Frage:
Wie erhalte ich einen proportionalen 240-V-Wechselstromausgang von einem PID-Regler auf Arduino-Basis, um einen Reiskocher für ein Sous-Vide-Projekt zu "dimmen"?
Richard Russell
2012-05-24 18:48:58 UTC
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Ich mache einen PID-Regler für Sous-Vide mit einem Arduino.

Ich versuche zu entscheiden, wie der Ausgang gesteuert werden soll. Die Verwendung eines SSR als Ein-Aus-Schalter bei 240 V Wechselstrom führt wahrscheinlich zu dem gewünschten Ergebnis. Ich hätte jedoch lieber eine kontinuierlichere proportionale Ausgabe, damit der Reiskocher effektiv "gedimmt" werden kann, anstatt ein- und ausgeschaltet zu werden.

Was brauche ich dazu? Ist ein TRIAC unerlässlich? Werden bestimmte SSRs dies tun? Werden alle SSRs dazu in der Lage sein? Muss ich selbst einen 240-V-Stromkreis aus Komponenten bauen oder sind solche Geräte zu ähnlichen Kosten wie ein SSR erhältlich?

ERKLÄRUNG

Ich habe möglicherweise eine Irreführung mit dem Wort "proportional". Ich baue eine PID mit einem Arduino. Ich werde es benutzen, um einen dummen Reiskocher zu fahren, und ich werde einen Temperaturfühler haben, um die Temperatur zu erfassen. Dies ist der Hintergrund für die Frage, die ich stelle.

Ich denke, es wird ziemlich einfach sein, die Heizung alle paar Sekunden mit einem Relais oder SSR ein- oder auszuschalten, um die Wärme angemessen zu steuern. Ich möchte jedoch, dass das Heizelement so gesteuert werden kann, dass es mit einem Bruchteil der vollen Leistung betrieben wird, anstatt ständig ein- und ausgeschaltet zu werden. Ich würde dies vorziehen, da es eine bessere Temperaturregelung bietet, und ich bevorzuge nur die Idee einer konstanten elektrischen Last, anstatt etwa alle paar Sekunden 2000 W zu schalten.

Ich habe also einen 5-V-Digitalausgang, den ich steuern kann mit einem Mikrocontroller (ich glaube, ich kann es viel schneller als 50 Hz steuern). Ich möchte diesen Ausgang verwenden, um die Wärmeabgabe eines Heizelements zu steuern. Ich denke, das richtige Gerät ist ein 240V SSR. Mein Problem ist die Entscheidung, welche Art von SSR ich benötige und wie ich sie verwenden soll. Ich würde ein komplettes Gerät mit Netzsteckern bevorzugen (wie ein Powerwitch-Heck - http://www.powerswitchtail.com/ -, aber für 240 V und mit der Fähigkeit zu dimmen, anstatt nur einzuschalten und aus).

Ich würde eine zeitproportionale Steuerung versuchen, bevor ich zu PWM gehe. Ein Heizgerät mit einem großen Topf Wasser hat viel thermische Masse und ich glaube nicht, dass es von einem Wechsel zu PWM profitieren wird.
Ich musste den französischen Begriff nachschlagen ... entdeckte, dass es sich um vakuumverpacktes langsames Kochen handelte. bei 60 ° C knapp über der "Pasteur-Temperatur", aber nicht zu hoch, um viele der Nährstoffe abzutöten. Sieht nach einer großartigen Idee aus. Vergessen Sie nicht, den Herd zu isolieren und die Effizienz zu verbessern. Sogar ein langsamer Kochtopf reicht für Gegenstände ohne Beutel.
Die proportionale Steuerung von Hochleistungsgeräten ist schwierig, insbesondere wenn Sie sie nicht PWM-fähig sind (in diesem Fall, weil sie Wechselstrom sind), und dies ist in diesem Fall nicht wirklich erforderlich. Sogar meine Sous Vide-Maschine im Einzelhandel (eine Sous Vide Supreme) schaltet die Heizung einfach nach Bedarf ein und aus und hält die Temperaturregelung auf einen halben Grad Celsius.
@Nick - Das ist sehr eng! Normalerweise beträgt die Hysterese allein bereits 1 ° C. Fügen Sie dem Geschmack Toleranzen hinzu.
Richard, wie üblich, geben die meisten Antragsteller keine Angaben. Was ist dein Sollwert, Toleranz? Warum hat sonst niemand versäumt zu erwähnen, dass Smart-Reiskocher nicht extern geschaltet werden können? +/- 0,5 ° C ist elektronisch einfach. 2 ~ 5 ° C mechanisch. KEINE Notwendigkeit, $ 359 ~ $ 600 + für einen Sous Vide Supreme auszugeben
Arduino wird auch nicht benötigt ... es sei denn, Sie möchten ... mit LCD-Display usw.
IMHO, wenn Russel sagte. Wie mache ich einen Sous Vide Supreme aus einem Reiskocher für <$ X, es wäre besser gewesen. und sagen Sie, welche Steuerelemente und Anzeigefunktionen Sie benötigen. wollen. schön zu haben. Verwenden Sie immer Specs, um eine Frage zu stellen, und schlagen Sie niemals eine Implementierung vor, es sei denn, dies ist obligatorisch
Angemessene Isolierung wie R100, so dass eine Änderung der Raumtemperatur (5 ° C) den Sollwert +/- x'C mit einem Unterschied von 40 ° C nicht beeinflusst. Reiskocher sind hier unwirksam ...
Tony: Der Sollwert liegt zwischen 45 und 95 ° C, je nachdem, was ich koche. Die Toleranz muss <1C sein. Der Reiskocher kann wie ein dummes Widerstandsheizelement behandelt werden - er ist kein intelligentes Gerät. Die Gesamtkosten werden wahrscheinlich unter 100 GBP liegen, einschließlich Arduino- und LCD-Display. Ich weiß, was ich tun muss, um alles außer dem Relais-Controller zu bauen. Ich folge dieser Anleitung: http://www.instructables.com/id/Arduino-Sous-Vide-Cooker/
Die Frage, die ich stelle, ist nicht, wie man einen Sous-Vide-Kocher baut. So bauen Sie einen steuerbaren Netzschalter wie http://www.sparkfun.com/tutorials/119 .... Ich möchte jedoch noch ein wenig weiter gehen und nicht nur ein mechanisches Ein- / Ausschalten, verstehe ich Ich kann ein SSR verwenden, um mehr Kontrolle über die Leistung einer ohmschen Last zu erhalten - effektiv wie ein Dimmer. Wenn ich mir jedoch die verfügbaren SSRs ansehe, finde ich die Terminologie und Verbreitung von Modellen verwirrend. Daher suche ich nach Anleitungen, wie ich die richtige SSR kaufen kann, um das zu tun, was ich will.
Agh! Was für ein Chaos !!! :-). Viele gute Ratschläge, und einige nicht so gut, aber immer wieder töten. || Kaufen Sie eine SSR, die der Arduino mit einem Triac und einem Optoelement zur TRIAC-Steuerung schalten oder herstellen kann. Ich habe irgendwo das Schreckenswort "Relais" gesehen. Verwenden Sie keine! | Erstellen Sie ein SLOW PWM-Signal. Sagen Sie 1 Sekunde bis 5 Sekunden Gesamtzeit "Frame". 1 Sekunde = 100 Halbzyklen wären mehr als in Ordnung. Gehen Sie zu 2,56 Sekunden, wenn Sie müssen. Schalten Sie SSR für den Anteil dieses Zyklus ein, den Sie möchten, und für den Anteil, den Sie möchten, aus. Erledigt. Implementieren Sie eine proportionale Steuerung, um ein Überschwingen zu verhindern.
Integral und Differential möglich, aber wie Olin et al. Sagen (und ich vermutete), macht eine lange Zeitkonstante des Systems es unwahrscheinlich, dass eine ID benötigt wird. | Insgesamt ist die eigentliche Ausstattung einfach. Einmal mehr. SSR geeignet für Arduino-Laufwerk und für Herd ausgelegt. Nulldurchgang gut, aber nicht unbedingt erforderlich. Gehen. 1 Sekunde + PWM-Zyklus. || Bresenham war noch am Leben und gesund und glücklich, auf E-Mails zu antworten, als ich ihn vor ein paar Jahren aufgespürt habe :-).
Russell McMahon - danke, Sie schlagen also vor, dass ich bei einem Strombedarf von 20% eine Sekunde ein- und vier aus (oder 0,2 s ein und 0,8 s aus) haben könnte, und das wäre ein guter Kompromiss, anstatt zu versuchen, ihn zu bekommen die Heizung "dimmen" wie eine Lichtkeule ...
Sieben antworten:
#1
+4
posipiet
2012-05-24 19:38:37 UTC
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Sie müssen keine PID verwenden. Sie können eine viel einfachere Hysteresesteuerung haben.

Die Wärmekapazität von Wasser liegt bei etwa 4184 J / (kg · K). In meinem Fall betrug die Leistung des Heizgeräts tatsächlich 2 kW = 2 kJ / s. Dies bedeutet, dass es 1 kg erwärmt Wasser für etwa 0,5 K pro Sekunde. In meinem Fall normalerweise 2 kg Wasser.

Das größere Problem ist die genaue Messung der Wassertemperatur aufgrund der thermischen Konvektion. Sie möchten einen Zirkulator, um die thermischen Unterschiede minimal zu halten.

Sobald Sie eine gute Messung durchgeführt haben, können Sie eine einfache Hysteresesteuerung durchführen. In meinem Fall habe ich die Heizung mit einem mechanischen Relais für 1 s eingeschaltet, um einen Anstieg von 0,25 K zu erzielen.

Der Temperaturlesefehler wird sowieso bei etwa 0,5 K liegen, also kümmern Sie sich nicht um zu viele Vorschriften.

Für eine rein ohmsche Last sind Sie mit einfachen Relais in Ordnung, was auch das tut elektrische Isolation für Sie.

Wenn Sie sich für elektronische Schalter entscheiden möchten, ist ein Optotriac in Ordnung.

Der Grund für die Verwendung von PID anstelle einer einfacheren Regelungsmethode wie Hysterese besteht darin, die Zieltemperatur nicht zu überschreiten. In Sous-Vide können Temperaturschwankungen in der Größenordnung von einem Grad die Qualität der hergestellten Lebensmittel beeinträchtigen. Dies kann durch die Verzögerung zwischen dem Anlegen der Wärmequelle und dem Erfassen der Temperatur noch verstärkt werden. Daher werde ich eine PID verwenden, wahrscheinlich entweder mit einem pt100- oder einem K-Typ-Sensor. Die PID kann die thermische Verzögerung ausgleichen.
Ich glaube, dass eine Toleranz von 0,5 ° C ausreichend ist. Ich denke, der Topf muss mit isoliert werden. http://www.cookingissues.com/primers/sous-vide/purdy-pictures-the-charts/ R100, um den Sollwertfehler aufgrund des Wärmewiderstands der Grundplatte zu minimieren
Ich kann den Topf isolieren oder nicht, aber das liegt wirklich außerhalb des Rahmens der SSR-Frage.
#2
+3
Olin Lathrop
2012-05-24 19:42:24 UTC
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Das Gerät, das Sie steuern, hat eine sehr lange Zeitkonstante im Vergleich zu 60- oder 50-Hz-Leistungszyklen. Es ist in der Tat eine gute Idee, die Heizung für ganze Leitungszyklen oder mindestens 1/2 Leitungszyklen ein- und auszuschalten.

Ich hatte ein Projekt mit einem PIC 18, der ein paar Dutzend steuert Heizungen und genau das getan. Wir haben Festkörperrelais mit Nulldurchgang verwendet, wobei der PIC entscheidet, ob jedes Relais in jedem 1/2 Leitungszyklus ein- oder ausgeschaltet sein soll. Beachten Sie, dass 1/2 Leitungszyklen (höchstens 120 Hz) für einen Mikrocontroller eine lange Zeit sind. Sie können gerade PWM mit einer Periode von 256 Halblinienzyklen durchführen. Selbst bei einer Netzfrequenz von 50 Hz sind das nur 2,56 Sekunden, was im Vergleich zur Heizzeitkonstante schnell ist. Ich habe tatsächlich einen Bresenham-Algorithmus durchgeführt, damit in einigen Fällen die Periode kürzer ist, aber das spielt im Schema der Dinge keine Rolle.

Jetzt haben Sie ein einzelnes Byte mit 0-255, das die lineare Heizung darstellt Leistung. Der äußere Regelkreis kann PID oder was auch immer ausführen, um zu bestimmen, welche Heizleistung auf Temperaturmessungen und anderen bekannten Eigenschaften der Heizung basieren soll.

Bedeutet "Leitungszyklus" 20 ms auf einer 50-Hz-Wechselstromleitung? 1/2 Leitungszyklen wären also 10 ms, oder? Bedeutet dies, dass die Heizung bis zu 50-120 Mal pro Sekunde effektiv ein- und ausgeschaltet wird, und eine Einstellung von beispielsweise 15 auf einer Skala von 0-255 würde fünfzehn Zyklen ein- und 240 aus (oder für 0,15 s und ein) bedeuten aus für 2,4s)? Oder würden Sie die Einschaltzyklen über die Zeit verteilen, sodass sie während eines Zeitraums von 2,56 Sekunden fünfzehn Mal fünfzehn ms lang eingeschaltet sind?
@Richard: Ja, du hast es verstanden. Wie ich bereits sagte, können Sie versuchen, die Einschaltzyklen über das gesamte Intervall zu verteilen, aber 2,56 Sekunden sind im Vergleich zu Ihrer Zeitkonstante immer noch schnell, sodass die Mittelung der gewünschten Heizleistung über 2,56 Sekunden für den Steueralgorithmus kein Problem darstellen sollte. Sie können eine Fehlerakkumulationsmethode (wie Bresenham) verwenden, um Impulse stärker zu verteilen, aber die Worst-Case-Periode ist immer noch dieselbe. Wirklich, ich würde mir darüber keine Sorgen machen. Messen Sie eine Sprungantwort und sehen Sie, wie schnell die Systemantwort ist. Ich vermute, dass 2,56 Sekunden im Coparison sehr schnell aussehen werden.
@OlinLathrop - Bresenham war noch am Leben und gut und freute sich, auf E-Mails zu antworten, als ich ihn vor ein paar Jahren aufspürte :-). Ein junger Freund versuchte, seine Methode zu verstehen, und ich dachte, er würde sich freuen zu wissen, dass Anfängern die Konzepte immer noch mit seinem Namen präsentiert wurden.
@Russell: Ich habe Jack Bresenham von Angesicht zu Angesicht getroffen und er ist ein wirklich netter Kerl. Er hat die Welt ursprünglich verlassen, als er in den Ruhestand ging, hat sich aber anscheinend gelangweilt und ist jetzt wieder per E-Mail erreichbar. Ich habe einmal einen Artikel geschrieben, der zeigt, wie man seinen berühmten Algorithmus auf die Subpixel-Adressierung erweitert, damit die Zeilenenden nicht in Pixelzentren liegen müssen. Er hat ein sehr schönes Intro zu dieser Ausgabe des Journals geschrieben und wir hatten auf der nächsten SIGGRAPH-Konferenz ein interessantes Gespräch über die Dinge.
#3
+2
stevenvh
2012-05-24 19:20:19 UTC
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Sie können SSRs in Nulldurchgangs- und Nicht-Nulldurchgangsschaltungen unterteilen. Ersterer wartet, bis die Hauptphase Null überschreitet, bevor er sich einschaltet. Es steuert einen Triac und bleibt wie jeder andere Triac-Schaltkreis eingeschaltet, bis der Strom wieder bei einem Nulldurchgang unter einen Haltestrom fällt. Dieser Typ ist nicht zum Dimmen geeignet. Der andere Typ kann nach Belieben abgefeuert und zum Dimmen verwendet werden: Steuern Sie einfach den Moment im Zyklus, in dem Sie ihn einschalten.

Ein Dimmer benötigt Informationen darüber, wo Sie sich im Netzzyklus befinden, und einen ziemlich genauen Zeitpunkt für das Einschalten des Triac. Das brauchst du nicht. Der Herd ist nur ein Heizelement und ändert seine Temperatur nur langsam. Sie können die durchschnittliche Leistung leicht steuern, indem Sie Halbzyklen ein- und ausschalten, wie dies beim Nulldurchgangs-SSR der Fall ist. Die Trägheit des Herdes führt dazu, dass Sie es nicht bemerken. Und es wird nicht die Störung verursachen, die Sie von einem Dimmer haben.

Für Ihren PID-Regler macht es keinen großen Unterschied. In einem Fall ist der Ausgang die Hauptphase, im anderen der Ein / Aus-Arbeitszyklus.
Olin berechnete, dass Sie für eine 256-Pegel-Steuerung einen 2,5-Sekunden-Zyklus bei 50 Hz haben würden. Aufgrund der thermischen Trägheit benötigen Sie diese Genauigkeit nicht. Ich denke, ich würde so etwas wie eine 20-Level-Steuerung wählen. Das hätte einen Zyklus von 200 ms bei 50 Hz, einige Größenordnungen schneller als die Zeitkonstante des Herdes.

Es gibt andere Möglichkeiten, einen Triac zu steuern, aber das SSR ist einfach zu verbinden und bietet eine Sichere Trennung zwischen Ihrem Controller und dem Stromnetz. SSRs sind nicht billig, aber Sie können Ihre eigenen mit nur einer Handvoll Teilen rollen.

Sie können SSR auch in VIELE MEHR Kategorien wie Zeitverzögerungstyp, AC / DC-Lasttypen und lineare Phasensteuerung, Mehrphasensteuerung, SPST, SPDT, DPST, DPDT, 3PST, 4x SPST-Brückentyp ... und unterteilen viel mehr....
@Tony - Ja, das weiß ich. Ich habe nicht gesagt, dass dies der einzige Weg ist, sie zu teilen. Ich beschränkte mich auf das, was im Folgenden relevant war.
OK, wenn ich ein Nulldurchgangs-SSR kaufe, das für einen geeigneten Strompegel (240 V, z. B. 2400 W -> 10 A) ausgelegt ist, kann ich einfach meinen PID-Regelkreis so einstellen, dass er bei 50 oder 100 Hz ein- und ausgeschaltet wird, und auswählen, wie viele Pegel dies sind und daher, wie lang ist die Zykluszeit, richtig?
@Richard - Ja, wenn Sie 20 Pegel haben und die Leistung bei 25% liegen sollte, schalten Sie sie für 5 halbe Zyklen ein und für 15 aus. Ein voller Zyklus dauert dann 200 ms bei 50 Hz. Beachten Sie, dass bei Verwendung eines Optokoppler-Triacs, wie ich ihn verbunden habe, die Stromversorgung nicht geschaltet werden kann. Sie müssen damit einen Power Triac fahren, wie [dieser Schaltplan] (http://i.stack.imgur.com/DcMqM.png) zeigt. Wenn Sie die teurere [SSR] (http://www.sharpsma.com/webfm_send/321) verwenden, müssen Sie sich darüber keine Sorgen machen.
Mein Vorschlag entspricht der Frage des Antragstellers: Wie erhalte ich eine proportionale Kontrolle? Bedenken Sie. Die proportionale Steuerung erfolgt durch ein Tastverhältnis von Halbzyklen 50 Hz @240Vac. Die Phasensteuerung und damit die Nulldurchgangssteuerung ist in diesem Zusammenhang irrelevant, sondern nur für die EMV relevant. Daher sind andere Kategorien von SSRs relevanter für die Suche nach ... d. H. SPST SSR mit ZCS für EMV. Da ein SSR mit ZCS für einen halben Zyklus einrastet, haben Sie 100 Leistungsimpulse pro Sekunde für eine Zeitkonstante, die in Minuten ~ 10 Minuten gemessen wird, um 70% der maximalen Temperatur zu erreichen. sagen .. oder 1000 halbe Zyklen. Deshalb.
Ich schlug vor, ein SSR mit Komparator und Thermistor zu verwenden, aber natürlich benötigen Sie auch DC-Reg. Alternativ können Sie einfach einen Thermostat verwenden, wie er in Eisen verwendet wird, die für Ihre aktuellen 100K ~ 1M-Zyklen <10 $ 4% Toleranz ausgelegt sind, z. CANTHERM auf Grundplatte geklebt. oder verwenden Sie einen Thermostat und einen Triac ohne Snubber. Vergessen Sie Opto, wenn keine menschliche Schnittstelle vorhanden ist. Auf 60 ° C einstellen und vergessen
@Tony - Ja, das klingt nach einer einfachen und zuverlässigen Lösung, kann aber den Wunsch von OP, einen PID-Regler zu bauen, zerstören :-)
Keine PID mit Warmwasserbereiter erforderlich. Die P-Steuerung oder sogar die Hysteresesteuerung ist für das Produktionsmodell ausreichend. 1 $ Volumen niedrige Hysterese, aber für maximale Zuverlässigkeit und höhere Kosten verwenden Sie einen Niedrigstrom-Thermoschalter (NC-Typ) und einen 10A-Triac mit Snubber (auch bekannt als verbesserter Kommutierungstyp). $ 2 Gesamtvolumen http://en.wikipedia.org/wiki/ Die Kontaktzuverlässigkeit von TRIAC .. hängt von% des Nennstroms ab, z. B. 50 mA bei einer Nennspannung von 300 mA, um Triac anzutreiben. Http://www.cantherm.com/products/control_thermostats/index.html
... außer dass ich vorhabe, einen PID-Regler mit einem Arduino zu bauen, und nur einen SSR zur Steuerung des Heizelements benötige. Ich habe möglicherweise durch die Verwendung der "Proportionalsteuerung" in meiner Frage irregeführt. Was ich damit meinte, war, ein Heizelement mit einem Bruchteil der Kapazität und unterschiedlichen Heizstufen antreiben zu können.
#4
  0
Russell McMahon
2012-05-24 19:12:49 UTC
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    • Wenn Sie PID und eine PWM-Bildrate in der Größenordnung von 0,1 Sekunden oder länger verwenden, würde ich erwarten, dass dies gut genug funktioniert. 1 Sekunde oder länger besser.

    • Eine SSR hält Sie und Ihre Ausrüstung am Leben und kostet nicht zu viel mehr als DIY, solange Sie vernünftig kaufen.


    Ein SSR mit Nulldurchgang ermöglicht 100 Ein / Aus-Punkte pro Sekunde unter Verwendung eines britischen 50-Hz-Wechselstromnetzes. Wenn Sie 1-Hz-PWM verwenden, erhalten Sie fiktiv 1% Kontrolle und in Wirklichkeit innerhalb weniger% - viel mehr als ausreichend für einen Reiskocher. Selbst eine 10-Hz-PWM bietet Ihnen wahrscheinlich eine ausreichende Kontrolle.

    Wenn Sie ein SSR ohne Nulldurchgang mit TRIAC-Ausgang verwenden, wird es an jedem Punkt ein- und bei 100 Nulldurchgängen pro Sekunde ausgeschaltet. Sie können etwas mehr Lärm bekommen - ein Reiskocher-Element ist hauptsächlich widerstandsfähig, daher sollte es keinen großen Unterschied machen.

    Die Nulldurchgangsversion ist nützlicher, wenn Sie induktive Lasten haben.

    Ein SSR ist ungefähr so ​​billig wie ein Heimwerker-TRIAC und ein Nulldurchgang-Optokoppler, und der SSR-Designer hat einen TRIAC ausgewählt, der wahrscheinlich das Laden des Typenschilds überlebt. Etwas weniger Chance, sich umzubringen. Etwas.

    Wenn Sie eine DIY-Version DO verwenden, verwenden Sie die optische Isolation. Der Tod von Controller und Benutzer ist sonst allzu einfach.

    Beachten Sie den minimalen Laufwerksstrom, den SSR oder Opto benötigen. Je nach Modell sind diese möglicherweise nicht trivial und einige schalten nicht einmal ein kleines bisschen ein, wenn sie nur leicht unterfahren werden.

Ich verstehe möglicherweise falsch, was PWM-Frequenz bedeutet, aber ich dachte, Sie benötigen eine Frequenz von deutlich mehr als 1 Hz, um ein 50-Hz-Signal "dimmen" zu können. Ich dachte, die Idee eines TRIAC mit PWM war, dass man innerhalb eines Zyklus mehrmals ein- und ausschalten oder die Amplitude des Zyklus abschneiden kann, um eine niedrigere Spannung zu simulieren. Aber wenn es mit 1 Hz arbeitet, bedeutet das nicht ein Schaltereignis pro Sekunde?
@RichardRussell - Sie können PWM mit einer Frequenz ausführen, bei der Sie jeden Netzhalbzyklus in verschiedene Ein- und Ausschaltteile zerlegen, ABER Sie können keinen TRIAC verwenden, um dies ohne besondere Magie zu tun. Sie können den TRIAC phasengesteuert so steuern, dass er an einem ausgewählten Punkt in einem Zyklus beginnt und beim nächsten Nulldurchgang ausgeschaltet wird. ODER mit minimalem Aufwand des Mikrocontrollers können Sie den Schalt- "Frame" etwa 1 Sekunde lang machen. Wenn für 200 mS eingeschaltet und für 800 mS ausgeschaltet, erhalten Sie etwa 20 Halbzyklen und 80 Halbzyklen. Die thermische Zeitkonstante des Reiskochers beträgt >> 1 Sekunde, so dass eine im Wesentlichen gleichmäßige Erwärmung erfolgt.
Wenn Sie darauf bestehen, Arduino zu verwenden, stellen Sie sicher, dass Sie 2 Thermistoren haben, falls einer ausfällt, und mitteln Sie die beiden Messwerte, wenn sie nahe beieinander liegen. Lassen Sie dann die Benutzersollwertsteuerung und die Digitalanzeige einen Fehler anzeigen. rot / gelb / grün / gelb / rot und wählen Sie die gewünschte Fehlerschwelle. 0,1 ° C, 0,5 ° C, 1 ° C. einfach aber genau. und denken Sie daran, dass die tatsächliche Wassertemperatur aufgrund fehlender Isolierung und Wärmewiderstand im System niedriger als der Messwert ist. Daher ist die Kalibrierung aufgrund der Temperaturschwankung zwischen Raum und Topf kritisch. Offset- und Verstärkungsfehler können jedoch konstruktionsbedingt auf Null gesetzt werden.
Ein guter Designer kann dasselbe wie ein Pro-Kocher ohne Arduino erreichen !!! Topf. Thermistoren, Quad-Operationsverstärker, Triac, LED-Treiber. http://goo.gl/79vtw Pot kann den Sollwert und den mittleren Ausgang des LED-Treibers einstellen, der zum Antreiben von Triac verwendet wird. oder SSR.
Ich bestehe darauf, Arduino zu verwenden. Zwei Thermistoren können zu viel sein. Ich habe noch keine anderen gesehen, die dies taten, obwohl ich tatsächlich daran gedacht habe, einen k-Typ und einen pt100 zu verwenden, um Unzulänglichkeiten in jedem auszugleichen ... aber ich denke, ein k-Typ wird in Ordnung sein.
Für den Hintergrund bin ich kein guter Designer. Dies ist mein erstes Elektronikprojekt. :-)
Der Typ K ist nicht der richtige Weg für Anfänger ... Typ K (Chromel {90 Prozent Nickel und 10 Prozent Chrom} -Alumel) (Alumel bestehend aus 95% Nickel, 2% Mangan, 2% Aluminium und 1% Silizium) ist das gebräuchlichste Allzweck-Thermoelement mit einer Empfindlichkeit von ca. 41 µV / ° C. Das heißt, Sie möchten einen Fehler von 0,1 ° C?!? so ist es 4,1µV Fehler in Ihrem Regelkreis. Bitte überdenken Sie alle meine Kommentare und Fragen zu technischen Daten. Schade, dass meine grauhaarigen Kollegen mich nicht dabei unterstützen. Es ist wichtig, die technischen Daten vor dem Entwurf zu lernen. : P.
@TonyStewart - Wen nennst du grauhaarig, mein Junge? [Hmmm] (http://public.fotki.com/RussellMc/atw/rm01/we-had-a-party.html), [vielleicht] (http://public.fotki.com/RussellMc/atw/rm01 /dsc02323-10500208-rl.html), [er] (http://public.fotki.com/RussellMc/atw/rm01/proof-of-life-one.html), [got] (http: // public .fotki.com / RussellMc / atw / rm01 / dsc01497-10110226.html), [etwas] (http://public.fotki.com/RussellMc/atw/rm01/dsc09367-10010224.html), [dort] (http : //public.fotki.com/RussellMc/atw/rm01/some-comparisons-1.html). Am einfachsten ist ein Temperatursensor-IC mit geeigneter Genauigkeit.
OK, es sieht so aus, als ob ich hier etwas Bildung brauche ... :) Ich verstehe, dass meine Optionen pt100, K-Typ, TMP36 oder ... etwas anderes sind ... Ich würde basierend auf dem geringsten Fehler wählen, den ich bekommen kann Für den Preis in einer Form, die mit einem Wasserbad funktioniert und Eingaben erzeugt, die mein Arduino interpretieren kann. Ich kann mit einer Handsonde kalibrieren, daher macht es mir nichts aus, wenn die absoluten Werte anfänglich ausgeschaltet sind, solange eine gewisse Konsistenz besteht . 0,5C Fehler wäre akzeptabel, aber 0,1 ist sicherlich besser, es sei denn, es kostet mich £ 50 oder so.
@Richard - * "Ich bin kein guter Designer" *. Prahlen Sie nicht! :-) Da es dein erstes Projekt ist, weißt du noch nicht, ob du es bist. Erst nach dem 1000. bekommen Sie eine Idee ... ;-)
#5
  0
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
2012-05-25 02:11:21 UTC
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hinzugefügt: Was ist Ihre Spezifikation? 60 ° C +/- 5 ° C ?? dann den CANTHERM-Schalter verwenden .... wenn fester, Thermistor / Komparator / Gleichstromversorgung / Triac verwenden. & einstellen vergessen

Kann der Reiskocher mit einer phasengesteuerten Wechselstromquelle betrieben werden? Ich bezweifle es.

Ich nehme an (!), Sie haben beschlossen, die Heizelementdrähte abzufangen und einen thermisch gesteuerten Schalter nachzurüsten. Wenn der 1'C-Fehler ein tolerierbarer Fehler ist, wird dieser ausschließlich (kein Wortspiel beabsichtigt) durch den Wärmewiderstand der Grundplatte (Rt-bp) und den Sensor (Rt-Sensor) bestimmt. Der Grund dafür ist, dass die Ladezeitkonstante (Zeit zum Verbrennen von Reis) in X Minuten und die Bandbreite der Rückkopplungsschleife in Millisekunden angegeben ist. (Vielfache von 20 ms für eine ZCS-SSR.)

Wenn Sie Wenn Sie eine proportionale Steuerung wünschen, ist dies einfach, indem Sie Ihrer Komparatorschleife, die den Sensor mit der voreingestellten Temperatur vergleicht, einfach Rauschen hinzufügen Impuls- oder Phasensteuerung Wechselspannung, ich gehe davon aus, dass meine Vermutung richtig ist .. eine andere z Verwenden Sie keine CFL für einen Triac-Dimmer. Es wird nicht gut funktionieren und wird heftig schwingen und früh ausfallen.

Angenommen, Sie haben diese angenommene Aufgabe der richtigen Auswahl oder Änderung ausgeführt. Die einfachste verfügbare Lösung ist ein 10-Ampere-SSR mit ZCS für EMV-Austrittsprobleme (Electro Magnetic Control). (d. h. knallt im AM-Radio)

Wenn Sie eine thermische Schleife mit geringer Masse wirklich schneller steuern möchten, verwenden Sie normalerweise die Standard-Gleichstromschleife von 4 bis 20 mA für eine DC-gesteuerte SSR. Von der Stange 100 $. Haus mit Dämpfern, Polykappen, schnell wiederherstellbaren Dioden und MOSFETS entworfen und für die Feuerversicherung zertifiziert (10 USD in Teilen, 20.000 USD in behördlichen Genehmigungen). Vergessen Sie nicht, ein ausfallsicheres Sensor-Design zu verwenden, das eine offene Schleife erkennt.

Nur necken, ich weiß, dass Sie das nicht tun werden.

Es ist einfach, eine zu finden 30.000 verschiedene SSRs auf dem Markt ... stellen Sie einfach die Kühlkörperanforderungen sicher.

SSRs sind einfach zu verwenden, aber in einigen Fällen leicht zu missbrauchen. Achten Sie also auf Einschränkungen.

Wenn Sie leistungsfähiger sind und eine diskrete optisch isolierte Triac-Steuerung mit entwerfen möchten Potentiometer-Sollwert und Thermistor-Temperatursensor und linear, stellen Sie einfach eine neue Frage.

Für diejenigen, die die lineare Steuerung des Reiskochers eingestellt haben und eine andere Anwendung haben ...

Hier sind einige typische Spezifikationen für ein linear gesteuertes SSR:

Modell: SSR-25LA-Standardtyp

  • Nennlaststrom: 25A Eingang zur AC-Seite
  • Dateneingang: 4 ~ 20 mA Eingang DC-Steuerung
  • Widerstand: ca. 1,2 kΩ zur Fotodiode.
  • Steuermethode: Phasensteuerung

Betriebsdaten

  • Betriebsspannung: 90 ~ 250 VAC min.
  • Sperrspannung: 600 VAC (repetitiv)
  • max. Strom: 275A
  • Leckstrom: ≦ 0,5% der Volllast
  • Spitzenspannung: über 1200 VAC
Allgemeine Daten stark >
  • Spannungsfestigkeit: Über 2,5 kVAC / 1 min.
  • Isolationsfestigkeit: Über 50 MΩ / 500 VDC
  • Betriebstemperatur: -20 ° C ~ + 80 ° C
  • Gehäusematerial: Intensives ABS
  • Gewicht: Ca. 105 g
  • Typ: Standard
Datenblatt für den SSR-25LA? Habe ich recht, dass dies tatsächlich ein 4-20mA geregelter Dimmer ist? Wenn es sich um eine Phasensteuerung handelt, handelt es sich nicht um eine Relais-IMO.
Die 25 steht für 25 Ampere Overkill für dieses Projekt
Der Rest auch. Dies ist offensichtlich für die Verwendung in industriellen Prozesssteuerungen vorgesehen (4-20 mA sind ein Gewinnspiel). Aus diesem Grund wahrscheinlich teuer.
Wie ich schon sagte für diejenigen, die andere Apps im Sinn haben und eine Linear Control SSR wollen
#6
  0
Richard Russell
2012-05-30 14:16:23 UTC
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Aufgrund der in anderen Antworten gegebenen Anleitung und der Erkenntnis, dass ich versucht habe, etwas zu Komplexes für meine tatsächlichen Bedürfnisse zu tun, habe ich beschlossen, einen PowerSwitch Tail IIU 240V zu bestellen. Es ist ein einfaches Relais in einer Plastikbox mit angeschlossenen Stromkabeln. Es wird mein "Dimm" -Problem nicht lösen, aber wie einige Leute betonten, wird mir das Ein- und Ausschalten alle paar Sekunden wahrscheinlich die Kontrolle geben, die ich wirklich brauche.

Tatsächlich ist dies der Fall beantwortet nicht die ursprüngliche Frage, die ich gestellt habe, löst aber das zugrunde liegende Problem, das ich hatte. Für 110-V-Anwendungen gibt es einen ZeroCross-Schwanz, der genau das tut, was ich wollte, und ich bin sicher, dass ich ein solches Gerät mit UK-Steckern an 10A / 240V anpassen könnte, aber im Moment bin ich ' Ich werde mich mit der IIU-Version abfinden.

#7
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piojo
2019-01-18 10:16:14 UTC
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Ich habe dies in einer anderen Antwort nicht gesehen, daher sollten Sie wissen, dass die PID-Regelung nur funktioniert, wenn Sie den Algorithmus ändern.Es wird eine Menge Fehler aufbauen, wenn es um die Temperatur geht, und es wird das Essen infolgedessen verkochen.Und Ein / Aus führt zu Konvektionsströmen, von denen ich vermute, dass sie das Wasser besser mischen als bei einer konstanten Temperatur.

Ein Thermostat mit Hysterese (Software-Hysterese ist in Ordnung) ist alles, was Sie brauchen.Ich habe beide gebaut (für Lebensmittelzwecke).Der Thermostat ist weniger finnicky, erreicht die Temperatur schneller (weil er immer zu 100% eingeschaltet ist) und weist keine Fehler auf, wenn etwas Unerwartetes passiert.Wenn Ihre Hysterese klein ist, verhält sich der Thermostat ohnehin wie PID und schaltet sich aufgrund von Messrauschen schnell ein und aus.Wenn Ihr Schalter nicht durch übermäßiges Ein- und Ausschalten gestört wird, kann dies ideal sein.



Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 3.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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