Guía completa para construir un controlador de temperatura PID

Descubrir elControlador de temperatura PIDComponentes, su diseño de circuitos, programación y montaje, así como sus aplicaciones. 

1. introducción

Es gratificante construir un controlador PID que pueda personalizar para satisfacer sus necesidades. El controlador PID utiliza elementos de Control proporcionintegrales y derivados para regular la temperatura con precisión. Este artículo es una guía para construir un controlador PID. Incluye los componentes necesarios, el diseño del circuito, la programación y el montaje.

2. Herramientas y componentes necesarios

Necesitará las siguientes herramientas y componentes para construir un controlador de temperatura PID:

Componentes:

Microcontrolador (por ejemplo, Arduino)

Sensor de temperatura (P. ej. termopar PT100).

Elemento de calefacción

Relés de estado sólido (SSRs)

Suministro de electricidad

Pantalla (por ejemplo, pantalla LCD)

Cables de conexión

Según sea necesario, resistencias y condensadores

Herramientas:

Hierro de hierro

mulómetro

Cables Jumper y breadboard

El destornillador y los alicates

Ordenador equipado con Arduino IDE u otro software pertinente

3. Diseño de circuitos

Es importante crear un diagrama de circuito, y luego conectar los distintos componentes. Estos pasos le ayudarán a:

Diagrama de

Comience dibujando un diagrama del circuito, mostrando todas las conexiones entre cada componente.

Conexión para Sensor de temperatura:

Conecte el sensor al controlador. Conecte la salida del sensor de temperatura a un pin analen un Arduino.

Elementos calentadores y SSR:

Los terminales de salida del SSR (relé de estado sólido) son el mejor lugar para conectar el elemento calefactor.

Conecte uno de los pines para la salida digital en el microcontrolador a los terminales de control SSR.

Fuente de alimentación:

Asegúrese de que su fuente de alimentación tiene la calificación adecuada para el elemento calentador, y cualquier otro componente. Conecte la fuente de alimentación al microcontrolador, así como el elemento calentador.

Mostrar:

Conecte el LCD al microcontrolador según fabricante#39;s instrucciones. Puede controlar la temperatura y el estado del controlador.

4. Programación de microcontroladores

El algoritmo PID es escrito y cargado al microcontrolador. Estos pasos deben seguirse:

Algoritmo PID:

Crear un algoritmo PID para leer el sensor's datos de temperatura, calcular el error y luego ajustar la salida del elemento calefactor en consecuencia.

Para simplificar el proceso, puede usar las bibliotecas PID ya disponibles (por ejemplo la biblioteca Arduino PID).

Código de carga:

Utilice el software Arduino IDE para cargar el código PID en el microcontrolador.

Verifique que el código contiene funciones para leer los datos del sensor y calcular la salida del PID, así como controlar el elemento calent.

5. Ajuste del parámetro PID:

Para lograr el mejor rendimiento, puede ajustar los parámetros PID Kp, Ki y Kd. Puede tomar algún ensayo y error antes de encontrar los valores correctos.

Fabricación fabricación fabricación

El montaje del hardware requiere colocar los componentes en una placa de circuito impreso o placa de conexión y conectarlos. Estos son los pasos a seguir:

Monuje:

Coloque los componentes en una placa de apoyo, y utilice cables puente para hacer una conexión temporal.

Compruebe que el circuito funciona correctamente.

Soldadura:

Transferir los componentes a una PCB una vez que el circuito ha sido probado y validado. Esto permitirá una instalación permanente.

Para garantizar la fiabilidad de la conexión eléctrica, suellos conectores al componente.

Pruebas:

Pruebe el sistema después de montar todos los componentes para asegurarse de que funciona de acuerdo a las expectativas.

Compruebe que la temperatura es precisa y que el elemento calefactor reacciona cuando cambia la temperatura.

Probar y calibrar el controlador PID

El controlador PID debe calibrarse y probarse para asegurar un control preciso de la temperatura. Estos pasos le ayudarán a:

Calibración inicial:

Para asegurar la precisión, calibrar el sensor al principio.

Compruebe que la salida del sensor corresponde con la temperatura.

Pruebe el controlador:

Establecer un objetivo de temperatura (setpoint), y observar la respuesta del PID.

Compruebe el controlador PID#Salida de temperatura de 39;s y lecturas de temperatura para asegurarse de que está manteniendo la temperatura establecida.

Ajuste fino:

Para mejorar el rendimiento del controlador, ajuste el parámetro PID (Kp Ki Kd).

Encuentre los ajustes que logran el equilibrio de respuesta y estabilidad por ensayo y error.

Casos de uso y aplicaciones

Puede adaptar un controlador PID para adaptarse a diferentes aplicaciones construyendo el suyo propio. Entre las muchas aplicaciones prácticas se encuentran:

Procesos industriales:

Los controladores de temperatura PID se utilizan para controlar procesos industriales, como alimentos y procesamiento químico.

Sistemas de HVAC

Use el control PID en sistemas de HVAC para lograr temperaturas cómodas.

Equipo de laboratorio:

Puede usar el controlador PID para controlar la temperatura en equipos de laboratorio como incubadoras, baños de agua y hornos.

Proyectos de bricolaje:

Utilice el control PID en proyectos de bricolaje tales como impres3d de cama calentada, cerveccasy control de clima.

6. Controlador PID 

El proyecto es un proyecto educativo y gratificante que le permitirá regular la temperatura con precisión en una variedad de aplicaciones. Puedes seguir las instrucciones en este artículo para diseñar el circuito y programar el microcontrolador. Luego, puede montar el hardware. Por último, calibrar el controlador para un rendimiento óptimo. Un control PID personalizado ofrece precisión, fiabilidad y versati. Es una herramienta útil tanto para uso industrial como personal.