ИК паяльная станция на Arduino Mega 2560. Доработка скетча "ARS_v2_Lilium_JSN"

Ну, скажем кардинально новых версий пока нет, хотя есть куда двигаться вместе с форумом. Моя последняя версия 1m5. версия 2m1 не пошла и я начал версию 3m0 - здесь у меня полное перелопачивание интерфейса с настройкой параметров почти "на лету", не уходя в отдельное меню настроек, но она далека до завершения - банально нет на это времени, если кому интересно покопаться могу выложить.
disp.h нужен. В третьей версии их (.h) уже много, я сгруппировал и вынес в отдельные файлы функции и подпрограммы для удобства.

 

Бывает) Перекурил, успокоился. Погляжу, может и интерфейс поправлю, может перезакажу, только теперь я совсем в ступоре, как экран выбрать и нужен ли шилд...

 

нет не нужен, если только на sd карту писать не будете. А на моем, вроде и сдишка есть

 

Вот такой, или что-то типа того нужно https://ru.aliexpress.com/item/Free...8f4b-49ae-ac76-09e9c671a514&priceBeautifyAB=0

 

Под системой понимается не только нагреватель. Его инерционным можно называть только в том случае, если мы будем управлять его нагревом и измерять его температуру. Для стандартного алгоритма применения ПИДа к паяльной станции нагреватели должны быть такой мощности, которой достаточно для достижения температуры уставки. А не по принципу, чем больше тем лучше. Либо сам нагреватель должен успевать менять свою температуру в короткое время. Тогда вся система будет достаточно инерционной для работы ПИДа. Есть разработки, где и нижний и верхний нагреватели имеют мощность по 350 Вт в кварце. И все отлично работает.
По-идее, ПИД предназначен для поддержания некоего состояния с минимумом выходов за пределы при неопределенных факторах сторонних воздействий. Мы же его заставляем делать несколько другую работу.

 

только не у этого перца заказывать...слишком много негативных отзывов у него.

 

Да, это я для примера показал какой нужен.

 

Расписал переменные скетча, так как я их понимаю. Может кому сгодится.

Код (C++):

extern uint8_t SmallFont[];      //маленький шрифт lcd
extern uint8_t BigFont[];        //большой шрифт lcd
extern uint8_t BigFontRus[];     //Кирилица
extern uint8_t SevenSegNumFont[];//шрифт в виде семисегментного индикатора

int temp;

int er1 = 1;  //переменная для расчета переполнения в алгоритме Брезенхема для ВИ
int er2 = 1;  //переменная для расчета переполнения в алгоритме Брезенхема для НИ
int reg1;     //промежуточная переменная для алгоритма Брезенхема для ВИ
int reg2;     //промежуточная переменная для алгоритма Брезенхема для НИ
boolean out1; //выход импульса управления ВИ алгоритма Брезенхема
boolean out2; //выход импульса управления НИ алгоритма Брезенхема

//int pwr1; - атавизм, нужно убрать из скетча
//int pwr2; - атавизм, нужно убрать из скетча

//секция ввода/вывода для ПЭВМ
char buf[20];   //буфер вывода сообщений через сом порт
char buf1[70];  //буфер вывода праметров через сом порт
String ttydata; //принятая строка параметров с сом порта от ПЭВМ



int min_pwr_BOTTOM;              //минимальная мощность нижнего нагревателя
int max_pwr_BOTTOM;              //максимальная мощность нижнего нагревателя
int min_pwr_TOPStep[3];          //минимальная мощность верхнего нагревателя
int max_pwr_TOPStep[3];          //максимальная мощность верхнего нагревателя

//RelayPin "1"-ВЕРХНИЙ нагреватель
//RelayPin "2"-НИЖНИЙ нагреватель
#define RelayPin1 7  //назначаем пин "ВЕРХНЕГО" нагревателя для управления симистором ВИ
#define RelayPin2 6  //назначаем пин "НИЖНЕГО" нагревателя для управления симистором НИ


// Выходы реле
#define P1_PIN 9   //назначаем пин реле 1 - секция 1 НИ
#define P2_PIN 10  //назначаем пин реле 2 - секция 2 НИ
#define P3_PIN 11  //назначаем пин реле 3 - секция 3 НИ
#define P4_PIN 12  //назначаем пин реле 4 - секция ВИ


int tableSize=3;  //количество подключенных секций НИ
int buzzerPin = 8;//пин пищалки

// int time = 0; - это что-то лишнее

//Назначаем пины кнопок управления
int upSwitchPin = 21;     //пин кнопки вверх
int downSwitchPin = 20;   //пин кнопки вниз
int cancelSwitchPin = 19; //пин кнопки отмена или назад
int okSwitchPin = 18 ;    //пин кнопки ОК или подтверждения

//состояние кнопок по умолчанию
int upSwitchState = 0;       //состояние кнопки вверх
int downSwitchState = 0;     //состояние кнопки вниз
int cancelSwitchState = 0;   //состояние кнопки отмена или назад
int okSwitchState = 0;       //состояние кнопки ОК или подтверждения

//переменные для кнопок
long ms_button = 0;                 //время в мс сколько была нажата кнопка
boolean  button_state = false;      //статус короткого нажатия кнопки
boolean  button_long_state = false; //статус длинного нажатия кнопки

//секция профиля
byte currentProfile = 1;//текущий профиль
int currentStep = 1;    //текущий шаг профиля
byte profileSteps=3;    //количество шагов профиля
int profileName;        //имя профиля

//current editing step pointer
int editStep = 0; //номер шага профиля который редактируется в данный момент

int dwellTimerStep[3]; //установленное время перехода на следубщий шаг
double rampRateStep[3];//скорость роста температуры
double TimerStep;      //текущее время перехода на следующий шаг

int kp1;  //пропорциональный коэффициент ПИД для ВИ
int ki1;  //интегральный коэффициент ПИД для ВИ
int kd1;  //дифференциальный коэффициент ПИД для ВИ
int kp2;  //пропорциональный коэффициент ПИД для НИ
int ki2;  //интегральный коэффициент ПИД для НИ
int kd2;  //дифференциальный коэффициент ПИД для НИ

double startTemp; //стартовая температура для профиля, когда НИ вышел на уставку, используется для определения шага профиля с которого начинаем

int setpointRamp; //заданная температура по определённому шагу профиля ВИ, связана с заданной скоростью роста температуры
boolean TopStart = false; //флаг включения ВИ
int flag = 0;             //флаг для фиксации стартовой температуры
int x=1;                  //переменная для перехода на нужный шаг при горячей плате
int temperatureStep[3];   //заданные температуры для шагов профиля ВИ

//int eepromAddress = 0;//начало eepromaddress - атавизм, нужно убрать из скетча

long previousMillis; //это для счетчиков времени

double counter;     //это сам счетчик времени

//these are the different states of the sketch. We call different ones depending on conditions
// ***** TYPE DEFINITIONS *****
//структура статусов событий
typedef enum REFLOW_STATE:byte
{
  REFLOW_STATE_IDLE,
  REFLOW_STATE_MENU_STEPS,
  REFLOW_STATE_MENU_TABLE_SIZE,
  REFLOW_STATE_MENU_BOTTOM_HEAT,
  REFLOW_STATE_MENU_BOTTOM_PWR_MIN,
  REFLOW_STATE_MENU_BOTTOM_PWR_MAX,
  REFLOW_STATE_MENU_STEP_RAMP,
  REFLOW_STATE_MENU_STEP_TARGET,
  REFLOW_STATE_MENU_TOP_PWR_MIN,
  REFLOW_STATE_MENU_TOP_PWR_MAX,
  REFLOW_STATE_MENU_STEP_DWELL,
  REFLOW_STATE_MENU_BOTTOM_P,
  REFLOW_STATE_MENU_BOTTOM_I,
  REFLOW_STATE_MENU_BOTTOM_D,
  REFLOW_STATE_MENU_TOP_P,
  REFLOW_STATE_MENU_TOP_I,
  REFLOW_STATE_MENU_TOP_D,
  REFLOW_STATE_STEP_RAMP,
  REFLOW_STATE_TABLE_SIZE,
  REFLOW_STATE_STEP,
  REFLOW_STATE_STEP_DWELL,
  REFLOW_STATE_COMPLETE,
  REFLOW_STATE_ERROR
}
reflowState_t;

typedef enum REFLOW_STATUS:byte   //структура статуса пайки, запущен или нет
{
  REFLOW_STATUS_OFF,
  REFLOW_STATUS_ON
}
reflowStatus_t;

#define SENSOR_SAMPLING_TIME 1000 //read tc every second //время обновления температуры в милисекундах

reflowStatus_t reflowStatus; //переменная статусов событий
// Reflow oven controller state machine state variable
reflowState_t reflowState;   //переменная статуса пайки

//TC read timer variables
//unsigned long nextCheck1; - атавизм, убрать если не надо
unsigned long nextRead1; //переменная для времени обновления текущей температуры

//PID stuff
double Setpoint1, Input1, Output1;  //соответственно для ВИ: установленная температура(уставка) | текущая температура(измеренная max6675) | выход ПИД регулятора

//Specify the links and initial tuning parameters

//unsigned long windowStartTime;    //атавизм, убрать, если не нужно
//PID stuff
double Setpoint2, Input2, Output2;  //соответственно для НИ: установленная температура(уставка) | текущая температура(измеренная max6675) | выход ПИД регулятора
//Specify the links and initial tuning parameters


//Alarm state boolean
boolean alarmOn = false;          //признак предупреждения

//Update whole screen boolean
boolean updateScreen = true;      //признак обновления экрана

//назначаем пины уселителя термопары MAX6675 "ВЕРХНЕГО" нагревателя   clk=sck cs=cs do=so
int thermoCLK = 14;  //=sck
int thermoCS = 15;   //=cs
int thermoDO = 16;   //=so
//назначаем пины уселителя термопары MAX6675 "НИЖНЕГО" нагревателя clk=sck cs=cs do=so
int thermoCLK2 = 14;  //=sck
int thermoCS2 = 17;   //=cs
int thermoDO2 = 16;   //=so

// переменные для калмана "ВЕРХНЕГО" нагревателя
float varTerm1 = 0.25;  // среднее отклонение (ищем в excel)
float varProcess1 = 0.0125; // скорость реакции на изменение (подбирается вручную)
float Pc1 = 0.0;
float G1 = 0.0;
float P1 = 1.0;
float Xp1 = 0.0;
float Zp1 = 0.0;
float Xe1 = 0.0;

// переменные для калмана "НИЖНЕГО" нагревателя
float varTerm2 = 0.25;  // среднее отклонение (ищем в excel)
float varProcess2 = 0.0125; // скорость реакции на изменение (подбирается вручную)
float Pc2 = 0.0;
float G2 = 0.0;
float P2 = 1.0;
float Xp2 = 0.0;
float Zp2 = 0.0;
float Xe2 = 0.0;
// переменные для калмана
int tc1; //переменная для хранения текущей температуры ВИ
int tc2; //переменная для хранения текущей температуры НИ

 

Достаточно это >=. И обязательно запас по мощности минимум процентов 10, а в нашем случае чем больше тем лучше(без фанатизма конечно).

Вот зачем нужен запас по мощности.

Кварц излучает нужный ИК спектр, по этому и мощность можно меньше. А у меня, допустим, снизу галоген, сверху керамика. Излучают они нужного ИК не так уж и много, поэтому и мощность у них выше.

Дак у нас, по идее, так и есть. Об этом я позже напишу.

 

Скорость изменения температуры на излучателе не только зависит от мощности. От мощности зависит нагрев, а охлаждение зависит от теплоемкости. Керамика - совсем не для наших целей. Вот яйца в инкубаторе греть - да, сгодится. В Китае продаются различные кварцевые излучатели в типовые разъемы для галогенок. Просто покупаешь и заменяешь. А верхний нагреватель придется переделывать.
Я планирую собрать верх из кварцевых ламп, а низ из кварцевых трубок.

 

Поддерживаю.

Вот в этом и основная проблема не только у меня но и у большинства других людей. А именно отсутствие достаточного финансирования. Проект не коммерческий, требуется изыскивать средства из своего бюджета, а это не у всех получается. Да и хочется сделать устройство, которое будет работать на всём что доступно.

 

Вы как-то писали:

Так у нас так и есть, смотрите кусок кода:

Код (C++):

//счётчик скорости роста температуры            
      if ((currentMillis - previousMillis) > 1000 * rampRateStep[currentStep - 1] * 0.1) //скорость роста температуры от 0.1с. до 3с.
       {
        previousMillis = currentMillis;
        counter = counter + 1;
        setpointRamp = counter + startTemp;
        myGLCD.setFont(BigFont);
        myGLCD.setColor(250, 180, 000);
        myGLCD.printNumI(setpointRamp,420, 300,3,'0');
        Setpoint1 = setpointRamp;
       }

Setpoint1 отправляется в ПИД как уставка, в зависимости от скорости роста температуры. Т.е каждый шаг разбивается на много частей и по частям скармливается ПИДу. И чем медленнее рост температуры, тем больше частей делается. А на шаги профиль разбивается для того чтобы делать "полки", т.е промежутки времени с одинаковой температурой. Смотрите код, он по-уму написан.

 

Полностью со всем согласен. Хотелось бы узнать, как считать расстояние от трубочных излучателей до платы, чтобы распределение энергии излучения было по-возможности равномерным.

 

А где достать "s_button.h"?

 

Упс
про него-то я забыл
распаковать в папку со скетчем или (что лучше) в отдельную папку в Arduino/libraries
очень корректная, быстрая и функциональная библиотека обработки кнопок

 

В любом случае вливания финансов требуются. Сам по себе проект не коммерческий, но в большинстве случаев делается для коммерческих нужд. Редко кто готов потратить 5-10К рублей на хобби, на станцию, которая будет использована 2-3 раза в год. Из этого следует, что выгодней задавить жабу и купить нормальные нагреватели, чем дешевые галогенки и непонятные керамики.
Это как раз в коммерческих проектах используют керамику чаще всего, промышленные контроллеры, которые не предназначены для этого. "Мы слепили, а вы мучайтесь. Главное, термопрофиль правильно подберите."
А мы делаем для себя. И хотим достичь идеала. Потому многие делают и переделывают. Начинают с дешевых галогенок, результат - поджарка; решают, что лучше керамика (немного дороже, но руками меньше двигать), результат - в лучшем случае работает, но несколько чипов пузырями; и только намучившись и самые упорные добираются до кварца. Моя любимая поговорка из личного опыта работы с клиентами: "Скупой платит дважды, чаще трижды, но обычно до него доходит на четвертый раз."