Ofensteuerung

Ofentemperaturregelung mit Rezeptsteuerung (über Stunden) und Steuerung von 8 digitalen Ausgängen (Relais).

Features der LabVIEW-Software

Screenshot der derzeitigen LabVIEW-Software

Features des Ofens

Probleme

Steuerbox

Neukonstruktion einer Steuerbox mit folgenden Eigenschaften und Stückliste:
Anschlüsse
KanäleTypBeschreibungVerwendung
Peripherie
4DO;AOTriac-Ausgänge 400 V~ 12 A mit Strommessung (Kurvenformmessung mit 2 kSa/s/Kanal)Heizwendel
16DO;AODigitalausgänge 24 V, Spannung reduzierbar per Software-PWM, Grundfrequenz 100 HzMagnetventile
4AOAnalogausgänge 0..5 V (per Bestückungsoption änderbarer Ausgangsspannungsbereich) via Hardware-PWM und Tiefpassfilter-
16DIDigitaleingänge TTL, mit Eingangswiderständen vor Spikes geschützt, Pullups für Schalter nach MasseStarttaste, Gashahnkontakte
4AIAnalogeingänge 0..5 V; liefern jeweils 5 V (Spannungsteiler vorsehen?? Gesonderte Jumper?)Gassensor
4AIAnalogeingänge für ThermoelementeThermoelemente
4AIAnalogeingänge für Messbrücken; liefern jeweils 5 V (Zur Not auch für Pt100, Pt1000)Drucksensor
1DIORauchmelder-Anschluss (mehrere Rauchmelder können parallel geschaltet werden); liefert 9 VNebelkammer-Rauchmelder
1BUSI²C-Anschluss: Hardware-I²C; liefert 5 VPyrosensor
1BUSOneWire-Anschluss, universell verwendbar: Software-OneWire; liefert 5 VTemperatursensoren
1BUSRS485-Anschluss; liefert 5 V-
Versorgung
1BUSUSB (Das Gerät ist self-powered, USB nur Datenschnittstelle)Steuer-PC
1PWR24-V-Eingang (Gleichspannung! Netzteil je nach Verbrauchern dimensionieren! Dürfen auch 12 V sein.)Netzteil
1PWR400-V-Eingang (Wechselspannung! Sicherung 12 A oder je nach Verbraucher extern vorsehen! Dürfen auch 230 V sein.)Stromnetz

Schaltplan.

Stückliste
AnzahlBauteilBestellbezeichnungLieferantPreisBemerkungenGehäuseformEinsatz
16IRLML6344IRLML6344Reichelt0,14 €n-Kanal-MOSFET 30 V 5 A 1,3 W 0,8 V SOT-23 (winzig!!)digitale Ausgänge
16AO6402AAO6402AReichelt0,18 €n-Kanal-MOSFET 30 V 7,5 A 1,3 W 0,8 V SOT-23-6 (DDGSDD)
16AOD4148AReichelt0,28 €n-Kanal-MOSFET 40 V 50 ADPAK
16B360FB360FReichelt0,09 € SonderangebotSchottky-Diode 60 V 3 ASMC
16B340FB340FReichelt0,20 € AlternativeSchottky-Diode 40 V 3 ASMC
4?Reichelt?VaristorTriac-Ausgänge
4?Reichelt?X1-Kondensator 47 nF 375 V
4?Mouser?Optotriac 800 V 0,1 A beliebige PhaseDIP6
4?Reichelt?Snubberless-Triac 800 V 12 ATO220ISO
1LM2575LM 2575 T5,0Reichelt1,25 €Tiefsetzsteller 5 V 1 ATO220V55-V-Versorgung
1MC34063MC 34063 ADRReichelt0,32 €Schaltregler 1,5 ASO8
1ATmega32U4556-ATMEGA32U4-AUMouser?Optotriac 800 V 0,1 A beliebige PhaseDIP6

Von einem Arduino wurde Abstand genommen, da unvorteilhaft: Frisst Platz, muss für Self-Power-Betrieb frisiert werden, teuer. Stattdessen wurde ein ATmega32U4-Chip vorgesehen. Es wurden Bestückungsvarianten freigehalten für:

Bestückungsvarianten
PositionFunktionBauteilAnmerkungverwendet
15-V-Versorgung LM2574 (DIP8)1 A
LM2576 (DPAK, teuer!)3 A (Drossel passt nicht)
2LEM-Modul ?3 Pins
LTS25NP4 Pins
?3 Pins, versetzt
3Triac BTA8-800CW8 A
BTA12-800CW12 A
4MOSFETs AO6402A (SOT23, 0,14 €)5 A
AO6402A (SOT23-6, 0,18 €)7,5 A
AOD4148A (DPAK, 0,28 €)50 A
Geräteansicht

Mini-Ofensteuerung

Gewissermaßen als Starthilfe für die „große“ Ofensteuerung soll „mal eben schnell“ eine universelle Heizprozess-Steuerung ohne Gassteuerung implementiert werden. Es genügt 1 Thermoelement und 1 Heizungsrelais. Letzteres war bereits in einer Steuerkiste mitsamt 24-V-Netzteil vorhanden. Hinzugefügt wurde ein Arduino Pro Micro von ebay, ein (gefundener) Schaltregler für 5 V (ein MC34063 hätte es für die wenigen mA auch getan) und ein Thermoelement-Modul mit MAX6675. Für das 24-V-Relais und 6 digitale 24-V-Ausgänge der Renner ULN2003.

Fotos

Gesteuert wird der beliebige Ofen per Schwingungspaketsteuerung (allerdings mit mechanischem statt Festkörperrelais) mit 1..4 s Periodendauer, um die Kontakte zu schonen. Zum Festlegen der Regelungsparameter und der gewünschten Temperaturkurve sowie Prozessdauer wird ein PC mit Windows-Programm via USB angeschlossen. Start/Stopp sowie der Heizvorgang an sich läuft unabhängig mit oder ohne PC. Da kein Raspberry verbaut wurde, ist das Ganze sehr zuverlässig auch bei Stromausfällen.

Die gesamte USB-Kommunikation basiert auf der HID-Geräteklasse. So wird kein Treiber benötigt. Die Firmware arbeitet ausschließlich mit Integerzahlen und kommt ohne Flash fressende printf()/scanf() aus. Nein, die Firmware baut nicht aufs Arduino-Framework auf! Sondern macht alles selber.

Dateiliste

Icon  Name                    Last modified      Size  Description
[PARENTDIR] Parent Directory - [   ] Arduino-180530.zip 2018-05-31 13:28 61K Backup Arduino-Software (ungenutzt), Einsicht [   ] Eagle.zip 2018-12-19 13:05 382K Schaltplan und Board der neuen Steuerung mit ATmega32U4, Einsicht [   ] grafik.llb 2018-05-04 15:37 228K LabVIEW-Beispiel zum nicht-überlappenden Platzieren von Text (für Anmerkungen) in einem XY-Graf, LabVIEW 8.5 [   ] Masterarbeit_Geidel.pdf 2017-01-12 12:30 30M [   ] Ofen-180427.zip 2018-04-27 17:38 857K Backup LabVIEW-Programm [   ] Ofen-180509.zip 2018-05-09 10:35 898K Backup LabVIEW-Programm [   ] Ofen-180514.zip 2018-05-16 15:36 1.0M Backup LabVIEW-Programm [   ] Ofen-180518.zip 2018-05-18 16:43 1.1M Backup LabVIEW-Programm [   ] Ofen-180529.zip 2018-05-29 10:46 1.2M Backup LabVIEW-Programm [   ] Ofen-180605.zip 2018-06-05 16:23 1.2M Backup LabVIEW-Programm [   ] Ofen-180606.zip 2018-06-06 09:35 1.2M Backup LabVIEW-Programm [   ] prozess.zip 2019-08-09 18:43 530K Windows-Software (alpha), Einsicht [   ] SE.zip 2018-11-23 15:19 1.4M SolidEdge: Blechteile als CAD-Daten Einsicht [   ] Serial-Win32.vi 2018-05-31 08:59 20K LabVIEW-Programm