Regulator kuhinjskog električnog štednjaka. Regulator snage i tajmer za isključivanje
Bresenhamov algoritam jedan je od najstarijih algoritama u računalnoj grafici. Čini se, kako se može primijeniti algoritam za konstrukciju rasterskih linija pri stvaranju kućne pećnice za lemljenje? Ispostavilo se da možete, i to s vrlo pristojnim rezultatom. Gledajući unaprijed, reći ću da se ovaj algoritam vrlo dobro hrani 8-bitnim mikrokontrolerom male snage. Ali prvo o svemu.
Bresenhamov algoritam je algoritam koji određuje koje točke u dvodimenzionalnom rasteru treba osjenčati kako bi se dobila bliska aproksimacija ravne linije između dvije zadane točke. Suština algoritma je da za svaki stupac x(vidi sliku) odredi koji redak Y najbliže liniji i nacrtajte točku.
Pogledajmo sada kako će nam sličan algoritam pomoći pri upravljanju grijaćim elementima u električnoj peći.
Grijaći element se napaja mrežnim naponom 220V/50Hz. Pogledajmo grafikon.
Kada se takav napon u čistom obliku dovede na ulaz električnog grijača, na izlazu ćemo dobiti 100% snage grijanja. Sve je jednostavno.
Što će se dogoditi ako se na ulaz grijača dovede samo pozitivni poluval mrežnog napona? Tako je, dobivamo 50% toplinske snage.
Ako primijenimo svaki treći poluval, dobit ćemo 33% snage.
Kao primjer, uzmimo gradaciju izlazne snage od 10% i vremenski interval od 100 ms, što je ekvivalentno 10 poluvalova mrežnog napona. Nacrtajmo mrežu 10x10 i zamislimo da je os Y ovo je os izlazne snage. Povucimo ravnu liniju od 0 do potrebne vrijednosti snage.
Pratite li ovisnost?
Povećanjem vremenskog intervala na 1 sekundu, možete dobiti gradaciju izlazne snage od 1%. Dobit ćete mrežu 100x100 sa svim posljedicama.
A sada o ugodnom:
Bresenhamov algoritam može se izgraditi u petlji na takav način da na svakom koraku duž osi x samo pratite vrijednost pogreške što znači - okomitu udaljenost između trenutne vrijednosti g i točnu vrijednost g za struju x. Kad god povećamo x, povećavamo vrijednost pogreške za iznos nagiba. Ako je pogreška premašila 0,5, linija se približila sljedećoj g, pa povećavamo g po jedinici (čitaj - preskačemo jedan poluval napona), a smanjujemo vrijednost pogreške za 1.
Ovaj pristup se lako može svesti na ciklički cjelobrojno zbrajanje(više o tome kasnije, pri opisu algoritma rada MK u sljedećem članku), što je definitivan plus za mikrokontrolere.
Namjerno te nisam opteretio formulama. Algoritam je elementaran, lako ga je guglati. Samo želim pokazati njegovu primjenjivost u strujnim krugovima. Za kontrolu opterećenja koristit će se tipična shema povezivanja za MOC3063 triac optocoupler s nultim detektorom.
Ovaj pristup ima brojne prednosti.
- Minimalne smetnje u mreži zbog čestih prebacivanja velikog opterećenja, uključivanje / isključivanje će se dogoditi u trenucima prijelaza napona kroz nulu.
- Vrlo jednostavan algoritam - svi izračuni svode se na rad s cijelim brojevima, što je dobro za mikrokontroler.
- Nema potrebe za ogradom detektora prelaska napona preko nule (pozdrav MOC3063). Čak i ako MK jednostavno povuče nogu na mjerač vremena, otvarajući optički sprežnik, pogreška neće biti kritična.
Nastavit će se.
Uvod U proizvodnji (u automatiziranim sustavima upravljanja), u svakodnevnom životu, često je potrebno koristiti regulaciju snage koja se dovodi do opterećenja. Opterećenje se obično napaja izmjeničnom strujom. Stoga je zadatak nešto složeniji u usporedbi s regulacijom snage opterećenja koja radi pri konstantnom naponu. U slučaju rada opterećenja na konstantnom naponu koristi se modulacija širine impulsa (PWM), a promjenom radnog ciklusa mijenja se i snaga koja se dovodi do opterećenja. Ako koristite PWM kontrolu za podešavanje snage u izmjeničnoj mreži, ključ preko kojeg upravljamo signalom (npr. triac) će se otvoriti i propustiti dijelove sinusoide različite snage u opterećenje. Baza elemenata i sklop regulatora Sl.1. Električna shema regulatora Za realizaciju ovog projekta korišteni su: Pinboard na ATmega16 AVR mikrokontroleru, Philips BT138 12A triac, DB105 diodni most, MOC3022 optotriac, PC817 optocoupler, otpor 220 Ohm - 10 kOhm, potenciometar 5 kOhm . Spajanje elemenata prikazano je na sl.1. Načelo rada uređaja Ovaj regulator je dizajniran za rad s aktivnim opterećenjem spojenim na mrežu od 220 V. Optocoupler se koristi za određivanje početka svakog poluvala. Tako na izlazu detektora nule dobivamo kratke pozitivne impulse u trenutku kada napon u mreži prijeđe 0. Signal detektora nule spaja se na ulaz vanjskog prekida MK kako bi se odredio početak novog poluvala i otvoriti triak na potrebno vrijeme ili na određeni broj poluciklusa. Za otključavanje triaka, njegova se kontrolna elektroda napaja kroz optotriak u odnosu na uvjetnu katodu. Fazna metoda Kod fazne metode promjenom vrijednosti odgode timera pomoću ADC-a mikrokontrolera (u našem slučaju potenciometrom) sukladno tome mijenjamo odgodu otvaranja triaka nakon početka poluvala. Što je duže kašnjenje, manji dio poluvala će biti proslijeđen na opterećenje i, sukladno tome, dobivamo manju snagu, i obrnuto. Poznavajući taktnu frekvenciju mikrokontrolera, izračunava se kašnjenje. Pri frekvenciji mrežnog napona od 50 Hz, vrijeme poluciklusa bit će 0,01 sekunda. To jest, ako je triac otvoren nakon 0,003 sekunde, otprilike 2/3 poluvala će biti preskočeno, a snaga će biti 70%. Ako se triac otvori bez odgode, tada se cijeli poluval preskače, a izlazna snaga će biti 100%. Program je proveden faznom metodom upravljanja opterećenjem. Programiranje je obavljeno u C++ u okruženju CodeVisionAVR. Očitanja s osciloskopa na opterećenju prikazana su na slici 2. Sl.2. Podešavanje snage faznom metodom Izračun kašnjenja otvaranja triaka Budući da funkcija napona nije linearna, odnosno površina ispod sinusoide bit će različita za isti vremenski interval, odnosno snaga će biti različita. Stoga je kašnjenje izračunato uzimajući u obzir nelinearnost napona. Slika 3 prikazuje mrežni sinusni val i intervale kašnjenja izračunate u tablici 1. Prikazano je prvih pet od sto (u postocima) vrijednosti kašnjenja. sl.3. Tablica prilagodbe metode faze 1 Izračun otvorene odgode triaka Poluvalni broj točke Vrijeme u mikrosekundama Sinus točke 0 0 0 1638 0,199 2903 0,279 3 1108 0,341 4 1282 0,391 5 1436 0,435 Bresenhamova metoda Postoji i metoda kontrole snage koja se temelji na principu napajanja na opterećenje nekoliko poluciklusa mrežnog napona nakon kojih slijedi pauza (slika 4). Preklopni trenuci triaka podudaraju se s trenucima kada mrežni napon prolazi kroz nulu, tako da je razina radio smetnji oštro smanjena. Korištenje mikrokontrolera omogućilo je korištenje Bresenhamovog algoritma za ravnomjernu raspodjelu impulsa. Međutim, postoji smanjena učestalost strujnog preklapanja u opterećenju u usporedbi s faznom kontrolom. Poželjan je za kontrolu opterećenja velike snage (od 1 kW). Program je implementiran, te je, kao i kod fazne metode, broj propuštenih poluciklusa mijenjan pomoću ADC-a. Raspon prijenosa odabran je od svakog poluvala do prijenosa od jednog poluvala do deset. Na slici 4 prikazane su slike s osciloskopa izvedbe regulatora Bresenhamovom metodom. sl.4. Regulacija snage Bresenhamovom metodom Zaključak Regulator je univerzalan, što omogućuje njegovu primjenu kako u svakodnevnom životu tako iu industriji. Prisutnost kontrole mikrokontrolera omogućuje vam brzo rekonfiguriranje sustava, što uređaj čini fleksibilnim. Dva upravljačka algoritma omogućit će korištenje regulatora u širokim rasponima snage.
Bresenhamov algoritam jedan je od najstarijih algoritama u računalnoj grafici. Čini se, kako se može primijeniti algoritam za konstrukciju rasterskih linija pri stvaranju kućne pećnice za lemljenje? Ispostavilo se da je moguće, i to s vrlo vrijednim rezultatom. Gledajući unaprijed, reći ću da se ovaj algoritam vrlo dobro hrani 8-bitnim mikrokontrolerom male snage. Ali prvo o svemu.
Bresenhamov algoritam je algoritam koji određuje koje točke u dvodimenzionalnom rasteru treba osjenčati kako bi se dobila bliska aproksimacija ravne linije između dvije zadane točke. Suština algoritma je da za svaki stupac x(vidi sliku) odredi koji redak Y najbliže liniji i nacrtajte točku.
Pogledajmo sada kako će nam takav algoritam pomoći pri upravljanju grijaćim elementima u električnoj peći.
Grijaći element se napaja mrežnim naponom 220V/50Hz. Pogledajmo grafikon.
Kada se takav napon u čistom obliku dovede na ulaz električnog grijača, na izlazu ćemo dobiti 100% snage grijanja. Sve je jednostavno. 
Što će se dogoditi ako se na ulaz grijača dovede samo pozitivni poluval mrežnog napona? Tako je, dobivamo 50% toplinske snage. 
Ako primijenimo svaki treći poluval, dobit ćemo 33% snage.
Kao primjer, uzmimo gradaciju izlazne snage od 10% i vremenski interval od 100 ms, što je ekvivalentno 10 poluvalova mrežnog napona. Nacrtajmo mrežu 10x10 i zamislimo da je os Y ovo je os izlazne snage. Povucimo ravnu liniju od 0 do potrebne vrijednosti snage.
Pratite li ovisnost?
Povećanjem vremenskog intervala na 1 sekundu, možete dobiti gradaciju izlazne snage od 1%. Dobit ćete mrežu 100x100 sa svim posljedicama.
A sada o ugodnom:
Bresenhamov algoritam može se izgraditi u petlji na takav način da na svakom koraku duž osi x samo pratite vrijednost pogreške što znači - okomitu udaljenost između trenutne vrijednosti g i točnu vrijednost g za struju x. Kad god povećamo x, povećavamo vrijednost pogreške za iznos nagiba. Ako je pogreška premašila 0,5, linija se približila sljedećoj g, pa povećavamo g po jedinici (čitaj - preskačemo jedan poluval napona), a smanjujemo vrijednost pogreške za 1.
Ovaj pristup se lako može svesti na ciklički cjelobrojno zbrajanje(više o tome kasnije, pri opisu algoritma rada MK u sljedećem članku), što je definitivan plus za mikrokontrolere.
Namjerno te nisam opteretio formulama. Algoritam je elementaran, lako ga je guglati. Samo želim pokazati njegovu primjenjivost u strujnim krugovima. Za kontrolu opterećenja koristit će se tipična shema povezivanja za MOC3063 triac optocoupler s nultim detektorom.
Ovaj pristup ima brojne prednosti.
- Minimalne smetnje u mreži zbog čestih prebacivanja velikog opterećenja, uključivanje / isključivanje će se dogoditi u trenucima prijelaza napona kroz nulu.
- Vrlo jednostavan algoritam - svi izračuni svode se na rad s cijelim brojevima, što je dobro za mikrokontroler.
- Nema potrebe za ogradom detektora prelaska napona preko nule (pozdrav MOC3063). Čak i ako MK jednostavno povuče nogu na mjerač vremena, otvarajući optički sprežnik, pogreška neće biti kritična.
Nastavit će se.
Bresenhamov algoritam jedan je od najstarijih algoritama u računalnoj grafici. Čini se, kako se može primijeniti algoritam za konstrukciju rasterskih linija pri stvaranju kućne pećnice za lemljenje? Ispostavilo se da je moguće, i to s vrlo vrijednim rezultatom. Gledajući unaprijed, reći ću da se ovaj algoritam vrlo dobro hrani 8-bitnim mikrokontrolerom male snage. Ali prvo o svemu.
Bresenhamov algoritam je algoritam koji određuje koje točke u dvodimenzionalnom rasteru treba osjenčati kako bi se dobila bliska aproksimacija ravne linije između dvije zadane točke. Suština algoritma je da za svaki stupac x(vidi sliku) odredi koji redak Y najbliže liniji i nacrtajte točku.
Pogledajmo sada kako će nam takav algoritam pomoći pri upravljanju grijaćim elementima u električnoj peći.
Grijaći element se napaja mrežnim naponom 220V/50Hz. Pogledajmo grafikon.
Kada se takav napon u čistom obliku dovede na ulaz električnog grijača, na izlazu ćemo dobiti 100% snage grijanja. Sve je jednostavno.
Što će se dogoditi ako se na ulaz grijača dovede samo pozitivni poluval mrežnog napona? Tako je, dobivamo 50% toplinske snage.
Ako primijenimo svaki treći poluval, dobit ćemo 33% snage.
Kao primjer, uzmimo gradaciju izlazne snage od 10% i vremenski interval od 100 ms, što je ekvivalentno 10 poluvalova mrežnog napona. Nacrtajmo mrežu 10x10 i zamislimo da je os Y ovo je os izlazne snage. Povucimo ravnu liniju od 0 do potrebne vrijednosti snage.
Pratite li ovisnost?
Povećanjem vremenskog intervala na 1 sekundu, možete dobiti gradaciju izlazne snage od 1%. Dobit ćete mrežu 100x100 sa svim posljedicama.
A sada o ugodnom:
Bresenhamov algoritam može se izgraditi u petlji na takav način da na svakom koraku duž osi x samo pratite vrijednost pogreške što znači - okomitu udaljenost između trenutne vrijednosti g i točnu vrijednost g za struju x. Kad god povećamo x, povećavamo vrijednost pogreške za iznos nagiba. Ako je pogreška premašila 0,5, linija se približila sljedećoj g, pa povećavamo g po jedinici (čitaj - preskačemo jedan poluval napona), a smanjujemo vrijednost pogreške za 1.
Ovaj pristup se lako može svesti na ciklički cjelobrojno zbrajanje(više o tome kasnije, pri opisu algoritma rada MK u sljedećem članku), što je definitivan plus za mikrokontrolere.
Namjerno te nisam opteretio formulama. Algoritam je elementaran, lako ga je guglati. Samo želim pokazati njegovu primjenjivost u strujnim krugovima. Za kontrolu opterećenja koristit će se tipična shema povezivanja za MOC3063 triac optocoupler s nultim detektorom.
Ovaj pristup ima brojne prednosti.
- Minimalne smetnje u mreži zbog čestih prebacivanja velikog opterećenja, uključivanje / isključivanje će se dogoditi u trenucima prijelaza napona kroz nulu.
- Vrlo jednostavan algoritam - svi izračuni svode se na rad s cijelim brojevima, što je dobro za mikrokontroler.
- Nema potrebe za ogradom detektora prelaska napona preko nule (pozdrav MOC3063). Čak i ako MK jednostavno povuče nogu na mjerač vremena, otvarajući optički sprežnik, pogreška neće biti kritična.
Nastavit će se.
Bresenhamov algoritam jedan je od najstarijih algoritama u računalnoj grafici. Čini se, kako se može primijeniti algoritam za konstrukciju rasterskih linija pri stvaranju kućne pećnice za lemljenje? Ispostavilo se da možete, i to s vrlo pristojnim rezultatom. Gledajući unaprijed, reći ću da se ovaj algoritam vrlo dobro hrani 8-bitnim mikrokontrolerom male snage. Ali prvo o svemu.
Bresenhamov algoritam je algoritam koji određuje koje točke u dvodimenzionalnom rasteru treba osjenčati kako bi se dobila bliska aproksimacija ravne linije između dvije zadane točke. Suština algoritma je da za svaki stupac x(vidi sliku) odredi koji redak Y najbliže liniji i nacrtajte točku.
Pogledajmo sada kako će nam sličan algoritam pomoći pri upravljanju grijaćim elementima u električnoj peći.
Grijaći element se napaja mrežnim naponom 220V/50Hz. Pogledajmo grafikon.
Kada se takav napon u čistom obliku dovede na ulaz električnog grijača, na izlazu ćemo dobiti 100% snage grijanja. Sve je jednostavno. 
Što će se dogoditi ako se na ulaz grijača dovede samo pozitivni poluval mrežnog napona? Tako je, dobivamo 50% toplinske snage. 
Ako primijenimo svaki treći poluval, dobit ćemo 33% snage.
Kao primjer, uzmimo gradaciju izlazne snage od 10% i vremenski interval od 100 ms, što je ekvivalentno 10 poluvalova mrežnog napona. Nacrtajmo mrežu 10x10 i zamislimo da je os Y ovo je os izlazne snage. Povucimo ravnu liniju od 0 do potrebne vrijednosti snage.
Pratite li ovisnost?
Povećanjem vremenskog intervala na 1 sekundu, možete dobiti gradaciju izlazne snage od 1%. Dobit ćete mrežu 100x100 sa svim posljedicama.
A sada o ugodnom:
Bresenhamov algoritam može se izgraditi u petlji na takav način da na svakom koraku duž osi x samo pratite vrijednost pogreške što znači - okomitu udaljenost između trenutne vrijednosti g i točnu vrijednost g za struju x. Kad god povećamo x, povećavamo vrijednost pogreške za iznos nagiba. Ako je pogreška premašila 0,5, linija se približila sljedećoj g, pa povećavamo g po jedinici (čitaj - preskačemo jedan poluval napona), a smanjujemo vrijednost pogreške za 1.
Ovaj pristup se lako može svesti na ciklički cjelobrojno zbrajanje(više o tome kasnije, pri opisu algoritma rada MK u sljedećem članku), što je definitivan plus za mikrokontrolere.
Namjerno te nisam opteretio formulama. Algoritam je elementaran, lako ga je guglati. Samo želim pokazati njegovu primjenjivost u strujnim krugovima. Za kontrolu opterećenja koristit će se tipična shema povezivanja za MOC3063 triac optocoupler s nultim detektorom.
Ovaj pristup ima brojne prednosti.
- Minimalne smetnje u mreži zbog čestih prebacivanja velikog opterećenja, uključivanje / isključivanje će se dogoditi u trenucima prijelaza napona kroz nulu.
- Vrlo jednostavan algoritam - svi izračuni svode se na rad s cijelim brojevima, što je dobro za mikrokontroler.
- Nema potrebe za ogradom detektora prelaska napona preko nule (pozdrav MOC3063). Čak i ako MK jednostavno povuče nogu na mjerač vremena, otvarajući optički sprežnik, pogreška neće biti kritična.
Nastavit će se.
