Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Trójfazowy sterownik kolumny rektyfikacyjnej DIY

krzyski 11 Oct 2015 12:04 17142 39
  • Witam,
    Chciałem podzielić się z Wami konstrukcją którą ostatnio popełniłem - mianowicie sterownikiem trójfazowym do kolumny rektyfikacyjnej (oczywiście do rektyfikacji wody i olejków eterycznych :P).

    Sterownik posiada 4 termometry DS18B20, które pracują na magistrali 1-Wire oraz trójfazowy regulator mocy (sterowanie grupowe) do grzałek 3x2kW. Dodatkowo wyposażony jest w odczyt zużytej mocy.
    Wszystkie informacje wyświetlane są na 4-wierszowym wyświetlaczu OLED. Całością steruje mikrokontroler Atmega 328P taktowany kwarcem 16MHz.
    Grzałki pracują w trzech trybach - "Gotowanie", "Praca normalna" i "Wyłączone". W trybie "Gotowanie" układ pracuje bez regulacji podając pełną moc na grzałki a gdy temperatura na termometrze umieszczonym 25cm poniżej głowicy przekroczy 70°C następuje przejście w tryb "Praca normalna" i ustawienie mocy 2200W.

    Krótki opis układu:
    Sterownik został podzielony na dwa moduły. Moduł sterujący i moduł mocy (wykonawczy).

    Moduł sterujący:
    Ze względu na zastosowanie wyświetlacza OLED elementy R1* i R2* w module sterującym nie są wymagane (tylko dla wyświetlacza LED z podświetleniem).
    T1, R3, SG1 wraz z diodą D1 tworzą układ sygnalizacji akustycznej (alarm destabilizacji kolumny). R1 i R2 to rezystory podciągające dla wykrywania przejścia przez zero w sieci oraz magistrali 1-Wire. Rezystory R4 i R5 to dzielnik napięcia umożliwiający wykrycie zaniku zera w zasilaniu (układ pracuje w gwieździe) i wyłączenia sterownika.

    Moduł mocy:
    R1, R2 i OK1 tworzą układ wykrywania przejścia przez zero (do sterowania mocą).
    OK2, OK3 i OK4 wraz z elementami towarzyszącymi służą do regulacji mocy.
    T4, Q1, R9 i R10 to elementy sterujące dodatkowym elektrozaworem.

    Schemat modułu sterującego:
    Trójfazowy sterownik kolumny rektyfikacyjnej DIY

    Schemat modułu mocy:
    Trójfazowy sterownik kolumny rektyfikacyjnej DIY

    Filmik z pracy sterownika

    Cool! Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    krzyski
    Level 11  
    Offline 
    krzyski wrote 33 posts with rating 20, helped 1 times. Live in city Krosno. Been with us since 2005 year.
  • #2
    Freddy
    Level 43  
    To zdradź jeszcze tajemnicę jak potrafisz wyświetlać temperaturę z dokładnością do tysięcznej części stopnia, skoro DS18B20 ma rozdzielczość 0,1°C.

    Trójfazowy sterownik kolumny rektyfikacyjnej DIY

    PS. Jakieś dziwne te olejki co mają temperaturę wrzenia 75°C :).
  • #3
    krzyski
    Level 11  
    Mylisz dokładność z rozdzielczością. DS18B20 ma rozdzielczość max. 0.0625°C natomiast dokładność ±0.5°C. Oznacza to, że temperatura odczytana z czujnika może różnić się o ±0.5°C od rzeczywistej (co akurat w odczycie z kolumny nie jest ważne, ważne są zmiany temperatury).
    Czujnik wykrywa minimalną zmianę temperatury o ±0.0625°C - za co odpowiada rozdzielczość. Tak to rozumiem.
    W układzie czujniki pracują z pełną rozdzielczością 12 bitów co daje właśnie 0.0625°C rozdzielczości i dlatego mam 3 miejsca po przecinku.

    Jeśli chodzi o olejki, to są bardzo "eteryczne" :)
  • #4
    Freddy
    Level 43  
    Freddy wrote:
    skoro DS18B20 ma rozdzielczość 0,1°C.
    Przecież napisałem rozdzielczość - to znaczy słowo "resolution".
    krzyski wrote:
    Jeśli chodzi o olejki, to są bardzo "eteryczne"
    Miałeś na myśli olejek eteryczny C2H5OH :)?
    Dokładność ±0.5°C jest w zakresie do +85°C, a Ty się zbliżasz do tego :).
  • #5
    krzyski
    Level 11  
    Zgodnie z kartą katalogową TUTAJ rozdzielczość ("resolution") czujnika to 0.0625°C.
    Tak jak napisałem, nie potrzebuję dokładności - a właśnie rozdzielczości, bo dla mnie w trakcie procesu liczy się ΔT na termometrach, a czy T=78°C i wzrasta do 78.2°C czy 75°C i wzrasta do 75.2°C to wszystko jedno.

    PS. Ważne, że działa i cieszy konstruktora :D
  • #6
    ciapciok
    Level 20  
    Wykrywasz przejście przez zero tylko na jednej fazie, a co z resztą?
  • #7
    Freddy
    Level 43  
    krzyski wrote:
    Zgodnie z kartą katalogową TUTAJ rozdzielczość ("resolution") czujnika to 0.0625°C.
    Dokładnie - w trybie 12bit.
  • #8
    krzyski
    Level 11  
    ciapciok wrote:
    Wykrywasz przejście przez zero tylko na jednej fazie, a co z resztą?


    Wystarczy jedna faza. Mam grzałki 3x2kW (czyli identyczne). Regulacja mocy jest podzielona na trzy stopnie:
    - zakres od 0-2kW - pracuje tylko grzałka pierwsza z regulacją od 0-100%
    - zakres od 2-4kW - grzałka druga włączona na stałe, grzałka pierwsza pracuje z regulacją od 0-100%
    - zakres od 4-6kW - grzałka druga i trzecia włączona na stałe, grzałka pierwsza pracuje z regulacją od 0-100%

    Pokrywam tym cały zakres regulacji bez zbędnej komplikacji układu.

    Dodano po 1 [minuty]:

    Freddy wrote:
    krzyski wrote:
    Zgodnie z kartą katalogową TUTAJ rozdzielczość ("resolution") czujnika to 0.0625°C.
    Dokładnie - w trybie 12bit.


    Domyślny tryb pracy DS18B20 to tryb 12-bitowy. Tak też pracują zastosowane czujniki.
  • #9
    deus.ex.machina
    Level 32  
    Freddy wrote:
    To zdradź jeszcze tajemnicę jak potrafisz wyświetlać temperaturę z dokładnością do tysięcznej części stopnia, skoro DS18B20 ma rozdzielczość 0,1°C.


    Uśrednianie...
  • #10
    Freddy
    Level 43  
    Przecież ja pytałem autora, a nie Ciebie. Skąd możesz wiedzieć co autor zrobił?
    Poza tym uzyskałem już odpowiedź od autora urządzenia i jest ona na pewno bardziej wiarygodna.
  • #11
    deus.ex.machina
    Level 32  
    Freddy wrote:
    Przecież ja pytałem autora, a nie Ciebie. Skąd możesz wiedzieć co autor zrobił?
    Poza tym uzyskałem już odpowiedź od autora urządzenia i jest ona na pewno bardziej wiarygodna.


    Co nie zmienia tego ze stosując uśrednianie można uzyskać wyższą rozdzielczość posługując się prostymi metodami statystycznymi.
  • #13
    krzyski
    Level 11  
    piotrek2914 wrote:
    Jak wygląda jakość destylatu z kolumny o takiej konstrukcji?


    Ja jestem zadowolony. Kolumna z refluksem, wypełniona sprężynkami pryzmatycznymi + 20cm miedzi od dołu. Od początku do końca 96.6% praktycznie bezzapachowy olejek :)
  • #14
    M. S.
    Level 34  
    No to teraz cała Elektroda będzie chciała co najmniej powąchać tego bezzapachowego olejku eterycznego. Podaj adres, będzie się działo.

    Od strony elektronicznej to widać jak półprzewodniki trafiają pod strzechy.

    "Paliwa" odnawialne zawsze miały mają i będą mieć przyszłość. Precz z monopolem.
  • #15
    krzyski
    Level 11  
    M. S. wrote:
    No to teraz cała Elektroda będzie chciała co najmniej powąchać tego bezzapachowego olejku eterycznego. Podaj adres, będzie się działo.


    Może lepiej nie :) I tak mam urwanie głowy bo klienci na sterowniki mnożą się jak przysłowiowe grzyby po deszczu :)

    Dodano po 1 [godziny] 7 [minuty]:

    M. S. wrote:
    Od strony elektronicznej to widać jak półprzewodniki trafiają pod strzechy.
    "Paliwa" odnawialne zawsze miały mają i będą mieć przyszłość. Precz z monopolem.


    Co masz na myśli pisząc "półprzewodniki trafiają pod strzechy"?
  • #16
    dudik56
    Level 14  
    Wspomniałeś że:
    T4, Q1, R9 i R10 to elementy sterujące dodatkowym elektrozaworem.
    czy mógłbyś przybliżyć jaką funkcję spełnia ten zawór i czy to zawór NO czy NZ ?

    :spoko:
  • #17
    krzyski
    Level 11  
    dudik56 wrote:
    Wspomniałeś że:
    T4, Q1, R9 i R10 to elementy sterujące dodatkowym elektrozaworem.
    czy mógłbyś przybliżyć jaką funkcję spełnia ten zawór i czy to zawór NO czy NZ ?

    :spoko:

    Narazie nie spełnia żadnej funkcji, bo nie istnieje i nie jest oprogramowany. Planuję umieścić zawór NO na wyjściu głowicy i zmodyfikować program aby zamykał/otwierał zawór w momencie destabilizacji/stabilizacji kolumny.
  • #19
    krzyski
    Level 11  
    jabcook wrote:
    Mam taką kolumnę:
    http://destylatorymiedziane.pl/pl/kolumny-rek...e/17-kolumna-rektyfikacyjna-premium-lmvm.html

    Czy da się ją tym sterownikiem zautomatyzować? Zamiast tego mogę kupić SKN od Boleckiego, ale wychodzi prawie 1k z zaworami...


    Mój sterownik nie ma automatyki, bo powiem szczerze - nie chciałem jej. Traci się cały urok procesu. Oczywiście, przeróbka nie byłaby trudna - gorzej z oprogramowaniem. Nie wiem jak zachowują się fabryczne sterowniki, ale według mnie w procesie rektyfikacji występuje zbyt dużo zmiennych aby napisać uniwersalny program.
    Prosta automatyka typu zamknięcie zaworu odbioru przy destabilizacji kolumny, czy stopniowe zwiększanie mocy grzania w trakcie pracy w celu uzyskania jednakowej intensywności parowania to kilka linijek programu :)

    Aktualnie pracuję nad wersją jednofazową, która jest wystarczająca dla zbiornika 30l i rury fi 50mm. Niestety, ze wzgledu na brak czasu idzie to bardzo powoli.
  • #20
    zadam1
    Level 12  
    Witam można coś więcej o umieszczeniu czujników temperatury gdzie dokładnie mają być ?
  • #21
    krzyski
    Level 11  
    Ja umieściłem w głowicy (bez styku ze skroplinami), przy wyjściu OVM, na wysokości 10 półki teoretycznej i w zbiorniku.
  • #23
    dudik56
    Level 14  
    W kącie zebrane winogrona już bulgoczą :D , a tym czasem uruchomiłem sterownik.

    Czekam tylko na odpowiedni wyświetlacz.

    Tymczasem biorę się za drugą płytkę.

    Krzyski, dzięki za przydatny sterownik :spoko: Trójfazowy sterownik kolumny rektyfikacyjnej DIY
  • #24
    krzyski
    Level 11  
    dudik56 wrote:
    W kącie zebrane winogrona już bulgoczą :D , a tym czasem uruchomiłem sterownik.

    Czekam tylko na odpowiedni wyświetlacz.

    Tymczasem biorę się za drugą płytkę.

    Krzyski, dzięki za przydatny sterownik :spoko: Trójfazowy sterownik kolumny rektyfikacyjnej DIY


    Cieszę się, że jest przydatny :)

    PS. Nie zapomnij przekompilować pod swoje czujniki. Adresy definiujesz w pliku definicje.h:

    Code: c
    Log in, to see the code
  • #25
    dudik56
    Level 14  
    Wiedziałem ale dzięki podpowiedź.

    Mam grzałki 3x1500W, więc to jeszcze jakoś muszę skorygować. :crazyeyes:
  • #26
    krzyski
    Level 11  
    dudik56 wrote:
    Wiedziałem ale dzięki podpowiedź.

    Mam grzałki 3x1500W, więc to jeszcze jakoś muszę skorygować. :crazyeyes:


    Korekty tu:

    Code: c
    Log in, to see the code


    i tu:

    Code: c
    Log in, to see the code
  • #27
    dudik56
    Level 14  
    Krzyski, dzięki za kolejną podpowiedź :wink:


    Choć męczy mnie okropny katar to prace trwają.

    dzisiejszy urobek Trójfazowy sterownik kolumny rektyfikacyjnej DIY
  • #28
    bolek
    Stage lighting specialist
    jabcook wrote:

    Czy da się ją tym sterownikiem zautomatyzować? Zamiast tego mogę kupić SKN od Boleckiego, ale wychodzi prawie 1k z zaworami...


    A inny z zaworami?.

    Na płytce powyżej uznał bym bezpieczniki grzałek za zbędny element. Raz że triaki doskonale zabezpieczą te bezpieczniki przed uszkodzeniem, dwa jest to kolejne miejsce które będzie się grzać.

    Na schemacie widać jeden rezystor w bramce triaka, jest spora szansa że spłonie.
  • #29
    krzyski
    Level 11  
    bolek wrote:
    jabcook wrote:

    Czy da się ją tym sterownikiem zautomatyzować? Zamiast tego mogę kupić SKN od Boleckiego, ale wychodzi prawie 1k z zaworami...


    A inny z zaworami?.

    Na płytce powyżej uznał bym bezpieczniki grzałek za zbędny element. Raz że triaki doskonale zabezpieczą te bezpieczniki przed uszkodzeniem, dwa jest to kolejne miejsce które będzie się grzać.

    Na schemacie widać jeden rezystor w bramce triaka, jest spora szansa że spłonie.


    Bezpieczniki zabezpieczą układ w przypadku zwarcia na grzałkach (maksymalny prąd triaków 25A więc przy 20A raczej nie ulegną uszkodzeniu). Natomiast układ wyzwalania triaka jest zaczerpnięty z noty katalogowej MOC3020 (strona 4):

    http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet/motorola/MOC3021.pdf

    Pominąłem gasiki RC ze względu na czysto rezystancyjne obciążenie.
  • #30
    bolek
    Stage lighting specialist
    BT138 mają ciągły prąd na poziomie 12A, nawet wsadzając 10A bezpiecznik i robiąc zwarcie na grzałce ma pewność że triak ulegnie uszkodzeniu.

    Co do noty, sprawdź jakie jest napięcie pracy Twojego rezystora, a jakie panuje w takim układzie.