Controler temperatura functie de debitul de aer - proportional

[depanatorul]

Buna ziua. Sunt interesat de un montaj electronic tip controler de temperatura (proportional) functie de debitul de aer vehiculat.

La o tubulatura de ventilatie  aerul se incalzeste cu o baterie electrica de incalzire (rezistenta electrica 2,4kW) alimentata la tensiune monofazata ~220Vac.

Debitul de aer din tubulatura variaza intre 0-370mc/h in pasi de 10% (debit: 0, 37, 74, 111, 148, 185, ........333, 370 mc/h).

Practic, imi doresc un montaj care sa regleze proportional puterea de alimentare a bateriei cu rezistenta electrica in functie de debitul de aer din tubulatura, iar la iesirea din baterie de incalzire sa obtin o temperatura constanta, setata/ajustata in prealabil la punerea in functiune initiala.

Am studiat un model de regulator de tensiune pentru alimentarea directa a bateriei electrice, dar nu stiu cum as putea inlocui potentiometru de reglaj cu un senzor de temperatura.

https://www.solidrop.net/product/new-10000w-high-power-scr-bta100-800b-electronic-voltage-regulator-for-speed-control-dimming-thermostat.html

Triac din montaj : bta 100-800b

-----------

PS: Metoda de comanda baterie electrica cu termostat on/off nu ma ajuta, sunt variatii mult prea mari de temperatura, intra protectia bateriei care sare mereu la supraincalzire (re-armarea se face manual).

 

[donpetru]

In primul rand ar trebui stabilita metoda de comanda a rezistentei de incalzire (2,4kW ??? sunteti sigur de aceasta putere?). S-ar putea ca metoda de comanda sa existe deja si in acest sens va rog sa o definiti:

a) cu releu solid-state (gen triac)

b) cu un contactor de putere (sau releu)

In al doilea rand, un bun punct de plecare in dezvoltarea unei solutii la problema descrisa, ar fi comanda a doua ventilatoare in proiectul SA100 de aici (cablajul SA100D):

Deci, va recomand sa achizitionati proiectul SA100 iar dupa aceea va pot da niste indicatii prin mesageria privata a forumului ca sa modificati schema PCB-ului SA100D astfel incat sa obtineti un prototip care rezolva problema descrisa.

[depanatorul]

 

La mesajul anterior, spuneam de un montaj tip controler in putere (ex. in tensiune sau curent) cu variatie proportionala in functie de debitul de aer vehiculat, implicit de temperatura aerului obtinut la iesirea din bateria de incalzire.

In acest caz nu sunt necesare relee sau contactoare. Metoda ce alimentare cu baterie electrica de tip ON/OFF cu termostat clasic nu ajuta.

Cuplarea/alimentarea rezistentei de 2,4k direct la puterea maxima nu se recomanda in cazul prezentat. Motivele sunt multiple.

In practica, controlerul pentru bateria electrica ar trebui sa primeasca semnal de la un senzor de temperatura plasat pe tubulatura de aer (termistor ntc sau orice alt tip de senzor de temperatura) si v-a comanda un montaj cu triac de putere urmarind ca temperatura al aerului cald sa fie constanta.

Facem o simulare [ debit aer in procente % / debit de aer in m3h / temperatura la intrare *C / temperatura la iesire *C / putere electrica la baterie in VA, orientativ]:

0 / 0 / 25 / 38 / (~0,0)

10 / 37 / 24 / 38 / (~240)

20 / 74 / 23 / 38 / (~480)

30 / 111 / 22 / 38 / (~720)

40 / 148 /  21 / 38 / (~960)

50 / 185 / 20 / 38 / (~1200)

...............

90 / 333 / 16 / 38 / (~2160)

100 / 370 / 15 / 38 / (~2400)

Controlerul cu triac trebuie sa ajusteze proportional puterea de alimentare (cu tensiune variabila de la 0-220Vca) pentru bateria electrica de incalzire astfel la iesire sa se obtina o temperatura constanta de 38*C.

 

 

 

Editat Decembrie 31, 2018 de depanatorul

[donpetru]

Detaliile prezentate sunt utile dar nu sunt suficiente. Adica, observ ca acum ati facut referite la existenta unui controller. Deci, in acest moment exista o parte din automatizare si daca e asa, prezentati-o complet (nu are rost sa stam sa ghicim!). In plus, ar mai fi trebuit mentionat temperatura maxima care o poate atinge sistemul in anumite conditii.

Deci, vazand ultima interventie din topic, haideti sa stabilim ce urmariti:

a) modificarea automatizarii existente

b) creearea unei automatizari noi care sa foloseasca sau nu o partea din echipamentele existente.

Daca alegeti solutia b, o varianta comoda si mai utila ar fi un montaj cu un microcontroler cu un program dedicat. Iese mai ieftin decat o solutie dedicata cu un anume PLC. In functie de experienta dvs. practica va trebui sa mentionati ce versiune constructiva va avantajeaza atat profesionale/ tehnic cat si din punct de vedere a costurilor.

[gsabac]

La 31.12.2018 la 16:12, depanatorul a spus:

 

 

Buna ziua. Sunt interesat de un montaj electronic tip controler de temperatura (proportional) functie de debitul de aer vehiculat.

La o tubulatura de ventilatie  aerul se incalzeste cu o baterie electrica de incalzire (rezistenta electrica 2,4kW) alimentata la tensiune monofazata ~220Vac.

Debitul de aer din tubulatura variaza intre 0-370mc/h in pasi de 10% (debit: 0, 37, 74, 111, 148, 185, ........333, 370 mc/h).

Practic, imi doresc un montaj care sa regleze proportional puterea de alimentare a bateriei cu rezistenta electrica in functie de debitul de aer din tubulatura, iar la iesirea din baterie de incalzire sa obtin o temperatura constanta, setata/ajustata in prealabil la punerea in functiune initiala.

Am studiat un model de regulator de tensiune pentru alimentarea directa a bateriei electrice, dar nu stiu cum as putea inlocui potentiometru de reglaj cu un senzor de temperatura.

https://www.solidrop.net/product/new-10000w-high-power-scr-bta100-800b-electronic-voltage-regulator-for-speed-control-dimming-thermostat.html

Triac din montaj : bta 100-800b

-----------

PS: Metoda de comanda baterie electrica cu termostat on/off nu ma ajuta, sunt variatii mult prea mari de temperatura, intra protectia bateriei care sare mereu la supraincalzire (re-armarea se face manual).

 

 

Scheme si metode sunt destule, de exemplu se poate adapta continutul unui ciocan de lipit cu temperatura reglabila, care are si afisaj digital, senzor, alimentare proprie. Modificarea ar consta in inlocuirea triacului existent cu unul corespunzator, de exemplu BT139-800E de 16A/800V

In acest caz senzorul de tip K existent trebuie montat in tubulatura, eventual cu un adaptor cu aripioare cu suprafata marita de contact cu aerul, pentru a prelua temperatura medie. Intrebare, ce diametru (dimensiuni are tubulatura) si aerul oare este incalzit uniform de bateria de rezistente sau exista o camera de amestec?

Deasemenea unde poate fi montat senzorul pentru a se masura o temperatura medie corecta.

O schema simpla fara afisaj ar fi urmatoarea:

 

@gsabac

[depanatorul]

La 31.12.2018 la 21:21, donpetru a spus:

Detaliile prezentate sunt utile dar nu sunt suficiente. Adica, observ ca acum ati facut referite la existenta unui controller. Deci, in acest moment exista o parte din automatizare si daca e asa, prezentati-o complet (nu are rost sa stam sa ghicim!). In plus, ar mai fi trebuit mentionat temperatura maxima care o poate atinge sistemul in anumite conditii.

Deci, vazand ultima interventie din topic, haideti sa stabilim ce urmariti:

a) modificarea automatizarii existente

b) creearea unei automatizari noi care sa foloseasca sau nu o partea din echipamentele existente.

Daca alegeti solutia b, o varianta comoda si mai utila ar fi un montaj cu un microcontroler cu un program dedicat. Iese mai ieftin decat o solutie dedicata cu un anume PLC. In functie de experienta dvs. practica va trebui sa mentionati ce versiune constructiva va avantajeaza atat profesionale/ tehnic cat si din punct de vedere a costurilor.

Spuneam acolo in mesaj: "Am studiat un model de regulator de tensiune ....", deci nu am acest montaj, fizic nu am niciun controler.

Cautam o alternativa de montaj pe care sa-l modific.

Dupa lungi cautari si documentari, am renuntat la acest lucru in favoarea unui montaj nou conceput, cat mai simplu posibil.

Sunt deschis la nou, pentru orice concept, punand in balanta performanta montajului si costurile aferente.

Momentan, am o tubulatura circulara diametru fi.200mm si bateria de incalzire electrica 2400VA cu racord pe diametru fi.160mm (avantaj pentru viteza minima al aerului garantat de 1,5m/s). Debitele de aer si celelalte masuratori le-am prezentat scris in mesajul anterior. LE mai pun odata si aici: 

[ debit aer in procente % / debit de aer in m3h / temperatura la intrare *C / temperatura la iesire *C / putere electrica la baterie in VA, orientativ]:

0 / 0 / 25 / 38 / (~0,0)

10 / 37 / 24 / 38 / (~240)

20 / 74 / 23 / 38 / (~480)

30 / 111 / 22 / 38 / (~720)

40 / 148 /  21 / 38 / (~960)

50 / 185 / 20 / 38 / (~1200)

...............

90 / 333 / 16 / 38 / (~2160)

100 / 370 / 15 / 38 / (~2400)

Temperatura aerului cald la iesire din baterie electrica la distanta de de 3X diamentru = [3X fi.160mm] = ~0,5m] trebuie setata la 38*C.

Temperatura nominala al aerului la iesire nu trebuie sa depaseasca 42*C, maxim 45*C.

Protectia proprie a bateriei intra la 50*C (cu re-armare manuala).

Cam asta este tot ce am eu acum.

 

Editat Ianuarie 2, 2019 de depanatorul

[donpetru]

1. Bine, deci sa inteleg ca doriti sa abordati un montaj electronic complet nou. Va spuneam aterior despre solutia cu microcontroler cu sau fara display. Ce experienta electronica aveti in montaje electronice cu microcontrolere, repectiv programarea lor ?

2. In al doilea rand, masuratorile prezentate anterior spuneati ca rezulta dintr-o simulare sau reprezinta chiar valorile care le doriti sa fie atinse la un moment dat ?

[depanatorul]

Acum 1 oră, donpetru a spus:

1. Bine, deci sa inteleg ca doriti sa abordati un montaj electronic complet nou. Va spuneam aterior despre solutia cu microcontroler cu sau fara display. Ce experienta electronica aveti in montaje electronice cu microcontrolere, repectiv programarea lor ?

2. In al doilea rand, masuratorile prezentate anterior spuneati ca rezulta dintr-o simulare sau reprezinta chiar valorile care le doriti sa fie atinse la un moment dat ?

R1. Doresc un montaj complet nou, doar ca nu am lucrat niciodata la microcontrolere programabile sau similar ..... la viata mea am facut multe altele de la montaje nivel hobby pana la montaje complexe analogice si in domeniu RF, cativa ani buni in depanare radio, tv tub.-electronice si CI, automatizari cu componente discrete ....

R2. Valorile prezentate sunt valori finale pe care trebuie sa le obtin (ex. temperatura la iesire 38*C, constant). Valorile de debit aer sunt date de catre echipamentul de vehiculare aer - ventilator pe tubulatura.

In ansamblu, caut o schema de controler simpla la care sa folosesc componente usor de procurat si reparat.

Editat Ianuarie 2, 2019 de depanatorul

[donpetru]

Daca nu ati lucrat cu PLC-uri sau montaje cu microcontrolere, discutia nu mai poate merge pe directia hobby care se doreste in acest topic si trebuie mutata in zona upwork.com Deci, ori va documentatii, spre ex., in zona montajelor cu microcontrolere, eventual putin limbaj de programare C/C++ nu strica, urmand sa va dau indicatii in acest topic, ori platiti pe cineva ca sa va rezolve problema. Deci, discutiile din forumuri gen tehnium-azi.ro sau oricare alt forum tehnic din Romania si nu numai, se construiesc cu participarea ambelor partii. Daca o parte nu detine informatii tehnice despre ceea ce il intereseaza sau nu stie sa le foloseasca, firul discutiei se opreste, urmeaza ori documentare, ori... upwork.com

Totusi, din punct de vedere software e mult mai usor de optimizat un microcontroler decat de soft-ul unui PLC. In plus, in ambele situatii trebuie alese traductoarele / senzorii de temperatura, respectiv traductoarele de debit de aer care sa dea pe iesire tensiuni in domeniu de semnal unificat: 0...5Vdc. Acesta ar fi un prim pas si dupa aceea ales PLC-ul sau microcontrolerul.

[depanatorul]

Intre timp am gasit o schema care poate fi implementata mai simplu (bloc de intrare elemente de camp / comparator / separator / amplificator si comanda pe sarcina). La blocul "comparator" trebuie sa mai lucrez putin.

Cand o usa se inchide, alte 2 usi se deschid larg .... 

 

Multumesc pentru implicarea userilor.

Topicul se poate inchide!

 

Editat Ianuarie 2, 2019 de depanatorul

[donpetru]

Solutia clasica cu comparatoare e destul de stufoasa si necesita reglaje / compensarii locale cu destul de multe batai de cap. Plus ca rezulta si voluminoasa. Dar, ma rog, daca ati dorit sa mergeti pe aceasta idee nu era rau sa o prezentati - poate sunt alti colegi de forum care va pot ajuta cu un sfat !!! Deci, topicul il voi lasa deschis poate veti avea placerea sa faceti lucrul asta.

Spor la mesterit in continuoare. Numai bine

[gsabac]

Un letcon de ultima generatie contine senzor linear cu termocupla tip K, microcontroller cu program de optimizare si totodata afiseaza precis temperatura termocuplului. Acesta are o masa mica, deci un timp rapid de raspuns la variatiile de temperatura. De la un asemenea ansamblu se pot folosi modulele functionale, se demonteaza termocupla si se instaleaza in fluxul de aer impreuna cu un mic adaptor cu palete usoare de aluminiu.

Schema simpla din 31 decembrie este de aici: https://www.slideshare.net/tarzan1a/hakko-936-gorsak-952-diy-analog-soldering-station-schematic dar sunt si useri harnici pe forum care au proiectat si construit scheme asemanatoare, de exemplu @Mihai3.

 

  

Daca se cauta cu Google expresia " hakko-936-gordak-952" la imagini, se obtin mai multe scheme care pot fi utile pentru controlul temperaturii si parerea mea este ca interactionarea cu forumul aduce un plus de performanta si siguranta in functionare pentru orice realizare, deci daca se alege o anumita schema se poate modifica pentru cerintele dorite.

@gsabac

Editat Ianuarie 4, 2019 de gsabac

[remus68]

La 02.01.2019 la 18:02, depanatorul a spus:

Intre timp am gasit o schema care poate fi implementata mai simplu (bloc de intrare elemente de camp / comparator / separator / amplificator si comanda pe sarcina).

Daca este vorba de a mentine constanta temperatura, eu nu vad de ce ar intra in ecuatie si debitul de aer la alegerea algoritmului de automatizare a instalatiei. Succint, consider ca ar fi suficiente urmatoarele componente: traductor temperatura --> microcontroler --> PWM --> rezistenta incalzire.