Ненавязчивая автоматизация ректификационной установки

Мелкие вопросы конечно же будут по ходу повторения конструкции.
Есть вопрос "в начале пути" - в модуле contr.py есть переменная coef = 9.5053486617 касаемая модуля отбора. А какая методика поиска под свое железо этого коэффициента, тем более у него 10 знаков после запятой?

в модуле contr.py есть переменная coef = 9.5053486617 касаемая модуля отбора. А какая методика поиска под свое железо этого коэффициента, тем более у него 10 знаков после запятой?U-M, 24 Июля 17, 19:50

Ну 10 знаков совсем не обязательно. Просто насчиталось в процессе регрессии такое число, ну и скопировалось через буфер обмена в текст программы. Малинке-то, в общем, почти все равно... :)))

---

А методика калибровки была довольно простая. Предварительно был подобран диаметр отверстия жиклера (спирт, клапан закреплен в штативе, высота столба спирта примерно такая же, как и будет при установке клапана на колонну). Диаметр подбирался так, чтобы полностью открытый клапан давал примерно 1л/час. Потом клапан с этим жиклером ставился на колонну, запускался процесс ректификации. Мензурка, секундомер. В ручном режиме изменяем ШИМ от 0 до 100% строим калибровочный график (расход в мл от процента ШИМ). Лучше несколько раз и в разных направлениях. Т.е. - побольше точек. Потом - обычная линейная регрессия (линейность получалась обычно неплохая) и копируете полученный коэффициент. Если вдруг будет смущать много знаков после запятой - округлите "по вкусу". Вот и все.

полученный коэффициентOldBean, 24 Июля 17, 20:15

это который а или который b ?

это который а или который b ?U-M, 24 Июля 17, 20:52

Очевидно, что для клапана отбора (в отличие, например, от датчика RMS) в регрессию необходимо включить условие прохождения функции в нуле через ноль. Поэтому в линейной регрессии останется лишь один коэффициент (множитель). Его и возьмите.

---

Кстати, при калибровке (да и для дальнейшей работы) клапана отбора, обратите внимание еще на один нюанс. Если к выходу клапана подключена длинная и тонкая трубка, то в ней могут образовываться столбики жидкости, которые могут заметно повлиять на реальную скорость отбора клапана. Для исключения этого нужно обеспечить связь среза выхода клапана с атмосферой. В простейшем (но не очень надежном) случае - воткнуть в трубку толстую иглу от шприца, или тройничок с загнутым вверх открытым концом, или что-нибудь типа капельницы и т.п. Я сейчас живу за городом, довольно далеко от установки, но, кажется, я делал снимок варианта, который реализован у меня (стеклянная капельница). Если найду - расскажу подробнее.

Мысли вслух...
А почему бы не ставить два контроллера ТЭНов?
И разгон можно сделать, и программу под СС составить, да и аварийный режим будет в случае если ТЭН накроется.
:)
OldBean, по температурному серверу на отдельной ATmege328 полностью поддерживаю. Да и малинка целей будет.
На сколько понимаю, сервер температурный на макетке с ATmege328 в DIP корпусе https://cdn.homedistil.ru/fs/1705/27/49123.120922.jpg- такое решение из-за необходимости тактирования кварцем и отсутствие на момент "эксперимента" шилдика ATmega328 с кварцем?
А может использовать сразу платки Arduino Pro Mini 5V/16MHz с кварцами на всех модулях? В Поднебесной в наличии такие имеются. Да и "стандарт" будет для модулей, проще ремонтироваться и менять в случае чего...

Добавлено через 4мин.:

А почему бы не ставить два контроллера ТЭНов?
И разгон можно сделать, и программу под СС составить, да и аварийный режим будет в случае если ТЭН накроется.

Да, забыл уточнить... В куб поставить два одинаковых ТЕНа.

Мысли вслух...
А почему бы не ставить два контроллера ТЭНов?BogAD, 25 Июля 17, 17:01

А кто мешает доработать плату контроллера и, задействовав свободные выходы Ардуинки, воткнуть еще одну МОСьку с симистором и обвязкой?
Скетч, конечно, придется корректировать, но это тоже вполне реально.

А почему бы не ставить два контроллера ТЭНов?BogAD, 25 Июля 17, 17:01

А кто мешает доработать плату контроллера и, задействовав свободные выходы Ардуинки, воткнуть еще одну МОСьку с симистором и обвязкой?Dmi_D, 25 Июля 17, 17:47

Вопрос - зачем? Эта система автоматизации "заточена" на ректификационные установки лабораторного/домашнего уровня. С максимальной мощностью ТЭНа до пары кВт. При этом, ТЭН работает с максимальной мощностью (т.е. на этапе разгона) всего порядка 5% общего времени работы. Остальное время он работает на уровне 30-50% от номинальной мощности. Т.е. сгорать он будет не так часто. СтОит ли усложнять жизнь и конструкцию двумя ТЭНами?

Но если трудности нравятся, то нет никаких проблем с подключением второго контроллера. На одной шине I2C можно разместить до 127 независимых устройств. Нужно только адрес в скетче ему присвоить другой. Также нет особых проблем и в том, чтобы повесить несколько МОСек на одну ардуинку. Но в этом случае изменения в скетче будут посущественней. Кроме того, нужно еще решить что и как будет показываться на индикаторе такого контроллера.

На сколько понимаю, сервер температурный на макетке с ATmege328 в DIP корпусе https://cdn.homedistil.ru/fs/1705/27/49123.120922.jpg- такое решение из-за необходимости тактирования кварцем и отсутствие на момент "эксперимента" шилдика ATmega328 с кварцем?BogAD, 25 Июля 17, 17:01

Да нет, все проще. В общем-то абсолютно нет никакой разницы с чем работать. С платой ардуинки или с непосредственно с диповским чипом МК. Тем более при макетировании. Просто "дежурная" ардуинка без индикатора, но с уже впаянными специально для макетки ножками у меня одна. Но в тот момент она была занята в другом макете. Вот и воткнул в макетку просто МК с кварцем и конденсаторами.

---

2U-M
Все-таки нашелся обещанный рисунок. В принципе, здесь комментировать особенно нечего. Сначала я просто хотел тройничок воткнуть чуть ниже выхода клапана. Но потом захотелось что-нибудь поэстетичней. Да и чтобы капельки можно было бы посчитать (это для другой задумки). Вот я и попросил нашего институтского стеклодува Сергея спаять мне что-нибудь типа капельницы. Вот он и сделал такую замечательную капельницу. Помимо повышения стабильности расхода жидкости через клапан, эта штука оказалась очень удобной и просто для визуального контроля :)

Все-таки нашелся обещанный рисунокOldBean, 25 Июля 17, 19:16

ага, понял. Спасибо. Железки как все в кучу приедут начну делать. Сейчас пока что особо и не с чем поэкспериментировать.
Клапан есть такой же, только ему штуцер переточил токарь на нержавейку. И в мыслях недорогую головку перистальтического насоса от китайцев в этом узле попробовать. Там по идее подсос на выходе не важен окажется.


Добавлено через 3мин.:

Да, еще вопрос по ограничению нижнего предела напряжения в 140 В contr.py - чем продиктован? У меня по идее в районе 150 В будет получаться...

по ограничению нижнего предела напряжения в 140 В contr.py - чем продиктован?U-M, 25 Июля 17, 19:20

Исключительно тем, что обычное напряжение у нас в сетях 230-240В. Поэтому для меня 140В - это нижний диапазон с огромным запасом. Если обычное напряжение в сети 150В, то возьмите другой диапазон. Например, от 100 до 200В или пошире. Да хоть от 0 до 250. Это не сильно скажется на точности регулировки мощности нагрева. Тем более, для многих процессов, связанных с ректификацией, важность очень точной стабилизации мощности, ИМХО, сильно преувеличивается.

Вопрос - зачем? Эта система автоматизации "заточена" на ректификационные установки лабораторного/домашнего уровня.OldBean, 25 Июля 17, 19:16

Спору нет, суть "Ненавязчивой автоматизации ректификационной установки" практически раскрыта. Осталось "шлифануть" модульность и отточить алгоритм. Твое детище, OldBean, вне критики.

Вот только стоит ли обделять вниманием автоматизации получения СС? OldBean, не уж то твои несколько узлов не справятся с этой задачей? 

Добавлено через 36мин.:

А кто мешает доработать плату контроллера и, задействовав свободные выходы Ардуинки, воткнуть еще одну МОСьку с симистором и обвязкой?Dmi_D, 25 Июля 17, 17:47

OldBean меня опередил.
Один ТЭН - один шильдик с индикатором. Смысл экономить для управления ТЭНов, когда в Поднебесной найти можно шилдик на АТмеге328  с кварцем менее чем за 150 руб?...
OldBean прав, один шильдик с АТмегой - одна задача. Исключение - "Температурный сервер", тут типа HUB для 1-WIRE / I2C... Решение правильное.

Вот только стоит ли обделять вниманием автоматизации получения СС?BogAD, 25 Июля 17, 21:17

А кроме таймера там нужна какая-нибудь автоматизация?

Я не имею в виду получение натуральных дистиллятов (типа виски, чачи и т.п.). Это - отдельное искусство. Для южных районов. Со своим собственным, контролируемым сырьем. Здесь речь не о них. Я имею в виду получение СС из сахарной бражки для дальнейшего выделения чистого этанола путем двойной ректификации. В дальнейшем сортировка из этого этанола используется для получения водки или настоек и экстрактов из местного сырья (ягоды, орешки, травы и т.п.).

---

Основная задача этапа получения СС - это укрепление бражки и удаление остатков дрожжей. Вот мой типичный процесс получения сырца. Заливаю осветленную (бентонитом или чаще, если не срочно, - просто отстаиванием) сахарную бражку в куб, открываю воду охлаждения холодильника, включаю плитку на всю дурь (у меня индукционка, дурь небольшая - всего 2 кВт), подставляю под холодильник подходящую приемную емкость, ставлю таймер (который в индукционке) на давно определенное время и... забываю обо всем этом. На установленное время. Потом прихожу, забираю сырец, сливаю в канализацию барду, все споласкиваю, заливаю следующую партию бражки и далее - по циклу. Пока не кончится бражка.

Ну вот и ЧТО тут нужно автоматизировать? Таймер в индукционке уже стоит :)

Уважаемый OldBean! Заканчиваю сборку модульков, делаю все по "феншую", проблем никаких нет, все заработало и сразу. Вопросы с линуксом остаются, но это другая, больная тема.
Вопрос по калибровке клапана. Вы пишите

Очевидно, что для клапана отбора (в отличие, например, от датчика RMS) в регрессию необходимо включить условие прохождения функции в нуле через ноль. Поэтому в линейной регрессии останется лишь один коэффициент (множитель). Его и возьмите.

Не могу с Вами согласиться, что коэфф. один. Если прямая регрессии под углом 45 гр., то да. Уравнение имеет вид y = 10.000 x + 0
Если < или > 45 гр, то уравнения соответственно такие y = 9.7414 x + 0.3621 и y = 10.2586 x -0.3621
Так все таки, какой коэфф. вставлять в скрипт модуля клапана отбора a или b? Полагаю что a.  y = a*x + b

Видимо имелся в виду останов по достижении определенного Ткуба и включение воды не сразуsevpro, 26 Июля 17, 06:55

Понятно.

Но стОит ли овчинка выделки? Например, по воде. Допустим, вода не включается на время разгона. Потом автоматика ее включит. Для простоты возьмем время разгона 1 час. Расход воды 1л/мин спокойно будет уносить пару кВт тепла. Такой и возьмем. За время разгона (1 час) бесполезно утечет всего 60л воды. По нашим тарифам 1 кубометр воды стоит сейчас около 20 руб. Т.е. такая автоматика позволила бы мне сэкономить 60*(20/1000) = 1 руб 20 коп за одну дистилляцию. Ну и сколько такая автоматика будет окупаться? Да и с выключением нагрева по спиртуозности (температуре) в кубе, а не по таймеру, примерно такая же ситуация. Даже если я очень грубо "промахнусь" с таймером и сырец (точнее - уже чистая вода) будет капать на один час дольше, я потрачу всего лишних 2 кВт*час, которые стОят 2.52*2 = 5 руб 4 коп (электричество я взял по нашему сверхнормативному тарифу). Но если гнать не в первый раз, то на 1 час промахнуться трудно.

"Сухой" остаток: такая автоматика позволит мне сэкономить в лучшем случае 5-6 руб на одной ректификации. Поэтому, честно говоря, я бы не стал автоматизировать эти опции в лабораторных/домашних установках.

---

Не могу с Вами согласиться, что коэфф. один.gol_avto, 26 Июля 17, 10:18

Увы, но коэффициент действительно один. Для уравнения регрессии y = a*x + b, которое Вы приводите, это будет a, т.к. второй (b) будет равен нулю. Коэффициент a определяет наклон прямой, а b - смещение этой прямой вверх/вниз по оси y.

PS
Если с регрессией все-таки что-то смущает - выкладывайте калибровочные данные сюда (табличку с парами цифр "значение ШИМ в %" - "измеренный расход в мл/мин"). Выполним регрессию здесь вместе.

А кроме таймера там нужна какая-нибудь автоматизация?OldBean, 26 Июля 17, 05:30

Ну, не скажи.
Режим автоматики "Простая дистилляция" или назови ее как хочешь.

Вводим режимы:
1. "Разгон" - режим, при котором ТЭН включаются на полную мощность или же на установленную оператором, если их мощность превышает 3 кВт. Работа в этом режиме происходит до того момента пока температура в кубе не достигла определенной, например 71С. После этого автоматика переходит в "Рабочий режим".

2. "Рабочий режим" - режим, при котором мощность ТЭН уменьшается до установленной для этого режима, включается клапан подачи воды охлаждения. Работа в этом режиме работает до тех пор, пока температура в кубе не достигла определенной, например 93С (для сахара) или же 99,5С (для зерновых). После этого она переходит в следующий режим.

3. "Остановка" - режим, при котором выключаются ТЭН и через 3 минуты выключается клапан подачи воды. После этого автоматика сигнализирует, что она завершила свою работу и ее можно выключить.

Простая дистилляцияЮша, 26 Июля 17, 12:22

по идее это и без автора можно реализовать, тем более что все "исходники" проекта открыты:
- добавить еще один (в зависимости от конфигурации ТЭНов) модуль регулятора мощности;
- параллельно на этот модуль ТЭНа или отдельным модулем (по аналогии с модулем отбора для клапана) добавить модуль включения охлаждения;
- написать скрипт на питоне по аналогии с nna.....

Немного оффтоп. Хочу сказать большое спасибо автору. Давно такого приятного повествования не читал по практической автоматизации. Можно купить вашу автоматику? Один рассказ уже подсказывает что есть на что посмотреть поучиться

Уважаемые коллеги, Юша и U-M!

Во-первых, вынужден повторить: речь шла только о перегонке сахарной бражки на сырец для дальнейшей ректификации.
Во-вторых, ну уж если так сильно хочется автоматизировать все-все, например, просто "для души", то ничего дополнительно делать не нужно. В существующей системе все это уже есть (ну по крайней мере в том объеме, что перечисленно в режиме "Простая дистилляция"). Единственное, что нужно сделать - переключить контроллер клапана отбора с самого клапана отбора на электромагнитный клапан воды охлаждения холодильника. Тут даже бонус получится - охлаждение можно плавно регулировать. В разумных пределах, конечно. Для максимальной крутизны :)
Ну и, в-третьих, еще раз повторюсь. Средненький электромагнитный водяной клапан рублей за 600 окупится лишь примерно за 500 дистилляций.

Поэтому остаюсь при своем изначальном мнении - автоматизацию самогонного аппарата для перегонки сахарной бражки на сырец вполне можно ограничить одним таймером. Но если очень хочется - почему бы нет? Все необходимое для этого в систем уже есть. Разве что скрипты немного поправить. Ну это - мелочи. Если что - можно обсудить и здесь.

---

2PavelSaratov
Спасибо за спасибо! :)
По поводу продажи. Эта система не планировалась для продажи. Это все-таки совсем другой уровень ответственности (как в изготовлении, так и в сопровождении). К сожалению, у меня нет возможности производить эту автоматику на продажу. Могу только помочь дистанционными советами или консультациями, если возьметесь сделать ее сами или кого-то еще попросите.

Вот мой типичный процесс получения сырца.
... Заливаю осветленную (бентонитом или чаще, если не срочно, - просто отстаиванием) сахарную бражку в куб...
... ставлю таймер (который в индукционке) на давно определенное время и...
... забираю сырец...
... заливаю следующую партию бражки и далее - по циклу...
... ЧТО тут нужно автоматизировать? Таймер в индукционке уже стоитOldBean, 26 Июля 17, 05:30

ИМХО подобный алгоритм неплохо отработает при повторяемости исходных условий.

И примеры дестабилизирующие исходники:
• Зимой довольно часто практикую осветление бражки на открытой веранде (холод прекрасно справляется с задачей).
Осветленную, морозную бражку заливаю в кубик, таймер на индукции выставляю на привычное "летнее" время и ... недополучаю энное количество СС.
• Обычно бражка у меня получается крепостью 11-12%. Но мало ли по какой причине бражка не наберет "стандартной" спиртуозности. Привычное время на индукции выставил... и имею на выходе сильно разбавленный СС (все "лишнее" время из кубика в СС будет дистиллироваться водичка).
• Индукция неплохая вещь но... Сегодня на нее сетевики дают шикарные 230в. А завтра неплохие 200...
• А еще на время погона влияет атмосферное давление.
Вот например годовой график (с 26.07.2016 по 26.07.2017) по АД в Красноярске.

Допустим волею случая один погон попал на красный, а второй на зеленый крестик.
• И т.д., и т.п. ...

Уважаемый OldBean. А когда ожидается финальный вариант температурного сервера, разумеется желательно в исполнении Atmega328P Pro Mini Modul 5V/16MHz ? А то руки чешутся завершить "железную" часть и приступить к испытаниям.
================
И еще вопрос к знатокам. Atmega328P заказывал несколько раз. Два раза китайцы присылали не те (не c двумя рядами как у автора). Таких скопилось уже 6 шт. А как их программировать? У них ведь нет нужных выводов. MISO MOSI SCK

есть