Wytrawiarka PCB

Pochwal się, co ostatnio zmajstrowałeś.
ODPOWIEDZ
dawhyp
Młodszy majsterkowicz
Posty: 16
Rejestracja: 28 lis 2012, 14:04

Wytrawiarka PCB

Post autor: dawhyp » 1 lut 2014, 16:04

Witam wszystkich. Jako, że po dodaniu posta o wykonaniu wytrawiarki (link na samym dole) zauważyłem duże zainteresowanie, a sam jestem w trakcie tworzenia takiego cudeńka podzielę się z Wami moją dotychczasową pracą, oraz przedstawię swoje rozwiązania, a nóż komuś się przydadzą. Od razu ostrzegam, że jest to pierwszy jakikolwiek użyteczny projekt, który staram się wykonać, dlatego jak najbardziej proszę zwracać uwagę na wszelkie nieprawidłowości, ale darować sobie kąśliwość.

No to zaczynamy.

1. Założenia projektowe:
a) część elektroniczna (Na dzień dzisiejszy nadal wszystko wisi na płytce stykowej i mała część na płytce uniwersalnej. Dlaczego? Dowiecie się poniżej)
- serce to zapewne atmega328 z kwarcem 16Mhz ze względu na dość duży rozmiar programu, który jeszcze nie jest dopieszczony
- płynne sterowanie mocą z wykorzystaniem regulatora PID rozwiązane przez układ detekcji zera + odpowiednie wysterowania triaka
- sygnalizacja dźwiękowa poprzez użycie zwykłego buzzera
- wyświetlacz LCD 2x16 zgodny z HD44780
b) część programowa
- pomiar temperatury roztworu
- możliwość ustawiania temperatury zadanej (płynne sterowanie mocą grzałki poprzez zastosowanie regulatora PID)
- odliczanie czasu
- sterowanie napowietrzaczem włącz/wyłącz
- alarm dźwiękowy po przekroczeniu tolerancji pomiędzy temperaturą zadaną a rzeczywistą
- alarm po zakończeniu odliczania czasu (procesu trawienia)
- przedstawienie temperatury zadanej, temperatury rzeczywistej, stanu napowietrzacza oraz pozostałego czasu na wyświetlaczu LCD 2x16
- nieokreślona bliżej liczba microswitchy, do "nawigacji po menu"
c) budowa (założenia wynikające z własnych obserwacji, po przeglądnięciu chyba wszystkich wytrawiarek w internecie)
- akwarium o wymiarach 270x30x300 "zabudowane" w jakąś rozsądną obudowę
- grzałka 300W
- napowietrzacz z rurką silikonową oraz zaworem zwrotnym
- do pomiaru temperatury wykorzystanie czujnika ds18b20

2. Zasada działania. W linku do dropboxa (link na samym dole) możecie zobaczyć filmik, żeby rozjaśnić jak będzie wyglądał ten etap wizualnie a pod nim dodam opis.

A więc widzimy, że ekran wyświetlacza podzielony jest na cztery części:
a) część pierwsze, lewy górny róg - temperatura rzeczywista, odświeżana automatycznie co 1s
b) część druga, poniżej - temperatura zadana
c) część trzecia, prawy górny róg - stan napowietrzacza
d) część czwarta, poniżej - minutnik

Filmik przedstawia sposób nastawy od samego początku, po resecie arduino a więc można zobaczyć jak przebiega cały proces. Do "nawigacji po menu" mamy 3 microswitche, jeden do przejścia do kolejnej opcji nastawy, a dwa pozostałe jako (+) i (-) w konkretnych funkcjach.

Teraz zajmiemy się "płynną regulacją mocy z wykorzystaniem regulatora PID". Co to tak naprawdę jest i jak działa? Na początku odeślę osoby niezaznajomione z zasadą działania owego regulatora do wikipedii (link na samym dole). Upraszczając, jest to skomplikowany proces, który umożliwia utrzymanie wartości zadanej, na odpowiednim poziomie (np. temperaturę w pomieszczeniu względem zmieniającej się temperatury na zewnątrz). Mój regulator pracuje w dwóch trybach (zachowawczy - gdy różnica pomiędzy temp. zadaną a temp. rzeczywistą jest duża i agresywny - gdy różnica ta jest mała). Jak działa to w wytrawiarce najlepiej ilustruje obrazek, który również załączony jest w dropboxie.
Ogolna zasada dzialania.jpg
A więc jak wiemy w sieci płynie prąd przemienny, który zmienia się okresowo. Układ detekcji zera wykrywa zbocze opadające i po przeliczeniu wartości opóźnienia uruchamia triaka "ucinając" w tym wypadku grzałce określoną część połówki sinusoidy (co widać na obrazku powyżej). Triak przy przejściu przez "0" wyłącza się sam i proces wykonuje się ponownie. Jeżeli dalej coś jest niejasne proponuję poszukać takich haseł jak "sterowanie fazowe", "układ detekcji zera sieci".

3. Założenia zrealizowane:
a) część elektroniczna - na dzień dzisiejszy brakuje tylko obsługi 3 diod (sygnalizacja napowietrzania, włączenia grzałki, włączonego zasilania) i napowietrzacza. Całość będzie złożona po wytrawieniu dedykowanej płytki. Muszę jeszcze zwiększyć sobie liczbę portów cyfrowych, bo niestety zabrakło... :D
b) część programowa - wszystkie założenia zostały zrealizowane. Pozostało tylko dostosować parametry regulatora PID, obliczając opóźnienie od 0 do 155 ms.
c) budowa - w tym tygodniu odebrałem "akwarium", które było tak zmasakrowane, że byłem zmuszony je oddać więc projekt nadal stoi... Z pozostałych części leży i czeka napowietrzacz, grzałka, zawór zwrotny i parę innych drobiazgów.

4. Problemy.
a) jako, że jestem początkujący w programowaniu czegokolwiek i w jakimkolwiek języku program jest bardzo obszerny (600 linijek), zajął mi wiele czasu, ale spełnia swoje zdanie. Niestety, wymaga to użycia atmegi 328 (na dzień dzisiejszy program zajmuje blisko połowę pamięci).
b) na pierwszy rzut oka wydaję mi się, że napowietrzacz będzie za słaby (90 l/h)
c) największym wyzwaniem będzie stworzenie estetycznej i praktycznej obudowy. Młody człowiek ze mnie to i doświadczenia zero.

5. Program. Programu na razie nie udostępniam, mam nadzieję, że jak wszystko będzie już złożone w całość przedstawię, przynajmniej kawałkami, najważniejsze jego części.

6. Linki:
a) wytrawiarka z głównej - majsterkowo(kropka)pl/mikroprocesorowa-trawiarka-pcb/
b) dropbox - dropbox(kropka)com/sh/e1c64g1zw8y9xqg/KekWJteSEq
c) wikipedia - pl(kropka)wikipedia(kropka)org/wiki/Regulator_PID

Jeśli macie jakieś pytania, sugestie, opinie, cokolwiek, piszcie! Pozdrawiam ;)

PS. Schemat w dropboxie nie jest moim schematem, wzorowałem na nim tylko detekcję zera oraz wysterowanie grzałki (z małymi modyfikacjami).
Nie masz wymaganych uprawnień, aby zobaczyć pliki załączone do tego posta.

Co miesiąc do wygrania nagrody o wartości ponad 1600 zł!


dawhyp
Młodszy majsterkowicz
Posty: 16
Rejestracja: 28 lis 2012, 14:04

Re: Wytrawiarka PCB

Post autor: dawhyp » 19 lut 2014, 19:45

Witam ponownie. Ze względu na nieznajomość obsługi jakiegokolwiek programu do projektowania płytek i brak czasu, trochę zajęło mi tworzenie schematów, ale co się odwlecze, to nie uciecze. Schematy wytrawiarki, zostały podzielone na dwie części:
Schemat sterownik wytrawiarka.png
oraz
Front panel wytrawiarka.png
Proszę zaznajomionych o sprawdzenie schematu i ewentualnie uwagi w każdym zakresie, estetyki, poprawności połączeń itd. Jeśli wszystko będzie ok czeka mnie nauka projektowania samej płytki...

Pozdrawiam

PS: w razie potrzeby schematy można zobaczyć też w folderze z dropboxa.
Nie masz wymaganych uprawnień, aby zobaczyć pliki załączone do tego posta.
Ostatnio zmieniony 20 lut 2014, 15:41 przez dawhyp, łącznie zmieniany 1 raz.
Awatar użytkownika
cube
Złota rączka
Posty: 834
Rejestracja: 2 gru 2012, 17:02

Re: Wytrawiarka PCB

Post autor: cube » 19 lut 2014, 21:45

Jeśli diody będą niebieskie/białe to rezystor jest przynajmniej dwukrotnie za mały. Dla czerwonych/zielonych/pomarańczowych powinien być jeszcze większy. Przy kwarcu kondensatory 22pF. Przy każdym VCC kondensator 100n, jak najbliżej procesora. R5 wepnij między buzzer a kolektor tranzystora T2.
dawhyp
Młodszy majsterkowicz
Posty: 16
Rejestracja: 28 lis 2012, 14:04

Re: Wytrawiarka PCB

Post autor: dawhyp » 19 lut 2014, 22:04

Ah, wyleciało mi z głowy, żeby poprawić te rezystory przy diodach. Diody to: czerwona - wyliczony rezystor 145 Om, niebieska - 85 Om, zielona - 130 Om. Dla wszystkich diod dałem rezystory 100 Omowe.
Resztę poprawię jutro.
Dzięki za odpowiedź.
dawhyp
Młodszy majsterkowicz
Posty: 16
Rejestracja: 28 lis 2012, 14:04

Re: Wytrawiarka PCB

Post autor: dawhyp » 19 lut 2014, 23:01

Dzięki Panowie za opinie i uwagi. Jutro wszystko poprawie. Okazało się, że błąd jest również w połączeniu diod z układem PCF. Akurat tą część schematu robiłem na sucho, bez testów, problem wyszedł dziś w praniu, przy próbie połączenia.
dawhyp
Młodszy majsterkowicz
Posty: 16
Rejestracja: 28 lis 2012, 14:04

Re: Wytrawiarka PCB

Post autor: dawhyp » 20 lut 2014, 15:40

Zabrałem się za poprawienie schematów... Co zostało zmienione/dodane:
- rezystory przy diodach zmienione na 100 Omowe dla każdej
- kondensatory przy kwarcu zmienione
- dodany kondensator przy VCC 100nF
- rezystor R5 wpięty pomiędzy buzzer a kolektor zamiast emiter a GND
- rezystor przy podświetleniu LCD zmieniony na 10 Omowy
- zmiana podłączenia diod przy układzie PCF

Odnosząc się do wypowiedzi MrLewerence:
- wydaje mi się, że nie wykorzystując ADC mogę ten pin pozostawić bez podłączenia (nawet jeśli używałbym ADC, takie filtrowanie tylko da bardziej dokładne wyniki)
- linie ISP nie są mi chyba potrzebne. Raz złożę i więcej tego nie dotykam :D

Nowe schematy zostały zastąpione poprawnymi kilka postów wyżej
ODPOWIEDZ

Strony partnerskie: