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Regulador de tenão com PID no Arduino
Caros,
Bom dia !
Estou montando um controlador de tensão com um Arduino para o meu gerador. O controle PID está funcionando muito bem, mas não sei como fazer o acoplamento da saída do Arduino com a excitatriz do gerador.
Para um saída do gerador de 110v por fase, ajusto o Setpoit em 2,5 volts. O sensor em uma das fases também envia para o Arduino 2,5v quando a o valor da fase é 110v. Depois do PID a saída do de controle do Arduino irá variar de 0-5 volts. Alguém poderia me ajudar com essa etapa de acoplamento ? Para uma saída de 110 volts em cada fase do gerador temos que colocar 9 volts / 2A na excitatriz.
Fiz algumas pesquisas. Pensei em usar transistores 2N3055. Ou talvés TIP120. Mas estou com dúvidas sobre como configurar corretamente o circuito, pois para uma saída do Arduino em torno de 2,5 volts, preciso ter na saída desse circuito aproximadamente 9 volts com uma corrente até 2A.
Desde já agradeço muito uma ajuda.
Ivan
Respostas a este tópico
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Permalink Responder até Ivanluiz B. Trindade em
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Ok Rui, Obrigado !
Enquanto isso estou tentando alguma coisa com o TIP120.
Ivan
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Permalink Responder até Eduardo em
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O circuito já citado é mais simples, mas caso não gere o resultado esperado, ou no caso, case gere mais calor que o desejado, fica uma segunda sugestao.
Se entendi esse 9V seria algo como o campo do gerador. Ele variaria para regular a saída, coisa como com 8V da 100V, com 10V dá 130. com 9V dá seus 110V.
Sendo assim e considerando que são 2A, que não é nada pouco, partiria para uma solução chaveada.
Existe uma plaquinha no mercado que é um regulador chaveado usando LM2575 ou LM2576, coisa assim. Melhor partir direto para a plaquinha pq vc precisaria de um indutor especial. Não compensa a briga.
Essa plaquinha tem o ajuste de saída por trimpot.
A ideia seria regular o trimpot para 10V e influenciar o pino central com um resistor e transistor para GND. Assim esse ponto passaria a ter 2 resistores:
1 para GND (o atual, metade do potenciometro).
1 para uma tensão que vc regular via Arduino.
Enfim, só uma ideia, nunca testei.
Só digo que ja sofri tanto com reguladores lineares acima de 600mA que digo que esse é o limite deles. Sei que tá escrito 1A, mas não fica bom, a menos que vc tenha um grande dissipador que vai te custar mais que um chaveado.
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Eduardo, obrigado pela sugestão.
Você entendeu tudo certo. É isso mesmo. Aplicando aproximadamente 9 volts DC no campo temos uma tensão de saída de 110 volts AC em cada fase do gerador. Já fiz um teste usando a própria bateria do arranque do gerador e um potenciômetro na base de um TIP31C e este na base de um 2N3055. Funcionou muito bem. A saída do gerador bem fixa sem carga.
Com carga, a saída cai, claro, e temos que ajustar novamente o potenciômetro.
Foi ai que entrou o arduino fazendo o controle PID que está beleza. Ainda posso, com calma, tentar ajustar melhor as constantes de P, I e D, mas estou achando legal para começar os testes.
Vídeo mostra o arduino, fazendo um controle PID para controlar a tensão de saída do gerador. A linha inicial mostra o valor do set point e da saída de controle. Ou seja, ambos os valores na mesma linha significa erro zero ou bem próximo disto. Causando uma perturbação o gráfico mostra o erro entre esse dois valores, no caso, em malha fechada, o set point - a entrada. Rapidamente o controle PID ajusta a saída do arduino procurando zerar o erro.
O meu problema é compatibilizar a saída do arduino com a entrada de controle do campo do gerador. Me falta conhecimento.
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Permalink Responder até mineirin RV em
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Oi IBT, boa tarde,
fiz algumas alterações no circuito, e montei ele aqui na bancada, e deu certo.
Você deverá ajustar para a sua faixa de voltagem.
Rui
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Caro Rui, muito obrigado.
Irei montar o circuito assim que possível e retorno o resultado.
Ivan
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Rui,
Funcionou muito bem.
A tensão de saída ficou bem estável. Mesmo colocando cargas no gerador, rapidamente o arduino corrige eventuais erros.
Deu para notar que a resposta da placa original, que queimou, era bem mais rápida. Acredito que o arduino não tenha um poder de processamento de software suficiente para se igualar ao controle totalmente baseado em hardware da placa original.
Mas ficou muito bom e o gerador está novamente operacional.
Muito obrigado pela ajuda.
Fiz uma vídeo do gerador em funcionamento.
Sds,
Ivan
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Permalink Responder até Flavio Hernan em
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Olá Ivan
Ficou legal, depois mostra como ficou a placa.
Uma dica, usar em excesso a Serial, diminui o desempenho do MCU, o custo computacional para imprimir um valor inteiro é multiplicado pelo numero de casas decimais. Exemplo int 1000 será transformado em 4 caracteres e cada caractere é formado por um byte, para uma taxa de 9600 bauds, o arduino levaria 4mili seg para transmitir, isso pode ser um tempo considerável na resposta do PID.
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Olá Flávio,
Isso mesmo.
Mas confesso que esqueci de comentar todas os Serial.print.
Amanhã vou fazer isso e ver se é perceptível a diferença.
Obrigado.
Ivan
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Olá Flávio,
Fiz os testes. Comentei tudo que era possível. Não senti diferença nenhuma.
Estou pensando em usar um Arduíno DUE. A que vocês acham ? Vale a pena testar ? Tem o lance da tensão de operação ser 3.3V.
Sds,
Ivan
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Permalink Responder até Jonas Morais em
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Ivan, o problema não é poder de processamento, mas sim os controles PID's que são precisos mas não tão rapidos. No seu caso o PID aparenta ser lento pelo fato de que este tipo de controle(seu gerador) exige que seja realmente rapida a correção (ou pode comprometer o que está sendo alimentado por ele). Por ultimo os controles PID's tambem exigem uma sintonia dos seus parametros, coisa que não é simples de se fazer.
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Jonas,
Você tem razão. É bem isso.
Estou usando o gerador normalmente. Mas tenho que ser cauteloso. Vou ligando as cargas aos poucos para não gerar um distúrbio muito grande de uma só vez. Com isso o controle está bem rápido e quase não dá para notar. Pelo que tenho visto, nesses casos a componente P (Proporcional) é muito importante. Ela que faz a correção mais rápida. Mas se o distúrbio for muito grande, a componente P deveria ser um pouco menos. O controle corrige rápido mais gera uma oscilação de poucos segundos que eu queria que não existisse.
Vou montar uma carga resistiva com água salgada para tentar ajustar melhor.
Bem, obrigado pelo comentário e se tiver alguma mudança eu posto aqui.
Qualquer outra sugestão é bem vinda.
Sds,
Ivan
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Permalink Responder até Jonas Morais em
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Geralmente os controles PID's são sintonizados com ajuda e acompanhamento de tendencias online, onde voce vê todas as oscilaçoes tanto da variavel de controle como da variavel controlada.
Um monitoramento com software scada ajudaria bastante. Existe muitas maneiras de sintonizar PIDs, inclusive com ferramentas como MATLAB etc.
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