Analog PID controller for 0-10 volt signals

Geavanceerde PID-regelaar, een essentieel instrument voor nauwkeurige procesregeling in diverse toepassingen. Met volledige instelbaarheid en een gebruiksvriendelijke interface biedt deze module alles wat je nodig hebt om je systemen optimaal te laten presteren. Of je nu temperatuur, druk of snelheid wilt regelen, onze PID-regelaar zorgt voor een stabiele en nauwkeurige aansturing dankzij de geavanceerde Proportionele, Integrerende en Differentiële algoritmen. Met handige functies zoals een geïntegreerd OLED-scherm, Wi-Fi-ondersteuning voor software-updates, en flexibele analoge ingang- en uitgangsopties, heb je volledige controle over je procesinstellingen. Ideaal voor zowel professionals als hobbyisten die op zoek zijn naar betrouwbaarheid en precisie.

Deze PID-regelaar is volledig vrij instelbaar. De ingang verwacht een analoog signaal tussen 0 en 10 volt DC. De uitgang levert eveneens een analoog stuursignaal, dat vrij instelbaar is tussen “0 en 10 volt”, “0 tot 5 volt”, of een midden spanning signaal van 0V-5V-10V, waardoor zowel positieve als negatieve PID-sturing mogelijk is.

Aansluiten

• Klem 1: Voeding 12 of 24 volt PLUS
• Klem 2: Voeding 12 of 24 volt MIN (Tevens common voor GND alle analoge signalen)
• Klem 12: Analoge input 0..10 volt voor PID Feedback ingang
• Klem 13: Analoge output 0..10 volt
• Klem 19: Analoge input 0..10 volt voor PID Setpoint ingang

De USB aansluiting is enkel voor software updates en wordt tijdens normaal bedrijf niet gebruikt. USB alleen aansluiten als er ook een voeding aanwezig is, anders zal het OLED scherm niet goed werken.

Optioneel: Op aanvraag kan de software uitgebreid worden met: 1) een onboard relais (voor bijvoorbeeld alarm), 2) PWM uitgang om externe apparatuur traploos te regelen, 3) een CANbus interface, 4) de module kan via WiFi uitgelezen en aangestuurd worden via Modbus TCP, 5) De hotspot kan een webpagina laten zien van de actuele waarden maar ook het configureren en instellen van de module en 6) integratie met externe temperatuur sensoren, RS485, en nog veel meer.

Mogelijke instellingen

De module beschikt over een onboard OLED-scherm waarmee alle instellingen eenvoudig kunnen worden aangepast. De beschikbare instellingen zijn:

• PID Proportionele waarde (P-waarde)
• PID Integrator waarde (I-waarde)
• PID Differentie waarde (D-waarde)
• PID setpoint: kan zowel via het display als via een extern analoog signaal tussen 0 en 10 volt worden ingesteld.
• Onder- en bovengrens van het analoge uitgangssignaal
• PID-routinesnelheid: traploos instelbaar van milliseconden tot seconden.
• De module is voorzien van een geïntegreerde Wi-Fi hotspot, zodat software-updates altijd mogelijk zijn.

Uitleg van de instellingen in het menu:

Menu 1: Dit is het standaard informatiemenu. Hier kunt u de gemeten analoge ingangsspanning, de uitgangsspanning van de PID, en het ingestelde setpoint aflezen.

Menu 2: Dit is een aanvullend informatiemenu dat live de waarden van de analoge ingangen weergeeft: AD1 (input PID) en AD2 (setpoint).

Menu “PID From AD2”: Als hier een waarde van 1 is ingesteld, wordt het setpoint bepaald door de analoge waarde op ingang AD2. Bij een waarde van 0 kan het gewenste setpoint via het display worden ingesteld in het “setpoint”-menu.

Menu “PID Sample Time”: Bepaalt de tijd in milliseconden tussen opeenvolgende PID-routines. Instelbaar tussen 100 en 10.000 milliseconden. Temperatuurregelingen zijn vaak langzamer, standaard ingesteld op 250ms, wat meestal de optimale waarde is.

Menu “PID Mode 0=Auto 1=Manual”: Houd deze instelling op 0 (auto).

Menu “PID 0=PropOnError, 1=PropOnMeasurement”: Houd deze instelling op 0.

Menu “PID P factor”: De proportionele P-waarde van de PID-routine, instelbaar tussen 0 en 20.000.

Menu “PID I factor”: De integrator I-waarde van de PID-routine, instelbaar tussen 0 en 20.000.

Menu “PID D factor”: De differentiaal D-waarde van de PID-routine, instelbaar tussen 0 en 20.000.

Menu “Setpoint”: De setpoint-waarde van de PID-routine, instelbaar tussen 0,00 en 10,00 volt.

Menu “Reverse Output”: Bij een waarde van 0 zal de uitgang stijgen wanneer de doelwaarde nog niet bereikt is. Bij een waarde van 1 zal de uitgang dalen wanneer de doelwaarde nog niet bereikt is.

Menu “PID Output Lower Limit”: De minimale uitgangsspanning van de 0 tot 10 volt uitgang. Als bijvoorbeeld 2,0 volt is ingesteld, zal de uitgangsspanning nooit lager zijn dan 2,0 volt.

Menu “PID Output Upper Limit”: De maximale uitgangsspanning van de 0 tot 10 volt uitgang. Als bijvoorbeeld 8,0 volt is ingesteld, zal de uitgangsspanning niet hoger zijn dan 8,0 volt.

Menu “PID Output Offset”: Hiermee kan een offset worden ingesteld voor de uitgangsspanning. Als de onderste limiet bijvoorbeeld is ingesteld op -5,0 volt en de offset op +5,0 volt, zal de uitgang een middenspanning hebben van 5,0 volt en kan de PID regelen tussen 0-5 volt en 5-10 volt, oftewel de 0-5-10 volt regeling.

Menu “WiFi Enabled”: Schakelt de geïntegreerde Wi-Fi hotspot in, handig voor het uitvoeren van software-updates wanneer deze beschikbaar zijn.

Menu “Override PID Output (1=True)”: Bij het instellen op 1 wordt de 0 tot 10 volt uitgang volledig handmatig bediend via het menu. De PID-uitgang wordt uitgeschakeld, wat handig is voor testdoeleinden.

Menu “PID Output value”: Alleen actief wanneer “Override PID Output” op 1 staat. Hiermee kan de uitgangsspanning van de 0 tot 10 volt traploos worden ingesteld.

Menu “Override PID Input (1=True)”: Bij het instellen op 1 wordt de 0 tot 10 volt ingang volledig handmatig bediend via het menu. De PID-ingang wordt uitgeschakeld, wat handig is voor testdoeleinden.

Menu “PID Input value”: Alleen actief wanneer “Override PID Input” op 1 staat. Hiermee kan de ingangsspanning van de 0 tot 10 volt traploos worden ingesteld.

Menu “Save?”: Elke verandering die hierboven wordt aangebracht, gaat verloren na een power cycle, tenzij dit menu wordt gebruikt. Druk op OK en vervolgens nogmaals op OK en wacht op het bericht “Success”. Alle waarden worden dan permanent opgeslagen, zelfs na een power cycle.

Wat doet een PID-regelaar en hoe stel je deze in?

Een PID-regelaar (Proportioneel-Integrerend-Differentieel regelaar) is een apparaat dat wordt gebruikt om een bepaalde procesvariabele (zoals temperatuur, druk of snelheid) nauwkeurig te regelen door deze te vergelijken met een gewenste setpoint. De regelaar berekent het verschil (fout) tussen de gemeten waarde en het setpoint en past vervolgens correcties toe om de fout zo klein mogelijk te maken.

De PID-regelaar doet dit door drie componenten te combineren:

1. Proportionele (P) component: Deze reageert op de huidige fout door een correctie toe te passen die evenredig is aan de grootte van de fout. Hoe groter de fout, hoe sterker de correctie.
2. Integrerende (I) component: Deze reageert op de opgetelde fout over tijd. Dit helpt om kleine foutwaarden die zich in de loop van de tijd opstapelen, te corrigeren, waardoor de fout uiteindelijk naar nul neigt.
3. Differentiële (D) component: Deze reageert op de snelheid waarmee de fout verandert. Dit helpt om te voorkomen dat de regelaar te veel of te snel corrigeert, waardoor het systeem stabieler blijft.

Het instellen van een PID-regelaar vereist vaak enige ervaring en afstemming, omdat de juiste waarden voor de P-, I- en D-factoren sterk afhankelijk zijn van het specifieke proces dat je wilt regelen. Een te hoge P-waarde kan bijvoorbeeld leiden tot een te agressieve reactie, terwijl een te lage I-waarde kan resulteren in een langzaam reagerend systeem. De D-waarde helpt om oscillaties te verminderen, maar een te hoge waarde kan het systeem te traag maken.

Het afstemmen van de PID-regelaar begint meestal met het instellen van de P-waarde, gevolgd door de I- en D-waarden. Vaak wordt dit gedaan door te beginnen met de D- en I-waarden op nul te zetten en de P-waarde langzaam te verhogen totdat het systeem snel genoeg reageert zonder te oscilleren. Vervolgens worden de I- en D-waarden langzaam verhoogd om de stabiliteit en nauwkeurigheid verder te verbeteren.

Het instellen van een PID-regelaar is een iteratief proces waarbij kleine aanpassingen worden gemaakt om de optimale prestaties te bereiken. Gelukkig maakt deze module het instellen en finetunen eenvoudig met zijn gebruiksvriendelijke interface en duidelijke menuopties.