Meet- & Regelen met de MultiplexerK8055

Meet- & Regelen met de MultiplexerK8055 http://educatiefsoftware.nl/pagina4.html

Met gebruikmaking van de I/O kaart K8055 in combinatie met een multiplexer kan je een regelunit worden gemaakt die van af je PC kunt bedienen. Je hebt de beschikking over: 8 analoge ingangen (0 5 V) of (4 20mA) 2 analoge uitgangen (0 5 V) of (4 20mA) 8 recorders 5 digitale ingangen 6 digitale uitgangen 3 PID regelaars (waarvan een als knecht is in te stellen) 3 regelaars voor pulskleppen aansturing logische poorten zoals AND, OR, NAND, NOR, timers enz. De multiplexer CD4052be dient volgens aansluitschema te worden aangesloten. De multiplexer schakelt om de 333 ms telkens naar de volgende stand om weer 2 analoge signalen door te laten naar de K8055. Het geheel wordt geregeld met het programma MultiplexerK8055.exe

Aanpassen van de procesplaat In de map Teks staat de tekeing van de procesplaat, je kan deze naar eigen wens aanpassen in een tekenprogramma zoals paint. Let er wel op dat de tekening in een bmp extensie staat en moet blijven. Een tekening als JPG end kan niet worden gebruikt. In deze map staan ook nog andere tekeningen, voor de knoppen, digitale ingangen en uitgangen. Ook deze kun je naar wens aanpassen als een bmp. Met de knop screen kun je de onderdelen zichtbaar maken en verplaatsen.

De logics. Wanneer je op de button Logics drukt, komt het programma op met de logics. De logics zijn opgebouwd uit blokken, totaal zijn er 7 x 16 blokken. De blokken geheel links zijn de 16 input-blokken. De blokken geheel rechts zijn de 16 output blokken. In het midden staan de verwerkingsblokken. (16 x 5 stuks). Alle ingangen komen binnen via de input-blokken, je hebt daarin: spinknoppen (Spin1 t/m Spin5), hiermee kun je een analoog signaal invoeren. analoge ingangen (A1n t/m A8in), hiermee worden de analoge signalen ingelezen. digitale ingangen (D1in t/m D5in), hiermee worden de digitale signalen ingelezen. knoppen (Knop1 t/m Knop6), hiermee kun je een digitaal signaal invoeren. Alle uitgangsblokken staan rechts, je hebt daarin, analoge uitgangen (A1uit t/m A2uit), elk van 0 5 Volt. digitale uitgangen (D1uit t/m D6uit), elk low(0v) of high(5v)

Uitgang 7 en 8 worden gebruikt voor de aansturing van de multiplxer, De blokken in het midden worden gebruikt voor de verwerking van de signalen. Met de draden worden signalen doorgegeven. Hier wordt het signaal van een spinknop doorgegeven naar recorder-1.

De waarde 44 betekent: 44/255 x 100% = 17,25% op de schaal van 0 100%. Hier is het binnenkomende signaal van Analoog-1-in verbanden met recorder-2 Recorders en regelaars. Je kan bij de recorders en regelaars de gewenste range instellen en ze een eigen naam geven. High en Low selector. Deze laten of het hoogste of het laagste signaal door. Hier laat een high selector het hoogste signaal (76) door naar de uitgang (76).

Aansluitschema De voeding kan je maken met twee 12Vols DC adapters, je heb dan de beschikking op 12 resp, 24 V gelijkspanning.

De MultiplexerK8055 werkt met 8 bits signalen. De laagste waarde is 0 als alle bits op 0 staan (00000000). De hoogste waarde is 255 als alle bits op 1 staan (11111111). De waarde op de draad loopt dus van 0 naar maximaal 255. Zo is b.v. 10001100 gelijk aan 128 + 0 + 0 + 0 + 8 + 4 + 0 + 0 = 140 Booleaanse signalen zijn of laag of hoog. Op de draden worden ook de booleaanse signalen doorgegeven hierbij geldt: Laag of low is als alle bits 0 zijn. Hoog of high is als alle bits een 1 zijn. Knop-1 staat laag en knop-2 staat hoog, Functieblokken. De middelste kolommen staan de functie blokken. De worteltrekker. Met de worteltrekker wordt de wortel getrokken volgens de formule: Zo geeft als x=65 een Y waarde van 129. Het rekenrelais is een rekenorgaan.

Hier wordt de waarde 47 omgezet naar 82 volgens 47 x 200/100 + -12 = 82. Digitale uitgangen. In het systeem heb je de beschikking over 6 digitale uitgangen (uitgang 1 t/m 6). 7 en 8 zijn voor de multiplexer. Deze uitgangen worden gekoppeld aan een relais. Als de outgang van de kaart K8055 naar hoog gaat, laat hij de stroom door vloeien vanaf de min van het relais naar de GND op de kaart K8055. Als de uitgang laag staat blokkert de kaart K8055 de stroomdoorlaat. De regelaars staan standaard ingesteld als PI-regelaars. P-regelaar Wanneer de I-tijd wordt ingesteld op 0 seconde, gaat de regelaar werken als P-regelaar. Hij behoudt zijn laatste ingestelde bias waarde.

De D-tijd dient op 0 seconde te staan. b.v. PB=100%, I-tijd=0 seconde, D-tijd=0 seconde. PI-regelaar De D-tijd dient op 0 seconde te staan. b.v. PB=100%, I-tijd=60 seconde, D-tijd=0 seconde. PD-regelaar De I-tijd dient op 0 seconde te staan. b.v. PB=100%, I-tijd=0 seconde, D-tijd=60 seconde. PID-regelaar b.v. PB=100%, I-tijd=60 seconde, D-tijd=60 seconde. Met Outpmax en Outpmin kan de output naar wens worden beperkt. Met Setpmax en Setpmin kan het setpoint naar wens worden beperkt. Bij D staat de regelaar direct, bij R staat de regelaar indirect (reverse). PB staat voor proportionele band (PB= 100% / Kr) Sinusgever De sinusgever geeft een sinusvormig signaal af.

Pulskleppen Op de pulsklep zitten 3 draden: 1. een draad voor het openen. 2. een draad voor het sluiten. 3. een draad als GND. Deze pulsklep heeft 15 seconde nodig om volledig open of dicht te gaan. De puls-regelaar geeft om de 4 seconde telkens een signaaltje van 1 seconde af. Hierdoor heeft de klep minimaal 4 x 15 = 60 seconde nodig om volledig te openen of te sluiten. De regelaar kijkt of het meetsignaal (PV) naar het setpiont (SP) toe gaat of niet, alleen als de PV niet naar het setpiont (SP) gaat geeft de regelaar zijn signaaltje af.

Omzetten ma naar Volt Een analoge transmitter geeft veelal een ma signaal af, deze kun je op 2 manieren omzetten naar een Volt signaal. De simpelste methode is gebruik te maken van een weerstand van 250Ω, hierdoor krijg je een signaal van 1 5 Volt. In het programma zet je dit weer om in een 0 100% signaal. Een weerstand van 250Ω maak je met 4 weerstanden van 1k. Een andere methode is het gebruik van een voorgeprogrammeerde PIC. De PIC kan met JALedit worden geprogrammeerd. Zie daar voor http://www.modelspoorpic.nl/

Op deze site staat hoe je PIC;s kunt programmeren. De JALedit code include Eigen12f675 pin_a2_direction = Output alias Uit1 is pin_a2 Var dword x1 var Byte a const byte ADC_NVREF = ADC_NO_EXT_VREF const word ADC_RSOURCE = 5_000 include adc adc_init() forever loop x1 = adc_read_high_res(0) If x1>1023 then x1=1023 end if x1=(x1-205)*255/818 a=a+31 if x1>=a then Uit1=high else Uit1=low end if end loop

Eenvoudige levelregeling Omdat de klep (solenoid valve) hier slechts twee standen kan aannemen is een Analoog Digitaal Switch (ADS) in de logics opgenomen. Wanneer de output van de regelaar boven de 200 komt gaat de klep helemaal open. Bij een output signaal van 50 sluit de klep weer helemaal. De niveau-opnemer werkt met een magneet die in de vlotter zit. Hij bedient de reedcontacten in de metalen buis, hierdoor verandert de weerstand stapsgewijs. De weerstand wordt omgezet in een volt signaal.

De Cascade of Meester en knecht regeling. Bij deze regeling is de output van de meester (hier de LC) het setpiont van de knecht (hier de FC). De meester kun je instellen op: Auto, de output wordt automatisch bediend. Hand, de output wordt met de hand bediend De knecht kun je instellen op: Auto, de regelaar werkt als een normale automatische regelaar. Hand, de output wordt met de hand bediend Casc, bij cascade wordt het setpoint door de meester bediend. Bypass, de output van de meester gaat rechtstreeks naar de output van de knecht, de knecht wordt eigenlijk gepasseerd.

Levelregeling met overloopbeveiliging. In deze regeling wordt het level op normale manier geregeld met de LC. Echter als het level boven de 90% komt neemt het rekenrelais de regeling over en zal deze een steeds lagere output geven naar de LS. De regelklep zal bij een te hoog level dus sluiten. Het rekenrelais is zodanig ingesteld dat hij: bij een level van 90% de output 100% is. bij een level van 100% de output 0% is. Dit betekent dat het rekenrelais moet worden ingesteld als: a = -1000 / 100 b = 2550 De rekenformule wordt: -1000/100 * input + 2550 = output

Project-1 Het maken van de basis opstelling Voor het maken van de basis instelling moet je naast de K8055 ook de multiplexer aanwezig zijn. Controleer of alles juist staat op je kaart. Het adres op je kaart moet overeenkomen met je adresinstelling op je PC. De niet gebruikte analoge ingangen bij je multiplexer worden bij voorkeur aan de GND gelegd. Op het printplaatje is gelijk een testspanning gemaakt die met de potmeter kan instellen.

Project-2 Hoog level alarm Sluit de levelschakelaar aan op de ingang van de K8055. Maak het onderstaand programma Zodra het level hoog (en knop-1 is aan) is gaat de uitgang aan/uit.

Project-3 De temperatuur van een vlam Stel de range van de recorder in op: 0-1000 C. Meet deze opstelling kun je de temperatuur meten van b.v. een waxine- of theelichtje. Type K is Nikkel/chroom draad met een Nikkel/aluminium draad en geschikt tot het meten van temperaturen tot 1372 C. De weerstand van 250 Ω kun je maken met 4 weerstanden van 1k.

Project-4 Aansturen een ATO regelklep De regelkleppen werken vaak op het 4 20 ma signaal. Om z n klep aan te sturen kun je dit programma bouwen. Met de spinknop stel je de uitgang van de K8055 in. De spinknop geeft een signaal af tussen 0 255, hier de waarde 80. Deze waarde gaat naar de range verkleiner, deze zet de waarde om naar 115. Dit geeft een output van: 115/255 x 5 Volt = 2,25 Volt. De 2,25 wordt door de opamp LM358 uiteindelijk omgezet naar een ma signaal van 9,02 ma. Met in de schakeling opgenomen potmeter van 500 Ω kun je de het geheel iets afstellen. De begin waarde van 80 is eigenlijk 80/255 x 100% = 31,37 % van de schaal. Deze waarde moet ook de klep krijgen. 31,37% komt overeen met 31,37/100 x 16mA + 4 ma = 9,02 ma

Project-5 Fijnafstelling van de range Bij het aansluiten van een meetorgaan zoals een transmitter heb je altijd wel iets te maken met een onnauwkeurigheid. Je moet de range afstellen met de Span en de Zero op het instrument. Ook in je programma kun je de meetwaarde iets bijstellen, gebruik daarvoor de het rekenrelais. Maak met een instelbare weerstand (potmeter) een spanningsdeler waaruit je een spanning kan halen tussen 0 en 5 Volt, Controleer met een multimeter de werkelijke spanning en de waarde die je op je PC ziet. Stel het rekenrelais zodanig af dat je afleesfout minimaal is.

Project-6 Flowregeling Als je met orifice de flow meet, moet je uit de gemeten druk de wortel trekken en deze uitkomst met een constante vermenigvuldigen. De constante c is specifiek voor de opstelling die bij deze meting hoort. De opbouw van je regelkring in de logics komt er dan uit te zien als: 1. Het wordt het signaal ingelezen (4 t/m 20 ma) => (1 t/m 5 Volt) => (51 t/m 255). 2. Het zwevend nulpunt verwijderen (0 t/m 255). 3. Het trekken van de wortel. 4. De factor C wordt verwerkt. 5. De regelaar regelt de flow. 6. Invoer van het zwevend nulpunt (51 t/m 255). 7. Uitvoer via de analoge uitvoer. (51 t/m255) => (1 t/m 5Volt) => (4 t/m 20 ma).

Project-7 de Pt-100 De Pt-100 is een temperatuur gevoelige weerstand, die bij 0 C precies 100Ω is. Wanneer de temperatuur oploopt, wordt ook de weerstand van de Pt-100 hoger. De omvormer zet de weerstand om naar een ma signaal van 4 20 ma. Met de weerstand van 250Ω (4 x 1k) verkrijg je het Volt signaal van 1 a 5 Volt. Ook hier kun je de weerstand vervangen door een voorgeprogrammeerde PIC. Stel in je programma de range in.

Project-8 Vlamoog Bij fornuizen zit gewoonlijk een vlamoog die controleert of er wel of geen vlam aanwezig is in het fornuis. Is de vlam uitgegaan dan wordt onmiddellijk de gastoevoer naar het fornuis gestopt. Om het fornuis weer op te starten moet je knop-1 altijd van low naar high omzetten. De vlamoogsensor werkt op het IR-licht dat de vlam afgeeft. De logische schakeling: Knop-1 is de start schakelaar Op input-1 zit het vlamoog, deze geeft high als er een vlam is. Knop-2 is de aan/uit schakelaar van het fornuis, de vlam. De SetOff is een schakelaar die na de ingestelde tijd altijd naar low gaat. Je moet eerste zijn ingang low maken om hem weer opnieuw high te kunnen krijgen. Op Output-1 zit de gasklep van het fornuis.

Project-9 Brandalarm Een plastic slang wordt links onder een luchtdruk gezet van 8 bar, rechts wordt deze druk gemeten met een drukschakelaar. Als er brand is zal de plastic slang doorsmelten en de drukschakelaar omschakelen (sluiten). De drukschakelaar is aangesloten op de digitale ingang-1. Knop-1 is controleknop voor de schakeling. Als er brand is: 1. smelt de draad door en komt input-1 hoog. 2. Digitale uitgang-1 komt hoog, hierop kun je een zwaailicht plaatsen. 3. De Flipflop wordt geset, hierdoor gaat het geluidsalarm via uitgang-2 af. 4. Wanneer knop-2 wordt ingedrukt gaat alleen het geluidsalarm uit. De flipflop is een geheugenschakeling die reset dominant is, (de reset wint het van de set).

Project-10 Afvoerpomp Het level in het vat wordt door de twee levelschakelaars geregeld door het aan/uit zetten van de pomp. Knop-2 is de hoofdschakelaar voor aan/uit. Knop-1 is de schakelaar of automatisch of hand bediend. De automatische werking (knop2=hoog knop1=laag). Als het level nu hoog komt gaat input-1 hoog, de flipflop wordt gezet. De OR-poort geeft ook hoog af en digitaal-1 komt hoog, de pomp wordt start. Het level zakt, input-1 wordt laag, de flipflop blijft staan. Als het level helemaal gezakt is, wordt input-2 laag waardoor de flipflop schakelt naar laag. De pomp zal hierdoor stoppen.

Project-11 Druktransmitter De druksensor komt bij de analoge ingang-1 binnen met een 0,5-4,5 Volt (of 10 90%) signaal. (Ook hier wordt een weerstand van 250 Ω gebruikt.) Het rekenrelais rekent deze waarde om naar een 0 100% signaal en geeft deze waarde door aan de recorder. De instelling van het rekenrelais:

Project-12 Turbineradflowmeter Deze meting berust op de turbinerad wieltje door de stroom draait. Hoe harder het stroomt des ter harder draait het wieltje en hoe meer pulsen je krijgt. Het aantal pulsen dat wordt opgewekt is maatgevend voor de flow. Het pulsignaal wordt naar een PIC gebracht die hiervan een voltsignaal maakt. In e PIC wordt de lengte van iedere puls even lang. Daarna worden de blokken met een condensator en een weerstand afgevlakt en omgezet in een gelijkspanning. Voor de omzetting wordt de PIC 12F675 gebruikt. De uitgang 0 5 V gaat naar de ingang van de K8055. De PIC moet worden geprogrammeerd in JALedit, (zie http://www.modelspoorpic.nl/)

Het JALedit programma hiervoor is: include Eigen12F675 pin_a3_direction = Input alias Puls is pin_a3 pin_a2_direction = output alias Uit is pin_a2 -- Puls -- Uit Var Bit P1, P2 Var Word Aan Forever loop P2=P1 P1=Puls If P1<P2 then Aan=633 end if If Aan>0 then Aan=Aan-1 end if If Aan>0 then Uit=High else Uit=low end if Delay_1us End loop -- afstelling van de range -- aftellen -- lengte van de puls Met de code Aan=633 bepaal je de lengte van de blokken en daarmee ook de range van de flowtransmitter. Elke keer wanneer er een opkomende puls wordt gemeten wordt Aan op 633 gezet. Aan telt daarna weer langzaam af. Uiteindelijk wordt de flowwaarde in je PC (via de k8055) ingelezen. Met het rekenrelais kun je range nog iets bijstellen.

Project-13 De LM35 temperatuursensor De LM35 is een simpele temperatuursensor waarvan de uitgang met 10 mv stijgt bij elke C temperatuurstijging. Bij een temperatuur van 30 C heb je dus een uitgang van 300 mv (0,3V). Als je een range van 0-100 C wilt hebben moet de uitgang met factor 5 versterken zodat je een uitgangsspanning van 0 5 Volt krijgt. Je kan daarvoor de opamp LM358 voor gebruiken.

Project-14 Ultrasonore levelmeting De meting werkt op de tijd die een geluidsgolf nodig heeft om terug te keren als een echo. Er wordt een geluidssignaal door de sensor uitgezonden gedurende 150 µs. Hierna wordt de tijd gemeten opdat deze geluidspuls terug komt als echo. In de JALedit regel If A1==1000 then B2=B2*106/32 end if kun je range afstellen. De snelheid van het geluid is ongeveer 343 m/s. Wanneer de tijd tussen het uitzenden en het ontvangen van de echo 8 ms duurt meet je een afstand van 343 x 0,008 / 2 = 1,37 meter.

De JALedit code is: include Eigen12F675 pin_a2_direction = Output -- PMWsignaal pin_a4_direction = Output -- Trigger pin_a3_direction = Input -- Signaal var volatile bit PMWsignaal is pin_a2 var volatile bit Trigger is pin_a4 var volatile bit Signaal is pin_a3 var Byte C1, level var Word A1, B2 -- max waarden => b2=255 c1=255 level=b2 forever loop A1=A1+1 C1=C1+31 -- een lus 50usec maximaal bruikbaar tot 1,7 meter oplossend vermogen = 0,85 cm If A1==1 then Trigger=high B2=0 end if If A1==3 then Trigger=low end if -- trigger 150 usec If Signaal==high then B2=B2+1 end if If A1==1000 then B2=B2*106/32 end if If A1==2000 & B2>254 then B2=255 end if If A1==3000 then level=b2 end if -- afstelling range op 0 t/m 1,0 meter -- maximum bereikt -- omzetten naar level If level<c1 then PMWsignaal=high else PMWsignaal=low end if End loop