Инфракрасная паяльная станция

VladimirSk: Рассмотрим один цикл. Температура достигла нужной и продолжает увеличиваться. Поступает команда на отключение нагревателя и спираль остывает.
Так будет происходить, если отключение производить по температуре платы. Для исключения такого явления я сделал вкл/откл по температуре поступающей на термопару возле трубок. Инерционность этой термопары не велика и выбросы "+" "-"слежение не превышают 2гр .Процесс происходит быстро, поэтому при откл., спираль и воздух не успевает сильно остывать. Спираль становиться только чуть менее красной (циклами ). Из за инерционности платы, на ней вообще нет
никаких вабросов.
VladimirSk: Кроме того этот процесс нелинейно связан с нагревом платы.
Процесс связан пропорционально в необходимом нам диапазоне температур. Для улучшения пропорциональности, к кончику термопары, прикреплён маленький кусочек текстолита.. Не сомневайтесь, нарисовано много графиков. Коэффициент
пропорциональности зависит от размера (инерционности) платы. Коэффициент пропорциональности, легко может быть автоматически выщитан по показаниям двух термопар, еще в начале нагрева.

VladimirSk: Уточню: УСРЕДНЕННОЙ, а усредняет у тебя реле, со всеми вытекающими.
Никаких последствий нет. Реле регулирует мощность следующим образом: 1сек. вкл- 1сек. выкл. 50%, 1.5сек. вкл- 0.75сек. выкл. 75% за 2сек., и так далее. Как мы рассматривали ранее, перепады в температуре спирали, расширяют полосу
ИК. От реле, я до сих пор не отказался, только потому, что они совершенно не доставляют никаких хлопот, и реализовать
на них можно всё, вплоть до ПИД регулятора, естественно точности 0.5гр. , как в ПИД, добиться не удастся, но для наших
целей достаточно.
VladimirSk: Здесь нет интегрирующих и дифференцирующих звеньев в цепи обратной связи управления.
Все эти коэффициенты, ты сам того не зная, включил ещё в процессе пробных замеров. Это я просто хотел обьяснить,
чем отличается нагрев по предварительным измерениям, от автоматического нагрева при измерениях в реальном времени.
Может и не удачное сравнение.

miron63: Реле регулирует мощность следующим образом: 1сек. вкл- 1сек. выкл. 50%
Да, все верно, но при этом происходит 3-и замера температуры за 1с. Или я не правильно понял алгоритм? Я, веду речь о растяжке времени. Что будет, если температуру измерять 1раз за 2с, за 5с, за 10с?
Грубый пример: первые 10 минут в сеть подали напряжение 440В, следующие 10минут 0В. Среднее напряжение в сети за 20 минут = 220В

VladimirSk: Я, веду речь о растяжке времени. Что будет, если температуру измерять 1раз за 2с, за 5с, за 10с?
Уже я ничего не понял. Зачем растягивать время? Микроконтроллер может произвести и обработать выше 1000 измерений в сек. При измерении 1раз в сек. рассогласование может стать равным нулю по времени 1.1сек, и лишних 0.9сек будет продолжать греть нагреватель.

miron63: Уже я ничего не понял. Зачем растягивать время?
Растяжка времени, нужна для реализации моего "вИдения" будущего алгоритма работы ИК станции. Будущий алгоритм работы, я изложу ближе к концу обсуждения ИК станции. А сейчас мы не поняли друг друга и, поэтому, остались каждый при своем мнении.
Предлагаю перейти к обсуждению узла измерения температуры. Как ты на это смотришь?

VladimirSk: А сейчас мы не поняли друг друга и, поэтому, остались каждый при своем мнении.
Наверное потому, что ты не изложил свой будущий алгоритм работы. Твой нынешний не может быть использован в автоматической системе. Свой нынешний, я изложил лишь в общих чертах. Изложить полностью - это нужно расписать каждую строчку микропрограммы.Там есть математические вычисления, выполнение различных условий, сравнения и т.п.
Не могу похвастаться высокой точностью( не хотел вводить малопонятные настраиваемые коэффициенты), но в ручном
режиме, такой точности не добиться.
VladimirSk: Предлагаю перейти к обсуждению узла измерения температуры. Как ты на это смотришь?
Не возражаю.

Измерение температуры
Термопары, материалы для термопар (обзор)
Если взять два различных металла (сплава) и один конец их сварить вместе, а за тем нагреть место спая, то на свободных концах появиться ЭДС (термоЭДС), пропорциональная разности температур, нагретого и свободных концов. Это свойство используют для измерения температуры в широком диапазоне. Наибольшее распространение нашли термопары из сплавов хромель – копель, хромель – алюмель, платина – родий и др. Градуировку, как правило, проводят при температуре холодных концов = 0 град. С (помещая их в тающий лед). Для других температур свободного конца термопары, имеются свои таблицы.
Хромель — сплав, состоящий из следующих элементов: хром — 8,7—10 %; никель — 89—91 %; кремний, медь, марганец, кобальт — примеси. Из сплава изготовляют проволоку для термопар. (с)

Копель — сплав, состоящий из следующих элементов: Ni (43—44%); Fe (2—3%); остальное Cu. Обладает высокой термоэлектродвижущей силой в паре со многими металлами и применяется для изготовления электродов термопар. (с)

Алюмель — сплав, состоящий из следующих элементов: Ni (93—96 %); Al (1,8—2,5 %); Mn (1,8—2,2 %); Si (0,8—1,2 %). Из сплава изготовляют проволоку для термопар. (с)

Термопары платина-родий и др., в качестве очень эффективного и долговечного измерения высоких (до 2200 °C) температур нашли широкое применение сплавы родия с иридием (например ИР 40\60) (с)

Т.к. термопара измеряет не абсолютную температуру (термоЭДС ), а РАЗНИЦУ, между нагретым (охлажденным) спаем и свободными концами, то необходимо предусмотреть, чтобы свободные концы не находились в нагретой зоне. На практике нужно вынести свободные концы за зону корпуса, в которой может быть повышенная температура. При измерении температуры нужно обеспечить хороший тепловой контакт спая, с измеряемым объектом.
На картинках: вид спая термопары (фото не мое); таблица значений термоЭДС от температуры для разных термопар (своб. концы = 0 град. С); таблица значений термоЭДС от температуры для разных термопар (своб. концы = 30 град. С).

Измерение температуры (продолжение)

Дальнейшая обработка сигнала, снятого со свободных концов термопары (для цифровой и аналоговой систем), различная. Для ИК станции, собранной на микроконтроллере, сигнал поступает на АЦП (внутренний контроллера, или внешний). В зависимости от требуемой точности, применяются АЦП с различной разрядностью. В выходной код АЦП необходимо добавить коррекцию на температуру, окружающей среды (т.к. ЭДС термопары = разности температуры спая и свободных концов).
Для аналоговой обработки применяют усилители-корректоры, собранные на операционном усилителе. Т.к. в дальнейшем, сигнал будет подаваться на АЦП, то его необходимо привести к уровню АЦП. Так, при температуре 300 град. С, сигнал на выходе ОУ, должен быть 300мВ. Коррекцию температуры окружающей среды и коэффициент усиления, настраивают подстроечными резисторами. При настройке, вместо термопары (с нагреванием\охлаждением), лучше использовать потенциометр или делитель напряжения с контролем по милливольтметру. Подавая последовательно на вход напряжения (эквивалентные ЭДС термопары из таблицы) для 300 град. С и температуры окр. среды, подстраивается нижняя и верхняя температура и так, несколько раз, пока не будет достигнута нужная точность.
Для ХА и ХК термопар коэффициенты усиления разные.
На рисунке: усилитель-корректор.

VladimirSk: Если, Вы, не против, то могу высказать несколько соображений, что необходимо изменить в вашей станции (на мой взгляд).

Только спасибо скажу.

miron63: Да, это так. Термопара возле нижнего нагревателя нужна для удержания постоянной температуры уже когда начнёт работать верхний нагреватель.

Я собирался делать по немного другому алгоритму.
Завтра расскажу...

VladimirSk: В выходной код АЦП необходимо добавить коррекцию на температуру, окружающей среды
Можно и так, но лучше сразу делать усилитель-корректор.
VladimirSk: Т.к. в дальнейшем, сигнал будет подаваться на АЦП, то его необходимо привести к уровню АЦП. Так, при температуре 300 град. С, сигнал на выходе ОУ, должен быть 300мВ.
Это напряжение зависит от Uref - АЦП. Оптимально - это 3-4 Вольта.
VladimirSk: На рисунке: усилитель-корректор.
В таком виде, как нарисовано на схеме, работать не будет. Вот если к R7 (в не доресованной части ) подключить
ещё дополнительные цепи, тогда да.
По моему мнению, в усилитель-корректор, надо вводить термоэлемент .