Att bygga sin egen PID-controller för Bielmeier / Plastis bryggryta. Del 2. -Själva bygget.

Detta inlägg är del 2 om hur man bygger en egen PID kontrollbox till sin Bielmeier för att enkelt kunna styra mäskning mm. Min tanke med detta inlägg är att visa på hur man själv kan koppla ihop en enkel PID box som dessutom är säker att använda för att avhjälpa Bielmeierns inbyggda, usla termostat.

OBS: För att PID skall funka måste Bielmeiern sättas på max temp och eventuellt tidur vara uppvridet så att Bielmeiern ger max kontinuerligt.

Så då startar vi:

När man väl fått alla komponenter till sitt bygge är det dags att börja.

Första steget blir att klura ut hur den färdiga lösningen skall se ut.
Så här blev våran när den blev klar:

Färdig PID box för Bielmeiern. Tempigvare ligger ovanpå.

 

Baksidan på vår PID-box ser ut så här:

 

Boxen bakifrån. Uttag för att koppla in Bielmeiern till höger.

 

Den färdiga insidan ser ut så här, när allt är färdigkopplat och det bara återstår att sätta på locket. Notera att allt i lådan är byggt uppochner, eftersom locket man sätter på utgör själva botten av boxen.

Så här ser kopplingarna ut inne i boxen när den är klar.

Själva bygget:

Första steget i bygget är att såga upp hål i boxen för komponenter: Så här gjorde jag:

Utsågning av hål för PID mm.

Så här blev hålen när det var färdigsågat på Fronten. Måtten anger de mått som jag uppmätt när jag var färdig. OBS även om det ser snett och vint ut så syns inte detta när komponenterna är monterade. Dvs det är inga hål någonstans vid sidan av komponenterna.

Baksidan av boxen. Kabelingång, säkring och eluttag.

 

Så här ser lådan ut med komponenterna monterade, men utan kopplingar… Notera att komponenterna sitter uppochner, dvs locket som sätts på när allt är klart är botten av lådan.

När det gäller kylflänsen så är den skruvad i sidan av boxen. Behövde använda några brickor som distans. Det är viktigt med kylfläns för att undvika att bränna sönder SSR. Jag återkommer med hur varmt det är och om det i framtiden behövs modifiering med t.ex. lufthål i lådan…

Koppling av El:

Material som behövs:

• Brun, svart, vit och blå kabel. Ca 1,5 meter av varje. Det funkar också att enbart köra med brun och blå kabel, men man måste veta vad man håller på med…
• Krympslang, gärna med blåde svart, röd och blå färg på.
• Avbitartång, kabelskalare, lödstation, tenn. Det är möjligt att klarar sig utan lödning om man inte har möjlighet med det. Det är främst SLR kontakten för temperaturgivaren som lödats. Övrigt är med kabelskor.

1. Första steget är att dra in gummikabeln in i lådan genom den grå dragavlastningsgenomföringen.
   Dra in ca 25 cm och skala upp gummikabeln.
   Jorden dras direkt till eluttagets jord.
2. Den bruna fasen dras först till säkringen och från säkringen dras en ny brun kabel till anslutningsstift 5 (mitten ena sidan) på strömbrytaren. Notera alltså att strömbrytaren är monterad uppochner, för att bli rätt när boxen vänds. Dvs läge 2 är nedåt i bilden nedan.
3. Nollan, den blå kabeln går direkt till strömbrytaren anslutningsstift 2, också i mitten. av de sex stiften.

Första steget. Notera att kablarna som kommer är direkt från gummikabeln och detta är den längd av kabeln som behövs inne i lådan vid installation av gummikabeln.

Nästa steg är att dra fram nollan (-) (blå kabel)

1. Från strömbrytaren binds stift 3 och 1 ihop via en sockerbit (wagokopplingen, 3 anslutningar). Från sockerbiten går sedan en blå kabel direkt till eluttaget. Från eluttagets Nollledning (blåa kabeln) skall även en kabel gå direkt till PID (stift 10).  Se texten nedan för den. Den syns även på PID bilden längre ned…

OBS: Säkerställ att du har ramen på din PID så att kablarna går igenom dem, annars måste du koppla loss alla kablar igen innan du monterar PID i monteringsram. Gör inte det misstaget. Låt andra göra det istället! :-)
Vad vi gjort nu är att kunna mata nolla oavsett läge på strömbrytaren till eluttaget.

Så här ser strömbrytaren ut med elkoppling för nollan, dvs blå tråd. Även kallad minus…. Alla kopplingar är är överdragna med blå krympling som vi ännu inte värmt. Av de tre stiften så kommer alltså huvudnollan (-) in på mittenstiftet i bild. övriga nolledningar går från läge 1 & 2 på switchen till en Wago koppling med direktmatning bort till eluttaget i bakkant av boxen.

Nästa steg är att att gå vidare med Fasen (brun kabel) från strömbrytaren (stift 4) direkt till elkontakten. Med detta har vi nu gjort så att när strömbrytaren står i läge 1 så har vi fas  och nolla direkt till elkontakten, och därmed fungerar vår elkontakt som ett vanligt eluttag.

 

Så här ser det ut i eluttaget. Från topp till botten är färgerna: 1. Svart. Går från SSR, för matning av ström när PID styr. 2 Brun Kommer direkt från switchen för att mata + i läge 1. 3 Gul/Grön = Jord. Denna kabel lär längre än andra. Kommer direkt från gummikabeln. 4 Blå Från sockerbiten / wago kopplingsplinten. 5 Blå Matar ström = (-) vidare till PID

När strömbrytaren är i läge 2 är det tänkt att PIDen skall vara inkopplad.  PIDen styr vår SSR. För att göra det tydligt när strömmen matas via PID och SSR så kommer vi köra svart kabel för all Fas som går via PID. Svart är här samma som brun kabel tidigare. dvs (+).

Första steget är att ta en svart kabel och ansluta i samma koppling som den bruna kabeln på eluttaget. (Se bild ovan).

Den svarta kabeln ansluts sedan till SSR anslutning  nr 2. ( se två bilder ned)

Från SSR anslutning nr 1 kopplas en svart kabel till PID anslutning nr 9.

Från PID anslutning 9 kommer även en en brun kabel att kopplas till stift 6 på strömbrytaren.
På så vis matar vi SSR hela tiden med fas. Men det är först om PIDen via lågvolts styrström startar relät i SSRen som strömmen går igenom och vidare till eluttaget. (principskiss för detta finns allra längst ned).

Översiktsbild över vad som kopplats hittills.

Nu har vi även kopplat in SSR. Notera att vit kabel med röd krympling är lågvoltskabel med styrstrm från PID (+). Den andra vita kablen med svart krympling (-) matar lågvolt från Pid och kan ses underst i kabelhärvan. Notera även hur SSR matar fas (+) via svart kabel från kontakt nr 2 till eluttaget och får sin matning av 240 volt fas på kotakt nr 1 från PID. Relät avgör om strömmen går vidare. Relät regleras av PIDen via lågvoltskablarna.

Lågspänning för styrning av SSR:

Vi väljer här att använda oss av vit kabel för att lågspänning. Från kontakt 6 på PID går en vit kabel (med lite svart krympling för att visa att det är minus) till kontakt 4 på SSR.

Från kontakt 8 på PID går en vit med lite röd krympling på till kontakt 3 på SSR.

 

Så här ser det ut hittills på PIDen med de anslutningar vi gjort. Blå kabel (tillfälligt ej anslutet på bilden) kommer från eluttaget, brun från switchen, läge II, och vit med rött är styrström lågvolt till SSR (+) och det är även vit /svart (-).

Anslutning av tempgivare:

Eftersom vi har SLR kontakt för vår tempgivare så behöver vi ansluta tre ytterligare sladdar till PID, som vi väljer vit kabel till. Vi märker upp dem med krympling för att få våra färger. I vårt fall har vi två blå och en röd på vår PT100 givare. Den röda ansluter vi på mittenstiftet på SLR kontakten  (benämnt nr 1 på baksidan men men även som nr 3 på kontakten. förvirrande. Mitten är röd (+) är det viktiga… ) och på stift 3 på PID. De övriga två ansluter vi så att stift 2 på SLR går till stift 4 på PID och stift 1 (3) på SLR matchar stift 5 på PID. Vi har valt att löda dem i kontakten och skydda med krympling i rätt färg. (Se tidigare bild).

På motsvarande sätt har vi lödat fast kablarna i själva instickskontakten SLR. (syns ansluten på detta inläggs första bild) Det är inte så viktigt om man skulle förväxa de två blå kablarna med varandra. Det viktiga är att man har rätt på mittenstiftet. Får man helt fel värden så är det bara att testa andra anslutningar av dessa på de tre kopplingarna på Sestos PID.

 

 

 

Enkelt elschema. siffrorna visar vilket stift/kontakt på PIOD, strömbrytare, SSR mm som kablarna är kopplade till. Eluttaget är där det står 230 till höger i bild. Inkommande ström är till vänster . Där syns även säkringen (F). Bättre än så här blir det nog inte, tyvärr.

Det som gör vår box lite mer komplicerad är att vi har valt en tvåvägs strömbrytare där man även kan köra eluttaget utan PID-styrning. Om man istället väljer att enbart köra med PID kan följande enkla schema användas istället. En eventuell strömbrytare placeras då istället på power in till Sestos PID.

Kopplingschemat ovan avser en Sestos PID med en enklare PT 100 givare med 2 anslutningskablar. Det som står som heating element kan här ersättas med eluttaget för anslutning av Bielmeiern.

 

Test av PID-styrningsbox

När allt i lådan är korrekt monterat  och locket är monterat är det dags att testa den.

Börja med att koppla in en lampa till elkontakten på baksidan av boxen. Därefter ansluter du boxen till ett eluttag och slå på läge 1 på strömbrytaren.

Lampan skall nu lysa, men inte PIDen.

I läge 2 skall PID starta upp. Har du anslutit temperaturgivaren så bör du få ett konstigt värde, kanske 614 eller så. Detta beror på vilken typ av tempgivare du har anslutit. Har du PT 100 som vi är det fel givare som är ansluten och därmed felaktig PV (present value på PID skärmen.

Gå nu in i PID och ställ in rätt temperaturgivare.
Eftersom denna del finns synnerligen väl beskrivet på en annan blogg har jag tagit mig friheten att citera denna text här, i händelse att länken i framtiden skulle sluta fungera hos Lindens.nu som skrivit nedanstående text då han byggde en Sous vide PID kontroll:

Citat från Lindens.nu nedan

”Fixa inställningar

Man behöver fixa tre inställningar för att få regulatorn att funka bra:

Ställ in rätt sensortyp

En D1S behöver veta vilken typ av sensor som är ansluten till den. Om sensorntypen och inställningen i regulatorn inte matchar så kommer man få felmeddelandet ”orAL” istället för en temperatur på displayen. Jag använder en 2-tråds PT100 (resistiv), noggrannare modeller av PT100 har 3 trådar. Bra att känna till är att om man använder en 2-tråds sensor så måste man kortsluta terminal 4 och 5 på D1S-regulatorn, annars får man samma felmeddelande som ovan.

1. Tryck in SET-knappen i två sekunder för att öppna funktionsmenyn.
2. Tryck på SET-knappen flera gånger och stega till sensorläget ”Sn”.
3. Använd upp och ner knapparna för att välja rätt sensor (0 = K typ, 21 = PT100).
4. Vänta 10s för att lämna funktionsmenyn eller tryck på SET och AT samtidigt.

Kalibrering av sensorn

Min givare låg 2,3 grader för lågt vid 60C så det fanns ett behov av att göra en justering i regulatorn. Jag använde en vanlig kökstermometer som referens. Förmodligen inte så exakt, men den fick duga.

Placera tempsensorn från regulatorn tillsammans med en annan termometer i varmt vatten. Om tempraturen på regulatorn och referenstermometern  inte stämmer överens måste du ställa in en offset i D1S:

1. Tryck in SET-knappen i två sekunder för att öppna funktionsmenyn.
2. Tryck på SET-knappen flera gånger och stega till läget för sensorkalibrering, ”SC”.
3. Använd upp och ner knapparna för att ställa in en offset, i mitt fall var det + 2,3 grader.
4. Vänta 10s för att lämna funktionsmenyn eller tryck på SET och AT samtidigt.

Nu bör du ha samma temperatur på regulatorn som på referenstermometern.

Auto-tuning av PID-parametrar

För att få till en vettig PID-reglering så måste regulatorn ha sina PID parametrar anpassade till din ”miljö”. Det enklaste sättet är att använda funktionen auto-tune i regulatorn. Tiden det tar att göra en auto-tuning beror på vattenmängden, effekten på värmeelementet samt isolering. I min miljö tog det ca 20 min.
Man bör göra en auto-tune omkring dom temperaturer som man planerar att använda regulatorn vid. Jag gjorde min auto-tune vid 60C.
1. Förvärm vatten i din låda/kastrul till ~ 50-55C.
2. Ställ temperaturen på regulatorn till 60C.
3. Tryck in SET-knappen i två sekunder för att öppna funktionsmenyn.
4. Tryck på SET-knappen flera gånger och stega till läget ”run”.
5. Använd upp och ner knapparna för att ställa in automatisk reglering, ”1”.
6. Tryck på SET-knappen flera gånger och stega till läget ”Ctrl”.
6. Använd upp och ner knapparna för att ställa in AT värdet (hur auto-tune ska startas).
7. Här kan man välja två sätt att starta auto-tune proceduren:
2) CTRL = 1. Du kan starta auto-tune när som helst under drift genom att trycka på AT-knappen.
1) CTRL = 2. Proceduren startar automatiskt 10s efter man har lämnat funktionsmenyn (jag använde detta sätt).
8. Vänta 10s för att lämna funktionsmenyn, eller tryck på SET och AT-knappen samtidigt.
9. När auto-tune proceduren startat börjar displayen blinka ”At”.

Nu ska regulatorns ”OUT” LED tändas, vilket indikerar att reläet är aktivt. Värmeelementet kommer vara aktivt tills tempraturen når ett par grader över 60. Då stängs elementet av tills temperaturen sjunkit några grader under 60. Denna procedur kommer att upprepas 2-3 gånger innan proceduren är klar.”

SLUT CITAT.

 

Jag hoppas att detta inlägg kan inpirera till att bygga en egen PID kontroll på ett enkelt sätt för att styra exempelvis en Bielmeier, även om du inte har elektroingenjörsbakgrund (jag fick hjälp av min svåger som är just detta med konstruktionen av denna PID).

Hälsningar Magnus