control del calentador de cartucho

Question

Estoy interesado en diseñar con calentadores de cartucho para implementar un sistema de control de temperatura, con un microcontrolador de muestreo de sensores de temperatura y el control de los elementos de calefacción. Probablemente me decantaré por un cartucho calefactor, ya que son baratos.

Me preguntaba si hay algún circuito o pieza novedosa para controlar la temperatura de un calentador de cartucho desde un microcontrolador. El microcontrolador es capaz de generar una salida DAC, si eso ayuda.

Mi plan era tener el uC controlar la temperatura mediante el suministro de una onda cuadrada PWM en un relé de estado sólido, el control de la relación de trabajo de la energía. No estoy seguro de si los calentadores de cartucho naturalmente promedio de la energía en una temperatura media, o si se alteran de los transitorios.

Además, me gustaría poner todas las comprobaciones de seguridad posibles. Me gustaría tener un dispositivo de bucle abierto que pueda desconectar la alimentación (y mantenerla desconectada hasta que se reinicie el sistema) si ocurre algo catastrófico que provoque que la temperatura se dispare.

Answer 1

Es una pregunta muy amplia. Por lo general, los sistemas de proporción de tiempo se utilizan con calentadores de cartucho, con bases de tiempo de decenas de segundos y el sistema actúa como un filtro de paso bajo. Se puede ir un poco más rápido con un SSR.

Un control de temperatura es conceptualmente simple - medir la temperatura (PV) de un sensor, la condición de la señal y convertir a digital si es necesario, alimentar el PV y el punto de ajuste (SV) en un algoritmo de controlador y obtener la salida y ejecutar el actuador de salida, además de mostrar el PV / SV o cualquier otra cosa que quieras hacer. Los detalles pueden ser complejos.

Para la seguridad contra sobretemperatura debe procurar utilizar algo de tecnología diferente y lo más sencillo posible. Por ejemplo, un termostato de disparo rearmable o un simple termostato mecánico. Considere que el SSR puede (probablemente) fallar por cortocircuito en algún momento en el futuro. Si es posible que se produzcan lesiones o daños materiales importantes, hay que tener mucho cuidado.

Se pueden comprar controladores de temperatura modulares y muchos bucles de control industrial utilizan este tipo de módulos, ya sean discretos o formen parte de PLC u otros equipos de control.

Answer 2

Cualquier sistema de control debe definirse por sus parámetros de control de entrada-salida y la precisión deseada. Para ello, es necesario definir cuáles son las variables que entran en las entradas y salidas de la "función de transferencia", de modo que un ingeniero experto en sistemas de control pueda decidir cuál es la mejor forma de controlarlo.

• Potencia, control y entrada del sensor; resolución, rango y tolerancia de error
• Salidas Respuesta deseada, con variables que afectan a la velocidad (masa, volumen, potencia)

Por ejemplo, si quieres una precisión de 1'C y tienes una resolución de 0.5'C pero la temperatura del medio no cambia más de 0.5'C por minuto, entonces no necesitas PWM, sólo control de encendido y apagado. SI quisieras evitar un sobreimpulso de 1'C debido a la latencia en la detección térmica, entonces necesitarías alguna corrección de predictor o un lazo PID para controlar la potencia. Pero si la respuesta del lazo es lenta, entonces un simple control de encendido y apagado es todo lo que necesitas, como en un termostato doméstico.

Cómo se controla la potencia y cuánta potencia se decide según las especificaciones anteriores. Pueden ser necesarias más especificaciones a medida que se entra en detalles de la respuesta deseada, como la resistencia térmica de la pérdida de potencia en el contenedor medida en ['C/W] o [W/'C] para elevar una determinada temperatura en bucle abierto.