Самодельный «РМ-2» с внешним управлением.

[mekkaod]

Всё изложенное в этой статье - моё личное мнение, основанное на моём личном опыте
и без претензии на истину в первой инстанции.
С начала - зачем?
Занимаясь ректификацией,  я на собственном опыте убедился в том, как важна
стабилизация мощности и её прогнозируемая управляемость на входе в ректификационную колонну.
Уже позже ,  начитавшись толстых книжек,  стало понятно почему это так.
Что такое гидродинамический режим, его связь с эффективностью работы тарельчатой
или насадочной колонны.
Влияние подводимой мощности на сложные режимы работы колонн ,  такие как эпюрация
и  гидроселекция. 
Влияние температуры окружающей среды на теплопотери, и их компенсация.
Построение собственной БРУ потребовало от устройств электропитания кроме стабилизации
ещё и легкой  управляемости, а затем и автоматизации этой управляемости.
Решать же эти вопросы приходилось при помощи постоянной беготни к такому всем
известному устройству как РМ-2. Вернее к трём РМ-2 –именно столько их необходимо
для работы моей БРУ.
Кроме этого приходилось использовать подручную таблицу в которой необходимая
мне мощность переводилась в напряжение устанавливаемое на РМ-2.
Кроме того, одной из особенностей этого знаменитого прибора является то, что при изменениях на один шаг(вольт) в начале используемого мной диапазона мощность
меняется на 12 Вт, а в конце диапазона на  16 Вт...,  то есть – нелинейно.
Дело ещё в том, что всё остальное управление ведётся с ПК, и было обидно...
Я напрягся и получилось вот такое устройство, которое полностью отвечает
моим требованиям.

Диапазон входного напряжения 150-270 В
Диапазон выходной мощности 8-100% от номинальной через  1%
Точность поддержания заданной мощности 0,01%.
Управление от двух кнопок и USB(USB –TTL), стандартный протокол UART
В качестве регулирующего силового элемента необходим симистор размещённый  на соответствующем радиаторе.
Монтажная схема аналогична стандартному РМ-2.
Устройство построено на контроллере PIC16F876A, программа написана на СИ.
Порядок работы:
После сборки схемы и подключения сети, на индикаторе появляется текущее напряжение сети
(но это не гарантирует того что схема собрана правильно на 100% - проверьте ещё раз!)
[attach=2]
Нажимая на левую кнопку можно перебрать все варианты индикации.
1. Напряжение в сети в Вольт-ах

2. Мощность на нагрузке(установленная) в Ватт-ах

3. Сопротивление нагрузки(рассчитанное или измеренное необходимо ввести самому) в Ом-ах.

Остановившись на мощности или сопротивлении и нажав на правую кнопку - вызывается режим изменения параметра(индикатор мигает).
Изменение параметра осуществляется левой кнопкой в меньшую сторону и правой в большую.
Для корректной работы необходимо установить правильное сопротивление нагрузки.
Возможна коррекция индикации входного напряжения по вольтметру которому доверяет пользователь.
Для этого в режиме индикации напряжения необходимо нажать и удерживать правую кнопку до тех пор пока моргание индикатора не прекратится.
После этого кнопку нужно отпустить (индикатор вновь заморгает) и в это время
Увеличить или уменьшить напряжение индикации.
В любом случае окончание моргания индикатора приводит устройство в рабочее состояние с запоминанием изменённых значений параметров в энергонезависимую память.
К устройству можно подключить USB-TTL  переходник для управления устройством и одновременно некоторое количество аналогичных устройств, больше восьми не проверялось.
Слово для управления с  терминала имеет вид:
010484056, где 010 номер устройства (прошивается в программе)
484 – сопротивление 48,4 Ом
056- мощность 56%
Устройство возвращает слово
010223050, где:
010-номер устройства
223 – напряжение текущее (Вольт)
050 – мощность установленная до отправки текущего слова.
Для получения текущего значения мощности, в запросе нужно указать мощность больше 100, например : 010484200
Прибор ответит словом с текущими параметрами, в нашем случае
010223050.
Совет:  для корректной работы устройства и получения искомой стабилизируемой мощности необходимо выбирать тен в 1.5-2 раза мощнее, чем искомая рабочая мощность.
Прошу прощения но вложить картинки в нужные места мне как всегда не удаётся, к стати это единственный у меня ресурс на котором такие простые операции не проходят.
смотрите навалом тут:
https://drive.google.com/open?id=11VkRAJavpemQnEBCLzDgiD6yOxYMOiHz

[Victor]

Чудова ідея, тільки думаю тему краще перенести в розділ автоматии

[mekkaod]

Публикую видео:

В устройство добавлено сопряжение с датчиком давления:
http://labspirt.com/forum/index.php/topic,7354.0.html
И пропорционально интегральное управление мощностью по сигналу с датчика.

[Игорь]

Я немного не понял.
Если мы стабилизируем давление, зачем РМ-2? Ведь если стабилизировать давление, можно управлять симистором напрямую... Поищу  видео, правда с MPX-ом. Видео давнее, я тогда еще не был знаком с  контроллерами и делал аналоговый регулятор. Или цифровой на логических элементах - уже не помню.

[Игорь]

9 лет назад... офигеть.
Настроено давление 100 мм в.ст. Вместо нагревателя подключена лампа накаливания, давление меняю сжатием емкости с воздухом. Видно как нагрев (напряжение) зависит от давления.

Spoiler

[close]

добавлено: 10-03-2019, 16:07:52

Оказывается в качестве емкости была... клизма :)

Spoiler

[close]

добавлено: 10-03-2019, 16:09:56

Тут то же самое, но уже настроено 200 мм.в.ст.

Spoiler

[close]

и еще...

Spoiler

[close]

[mekkaod]

Если мы стабилизируем давление, зачем РМ-2?

Думаю, что разница во временных интервалах возможного изменения напряжения и давления, требует отдельных алгоритмов для стабилизации одного и другого.
По факту, же устройство может работать, как стабилизатор давления и как стабилизатор мощности и совместно по обоим алгоритмам.

[бам50]

9 лет назад... офигеть.
Настроено давление 100 мм в.

Игорь,ты , по-моему, и схему на*** вываливал? Не сохранилось? Нужно.("экскременты" провести) :)

[ass77]

Точность поддержания заданной мощности 0,01%.

Прошу прощения, но такая точность недостижима.

[Игорь]

На втором и четвертом видео видна монтажная плата. Судя по элементам на ней, схема собрана на микросхеме 1182ПМ1. Разумеется, давление настраивается не кнопками, а с помощью потенциометра.
Но суть не в этом. Не в способе стабилизации, а в самом ее влиянии на ректификацию.

В процессе работы со стабилизацией давления я стал замечать некоторые неприятные моменты, причиной которых была именно стабилизация. Это заметное снижение подводимой мощности по мере ректификации. Это приводило к уменьшению количества входящего пара. Но так как система отбора "не знала" об уменьшении количества входящего в дефлегматор спирта, она продолжала отбор с прежней скоростью, что приводило к падению флегмового числа по мере ректификации, хотя как известно, его нужно увеличивать.
Я сваял учет подаваемого на ТЭНы напряжения, использовал стеклянную трубу и увидел в чем дело.
По мере ректификации, давление в кубе стремилось падать (в другом сообщении мы уже разбирались почему), а стабилизатор восстанавливал его, повышая мощность. Но так как верхние ярусы насадки не видят снижения кубовой крепости, повышение нагрева приводило к увеличению количества флегмы и пара, и к ужесточению гидравлического режима в верхней зоне, что приводило к подвисанию там флегмы.
Подвисание флегмы увеличивало давление в верхней зоне и в кубе.Чтобы вернуть прежнее значение давление, регулятор снижал нагрев, "замораживая" подвисание. Но нагрев продолжался уже на недостаточном уровне, восстанавливаясь время от времени до нормального после провала флегмовой пробки, и снова снижаясь ниже плинтуса при новом накоплении флегмы.


Увидев корень проблемы, я переделал способ измерения давления - стал измерять его не в кубе, а в уровне 2/3 насадки, чтобы изменения в гидравлическом режиме и давлении нижних ярусов не ломало процесс в целом. Для этого, правда пришлось отказаться от стеклянной трубы, но учет нагрева я оставил.
Это сразу решило все проблемы. никаких подвисаний и никаких занижений флегмового числа.
Проблема решилась, но учет тепла дал пищу для новых раздумий.
Оказалось, что стабилизация давления фактически стабилизирует нагрев. Ректификация длиться более суток, а суточный ход сетевого напряжения у меня велик - оно может меняться от 180 вольт вечером до 230 вольт под утро. Но графики фактического нагрева, управляемого по давлению, оказались прямыми горизонтальными линиями от начала до конца ректификации.
Это привело к решению уйти от лишнего датчика и использовать стабилизацию мощности. Сначала я пытался делать это с помощью 1182ПМ1, потом появился донецкий РМ-2, и уже известные события привели к исчезновению в продаже РМ-2, что заставило меня познакомиться с микроконтроллерами.


По этой причине я и написал "ой" когда увидел, что ты собрался управлять нагревом по давлению. "Ой" был вызван воспоминанием о тех граблях и шишках, которые прошел и получил 9 лет назад.
Если датчик будет подключен к кубу,, это чревато подвисанием флегмы и снижением нагрева при "замораживании" подвисания. Если датчик подключить выше, то стабилизация давления стабилизирует нагрев, а это можно сделать более простыми методами.

[mekkaod]

ass77, думаю ты прав, 10 бит на 100 вольт рабочего диапазона это 0,1%, спасибо, что исправил.
добавлено: 10-03-2019, 17:05:47
Игорь, наверное ты прав, и для кубового процесса будут нюансы, я постараюсь проверить, но у меня БРУ, и в кубах всегда "вода", поэтому те процессы, что ты описываешь , связанные и изменениями спиртуозности меня не касаются.

[Игорь]

Да, спиртуозность у тебя стабильная, или незначительно изменяемая. Но тогда что может вызвать изменения давления, которые нужно устранять?

[mekkaod]

Игорь, любое изменение подачи в бражной колонне приводит к изменению давления и необходимости изменения подаваемой мощности.

[Игорь]

Подача пара и браги в НБК связаны.
Увеличение подачи браги требует увеличение количества пара (нагрева).
Однако оно вызывает увеличение давления, а это (при его стабилизации) приведет не к увеличению, а к снижению нагрева и количества пара.
Если при увеличении подачи браги снижать нагрев, мы неизбежно получит провал спирта в кипятильник и его потерю.

[ass77]

10 бит это очень опимистично)). В двух младших разрядах мусор. Плюс конечная и нелинейная точность установки угла открытия тиристора.
Года четыре назад разрабатывал свой вариант стабилизатора: мега8, прямое измерение тока и напряжения, специальные схемотехнические и конструктивные решения + алгоритмы обработки. Реально получилась точность поддержания 4-5 Вт.

[Игорь]

В НБК, которая сегодня с утра запущена в городе Бар, я сегодня напоролся и поборол интересную проблему, случившуюся из-за связи подачи, давления и температуры внизу колонны. И хотя эта проблема сильно проявляется в колоннах, работающих в эмульгационном режиме, связь подачи и давления проявляется и в работе пленочных колонн.
Если хочешь - проиллюстрирую и прокомментирую. Может тебе будет полезно.


Живой процесс можно посмотреть по ссылке
http://labspirt.club/1/rosa_index.php?numfile=95nbk.txt