Estoy ayudando en un proyecto para convertir una olla arrocera eléctrica en una olla sous vide con control PID. Para aquellos que no lo saben, este es un baño de agua controlado con precisión a temperaturas "bajas" (punto de ajuste entre 50 y 80 grados centígrados).
La carga de CA se conmuta por medio de un TRIAC, activado por un optoacoplador TRIAC con detección de cruce por cero (MOC3063).
Estoy detectando la temperatura usando 7 NTC, distribuidos en varios puntos de la cocina, todos conectados a un convertidor TI LMP90079 A/D. Esta parte tiene algunas frecuencias de muestreo fijas, y la que estoy pensando usar es 6,71 Hz. En realidad, debido a las diferencias en la frecuencia del cristal y al uso de un modo de calibración disponible en la pieza, puede haber una discrepancia muy leve (~0,2 %) con respecto a esta tasa nominal. Dado que muestreo 7 canales a la vez, mi frecuencia de muestreo se divide por 7, por lo que es de aproximadamente 0,959 Hz, que es la frecuencia a la que ejecuto mi bucle PID.
Mi plan inicial para activar el elemento calefactor de la olla arrocera era generar una onda PWM de 1 Hz que se ingresa al optoacoplador TRIAC. El ciclo de trabajo estaría dado por la salida del controlador obtenida del lazo PID. Cada vez que se ejecuta el bucle PID, actualizaría el ciclo de trabajo.
En este punto, se me ocurrió que podía enviar la salida del controlador a un modulador delta-sigma, pero primero muestreando de nuevo la señal de salida del controlador a una frecuencia de 120 Hz (ya que estoy usando un optoacoplador TRIAC con cruce por cero y hay son 120 semiciclos en una forma de onda de red de 60 Hz). La salida del modulador delta-sigma se usaría para activar el TRIAC, sincronizado con los cruces por cero de la forma de onda de red.
Un modulador sigma-delta requiere que se aplique un filtro de paso bajo a la salida del modulador, pero mi razonamiento es que el sistema físico en sí sirve como un filtro de paso bajo: la olla arrocera tiene una capacidad de 4,5 litros/1,2 galones estadounidenses de agua y un elemento calefactor de 700 W, lo que significa que necesito al menos 27 segundos para calentar el contenido de la olla en 1 grado Celsius.
Así que esto es lo que me pregunto:
Soy consciente de que podría usar un optoacoplador TRIAC sin cruce por cero para realizar el control de fase de la forma de onda de CA, pero estoy haciendo esto como un ejercicio intelectual, por lo que me gustaría pretender que la solución no está disponible.
Estás pensando demasiado en esto . Dada la larga constante de tiempo térmico del sistema, no hay necesidad de preocuparse por los moduladores de alto orden o por cómo la frecuencia de muestreo de los sensores se relaciona con la frecuencia de muestreo de la salida.
Sí, delta-sigma es una buena manera de controlar la potencia del calentador, pero una implementación básica de primer orden será más que suficiente para sus propósitos. Un comentario al margen: sería más amigable para su compañía eléctrica cambiar en función de ciclos completos , en lugar de medios ciclos.
Su lazo de control produce una configuración de potencia actualizada a una tasa de 0,959 Hz. Supongamos que esta configuración es un número entero entre 0 y 255, que representa de 0 a 100 % de potencia.
Desea actualizar la puerta del triac a una frecuencia de 60 Hz. Supongamos que tiene una interrupción que está sincronizada con los cruces por cero ascendentes de la línea eléctrica.
Configure su controlador de interrupciones para que tenga un acumulador de 8 bits. En cada interrupción, agregue el valor de ajuste de energía a ese acumulador, y si hay un acarreo de la suma, encienda el triac para ese ciclo.
Es realmente así de simple. El ciclo de trabajo promedio general del calentador coincidirá exactamente con la configuración de potencia. Si realmente siente que necesita una resolución más alta, puede usar valores de 16 bits para la variable de ajuste de potencia y el acumulador en el ISR.
Spehro Pefhany
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