Część #1 - Sterownik 2in1 - Elektronika, komponenty oraz połączenia

[Suchejroo]

Nadszedł czas na pierwszą część praktyczną sterownika temperatury 2in1. Na początku przyjmijmy, że opis sterowanie PID, będzie oznaczało, że chodzi o sterowanie przy utrzymywaniu temperatury zacierania. Jest tam użyty adaptacyjny algorytm PID, który steruje sygnałem o wartości 0-255 w ciągu każdej sekundy. Odpowiednią wartość oblicza algorytm. Przy tym sterowaniu potrzebny jest przekaźnik SSR. Do kontroli temperatury fermentacji, wystarczy zwykły przekaźnik, ponieważ będzie on załączany zazwyczaj co kilka godzin. Przy sterowaniu PWM z częstotliwością 1s zwykły przekaźnik nie dałby rady. 

 

 Na pierwszy ogień przychodzi elektronika oraz komponenty użyte w projekcie, a są to między innymi:

 

1) Arduino Uno - w projekcie uzylem właśnie takiej płytki do zarządzania całością. W tym przypadku była to oryginalna wersja, lecz można użyć klona za 30zł. Ważne jest by mieć możliwość sterowania przekaźnikami, jeśli sterownik ma być użyteczny do algorytmu PID (sterowanie zacieraniem sygnałem ciągłym) potrzebujemy mieć do dyspozycji pin PWM. 

 

2) Wyświetlacz Nextion 3.2" - jest to ekran dotykowy o przekątnej 3.2". Firma Nextion oferuje do niego program o nazwie Nextion Editor w którym w bardzo prosty sposób możemy tworzyć własne projekty graficzne. W Części #0 mojego poradnika, mogliście zauważyć mój projekt graficzny, zapisywanie przepisów itp. Koszt takiego wyświetlacza to 109zł. Oczywiście nie każdy musi używać takiego ekranu - można zastosować ekran LCD 2x16 za około 14zł i wyświetlać tylko podstawowe informacje - na przykład aktualna temperaturę, temperaturę zadaną i czas do końca przerwy. 

 

3) Przekaźniki SSR - są to przekaźniki umożliwiające bezproblemowe sterowanie ciągłe sygnałem PWM o częstotliwości 1Hz. Wymagany przy sterowaniu PID. Można zamówic z Chin za około 15zł 

 

4) Termometr DS18B20 z sondą - ja korzystam z sondy 1m oraz przedłużyłem to sobie przewodami do płytki stykowej. Można zakupić od razu z dłuższą sondą. Koszt z polskiej dystrybucji to 11zł. Są również dostępne wersje 5m, 10m i ich koszt to odpowiednio 26 zł i 35 zł. 

 

5) płytka stykowa, przewody są to groszowe sprawy, możecie wykorzystać stary przedłużacz itp. 

 

6) Obudowa - można zrobić z czego Wam się podoba, stary karton, pojemnik po lodach lub kupić fajny pojemnik jak ja - koszt mojego to 43zł. Wymiary OBUDOWA PLASTIKOWA 218.2 X 296.8 X 119.6 Z39. Dostepne na allegro. 

 

7) Gniazdo potrójne B-Line 40zł - to równiez nie jest wymagane, można na stałe podłączyć przewody lodówki, bądź kotła automatycznego albo użyć tego co posiadacie w domu na podłączenie. Ja chciałem mieć kompletny sterownik, gotowy do rozbudowy

 

8 ) Złączki WAGO - 6zł. Złączek tych użyłem do rozdzielenia żył przewodu zasilającego. Bardzo fajne i szybkie wpinanie i odpinanie przewodów. 

 

Jak widać powyżej, gdy ktoś się postara może zrobić taki sterownik poniżej 80-90zł. Kwestia tego czego użyjecie i do czego to potrzebujecie. Ja Wam wskazuje koncept, możecie użyć dokładnie tego co ja. 

 

Na poniższych zdjęciach możecie zauważyć gotowy sterownik po montażu wszystkich komponentów.

 

Rys.1 Zmontowany sterownik z dwoma przekaźnikami SSR - jeden do grzania drugi do chłodzenia. 

 

Rys.2 Podłączenie przewodu zasilającego oraz doprowadzenie żył do gniazdek elektrycznych. Aktualnie napisy lodówka i pas grzewczy są w rzeczywistości zamienione. 

 

Schemat jest banalnie prosty. Podłączamy każdą żyłę do osobnej szybkozłączki WAGO. Następnie ze złączki przewodu neutralnego proawdzimy dwa przewody do dwóch gniazdek elektrycznych bezpośrednio pod wejście N (przewód neutralny). Analogicznie robimy z przewodem PE(uziemienie doprowadzone do bolca). Jeśli chodzi o przewody fazowe to doprowadzamy do przekaźnika SSR (jeden z pinów do napięcia zmiennego 230V), natomiast drugi pin przekaźnika kierujemy do wejścia w gniazdku oznaczonego literą L(przewód fazowy). Przekaźnik SSR załączał będzie odpowiednio zasilanie do gniazdka. 

Na wejście przekaźnika SSR oznaczonego znakiem "+" podłączamy przewód z wyjścia cyfrowego Arduino - u mnie są to PIN 8 oraz PIN 9 dla obu przekaźników. Do "-" na SSR podłączamy GND z Arduino. W skrócie proces działa tak, że jeśli  Arduino wystawia stan wysoki (1 - 5V) na przekaźnik to załącza go, a ten przekazuje napięcie do urządzenia. Jeśli ustawimy wartość (0 - 0V) to urządzenie zostanie wyłączone.

Ja użyłem płytki stykowej do której doprowadziłem 5V i GND i stamtąd przekazywałem dalej. Chodzi o to że np. ekran Nextion też musi mieć doprowadzone 5V zasilania oraz GND i wtedy korzystam z wyprowadzonych już wartości na płytce stykowej.  Jeśli już jestesmy przy ekranie Nextion warto wspomnieć, że oprócz pinów GND oraz 5V posiada on dwa dodatkowe piny (TX i RX), które są odpowiedzialne za wymianę danych. Musimy podłączyć je do Arduino "na krzyż", czyli TX z Arduino na RX z ekranu, natomiast RX Arduino na TX ekranu. 

Podsumowując temat podłączeń. Nawet na pierwszy rzut oka jeśli wygląda to skomplikowanie, to naprawdę jest bardzo proste. Schemat jest banalny - w skrócie musimy (a dokładniej Arduino) w odpowiednim momencie załączyć przekaźnik by w przypadku lodówki załączyć ją lub wyłączyć w odpowiednim momencie. W przypadku grzałek, załączamy przekaźnik sygnałem PWM. W skrócie wytłumaczę co to jest. Poniżej możecie zauważyć sygnały PWM o różnym wypełnieniu. W skrócie chodzi o to że mamy sygnał o okresie T. Jest to nasza podstawa, u mnie jest to 1Hz, co odpowiada 1s. Co sekunde jest generowany jeden impuls. W przypadku arduino zmieniamy wypełnienie tego sygnału (x) od 0-255. Jeśli ustawimy 0, to przekaźnik będzie wyłączony, 255 będzie włączony, 127 będzie wypełnienie 50%, czyli 0,5s będzie załączony, 0,5s wyłączony. Sterując w taki sposób dostarczamy do grzałek 50% mocy. Jeśli Ci co nie rozumieją do końca tego tematu mogą poszukać informacji w google, bądź olać to, nie jest to niezbędne. Chciałem pokrótce nakreślić o czym mówię. 

 

 

Rysunki zaczerpnięte z forum forbot.pl 

 

To by było na tyle jeśli chodzi o elektronikę. Jeśli o czymś zapomniałem to to dodam - jeśli Wy chcecie by coś dokładniej opisać dajcie znać. 

Edytowane 10 Maja 2020 przez Suchejroo

[Robert87]

Brak zdjęć

Wysłane z mojego Ektra przy użyciu Tapatalka

[Suchejroo]

1 minutę temu, Robert87 napisał:

Brak zdjęć

Wysłane z mojego Ektra przy użyciu Tapatalka
 

Za szybko się dodało, godzinka i będzie gotowe jestem w trakcie edycji cały czas

 

[lukaschels]

Podoba mi się tuturial, zaczynam kompletowanie,

wyświetlacz w chinach 66 zł z dostawa z Polski https://pl.aliexpress.com/item/4000103990631.html?spm=a2g0o.cart.0.0.10e43c00jiJXOy&mp=1

zamiast Gniazdo potrójne B-Line  chyba można gniazda tablicowe za 4 zł sztuka

czy SSR-10DA z chin będzie odpowiedni ?

czy  taki klon bedzie ok? https://pl.aliexpress.com/item/32665372585.html?spm=a2g0o.productlist.0.0.b1db51713AfNid&algo_pvid=6ac01fe2-f907-435b-b17b-ea8917b8d4a6&algo_expid=6ac01fe2-f907-435b-b17b-ea8917b8d4a6-1&btsid=0b0a050b15891408673461497e3af8&ws_ab_test=searchweb0_0,searchweb201602_,searchweb201603_

[Suchejroo]

1 godzinę temu, lukaschels napisał:

Podoba mi się tuturial, zaczynam kompletowanie,

wyświetlacz w chinach 66 zł z dostawa z Polski https://pl.aliexpress.com/item/4000103990631.html?spm=a2g0o.cart.0.0.10e43c00jiJXOy&mp=1

zamiast Gniazdo potrójne B-Line  chyba można gniazda tablicowe za 4 zł sztuka

czy SSR-10DA z chin będzie odpowiedni ?

czy  taki klon bedzie ok? https://pl.aliexpress.com/item/32665372585.html?spm=a2g0o.productlist.0.0.b1db51713AfNid&algo_pvid=6ac01fe2-f907-435b-b17b-ea8917b8d4a6&algo_expid=6ac01fe2-f907-435b-b17b-ea8917b8d4a6-1&btsid=0b0a050b15891408673461497e3af8&ws_ab_test=searchweb0_0,searchweb201602_,searchweb201603_

Klon powinien być ok, dużo od Arduino w tym projekcie nie wymagamy, tylko wyjścia cyfrowe oraz wyjście PWM a tam takie chyba jest z tego co widzę. 

Co do SSR trzeba byc uważnym. Są przekaźniki ktore załącza załączają zasilanie zmienne 230V albo większe napięcia prądu stałego. Trzeba zwrócić uwagę by napięcie sterujące było w takim zakresie by spełniało nasze 5V napięcia stałego, oraz napięcie wyjściowe musi być napięciem zmiennym 230V. Z tego co widzę ten SSR spelnia te wymagania, lecz 10A to zdecydowanie za mało, polecam minimum 20A, ja korzystam z takiego 40A. 10A się spali przy elemencie wykonawczym 2500W, 20A będzie się sporo grzał, wymagane będzie chłodzenie/radiator. Mój 40A już był w miarę ciepły przy sterowaniu grzałkami 1000W oraz 1500W. Przy załączaniu lodówki nie będzie problemu, ponieważ moja lodówka ma pobór proądu o mocy 80W. Zależy od zastosowania. Polecam dopłacic do 40A jeśli ma być sterowanie grzałkami. Jeśli tylko lodówka zabezpieczyłbym się SSR 20A. 

[Rolnik Sam w Dolinie]

13 godzin temu, Suchejroo napisał:

...Przy sterowaniu PWM z częstotliwością 1s zwykły przekaźnik nie dałby rady. 

 

Zmień odrazu rozmiar ramki PWM na większy typu 5-10s bo potem będziesz się dziwił czemu regulacja dziwnie działa

To prąd zmienny 50Hz...

 

Jakub

[lukaschels]

A co w sytuacji gdy chciałbym jeszcze zasilanie mieszadła /pompy na 12v oraz dodatkowo sterowanie za pomocą 12v włączania kuchenki indukcyjnej według tego pomysłu
https://github.com/Manuel83/craftbeerpi/wiki/Hendi-Induction-cooker-model-3500-M--Setup
Lub niemieckich kolegów na których w sumie chce się wzorować
https://hobbybrauer.de/forum/viewtopic.php?f=21&t=133&hilit=brausoftware#p9126

Wysłane z mojego MI 9 przy użyciu Tapatalka

[tmk1]

Witam,

 

1. Dlaczego PWM, a nie sterowanie grupowe grzałką?

2. W środku skrzynki sterującej polecam użyć szyny DIN oraz na niej bezpośrednio umieścić komponenty takie jak przekaźniki SSR, zlączki wago zastąpić tzw. 'zugami'.

3. Doposażyć w zabezpieczenia nadprądowe przekaźniki SSR.

 

[Suchejroo]

3 godziny temu, Rolnik Sam w Dolinie napisał:

 

Zmień odrazu rozmiar ramki PWM na większy typu 5-10s bo potem będziesz się dziwił czemu regulacja dziwnie działa

To prąd zmienny 50Hz...

 

Jakub

Doskonale wiem jaką mamy częstotliwość sieci i szerokość 1s był dla mnie optymalny, ponieważ w sterowaniu adaptacyjnym PID regulator musi reagować szybko, nie co 10s. Powodowałoby to przeregulowanie wartości zdanej o nawet 2°C. Sterownik działa w jak najlepszym porządku, przy takim sterowaniu wrzucałem w części #0 wykres temperatury przy takim sterowaniu. 

 

2 godziny temu, tmk1 napisał:

Witam,

 

1. Dlaczego PWM, a nie sterowanie grupowe grzałką?

2. W środku skrzynki sterującej polecam użyć szyny DIN oraz na niej bezpośrednio umieścić komponenty takie jak przekaźniki SSR, zlączki wago zastąpić tzw. 'zugami'.

3. Doposażyć w zabezpieczenia nadprądowe przekaźniki SSR.

 

 

1. Można powiedzieć, że jest to sterowanie grupowe, ponieważ SSR posiada układ składający się z triaków i układu przejścia przez 0 układu. Przy załączonym sygnale PWM, przepuszcza pierwszą połówkę po wykryciu przejścia przez 0 sieci, natomiast przy wyłączeniu PWM analogicznie.

2. To jest projekt domowy, nie na sprzedaż, dla mnie w zupełności wystarcza tak jak jest - nie chce nie wiadomo ile już więcej inwestować

3. Nad tym też już myslałem, chociaż SSR nie ma izolacji galwanicznej, więc w razie przepięcia uszkodzi się SSR, natomiast nie uszkodzi to układu.

 

2 godziny temu, lukaschels napisał:

A co w sytuacji gdy chciałbym jeszcze zasilanie mieszadła /pompy na 12v oraz dodatkowo sterowanie za pomocą 12v włączania kuchenki indukcyjnej według tego pomysłu
https://github.com/Manuel83/craftbeerpi/wiki/Hendi-Induction-cooker-model-3500-M--Setup
Lub niemieckich kolegów na których w sumie chce się wzorować
https://hobbybrauer.de/forum/viewtopic.php?f=21&t=133&hilit=brausoftware#p9126

Wysłane z mojego MI 9 przy użyciu Tapatalka
 

Wszystko jest do zrealizowania, nie wiem jak przy napięciu 12V dokładnie to będziie, ale domyślam się, że można zrobić gniazdo starego zasilacza od laptopa, zrobić wyprowadzenia do odpowiednich komponentów i w taki sposób nimi sterować. Cięzko mi się zagłębiać w temat innego sterownika, szczególnie że jest on po niemiecku  

[lukaschels]

Myślałem że trochę to ugarniasz.
Ogólnie to myślę jakiekolwiek gniazdo dc będzie dobre. Ważne aby w odpowiednim momencie mi zwieralo zasilanie. Bo kuchenka musi być cały do prądu aby wentylatory działały, poprzez zwarcie na płytce przy pokrętle załącza się indukcja. Pytanie czy da radę takie zmiany wprowadzić, a raczej czy zdalnie jesteś mi wstanie pomóc. Bo narazie nie jest to trudne

Wysłane z mojego MI 9 przy użyciu Tapatalka

[Suchejroo]

43 minuty temu, lukaschels napisał:

Myślałem że trochę to ugarniasz.
Ogólnie to myślę jakiekolwiek gniazdo dc będzie dobre. Ważne aby w odpowiednim momencie mi zwieralo zasilanie. Bo kuchenka musi być cały do prądu aby wentylatory działały, poprzez zwarcie na płytce przy pokrętle załącza się indukcja. Pytanie czy da radę takie zmiany wprowadzić, a raczej czy zdalnie jesteś mi wstanie pomóc. Bo narazie nie jest to trudne

Wysłane z mojego MI 9 przy użyciu Tapatalka
 

Ogólnie powiem tak - dlatego przygotowuję mój sterownik, aby ktoś sobie zrobił bo niestety nie dysponuję czasem. Elektrykiem też nie, więc jak działa indukcja itp nie mam pojęcia   mogę pomóc z elektroniki, teorii sterowania bądź robotyki  

[Robert87]

Jak chcesz włączać mieszadło zasilane 12V to najlepiej uruchamiane przez przekaźnik sterowany napięciem jakim dysponujesz. Musisz mieć zasilacz 12V zrobiony np ze starego zasilacza ATX, przekaźnik i regulator obrotów PWM do 10A zasilany 12V

 

Mój sterownik co prawda nie jest taki jak Wy robicie, ale też mam mieszadło i sterowanie nim z jednego urządzenia.

 

Mieszadło zbudowane z silnika do wycieraczek z jelcza, czyli 24V.

 

Zasilacz 24V w prawym górnym rogu, po jego lewej stronie ta mała płytka to regulator obrotów PWM.

 

 

 

Wysłane z mojego Ektra przy użyciu Tapatalka

 

 

 

[Suchejroo]

no i widzisz @lukaschels zawsze Ci ktoś coś pomoże

[Suchejroo]

18 minut temu, Robert87 napisał:

Jak chcesz włączać mieszadło zasilane 12V to najlepiej uruchamiane przez przekaźnik sterowany napięciem jakim dysponujesz. Musisz mieć zasilacz 12V zrobiony np ze starego zasilacza ATX, przekaźnik i regulator obrotów PWM do 10A zasilany 12V

 

Mój sterownik co prawda nie jest taki jak Wy robicie, ale też mam mieszadło i sterowanie nim z jednego urządzenia.

 

Mieszadło zbudowane z silnika do wycieraczek z jelcza, czyli 24V.

 

Zasilacz 24V w prawym górnym rogu, po jego lewej stronie ta mała płytka to regulator obrotów PWM.

 

 

 

Wysłane z mojego Ektra przy użyciu Tapatalka

 

 

 

Swietna sprawa! Wygląda kozacko  

[Robert87]

Dziękuję za uznanie;) projekt na dniach przejdzie testy w boju:) testy z wodą w kadziach przeszło genialnie, PID po samostrojeniu utrzymuje temperaturę zadana z odchyleniem max 0,1°C czyli jest ultraprecyzyjnie, dodam tylko że grzałki są sterowane zwykłym przekaźnikiem a nie SSR, także sterownik ma trudniej utrzymać temperaturę bez sterowania mocą.

Wysłane z mojego Ektra przy użyciu Tapatalka

[lukaschels]

Pięknie to wygląda ale dwie rzeczy mniej ograniczają jestem noga w tym sprawach, znaczy kumam coś ale potrzebuje instrukcji jak krowa na rowie by nie popsuć.

 

Czyli jak rozumiem do tego wszystkiego obudowy pakujemy jeszcze zasilacz ATX, regulator PWM i jeszcze jeden przekaźnik SSR.

Dzieki temu zasilaczowi mógłbym  również zwierać załączanie kuchenki (bo tak naprawdę można robić to ręcznie za pomocą zasilacza 12V i włacznika on/off po dolutowaniu kabli i przecięciu ścieżki )

 

Ogólnie to craft beer pi było by najlepsze bo ma gotowe rozwiązanie ale mój problem jest taki że po polsku ledwo go rozumiem. Druga sprawa podoba mi się to urządzenie bo łączy dwa w jednym

 

[Robert87]

Nie potrzebujesz przekaźnika SSR tylko zwykłego z cewką. Są dużo tańsze i wystarczy Ci takie coś. Lista zakupów:

Zasilacz ATX
Przekaźnik 12V / 230V 10A
Przełącznik ON/OFF
Regulator PWM
Trochę kabelków
Złącze DC do 5-10A
Silnik wycieraczek 12V

Wysłane z mojego Ektra przy użyciu Tapatalka

[lukaschels]

To ja mam,  zbudowałem mieszało z silnika wycieraczek, jest regulator obrotów i  biegi (i mogę go tez podłączyć do pompy ). Mi chodzi o to czy da rade podłączyć tego sterownika aby w tym pięknym menu sobie to zaprogramować aby załączał sie co jakiś czas, albo w określonym progu.

 

Po drugie to nie meritum moich pytań. To mogę pominąć. Najważniejsze dla mnie to  aby sterownik zwierał mi kable na 12 V jak potrzeba grzać na kuchence indukcyjnej. Bo nie mam grzałki i nie potrzeba mi 230. Tu raczej pytanie do konstruktora czy w tym wszystkim da rade zrobić modyfikacje że w trybie zacierania zamiast na gniazdo 230, będzie podawać napięcie na gniazdo DC. A trybie fermentacji tak jak Op napisał

 

A może muszę poczekać na kolejna część tutorialu zamiast tutaj drążyć

[Suchejroo]

6 minut temu, lukaschels napisał:

To ja mam,  zbudowałem mieszało z silnika wycieraczek, jest regulator obrotów i  biegi (i mogę go tez podłączyć do pompy ). Mi chodzi o to czy da rade podłączyć tego sterownika aby w tym pięknym menu sobie to zaprogramować aby załączał sie co jakiś czas, albo w określonym progu.

 

Po drugie to nie meritum moich pytań. To mogę pominąć. Najważniejsze dla mnie to  aby sterownik zwierał mi kable na 12 V jak potrzeba grzać na kuchence indukcyjnej. Bo nie mam grzałki i nie potrzeba mi 230. Tu raczej pytanie do konstruktora czy w tym wszystkim da rade zrobić modyfikacje że w trybie zacierania zamiast na gniazdo 230, będzie podawać napięcie na gniazdo DC. A trybie fermentacji tak jak Op napisał

 

A może muszę poczekać na kolejna część tutorialu zamiast tutaj drążyć

A to jeśli o to chodzi to na pewno się da. Wtedy musisz kupić przekażnic DC/DC - na piny wejściowe podajemy 5V oraz GND, natomaist na wyjściowe wpinamy się w obwód 12V DC i wtedy mozesz załączać kuchenke jeśli jest sterowana na 12V.  I wszystko można dodać do takiego ekranu żeby włączać wyłączać przekaźnik

 

Masz tu link - sterujesz czyms takim. Przekaźnik SSR

Edytowane 11 Maja 2020 przez Suchejroo
Dodanie linka

[lukaschels]

i juz jasne.

Kuchenka cały czas podłączana jest do gniazdka w ścianie, natomiast 12 V ją jakby wybudza do działania. moc i tak ręcznie muszę ustawić na pokrętle. 

 

Rozważam różne rozwiązania to mnie zainteresowało ze względu na funkcje 2w1  inwestuje w jeden sprzęt który częściej będę używał. Do tego andruido wydaje sie że ma mniejszy próg wejścia niz malina