ПИД регулятор

[DerAlex]

[DerAlex]

[DerAlex]

Добавлено (14.10.2015, 21:58)
---------------------------------------------
Первая плата.Преобразование напряжения со входа ТЕМПЕРАТУРА в градусы .Входное напряжение изменяется от 0.7 В до 1.4 В .
Выходное значение соответствует 50 ....100 градусов Цельсия.

Добавлено (14.10.2015, 22:03)
---------------------------------------------
Для вычисления среднего арифметического значения температуры
использовал блок пользователя предложенный Airis.

[DerAlex]

Добавлено (15.10.2015, 09:57)
---------------------------------------------
Вторая плата.Коммутатор входных сигналов.

[DerAlex]

Добавлено (15.10.2015, 10:04)
---------------------------------------------
Третья плата . Гистерезис или зона нечувствительности.Вырабатывает управляющие сигналы для работы интегратора и дифференциатора.

[DerAlex]

Добавлено (15.10.2015, 10:14)
---------------------------------------------
Четвертая плата. Операции интегрирования и дифференцирования . Суммирование пропорциональной, интегральной и диффенциальной составляющих управлющего сигнала.Формирование сигналов управления клапаном.

[DerAlex]

Добавлено (15.10.2015, 10:20)
---------------------------------------------
Пятая плата. Передача данных ЗАДАНИЯ и ТЕМПЕРАТУРЫ через COM порт на компьютер для мониторинга.

[DerAlex]

Текст программы .То же что и на рисунках.

Добавлено (15.10.2015, 15:16)
---------------------------------------------
Испытания ПИД регулятора пока не представляется возможным провести, поэтому настройка параметров откладывается на какое то время.

[kipiaxxx]

Предлагаю коллегам ознакомиться с детальным описанием нескольких модификаций микроконтроллерных терморегуляторов.
 
https://yadi.sk/i/a9Z3bPX5jpsSU
Это вырезки из журнала Радиолюбитель за 2011 г. Цикл статей С. Зелепукина. 

Полностью журналы доступны на оф. сайте:
http://www.radioliga.com/prod01.htm

[kossn93]

немного оффтоп,DerAlex, как вы подключали к ардуине аналоговые датчики?

[DerAlex]

На предыдущих страницах есть подключение датчика температуры через источник тока.

[DerAlex]

Добавлено (19.10.2015, 13:27)
---------------------------------------------
Сейчас вместо 12 вольт я подал 5 вольт.

[DerAlex]

Добавлено (19.10.2015, 13:34)
---------------------------------------------
Схема подключения .Только вместо операционных усилителей я использовал схему источника тока.

[kossn93]

а потом скалирование опытным путем? или там четкая зависимость есть температура-сопротивление-напряжение?

[DerAlex]

Первую плату поглядите, там все наглядно. Первый коэфициент подобрал опытным путем.Остальные по формуле.

Добавлено (19.10.2015, 13:59)
---------------------------------------------
Для термометров сопротивления тип 50М и 100М в диапазоне температур 0....150
градусов расчет сопротивления ведется по упрощенной формуле.
Rt=R0{1+At},где Rt - сопротивление датчика при требуемой температуре,R0 -
сопротивление датчика при нуле градусов Цельсия.(50 ом для градуировки
50М и 100 ом для 100М). A - температурный коэффициент равный 0,00428 .

НАПРИМЕР -Температура 60 градусов Цельсия, нужно рассчитать сопротивление датчика при температуре плюс 60 градусов,
                                     Rt = 50 ом * ( 1 + 0,00428*60 ) = 62,84 ом.

Добавлено (19.10.2015, 14:00)
---------------------------------------------
Сделал обратное преобразование. Миливольты в градусы.

[kipiaxxx]

Схема подключения .Только вместо операционных усилителей я использовал схему источника тока.

Есть несколько пожеланий по схеме:
1. Обязательно использовать Aref Ардуины. Недорого и сердито будет для этого использовать TL431 в типовом включении.
2. Ещё одну TL431 использовать для формирования образцового тока через ТСМ50. Вот схема из апноута (нужно только её перевернуть, чтобы ток втекал в заземлённый датчик)

3. Ток через ТСМ50 можно увеличить до 5 мА. Его конструкция позволяет это без опасности существенного саморазогрева.

[DerAlex]

Входное напряжение изменяется от 700 мВ до 1400 мВ.
Это соответствует изменению температуры 50...100 градусов.
Если подать на вход A ref напряжение 2048 мВ можно будет
растянуть диапазон без дополнительного усилителя и повысить точность.Очень хорошо.

Добавлено (19.10.2015, 20:37)
---------------------------------------------
I датчика = 5 мА, R = 50 ом...100 ом.
U датчика = 250 мВ ..... 500 мВ.
Чтобы наиболее полно использовать диапазон
значений нужно A ref =512 мВ.
Реально ли такой источник напряжения собрать?

[kipiaxxx]

Чтобы наиболее полно использовать диапазонзначений нужно A ref =512 мВ.
Реально ли такой источник напряжения собрать?

Есть мнение, что это нецелесообразно.
Можно почитать здесь: http://mk90.blogspot.ru/2010/01/arduino_17.html
Я, во всяком случае, опору меньше 2,5 В не делаю, а по возможности использую 4,0...4,5 В. При этом замечено, что несколько выше линейность АЦП и меньше уровень шумов.
А что есть проблема с использованием ОУ типа LM358?

[alecs]

а сколько максимум напряжение можно подать на вход A ref? и какой тогда диапазон будет у аналогового входа?

[kipiaxxx]

а сколько максимум напряжение можно подать на вход A ref? и какой тогда диапазон будет у аналогового входа?

Напряжение A ref не должно превышать напряжение питания Ардуины. А диапазон АЦП остаётся неизменным 0...1023 ед.
------

Ещё несколько соображений:
1. Для уверенной регулировки температуры в пределах +/- 0,5 ^оС нужно обеспечить разрешающую способность АЦП порядка 10 единиц на 1 ^оС. Т.е. 10-битный АЦП Ардуины может нам обеспечить измерение диапазона 0...100 ^оС.  ОК
2. Для температур 0...100 ^оС изменение сопротивления датчика ТСМ50 составляет примерно 20 Ом ( 0 ^оС - 50,00 Ом и 100 ^оС - 71,40 Ом)
3. При токе через датчик 5 мА получаем изменение напряжения на нём примерно 100 мВ. Маловато будет! Без усиления на ОУ для датчика ТСМ50 не обойтись.