Паяльная станция: паяльник DSS-90 и фен DFS-90

Обсуждаем цифровые устройства...
Аватара пользователя
mr_kot
Друг Кота
Сообщения: 4625
Зарегистрирован: Пт ноя 27, 2009 18:12:27
Откуда: Черкассы, UA
Контактная информация:

Re: Цифровая паяльная станция своими руками.(V 2.0)

Сообщение mr_kot »

a5021 писал(а):Нет смысла в ПИДе.

Нет смысла в ПИДе, нет смысла в операционном усилителе...
Это уже на религию смахивает :)))
Давайте сразу выкладку, в чем там еще нет смысла, да на этом и закончим :beer:

ЗЫ
А как там тема по операционникам? Ссылочкой не поделитесь? Или этот вопрос ушел на второй план, и сейчас более насущный - это ПИД?
Изображение

В мире нет вредных веществ, в мире есть вредные количества © Д.И.Менделеев
Когда на форуме переходят на "Вы", в реальной жизни уже давно бьют морду © автор неизвестен.
Аватара пользователя
mr_kot
Друг Кота
Сообщения: 4625
Зарегистрирован: Пт ноя 27, 2009 18:12:27
Откуда: Черкассы, UA
Контактная информация:

Re: Цифровая паяльная станция своими руками.(V 2.0)

Сообщение mr_kot »

a5021 писал(а):По операционникам я дал все аргументы, касающиеся моей позиции. С цифрами и расчетами.

Вот и по ПИД сделайте то же самое, пожалуйста. Желательно уместить в одно сообщение. И клавиатура целая останется, и пальцы.
Хотя, честно говоря, по операционникам не видел ни цифр, ни расчетов...

a5021 писал(а):Лучше не мешайте пожалуйста.

Сорри, я просто мимо проходил :)))
Изображение

В мире нет вредных веществ, в мире есть вредные количества © Д.И.Менделеев
Когда на форуме переходят на "Вы", в реальной жизни уже давно бьют морду © автор неизвестен.
a5021
Друг Кота
Сообщения: 6452
Зарегистрирован: Пт сен 13, 2013 13:11:31

Re: Цифровая паяльная станция своими руками.(V 2.0)

Сообщение a5021 »

tiler писал(а):Но в обобщенном случае, при случайном непериодическом внешнем возмущении ПИД считается лучшим из регуляторов(см.файл). На эту тему есть и теория.

На вашей картинке написано, что ПИД является лучшим регулятором, если мы вообще ничего не знаем о процессе, которым управляем (in the absence of any knowledge of the process to be controlled -- ориг.). В нашем же случае, мы все же кое-что знаем. И то, что мы знаем, совсем не играет на руку адептам ПИДа. В первую очередь это несимметричный характер управления: мы можем управлять скоростью нагревания, но скорость охлаждения от нас не зависит. Выливается это в то, что подходить к точке регулирования нам приходится более медленно. Если у нас случаются несколько "бросков" нагрузки с малыми промежутками между ними, то на режим мы вообще рискуем не выйти, пока броски не прекратятся. Когда же система настроена так, что эти броски будет учитывать, то чудеса начнутся после их прекращения. Английская википедия в примере про печку и открытую дверь рекомендует на период бросков вообще отключать интегральную составляющую, чтобы избавить систему от разбалансировки. Эта же википедия утверждает, что хотя ПИД и является одним из эффективных и в то же время простых механизмов управления, но не для всех случаев он является оптимальным (это как раз в пику "лучшести" ПИДа).

Насчет неоптимальности это как раз наш случай. Для паяльника недогрев (медленный разогрев) при пайке теплоемких элементов более болезненный недостаток, чем не очень точное удержание температуры и кратковременный перегрев жала после "тяжелой" пайки у релейного (правильнее все же было бы говорить линейного) регулятора. Тот случай, когда ПИД (в его классическом виде) будет ухудшать условия пайки. Разумеется, всякий ПИД можно допилить под конкретные условия, но будет ли такой ПИД-на-костылях лучше простого линейного регулятора, не совсем очевидно.

В статье про ПИД-регуляторы на хабре упоминаются прецеденты, когда даже поверенные изделия страдают весьма неприятными дефектами функционала. Маловероятно, что те, кто их проектировал, а паче чаяния, поверял, мало делали "ПИД-контроллеров для различных объектов управления" или не были "достаточно хорошо знакомы с этим алгоритмом". Тем не мене, кривые ПИДы это реальность. Любительские ПИДы с упрятанными в закрытые прошивки алгоритмами это отдельная песня. Вы никогда не узнаете почему сгорел ваш любимый паяльник, когда вы вышли на пять минут покурить, т.к. у вас нет способа уточнить алгоритм ПИДа и/или проверить его функционал. И даже если сто человек из повторивших конструкцию наслаждаются ее идеальной работой, ничто не гарантирует, что конкретно у вас не произойдет драматического стечения обстоятельств, когда ПИД пойдет в разнос. Я это говорю не к тому, что такое обязательно случится, скорее, чтобы проиллюстрировать очевидную мысль, что при реализации похожего функционала следует отдавать предпочтение простым алгоритмам перед сложными и плохо прогнозируемыми.

Линейный регулятор для паяльника удобнее, проще, надежнее и безопаснее. Даже если в плане точности он проигрывает ПИДу.
Аватара пользователя
Леонид Иванович
Друг Кота
Сообщения: 4779
Зарегистрирован: Сб апр 02, 2011 12:40:46
Откуда: Минск
Контактная информация:

Re: Цифровая паяльная станция своими руками.(V 2.0)

Сообщение Леонид Иванович »

a5021 писал(а):Линейный регулятор для паяльника удобнее, проще, надежнее и безопаснее.


А что Вы понимаете под линейным регулятором? Из простейших регуляторов известны П-регулятор, ПИ-регулятор, ПИД-регулятор. Большинство аналоговых схем регуляторов температуры, построенных на ОУ, представляют собой ПИ-регуляторы с фиксированными коэффициентами, заданными номиналами резисторов и конденсаторов. Перевод регулятора в цифровую форму его сути не меняет.
a5021
Друг Кота
Сообщения: 6452
Зарегистрирован: Пт сен 13, 2013 13:11:31

Re: Цифровая паяльная станция своими руками.(V 2.0)

Сообщение a5021 »

Леонид Иванович писал(а):А что Вы понимаете под линейным регулятором?


Прошу меня простить, я выразился не очень удачно. Конечно же имелся ввиду двухпозиционный регулятор (компаратор). Термин "линейный" употреблен в данном контексте ошибочно.
Аватара пользователя
mr_kot
Друг Кота
Сообщения: 4625
Зарегистрирован: Пт ноя 27, 2009 18:12:27
Откуда: Черкассы, UA
Контактная информация:

Re: Цифровая паяльная станция своими руками.(V 2.0)

Сообщение mr_kot »

a5021 писал(а):Еще бы, вы же даже отвечали на мой пост от 29 октября с.г., где эти самые цифры и расчеты содержались

Сейчас специально просмотрел несколько последних страниц. Всего за 29 октября 15 сообщений, 7 из них - Ваши. Но ни в одном нету ни цифр, ни расчетов...
Хотя, если расчетами Вы считаете линейное уравнение:
a5021 писал(а):Упрощенно, у = a * x + b...

а цифрами:
a5021 писал(а):"Обычный припой" плавится при температуре чуть выше 180 градусов.

Тады ОЙ!
Изображение

В мире нет вредных веществ, в мире есть вредные количества © Д.И.Менделеев
Когда на форуме переходят на "Вы", в реальной жизни уже давно бьют морду © автор неизвестен.
protons
Родился
Сообщения: 8
Зарегистрирован: Пт дек 04, 2009 11:28:59

Re: Паяльная станция: паяльник DSS-90 и фен DFS-90

Сообщение protons »

Кто может подсказать номинально резисторов R30 и R31,
Последний раз редактировалось protons Вт ноя 05, 2013 00:07:27, всего редактировалось 1 раз.
Аватара пользователя
Леонид Иванович
Друг Кота
Сообщения: 4779
Зарегистрирован: Сб апр 02, 2011 12:40:46
Откуда: Минск
Контактная информация:

Re: Паяльная станция: паяльник DSS-90 и фен DFS-90

Сообщение Леонид Иванович »

protons, номиналы указаны на схеме, 10 Ом и 100 Ом.

Для ярых противников ПИД (оказывается, есть и такие viewtopic.php?p=1827894#p1827894) выкладываю версию прошивки DSS-90 и версию софта, который позволяет включить релейное управление нагревателем. Для этого в поле Hyst нужно ввести значение гистерезиса, отличное от нуля. При нулевом значении включается ПИД. Значение гистерезиса станция запоминает в EEPROM и дальше работает с этим значением. От себя скажу, что никаких недостатков у ПИД при эксплуатации станции не выявлено. Впрочем, как и преимуществ. Если не считать того, что в релейном режиме показания температуры на дисплее скачут. На рисунке графики нагрева, сначала с ПИД, потом в релейном режиме. Во время пайки тоже особых различий нет - ПИД повышает мощность, в релейном режиме меняется скважность.

Изображение
Вложения
DSS-90_rel_hex.zip
(14.53 КБ) 250 скачиваний
PidLook_rel.zip
(522.77 КБ) 291 скачивание
Аватара пользователя
Vseryj
Держит паяльник хвостом
Сообщения: 980
Зарегистрирован: Вс авг 05, 2012 12:46:33
Откуда: Сделан в СССР

Re: Цифровая паяльная станция своими руками.(V 2.0)

Сообщение Vseryj »

По моим замерам, китайский клон хакко907 имеет сопротивление терморезистора при температуре плавления припоя (~180гр) равным 90 ом и при разогреве жала до 480 градусов это сопротивление увеличивается до 165 ом. Ставим этот терморезистор в нижнее плечо резистивного делителя, 150 ом в верхнее. Считаем делитель и получаем 1,875 вольта на точке плавления олова и 2,619в на температуре 480 градусов. В отсчетах АЦП это будет 383 и 535 соответственно. На 300 градусов диапазона выходит 152 отсчета АЦП, т.е. два градуса на отсчет.

И много найдётся желающих повторить станцию с дискретностью в 2 градуса, отсутствием информации о процессе разогрева до 180°, отказом от режима сна с понижением температуры паяльника...? Стоит ли сокращение одного ОУ потери функциональности и эстетики?
Что касается ненужности ПИД (ПИ)- а зачем от него отказываться? Не понимаю. :? Компараторный режим только увеличит время установления температуры и стабильность температуры жала. С ZD, Соломоном и т.п. "деревянными" паяльниками- ещё такое пройдёт, с Хакко907 и клонами- минимум прийдётся шаманить с показаниями, с Хакко Т12 и т.п.- уже в статике будут колебания температуры жала в несколько десятков градусов (проверенно на собственном опыте). А вообще то, что вам нужно (непосредственное подключение т.резистора, отсутствие ПИД)- уже реализовано, найти можно в Радио-мурзилке за прошлые годы.
a5021
Друг Кота
Сообщения: 6452
Зарегистрирован: Пт сен 13, 2013 13:11:31

Re: Цифровая паяльная станция своими руками.(V 2.0)

Сообщение a5021 »

Vseryj писал(а):И много найдётся желающих повторить станцию с дискретностью в 2 градуса, отсутствием информации о процессе разогрева до 180°, отказом от режима сна с понижением температуры паяльника...?


Вы тоже не читаете, а сразу пишете? Задайтесь вопросом, что означают 383 отсчета. Когда вы поймете их физическую сущность, то вполне сможете убедиться, что в этой шкале оказывается есть и 382 и 381 и 200 и 100 и т.д. отсчетов. Все это соответствует температурным значениям ниже 180 градусов. Если они вам зачем-то нужны, то можете их использовать. Когда же мы собрались использовать регулятор для пайки, а не наблюдения за тем, как циферки бегают, то все, что нам нужно знать, это когда паяльник вышел на режим.

Насчет дискретности, ну будьте уже серьезнее. Вы, что, можете органолептически обнаружить разницу между температурой паяльника, скажем, 250 и 251 градус? В какой ситуации требуется такая точность? Что вас смущает в шаге равном двум градусам?

Стоит ли сокращение одного ОУ потери функциональности и эстетики?


Никакой потери нет. Если кто-то ошибочно думает, что воткнув копеечное ОУ можно получить повышенную точность, то тем самым такой человек обманывает себя. Если не принять должных мер, а их обычно никто и не принимает, то в схеме с ОУ происходит значительная потеря точности. Искажения и ограничения возникают сразу в нескольких местах, начиная от напряжения смещения ОУ, температурного дрейфа и заканчивая неспособностью получать на выходе значения rail-to-rail. При таких раскладах получить два отсчета на градус может только неисправимый оптимист. Вы хоть бы задумались, LM35 -- прецизионный датчик, калиброванный производителем дает около одного градуса точности в диапазоне двухсот градусов. Датчики попроще, скажем, филипсовский KTY84/150 имеет паспортную погрешность плюс-минус тридцать градусов при измеряемой температуре в триста градусов Цельсия. Здесь же вы на кусок проволоки с высокой зависимостью сопротивления от температуры (а именно так выглядит термодатчик в hakko907), вывешенной на длинных проводах, которые шикарно собирают помехи от импульсной силовой части, прикрутив кустарный усилитель с отвратительными параметрами, гордо измеряете температуру с точностью в пол-градуса в диапазоне четырехсот градусов. Не смешно? Мне почему-то грустно.

Что касается ненужности ПИД (ПИ)- а зачем от него отказываться? Не понимаю. :? Компараторный режим только увеличит время установления температуры и стабильность температуры жала.


По времени установления компаратор вне конкуренции, т.к. двигая температуру вверх он выдает всегда 100% мощности, а вниз температура у нас идет путем естественного охлаждения, тип регулятора тут вообще не при чем. Стабильность в условиях значительной непериодической нагрузки хуже у ПИДа. Причину этого я уже описывал ранее. То, что ПИД якобы лучше удерживает температуру, когда паяльник лежит на подставке, пусть впечатляет ценителей.

А вообще то, что вам нужно (непосредственное подключение т.резистора, отсутствие ПИД)- уже реализовано, найти можно в Радио-мурзилке за прошлые годы.


То, что мне нужно ни в какой мурзилке никогда не публиковалось. Отдельные решения и идеи, это да. С удовольствием их заимствую. Идеи и решения видящиеся мне сомнительными предпочитаю проверить на состоятельность. Собственно, чем-то таким я здесь и занимаюсь.
Аватара пользователя
Vseryj
Держит паяльник хвостом
Сообщения: 980
Зарегистрирован: Вс авг 05, 2012 12:46:33
Откуда: Сделан в СССР

Re: Цифровая паяльная станция своими руками.(V 2.0)

Сообщение Vseryj »

По времени установления компаратор вне конкуренции, т.к. двигая температуру вверх он выдает всегда 100% мощности...

Скажем, есть паяльник Хакко FX951. Задаём температуру 300° и на этой температуре прекращаем нагрев, а он, собака, нагревается ещё на полсотни градусов. Потом идёт остывание и на 299° врубается нагрев, но температура ещё понижается на несколько градусов прежде чем начать расти. Мистика или физика?
Когда же мы собрались использовать регулятор для пайки, а не наблюдения за тем, как циферки бегают, то все, что нам нужно знать, это когда паяльник вышел на режим.

Когда я что то делаю для себя, я стараюсь делать по максимому, и "как циферки бегают"- для меня так же имеет не последнее значение.
a5021
Друг Кота
Сообщения: 6452
Зарегистрирован: Пт сен 13, 2013 13:11:31

Re: Цифровая паяльная станция своими руками.(V 2.0)

Сообщение a5021 »

Vseryj писал(а):Скажем, есть паяльник Хакко FX951. Задаём температуру 300° и на этой температуре прекращаем нагрев, а он, собака, нагревается ещё на полсотни градусов. Потом идёт остывание и на 299° врубается нагрев, но температура ещё понижается на несколько градусов прежде чем начать расти. Мистика или физика?


Я полез посмотреть, что за FX951 такая и на сайте производителя обнаружил преинтереснейший график:
Изображение
Нет никаких таких ужасов, которые вы тут рассказываете, но более любопытно другое -- при пайке маленьких кусочков бессвинцового припоя диаметром 1.6мм и длиной 5мм на что-то наподобие фольгированного гетинакса, броски тепературы случаются где-то градусов под семьдесят. Причем, во время пайки температура на точку регулирования так и не выходит. График похож на результат работы ПИДа. Причем, подкрученного ПИДа. На такие мысли наводит сравнение с гафиком HAKKO937. Это стоит обмозговать.

Когда я что то делаю для себя, я стараюсь делать по максимому, и "как циферки бегают"- для меня так же имеет не последнее значение.

"По максимуму" хорошо бы еще как-то сочеталось с "по уму". Какую вы пользу обычно извлекаете из бегающих цифирей, которые еще и достоверностью не блещут?
tiler
Встал на лапы
Сообщения: 147
Зарегистрирован: Пт авг 03, 2012 01:41:52

Re: Цифровая паяльная станция своими руками.(V 2.0)

Сообщение tiler »

a5021 писал(а):На вашей картинке написано, что ПИД является лучшим регулятором, если мы вообще ничего не знаем о процессе, которым управляем (in the absence of any knowledge of the process to be controlled -- ориг.). В нашем же случае, мы все же кое-что знаем. И то, что мы знаем, совсем не играет на руку адептам ПИДа. В первую очередь это несимметричный характер управления

a5021, c содержанием вашего ответа на мой пост я абсолютно согласен. Только иным представителям поколения-некст это повторять без толку, потому что, судя по высказываниям, там и на другие вопросы всегда находятся самые примитивные ответы, как правило, однотипные. Зачем стучаться в дверь за которой ничего нет? Иное дело- с кривыми ПИД-системами. Вот смотрите, возьмем условного Петра Петровича, который при каждом неудобном для него техническом вопросе мгновенно всегда делает ссылку на собственное "я", на свой личный опыт. И "я" для него вообще важная вещь в любом даже чисто техническом вопросе, если присмотреться. Казалось бы- это неважно. Но ведь разработка систем тесно завязана на подходы. Про "закрытые" прошивки я вообще молчу. И вот Петр Петрович в одном месте сообщает, что много делал "ПИД-контроллеров для различных объектов управления" и "достаточно хорошо знаком с этим алгоритмом", но почти тут же, параллельно этому заявляет о "провальности" его же ПИД-проекта управления ручным паяльником. По какой причине? а по причине наличия теплового сопротивления между кончиком жала и датчиком температуры(читай инерционности жала). Недавно о нем узнал. Как такое объяснить?
Можно бы было повторять, что всякое применение усложненной технологии требует не только анализа применимости, но и обоснования целесообразности. Но это будет крик вопиющего в пустыне, там другая проблема. Мне кажется, в этом главная причина кривых ПИД-регуляторов где надо и где не надо, а уж только потом в том, что ПИД требуют костылей и тщательного допиливания, что называется, "по месту".
Последний раз редактировалось tiler Вт ноя 05, 2013 06:43:11, всего редактировалось 1 раз.
tiler
Встал на лапы
Сообщения: 147
Зарегистрирован: Пт авг 03, 2012 01:41:52

Re: Цифровая паяльная станция своими руками.(V 2.0)

Сообщение tiler »

Леонид Иванович писал(а):А что Вы понимаете под линейным регулятором? Из простейших регуляторов известны П-регулятор, ПИ-регулятор, ПИД-регулятор.

Перечисленное- лишь разновидности одного только типа регулятора, которые к тому же, как и все любые системы с закрытой пелей обратной связи, вовсе не простейшие. А целесообразность применения любой сколько-нибудь усложненной системы требует обоснования.
Леонид Иванович писал(а):Происходит недорегулирование, которое я хотел устранить введением ПОС, но пока руки не дошли. А релейный алгоритм управления паяльником никаких преимуществ перед ПИД не имеет, скорее, наоборот, колебания температуры будут больше.

Это только лишь если о системе судить по показаниям датчика температуры, а не жала! В реальности же у обычного паяльника(когда нас интересует жало, а не датчик) в некоторых режимах ручной пайки(а кто знает, какие они?) простой регулятор не только может иметь преимущество перед ПИД, но и быть вообще самым оптимальным. Такова реальность. Доказательство- хрестоматийный пример с открывающейся дверью печки.
Насчет ПОС. Если в вашей закрытой прошивке на самом деле реализован честный ПИД(со всеми тремя его компанентами: пропорциональной, интегральной, дифференциальной), то о какой такой ПОС вы говорите?
Аватара пользователя
Vseryj
Держит паяльник хвостом
Сообщения: 980
Зарегистрирован: Вс авг 05, 2012 12:46:33
Откуда: Сделан в СССР

Re: Цифровая паяльная станция своими руками.(V 2.0)

Сообщение Vseryj »

Нет никаких таких ужасов, которые вы тут рассказываете

Может потому, что здесь не "компараторное управление"?
Какую вы пользу обычно извлекаете из бегающих цифирей, которые еще и достоверностью не блещут?

А какая польза от стрижки, бритья и быть стильно одетым? Вроде как обросшим, в телогрейке и валенках- и тепло, и экономно. И что, при непосредственном подключении датчика достовернось показаний увеличивается?
Аватара пользователя
Леонид Иванович
Друг Кота
Сообщения: 4779
Зарегистрирован: Сб апр 02, 2011 12:40:46
Откуда: Минск
Контактная информация:

Re: Цифровая паяльная станция своими руками.(V 2.0)

Сообщение Леонид Иванович »

tiler писал(а):Только иным представителям поколения-некст это повторять без толку


Как Перт Петрович отвечу, что я уже далеко не поколение next, давно борода седая и умирать скоро.

tiler писал(а):Петр Петрович в одном месте сообщает, что много делал "ПИД-контроллеров для различных объектов управления" и "достаточно хорошо знаком с этим алгоритмом", но почти тут же, параллельно этому заявляет о "провальности" его же ПИД-проекта управления ручным паяльником. По какой причине? а по причине наличия теплового сопротивления между кончиком жала и датчиком температуры(читай инерционности жала). Недавно о нем узнал. Как такое объяснить?


Про величину теплового сопротивления жала действительно узнал недавно, только когда делал станцию. Раньше не думал, что всё настолько плохо. Проект провальный не из-за ПИД-регулятора, и из-за конструкции паяльника. Релейное управление тоже проверил (с гистерезисом ±2°C), благо оно сводится к двум строчкам на Си. К сожалению, пока не имею возможности вывести на график температуру кончика жала, но по показаниям мультиметра ее колебания при пайке такие же, как и для ПИД. При работе тоже никаких различий не заметил. Только показания температуры на дисплее сильно дергаются. Я никогда не утверждал, что применение ПИД в паяльной станции ведет к какому-то улучшению потребительских качеств. Но и ухудшения никакого я так и не смог заметить, уж извините.

tiler писал(а):главная причина кривых ПИД-регуляторов


Почему это ПИД-регулятор кривой? Он самый что ни есть прямой.

tiler писал(а):В реальности же у обычного паяльника(когда нас интересует жало, а не датчик) в некоторых режимах ручной пайки(а кто знает, какие они?) простой регулятор не только может иметь преимущество перед ПИД, но и быть вообще самым оптимальным. Такова реальность.


Это какая-то другая реальность. Мне не удалось получить каких-либо преимуществ релейного регулятора перед ПИД для паяльной станции.

tiler писал(а):Если в вашей закрытой прошивке на самом деле реализован честный ПИД(со всеми тремя его компанентами: пропорциональной, интегральной, дифференциальной), то о какой такой ПОС вы говорите?


Мою реализацию ПИД очень просто проверить, так как сервисный софт паяльной станции позволяет пользователю менять все коэффициенты, а также видеть на графиках уставку, входное и выходное воздействие ПИД вместе с переходными процессами. Так что скрыть какую-то нечестность реализации у меня не получилось бы. Что касается ПОС, то я планировал измерять текущую мощность нагревателя, потом поток тепла умножать на тепловое сопротивление жала, получая разность температур. Эту разность добавлять к уставке ПИД. Таким образом можно было бы скомпенсировать тепловое сопротивление.
Аватара пользователя
Леонид Иванович
Друг Кота
Сообщения: 4779
Зарегистрирован: Сб апр 02, 2011 12:40:46
Откуда: Минск
Контактная информация:

Re: Цифровая паяльная станция своими руками.(V 2.0)

Сообщение Леонид Иванович »

Для всех желающих выложил версию прошивки и версию управляющего софта с поддержкой релейного регулирования: viewtopic.php?p=1829102#p1829102 Так что можете на практике посмотреть, что лучше.

Изображение
Вложения
pid_rel_.gif
(71.15 КБ) 3479 скачиваний
a5021
Друг Кота
Сообщения: 6452
Зарегистрирован: Пт сен 13, 2013 13:11:31

Re: Цифровая паяльная станция своими руками.(V 2.0)

Сообщение a5021 »

Леонид Иванович писал(а):Релейное управление тоже проверил (с гистерезисом ±2°C), благо оно сводится к двум строчкам на Си. К сожалению, пока не имею возможности вывести на график температуру кончика жала, но по показаниям мультиметра ее колебания при пайке такие же, как и для ПИД. При работе тоже никаких различий не заметил. Только показания температуры на дисплее сильно дергаются.


Помехами это не может быть вызвано? Работающий ШИМ, например, может хорошо "отдавать" в датчике. ШИМ, кстати, также зло в паяльнике.

Это какая-то другая реальность. Мне не удалось получить каких-либо преимуществ релейного регулятора перед ПИД для паяльной станции.

Эти преимущества существуют вне зависимости пытается их кто-то получить или нет. Абзацем выше я похоже обнаружил еще один: в релейном регуляторе процессы семплирования и управления нагрузкой разнесены по времени и переходные от коммутации не могут оказывать существенного воздействия на точность замеров. ПИД же, скорее всего, управляет мощностью посредством ШИМа, который практически всегда активен. Прямоугольники в нагревателе могут запросто "светить" на разных частотах, включая довольно высокие. Импульсная высокочастотная помеха в канале измерения вещь пренеприятнейшая, не мне вам об этом рассказывать.

Что касается ПОС, то я планировал измерять текущую мощность нагревателя, потом поток тепла умножать на тепловое сопротивление жала, получая разность температур. Эту разность добавлять к уставке ПИД. Таким образом можно было бы скомпенсировать тепловое сопротивление.


Здесь я не очень понимаю, что называется "Обратной Связью". Какой смысл в этих манипуляциях, если, если мы понятия не имеем, что в данный момент происходит с жалом?

Для всех желающих выложил версию прошивки и версию управляющего софта с поддержкой релейного регулирования: viewtopic.php?p=1829102#p1829102 Так что можете на практике посмотреть, что лучше.

С какой частотой идет опрос термодатчика? На графике видно, что идет запаздывание переключения нагревателя. Это только гистерезис? Кстати, зачем он?
В возможности выбора алгоритма управления что-то есть.
Аватара пользователя
Леонид Иванович
Друг Кота
Сообщения: 4779
Зарегистрирован: Сб апр 02, 2011 12:40:46
Откуда: Минск
Контактная информация:

Re: Цифровая паяльная станция своими руками.(V 2.0)

Сообщение Леонид Иванович »

a5021 писал(а):Помехами это не может быть вызвано?


Это не помехи на датчик, а результат работы релейного алгоритма. Температура испытывает периодические колебания.

a5021 писал(а):ПИД же, скорее всего, управляет мощностью посредством ШИМа ... Импульсная высокочастотная помеха в канале измерения вещь пренеприятнейшая, не мне вам об этом рассказывать.


В моей станции управление нагревателем может программно выбираться между фазовым (обрезаются полупериоды сетевой частоты), или сигма-дельта (равномерное распределение целого числа полупериодов на заданном интервале времени). Второй способ в отношении помех лучше, но на практике наводок на датчик не вижу ни в том, ни в другом случае. Термопара ведь является источником сигнала с очень низким внутренним сопротивлением.

a5021 писал(а):Какой смысл в этих манипуляциях, если, если мы понятия не имеем, что в данный момент происходит с жалом?


Если прибегнуть к электрическому эквиваленту тепловой схемы паяльника, то жало представляет собой электрическое сопротивление. Поток тепла, пропорциональный мощности нагревателя - это сила тока. Температура - электрический потенциал. Если на одном выводе резистора потенциал нам известен и известен ток, то на основе известного сопротивления можно вычислить потенциал второго вывода. Более того, можно поддерживать его постоянным, изменяя потенциал первого вывода. Т.е. фактически можно скомпенсировать тепловое сопротивление жала. А что с ним конкретно происходит - знать не надо.

a5021 писал(а):С какой частотой идет опрос термодатчика?


АЦП работает с периодом дискретизации 500 мкс, данные с АЦП поступают на децимирующий FIR-фильтр, на выходе которого период дискретизации увеличивается до 100 мс. С таким периодом работает и ПИД-алгоритм.

a5021 писал(а):На графике видно, что идет запаздывание переключения нагревателя. Это только гистерезис? Кстати, зачем он?


Запаздывание вызвано транспортной задержкой при передаче тепла. После выключения нагревателя температура датчика еще некоторое время повышается, а при включении еще некоторое время падает. Гистерезис нужен для ограничения частоты включения нагревателя. Можно выставить гистерезис 0.1 градуса, тогда можно считать, что его вообще нет. Но качественно при этом картина не меняется.
a5021
Друг Кота
Сообщения: 6452
Зарегистрирован: Пт сен 13, 2013 13:11:31

Re: Цифровая паяльная станция своими руками.(V 2.0)

Сообщение a5021 »

Леонид Иванович писал(а):
Это не помехи на датчик, а результат работы релейного алгоритма. Температура испытывает периодические колебания.


Ваш график выглядит несколько синтетическим, т.к. "колебания температуры" имеют форму близкую к синусу. Масштаб конечно маловат, но по тому, что можно разобрать видно, что остывание происходит со скоростью близкой к скорости нагревания, а такого не может быть. По моим представлениям, график должен иметь несколько пилообразную форму с более острым фронтом разогрева и пологим остывания. У вас выходит, что скорость подачи тепла сопоставима со скоростью его передачи в окружающую среду. При таких раскладах паяльник должен разогреваться неприемлемо долго, если будет разогреваться вообще. Что-то не так.

В моей станции управление нагревателем может программно выбираться между фазовым (обрезаются полупериоды сетевой частоты), или сигма-дельта (равномерное распределение целого числа полупериодов на заданном интервале времени). Второй способ в отношении помех лучше, но на практике наводок на датчик не вижу ни в том, ни в другом случае. Термопара ведь является источником сигнала с очень низким внутренним сопротивлением.


Теоретически, да, термопара с точки зрения помехоустойчивость выглядит привлекательнее терморезистора. По поводу модуляции: хватает вашей системе быстродействия переключать каждый полупериод, т.е. получать исходные 50 гц в нагревателе? Я пытаюсь понять насколько точно можно дозировать нагрев.

Если прибегнуть к электрическому эквиваленту тепловой схемы паяльника, то жало представляет собой электрическое сопротивление. Поток тепла, пропорциональный мощности нагревателя - это сила тока. Температура - электрический потенциал. Если на одном выводе резистора потенциал нам известен и известен ток, то на основе известного сопротивления можно вычислить потенциал второго вывода. Более того, можно поддерживать его постоянным, изменяя потенциал первого вывода. Т.е. фактически можно скомпенсировать тепловое сопротивление жала. А что с ним конкретно происходит - знать не надо.


В таком случае говорить об обратной связи не представляется возможным, что положительной, что отрицательной. Откуда тогда возникает термин ПОС, употребленный вами в одном из сообщений?

Насчет эквивалентной схемы, помимо резистивных свойств, она отчетливо обнаруживает свойства электрической емкости. Возможно это так же стоит учитывать. Эта емкость сглаживает пульсации нагревателя, как и изменения со стороны нагрузки. Если пульсирующий характер нагрева релейного регулятора кому-то режет глаз, то нужно понимать, что в значительной степени эти пульсации будут сглажены присутствующей в системе теплоемкостью.

АЦП работает с периодом дискретизации 500 мкс, данные с АЦП поступают на децимирующий FIR-фильтр, на выходе которого период дискретизации увеличивается до 100 мс. С таким периодом работает и ПИД-алгоритм.


Не совсем понятно. 100+100 или всего 100 ? По любому, получается многовато. Плюс вы тратите время на расчеты и передачу данных. Выходит, что в лучшем случае вы можете дозировать нагрев порциями не короче 100мс. Зачем тогда модуляция 10мс, если данные для принятия решения включать или выключать вы получаете гораздо реже?


Можно выставить гистерезис 0.1 градуса, тогда можно считать, что его вообще нет. Но качественно при этом картина не меняется.


К "картине" вообще много вопросов. Разрешение в 0.1 градуса для термопары неизвестного происхождения свидетельствует о весьма отчаянной решительности. С такой точностью хорошо будет шум ОУ, например, мерять и включать нагреватель на 100мс в моменты, когда этого совершенно не требуется. Еще не такие горбы на графике вырастут. Поясню, что для термопары типа "К" температурный коэффициент примерно равняется 41 мкВ/градус. Соответственно, разрешению 0.1 градуса будет соответствовать шаг напряжения равный 4.1 микровольт. Уверенные манипуляции такими значениями свидетельствуют либо о высочайшем профессионализме, либо о безнадежном оптимизме.
Ответить

Вернуться в «Цифровая техника»