पानी के तापमान को सही ढंग से नियंत्रित करना

मेरे पास सेटअप है:

अरुडिनो डूमिलानोव
ऑप्टिकल रिले के साथ जुड़ा छोटा वॉटर हीटर (PWM ठीक है)
पनरोक DS18B20 तापमान सेंसर
पानी की अज्ञात मात्रा (लेकिन तापमान सेंसर और हीटर हमेशा पानी के नीचे हैं)।

तापमान सेंसर रीडिंग के आधार पर मैं पानी के तापमान को कैसे ठीक से नियंत्रित कर सकता हूं? सटीक रूप से, मेरा मतलब है तापमान सेंसर की सटीकता (इस मामले में, C 0.5 ° C)। सब कुछ Arduino पर चलना चाहिए, इसलिए कोई अतिरिक्त डेटा संग्रहण या प्रसंस्करण शक्ति उपलब्ध नहीं है। डिबगिंग के लिए, मैं स्पष्ट रूप से कंप्यूटर का उपयोग कर सकता हूं।

मैंने पीआईडी चलाने की कोशिश की है, लेकिन यह वास्तव में कठिन लगता है

ओवरसाइज़िंग से बचें - शुरू में टारगेट तापमान पर, या जब (ठंडा) पानी डाला जाता है
ठंडा पानी डालने के बाद ठीक से स्थिर करें।

pwm pid

— ओली
स्रोत

क्या आपने अपना पीआईडी ट्यून किया था, या आप केवल मानक मूल्यों का उपयोग कर रहे थे?

— पीटर ब्लूमफील्ड

मैंने पीआईडी मापदंडों को विभिन्न 'कैसे पीआईडी ट्यून करने के लिए गाइड' के साथ ट्यून करने की कोशिश की, बिना किसी भाग्य के। मैंने PIDAutotune भी आज़माया , लेकिन इससे बेहतर कुछ नहीं निकाल सका। मैं यह नहीं कह रहा हूं कि पीआईडी इसके लिए फिट नहीं हो सकती।

— ओली

पानी गर्म होने से आपको बहुत सारी विसंगतियां होने वाली हैं। तापमान जांच के सापेक्ष आपके टैंक में हीटर कहां है?

— मैट क्लार्क

आपको संभवतः कुछ ऐसा जोड़ना होगा जो पानी को पूरे तापमान पर समरूप बनाने के लिए पानी में मिलाता है। फिर आपको अपने हीटिंग तत्व के थर्मल गुणों को ध्यान में रखना होगा, विकलांगों के बाद इसे ठंडा होने में कितना समय लगता है, आदि ... यह निर्भर करता है कि सिस्टम में कितना पानी है। यदि आप हीटिंग तत्व के तापमान को नियंत्रित कर सकते हैं, तो यह एक लंबा रास्ता तय करेगा।

— डेनियल

आपके इश्यू एटीएम का हिस्सा नहीं है, लेकिन ध्यान देने योग्य है: सटीकता, सटीकता और दोहराव को भ्रमित न करें। सटीकता का अर्थ है कि रिपोर्ट किया गया तापमान वास्तविक तापमान के कितना करीब है। सटीक सबसे छोटा अंतर है जो डिवाइस को अलग कर सकता है (DS18b20 के लिए .0625 degC)। पुनरावृत्ति एक ही तापमान की माप एक दूसरे से कितनी भिन्न है। पहले की तुलना में अंतिम दो अधिक चिंताजनक हैं। यहां तक कि साथ +/- 0.5degC सटीक सेंसर, तब भी आप के भीतर करने के लिए तापमान पकड़ सकता है (या कम से कम मतभेद भेद है, जो एक आवश्यक शर्त है) में कुछ 1 / 16ths degC का ....

— JRobert

जवाबों:

आपको अपने सिस्टम की प्रतिक्रिया समय और अपने माप की पुनरावृत्ति को जानने के लिए अपने डेटा (विश्वास स्थापित करने) की आवश्यकता है। मैं सुझाव देता हूं कि हीटर को चालू करने से पहले नमूने लेने और उन्हें औसत करें।

Imho, पानी खुशी से 0.5 डिग्री सेल्सियस के भीतर नहीं रहेगा। आप मोटे और ठीक मोड के लिए अनुमति दे सकते हैं? बड़े मतभेदों के लिए एक उच्च PWM का उपयोग करें और फिर लक्ष्य के करीब होने पर PWM को कम करें।

एक बार अपने लक्ष्य पर पहुंचने के बाद, ऐसे कुछ साधन हैं जिनसे आप तापमान स्थिरता में सुधार करने की कोशिश कर सकते हैं। जबकि पीआईडी जैसी पूर्व-निर्मित चीजें कई के लिए काम करती हैं, मैं सामान्य रूप से इस तरह की कार्यक्षमता को मैन्युअल रूप से लागू करता हूं।

— क्रिस के
स्रोत

ब्रेटम, डीई (त्रुटि में परिवर्तन की दर) नियंत्रण पैरामीटर के रूप में बदल जाएगा, इस मामले में हीटर तत्व सिग्नल की पल्स चौड़ाई को संशोधित किया गया है, पीआईडी द्वारा अलग है। मेरा यह कहना कि तापमान त्रुटि परिवर्तन की दर एक खराब विकल्प थी। व्युत्पन्न शब्द तापमान (4.186 kJ / (kg K) @ 20C से 4.219 kJ / (kg K) @ 100C) के साथ पानी की विशिष्ट गर्मी में छोटे बदलावों की देखभाल करने के लिए भी काम करेगा ।

मेरी बात, हाँ व्युत्पन्न शब्द डीई के परिवर्तन की दर के लिए गणना करता है। चूंकि यहां त्रुटि वांछित तापमान और वास्तविक तापमान के बीच का अंतर है, इसलिए व्युत्पन्न तब दर में परिवर्तन की गणना करता है जिस पर पानी गर्म होता है।

समस्या अक्सर एक व्युत्पन्न शब्द के साथ एक स्थिर प्रणाली बनाने के लिए कठिन है। एक पीआईडी प्रणाली मुख्य रूप से आनुपातिक शब्द पर आधारित होनी चाहिए। जब आप पानी की मात्रा बदलती हैं, तो मेरी राय में, आप पीआईडी की तुलना में अधिक गैर-रैखिकता पैदा कर रहे हैं। इस कारण से, पीआईडी को कुछ दोहराए जाने की आवश्यकता है और यदि जल स्तर गंभीर रूप से भिन्न है, तो उसकी प्रणाली अब दोहराए जाने योग्य नहीं है।

ओपी के लिए: मेरे समान डिजाइन में, मैं पानी को वापस ठंडा करने की एक विधि के रूप में पानी चलाने के लिए एक छोटे रेडिएटर / प्रशंसक कॉम्बो और एक 12 वी डीसी पंप का उपयोग करने का प्रयास करने जा रहा हूं। मुझे लगता है कि यह बेहतर काम कर सकता है। सफल होने पर, मैं आपको बता दूंगा।

— MattEE
स्रोत

Arduino SE में आपका स्वागत है! यह सीधे सवाल का जवाब नहीं देता (यह किसी अन्य टिप्पणी के लिए अधिक उत्तर लगता है)। क्या आप यह स्पष्ट करने के लिए संपादन बटन का उपयोग कर सकते हैं कि यह जानकारी प्रश्न का उत्तर कैसे देती है? धन्यवाद!

— अनाम पेंगुइन

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आपको पानी की मात्रा स्थिर रखने की आवश्यकता है। पानी की मात्रा अलग-अलग होने पर पानी का तापमान बढ़ने की दर बदल जाएगी (आपके बताए अनुसार ठंडा पानी मिलाकर)। एक आनुपातिक-अभिन्न-व्युत्पन्न नियंत्रक (पीआईडी) उस चर के व्युत्पन्न (परिवर्तन की दर) को देखने का काम करता है जिसे आप नियंत्रित करने की कोशिश कर रहे हैं। यदि तापमान परिवर्तन की दर (यथोचित) स्थिर नहीं है तो आपका पीआईडी कभी ठीक से काम नहीं करेगा।

पानी की विशिष्ट गर्मी, मुख्य रूप से समीकरण क्यू = ग में देखो मीटर dt। क्यू गर्मी जोड़ा है, जो मुझे लगता है कि आपके सेटअप में स्थिर है। m पदार्थ के गर्म होने का द्रव्यमान है (इसे स्थिर रखा जाना चाहिए!)। c पानी की विशिष्ट ऊष्मा है, जो 4.186 जूल / ग्राम * डिग्रीसी है। यदि Q, m, और c स्थिर हैं, तो dT, जिस दर पर आपका पानी टेंप उठेगा, वह भी स्थिर रहेगा (वास्तव में c तापमान के साथ थोड़ा भिन्न होता है, लेकिन मैं कहूंगा कि यदि आप 0- से काम कर रहे हैं तो इसे अनदेखा कर सकते हैं। 100C)। अपने पीआईडी को निरंतर पानी की मात्रा के साथ ट्यून करने की कोशिश करें और आपको बेहतर परिणाम मिल सकते हैं।

आप किस वॉटर हीटर का उपयोग कर रहे हैं? मैं फिलहाल कुछ ऐसा ही कर रहा हूं, लेकिन केमिस्ट्री लैब से हॉट प्लेट का इस्तेमाल करने और भारी ओवरशूट का अनुभव करने की कोशिश कर रहा हूं। Ive एक एक्वैरियम हीटर पर स्विच करने पर विचार किया, लेकिन जानना चाहेंगे कि आप क्या उपयोग कर रहे हैं?

-मैट

— मैट
स्रोत

पीआईडी मानती नहीं है कि परिवर्तन की दर स्थिर है। यदि डीई (त्रुटि में परिवर्तन की दर) स्थिर थे, तो "डी" शब्द नहीं होगा। इसके अलावा, पानी उच्च तापमान पर धीमी गति से गर्म करने जा रहा है क्योंकि अधिक गर्मी के लिए नाममात्र भाप खो जाता है कि कितना पानी है। पीआईडी को एक विशेष थर्मल द्रव्यमान के लिए आदर्श रूप से ट्यून किया जा सकता है, लेकिन यह अभी भी पानी के स्तर और टेम्पो / दबावों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए काम करना चाहिए।

— ब्रेटम