MyDAQ/MyRIO прецизен температурен регулатор

 

Цел на проекта: Основната цел на този проект е разработването на прецизен температурен регулатор за резистивни товари (типичните нагреватели) управляван с устройства за обучение на National Instruments NI MyDAQ/MyRIO.

 

Основни характеристики на контролера

• Напълно отворен код. Всички схеми на хардуерният модул, както и софтуерното решение за LabView PDS 2015 могат да бъдат изпратени при поискване.
• Специално проектиран хардуерен модул за работа с NI MyDAQ/MyRIO. Всички необходими захранващи напрежения и сигнали се вземат от 20 пиновият конектор на съответното устройство.
• Прецизно измерване на температурата с класическа мостова схема. Настоящата версия на софтуера и хардуерният модул са настроение за резистивни сензори от типа pt100, но с малки софтуерни и хардуерни модификации, схемата може да работи с всякакви термо съпротивителни сензори.
• Ток през нагревателя до 2 [A] – по-големи токове са възможни, но изискват модификации в хардуерният модул.
• Прецизен контрол на изходната мощност в целият диапазон 0 – 100 %
• PID алгоритъм за прецизна стабилизация на температурата (+/- 0.5 [deg. C]).
• Възможност за програмиране на цикли на нагряване и охлаждане.
• Автоматично събиране на данните .

 

Приложения

Прецизен температурен контролер – беше разработена и версия на системата на основата на STM32 микроконтролер, която не изисква компютър за управление и температурна стабилизация.

Системата беше разработена за температурна стабилизация на оптични нелинейни кристали за генерация на втора хармонична на 1340 [nm] (BiBO). Кристалът е монтиран в специално проектирана за целта пещ която се управлява от температурният регулатор Снимката по-долу показва пещта монтирана на адаптер за стандартна кинематична стойка.

Тази система показа отлични качества и се използва в нашите лазери работещи в режим на синхронизация на модовете.  Снимката по-долу показва една от системите излъчваща на вторият преход на Nd⁺³, около 1340 [nm]. Червената светлина идва от BiBО нелинейният кристал за генерация на втора хармонична.

За да осигурим възможност за интеграция на контролера във вече съществуващи екосистеми и по-сложени устройства, тази версия подържа команди за управление на всички параметри посредством стандартен RS232 протокол. Прости примери за комуникация с устройството и настройка на някои основни параметри са налични за LabView PDS 2015 заедно със сорс кода и подробно описание на протокола за комуникация.

В случай на интерес или просто любопитство не се притеснявайте да се свържете с мен и да задавате въпроси.

 

 

Образувание – оригинално системата беше проектирана и конструирана с образователна цел. Идеята беше да се изгради прост хардуер, който да се управлява от някои от образователните платформи MyDAQ/MyRIO на National Instruments с които университета разполага и които използваме в курса по LabView. Студентите получават само наличният хардуер и получават прости инструкции за да изградят прецизен температурен регулатор.

Системата е подходяща за всички нива на обучение. Системата е разделена на два отделни модула. Мостова схема за измерване на температура с инструментален и диференциален усилвател, както и силова част, която се уравнява със широчинно импулсна модулация [ШИМ] и позволява плавно регулиране на отделената в нагревателя мощност. В началният курс по LabView студентите използват вградените функции на средата за да установят комуникация и с устройството и да реализират прост регулатор, да събират в реално време данните за температурата и да ги записват във формат на стандартен файл.

За по-напреднали студенти, предизвикателството е да реализират прост PID алгоритъм за контрол на отделната мощност като използват широчинно импулсната модулация на изхода на контролера. Да оптимизират отделните PID параметри за максимално бързо достигане на зададената температура и максимално точна стабилизация. Като допълнително предизвикателство, студентите могат да използват и други по-съвременни алгоритми за контрол, като fussy logic and Kalman Filter или да опитат да проектират собствен алгоритъм.

Прецизен терморегулатор с общо предназначение – системата в момента се използва и в един от настоящите ни проекти свързан с изучаването на повърхностни свойства на течни метали и сплави с ниска температура на топене. Контролерът се използва за нагряване на изследваните образци до приблизително 400 [deg. C], и да стабилизираме зададената температура на различни точки. На фигурата по-долу е показан експериментална крива на нагряване на чист Калай до температура 325 [deg. C], и последващото му охлаждане.

За повече информация може да разгледате страницата на проекта или да се свържете с мен.

 

В случай на интерес или просто любопитство не се притеснявайте да се свържете с мен и да задавате въпроси.