Умное твердотельное реле с анализом ШИМ

[demonlibra]

Итого, собрал и проверил вариант с клоном digispark от Robotdyn.
Sketch немного отличается от того, который использовался в Arduino Nano.



Ссылка на файлы проекта: https://github.com/demonlibra/smart_ssr
Способ прошивки платы digispark: https://tsibrov.blogspot.com/2018/12/digispark.html
Если digispark окажется без загрузчика: https://tsibrov.blogspot.com/2018/12/mi ... iny85.html

Ссылки на комплектующие

Плата digispark:
https://aliexpress.ru/item/32733676895.html
https://robotdyn.com/attiny85-microusb- ... tible.html
Дополнительную информацию можно найти во вкладке Documents.

[demonlibra]

Работа твердотельного реле в режиме Random-Phase вызывает быстрое нарастание тока в момент включения, что может стать причиной помех для других устройств. Поэтому работа твердотельного реле в режиме Zero-Cross является предпочтительной.

Определение коэффициента заполнения ШИМ сигнала управления происходит как и в предыдущем варианте.
Только теперь это целые значения процентов, т.е. от 0 до 100, которые определяют количество полупериодов напряжения подаваемых на нагрузку.
В данном варианте отсутствуют расчёты арккосинуса, которые занимали много времени.

После стабилизации отклонение температуры от заданной не превышало 0.1 °С


Файлы проекта: https://github.com/demonlibra/smart_ssr

[demonlibra]

Добавил в Sketch равномерное распределение импульсов включения симистора во времени.

[demonlibra]

Сравнил работу обычного твердотельного реле и своего велосипеда (Smart-SSR).

Эксперимент проводился в следующей последовательности:

1. Автонастройка ПИД.
2. Нагрев до 85 и ожидание стабилизации температуры.
3. Запись показаний.

Мощность определялась косвенным методом. Вычисленный коэффициент заполнения умножается на мощность грелки.

Smart-SSR обеспечивает стабильность температуры в пределах десятых долей градуса.
С обычным твердотельным реле колебания температуры достигают пары градусов.

[oxd]

С обычным твердотельным реле колебания температуры достигают пары градусов.

А PID с обычным реле нормально откалиброван? У меня с китайской грелкой и обычным реле температура колеблется от 99.7 до 100.2 при установке в 100 градусов. Это на термисторе. Вы с поверхности снимали показания?

[demonlibra]

Перед измерениями проводил автокалибровку параметров ПИД.
Температура с термистора внутри грелки.
Показания температуры снимались командой M105, циклическим опросом в терминале раз в секунду.

У вас вполне могут другие результаты. Другой стол (алюминиевая пластина), другая грелка (у меня 600Вт), другое SSR, другая частота ШИМ от платы управления (у меня Lerdge).
Эксперименты при разных температурах так же вероятно дадут другие результаты.

Если я правильно понял, то у Вас грелка 300 Вт. А это как бы в два раз меньше, и при особенности работы SSR будет давать разные результаты.

[oxd]

Да у меня 300-ваттная. В принципе, все сходится, мощность отличается в два раза, дельта температур в четыре.

[demonlibra]

Повторю тест с другим реле. Вдруг напортачил чего-то.

[demonlibra]

Попробовал твердотельное реле OMRON G3NA-210B DC5-24 и написал Sketch для имитации работы такого реле для Arduino.
В обоих вариантах получил следующие результаты:

1. Твердотельное реле Zero-Cross не может обеспечить адекватную реакцию на ШИМ сигнала управления. На выходе получается "хаос". Я это описал в первом сообщении темы.
2. Несколько попыток автонастройки параметров ПИД дают большой разброс параметров. Вероятно надо настраивать ПИД вручную или проводить несколько настроек и после задавать средние значения параметров.
3. Некоторые попытки автонастройки параметров ПИД не завершаются. На последних циклах возможна выдача маленькой скважности ШИМ сигнала (<2%). Этого едва хватает для поддержания температуры, но не хватает чтобы превысить заданную температуру на 1 °C и перейти к следующему этапу.
4. Стабилизация температуры происходит через несколько минут после достижения заданной температуры.
5. Можно выбрать короткий участок (несколько минут), на котором температура получается довольно стабильной (разброс менее 1 °C). При длительном эксперименте разброс температуры достигает пары градусов. Спорить о том, важно это или нет, не буду.

Еще один тест:

ПС

Всё это просто эксперименты.
Я ни в коем случае не пытаюсь кого-нибудь убедить в необходимости обеспечения стабильности температуры стола в 0.1 °C.

[demonlibra]

У меня с китайской грелкой и обычным реле температура колеблется от 99.7 до 100.2 при установке в 100 градусов.

Обычное реле это какое? Электромеханическое, твердотельное Zero-Cross или твердотельное Random-Phase?
И к какой плате оно у Вас подключено?