Разработка на базе NM8036 (прошивка и аппаратная часть)

Тема посвящена разработке автономного модуля управления перегонкой-ректификацией на базе NM8036.
Инициатор и идейный вдохновитель - Игорь223

UPD

Список исправлений и дополнений:
Версия 004:
- исправление неизбежных ошибок
Версия 003:
+ добавлена регулировка контрастности (меню "Настроки" - "Уст. контраст")
Версия 002:
+ добавил простую ректификацию
Версия 001:
+ быстрая дистилляция

Инструкция по программированию с использованием программатора BM 9009 (автор OAG) также прилагается.

Добавил описание алгоритмов работы прошивки (какие данные анализируются, и что за чем включается)

Хочу дать некоторые пояснения для коллег.
Идея эта родилась до семинара, определенную часть пути уже проделали Серж и Руди. Они идут дальше потихоньку по этому пути в параллельной ветке.

На семинаре участники, в числе других вопросов, обсуждали и тему автоматизации. В результате мы с моим коллегой Стилом договорились попробовать совместно родить что-то подобное автомату по перегонке браги, но для всего спектра задач дистилляции и ректификации. По крайней мере очень интересно попробовать это сделать.
Итак, мастеркитовский набор у Стила, он профи в железе и софте. Определенный практический опыт применения автоматики есть у меня, есть коллективный разум форума, который всегда поможет и поправит. Я думаю, стоит попробовать...

В этой ветке мы попытаемся создать практический и действующий образец универсального, насколько это возможно, контроллера

А какой смысл выделяться в отдельную ветку? Мы же там вроде тоже самое делаем? Или я какую-то новую концепцию не уловил?

 Для начала мысли вслух. Определяемся с терминологией.
Автоматика должна обслуживать две задачи -

1. Задача безопасности процесса
То есть извещать оператора о неполадках и тормозить процесс полностью или частично, подробнее об этом при составлении алгоритмов.

2. Задача контроля и управления технологическими процессами.

По контролю - предлагаю 3-4 датчика температуры (дефлегматор, тело колонны, бак и охлаждающая жидкость, возможно) и датчик давления в кубе. Вполне достаточно.

По управлению - управление тенами, подачей охлаждающей жидкости и клапаном старт стопа.

По безопасности, кроме термометрии и давления от контролирующих датчиков -
1.Датчик потока охлаждающей жидкости
2.Датчик наличия уровня жидкости в баке
3.Датчик заполнения приемной емкости готового продукта
4. Датчик спирта в помещении

В принципе, можно и, наверное, даже нужно предусмотреть еще пару датчиков. Но любой датчик безопасности нормальнозамкнут, значит, достаточно предусмотреть 5-6 входов с нормальнозамкнутыми внешними устройствами и назначать для каждого входа тип ответной на аларм реакции.

Все правильно, Серж, идея та же самая. И реализация должна быть похожей. Но, скорее всего, способы будут (если доживем до способов) несколько разные.
К примеру, мне лично не нравятся далласовские датчики температуры. Ну нетехнологичные они для наших целей. Мы на семинаре рассматривали термопары РоманаНиколаича - 70мм стального щупа и хвост 2м провода. Вставил через фторопластовый или силиконовый переходник в колонну - и забыл. Точность - сотка градуса. Почему не попробовать ацп обслуживающее создать? Кому надо, DS подключает, кому надо - промышленную термопару....
Так что никто от обьединенных усилий не отказывается, ни в коем случае!
 

А, все ясно стало. На том же ядре, но с другой элементной базой.
А каким способом можно обнаруживать пары спирта в помещении?

Есть опять же пром. датчики. Игорь вон писал, что успешно применяет датчик метана. Я где то на сайте ссылку давал, если найду - еще и здесь выложу, тем более что мы скоро выбирать конкретные датчики станем
Ага, нашел
http://www.platan.ru/cgi-bin/shop_groups.pl?grp=Датчики

Мы на семинаре рассматривали термопары РоманаНиколаича - 70мм стального щупа и хвост 2м провода. ... Точность - сотка градуса.
игорь223, 24 Февр. 09, 13:25

Кстати, забыл спросить - а что это за термопары? И термопары ли вообще?

Почему спрашиваю - у термопар коэффициент примерно 0.1 мВ на градусю Чтобы отслеживать сотку градуса, надо АЦП с разрешением 10^-6В, а это не меньше 20 бит (в контроллере - 10).
Либо внешний АЦП с усилителем и защитой от помех, либо это не термопара.

Поэтому и интересует точное название. Есть подозрение, что это термосопротивление.

Я бы не вешал на контроллер задачи безопасности, наоборот, фатальный сбой контроллера считал бы одной из ситуаций, когда нужно отключить всё.
Устройство безопасности должно быть очень простым, с максимальной надёжностью. Например, простое реле, которое самоподхватывается при нажатии кнопки "пуск" и вырубается при размыкании одного из включенных последовательно нормально-замкнутого датчика безопасности.
Единственный минус такого варианта - отсутствие фиксации причины сбоя.

2Игорь
Мысль здравая, легко реализуемая. К примеру, при аварии контроллер запоминает причину, зовет оператора и  пытается устранить эту причину за Хсекунд. Если у него не получается, то реле с конденсаторной задержкой в Х+1 секунду вырубает все на свете. Так подойдет?

2Стил.
Я использую ТС-1388 фирмы «ЭЛЕМЕР».
http://www.elemer.ru/
http://www.elemer.com.ua/...ries&cid=55

К примеру, можно заказать ТС 1388/5. Данные тут
http://www.elemer.ru/catalog_1299.html
Почитай, сможем ли мы обрабатывать с них сигнал нашим железом?

Далее
Информация от РоманаНиколаича - те, что ты видел на семинаре

ООО "Термокипконтрол", г.Киев
Тверской Юрий Анатольевич
т.м.
т.р.
www.termokip.com.ua
termokip@mail.ru
Термопреобразователь ТСМ-102 50М-В3 D4 L80-1500(-40..180) две шт по 98,000 всего 196,00 грн.

Телефоны я убрал, если понадобятся - скину в личку или смской...

С термометрами вы погорячились. Сотые градуса ни термопарный ни резистивный без отдельного АЦП высокого разрешения не возьмут. В DS18 - АЦП 13 бит, а в проце - 10.  А десятой градуса маловато. DS18 дает 6 сотых, у меня -3 сотых, да и то, иногда хочется чуть получше.
Да, уточните пожалуйста, сколько стоит ТС-1388? И где его можно купить?

Игорь223, у меня предложение использовать внешний АЦП, например DS2450. Он подключается через 1-wire, как далассовский датчик.

В этом случае желающие подключают далассовские датчики, желающие - термосопротивления. В этом случае аппаратных доделок 8036 не требуется.

По ценам Платана 190 российских рублей (4 канала, то есть на 4 датчика).

Тем более,  встроенным контроллером не укладываемся в одну сотую градуса. Одна десятая, и то на пределе.

2Rudy - в DS2450 - 16 бит, 14-ти хватит для одной сотой градуса.

14 не хватит. ТС-1388 - это 100 Ом с ТКС порядка 0.3%/градус. На сотую градуса нужно 30000 дискретов, т.е. 15 бит.

А если учесть, что параметры этого АЦП не специфицированы (на предмет монотонности, линейности, стабильности, отсутствия пропущенных бит, шума (болтанки отсчетов)) и датчик вынесен на длинных проводах... Думаю 3- 5 сотых, а то и хуже. Плюс очень хорошо стабилизированное питание без пульсаций. Плюс цифровой фильтр подавления помех и усреднения. Ну и т.п. В общем поставить DS18 намного проще и дешевле, а результат - практически тот же.

Да и цена у нее 200-300 руб. Думаю тебе попались еще старые цены. Да и эта, наверное, тоже не последняя.

Я уже использую ДС2450. Их точности мне за глаза хватает для преобразования  напряжения с МРХ5010, но всё же...
если подать на все 4 входа одинаковый сигнал, показания заметно - на проценты отличаются. Причем сигнал явно стабильный, а показания скачут тоже в пределах единиц процента.
Боюсь, что без предварительного усиления сигнала с термопары не удастся получить достаточной точности считывания.

Да еще не забудьте такую вещь - чтобы не потерять точность стабильность и разрешение, подключать прийдеться по 4-х проводной схеме. А это потребует уже двух канлов АЦП на датчик и удвоит погрешность за счет вычитания. Да еще пока неизвестная стоимость самого датчика (оценка - не менее 1000 руб).

Для MPX5010 10 разрядов - более чем достаточно, реально нужно 8.

И с предварительным усилителем не получится. Т.е. теоретически - все хорошо. Но я делал такие штуки, могу сказать одно - без должной квалификации лучше десятой градуса не получите. А стоимость вырастет на порядок.

 Критической информации вполне достаточно для того, чтобы почитать буквари, хотя бы в минимальном обьеме. Чем я сейчас и займусь, наверное.Я не силен настолько в электронике, чтобы спорить на качественном уровне. Но. Зато я использую эти датчики на практике, пусть и с другим измерителем-регулятором. И вижу, что система реально работает на сотых градуса. И, в сравнении с ДС-ами, которые я тоже использую - намного удобнее и стабильнее.
А уж как это реализовать аппаратно-програмно - вопрос. В любом случае, датчики - частность, пускай и важная. Стил, если нужен внешний ацп - давай пусть будет внешний. Если нудно использование ДС ов - намного хуже, но и этот вопрос решаемый - буду конструкционно что то делать...

Хочу пока продолжить тему "как это должно работать"
Итак, пока  условимся, что мы имеем два качественно разных этапа получения спирта, которые автоматизируем одним контроллером.

1. Перегонка браги в СС.
2. Ректификация СС.
Опуская некоторые частности и вопросы безопасности, опишу алгоритмы работы в моем понимании.

1.   Перегонка браги
Здесь все относительно просто. Тем более что автоматика такого рода  уже проверена на практике.

-Включаем тены на полную мощность, ждем роста температуры в баке до, скажем, 75 градусов.
-При достижении оной включаем охлаждение, убираем мощность до рабочей при перегонке. Эта величина подбирается в каждом конкретном случае оператором при настройке системы под себя, запоминается и применяется в дальнейшем.
К примеру, у меня разгон идет на 3кВт, а перегон браги либо на 2кВт (сахар), либо на 1кВт (мед или виноматериал)
-Отбираем до 96 градусов, пищим оператору – предлагаем поменять приемную тару ( в случае перегонки вина) и продолжаем до 98 градусов.
-Выключаем систему.

2.   Ректификация

-Включаем тены на полную мощность. Ждем, пока разница температур между дефлегматором и телом колонны (ДельтаТ) не начинает резко расти- выход на режим. ( В моем случае это градусов 20, когда в дефлегматоре еще прохладно, а в теле градусы уже резко повышаются – пары подошли)
- Убираем мощность до рабочей, в дело вступает датчик давления. Включаем охлаждение. Отбор закрыт, колонна работает на себя  какое-то время(скажем, 40 минут), либо до команды оператора. По окончанию работы на себя разница между дефлегматором и телом большая, обычно градуса полтора. К примеру, в колонне Т 78,8, а в дефлегматоре Т 77,5. Тогда  ДельтаТ 1,3С, соответственно.
- Начинаем отбор головы. Оператор выставляет минимальный отбор, ждет когда голова кончится. При этом ДельтаТ уменьшается, к примеру у меня это 0,1С
- Отбираем тело. Оператор открывает отбор до рабочего, ждем какое то время ( обычно минут 15). В это время ДельтаТ сначала растет, к примеру до 0,15С, затем падает до 0,05-0,08С. В дефлегматоре температура стабильная, к примеру 78,4С. Запоминаем эти значения (Тдефл и ДельтаТ), задаем уставки.
Для дефлегматора я задаю 15 сотых градуса, для ДельтыТ – 20 сотых. Если температура или Дельта выходит за пределы уставки – клапан отбора закрывается. По возврату – открывается обратно. Клапан к концу отбора начинает клацать. Когда он закрыт  намного больше, чем открыт – конец фильма, останов процесса.

Руди, Игорь, тут же все упирается не в точность измерения. Ведь она даже у 18В20 0.5 градуса. Разрешение - вот ключевое слово. Даже четырехпроводное подключение не нужно. Ну будут провода вносить свое сопротивление. Но на изменении в 20 сотых, которое надо будет ловить, их вклад будет незаметен. 
И время мне позволяет провести десяток измерений и усреднить их, что уменьшит случайный шум.

Я и имел ввиду только разрешение. Точность у самого термометра порядка градуса, да и нелинейность есть.

Если бы питание было стабильно, не было бы помех, не было бы шума в АЦП и т.д. то да. Но если твои отсчеты будут прыгать на 1% (примерно 3 градуса) то сотые градуса ты ну никак не увидишь.

Я бы сказал, что ДС18, хоть я лично ее и не люблю, - оптимальный вариант для домашней категории оборудования. Ее преимущество в том, что все в одном корпусе, нет помех и т.п.

Котище тут еще надыбал DS1821 у которой разрешение оказалось лучше сотой градуса, но она должна быть одна на линии, т.е. висеть на отдельном выходе проца. Вот это еще можно сделать для термометра дефлегматора.

А делать отдельно датчик, отдельно АЦП, заморачиваться с экранированием, стабилизациями и т.п. - для не слишком опытных людей - ненужная морока.

игорь223, а сколько предлагаемый датчик стоит так и не выяснили?

игорь223, а сколько предлагаемый датчик стоит так и не выяснили?
Rudy, 24 Февр. 09, 22:28

Термосопротивление? Игорь выше писал, 98 грн (это примерно $13)