PID Kub Tswj: 7 Kauj Ruam

2024 Tus sau: John Day | [email protected]. Kawg hloov kho: 2024-01-30 09:29

Kuv tus phooj ywg tab tom tsim lub tshuab yas extruder rau rov ua dua yas (https://preciousplastic.com). Nws xav tau kev tswj hwm qhov kub thiab txias. Rau lub hom phiaj ntawd nws siv lub tshuab ua kom sov lub taub hau. Hauv lub taub hau no, muaj lub thermocouple thiab chav ua cua sov uas tso cai rau peb ntsuas qhov ntsuas kub thiab thaum kawg mus txog qhov xav tau kub (ua lub voj rov qab).

Thaum kuv hnov tias nws xav tau los ntawm ntau tus PID cov tswj hwm los tswj hwm txhua lub tshuab ua kom sov nozzle, nws tam sim ntawd ua rau kuv muaj lub siab xav sim ua peb tus kheej.

Kauj Ruam 1: Cov Cuab Yeej thiab Cov Khoom

Cov cuab yeej

• soldering hlau, solder hlau thiab flux
• tweezer
• milling tshuab (tshuaj etching tseem tuaj yeem ua rau PCB prototyping) (koj tseem tuaj yeem xaj PCB nrog kuv cov ntaub ntawv dav dawb hau)
• tus pas ntsuas kub (rau kev ntsuas)
• arduino (txhua yam) lossis tus programmer AVR
• FTDI serial TTL-232 USB cable
• laser cutter (yeem)
• multimeter (ohmmeter thiab voltmeter)

Khoom siv

• Bakelite ib sab tooj liab phaj (60*35 mm yam tsawg kawg nkaus) (Kuv puas kuv pom kuv yuav cov fiberglass ib yam yog li ceev faj: Bakelite)
• Attiny45 microcontroller
• LM2940IMP-5 qhov ntsuas hluav taws xob
• AD8605 lub tshuab ua haujlwm zoo
• NDS356AP transistor
• ib pawg ntawm cov neeg tawm tsam thiab cov khoom siv (Kuv muaj SMT 0603 adafruit phau ntawv)
• 230V-9V ac-dc hloov pauv
• 1N4004 diodes
• solid state relay
• ntsia thawv polish (yeem)

Kauj Ruam 2: Luam PCB

Kuv siv kuv li Proxxon MF70 CNC hloov pauv thiab lub conical kawg me ntsis los zom cov PCB. Kuv xav tias txhua qhov kev kos duab me ntsis yuav ua haujlwm. Cov ntaub ntawv Gcode tau tsim ncaj qha los ntawm dav dawb hau thiab lub pcb-gcode plugin. Tsuas yog peb hla qhov uas ua tiav kom ntseeg tau txoj kev sib cais zoo tab sis tsis siv sijhawm teev milling tag nrho cov tooj liab. Thaum PCB tau tawm ntawm lub tshuab CNC, Kuv tau ntxuav txoj hauv kev nrog lub tshuab txiav thiab kuaj lawv nrog lub ntsuas ntsuas.

Parameter: pub tus nqi 150 hli/min, qhov tob 0.2 hli, kev sib hloov ceev 20'000 t/min

Kauj Ruam 3: Muab Tshuaj Txhuam Txhuam

Nrog tus tweezer thiab cov hlau txuas, tso cov khoom sib txuas ntawm qhov chaw raug thiab muab tshuaj txhuam nws siv cov dej ntws (nws pab) thiab pib nrog cov khoom me me. Ib zaug ntxiv, txheeb xyuas nrog lub multimeter uas koj tsis muaj ib qho luv luv lossis cov ntsiab lus tsis txuas nrog.

Koj tuaj yeem xaiv lub suab nrov nce los ntawm kev xaiv tus tiv thaiv koj xav tau (nce = (R3+R4)/R4). Kuv coj 1M thiab 2.7k yog li hauv kuv rooj plaub qhov nce sib npaug kwv yees li 371. Kuv tsis tuaj yeem paub tus nqi tseeb vim tias kuv siv 5% kam rau ua resistor.

Kuv tus thermocouple yog hom J. Nws txhais tau tias nws muab 0.05mV rau txhua qib. Nrog qhov nce ntawm 371, Kuv tau txais 18.5mV ib qib los ntawm kev tso tawm suab nrov (0.05*371). Kuv xav ntsuas ib puag ncig 200 ° C yog li lub tshuab tso zis yuav tsum nyob ib puag ncig 3.7V (0.0185*200). Qhov tshwm sim yuav tsum tsis pub dhau 5V vim tias kuv siv 5V siv qhov hluav taws xob (sab nraud).

Cov duab sib haum rau thawj (tsis ua haujlwm) version kuv tau ua tab sis lub hauv paus ntsiab lus zoo ib yam. Hauv thawj qhov kev hloov pauv no, Kuv tau siv kev xa tawm thiab muab nws tso rau hauv nruab nrab ntawm pawg thawj coj. Sai li kuv tau hloov pauv nrog qhov hluav taws xob siab, Kuv muaj cov ntsia hlau uas ua tus tswj kev rov pib dua.

Kauj Ruam 4: Program Microcontroller

Siv cov arduino zoo li hauv cov ntawv qhia no: https://www.instructables.com/id/How-to-Program-a… koj tuaj yeem thauj cov cai.

Kuv siv cov khoom siv hluav taws xob txuas nrog FTDI-USB cable rau program Attiny 45 tab sis txoj hauv kev no sib npaug. Tom qab ntawd kuv tau txuas tus pin PB1 thiab GDN ncaj qha rau hauv RX thiab GND ntawm FTDI-USB cable kom tau txais cov ntaub ntawv xov xwm thiab tuaj yeem daws tau.

Koj yuav tsum tso txhua qhov tsis rau xoom (P = 0, I = 0, D = 0, K = 0) hauv daim duab arduino. Lawv yuav raug teeb tsa thaum lub sijhawm hloov kho.

Yog tias koj tsis pom cov pa luam yeeb lossis hnov tsw hlawv, koj tuaj yeem dhia mus rau qib tom ntej!

Kauj ruam 5: Sib sau ua ke thiab Calibrating

Ceev faj: Tsis txhob ntsaws lub hwj chim thiab 5V los ntawm tus programmer tib lub sijhawm! Txwv tsis pub koj yuav pom cov pa luam yeeb kuv tau hais txog hauv cov kauj ruam dhau los. Yog tias koj tsis paub tseeb tias tuaj yeem hwm qhov ntawd, koj tuaj yeem tshem tawm 5v tus pin rau tus programmer. Kuv tso nws vim tias nws yooj yim dua rau kuv rau kev teeb tsa tus tswj hwm yam tsis muaj lub zog siv thiab ntsuas tus tswj hwm yam tsis muaj cua sov cua sov zoo li vwm nyob rau ntawm kuv lub ntsej muag.

Tam sim no koj tuaj yeem faib cov thermocouple ntawm lub tshuab raj thiab saib yog tias koj tab tom ntsuas qee yam (hwm qhov polarity). Yog tias koj cov cua sov nyob ntawm chav sov, koj yuav tsum ntsuas xoom. Cua sov nws nrog tes yuav tsum tau ua rau qee qhov txiaj ntsig me me.

Yuav nyeem cov txiaj ntsig no li cas? Cias ntsaws tus pin PB1 thiab GDN ncaj qha rau hauv RX thiab GND ntawm FTDI-USB cable thiab qhib lub arduino serial monitor.

Thaum tus tswj hwm pib, nws xa tus nqi liab los ntawm lub ntsuas cua sab hauv ntawm lub nti. Nov yog qhov kuv them nyiaj kub (yam tsis siv lub ntsej muag tshwj xeeb). Nws txhais tau tias yog qhov ntsuas kub hloov pauv thaum lub sijhawm ua haujlwm, nws yuav tsis raug coj mus rau hauv tus account. Tus nqi no txawv ntawm ib nti mus rau lwm qhov yog li nws yuav tsum nkag mus rau tus kheej hauv REFTEMPERATURE txhais thaum pib ntawm daim duab.

Ua ntej txuas rau lub xeev cov khoom sib txuas, txheeb xyuas tias qhov hluav taws xob tso tawm yog nyob rau hauv qhov kev txhawb nqa los ntawm koj qhov kev xa tawm (3V txog 25V hauv kuv qhov teeb meem, Circuit Court tsim nyob ib puag ncig 11V). (hwm lub polarity)

Cov txiaj ntsig no tsis yog qhov ntsuas kub hauv qib lossis Fahrenheit tab sis qhov tshwm sim ntawm qhov sib piv rau digital hloov pauv yog li lawv sib txawv ntawm 0 thiab 1024. Kuv siv 5V qhov ntsuas hluav taws xob yog li thaum lub tshuab tso zis tawm ze 5V, qhov hloov pauv tau tshwm sim nyob ze 1024.

Kauj Ruam 6: Kho PID

Kuv yuav tsum hais tias kuv tsis yog tus kws tshaj lij tswj hwm, yog li kuv pom qee qhov tsis ua haujlwm rau kuv tab sis kuv tsis tau lees tias nws ua haujlwm rau txhua tus.

Ua ntej tshaj plaws, kuv yuav tsum piav qhia qhov kev zov me nyuam ua dab tsi. Kuv tau siv qee qhov software PWM: lub txee tau nce ntxiv ntawm txhua qhov rov ua dua kom txog thaum nws mus txog 20'000 (qhov twg yog rov pib dua rau 0). Kev ncua qeeb ua rau lub voj qis mus rau millisecond. Qhov kev pom zoo tshaj plaws ntawm peb yuav pom tias lub sijhawm tswj hwm nyob ib puag ncig 20 thib ob. Txhua lub voj pib nrog kev sib piv ntawm lub txee thiab tus pib. Yog tias lub txee qis dua qhov pib, ces kuv tig lub relay tawm. Yog tias nws loj dua, kuv qhib nws. Yog li kuv tswj hwm lub zog los ntawm kev teeb tsa qhov pib. Kev suav pib pib txhua txhua ob.

Tus tswj PID yog dab tsi?

Thaum koj xav tswj tus txheej txheem, koj muaj tus nqi koj ntsuas (analogData), tus nqi koj xav kom mus txog (tempCommand) thiab ib txoj hauv kev hloov kho lub xeev ntawm cov txheej txheem (seuil). Hauv kuv qhov xwm txheej nws tau ua tiav nrog qhov pib ("seuil" hauv Fab Kis tab sis yooj yim dua los sau thiab hais tawm (tshaj tawm "sey")) uas txiav txim siab ntev npaum li cas qhov kev hloov pauv yuav nyob thiab tawm (lub voj voog ua haujlwm) yog li tus nqi zog muab tso rau hauv qhov system.

Txhua tus neeg pom zoo tias yog tias koj nyob deb ntawm qhov koj xav mus txog, koj tuaj yeem kho qhov loj thiab yog tias koj nyob ze, xav tau kev kho me me. Nws txhais tau tias kev kho yog ua haujlwm ntawm qhov ua yuam kev (yuam kev = analogData-tempComand) Yog tab sis ntau npaum li cas? Cia peb hais tias peb muab qhov yuam kev dhau los ntawm tus lej (P). Qhov no yog tus tswj hwm feem. Mechanical lub caij nplooj ntoo hlav ua kev kho kom haum vim tias lub zog caij nplooj ntoo hlav yog sib piv rau lub caij nplooj ntoo hlav.

Tej zaum koj paub tias koj lub tsheb raug tshem tawm suav nrog lub caij nplooj ntoo hlav thiab lub damper (poob siab). Lub luag haujlwm ntawm lub damper no yog kom zam koj lub tsheb rov zoo li lub trampoline. Qhov no yog qhov ua tau raws li lub sij hawm siv los ua. Raws li tus damper, nws tsim cov tshuaj tiv thaiv uas yog sib piv rau qhov kev hloov pauv yuam kev. Yog tias qhov yuam kev hloov pauv sai, kho tau qis. Nws txo cov oscillations thiab overshoots.

Lub sijhawm sib sau ua ke nyob ntawm no kom zam kev ua yuam kev tas mus li (nws suav nrog qhov ua yuam kev). Qhov tseeb, nws yog lub txee uas tau nce lossis txo qis yog tias qhov ua yuam kev yog qhov zoo lossis tsis zoo. Tom qab ntawd kev kho yog nce lossis qis dua raws li lub txee no. Nws tsis muaj cov khoom siv sib npaug sib npaug (lossis koj muaj lub tswv yim?). Tej zaum yuav muaj qhov cuam tshuam zoo ib yam thaum koj coj koj lub tsheb mus rau qhov kev pabcuam thiab tus kws kho tsheb ceeb toom tias qhov kev poob siab yog qhov system qis heev thiab txiav txim siab ntxiv qee qhov ua ntej.

Txhua yam no suav nrog hauv cov qauv: kho = P*e (t)+I*(de (t)/dt)+D*ib feem (e (t) dt), P, I thiab D yog peb qhov ntsuas uas muaj yuav tsum tau kho

Hauv kuv cov ntawv kuv ntxiv lub sijhawm thib plaub uas yog "ua ntej" (pub rau pem hauv ntej) cov lus txib xav tau kom tswj tau qhov kub thiab txias. Kuv xaiv qhov kev hais kom ua sib npaug rau qhov kub (nws yog qhov kwv yees zoo ntawm kev poob cua sov. Nws yog qhov tseeb yog tias peb tsis quav ntsej cov hluav taws xob poob (T^4)). Nrog rau lub sijhawm no, tus neeg sib sau ua ke tau yooj yim dua.

Yuav ua li cas thiaj nrhiav tau cov kev ntsuas no?

Kuv sim ib txoj hauv kev uas koj tuaj yeem pom los ntawm googling "pid tuning temperature controller" tab sis kuv pom tias nws nyuaj rau thov thiab xaus nrog kuv tus kheej txoj kev.

Kuv txoj kev

Ua ntej muab P, I, D rau xoom thiab muab "K" thiab "tempCommand" rau qhov tseem ceeb me me (piv txwv li K = 1 thiab tempCommand = 100). Qhib lub kaw lus thiab tos, tos, tos… kom txog thaum qhov kub tau ruaj khov. Txog tam sim no koj paub tias nrog "seuil" ntawm 1*100 = 100, qhov kub tau nce X. Yog li koj paub tias nrog kev hais kom ua 100/20000 = 5% koj tuaj yeem mus txog X. Tab sis lub hom phiaj yog kom mus txog 100 vim nws yog "tempCommand". Siv qhov kev faib ua feem koj tuaj yeem suav K kom mus txog 100 (tempCommand). Los ntawm kev ceev faj kuv siv tus nqi me dua li qhov suav. Tseeb nws yog qhov yooj yim kom sov ntau dua li txias. Yog li thaum kawg

Kfinal = K*tempCommand*0.9/X

Tam sim no thaum koj pib tus tswj hwm, nws yuav tsum ib txwm ua rau qhov kub uas koj xav tau tab sis nws yog txheej txheem qeeb tiag tiag vim tias koj tsuas yog them nyiaj rau cua sov poob. Yog tias koj xav mus los ntawm ib qhov kub mus rau lwm qhov, yuav tsum muaj ntau lub zog cua sov hauv lub system. P txiav txim siab tus nqi uas koj tso lub zog rau hauv qhov system. Teeb P rau tus nqi me me (piv txwv P = 10). Sim pib (yuav luag) txias txias. Yog tias koj tsis muaj qhov ntsuas loj, sim nrog ob npaug (P = 20) yog tam sim no koj tau sim ib yam dab tsi hauv nruab nrab. Yog tias koj muaj 5% overhoot, nws yog qhov zoo.

Tam sim no nce D kom txog rau thaum koj tsis muaj kev tshaj tawm. (ib txwm raug sim, Kuv paub qhov no tsis yog kev tshawb fawb) (Kuv coj D = 100)

Tom qab ntawd ntxiv kuv = P^2/(4*D) (Nws yog raws li Ziegler-Nicholts txoj kev, nws yuav tsum lav qhov ruaj ntseg) (rau kuv kuv = 1)

Vim li cas txhua qhov kev sim no, vim li cas ho tsis tshawb fawb?

Kuv paub … kuv paub! Muaj qhov kev xav loj heev thiab koj tuaj yeem suav qhov kev hloov pauv thiab Z hloov pauv thiab blablabla. Kuv xav tsim kom muaj kev sib sau ua ke thiab tom qab ntawd sau rau 10 feeb cov tshuaj tiv thaiv thiab sau qhov hloov pauv ua haujlwm thiab tom qab ntawd yog dab tsi? Kuv tsis xav ua lej nrog 200 nqe lus. Yog li yog leej twg muaj lub tswv yim, kuv yuav zoo siab kawm paub yuav ua li cas kom raug.

Kuv kuj xav rau kuv cov phooj ywg zoo tshaj Ziegler thiab Nichols. Lawv hais rau kuv kom nrhiav tus P uas tsim cov kev sib hloov thiab tom qab ntawd siv lawv txoj hauv kev. Kuv yeej tsis pom cov oscillations no. Qhov tsuas yog qhov kuv pom yog oooooooooovershoot rau saum ntuj.

Thiab yuav ua li cas ua qauv qhov tseeb tias cua sov tsis yog txheej txheem tib yam li txias?

Kuv yuav txuas ntxiv kuv cov kev tshawb fawb tab sis tam sim no cia pob koj tus tswj yog tias koj zoo siab nrog qhov ua tau zoo koj tau txais.

Kauj Ruam 7: Ntim Nws

Kuv tau nkag mus rau Moscow fablab (fablab77.ru) thiab lawv lub tshuab txiav laser thiab kuv zoo siab. Lub sijhawm no tau tso cai rau kuv ua pob zoo tsim hauv ib nias los ntawm lub plugin uas ua rau lub thawv ntawm qhov xav tau qhov ntev (h = 69 l = 66 d = 42 mm). Muaj ob qhov (diam = 5mm) nyob rau sab saum toj rau kev coj thiab hloov pauv thiab ib qho hlais ntawm ib sab rau cov phiaj xwm phiaj xwm. Kuv ruaj ntseg lub tshuab hloov pauv nrog ob daim ntoo thiab PCB nrog ob tus ntsia hlau. Kuv tau siv lub davhlau ya nyob twg thaiv rau cov xov hlau thiab rau PCB, ntxiv qhov hloov pauv ntawm cov hloov pauv thiab PCB lub zog tso tawm, txuas nrog coj mus rau PBO nrog tus tiv thaiv (300 Ohms) hauv koob. Kuv kuj siv ntsia thawv ntsia hlau rau rwb thaiv tsev hluav taws xob. Tom qab qhov kev xeem zaum kawg, Kuv tau kaw lub thawv. Qhov ntawd yog nws.