолданды. Міне бітті! Сізде -33 -тен 250 С -қа дейін жұмыс істейтін IR температура сенсоры бар.

2 -қадам: Бақылауға арналған бағдарламалық қамтамасыз ету

Қалай болғанда да, ИҚ температура сенсоры жүйенің бір бөлігі ғана. Температураны бақылау үшін үш элемент қажет: жылу көзі, температура сенсоры және сенсорды оқи алатын және жылу көзін басқаратын контроллер. Біздің жағдайда ыстық табақ-бұл жылу көзі, ИК температурасының сенсоры (соңғы қадамда өзгертілгендей)-біздің сенсор, ал Ard/Free-duino тиісті бағдарламалық жасақтамасы бар-контроллер. Осы нұсқаулыққа арналған барлық бағдарламалық қамтамасыз етуді Arduino пакеті және өңдеу пакеті ретінде жүктеуге болады.

IR_PID_Ard.zip файлын жүктеңіз. Оны Arduino каталогында ашыңыз (әдетте Менің құжаттарым/Arduino). PID_Plotter.zip файлын жүктеңіз. Оны өңдеу каталогында ашыңыз (әдетте менің құжаттарым/өңдеу). Енді файлдар тиісті эскиз кітаптарында қол жетімді болады.

Біз қолданатын бағдарламалық қамтамасыз етуді бастапқыда Тим Хирцель жазған. Ол IR сенсорына интерфейсті қосу арқылы өзгертіледі (Скотт Диксон ұсынған). Бағдарламалық қамтамасыз ету PID алгоритмі деп аталатын басқару алгоритмін жүзеге асырады. PID пропорционалды - интегралды - туынды дегенді білдіреді және өнеркәсіптік температураны бақылау үшін қолданылатын стандартты алгоритм болып табылады. Бұл алгоритм Тим Хирцель өзінің бағдарламалық жасақтамасына негізделген Тим Вескотттың тамаша мақаласында сипатталған. Мақаланы мына жерден оқыңыз.

Алгоритмді реттеу үшін (бұл туралы мақалада оқыңыз) және мақсатты температура параметрлерін өзгерту үшін біз Тим Хирцель жасаған өңдеудің эскизін қолданамыз. Ол кофе дәндерін қуыруға арналған (температураны бақылаудың басқа қосымшасы) және жалаңаш сүйектерге арналған кофе контроллері немесе BBCC деп аталды. Атауын қоспағанда, ол жер үсті дәнекерлеу үшін жақсы жұмыс істейді. Түпнұсқасын мына жерден жүктей аласыз.

Бағдарламалық жасақтаманы өзгерту

Келесіде сіз Arduino және Processing -пен таныссыз деп ойлаймын. Егер олай болмаса, онда бәрі түсінікті бола бастағанша, оқулықтардан өту керек. Нұсқаулыққа түсініктеме жазуды ұмытпаңыз, мен көмектесуге тырысамын.

PID контроллері Arduino/Freeduino үшін өзгертілуі керек. ИҚ сенсорының сағат сызығы үзу түйреуішіне бекітілуі керек. Arduino -да бұл 1 немесе 0 болуы мүмкін. Әр түрлі Freeduinos -та сіз кез келген үзілістерді қолдана аласыз. Сенсордан деректер желісін жақын жердегі басқа түйреуішке бекітіңіз (мысалы, D0 немесе D1 немесе басқа таңдалған түйреуіш). Ыстық плитаның басқару сызығы кез келген сандық түйреуіштен болуы мүмкін. Менің Freeduino клонында (осында сипаттаңыз) мен D1 мен онымен байланысты үзілісті (1) сағат үшін, D0 деректер үшін және B4 ыстық тақтаға басқару желісі үшін қолдандым.

Бағдарламалық жасақтаманы жүктегеннен кейін Arduino ортасын іске қосыңыз және File/Sketchbook мәзірінен IR_PID ашыңыз. Pwm қойындысында сіз HEAT_RELAY_PIN кодын Arduino немесе Freeduino нұсқасына сәйкес анықтай аласыз. Уақытша қойындысының астында IR_CLK PIN, IR_DATA PIN және IR_INT үшін бірдей әрекетті орындаңыз. Сіз компиляцияға және жүктеуге дайын болуыңыз керек.

Сол сияқты өңдеу ортасын бастаңыз және PID_Plotter эскизін ашыңыз. BAUDRATE мәнін дұрыс мәнге реттеңіз және Serial.list () [1] ішінде пайдаланылатын индексті жүйеңіз үшін дұрыс мәнге орнатуды ұмытпаңыз (менің порт 1 -индекс).

3 -қадам: бәрін біріктіру

Ыстық пластинаның айнымалы токты басқару жүйесі жоғарыда айтылған Extreme Surface Mount Lehering Instructable бөлімінде егжей -тегжейлі сипатталған, немесе сіз өзіңіздің SSR (қатты күй релесі) сатып ала аласыз. Ол ыстық табаққа жүктемені жеткілікті маржамен көтере алатынына көз жеткізіңіз, мысалы, 20 -дан 40 ваттқа дейін, өйткені қытайлықтар жүргізген тестілеу қалаған нәрсені қалдыруы мүмкін. Егер сіз менің нұсқаулығымнан ыстық пластинаның айнымалы ток контроллерін қолдансаңыз, онда басқару кірісіндегі резистордан Ard/Free-duino-ға жерге тұйықтауды және басқару шығысынан (B4 немесе қалаған нәрсеге) секіргішті басқару сигналына қосыңыз. Енгізу. Контроллердің суретін қараңыз. Сары секіргіш - басқару сигналының кірісі, ал жасыл секіргіш Жерге өтеді. Мен шығыс түйреуішінде жарықтандырғыш шамды (резистормен жерге қосылған) қолданғанды ұнатамын, сондықтан мен оның қашан қосылғанын білемін. Өткізгішті порт пен портқа суретте көрсетілгендей жалғаңыз. Teensy ++ байланыстыру диаграммасын қараңыз.

Енді қыздыру тақтасының үстінде ИК температурасының сенсорын ұстап тұру үшін тіректі орнатыңыз. Суретте менің не істегенім көрсетілген. Ереже қарапайым, бірақ берік. Ыстық табақтан тез тұтанатын заттарды ұстаңыз; сенсор пластиктен жасалған және пластинаның бетінен 3 дюйм биіктікте орналасқан сияқты. Сенсордағы коннектордан Ard/Free-duino сәйкес сымдарына дейін сымдарды жүргізіңіз. IR сенсорының қосылымдары Teensy ++ қосылу диаграммасында көрсетілген. Оларды Ard/Free-duino үшін қажет болған жағдайда бейімдеңіз.

Қауіпсіздік туралы маңызды ескерту: IR сенсорында оны бағыттауға көмектесетін жарық көрсеткіші бар. Егер сізде менікі сияқты мысықтар болса, олар көрсеткішті қуғанды ұнатады. Мысықтарды қолданған кезде ыстық табаққа секірмеу үшін светодиодты мөлдір емес таспамен жабыңыз.

Ыстық пластинаның айнымалы ток контроллерін 120 В -ге қоспас бұрын, мұнда жүйені тексеріп, температураның бастапқы мақсатты мәндерін орнатуға болады. Мен 20 градус температураны ұсынамын, сондықтан жылыту бірден басталмайды. Бұл мәндер EEPROM -де сақталады және келесі жолы пайдаланылады, сондықтан сіз дәнекерлеу сеансын аяқтағаннан кейін әрқашан төмен мәнді мақсатты температура ретінде сақтаңыз. Мен температура реттегішін алдымен ыстық плитадан ажыратуды бастауды дұрыс деп санаймын. Оны қоспас бұрын бәрі жұмыс істейтініне көз жеткізіңіз.

Сериялық портты Arduino -ға қосыңыз және оны қосыңыз. Arduino эскизін құрастырыңыз және жүктеңіз. Контроллермен әрекеттесу және нәтижелерді көрсету үшін Өңдеу эскизін бастаңыз. Кейде Arduino эскизі Өңдеу эскизімен синхрондалмайды. Бұл жағдайда консольдік өңдеу терезесінде «Жаңарту жоқ» деген хабарды көресіз. Процесс эскизін тоқтатып, қайта бастаңыз және бәрі жақсы болуы керек. Олай болмаса, төмендегі Ақауларды жою бөлімін қараңыз.

Міне контроллерге арналған командалар. «Дельта» - бұл параметр берілген кезде өзгеретін сома. Алдымен пайдаланғыңыз келетін дельта мәнін орнатыңыз. Содан кейін сол дельта арқылы қажетті параметрді реттеңіз. Мысалы, дельта 10 жасау үшін + және - таңбаларын қолданыңыз. Содан кейін мақсатты температура режимін 10 градусқа жоғарылату үшін T (бас әріп «T») немесе мақсатты температураны 10 градусқа төмендету үшін t (кіші әріп «t») пайдаланыңыз.. Командалар:

+/-: дельта коэффициентін P/p: жоғары/төмен реттеу p кірісті дельта бойынша енгізу I/i: жоғары/төмен реттеу i дельта бойынша D/d: жоғары/төмен реттеу d дельта T/t бойынша: жоғары/төмен орнатылған температураны delta h арқылы реттеу: анықтама экранын қосу және өшіру R: мәндерді қалпына келтіру - бұл контроллерді бірінші рет іске қосқанда

Сіз температура туралы жаңартуларды алғаннан кейін, эскиздің графикалық терезесі суреттегідей болуы керек. Егер сізде кейбір командалар жазылған экранда үлкен сұр аймақ болса, оны тазарту үшін «h» теріңіз. Сіз бірінші рет бастаған кезде сізге бастапқы мәндерді қалпына келтіру сұралуы мүмкін. Жалғастырыңыз және мұны жасаңыз. Жоғарғы оң жақ бұрыштағы мәндер ағымдағы көрсеткіштер мен параметрлер болып табылады. «Мақсат» - ағымдағы мақсатты температура және жоғарыда сипатталғандай «t» командасымен өзгертіледі. «Ақша» - сенсордан ағымдағы температура көрсеткіші. «P», «I» және «D» - PID басқару алгоритмінің параметрлері. Оларды өзгерту үшін «p», «i» және «d» пәрмендерін қолданыңыз. Мен оларды бір сәтте талқылаймын. «Pow» - бұл PID контроллерінен ыстық табаққа дейінгі қуат пәрмені. Бұл 0 (әрқашан өшірулі) мен 1000 (әрқашан қосулы) арасындағы мән.

Егер сіз қолыңызды сенсордың астына қойсаңыз, онда сіз температураның (Curr) көрсеткішінің көтерілгенін көресіз. Егер сіз қазір мақсатты температураны көтерсеңіз, сіз қуаттың (Pow) мәнінің жоғарылауын көресіз және шығыс шамы жыпылықтайды. Мақсатты температураны жоғарылатыңыз, сонда жарық диоды ұзақ уақыт сақталады. Ыстық табақ қосылып, жұмыс істеп тұрған кезде, мақсатты температураны жоғарылату ыстық плитаны қосуға әкеледі. Ағымдағы температура мақсатты температураға жақындағанда, уақыт азаяды, сондықтан мақсатты температураға минималды асып түсумен жақындайды. Содан кейін уақыт белгіленген температураны ұстап тұру үшін жеткілікті болады.

Міне, PID алгоритмінің параметрлерін орнату әдісі. Мен қолданатын мәндерден бастауға болады. P 40, I 0,1 және D 100. Менің жүйем 5 градустан асып кетумен шамамен 30 секундта 50С қадам жасайды. Егер сіздің жүйеңіз басқаша жұмыс жасаса, онда сіз оны реттегіңіз келеді. PID контроллерін реттеу қиын болуы мүмкін, бірақ жоғарыда көрсетілген мақалада оны қалай тиімді жасау керектігі түсіндірілген.

Енді нақты нәрсеге уақыт келді. Ыстық плитаны ыстық плитаның айнымалы ток контроллеріне жоғары беттік дәнекерлеуде сипатталғандай қосыңыз. Ондағы барлық ескертулерді міндетті түрде оқыңыз. Температура сенсорын ыстық табақшадан шамамен 3 дюйм жоғары болатындай етіп орналастырыңыз және оны тура бағыттаңыз. Ard/Free-duino-ны қосыңыз. Барлық қосылулардың дұрыстығына және бағдарламалық жасақтаманың (PID контроллері мен бақылау бағдарламасы) дұрыс жұмыс істеп тұрғанына көз жеткізіңіз. Мақсатты температураны 20 С-қа орнатыңыз. Содан кейін мақсатты температураны 40 С-қа дейін көтеріңіз. Ыстық табақ қосылып, температура біртіндеп 40С +/- 2 С дейін көтерілуі керек. Енді өнімділікті бақылай отырып, температураны жоғарылатуға болады. сіздің жүйеңізден. Пластинаның салқындауы оны жылытуға қарағанда әлдеқайда көп уақыт қажет екенін байқайсыз.

Ақаулық себебін іздеу және түзету

Егер өңдеу эскизі жұмыс істемесе немесе температураны жаңартпаса, өңдеудің эскизін тоқтатып, сериялық терминалды іске қосыңыз (мысалы, Windows жүйесінде Hyperterminal). Бос орын жолағын түртіп, қайтару түймесін басыңыз. Arduino ағымдағы температура көрсеткішіне жауап беруі керек. Қажетті жауап алғанша, жіберу жылдамдығының параметрлерін реттеңіз. Бұл жұмыс істегеннен кейін, өңдеу эскизі іске қосылуы керек. Егер сізде әлі де проблемалар болса, түйреуіштер сіздің физикалық сыммен сәйкес келетініне және температура сенсорының тиісті түйреуіштеріне қуат пен жерге қосқаныңызға көз жеткізіңіз.

4 -қадам: Жер бетіне дәнекерлеу

Осы Нұсқаулықта сипатталған температураны реттеу жүйесін қолдану беттік дәнекерлеуді екі жолмен жақсартады. Біріншіден, температураны бақылау дәлірек және айтарлықтай жылдам. 6 минут ішінде шамамен 120С -тан 180С -қа дейінгі баяу пандустың орнына біз 180С -қа тез барамыз, 2½ -ден 3 минутқа дейін ұстап тұрамыз және 220С -тан 240С -қа дейін бір минутқа тез жүре аламыз. Біз әлі де дәнекер ағып, қуатты өшіретін немесе мақсатты температураны тез төмендететін уақытты күтуіміз керек. Температура өте баяу түсетіндіктен, мен температураны 210С -тан төмен салқындаған кезде, әдетте, тізбектерімді ыстық плитадан шығарамын. Оларды металл емес, ағаш тақтайшасына салыңыз. Металл олардың тез суыуына әкелуі мүмкін. Пластинаны белгілі бір жерлерде жеткілікті қыздыру үшін мақсатты температураны 250С -тан (сенсор оқитын максимум) көтеру қажет болуы мүмкін екенін ескеріңіз. Пластина бүкіл бетінде бірде -бір температураға жетпейді, бірақ кейбір жерлерде басқаларға қарағанда салқын болады. Сіз мұны тәжірибе жасау арқылы білесіз.

Жақсартудың екінші бағыты - дәнекерлеу циклдары арасындағы уақытты қысқарту. Ашық циклдік жүйемен жаңа пісіру циклін бастау үшін ыстық табақтың бөлме температурасына дейін (шамамен 20С) суығанын күтуге тура келді. Егер мен мұны жасамаған болсам, онда температуралық цикл дұрыс болмайды (бастапқы шарттардың өзгеруі). Енді мен тек 100С айналасында тұрақты температураны күтуім керек, мен жаңа циклді бастай аламын.

Мен қазір қолданатын температуралық цикл жоғарыда көрсетілген, бірақ дәл осында. 100С -тан бастаңыз. Тақталарыңызды қыздыру үшін ыстық табаққа екі -үш минутқа қойыңыз - үлкен компоненттермен ұзағырақ. Мақсатты температураны 180С деңгейіне қойыңыз. Бұл температураға бір минуттан аз уақыт ішінде жетеді. Мұнда 2 жарым минут ұстаңыз. Мақсатыңызды 250С деңгейіне қойыңыз. Барлық дәнекерлеу ағып кетсе, мақсатты температураны шамамен 100С дейін төмендетіңіз. Сіздің табақтың температурасы жоғары болады. Ол 210С дейін төмендегенде немесе 1 минут уақыт өткенде, тақталарыңызды ыстық плитадан перфордтың немесе ағаштың салқындатқыш платформасына сырғытыңыз. Дәнекерлеу орындалады.

Егер сіз басқа температуралық профильді қолданғыңыз келсе, оған осы басқару жүйесімен қол жеткізуде қиындықтар болмайды.

Ыстық табақтың үстіндегі температура сенсорының орналасуымен тәжірибе жасағыңыз келуі мүмкін. Мен ыстық табақтың барлық аймақтары бір мезгілде бірдей температураға жетпейтінін анықтадым. Сенсорды қай жерде орналастырғаныңызға байланысты, дәнекерлеудің нақты уақыты мен температурасы әр түрлі болуы мүмкін. Рецепт жасағаннан кейін қайталанатын нәтиже алу үшін сенсордың сол орналасуын қолданыңыз.

Бақытты дәнекерлеу!