標(biāo)題: 關(guān)于速熱式飲水機(jī)開發(fā)溫度軟件算法探討 [打印本頁(yè)]
作者: tzh_123    時(shí)間: 2022-9-18 22:26
標(biāo)題: 關(guān)于速熱式飲水機(jī)開發(fā)溫度軟件算法探討
速熱式飲水機(jī)溫度算法探討
一、簡(jiǎn)介
有幾檔出水溫度可以選擇；
按出水鍵后，立即由泵從水箱抽水過(guò)速熱式加熱模組出水，水流量緩慢；大約5 – 10 秒接近設(shè)定的溫度值，溫度基本上是準(zhǔn)的；
按出水鍵后，默認(rèn)的出水時(shí)間是1分鐘，除非再次按出水鍵，則是關(guān)閉出水；
速熱式加熱模組的功率控制是通過(guò)控制可控硅的導(dǎo)通角實(shí)現(xiàn)；
速熱式加熱模組的進(jìn)水處、出水處裝有溫度探頭測(cè)溫；
二、算法
市面上是有這種功能的速熱式飲水機(jī)賣的，只不過(guò)其宣稱的是3秒速熱；
但這種飲水機(jī)的控溫算法是怎么實(shí)現(xiàn)的，看不到現(xiàn)成的資料，這實(shí)際上是一個(gè)很好的實(shí)戰(zhàn)課題，對(duì)應(yīng)用開發(fā)STM32F103的人員，是個(gè)上臺(tái)階的機(jī)會(huì)；
我本人，就搞STM32F103多年，也做過(guò)多個(gè)項(xiàng)目，但沒怎么搞過(guò)這種帶算法處理的問(wèn)題，現(xiàn)在做項(xiàng)目碰到這個(gè)問(wèn)題，很是茫然，故拋出來(lái)，共同探討，促進(jìn)提高；
有幾個(gè)難點(diǎn)，首先，時(shí)間很短，總共才出水1分鐘，基本上10來(lái)秒內(nèi)，必須大體控制到位；其次，出水處的溫度要達(dá)到設(shè)定值，速熱式加熱模組的功率控制與出水溫度，進(jìn)水溫度的算法模型怎么建立。
有沒有人，探討指點(diǎn)一下；
作者: 人工置頂員    時(shí)間: 2022-9-20 04:33
頂一下
作者: TTQ001    時(shí)間: 2022-9-20 09:11
加熱水的等待時(shí)間不能太長(zhǎng)，否則會(huì)影響用戶體驗(yàn)。
作者: Hephaestus    時(shí)間: 2022-9-20 23:33
這個(gè)要上有限元來(lái)分析水里面的溫度梯度分布了。
作者: Y_G_G    時(shí)間: 2022-9-21 01:21
這跟STM32F103有什么關(guān)系嗎?8051也是隨便就能搞定的
如果是只有一兩個(gè)檔位的,直接就是兩個(gè)溫度開關(guān)就解決了
出水會(huì)經(jīng)過(guò)一個(gè)相對(duì)比較長(zhǎng)加熱通道,取水就是全功率加熱,溫度到了就關(guān)掉,溫度開關(guān)有延時(shí),不會(huì)振蕩的
如果是有溫度設(shè)定的,就用PID控制,出水的地方一個(gè)NTC或者PTC檢測(cè)溫度
水的流速是固定的,前面出的水會(huì)加熱到比設(shè)定溫度高,杯子會(huì)帶走一定的熱量
流出一定量的水之后就開始PID控制,就能達(dá)到恒溫的效果了
PID沒什么好說(shuō)的,到哪都是那幾行代碼,難點(diǎn)在于實(shí)際的參數(shù)調(diào)試
作者: tzh_123    時(shí)間: 2022-9-21 09:34
準(zhǔn)備用PID算法，測(cè)試板已打好樣，用的stm32f103rct6, 51 我自己感到無(wú)法實(shí)現(xiàn)，
作者: 的花朵    時(shí)間: 2022-9-21 13:52
我的認(rèn)知中加熱效果應(yīng)該取決于加熱那段水路的長(zhǎng)度把，加熱段物理長(zhǎng)度只要足夠就沒問(wèn)題，首先全功率下實(shí)現(xiàn)速熱，然后再PID實(shí)現(xiàn)水溫可控
作者: tzh_123    時(shí)間: 2022-9-21 15:13
PID算法，目前比較糾結(jié)的是，對(duì)于交流220V，50Hz頻率，溫度的采樣間隔取多大合適，pid.Kp，pid.T，pid.Ti，pid.Td，pid.pwmcycle；或者說(shuō)，應(yīng)該遵循什么來(lái)取值，沒有經(jīng)驗(yàn)。有大神指點(diǎn)一下，就好了�，F(xiàn)在方感到學(xué)校的老師的好。
作者: robinsonlin    時(shí)間: 2022-9-21 15:28
這種設(shè)備，要采樣的溫度應(yīng)該是冷端，以及水流速度。  然后通過(guò)熱量轉(zhuǎn)換比給加熱參數(shù)。  如果再豪華點(diǎn)，就加得加大氣壓測(cè)量。   因?yàn)镻ID算法本來(lái)就有很大的滯后效應(yīng)，再加上你是在給流體加熱，這個(gè)滯后效應(yīng)就更大了。  如果你測(cè)量熱端來(lái)做反饋，  最后流出來(lái)的水，肯定是一會(huì)熱一會(huì)冷
作者: tzh_123    時(shí)間: 2022-9-22 09:25
robinsonlin 發(fā)表于 2022-9-21 15:28
這種設(shè)備，要采樣的溫度應(yīng)該是冷端，以及水流速度。  然后通過(guò)熱量轉(zhuǎn)換比給加熱參數(shù)。  如果再豪華點(diǎn)，就加 ...

有道理，如果通過(guò)測(cè)冷端、熱端的差值，來(lái)直接控制可控硅的導(dǎo)通角，就不應(yīng)該存在滯后問(wèn)題，
作者: 藍(lán)魄    時(shí)間: 2022-9-22 09:51
這玩意我做過(guò)，還是很難控的，用的是幾毛錢的8位普通單片機(jī)；我做的是2000W的發(fā)熱管，大概13S左右溫度能控在95度左右，不能在沸騰的邊緣，因?yàn)檫@種的結(jié)構(gòu)基本只有出水口，沸騰就會(huì)噴蒸汽很危險(xiǎn)！首先進(jìn)水處加裝NTC是為能夠快速反應(yīng)進(jìn)水溫度以便及時(shí)調(diào)整，因?yàn)榘l(fā)熱管不是開功率熱量馬上就傳導(dǎo)到水里，這個(gè)過(guò)程還是有點(diǎn)緩慢的，就是滯后嚴(yán)重；改變功率后大概2-3秒水溫才能“穩(wěn)定”；是指這個(gè)功率能加熱到的溫度；慢是慢在這里；另外發(fā)熱管工作電壓的穩(wěn)定、水泵工作電壓穩(wěn)定性、水泵的流量大小、進(jìn)水的溫度、管路的行程、探頭的反應(yīng)速度和精度、工作環(huán)境溫度等等都有影響，這些都是我所碰到過(guò)的。別小看發(fā)熱管幾十瓦一百瓦的變化，這都是可能導(dǎo)致幾度的變化，直接影響控制精度；當(dāng)時(shí)沒做電壓檢測(cè)220V的跳動(dòng)直接影響出水溫度一直在跳舞；如果是量產(chǎn)也要考慮水泵的一致性，水泵的流量影響也很大...因?yàn)榭蛻舫杀締?wèn)題我設(shè)計(jì)的沒有檢測(cè)電壓，開關(guān)電源也是很便宜的那種，但是我的算法還是能控在±3度左右不算很穩(wěn)定；所以高溫出水速度并不是很快，因?yàn)樵谇懊嬉蹲剿疁氐淖兓玫綌?shù)據(jù)去處理，就像上次出水停止后，出水口的溫度還是高溫，如果馬上出水就按這個(gè)溫度處理就會(huì)突然降溫很低然后在大功率加熱，這段過(guò)程就會(huì)消耗很多時(shí)間去調(diào)整；為什么會(huì)這樣，別忘了滯后這個(gè)問(wèn)題；在停止加熱后發(fā)熱管的余熱會(huì)增加水溫，所以在剛出水的這段時(shí)間也要加以處理；進(jìn)水溫度在冬天的時(shí)候還要考慮，水溫低還會(huì)導(dǎo)致水溫上升的慢，會(huì)不會(huì)直接影響到算法控制導(dǎo)致出水超溫噴濺。而且發(fā)熱管的功率在進(jìn)水低溫的時(shí)候能否滿足出水溫度，當(dāng)然全功率狀態(tài)下水溫達(dá)不到最高出水溫度要求這個(gè)沒有必須性；還是要看個(gè)人想法；以上是我能想起來(lái)的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能幫到你；
作者: tzh_123    時(shí)間: 2022-9-22 22:16
藍(lán)魄 發(fā)表于 2022-9-22 09:51
這玩意我做過(guò)，還是很難控的，用的是幾毛錢的8位普通單片機(jī)；我做的是2000W的發(fā)熱管，大概13S左右溫度能控 ...

謝謝，你用51單片機(jī)，流水都能控到±3℃，很不錯(cuò)了。目前大致的考慮，剛啟動(dòng)時(shí)，以進(jìn)水處溫度為pid.Pv來(lái)計(jì)算，其后在出水過(guò)程中，用出水處溫度為pid.Pv來(lái)計(jì)算。問(wèn)一下，你過(guò)去搞時(shí)，pid.T (PID計(jì)算周期）是取的多大，AC電的頻率是50Hz,周期為20ms,pid.T (PID計(jì)算周期）是取多大合適。
作者: 藍(lán)魄    時(shí)間: 2022-9-24 08:16
tzh_123 發(fā)表于 2022-9-22 22:16
謝謝，你用51，流水都能控到±3℃，很不錯(cuò)了。目前大致的考慮，剛啟動(dòng)時(shí)，以進(jìn)水處溫度為pid.Pv來(lái)計(jì)算， ...

我當(dāng)時(shí)是用的1S，因?yàn)槲易龅陌l(fā)熱管滯后時(shí)間較長(zhǎng)，我試過(guò)太快出水溫度會(huì)震蕩；另外我搞錯(cuò)了，我的控溫應(yīng)該是±6度才對(duì)；電路反饋?zhàn)龊靡稽c(diǎn)應(yīng)該能提高速度和出水溫度
作者: tzh_123    時(shí)間: 2022-9-25 19:13
哦，我準(zhǔn)備先按pid.T (PID計(jì)算周期）是取200ms來(lái)算，不行的話，再調(diào)整。



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