Régulation température par PIC

[Hell-A]

Bonjour, bonjour!

Alors, mon but est de réguler la température dans un circuit pneumatique. Pour cela, j'utilise un thermocouple avec un amplificateur AD595 en guise de capteur et un tapis chauffant (oui oui, ce n'est pas une blague) pour chauffer le tuyau. Entre les deux j'ai installé un PIC 16F877.
Mon idée première était d'installer un circuit électronique faisant intervenir un relais qui envoie 12V au tapis. Ce relais fonctionne en tout ou rien et est commandé par un transistor 2N2222A qui lui-même est commandé par le PIC. J'ai joint le schéma de mon circuit pour plus de clarté.
Je voudrais une régulation précise, donc je me suis dit: Facile, régulation PID!
Pas si facile que ça en fait. En théorie c'était une superbe idée, mais en pratique ça l'est moins!
Au milieu de mon programme je me suis donc posé la question: Une fois que j'ai ma commande, comment je peux dire à la sortie reliée au transistor: "Fais passer le courant mon gars" ou "Arrête tout!"
En clair, est-il possible de faire une régulation PID d'un système si on ne peux le commander qu'en tout ou rien? J'ai aussi pensé à utiliser le PWM, mais comme ce n'est pas mon domaine d'expertise, si vous pouviez m'éclairer ça serait sympa

Merci d'avance aux bonnes âmes!

Hell-A
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[katmai]

Bienvenu à toi,

Combien consomme ton tapis chauffant?

La PWM avec un relais, ça ne va pas être possible.

Sinon sans être un expert dans le domaine, le PID avec une sortie PWM à l'air faisable ici.
J'ai l'impression que le problème qui pourrait y avoir c'est que la
commande varierais trop vite par rapport à la fréquence du PWM?

Mais ici les phénomènes (chauffe du tapis, etc) sont lents.

A+

[paulfjujo]

bonjour,

sur une regul de chauffage,une commande en tout ou rien ( relais)
est possible si le temps de reponse est long. (Teta de plusieurs minutes)
il faudrait que tu caracterises le temps de reponse de ton process
en boucle ouverte
par un echelon de commande et enregistrer l'evolution de temperature
afin d'evaluer la constante de temps permettant de dire
si c'est faisable via un relais.
voir methodes Ziegler,Nichols

[indri]

Sinon c'est jamais que 12V 1A max (si j'en crois le schéma) à commuter...un nmos à la place du relais et on en parle plus!

PS: R2 sert à quoi?

[A voir en vidéo sur Futura]

[mag1]

Bonjour,

Une régulation proportionnelle n'est pas si compliquée en ne gardant que le "P" de PID.

Principe :

Fixer un point de consigne : Tc par ex 40°C
Fixer autour de ce point une bande de régulation par Ex +/- 1°C
La plage de régulation est donc de 39 à 41°C soit un écart de 20/10 de °C
Fixer une période de commutation : par Ex 40 secondes

En dessous de 39°C, on chauffe en permanence.
Au dessus de 41°C, on ne chauffe pas.

Entre 39,0 et 41,0°C, on calcule un temps de commutation proportionnelle compris entre 0 et 40 s
Si T=40,5
DT= 410 - 405 = 5

Tempscomut= 40/20*5 = 10 s

Suivant les cas, il faut ajuster la bande de régulation et la période de commutation.

MM

[Jack]

Une régulation proportionnelle n'est pas si compliquée en ne gardant que le "P" de PID.

Je ne vois pas trop ce qu'il y a de proportionnel dans ta solution: où amplifie-t-on l'erreur entre consigne et mesure? ce que tu propose est un asservissement non linéaire à hystérésis.

En principe, puisqu'une certaine précision est attendue, il faudrait étudier le comportement de l'asservissement afin de vérifier qu'il n'y ait pas d'instabilité ou tout simplement de dépassement. de ce que je me souviens, la méthode la plus "simple" pour cette étude est celle du 1er harmonique.

La limitation de 5 mn pour les modifs m'énerve. A quoi ça sert?

A empêcher certains abus comme la modification de messages antérieurs qui rendraient caduque tous les messages suivants. En vérouillant le fil, on assure une certaine cohérence dans la discussion.

A+

[mag1]

"asservissement non linéaire à hystérésis" C'est un peu rapide:

La régulation est proportionnelle dans la bande de régulation.



C'est plutôt un PWM. voir doc UAA2016

Pour que la température régulée soit exactement la t° de consigne, il faut qu'elle soit calculée pour une utilisation à 50% de sa valeur max.

Pour le temps limité des modifs, je suis d'accord. Mais 5mn, c'est vraiment court, pour moi qui suis plutôt lent!

MM

[gcortex]

tu peux mettre ton PID dans un prédicteur de smith

[mag1]

Et avec un prédicteur de Smith adaptatif, ce serait le pied!

Tiens, voilà une erreur que j'aurais voulu modifier
Remplacer:
Pour que la température régulée soit exactement la t° de consigne, il faut qu'elle soit calculée pour une utilisation à 50% de sa valeur max.
Par:
Pour que la température régulée soit exactement la t° de consigne, il faut la puissance soit calculée pour une utilisation à 50% de sa valeur max.

MM

[Jack]

"asservissement non linéaire à hystérésis" C'est un peu rapide:

Pourquoi? C'est pourtant bien le cas ici.

La régulation est proportionnelle dans la bande de régulation.

dans une régulation à action proportionnelle, comme je l'ai dit plus haut, il doit y avoir amplification de l'erreur quelque part.

Pour que la température régulée soit exactement la t° de consigne

Au sens strict du terme exactement, c'est impossible à tout moment. Il existera une erreur qui va fluctuer en fonction du temps et de la commande.

Pour le temps limité des modifs, je suis d'accord. Mais 5mn, c'est vraiment court

C'est possible, mais ça oblige à faire attention à ce que l'on écrit. Il existe une fonction prévisualisation pour toute vérification utile.

[mag1]

Ce n'est PAS un PID, OK, mais ce n'est pas non plus une régulation TOR à hystérésis puisque la réponse est proportionnelle à la lecture de l'erreur (dans la bande de régulation...)

Bref, le but était de répondre à la question initiale du demandeur sur l'utilisation possible d'un PWM.
La méthode indiquée répond à cette question et est facilement programmable.

Si il n'y avait pas d'erreur, il n'y aurait pas besoin de régulation, on est d'accord.

Et 10mn, au lieu de 5 ? Non?

MM

[Jack]

puisque la réponse est proportionnelle à la lecture de l'erreur

C'est vrai.

Et 10mn, au lieu de 5 ? Non?

C'est du marchandage . Pourquoi pas 15? Dans tous les cas la décision ne m'appartient pas.

[mag1]

C'est possible, mais ça oblige à faire attention à ce que l'on écrit. Il existe une fonction prévisualisation pour toute vérification utile.

Le problème, c'est que c'est justement lorsque l'on fait attention à ce que l'on écrit que l'on est obligé de modifier...Kafkaien

MM

[Jack]

Une simple relecture devrait suffire.

Evite également ce genre de signature s'il te plait

[BastienBastien]

Hello,

Tu peux aussi te tourner vers le correcteur RST.
Le PID, c'est vraiment pas bon :
- commande sensible au bruit de mesure,
- impossible d'avoir deux dynamiques différentes, la première pour le suivi de consigne, rapide, et l'autre, c'est-à-dire celle du rejet de perturbation, plus lente pour garder en stabilité.
Le RST permet d'avoir ces deux dynamiques séparées.

N'oublies pas de vérifier toutes les marges, après ta synthèse :
- de gain,
- de phase,
- de retard,
- de module.

Tu peux aussi, après la synthèse :
- établir un critère de coût : énergie consommé (lors de la commutation) par le transistor ou tout autre type de critère (usure du relais ?),
- vérifier la step response (setting-time, rise-time, overshoot),
- vérifier le rejet de perturbation (après avoir caractérisé le type de perturbation typique qui peut se produire pour ton application),

Voilà, c'est tout ce dont je me souviens de mes cours (je n'ai aucune expérience "réelle".... dommage).

Matlab/Simulink (ou Scilab, mais attention, Scilab n'est pas encore mature et est assez instable... dommage, car il est LIBRE !) permet de générer du code à partir de schéma-bloc.
Tu choisis ta cible (architecture MICROCHIP ou autre) et hop il te génère du code GENERIQUE (propre) que tu peux ensuite intégré à ton projet sans avoir besoin de bibliothèque additionnelles (sans dépendance).
Je n'ai jamais testé, là encore, je n'en suis qu'au stade du "virtuel".

Voici le schéma-bloc d'un RST controller :



Pour la compréhension, tout d'abord ne t'occupes pas de d (disturbance), b (noise) et V(s) (polynôme qui sert à rendre le Fcontions de Transfert causales. V(s) peut être quelqconque, à condition que ses racines soient incluent dans le demi-plan gauche complexe).

+

[BastienBastien]

Autre précision, au sujet du RST controller, ton processus est B/A (B : numérateur et A : dénominateur).
Tu peux regrouper B et A pour la compréhension, car tu considéreras tout d'abord que d est nul...
Tu vois donc qu'il n'y a que 3 polynômes à calculer, et même deux si tu veux avoir T = R.

[Hell-A]

Wow, merci à tous pour vos réponses. Je vais analyser les différents avis que vous m'avez donnés. Bref j'ai du boulot! A savoir que je n'ai pas encore mes composants (et que je ne les aurais pas avant une bonne semaine) donc pour déterminer les caractéristiques du système, c'est un peu difficile pour le moment! Sur le papier, mon circuit me semblait génial mais quand je me suis attaqué à la programmation, ça a soulevé quelques questions! Bref, je vais regarder ce qu vous m'avez proposé et voir comment je peux l'adapter. Merci encore! (Je reviendrai plus tard avec ma liste de questions )

[Hell-A]

un nmos à la place du relais et on en parle plus!

Si j'ai bien compris le principe, il agirait comme un potentiomètre sauf que ce potentiomètre, ce n'est pas moi qui agit dessus mais la tension de sortie du PIC (qui serait donc régulée par PID)?
Ca pourrait bien arranger mes affaires dans ce cas, mais: ma tension de 12V serait "en l'air" si la température est au dessus de la consigne (type transistor bloqué), non? Ca ne risque pas d'être dangereux? Ou griller quelque chose? Et étant donné que ce composant dispose d'une zone linéaire et d'une zone saturée, la régulation en devient compliquée... A moins qu'il existe des formules magiques à appliquer et le tour est joué?

PS: R2 sert à quoi?

C'était pour ne pas court-circuiter l'alim.

[indri]

je parlais de remplacer le relais par un mos pour ne plus se soucier de la vitesse trop rapide de commutation pour le relais..
tu l'utilise comme le relais en commutation ...pour faire ton pwm par ex!

PS: comment pense tu que l'alim serait court-circuitée?..tu mets le deuxième contact en l'air et c'est bon! (enfin tu vas juste gagné un léger courant mais c'est plus écologique^^)

[Hell-A]

Salut, juste pour avoir confirmation que tu vois bien le montage de cette manière là (pas sûr du branchement du mosfet, je n'en ai jamais utilisé... c'est bien comme ça qu'on le monte?). Il est donc possible avec ce montage de faire une régulation PID via une MLI?

En attendant je croise les doigts pour que la réponse soit oui

[gcortex]

la source de tension de l'autre côté.

C'est comme un bipolaire avec la flèche inversée
grille = base
drain = collecteur
source = émetteur

[Hell-A]

Ok, merci beaucoup!