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PID com ds18b20 e dimmer

Boa tarde a todos!!!! Montei recentemente um circuito dimmer para efetuar o controle PID de temperatura usando um sensor ds18b20 e uma resistência de 25w. Tive dificuldade com relação a fazer funcionar a biblioteca PID, mas com ajuda do Sr. José Gustavo consegui instalar. Agora estou tendo dificuldade em fazer de fato funcionar este projetinho. Estou tentando utilizar o codigo do colega Mauro do link AutomatoBR. Li sobre o codigo e biblioteca mas de fato não estou conseguindo entender, principalmente a parte onde pega o valor medido para aplicar os pulso e chegar até o setpoint.

Montei todo o circuito mas até agora não funcionou. O sensor ds18b20 está indicando a temperatura, mas não ha pulsos saindo da porta para chegar a temperatura setada (Não sei se o valor de set se refere a temperatura). Gostaria de ver se alguém daria uma "luz", uma ajudinha!! Ja faz tres dias que estou martelando e não saio do lugar.

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controle_pid_ds18b20_2.ino, 3 KB

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Permalink Responder até Mauro Assis em 29 abril 2019 at 16:21

Não é e não precisa ser, já que só é usada na próxima linha.

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Permalink Responder até mineirin RV em 1 maio 2019 at 12:27

JW, boa tarde.
Vou tentar por uma luz na dificuldade que está tendo.

Vamos aqui trabalhar os conceitos do seu sketch.

1.. Identificar a passagem da voltagem pelo zero;
2.. Ler o valor da temperatura usando DS18B20;
3.. Calcular o PID;
4.. Disparar o Triac no deslocamento calculado pelo PID.

1. A rede de 60hz, passa 2 vezes pelo valor zero a cada ciclo. 1seg = 60 ciclos.
1 ciclo = 1/60 = 16,666 ms cada semiciclo = 8,333ms.
usar uma rotina de interrupt que identifica a passagem da voltagem pelo valor zero volts.
Com arduino UNO você pode usar ou o port2 (interrupt 0), ou o 3 (interrupt 1).
Não é obrigatório, mas é bom definir o port como entrada. (pinMode(x, INPUT);

Uma vez identificado a passagem da voltagem pelo 0 Volts, podemos disparar o TRIAC,
(através do MOC), em qq momento entre 0 e 8,333 ms.
Se dispararmos em tempo 0, o TRIAC ficará todo o semiciclo disparado (até ao fim
do semiciclo, quando é cortado por ter valor zero entre os A1 e A2), produzindo
na saída a potencia total da rede sobre a carga.
Se dispararmos no tempo 8,332, só teremos uma minima fração de voltagem antes
do fim do semiciclo e portanto a minima potencia sobre a carga.

Este disparo deverá ser controlado pelo resultado do calculo do PID.

2. Ler o valor da temperatura.
Usar a biblioteca do dispositivo (DS18B20) para a leitura e conversão do valor.
(Esta leitura trava o arduino por cerca de 125 milisegundos.)
Usar o valor lido para calcular o PID.

3. Aqui entra a parte complexa do sketch.
Vou tentar simplificar ao máximo o uso do PID.
A biblioteca do PID tem vários métodos e parâmetros para serem definidos.
Não vou entrar em detalhes nos Kp, Ki, e Kd. Sobre eles tem bastante tutorial na net.
Vamos nos basear somente em alguns parâmetros dos métodos

"PID pid(&PresentValue, &ManipulatedValue, &SetPoint, kp, ki, kd, DIRECT);"
e "pid.SetOutputLimits(10, 240);"

Neste primeiro método, você fornece 2 parâmetros e recebe um calculado, (alem de Kp,Kd e Ki),
Você fornece "PresentValue", (temperatura lida no DS18B20), SetPoint (valor definido por como "240"),
e recebe calculado o valor "ManipulatedValue".

Vamos analisar simplificando este método.
Se o valor lido estiver abaixo de 240, o PID deve disparar o TRIAC, para que aqueça a carga.
Ao atingir 240, ou se estiver por qq razão acima deste valor, o TRIAC não é disparado, e a carga
deveria diminuir a temperatura.

Aqui vc já deve ter percebido que existe uma incoerência entre o valor que vc lê com o DS18B20 e o valor
que estabeleceu para o setpoint.
Leitura do DS18B20 de -55°C até +125°C e set point de 240.
Desta forma nunca dispara o TRIAC.
Como para estes casos não gosto de usar valores decimais (float), eu multiplico a leitura

de temperatura por 100,
assim, 29,35°C na realidade uso 2935.

Qual deverá ser seu setpoint? -30,00°C, +48,28°C, +107,23°C, etc?

Agora vamos continuar.

Digamos que seu setpoint é de +55,00°C, setpoint = 55,00

4. Disparo do TRIAC com base no valor calculado.

Ao detectar a passagem pelo 0 volts, podemos disparar o TRIAC em qq momento na

condição 0 < disparo < 8,333ms (8333 µS).

Podemos fazer assim:
Se precisamos aquecer muito a carga, devemos dispara no inicio, e se for pouco, mais próximo do final.
Ai usamos o método "pid.SetOutputLimits(x, y);" para definirmos o resultado.
Variar de x até y.
"pid.SetOutputLimits(0, 8333);"
e usamos o valor "ManipulatedValue" com o método um "delayMicroseconds(ManipulatedValue);"
para disparar o TRIAC e controlar a temperatura da carga.

Mas aqui entra um problema: Cada leitura do DS18B20 leva cerca de 125 milisegundos, o
equivalente a 15 semiciclos sem poder disparar

O autor do sketch que você usou como modelo para o seu usou o sensor LM35,
e fez uma leitura de um port analógico.
Este processo é muito rápido se comparado com a leitura do DS18B20.

Eu desenvolvi um sketch que faz o que vc quer, mas usei para isto o ESP8266, que tem
recursos adicionais que me permitiram contornar este "delay" causado pelo DS18B20.

Espero ter ajudado e esclarecido a causa do travamento do seu sketch.

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Permalink Responder até juliano wiesniewski em 1 maio 2019 at 13:04

Boa tarde, impressionante a sua explicação!!! Era exatamente oque estava precisando. Andei lendo vários tutoriais na net sobre o assunto e oque estava tendo dificuldade em colocar no sketch seria a integração entre o momento exato em que deve disparar o triac, que é a leitura do ds18b20, comparação com set point e a passagem por zero. Vou efetuar teste e tentar fazer funcionar. Muito obrigado mesmo pela explicação e ajuda.

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Permalink Responder até mineirin RV em 1 maio 2019 at 16:26

JW,

veja, se este sketch que escrevi, atende sua necessidade.

Você terá que incluir (se já não tiver), nas suas bibliotecas a biblioteca timerOne.h

https://github.com/PaulStoffregen/TimerOne

Não esqueça de estabelecer na linha 39 o valor do seu setpoint (multiplicado por 100).

Anexos

Triac_PID.ino, 4 KB

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Permalink Responder até juliano wiesniewski em 4 maio 2019 at 14:10

Ola minerin, boa tarde, desculpa a demora mas que tinha prova da facul, ai tive que dar uma parada nos testes pra estudar. Montei hoje novamente o circuito para fazer os testes e oque acontece é que a resistência sempre fica ligada. Estando a temperatura ambiente 23 C, eu coloco o set point em 4000 (40C), ao energizar com AC, a resistência liga e não desliga mais. Outro teste que fiz foi colocar o valor do set point em 19 C. Como a temperatura ambiente está em 23 C, não deveria ligar a resistência, mas ela liga. Coloquei um serial print para obter os dados de input, e output. Com a temperatura setada em 19 C a print sai com 2350 em input e 0.00 em output. Entendo que o codigo PID entá funcionando mas a parte de acionamento do triac que está estranho, direto acionado.

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Permalink Responder até mineirin RV em 4 maio 2019 at 17:09

JW, boa tarde.

Aqui funciona perfeitamente tanto em 220V qro em 110V.

Por favor post o esquema elétrico que está usando, tanto do Disparo do triac qto do

sensor do zero cross e também a ligação com o arduino.

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Permalink Responder até juliano wiesniewski em 4 maio 2019 at 18:14

Montei o circuito deste site https://dxarts.washington.edu/wiki/ac-dimmer-circuit

Até tinha ficado em duvida e fiz testes separadamente para fazer a leitura da passagem por zero e um outro para testar o acionamento do triac. Será que é algo com o circuito? Mas medindo a porta 4, sempre está com 5v, não corta pra 0 em nenhum momento, mesmo a temperatura estando acima do set point. Não sei se isso tem alguma coisa haver.

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Permalink Responder até Elcids Chagas em 5 maio 2019 at 11:17

olá Juliano.

Aproveitei este seu post para passar um informação extremamente importante, relacionada ao design de Sistemas com Opto-Acopladores (tipo 4N25, PC817, incluindo os MOC30xx, etc).

No projeto da página que vc informou acima (este link), há um erro terrível no design da placa de circuito. É tão grave, que pode vir a destruir completamente os circuitos do Arduino, além de ser completamente inseguro (o projeto com a placa daquela forma jamais seria aprovado em um Ensaio de Laboratório de Certificação). Veja o layout da placa daquele projeto:

(clique na figura para "zoom")

As ligações elétricas do "lado de baixa tensão", não devem "invadir" o "lado de alta tensão", nunca. Caso isso ocorra, vc estará criando um paradoxo no seu próprio sistema, uma vez que vc está usando Opto-Acopladores justamente para isolar um lado do outro. Então por que diabos corromper exatamente este objetivo (a isolação)???

Veja a figura a seguir, onde mostro a região de "delimitação" entre os lados de baixa e alta tensão:

(clique na figura para "zoom")

Observe que os Opto-Acopladores são justamente quem determina uma "região de isolação". As ligações elétricas não devem transpassar esta "região". Na realidade é uma área, a qual chamamos tecnicamente de "insulation clearance".

A largura dessa área deve ser estar de acordo tanto com a máxima tensão RMS entre os dois lados da isolação, assim como o máximo dV/dt (o gradiente de tensão) a que esta região poderá estar submetida. Mas para facilitar isso, basta fazer essa largura praticamente igual à distância entre os pads do Opto-Acoplador de cada lado da isolação, que é justamente a largura que estou mostrando na figura anterior (área avermelhada no desenho).

Observe na próxima figura, que as trilhas na "cor azul claro" e "laranja" do "lado de baixa tensão", estão invadindo completamente o "lado de alta tensão":

(clique na figura para "zoom")

Essa invasão é ainda mais catastrótica, pois a distância entre a trilha do GND do Arduino (área de cobre na "cor laranja" no desenho anterior) no "lado de baixa tensão" e as trilhas do "lado de alta tensão", é menor do que 0.5 mm (menor que meio milímetro). E pior ainda: ela tem esta distância por uma extensão imensa na placa. Ou seja: se o objetivo aqui é ter problemas muito graves, então basta seguir à risca o desenho da placa que foi postado naquele site.

Observe que o erro começa já no esquemático do projeto do site, conforme mostro na figura a seguir:

(clique na figura para "zoom")

Veja que um desenho de esquemático com bom senso e instrutivo para quem for utilizá-lo em qualquer processo (redesign, manutenção, ou mesmo didático), não deve misturar cada lado da isolação (veja no desenho anterior a linha de isolação na "cor rosa"). Eu considero isto uma pratica ruim, e o início para gerar problemas graves. Assim espero ter alcançado a consciência daqueles que "adoram" desenhar circuitos elétricos "largando" componentes espalhados por tudo quanto é canto na folha de desenho. Desenho técnico (seja mecânico ou elétrico) é normatizado, e deve seguir regras de bom senso.

Claro Juliano, este post que acabei de fazer, não tem relação com o problema que vc está enfrentando. Mas aproveitei o mesmo para fazer este alerta para quaisquer um (incluindo vc) que venha a usar como referência aquele design que está naquele site gringo.

Então pessoal, fica a dica: os projetos dos sites gringos (e nacionais também) podem ser muito legais, mas fiquem atentos, pois erros grotescos (como é o caso deste site com título "AC Dimmer Circuit"), podem resultar em problemas imensos, e inclusive perigosos.

Abrçs,

Elcids

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Permalink Responder até juliano wiesniewski em 5 maio 2019 at 14:47

Olá Elcids, muito obrigado pelo alerta. Vou montar um outro circuito, agora como sugerido pelo Rui. Outra coisa que notei neste circuito é que o desenho para mascara está errado. Quando você passa para a placa as liações ficam invertidas.Mas realmente a parte do led passando pelo lado AC não tinha me atentado. Obrigado pela explicação e dica

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Permalink Responder até mineirin RV em 4 maio 2019 at 18:20

Se a Output for zero, o TRIAC deveria estar em corte, Corrente zero para a carga.

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Permalink Responder até juliano wiesniewski em 4 maio 2019 at 19:50

Coloquei alguns serial print para analisar a saida. Estou tentando achar uma forma de colocar um serial print para verificar a detecção de zero. Pela imagem da pra ver que a temp ja alcançou o setpoint mas a saida para o triac (pin 4 ) continua alta.