Pellettipolttimelle oma seuranta

jhelmine
Viestit: 35
Liittynyt: 07.01.2020 08:55:11

Pellettipolttimelle oma seuranta

Viesti Kirjoittaja jhelmine » 27.10.2023 13:36:37

Löytyykö muita kiinnostuneita tekemään omaa softaa ja kasaamaan peruspalikoista elektroniikan polttimen/kattilan seurantaan?

Oma poltin on vanha ja sen sähköiset osat saattaa tulla liian vanhoiksi joku päivä. Ennenkuin niin käy, niin voisi tehdä paremman ohjauselektroniikan. Ensimmäisessä vaiheessa seuraan miten toimii ja mallintaa niistä syötetyn pelletin lämmön tuottoa. Seurantaan kuuluu myös paremmat ja ennakoivat hälyytykset. Eli jos on jossain takeltelua tai puhdistustarvetta, niin saisi aikaisemmin ilmoituksen. Jos hyvin osaa arpoa, niin koittaa laskea kulutettua energiaa ja vertaa sitä syötettyyn energiaan. Siitäkin näkisi ehkä häiriöitä, jos ei muuta, niin kattilan puhdistustarpeen.

Kun seurantalogiikka toimii kunnolla, niin voi harkita oman ohjauksen tekoa. Tuossakin on kaksi vaihtoehtoa. Säilyttää vanhan ohjauselektroniikan, mutta sen lisäksi laittaa säätöä. Välikytkennöillä saisi puhallusta ja syöttöä muutettua ilman alkuperäisen rakenteen muuttamista -- liittimiä pitää avata ja laittaa väliin ohjauksen kaappaus.

Kolmas vaihtoehto sitten kokonaan oma ohjaus. Siinä todennäköisesti saisi olla mittauspuoli tuplattuna. Jos äly riittää tunnistamaan kumpi on mennyt rikki, niin jatkaa pelkästään toisen mittaajan tiedoilla. Kun tekee halvoilla osilla, niin tekniikan tuplaaminen ei ole kallista. Käytännössä saisi olla kolmas ohjaus ja mittaus varastossa, jos jompi kumpi käytössä olevista hajoaa.

Projekti on ihan tutustumisvaiheessa. Komponetteja on tilattu ja tulee kun ehtii. Ohjaus on Raspberry Pi 4B:llä ja siihen I2C:n perään antureita. Perus GPIO myös käytettävissä. Tuossa 4:ssa konfiguroin neljä I2C väylää, niin saa perus ilmapuntaripiirejä 8 kpl siihen kiinni. (Ilmapuntarilla mittaan ilmanpaineen ulkona, hormissa, kattilassa ja pellettisäiliössä.) Kokeampiin lämpötiloihin voisi käyttää K-tyypin anturia ja lukee jännitteen (16 bit ADC). Tuossa ei pitäisi olla mitään kummempaa, kun vain saan tilaamani komponentit.
Tänne menee softa https://github.com/juhelmi/pellet_metering

Olettaisin ettei tuota koodia ole helppo myydä, laitan sen jakoon ilmaiseksi. Ainakin jos laittaa avoimena koodin jakoon, niin saanee kritiikkiä käyttyistä menetelmistä. Jos dokumentoi englanniksi, niin ehkä saa osallistujia kauempaa?? Aluksi ostin suljetun koodin komponentin https://www.seeedstudio.com/Grove-Base- ... ry-Pi.html Jos sen saa nyt toimimaan, niin ei taida saada tulevaisuudessa?? Vaihtoehtoisesti pitää itse tehdä tuon kortin filmis (liian työläs hyötyyn nähden). Varminta kun kaikki käytetty softa on avointa, niin toimii pitkälle tulevaisuuteen. Ensimmäisessä versiossa Ubuntu 22.04 LTS (tai Raspi OS), mutta myöhemmin Yocto -- kaikki koodi itsellä ja voi karsia turhat pois.

Ensimmäinen veikkaus että yksin saa softan tehdä, mutta kysymättä ei tiedä mistä löytyy muita tekijöitä mukaan :)
Laatuliekki 20 kW + Laka PS 20

jhelmine
Viestit: 35
Liittynyt: 07.01.2020 08:55:11

Re: Pellettipolttimelle oma seuranta

Viesti Kirjoittaja jhelmine » 12.11.2023 21:18:07

Tämän softan osalta ei ole vielä suurempia esiteltäviä saavutuksia, jos ei lasketa muutamien asioiden opiskelua. Kun saa perusasiat toimimaan ja simuloinnin myös, niin on hyvä rakentaa ideaa. Yksikkötestien kautta olen alussa rakentamassa ominaisuuksia. Siinäkin pientä opiskeltavaa miten cmake ja BOOST.test laitetaan nätimmin toimimaan yhteen.

AD-muuntimien tilaus näyttää ottavan aikaa, mutta eiköhän sekin toimitus tule aikanaan. Kun saa perusasiat toimimaan, niin voi harkita jonkun laaja-kaistaisen lambda-anturin kytkemistä systeemiin. Tiedä sitten onko sellainen tarpeen, jos osaa mitata ilman virtauksen ja vedon tarkasti ja niiden perusteella pitää pelletin syötön ja puhalluksen "vakioituna". Nykyisessä laatuliekissä ei ole mitään säätymistä vallitseviin olosuhteisiin. Tulee huima muutos tuossa, jos mittaa jatkuvasti hormin ilmanpainetta, pannuhuoneen ilmanpainetta ja vaikka vielä ilmanpainetta ulkona. (Jos olisi stokeri kyseessä, niin voisi mitata kattilan sisältä ilmanpainetta ja varmistaa sen menevän lähelle varastonilmanpainetta -- jos paine ero on minimaalinen, niin kai takapalo on hitaampaa. Tuskin mitään haittaa olisi vaikka pelletilläkin saisi samaan paineeseen, mutta sitä tuskin kukaan tekee.)

Pääasia on ensin rakentaa yleispätevä mittauslogiikka, johon voi heitellä antureita & myöhemmin käyttää niiden hallitusti haettuja tulokksia tilanteen arviointiin. Raspberry Pi 4B:ssä saa suoraan neljä rauta I2C ajuria käyttöön ja voi ajaa hitaammalla kellolla, niin pidemmät väylän vedot ei haittaa. Pidemmille väylille LAN kaapeleista tuttu CAT5 on riittävä. Antureiden lukemia ei tarvitse hirveän nopeasti päivittää ja 10 kHz kellolla saa ilmeisesti melko varmasti 10 m pitkän väylän (saattaisi päästä 100 kHz, mutta parempi olla marginaalia). Käytännössä harvoja arvoja tarvitsee lukea edes kerran sekunnissa. Jos palamisessa ilmanpaine kasvaa paljon millisekunneissa, niin taitaa olla joko bugi tai muita harmeja tiedossa.
Laatuliekki 20 kW + Laka PS 20

Juntunen
Viestit: 10
Liittynyt: 09.11.2019 10:44:44

Re: Pellettipolttimelle oma seuranta

Viesti Kirjoittaja Juntunen » 02.12.2023 13:31:30

Kyllä aihe kiinnostaa. itselläni Biona 2000, joka on ohjainboxin osalta melkoinen tekele. Se on tarkoitus korvata Raspberry PI:llä, relekortilla, AD-muunnin-kortilla ja lisäksi sopivia antureita. Ajatus on laittaa PC-virtalähde, koska siitä saa +-12V ja +5V. Joutuu polttimessa sitten vain kaiken vaihtamaan 12V laitteisiin, nyt siinä on sekaisin tasavirralla ja vaihttovirralla toimivia laitteita, mikä on turhan monimutkaista.
Samaan voisi tehdä myös lämmityskierron lämpötilasäädön, sais senkin etäohjattavaksi ja -tarkkailuun.
Minulla oli tuossa nykyisessä polttimessa Raspberry Pi 3 sarjaportin kautta kiinni. Se pollasi onko poltin mennyt häiriölle ja lähetti sähköpostin häiriöstä minulle. Toimi kunnes muistikortti hajosi eikä tullut laitettua uudelleen käyttöön. Taisin Pythonilla tehdä sen koko homman. Mailiserveri oli Raspberry Pi:llä.

Jos kiinnostaa vaihtaa mielipiteitä livenä niin pidetään vaikka pikkupalaveri, ajatustenvaihto on kuitenkin juttelemalla paljon nopeampaa.
Jos vaikka innostuisi nyt oikeasti tekemään tuon kun viimeiset 10v on vain pärjäillyt jotenkuten varaosapolttimien osien kanssa, mutta nekin alkaa nyt loppumaan joten täytyy joko ostaa uusi poltin tai modata vanhaa.

jhelmine
Viestit: 35
Liittynyt: 07.01.2020 08:55:11

Re: Pellettipolttimelle oma seuranta

Viesti Kirjoittaja jhelmine » 02.12.2023 18:21:34

Pythonilla tehty seuranta olisi myös OK. Lähdin C/C++:n kanssa liikkeelle, kun saa varmemmin kaiken irti ajureista (voi käyttää suoraan Linuxin I2C ajuria). Samoin GPIO:t toimii ilman välikäsiä (python tarvii oman demonin niille). Kun ymmärtää tuon hyvin, niin voi harkita muita vaihtoehtoja. Kokeillessa erilaisia tapoja toimintavarmuus ei ole niin ratkaisevaa, mutta jos sama softa pyörii vuoden ilman sammutusta, niin tilanne muuttuu. Raspberry Pi:n kohdalla moni asia voi mennä vikaan ja ei ole varmimpia tuohon jatkuvaan ohjaukseen.

Ilmapuntarit kiinnostaa polttimen kanssa, kun vedon vakiointi on tavoitteena tai sitten säätää syöttöä ja puhallusta vetoon sopivaksi. Nokeaminen tai tuhkan väri kertoo hiukan missä mennään. Laajakaistainen lambda-anturi olisi hyvä säätöjen hakuun. Pelletti on sen verran tasalaatuista ettei jatkuva mittaus ole välttämätöntä. Anturin nokeentuminen taitaa jatkuvassa käytössä olla oma haasteensa?

Jos vaihtaa polttimen 230 V puhaltimen 12 V puhaltimeen, niin PWM ohjaus olisi helppoa Raspberryn kautta. Johonkin IO pinniin saa rauta PWM:n ja taas softalla sen voi tehdä, jos ei muuta keksi. Rautaohjattu PWM mieluummin, kun ehkä varmempi pidemmässä käytössä. Laatuliekissä esimerkiksi puhallin on RL90 -tyyppinen keskipakopuhallin ja sitä samaa saa 12 V mallina, mutta pienellä askartelulla menee "mikä tahansa" sopivissa mitoissa oleva.

AD-muuntimien tilaus vain venyy Radioduossa. Pitää kai soittaa, että tilaanko toisaalta vai saavatko toimitettua. AD-muuntimella saisi syöttömoottorin kuormitusta mitattua. (AC:n kai saa napattua induktiivisesti syötön/ohjauksen piuhasta. Olisi galvaanisesti erotettu 230 V sähköstä ja jännitteen saa myös matalaksi.) Vaihtoehtoisesti laita tavallisen painonapin ketjuvetoon. Kun ketju kiristyy, niin nappi menee pohjaan & luen napin tilaa. Jos moottorin kuormitus säännöllisesti korkealla, niin on aika putsata palopää.

Palaverin pito sopii, joskin itsellä on vielä töitä jäljellä softan kanssa ja saisi käydä kolvaileen kytkentöjä, jotta saisi Raspin polttimen kylkeen.
Laatuliekki 20 kW + Laka PS 20

Juntunen
Viestit: 10
Liittynyt: 09.11.2019 10:44:44

Re: Pellettipolttimelle oma seuranta

Viesti Kirjoittaja Juntunen » 03.12.2023 13:36:21

Tuo oma poltin kun on kaasuttavaa mallia eli ensiöpalo palopesässä ja toisiopalo sitten kattilassa, niin olisi tarve saada mitattua ilmavirrat myös eli olis tarve vähän vastaaville MAP-antureille kuin autoissa on ihan vakiona ollut jo pitkään.
Tällähetkellä esim. tuo oma polttimeni saa ilmeisesti liikaa ensioilmaa, koska poltto humppaa aika lailla eli ilmeisesti liekki ei tahdo mahtua kattilaan kun se on vain 15kW teholle. Ensiö-/toisioilmavirran suhteelle on vain alkeellinen ruuveja rei'istä sopiva määrä pois säätö.

Eilen katselin Aliexpressistä tarjontaa Raspberry Piin lisäkorteille. Siisti ratkaisu olis joku relekortti suoraan kiinni, mutta sitten ei taas muita kortteja voi laittaa. Eli ehkä sellanen kortti, jossa pinnit on vedetty ruuvattaville liittimille vois olla paras.

PWM-ohjaus puhaltimille varmaan olis simppelein, yhtä driveria katselin, mutta sehän tietty syö 2V jännitteestä eli ehkä pitää sitten laittaa joku 15V jännitelähde syöttämään.

Polttimen ohjaukseen vois Raspberry Pi Pico olla itseasiassa kätevä. Käyttistä siihen ei sovi, mutta ominaisuuksia vois olla suoraan riittävästi, mm. 12Bit ADC, 4-pinnistä voi ohjata tuolle. Omassa polttimessa on palopesän lämpötilan mittaus K-tyypin anturilla (?), joten AD-muunnin on ihan pakkollinen perustoimintaan, koska poltin säätää nykyisellään syöttöä tuon anturin mukaan. Tämä pitäisi muuttaa ainakin osittain ensiöilman määrää säätämään, koska kuitenkin tarkoitus polttaa vakioteholla.

Varmaankin laitan tässä osia piakkoin tilaukseen, pitää vain hiukan vielä katsoa mitä tarvitsee ja mitkä sopivat tuohon nykyiseen polttimeen. 2 puhallinta ja palopesän pelletin sekoitusroottorin moottori on ne pakolliset. Pari Picoa varmaan tilaan myös.

Ehkä sitten jos ja kun tulee jotain kinkkistä ongelmaa, niin voi sitä pohtia ihan livenä, mutta tosiaan näin alussa on kyllä riittävästi askarreltavaa ihan yksinkin.

jhelmine
Viestit: 35
Liittynyt: 07.01.2020 08:55:11

Re: Pellettipolttimelle oma seuranta

Viesti Kirjoittaja jhelmine » 03.12.2023 22:26:41

Voisi itse myös katsoa miten nuo MAP anturit olisi käytettävissä. Jos ja kun jännitettä tuottaa, niin senkin saa luettua I2C-liitäntäisen AD-muuntimen kautta. Sen toimintaperiaatetta en ole tutkinut. Jos oikeasti painetta laittaa, niin I2C:hen laitettu BMP280 tai BME280 ei enää riitä. Toimii OK "vapaasti hengittävälle" polttimelle. https://www.bosch-sensortec.com/product ... rs-bme280/ kertoo yläpaineen olevan 1100 hPa eli ei niin hirveästi yli normaalin ilmanpaineen. Savupiipun vedon sillä mittaa, kun alaraja on vain 300 hPa.

Raspberry Pi 4B:tä itse suosin, kun siihen saa useamman rauta I2C ajurin käyttöön. Ubuntussa konfiguroitavissa ainakin bootissa. Siellä saa asetettua myös väylän nopeuden. Jos on pitkiä vetoja ja kapasitanssia, niin varmempi laskea alle 100 kHz. Ei niitä mittauksia hirveästi sekunnissa tarvita ja 10 kHz riittää melko varmasti. CAT5 kaapelin kanssa laittaa pidemmät vedot, jos 100 kHz nopeuden pitää väylässä.

Raspberry Pi:lle voi laittaa päällekkäin useamman kortin, kun vain ne kortit ei kilpaile saman resurssin käytössä. Omat kytkennät pistän protokortille, niin helpompi siirtää tarvittaessa laitteesta toiseen. https://www.partco.fi/fi/raspberry-pi/s ... 868bb.html

Lisäkortilla löytyy tälläinen AD-muunnin https://www.partco.fi/fi/raspberry-pi/s ... 30279.html mutta se on Seeed studion ja ajureiden yhteensopivuus on tapauskohtaisesti selvitettävä. Itse ostin toisen Seeed studion kortin, jossa myös AD-muunnin, mutta en ole vielä jaksanut selvittää sen ajureiden toimintaa Ubuntu 22.04 LTS:ssä. Missään ei sanota, että sitä tuettaisiin. Mulla on tilattuna tuolla kortilla oleva ADS1115, jolle löytyy I2C ajuri eli toimii varmemmin ilman Seeed studion lisiä. Yhdessä muuntimessa on neljä kanavaa ja jos voi laittaa väylään kaksi muunninta, niin saa kahdeksan signaalia mitattuna yhden väylän kautta. (I2C muxsin kanssa sitten enemmän antureita jos Pico käytössä).

Peruskortille saa myös Apachen asennettua ja puhtia riittää web-serverin pyöritykseen. Oma hommansa olisi laittaa näyttämään sitä kautta historiatiedot. Boottikortti ja data kai pitäisi mennä erilaitteille, mutta silti SD kortiksi joku High Endurance joka kestää ahkeraa kirjoittamista. https://www.verkkokauppa.com/fi/product ... Class-1-U1

Joskus myöhemmin voisi tehdä erikseen mittauspuolen ja kriittiset ohjaukset omilla kortilla. Tai vaihtoehtoisesti kahdentaa kaiken ja kortit vahtii toisiaan. Viimeiseksi toimintaan jäävä osaa hoitaa homman turvallisesti alas tai jatkaa yksin toimintaa?
Laatuliekki 20 kW + Laka PS 20

Vastaa Viestiin