Ein PID-Regler ist eine spezielle Art von Regler, die in verschiedenen Bereichen von der industriellen Automatisierung bis zur Hauselektronik weit verbreitet ist. Es wird verwendet, um eine voreingestellte Variable (z. B. Temperatur, Druck oder Geschwindigkeit) automatisch aufrechtzuerhalten.
Einen PID-Regler mit eigenen Händen zu machen– ist real! Dazu müssen Sie einige einfache Schritte ausführen. Zuerst benötigen Sie die Hauptkomponenten: einen Arduino- oder Raspberry Pi-Mikrocontroller, ein Thermoelement oder einen Temperatursensor, ein Steuergerät (z. B. eine Heizung oder einen Ventilator) und natürlich eine Software für c 编.
Als nächstes müssen Sie die Komponenten entsprechend dem gewählten Schema miteinander verbinden. Dann sollten Sie den Regelalgorithmus angeben, die Grenzen der Werte und den eingestellten Wert der Variablen festlegen– Denken Sie daran, die Koeffizienten P und E zu berücksichtigen, die sich auf die Leistung und Stabilität des Reglers auswirken.
Durch die sorgfältige Montage und Einstellung des PID-Reglers mit Ihren Händen erhalten Sie ein voll funktionsfähiges Gerät, das mit der Temperaturregelung oder einer anderen Variablen umgehen kann. Jetzt können Sie es in Ihren Projekten verwenden oder sogar Ihre vorhandene Technik verbessern.
Auswählen und Zusammenbauen von Komponenten
Bevor Sie mit der Montage des PID-Reglers beginnen, müssen Sie alle erforderlichen Komponenten richtig auswählen. Es ist wichtig, im Voraus über alle Details nachzudenken, um später Probleme zu vermeiden.
Der erste Schritt besteht darin, einen Mikrocontroller auszuwählen, der den Regulierungsprozess steuert. Es wird empfohlen, ein Arduino-Board oder ein Basis-Raspberry Pi-Kit zu verwenden, da diese die erforderlichen Funktionen und eine fertige Entwicklungsumgebung bieten.
Als Nächstes wählen Sie einen Sensor aus, der die aktuelle Temperatur oder andere Parameter überträgt. Am häufigsten werden Thermistoren oder Thermoelemente verwendet, Sie können jedoch je nach Aufgabe einen anderen Sensortyp auswählen.
Sie müssen auch eine Stromquelle auswählen, die den Betrieb des Mikrocontrollers und des Sensors gewährleistet. Die Wahl hängt von ihrem Energiebedarf ab. Herkömmliche Batterien sind oft geeignet, aber Sie können auch Batterien oder andere Quellen verwenden.
Nachdem Sie die Komponenten ausgewählt haben, müssen Sie mit der Montage beginnen. Befolgen Sie die Anweisungen zum Anschließen jeder Komponente an einen Mikrocontroller. Dies geschieht normalerweise durch Löten oder die Verwendung von Prototypplatten.
Es ist wichtig, die Verbindung der einzelnen Komponenten zu überprüfen, um mögliche Fehler zu vermeiden, bevor Sie zur PID-Programmierung des Reglers wechseln.
Erinnert: ohne die richtig ausgewählten und zusammengebauten Komponenten kann der Betrieb des Reglers möglicherweise nicht korrekt oder sogar unmöglich sein.
Löten und Anschließen von Komponenten
Eine erfolgreiche Montage des PID-Reglers mit eigenen Händen erfordert das Löten und den korrekten Anschluss der Komponenten. In diesem Abschnitt werden wir die grundlegenden Schritte und Empfehlungen zur Durchführung dieses Prozesses untersuchen.
Stellen Sie sicher, dass Sie alle notwendigen Lötkomponenten und Werkzeuge zur Verfügung haben, bevor Sie beginnen. Sie benötigen:
| 1. | Diagramm des PID-Reglers. |
| 2. | Leiterplatte (PP). |
| 3. | Lötkolben. |
| 4. | Lot. |
| 5. | Pinzetten. |
| 6. | Lötpaste oder Flussmittel. |
| 7. | Schraubendreher. |
Nach einer gründlichen Vorbereitungsphase sollten Sie die Komponenten gemäß dem PID-Reglerschema am PP löten. Es ist wichtig, die folgenden Regeln zu beachten:
- Schließen Sie die Komponenten in Reihe an, beginnend mit einer niedrigeren Höhe. Beginnen Sie zum Beispiel mit dem Löten von Widerständen und gehen Sie dann zu einem Relais, einem Mikrocontroller usw. über.
- Achten Sie insbesondere beim Anschließen von Dioden, Kondensatoren und Induktivitäten auf die richtige Richtung der Komponenten.
- Versuchen Sie, das Löten der Komponenten so sauber und hochwertig wie möglich zu machen, um mögliche Probleme in der Zukunft zu vermeiden. Stellen Sie sicher, dass jeder Kontakt sicher an den PP gelötet ist.
- Achten Sie beim Einschalten des Lötkolbens auf seine Temperatur. Vermeiden Sie eine Überhitzung der Komponenten und PP-Teile, um sie nicht zu beschädigen. Stellen Sie die Temperatur des Lötkolbens gemäß den Anweisungen in seinem Handbuch ein.
Überprüfen Sie die Platine nach dem Löten und Anschließen aller Komponenten sorgfältig auf Fehler und korrigieren Sie sie bei Bedarf. Jetzt ist Ihr PID-Regler einsatzbereit!
Denken Sie daran, den Lötkolben und andere Werkzeuge vorsichtig zu behandeln, um Verletzungen und Beschädigungen zu vermeiden. Bei Problemen oder Fragen wenden Sie sich immer an das Schema und die dazugehörige Dokumentation.
Programmierung des Reglers
Schließen Sie zuerst Ihren Arduino mit einem USB-Kabel an den Computer an und öffnen Sie die Arduino IDE. Wählen Sie dann im Menü "Tools" die richtige Karte und den richtigen Anschluss aus.
Erstellen Sie als Nächstes ein neues Projekt, indem Sie auf "File" (Datei) und dann auf "New" (Neu) klicken. Geben Sie dem Projekt einen Namen und speichern Sie es.
Jetzt können wir mit der Programmierung des PID-Reglers beginnen. In der Arduino IDE schreiben wir Code in der Arduino-Sprache, die auf der C++ -Sprache basiert. Hier ist ein Beispiel für den grundlegenden Code für die PID eines Reglers:
- void setup()
- // Einrichten von Pins und anderen Einstellungen
- >
- void loop()
- // Daten vom Sensor abrufen
- // Berechnung und Einstellung des Steuerwerts
- // Verzögerung vor der nächsten Iteration
- >
In der "Setup" -Funktion müssen Sie die Pins für den Anschluss des Sensors und des Aktors sowie andere PID-Parameter des Reglers konfigurieren.
In der "Loop" -Funktion erhalten wir die Daten vom Sensor, berechnen den Steuerwert und stellen ihn auf den Stellantrieb ein. Dann machen Sie eine kleine Verzögerung vor der nächsten Iteration.
Fügen Sie anstelle der Kommentare "// Daten vom Sensor abrufen", "// Berechnung und Einstellung des Steuerwerts" und "// Verzögerung vor der nächsten Iteration" den entsprechenden Code in Ihren PID-Regler ein.
Nachdem die Programmierung abgeschlossen ist, laden Sie die Skizze auf das Arduino-Board hoch, indem Sie auf "Upload" (Hochladen) klicken. Nach dem Laden beginnt der PID-Regler entsprechend Ihrem Programmcode zu arbeiten.
Jetzt wissen Sie, wie man den PID-Regler programmiert! Zögern Sie nicht, zu experimentieren und den Code an Ihre Bedürfnisse anzupassen.
Einrichten und Testen
Nach der Montage und dem Anschluss des PID-Reglers muss das System konfiguriert und getestet werden. Hier ist eine Schritt-für-Schritt-Anleitung:
- Stellen Sie sicher, dass alle Komponenten ordnungsgemäß angeschlossen sind und ordnungsgemäß funktionieren.
- Legen Sie die Anfangswerte für die Verhältnismäßigkeitsfaktoren fest (Kp), Integrationen (Ki) und Differentialität (Kd). Diese Werte können theoretisch oder erfahrungsgemäß ermittelt werden.
- Geben Sie den Sollwert an das Steuersystem ein und fixieren Sie die Abweichung von diesem Wert.
- Ändern Sie die Koeffizientenwerte Kp, Ki und Kd durch iterative Anpassung gemäß den PID-Reglerformeln.
- Überprüfen Sie, wie das System auf die Änderung der Koeffizienten reagiert. Wenn das System nicht richtig reagiert, nehmen Sie Anpassungen an den Koeffizientenwerten vor und testen Sie erneut.
- Testen und konfigurieren Sie weiter, bis das gewünschte Ergebnis erreicht ist, das eine minimale Abweichung vom Sollwert und einen stabilen Betrieb des Systems beinhaltet.
Denken Sie daran, die Koeffizientenwerte und Testergebnisse für die zukünftige Verwendung und gegebenenfalls für die weitere Konfiguration des Systems aufzuzeichnen.
