Как сделать вычисление значения температуры по градуировочной таблице термопары? Опции

[Ivan Kuznetzov]

Как сделать вычисление значения температуры по градуировочной таблице термопары?

Пишу прогу на сях.
К примеру, измеряем напряжение с термопары, усиливаем его (с известным Ку) и подаем на вход ADC0 атмеги - там делим на Ку и получаем милливольты;
есть также градуировочная таблица для термопары вида:

float gradtbl[131]={0 , 0.40 , 0.80 , 1.20 ...... и т.д. 131 значение


как сделать пересчет значения миливольт в градусы?

[Ivan Kuznetzov]

хух! в общем все! получился ПИД регулятор - температуру теперь нормально кажет - с десятыми
теперь хочу попробывать какой-нибудь алгоритм авто-настройки ПИД коэффициентов...
может есть у кого, поделитесь пожалуйста?

Вот схемка:

Сообщение отредактировал Ivan Kuznetzov - Feb 26 2009, 11:08

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Tanya]

хух! в общем все! получился ПИД регулятор - температуру теперь нормально кажет - с десятыми
теперь хочу попробывать какой-нибудь алгоритм авто-настройки ПИД коэффициентов...
может есть у кого, поделитесь пожалуйста?

Вот схемка:

Десятые "кажет" - это кажимость. Надо увеличить разрядность вычислений и применить усреднение - будет во много раз лучше.
Вы это очень зря поставили такой операционник. Его смещение нуля (2 мв) соответствует 50 градусам. Температурный дрейф не нормирован. Навевает. Схема, простите меня, не выдерживает никакой критики... Входы при нуле, выход... Нет слов. Нарисована, однако, отлично.

[Ivan Kuznetzov]

Десятые "кажет" - это кажимость. Надо увеличить разрядность вычислений и применить усреднение - будет во много раз лучше.
Вы это очень зря поставили такой операционник. Его смещение нуля (2 мв) соответствует 50 градусам. Температурный дрейф не нормирован. Навевает. Схема, простите меня, не выдерживает никакой критики... Входы при нуле, выход... Нет слов. Нарисована, однако, отлично.

Это тестовый операционник - в идеале поставлю какую-нибудь "инструменталку"
может посоветуете что-нибудь? или схемку подкинете какую-нибудь?

а вот насчет усреднения - это интересно! как это сделать?

[Tanya]

Это тестовый операционник - в идеале поставлю какую-нибудь "инструменталку"
может посоветуете что-нибудь? или схемку подкинете какую-нибудь?

а вот насчет усреднения - это интересно! как это сделать?

Усреднение - это известная мания программистов. Делается, естественно, программно. Очень интересное, полезное, увлекательное и плодотворное занятие для ума.
Можно придумать бесконечное число способов усреднения, а потом бесконечно долго выбирать наилучший.
Учтите - для такой сложной математики С слабоват. Только ассемблер.

И для тестов не используйте этот Ваш операционник...
Возьмите сдвоенный ОУ типа OP07 OP(A)X27 и типовую схему для термопар из даташита на OPA4277 op07 или еще откуда-нибудь. Сами не изобретайте велосипедов. Это только совет.
Или аутозеро какое-нибудь.
И не придумывайте автонастраивающийся ПИД. Уже придумано. И вредно. И Вам, и ни в чем не повинным пользователям такого продукта. Прикрутите три потенциометра к свободным входам АЦП - будете задавать коэффициенты. Это тоже только советы.

[Огурцов]

Возьмите сдвоенный ОУ типа OP07

Извините, а он точно сдвоенный ? Если нет, м.б. подскажете его полный (в т.ч. по цене) сдвоенный аналог ?

[Tanya]

Извините, а он точно сдвоенный ? Если нет, м.б. подскажете его полный (в т.ч. по цене) сдвоенный аналог ?

Они - клоны и потомки великого 07-го бывают одиночными, сдвоенными и счетверенными. выпускаются разными производителями. OPA2277 - пример сдвоенного внучка. Дедушку тоже делают до сих пор.
Аналог по цене - это мне непонятно.

[Ivan Kuznetzov]

вот еще мне непонятно - чем так плох алгоритм авто-настройки ПИД регулятора?

я использую алгоритм ПИД регулирования с сахара.ру - можно к нему как-нибудь приспособить алгоритм автонастройки?

Сообщение отредактировал Ivan Kuznetzov - Feb 28 2009, 10:25

[Tanya]

вот еще мне непонятно - чем так плох алгоритм авто-настройки ПИД регулятора?

я использую алгоритм ПИД регулирования с сахара.ру - можно к нему как-нибудь приспособить алгоритм автонастройки?

А чем хорош? А что, на Сахаре разработали что-то новое?
Плох тем, что не нужен никому. И создает иллюзии. И вмешаться нельзя. Если можно, то лучше.

[galjoen]

...
И создает иллюзии.
...

+1
На мой взгляд это самое плохое в данном приложении ПИД регулятора. На самом-то деле для печки он плохо подходит. А его используют и ещё гордятся - у меня ПИД...

[Ivan Kuznetzov]

+1
На мой взгляд это самое плохое в данном приложении ПИД регулятора. На самом-то деле для печки он плохо подходит. А его используют и ещё гордятся - у меня ПИД...

а какой ПИД алгоритм тогда лучше использовать?

[Tanya]

а какой ПИД алгоритм тогда лучше использовать?

ПИД - не алгоритм, а закон управления. Может быть реализован аналоговым способом, а может жить в контроллере. А может и там, и там.

[Ivan Kuznetzov]

ПИД - не алгоритм, а закон управления. Может быть реализован аналоговым способом, а может жить в контроллере. А может и там, и там.

ну если он живет в контроллере (а у меня так) то это уже алгоритм, привожу его ниже:

Код

float themp;                            //входная температура, регулируемый параметр, размерность - градусы
long thempSet;                          //уставка температуры, размерность - градусы
float errThemp[3];                      //массив ошибок регулятора

#define    zoneProp 1                      //зона пропорциональности, размерность - градусы
#define    tauInt 4            //постоянная интегрирования, размерность - секунды
#define    tauDiff 1            //постоянная дифференцирования, размерность - секунды
    
#define    tauQuant 0.05           //период квантования (реальный!!! период запуска функции регулятора), размерность - секунды
    
#define    tauDiffFilter 5         //как бы кол-во усредняемых отсчётов Д-составляющей,
                                //не стоит увлекаться и делать это число слишком большим.
#define tauOutFilter 5        //как бы кол-во усредняемых отсчётов полного выходного сигнала, аналогично.

float OutPID;                   //выходное значение ПИД регулятора
float KoeffNormOut;             //нормализовочный коэффициент
float Differential=0;
float Integral;
float tmpReal;

        //********************************************************************************
***************
        // ПИД алгоритм
        //********************************************************************************
***************
        
    errThemp[2] = errThemp[1];
    errThemp[1] = errThemp[0];
    
    //*******************************************************************
    //    Нормированная к отношению MaxOut/zoneProp ошибка регулирования для прямого регулятора.
    //    т.е. увеличивается температура - увеличивается выходной сигнал.
    //    режим - охлаждение нагревателя, обогрев.
    errThemp[0] = (themp - thempSet) * KoeffNormOut;
    
    //    ошибка для обратного регулятора.
    //    режим - нагрев охладителя, охлаждение.
    //    errThemp[0] = (thempSet - themp) * KoeffNormOut;
    
    //    вычисление и простейшая фильтрация Д-составляющей с предварительным усреднением по двум отсчётам
    Differential += (((errThemp[0] - errThemp[2]) * tauDiff * 0.5) - Differential) / tauDiffFilter;

//    без предварительного усреднения
//    Differential += (((errThemp[0] - errThemp[1]) * tauDiff) - Differential) / tauDiffFilter;
    
    //    вычисление И-составляющей методом трапеций с предварительным усреднением по двум отсчётам
    Integral += (((errThemp[0] + 2*errThemp[1] + errThemp[2]) * tauQuant * 0.25) / tauInt);

//    без предварительного усреднения
//    Integral += (((errThemp[0] + errThemp[1]) * tauQuant * 0.5) / tauInt);
    
    //    Ограничитель И-составляющей
    if(Integral > (float)MaxOut)
        Integral = (float)MaxOut;
    else
        if(Integral < (float)MinOut)
            Integral = (float)MinOut;
    
    //    Полный сигнал
    tmpReal = errThemp[0] + Integral + Differential / tauQuant;
    
    //    Ограничитель полного входного сигнала
    if(tmpReal > (float)MaxOut)
        tmpReal = (float)MaxOut;
    else
        if(tmpReal < (float)MinOut)
            tmpReal = (float)MinOut;
            
    OutPID += (tmpReal - OutPID) / tauOutFilter;    //    фильтрация полного выходного сигнала
        
        //********************************************************************************
***************
        // Конец ПИД алгоритма
        //********************************************************************************
***************

[Tanya]

ну если он живет в контроллере (а у меня так) то это уже алгоритм, привожу его ниже:

Я бы (почти) все в целых. Частоту выборки (вычислений) привязала бы к сетевой. Тогда сетевая наводка убирается - ослабляется.
А константы надо подбирать экспериментально. Непонятно, что потом - как и чем управляет этот ПИД.

[galjoen]

Я бы (почти) все в целых. Частоту выборки (вычислений) привязала бы к сетевой. Тогда сетевая наводка убирается - ослабляется.
А константы надо подбирать экспериментально. Непонятно, что потом - как и чем управляет этот ПИД.

Согласен, что лучше привязаться к сети, но можно хотя бы кратно 10 милисекундам выборку сделать.
2 Ivan Kuznetzov
А вообще чтобы печкой эффективно управлять, по моему мнению, нужно скользящие средние считать на подводимую мощность и на температуру. Время, за которое эти скользящие средние считаются, примерно равно удвоенной задержке вносимой печкой д.б. Эту задержку определить можно как время через которое, после включения нагревателя на 100%, температура реально подниматься начнёт. Я в своё время т.о. решил задачу о том сколько тепла в объект уходило. Т.е. вычитал из всего тепла, тепло ушедшее на нагрев самого нагревателя и в окружающую среду. Даже более того, т.о. можно узнать кое-что о нагреваемом объекте. Его теплоёмкость и теплопроводность. Но это всё оффтоп. По теме. Регулировать то температуру по такой схеме значительно сложнее (программно), чем это делает стандартный ПИД. Хотя качество регулирования конечно лучше получается. А м.б. у вас интерес из-за усложнения уже пропал? Если нет - задавайте вопросы.

[Tanya]

А вообще чтобы печкой эффективно управлять, по моему мнению, нужно скользящие средние считать на подводимую мощность и на температуру.
По теме. Регулировать то температуру по такой схеме значительно сложнее (программно), чем это делает стандартный ПИД. Хотя качество регулирования конечно лучше получается. А м.б. у вас интерес из-за усложнения уже пропал? Если нет - задавайте вопросы.

Сложнее... проще... Это относительно. Надо учитывать "мгновенную" электрическую мощность, подавая ее в контур обратной связи. Тогда управление становится "натуральным" - по мощности... или интегралу мощности - энергии. Точность, естественно, увеличивается. А если еще внешнюю температуру учитывать...

[galjoen]

Сложнее... проще... Это относительно. Надо учитывать "мгновенную" электрическую мощность, подавая ее в контур обратной связи. Тогда управление становится "натуральным" - по мощности... или интегралу мощности - энергии. Точность, естественно, увеличивается. А если еще внешнюю температуру учитывать...

Конечно "натуральное" управление лучше. Установившаяся температура превышает тем-ру окружающей среды пропорционально подведённой мощности.
Только вот есть закавыка. Чтобы динамику сделать - приходится печку дифференциальными уравнениями описываить. И решать их в реалтайме. Вот об этом усложнении я говорил.

[akken]

Конечно "натуральное" управление лучше. Установившаяся температура превышает тем-ру окружающей среды пропорционально подведённой мощности.
Только вот есть закавыка. Чтобы динамику сделать - приходится печку дифференциальными уравнениями описываить. И решать их в реалтайме. Вот об этом усложнении я говорил.

Читал, что управление на принципах нечеткой логики творит чудеса, заменяя кучу дифуравнений. Пытался
перевести управление муфельной печкой на "фаззи", но не одолел. Вам не приходилось этим заниматься,
или слухи о чудесах преувеличены?

[galjoen]

Читал, что управление на принципах нечеткой логики творит чудеса, заменяя кучу дифуравнений. Пытался
перевести управление муфельной печкой на "фаззи", но не одолел. Вам не приходилось этим заниматься,
или слухи о чудесах преувеличены?

Нечёткой логикой не занимался. Но весь мой опыт подсказывает, что чудес не бывает.
В случае с печкой времени для рассчётов вполне достаточно. Да и не сильно сложные эти рассчёты - в основном вычисление скользящего среднего (ползучка) и помножение/сложение. А вот с ОЗУ может возникнуть проблемма (на АВР). Т.к. приходится организовывать достаточно большие кольцевые буфера. Как минимум для замеренной температуры и подведённой мощности. А реально - ещё пару таких-же буферов для внутренних переменных (чтоб каждый раз не считать).

[Oldring]

Т.к. приходится организовывать достаточно большие кольцевые буфера.

Может быть не нужно именно скользящего среднего для печки?

[galjoen]

Может быть не нужно именно скользящего среднего для печки?

Как это ни смешно, но попробовав, я пришёл к выводу, что печка оказывается весьма сложный в управлении объект . Во всяком случае гораздо сложнее следящего электропривода.

[akken]

Как это ни смешно, но попробовав, я пришёл к выводу, что печка оказывается весьма сложный в управлении объект . Во всяком случае гораздо сложнее следящего электропривода.

Особенно, если поставлена задача регулировать +/- 1 градус в диапазоне 50-900*С с 2,5 квт нагревателем. При заданной температуре 50*С малейшая погрешность при определении первой порции энергии забрасывала печку в аут на пол дня. Промышленный "Овен" в режиме ПИД начинал приемлемо регулировать только с 250*.
Так что насчет сложности согласен на все 200%.

[Oldring]

При заданной температуре 50*С малейшая погрешность при определении первой порции энергии забрасывала печку в аут на пол дня.

Про квадратичную зависимость мощности от напряжения, наверное, забыли? И про сильно ограниченную скорость изменения температуры, вызванную ограничением мощности нагревателя, как сверху, так и снизу?