[Stookoven] Temperatuur uitlezen en oven schakelen

[JeRa]

Mijn moeder heeft een behoorlijk dure stookoven voor haar keramiek, en daarbij hoort een computertje van maar liefst 565 euro dat een traject van 6 punten over tijd en temperatuur in de gaten houdt. Dit computertje werkt voor geen meter, en dus was ik van plan om iets zelf te gaan maken.

Ik heb de contactpunten tussen de oven en het computertje bekeken en ik vermoed dat de 7 punten dit omvatten:
- De twee polen (krachtstroom, 380V)
- Aarde
- Twee polen voor de temperatuurweerstand
- Twee polen om de ontbranding in te schakelen (dmv een relais)

Ik ga zometeen weg en heb even geen tijd om de boel door te meten, maar ik zou graag willen weten of er een soort van hub bestaat waarmee ik via een PC die weerstand uit kan lezen en een stroomkring kan inschakelen of onderbreken om de oven in- of uit te schakelen via USB of de seriele poort zou ik dan simpelweg met een script zelf kunnen bepalen hoe het traject moet verlopen. Ik weet echter absoluut niet welke apparatuur hiervoor beschikbaar is en hoeveel deze moet kosten.

Als er echt meer informatie over weerstandsbereiken e.d. vereist is dan zal ik het zo snel mogelijk proberen te bepalen, maar helaas lukt me dit nu niet meteen.

[ Voor 7% gewijzigd door JeRa op 29-08-2006 15:00 ]

[naftebakje]

Om die temperatuur uit te lezen (het zal wel een thermokoppel zijn, geen weerstand, thermokoppel genereert een spanning in functie van de temperatuur) heb je een A/D convertor nodig (bij maxim kan je er vinden, die je gemakkelijk aan de seriële poort kan hangen), voor het sturen van het relais kan je een van de controlelijnen op de seriële poort gebruiken. Dan ben je er met een A/D convertor, een MAX232 en wat rommel er om heen klaar.

Persoonlijk ben ik fan van µC, ik zou met een PIC met A/D de temperatuur inlezen, er een schermpje op hangen (eventueel grafisch), en wat knopjes, zodat je zonder PC het bakproces kan laten verlopen. Dan kan je bijvoorbeeld een aantal presets maken voor verschillende soorten keramiek, en netjes een grafiek displayen van de temperatuur, en waar de oven nu zit.

Een moeilijkheid wordt imho wel om dat thermokoppel te kalibreren, als je er geen karakteristiek van hebt (temperatuur en de bijbehorende spanning) moet je die zelf opmeten, en een geschikte thermometer heb je ws niet zomaar liggen.

[ Voor 12% gewijzigd door naftebakje op 29-08-2006 15:12 ]

[kluyze]

Als je niet onmidelijk fan bent van zelf iets fabriceren. (staat wel niet voor een tweaker maar kom )
Dan kun je eens kijken naar een aantal velleman kits.

bv:

PC Interface kaart (via parallel).
USB experimenteer Interface kaart. Heeft 2 analoge ingangen en 8 digitale uitgangen.
Uitgebreide USB Interface kaart. Deze heeft wat meer aansluitingen enz.

Ik weet niet in hoeverre jij hier zelf software voor kunt schrijven. En als je zelf een printje maakt met een µC kun je nog eventueel de µC standalone laten werken. Maar zul je ook zelf moeten proggen.

Ik denk dat die velleman kits voor een € of 30 over de toog gaan

[Verwijderd]

Ik gok op een thermokoppel.. haalt zo'n keramiekoven geen vrij hoge temperaturen?
Anyway, alst een thermokoppel is ga je ook versterking ed moeten toepassen.
Verder niet al te moeilijk, pic opsmijten en eventueel een rs232-USB chippie, paar hoogvermogentriac's voor het pwm'en van de verwarming (nulpuntsdetectie niet nodig bij verwarmingsweerstanden) en gaan

edit: lap, ik vergeet altijd dat naftebakje 9/10 al geantwoord heeft en ik dus hier maar de helft zit te zeveren van wat hij perfect uitlegt

[ Voor 16% gewijzigd door Verwijderd op 29-08-2006 17:48 ]

[Verwijderd]

Vergeet je niet dat je een regelsysteem (PI,PID) moet toepassen om die speciale curve te kunnen volgen, als je "gewoon" in en uitschakeld zal je dat nooit gaan lukken (de ene keer kom je te hoog uit de andere keer te laag, de volgende keer wordt het niet snel genoeg warm de volgende keer juist te snel, etc)

[JeRa]

naftebakje schreef op dinsdag 29 augustus 2006 @ 15:10:
Een moeilijkheid wordt imho wel om dat thermokoppel te kalibreren, als je er geen karakteristiek van hebt (temperatuur en de bijbehorende spanning) moet je die zelf opmeten, en een geschikte thermometer heb je ws niet zomaar liggen.

Ik kan dat regelsysteem dat we nu nog hebben gebruiken om die thermokoppel (wat het wrs idd is) te kalibreren, dan tap ik gewoon die twee lijnen af en kan ik zo de temperatuur aflezen en bij een bepaald voltage zetten

kluyze schreef op dinsdag 29 augustus 2006 @ 16:26:
Als je niet onmidelijk fan bent van zelf iets fabriceren. (staat wel niet voor een tweaker maar kom )
Dan kun je eens kijken naar een aantal velleman kits.

bv:

PC Interface kaart (via parallel).
USB experimenteer Interface kaart. Heeft 2 analoge ingangen en 8 digitale uitgangen.
Uitgebreide USB Interface kaart. Deze heeft wat meer aansluitingen enz.

Ik weet niet in hoeverre jij hier zelf software voor kunt schrijven. En als je zelf een printje maakt met een µC kun je nog eventueel de µC standalone laten werken. Maar zul je ook zelf moeten proggen.

Ik ben wel een tweaker, maar dan meer softwaregericht die kits zien er dan ook erg interessant uit. Ik kan wel een chip hiervoor gaan programmeren, maar ik denk dat ik daar de benodigde kennis niet voor heb en dat ik vele malen meer kan doen met zo'n interface en een programma geschreven in C++

Verwijderd schreef op woensdag 30 augustus 2006 @ 12:07:
Vergeet je niet dat je een regelsysteem (PI,PID) moet toepassen om die speciale curve te kunnen volgen, als je "gewoon" in en uitschakeld zal je dat nooit gaan lukken (de ene keer kom je te hoog uit de andere keer te laag, de volgende keer wordt het niet snel genoeg warm de volgende keer juist te snel, etc)

Dat is een van de dingen die die 565 euro kostende computer ook niet kan. Die snapt niet dat als ie eerst in korte tijd 300 graden moet stijgen in temperatuur, hij er vervolgens rekening mee moet houden dat ie kan doorschieten. Ik had zelf al wat oplossingen bedacht, en omdat ik een daemon wil gaan programmeren in C++ denk ik dat de mogelijkheden eindeloos zijn

Verwijderd schreef op woensdag 30 augustus 2006 @ 13:27:
Even tussendoor, als het goed is zijn keramiekcomputers zelflerend zodat ze weten hoe de over reageert op stoken en afkoelen. Dat zal je dus ook mee moeten nemen.

Mocht het allemaal niet lukken, mijn vader heeft deze : http://www.bentrup.de/en/produkte/profiserie/tc_405_30.php en dat werkt echt perfect!

Het enige wat die computer kan aflezen is de temperatuur, en ik heb niet de indruk dat die computer van gedrag verandert in de loop van de tijd. Bovendien, als ik voor bedragen onder de 100 euro een veel uitgebreider systeem kan maken dan doe ik dat veel liever

[ Voor 79% gewijzigd door JeRa op 30-08-2006 13:30 ]

[Verwijderd]

Even tussendoor, als het goed is zijn keramiekcomputers zelflerend zodat ze weten hoe de oven reageert op stoken en afkoelen. Dat zal je dus ook mee moeten nemen. Volgens mij is daar trouwens ook een bepaald coefficient voor dat in de specs van de oven staat...

Mocht het allemaal niet lukken, mijn vader heeft deze : http://www.bentrup.de/en/produkte/profiserie/tc_405_30.php en dat werkt echt perfect!

[ Voor 14% gewijzigd door Verwijderd op 30-08-2006 13:33 ]

[kluyze]

JeRa schreef op woensdag 30 augustus 2006 @ 13:24:
[...]

Ik ben wel een tweaker, maar dan meer softwaregericht die kits zien er dan ook erg interessant uit. Ik kan wel een chip hiervoor gaan programmeren, maar ik denk dat ik daar de benodigde kennis niet voor heb en dat ik vele malen meer kan doen met zo'n interface en een programma geschreven in C++

Met die velleman kits kun je zelf aan de slag in c++.

Alle communicatieroutines zitten in een Dynamic Link Library (DLL). U kunt op maat gemaakte Windows (98SE, 2000, Me, XP) toepassingen schrijven in Delphi, Visual Basic, C++ Builder of met om het even welk ander 32-bit ontwikkelingstool voor Windows die een DLL kan oproepen.

Ik denk dat dat dan meer naar jou behoeften/kunnen gericht is.

[JeRa]

kluyze schreef op woensdag 30 augustus 2006 @ 13:31:
[...]
Met die velleman kits kun je zelf aan de slag in c++.


[...]
Ik denk dat dat dan meer naar jou behoeften/kunnen gericht is.

Ik zie dat die kits een nauwkeurigheid van 8 bits hebben op de analoge ingangen (waarvan ééntje 10 bits). De temperaturen die die oven bereikt komen tot ongeveer 1260 graden celsius, dus daarvoor heb ik het liefst een analoge input met een nauwkeurigheid van 12 bits of meer. Ik zag zo op de site van Velleman niet iets wat hieraan voldoet, weet jij hier nog iets voor?

[kluyze]

Kan je niet bv 2 ingangen combineren? Kan je met 2x 8bit op 12bit komen? Of anders neem je de professionele 2 x 10bit komt zeker tot 12 bit.

Als je meer als 12bits wil zal je dat toch moeten doen, µC heeft ook meestal 8/10bit ADC's een paar die de 12 halen. En anders zul je het moeten doen met losse ADC's. Die beginnen meestal vanaf 8/10bits en gaan tot 20/24bits.

[JeRa]

kluyze schreef op woensdag 30 augustus 2006 @ 18:51:
Kan je niet bv 2 ingangen combineren? Kan je met 2x 8bit op 12bit komen? Of anders neem je de professionele 2 x 10bit komt zeker tot 12 bit.

Als je meer als 12bits wil zal je dat toch moeten doen, µC heeft ook meestal 8/10bit ADC's een paar die de 12 halen. En anders zul je het moeten doen met losse ADC's. Die beginnen meestal vanaf 8/10bits en gaan tot 20/24bits.

Naast dat ik zo niet zou weten hoe ik twee analoge ingangen kan combineren om één potentiaalverschil te bepalen met 16 bits nauwkeurigheid (2x8 bits), kom ik er net achter dat er een ander probleem is. Ik quote van Wikipedia:

Een thermokoppel bestaat uit draden van twee verschillende metalen of metaallegeringen die door lassen of solderen aan elkaar zijn verbonden. Als er tussen beide contactpunten een temperatuurverschil heerst zal een potentiaalverschil ontstaan, waarvan de sterkte afhankelijk is van het temperatuurverschil. Het potentiaalverschil kan oplopen tot enkele tientallen millivolt.

Ik heb de twee contactpunten die gekoppeld zijn aan de thermokoppel gemeten met een multimeter op een schaal van 0 tot 10V, maar dan zie ik vrijwel geen verschil in de potentiaal op 120 graden Celsius vergeleken met 20 graden Celsius. Als bovenstaande waar is, kan ik met die interface van Velleman nooit nauwkeurig genoeg werken aangezien die een bereik van 0 tot 5V hebben. Bestaan er interfaces voor kleinere potentiaalverschillen of is het slimmer om er een 'versterker'/gain tussen te zetten?

[naftebakje]

JeRa schreef op woensdag 30 augustus 2006 @ 20:52:
[...]
Bestaan er interfaces voor kleinere potentiaalverschillen of is het slimmer om er een 'versterker'/gain tussen te zetten?

Dat noemen ze optocouplers. Dat was hier dacht ik al eens vernoemd hoor, met de juiste weerstanden kan je netjes het bereik opschalen naar 0-5V om met een optocoupler te werken (of naar -5 tot +5V, eentje inverteren en je kan 2 A/D's combineren voor extra nauwkeurigheid).

[JeRa]

naftebakje schreef op woensdag 30 augustus 2006 @ 22:34:
[...]

Dat noemen ze optocouplers. Dat was hier dacht ik al eens vernoemd hoor, met de juiste weerstanden kan je netjes het bereik opschalen naar 0-5V om met een optocoupler te werken (of naar -5 tot +5V, eentje inverteren en je kan 2 A/D's combineren voor extra nauwkeurigheid).

Thanks, die ga ik opzoeken. Dat laatste is hopelijk niet wat kluyze bedoelde met het combineren van de analoge ingangen, want op die manier heb je niet 2x8=16-bits nauwkeurigheid maar wordt het signaal over 512 waarden verspreid, en dat is 9-bits en nog steeds te onnauwkeurig

[naftebakje]

JeRa schreef op woensdag 30 augustus 2006 @ 23:15:
[...]
Thanks, die ga ik opzoeken. Dat laatste is hopelijk niet wat kluyze bedoelde met het combineren van de analoge ingangen, want op die manier heb je niet 2x8=16-bits nauwkeurigheid maar wordt het signaal over 512 waarden verspreid, en dat is 9-bits en nog steeds te onnauwkeurig

Dat laaste is mijn hersenscheet om dat wat Kluyse bedoelt te doen, maar je hebt gelijk, het geeft niet veel extra nauwkeurigheid.

[JeRa]

Nu ben ik geen electronicaheld, maar ik krijg nu van twee mensen de suggestie om een opamp te gebruiken, en dan wel zoals in het tweede voorbeeld (niet-inverterend). Is dat wat of gaat zoiets niet bij een thermokoppel? Het lijkt me dat de spanning ook begint vanaf 0 volt bij een thermokoppel, het zij bij extreem lage temperaturen?

[Verwijderd]

jah dat moet wel lukken met zon niet inverterende versterker (zei het met een hoop ruis er tussen door), persoonlijk zou ik een instrumentatie versterker gebruiken (gooi je gelijk een hoop ruis weg) Je zult idd niet zomaar dat thermokoppel aan de computer kunnen hangen (gevoelighied is een paar uV/K dus dat is serieus versterken)

[ Voor 6% gewijzigd door Verwijderd op 31-08-2006 07:55 ]

[naftebakje]

Verwijderd schreef op donderdag 31 augustus 2006 @ 07:54:
jah dat moet wel lukken met zon niet inverterende versterker (zei het met een hoop ruis er tussen door), persoonlijk zou ik een instrumentatie versterker gebruiken (gooi je gelijk een hoop ruis weg) Je zult idd niet zomaar dat thermokoppel aan de computer kunnen hangen (gevoelighied is een paar uV/K dus dat is serieus versterken)

De temperatuursverandering gaat niet erg snel, dus met een laagdoorlaatfiltertje mag je die ruis wegfilteren.

@TS: dat gaaat zeker werken, anders zouden we het je niet aanraden toch?
Je moet checken welk bereik je wil gebruiken, onder de 100°C ben je niet geïnteresseerd, en boven de 2000°C (te warm, daar kan je toch niets aan doen) boeit je ook niets neem ik aan. Probeer die 2 grenzen zo dicht mogelijk bij elkaar te leggen (zonder te eng te werken natuurlijk), dan is je meting gratis nauwkeuriger.
Gebruik dan als referentie op de opamp de minimale spanningswaarde (dus horend bij de minimale temperatuur die je wil meten), gemakkelijk te maken met een potmetertje als spanningsdeler. Andere pin krijgt de spanning van de opamp binnen, de terugkoppelweerstand is afhankelijk van de nodige versterking (maximale spanning, horend bij maximale temperatuur, moet je zoveel versterken dat ie op de max van je A/D ligt, waarschijnlijk is dat 5V). De opamp assymetrisch voeden (met 0V en +5V), neem wel een rail-to-rail opamp (die tot tegen zijn voedingsspanningen kan gaan).

[the_stickie]

JeRa schreef op dinsdag 29 augustus 2006 @ 14:57:
Mijn moeder heeft een behoorlijk dure stookoven voor haar keramiek, en daarbij hoort een computertje van maar liefst 565 euro dat een traject van 6 punten over tijd en temperatuur in de gaten houdt. Dit computertje werkt voor geen meter, en dus was ik van plan om iets zelf te gaan maken.

Mag ik tussendoor even vragen wàt er aan het oorspronkelijke computerte niet werkt? Wat zou je zelf beter willen gaan doen?


Overigens lijkt het me helemaal iet nodig het bereik van je analoge ingan te vergroten. het lijkt me alleen kwestie van een goed beriek te kiezen en je temperatuurmetingscircuit daar goed op afstemmen. Ik ken niks van keramiekovens, maar ik kan me voorstellen als dat ding bijv 1260 graden moet zijn, de temperaturen tussen pakweg 0 en 1100° sowieso niet interessant zijn en dus een nulmeting mogen geven. Op die manier zou je met 8 bits (in principe) met 1° nauwkeurig kunnen meten tot ~1300°

* the_stickie heeft wel het idee dat TS de hardware kant wat onderschat heeft

[TrailBlazer]

Het beste kan je inderdaad een thermokoppel gebruiken icm met opamps. Stel je hebt, aan de hand van de karakteristieken, bepaald dat de spanning bij 25 graden de spanning 0,05 V is en bij 500 3,35 V is. Je wil dit terugklussen naar een standaardniveau van 0 to 5 V de 1e opamp moet een sommator functie krijgen en er 0,05 volt afhalen. Om nu bij 500 V de max te krijgen moet de 2e opamp de spanning vermenigvuldigen met 5/(3,35-0,05).
Waar je echter goed op moet letten is dat je een zekere hysterese inbouwt in je systeem. Je wil namelijk niet dat dat relais om de 30 seconden aan en uit gaat lijkt me. Het relais moet bv afvallen als je 5 graden boven de settemperatuur bent en weer aangaan als je 5 graden onder de settemperatuur bent. Dit zijn waardes die je zelf zal moeten bepalen aan de hand van wat testen.
Overigens denk ik dat je 3 polen hebt voor de krachtstroom en geen aarde. Krachtstroom werkt namelijk standaard met 3 of 4 aders. Het ligt er een beetje aan of je een ster of een driehoekschakeling wil bouwen. Gezien het feit dat je nogal veel vermogen hebt zal het een driehoek zijn omdat die meer vermogen kan leveren.

overigens is het niet zo complex om te bouwen denk ik zo. Twee opamps, en een assymetriches voeding en een AD converter.

JeRa schreef op donderdag 31 augustus 2006 @ 00:21:
Nu ben ik geen electronicaheld, maar ik krijg nu van twee mensen de suggestie om een opamp te gebruiken, en dan wel zoals in het tweede voorbeeld (niet-inverterend). Is dat wat of gaat zoiets niet bij een thermokoppel? Het lijkt me dat de spanning ook begint vanaf 0 volt bij een thermokoppel, het zij bij extreem lage temperaturen?

Ja dit werkt ik heb ze wel gebouwd op de HTS bij meet en regeltechniek.

[ Voor 23% gewijzigd door TrailBlazer op 31-08-2006 10:54 ]

[JeRa]

Even een klein vraagje van deze electronicanoob; ik heb een hoop meetpunten gemaakt en de thermokoppel doorgemeten maar heb hierbij alleen het potentiaalverschil gemeten. Is dit genoeg informatie om te bepalen wat voor weerstanden ik straks nodig heb bij de opamps of moet ik de potentialen tegenover 0V weten?

[naftebakje]

Ja natuurlijk, het potentiaal tegenover 0V is exact gelijk aan het potentiaalverschil.

[JeRa]

naftebakje schreef op zaterdag 02 september 2006 @ 19:37:
Ja natuurlijk, het potentiaal tegenover 0V is exact gelijk aan het potentiaalverschil.

Tnx, was er in de tussentijd ook zelf achter gekomen door het simpelweg uit te proberen. Ik ga nu een schakeling maken voor de versterking van de thermokoppel in ktechlab, zodra ik iets heb laat ik meer weten

[jeronimo]

Het lijkt mij handig om je eerst even in te lezen in de werking van themokoppels. Zo lees ik hier nog niets over koude las compensatie. Kijk eens op de site van analog device naar de datasheet van de AD595. Dit ic is speciaal gemaakt om de signalen van thermokoppels te versterken en de sheet geeft ook de nodige info over de werking van thermokoppels.
http://www.analog.com/Upl...ts/421725987AD594_5_c.pdf

[JeRa]

jeronimo2003 schreef op zaterdag 02 september 2006 @ 21:43:
Het lijkt mij handig om je eerst even in te lezen in de werking van themokoppels. Zo lees ik hier nog niets over koude las compensatie. Kijk eens op de site van analog device naar de datasheet van de AD595. Dit ic is speciaal gemaakt om de signalen van thermokoppels te versterken en de sheet geeft ook de nodige info over de werking van thermokoppels.
http://www.analog.com/Upl...ts/421725987AD594_5_c.pdf

Koude las compensatie, ik heb er even snel wat over gelezen en het gaat primair over dat de draden waarmee je een thermokoppel aansluit een thermokoppel an sich zijn en de metingen nadelig beinvloeden.

Maar ik stel een schaal op gebaseerd op de potentiaalverschillen inclusief de koude las, en vervolgens ijk ik het geheel softwarematig door een thermometer te gebruiken die een dergelijke koude las compensatie ongetwijfeld aan boord heeft. Dan heb ik er verder toch niet meer mee te maken?

[naftebakje]

JeRa schreef op zaterdag 02 september 2006 @ 21:49:
[...]

Koude las compensatie, ik heb er even snel wat over gelezen en het gaat primair over dat de draden waarmee je een thermokoppel aansluit een thermokoppel an sich zijn en de metingen nadelig beinvloeden.

Maar ik stel een schaal op gebaseerd op de potentiaalverschillen inclusief de koude las, en vervolgens ijk ik het geheel softwarematig door een thermometer te gebruiken die een dergelijke koude las compensatie ongetwijfeld aan boord heeft. Dan heb ik er verder toch niet meer mee te maken?

Klopt.

[Guru Evi]

Mag ik vragen wat er mis was met het imho nogal dure computertje?

Als die niet werkt zou ik die gewoon terug richting afzender zenden en vragen dat ze het oplossen.

Als je het alsnog zelf wilt doen: is je thermokoppel strict lineair? Hoe precies moeten je metingen zijn (nauwkeurigheid tot 10, 20, 50, 100 graden C?). Wat is je bruikbaar meetbereik? Heb je enig verstand van een PID regelaar en hoe de oven zich gedraagt bij het opwarmen/afkoelen. Hoe ga je zoiets optimaal afregelen?

Het is een enorm complex regelsysteem om zo'n oven op 50 graden nauwkeurig te krijgen en geen energie te verspillen eraan (of je bakstuk te riskeren) of een oscillator te genereren (en dan je oven stuk te maken). Je zegt dat je oven krachtstroom gebruikt maar je zegt dat er maar 2 terminals zijn ervoor? Je moet zowiezo minimum 3 terminals en een aarding hebben. Als het krachtstroom is, ga je dan zelf een aan/afsnijder maken die afhankelijk van de temperatuur je oven meer of minder stroom geeft.

Leuk project, maar ik zou me eerst eens verdiepen in de verschillende componenten die je gaat nodig hebben:

1) een nauwkeurige meting
2) eigenschappen en functionaliteit van je oven voor verschillende stromen/temperaturen
3) een nauwkeurige sturing van je fases in functie van de temperatuur
4) een PID regelaar die je eenvoudig kunt afregelen om een zo stabiel mogelijke temperatuur te maken

Ik herinner me uit mijn lessen van PID regelaars dat je zo'n processen volledig moet uitmeten of specs van de fabrikant verkrijgen om te weten wat er precies gebeurt (omdat het opwarmen en afkoelen van een oven vooral niet lineair is en ook niet altijd lineair het stroomverbruik volgt)

Ook moet je het proces te weten komen. Moet de temperatuur versteld kunnen worden wanneer de oven al volledig draait of nog aan het opwarmen is. Hoe ga je dat afvangen? Hoe ga je de energietoevoer regelen als zoiets gebeurt? Wat gebeurt er als de deur van de oven opengaat? Hoe moet die schommeling afgevangen worden? Hoe ga je zulke schommelingen detecteren?

Het is een complex systeem en het is mogelijk no doubt, maar het is niet voor niets dat grote bedrijven soms 1-3 (relatief dure) techniekers rondlopen hebben om 1 zo'n proces constant bij te stellen en uit te meten of te controleren.

[TrailBlazer]

persoonlijk geloof ik niet dat zo'n oven werkt met een frequentieregelaar/spanningsregelaar weet ik veel wat. Ik denk dat er gewoon een systeem in zit dat het verwarmingselement uitschakelt als de temperatuur 5 graden boven de settemperatuur is en bij 5 graden eronder weer aanschakelt.
Overigens zijn PI regelaars echt niet zo moeilijk in te regelen. Een oven is een erg simpel systeem.

[naftebakje]

@guru_evi: Je hebt in de les één essentieel punt niet gezien (of jij hebt het niet gehoord/gesnapt), met name het grootste voordeel van een regelsysteem: als je met wat feeling aan de slag gaat, kan je héél gemakkelijk een onbekend proces redelijk goed afstellen. Je zal niet de ideale afstelling bekomen (de opwarmtijd kan misschien nog 5% verminderen, maar dan zit je op de grens van de onstabiliteit te spelen), door genoegen te nemen met die iets minder goeie afstelling (heel regeltechniek is een benadering en vereenvoudiging, anders is het totaal niet te behappen) verlies je een klein beetje snelheid en reactievermogen, maar zal het regelsysteem werken.

Een opwarming van een oven is een 1e orde proces, met veel demping (waardoor het niet snel geneigd is te oscilleren). De verstoringsfactoren (deur openen bijvoorbeeld) zijn zeldzaam, en worden door wat I actie heel goed gecompenseerd. D-actie is niet nodig.

Je zit met een traag systeem, dus mag je aansturing ook traag zijn. Tot je op ongeveer 100° (experimenteer gerust wat met deze waarde, zolang je geen overshoot (hij gaat een stuk boven de gewenste temperatuur) hebt mag deze waarde kleiner zijn) onder de gewenste temperatuur zit, blijft de oven constant aan, daarna stap je over op een regelproces.
Dit mag traag zijn, zeg over 5 minuten tijd een PWM sturing maken (elke 5 minuten oven aanleggen, en hoe dichter bij de gewenste waarde, hoe sneller je em weer uitschakelt). De snelheid waarmee je die tijd dat de over aanligt aanpast, daar moet je ook wat mee experimenteren, maar als je mijn verhaaltje ongeveer snapt dan kom je er wel uit.

@trailblazer: als je de oven uitschakelt als ie al 5 °C te warm is, dan zal ie eerst nog wat verwarmen (traag proces). Hetzelde als ie 5° te koel is, het duurt een tijdje voor ie weer op begint te warmen. Dat is een vorm van (traag) oscilleren, en je zal met ruw geschat 20° schommeling zitten, wat niet gewenst is (door maar op 1° hoger te zitten, dan ga je te snel werken, en je relais onnodig verslijten).
Door zo'n trage PWM te maken, zal ie uiteindelijk bijvoorbeeld een halve minuut opwarmen, en 4.5 minuut afkoelen, en daarmee net evenveel warmte toevoeren als er verloren gaat, waardoor je maar een schommeling van een paar graden hebt.

[ Voor 16% gewijzigd door naftebakje op 03-09-2006 11:31 ]

[JeRa]

Guru Evi schreef op zondag 03 september 2006 @ 04:34:
Mag ik vragen wat er mis was met het imho nogal dure computertje?

Als die niet werkt zou ik die gewoon terug richting afzender zenden en vragen dat ze het oplossen.

Het computertje hield zich niet aan de opgegeven tijd voor een traject maar ging puur af op de temperatuur. Als wij zeiden dat hij 30 minuten over 200 graden moest doen, en hij was na 10 minuten al op 200 graden, dan ging hij vrolijk verder met het volgende traject.

Dit is niet wat hij zou moeten doen en we weten zeker dat wij niets verkeerds doen; ik heb toegekeken hoe alles ingesteld werd maar ook bij de simpelste trajecten ging ie de fout in. We hebben 'm ook al richting afzender gestuurd en 'm laten repareren. De kosten? 80 euro. Het resultaat? We kregen een nieuw computertje met hetzelfde probleem en de melding dat het wellicht aan de oven ligt. Maar ik ben er heilig van overtuigt dat het niet aan de oven kan liggen.

Als je het alsnog zelf wilt doen: is je thermokoppel strict lineair? Hoe precies moeten je metingen zijn (nauwkeurigheid tot 10, 20, 50, 100 graden C?). Wat is je bruikbaar meetbereik? Heb je enig verstand van een PID regelaar en hoe de oven zich gedraagt bij het opwarmen/afkoelen. Hoe ga je zoiets optimaal afregelen?

De thermokoppel is niet strict lineair (wel bijna) maar daar heb/ga ik rekening mee (ge)houden. De nauwkeurigheid van de metingen heb ik ook al bepaald; ik ga voor een 9-bits meting waarmee ik ongeveer op 2 graden Celsius nauwkeurig kan meten. Het bruikbare meetbereik kan ik afleiden uit de vele metingen die ik nu al aan die thermokoppel heb gedaan. Verder is het de bedoeling dat mijn software straks volledig dynamisch rekening gaat houden met de opwarm- en afkoelsnelheid, want het is inderdaad zo dat een oven zich anders gedraagt bij hogere temperaturen dan bij lage temperaturen.

Het is een enorm complex regelsysteem om zo'n oven op 50 graden nauwkeurig te krijgen en geen energie te verspillen eraan (of je bakstuk te riskeren) of een oscillator te genereren (en dan je oven stuk te maken). Je zegt dat je oven krachtstroom gebruikt maar je zegt dat er maar 2 terminals zijn ervoor? Je moet zowiezo minimum 3 terminals en een aarding hebben. Als het krachtstroom is, ga je dan zelf een aan/afsnijder maken die afhankelijk van de temperatuur je oven meer of minder stroom geeft.

Dat regelsysteem is niet zo enorm complex, zolang je de eigenschappen van dat systeem maar simpel kunt beschrijven. Ik heb nog niets echt uitgewerkt maar ik ben er van overtuigd dat ik zo'n regelsysteem kan maken. Ironisch genoeg gebruikt de oven nu te weinig energie, aangezien we juist willen dat ie langer doet over bepaalde trajecten. Krachtstroom bestaat inderdaad uit 3 terminals en aarding.

Leuk project, maar ik zou me eerst eens verdiepen in de verschillende componenten die je gaat nodig hebben:

1) een nauwkeurige meting
2) eigenschappen en functionaliteit van je oven voor verschillende stromen/temperaturen
3) een nauwkeurige sturing van je fases in functie van de temperatuur
4) een PID regelaar die je eenvoudig kunt afregelen om een zo stabiel mogelijke temperatuur te maken

1) Ben ik op dit moment mee bezig
2) Wordt dynamisch geregeld op basis van startinstellingen en de gemeten temperaturen daarna
3) Zie 2)
4) PID regelaar? C++ met een beetje verstand dus

Ik herinner me uit mijn lessen van PID regelaars dat je zo'n processen volledig moet uitmeten of specs van de fabrikant verkrijgen om te weten wat er precies gebeurt (omdat het opwarmen en afkoelen van een oven vooral niet lineair is en ook niet altijd lineair het stroomverbruik volgt)

Ook moet je het proces te weten komen. Moet de temperatuur versteld kunnen worden wanneer de oven al volledig draait of nog aan het opwarmen is. Hoe ga je dat afvangen? Hoe ga je de energietoevoer regelen als zoiets gebeurt? Wat gebeurt er als de deur van de oven opengaat? Hoe moet die schommeling afgevangen worden? Hoe ga je zulke schommelingen detecteren?

Zoals ik al eerder heb gezegd in dit topic, die oven heeft maar twee poorten naar de buitenwereld:
1) Een relais waarmee de oven in- en uitgeschakeld wordt
2) De thermokoppel

Voor de rest regelt de oven zelf de energietoevoer en wordt de oven uitgeschakeld zodra je de deur open doet (wat niet bijster slim is bij >600 graden Celsius). Het enige wat ik hoef te doen is dus ervoor zorgen dat ik de thermokoppel goed kan aflezen, en vervolgens de software schrijven die het regelsysteem bevat

[guus.assmann]

Overweeg om als extra beveiliging een stel tijd elementen mee te nemen.
Hiermee bedoel ik dat je een minimate tijd aanhoud dat het relais gesloten is en ook een minimale tijd dat het open is.
Hiermee voorkom je heel effectief dat het systeem gaat oscilleren. Dat kost je namelijk het relais.
Je kunt deze tijden zelfs afhankelijk maken van de temperatuur.
Als de oven koud is, verwacht ik in bijvoorbeeld in 1 minuut een veel grotere temperatuurstijging dan bij 500 graden. Voor afkoelen is dit natuurlijk precies andersom.
Ook zal er wel enig verschil zijn tussen een volle en lege oven. (Warmte-inhoud van het produkt)

Nog een punt.
De temperatuur meting.
Heeft het enig nut om erg nauwkeurig te meten?
Maakt een temperatuur verschil van 10 graden iets uit voor het produkt.
Anders gezegd, meet niet nauwkeurig omdat het kan, maar alleen omdat het funktioneel nodig is.

[ Voor 17% gewijzigd door guus.assmann op 03-09-2006 13:08 ]

[JeRa]

guus.assmann schreef op zondag 03 september 2006 @ 13:04:
Overweeg om als extra beveiliging een stel tijd elementen mee te nemen.
Hiermee bedoel ik dat je een minimate tijd aanhoud dat het relais gesloten is en ook een minimale tijd dat het open is.
Hiermee voorkom je heel effectief dat het systeem gaat oscilleren. Dat kost je namelijk het relais.
Je kunt deze tijden zelfs afhankelijk maken van de temperatuur.
Als de oven koud is, verwacht ik in bijvoorbeeld in 1 minuut een veel grotere temperatuurstijging dan bij 500 graden. Voor afkoelen is dit natuurlijk precies andersom.
Ook zal er wel enig verschil zijn tussen een volle en lege oven. (Warmte-inhoud van het produkt)

Had ik al bedacht, toch bedankt minimale tijd dat het relais gesloten is komt er niet, omdat het regelsysteem bij het opwarmen zelf zal ingrijpen en omdat het tijdens het snel afkoelen (ook een traject) natuurlijk niet gewenst is dat ie gaat opwarmen.

Nog een punt.
De temperatuur meting.
Heeft het enig nut om erg nauwkeurig te meten?
Maakt een temperatuur verschil van 10 graden iets uit voor het produkt.
Anders gezegd, meet niet nauwkeurig omdat het kan, maar alleen omdat het funktioneel nodig is.

Voor het product zal het weinig uitmaken. Echter moet ik voor het regelsysteem precieze temperaturen hebben om zo de stijging of daling van de temperatuur te weten te komen. Je snapt dat het niet echt handig is als het regelsysteem opeens een stijging van 10 graden Celsius te verwerken krijgt. Hiervoor valt wel te compenseren, maar liever heb ik gewoon een vrij accurate meting

[TrailBlazer]

naftebakje schreef op zondag 03 september 2006 @ 11:26:


@trailblazer: als je de oven uitschakelt als ie al 5 °C te warm is, dan zal ie eerst nog wat verwarmen (traag proces). Hetzelde als ie 5° te koel is, het duurt een tijdje voor ie weer op begint te warmen. Dat is een vorm van (traag) oscilleren, en je zal met ruw geschat 20° schommeling zitten, wat niet gewenst is (door maar op 1° hoger te zitten, dan ga je te snel werken, en je relais onnodig verslijten).
Door zo'n trage PWM te maken, zal ie uiteindelijk bijvoorbeeld een halve minuut opwarmen, en 4.5 minuut afkoelen, en daarmee net evenveel warmte toevoeren als er verloren gaat, waardoor je maar een schommeling van een paar graden hebt.

Dus de output van je PID wordt een soort maat voor de PWM tijd. Voor mijn gevoel moet zijn PWM altijd in milliseconden gemten worden maar in dit geval is dat niet nodig

[naftebakje]

TrailBlazer schreef op zondag 03 september 2006 @ 14:41:
[...]Dus de output van je PID wordt een soort maat voor de PWM tijd. Voor mijn gevoel moet zijn PWM altijd in milliseconden gemten worden maar in dit geval is dat niet nodig

Yep. PWM is de gemakkelijkste methode om vermogen te regelen (door de constante periode, zou je met variabele periode werken dan kan je zelf niet meer bijhouden hoe ie gaat reageren).
Voor een spanningsregelaar moet je idd op grote snelheden werken, omdat je met een erg snel systeem zit. Maar met een traag systeem als een oven zou op grote frequentie's werken enkel interessant zijn voor de leverancier van je relais . Ook zorgt de trage PWM meteen voor wat hysteresis, en omdat het gemiddeld geleverde vermogen in de oven maar elke 5 minuten aangepast wordt, kan ie niet oscilleren.

Bij regeltechniek moet je wel voor een stuk op je gevoel werken , ik denk dat je wel zelf aanvoelt dat dergerlijke trage PWM hier ideaal is.

[ Voor 7% gewijzigd door naftebakje op 03-09-2006 15:23 ]

[Verwijderd]

Beste Jaraa,

Wel vreemd dat de bijgeleverde regeltechniek niet werkt, zelf heb ik in labomgeving vaak gebruik gemaakt van een simpel warmhoudplaatje en een thermokoppel en de temp regeling was eigenlijk perfect.

Naast alle genoemde oplossingen kun je ook met een simpel phidget bord (www.phidgets.nl) en een thermokoppel de ovenbesturing doen. Qua programmeren; Er zijn altijd wel studenten in NL op zoek naar een programmeer opdracht om je bij te staan.

Succes,
Patrick

[JeRa]

Verwijderd schreef op donderdag 07 september 2006 @ 17:44:
Naast alle genoemde oplossingen kun je ook met een simpel phidget bord (www.phidgets.nl) en een thermokoppel de ovenbesturing doen.

Dat meen je, mijn ouders wonen in Schijndel (en ik half om half), eens die Emmalaan bezoeken

Qua programmeren; Er zijn altijd wel studenten in NL op zoek naar een programmeer opdracht om je bij te staan.

Programmeren zal het probleem niet zijn maar hartstikke bedankt!

edit: heb gebeld met de man van EZtronics, en het 8/8/8-bord kost al gauw 100 euro. Voor hetgeen wat ik nodig heb (één 10-bits ADC en één digitale input) vind ik dat nogal veel geld.

[ Voor 16% gewijzigd door JeRa op 08-09-2006 17:21 ]

[Verwijderd]

Aha jou had ik dus aan de telefoon, idd uit schijndel ook :-)

Effe ter verdere verduidelijking, zo'n 8/8/8 bord kost rond de 84 euro (met btw erbij) dus geen 100 zoals je vermeldde. Als je wilt kan ik eens naar de oven komen kijken, want het was dicht bij he?

JeRa schreef op vrijdag 08 september 2006 @ 16:25:
[...]

Dat meen je, mijn ouders wonen in Schijndel (en ik half om half), eens die Emmalaan bezoeken

[...]

Programmeren zal het probleem niet zijn maar hartstikke bedankt!

edit: heb gebeld met de man van EZtronics, en het 8/8/8-bord kost al gauw 100 euro. Voor hetgeen wat ik nodig heb (één 10-bits ADC en één digitale input) vind ik dat nogal veel geld.

[JeRa]

Verwijderd schreef op zondag 10 september 2006 @ 17:28:
Effe ter verdere verduidelijking, zo'n 8/8/8 bord kost rond de 84 euro (met btw erbij) dus geen 100 zoals je vermeldde.

Excuses, dat klopt

Als je wilt kan ik eens naar de oven komen kijken, want het was dicht bij he?
[...]

Dat kán, maar ik weet al precies wat ik nodig heb en het gaat echt zelfbouw worden, de (veel te dure) computertjes beschikbaar voor een dergelijke aansluiting kunnen veel maar zijn imo te beperkt. Kortom: ik zoek dus een bordje met (minstens, maar liever niet meer dan) één digitale output en één analoge input met minstens 10 bits nauwkeurigheid

[Verwijderd]

Sorry, ik ben nieuw, snap een paar dingen niet, maar wil precies hetzelfde maken. De informatie die ik al heb:

thermokoppel type K 1,5x300mm circa 20 euro bij TC Direct
Ikzelf heb een solid state relais gebruikt, circa 47 euro bij Conrad.
Je kan ook een normaal relais gebruiken, circa 10 euro bij Conrad
Versterker/digitaliseerder IC Maxim 6675, bij Maxim-IC.com.
Verder een koelplaat voor mijn solid state relais 7 euro.
Verder een paar snoeren, kastje om in te bouwen, USB kabel, steker, enz.

"Solid state relais gebruikt, omdat je kan hem direct aansturen vanuit de PC," Maar mijn broer zegt dat dit niet kan.

Volgens mijn broer het je nog een print nodig om de signalen van de versterker naar de PC om te zetten en kan de pc niet zomaar een relais aansturen. Ook geen solid state.

Klopt dit allemaal? Wat heb ik nog nodig?

BVD
Toine

[Sprite_tm]

Gevalletje specs vergelijken: wat zijn de ingangsspecs van je solid state relais en wat zijn de uitgangsspecs van de poort die je wilt gebruiken? Matcht dat, dan kan het, zo niet dan niet

[Verwijderd]

De MAX6675 kletst SPI, geen USB. Het moet wel mogelijk zijn om SPI rechtstreeks op je parallelle poort te lezen, of dat in windows makkelijk te doen is weet ik niet.
Een relais aansturen gaat ook niet vanuit USB, dan moet er echt een controller tussen. Over een relais aansturen met een microcontroller of parallelle poort is informatie genoeg te vinden, als het relais niet TTL compatible is zal je hoogstwaarschijnlijk een transistor nodig hebben.

[Verwijderd]

Verwijderd schreef op dinsdag 15 december 2009 @ 20:39:
De MAX6675 kletst SPI, geen USB. Het moet wel mogelijk zijn om SPI rechtstreeks op je parallelle poort te lezen, of dat in windows makkelijk te doen is weet ik niet.
Een relais aansturen gaat ook niet vanuit USB, dan moet er echt een controller tussen. Over een relais aansturen met een microcontroller of parallelle poort is informatie genoeg te vinden, als het relais niet TTL compatible is zal je hoogstwaarschijnlijk een transistor nodig hebben.

Gelukkig heeft bill gates bij ons niet de broek aan, alles draait op ubuntu. Volgens mij heeft onze pc geen paralelle poort meer, dus dat zal via usb moeten. Weet iemand anders hoe je dit SPI omzet naar USB?

[Verwijderd]

Moet ik echt nog zo'n usb-relais sturing erbij kopen van 60 euro? Of zijn er goedkopere oplossingen?

[Rmg]

Verwijderd schreef op vrijdag 18 december 2009 @ 14:24:
Moet ik echt nog zo'n usb-relais sturing erbij kopen van 60 euro? Of zijn er goedkopere oplossingen?

Microcontroller, met een usb->serieel (FT232RL bijv.), Een avr met usb stack, een arduino(freeduino) met relays shield. zat oplossingen eigenlijk

Ligt eraan hoe ingewikkeld je wil gaan

http://johannes.krude.de/projects/usb-Relay/ deze bijvoorbeeld is zeer geschikt, en als je een beetje kan solderen een stuk goedkoper

[ Voor 16% gewijzigd door Rmg op 18-12-2009 15:26 ]

[Verwijderd]

Een arduino is ideaal, je hebt geen extra hardware nodig om 'm te programmeren. Een oven heeft volgens mij een vrij hoog vermogen en dat moet het relais wel aankunnen, daar moet je even op letten. Met een beetje uitgebreid programma op de arduino heb je helemaal geen PC nodig.

Een arduino bordje heb je voor ongeveer 25 euro, verder een goedkoop relais dat in staat is het vermogen van de oven te schakelen en een voeding. Zoek een 12V relais, dan kan je de arduino en het relais met een enkele 12V voeding voeden. Om het relais te kunnen schakelen heb je nog een transistor nodig. waarschijnlijk nog een weerstandje of twee ... Alles bij elkaar moet het met 50 euro makkelijk lukken.

[AFR]

Aangezien de communicatiesnelheid van de MAX6675 te hoog ligt om deze op een "creatieve" manier aan te sluiten op een COM/Parallelle poort van de PC lijkt me een arduino ideaal. Zeker aangezien je minder ervaring zijn de vele voorbeelden die je voor arduino kunt vinden een goede start.

Om te weten welk relais je nodig hebt is er meer informatie over de oven nodig. Een luxe oven kun je schakelen met een eenvoudig digitaal signaaltje en kun je het relais zelfs achterwege laten. Bij een eenvoudige oven zul je waarschijnlijk een zwaar relais moeten gebruiken. Indien de oven een krachtstoomaansuiting heeft dien je zelfs 2 of 3 relais te gebruiken. Op de arduino site vind je aansluitvoorbeelden.

PS. Als regeltechnicus kan ik je trouwens geruststellen: bij dit soort trage systemen volstaat een simele aan/uit regeling en zijn PID regelaars overkill. De code kan dus eenvoudig blijven.

[Verwijderd]

AFR schreef op vrijdag 18 december 2009 @ 16:26:
Aangezien de communicatiesnelheid van de MAX6675 te hoog ligt om deze op een "creatieve" manier aan te sluiten op een COM/Parallelle poort van de PC lijkt me een arduino ideaal. Zeker aangezien je minder ervaring zijn de vele voorbeelden die je voor arduino kunt vinden een goede start.

Om te weten welk relais je nodig hebt is er meer informatie over de oven nodig. Een luxe oven kun je schakelen met een eenvoudig digitaal signaaltje en kun je het relais zelfs achterwege laten. Bij een eenvoudige oven zul je waarschijnlijk een zwaar relais moeten gebruiken. Indien de oven een krachtstoomaansuiting heeft dien je zelfs 2 of 3 relais te gebruiken. Op de arduino site vind je aansluitvoorbeelden.

PS. Als regeltechnicus kan ik je trouwens geruststellen: bij dit soort trage systemen volstaat een simele aan/uit regeling en zijn PID regelaars overkill. De code kan dus eenvoudig blijven.

1 fase - 16 Ampère, solderen moet wel lukken maar dit is een oudere oven... eigenlijk moeten hier -op een bepaalde temperatuur doorbuigende- kegeltjes in gedaan worden om hem uit te schakelen. Ik wil hem gewoon moderniseren zodat ie hetzelfde/beter werkt als een nieuwe van ... 1500 euri mijne was 20

Waar krijg je deze "arduino" het goedkoopst?

[Yoram]

Ik weet niet of hij stand-alone moet worden uiteindelijk. Maar als dat niet het geval is, kijk dan eens naar de K8055 van velleman. Heeft 8x logische uitgang en ook 2x een analoge ingang. Handig dus temperatuur sensors.

[AFR]

Verwijderd schreef op zaterdag 19 december 2009 @ 11:31:
[...]
Waar krijg je deze "arduino" het goedkoopst?

Aangezien het arduino systeem open source is bestaan er veel varianten. Met het oog op support cq voorbeelden op internet zou ik voor een Duemilanove gaan. Deze worden op diverse scholen met korting aangeboden aan studenten, maar ook via ebay zijn deze systemen te vinden onder de 20,- (inclusief verzendkosten, uit HongKong).

Het grote voordeel van de Arduino t.o.v. eerder genoemde oplossingen is de grote verzameling voorbeelden die zijn te vinden voor bijvoorbeeld het communiceren via SPI of het aansturen van een relais. Afhankelijk van je ervaring kun je de Arduino vanuit de PC besturen, of het systeem helemaal standalone maken.

[Verwijderd]

@Yoram:
Zelfs als het niet stand-alone hoeft is de arduino nog steeds een stuk goedkoper dan die velleman kit, toineurlings geeft aan een MAX6675 te willen gebruiken, dat is een kanten klare interface voor de temp sensor. Een analoge poort is dus niet nodig.

@toineurlings:
Dat mechanisme ken ik, lijkt mij inderdaad niet erg handig werken. Op freeduino.eu hebben ze verschillende arduino en freeduino bordjes voor een redelijke prijs. Dit is een nederlandse webshop. Als je op internet gaat zoeken zijn er wel sites waar je nog goedkoper uitkomt.

Freeduino is een open source versie van de arduino, over het algemeen iets goedkoper.