ШІМ-відбір: Як налаштувати клапан правильно

Широтно-імпульсна модуляція (ШІМ, англ. PWM) є основним методом регулювання швидкості відбору спирту або дистиляту за допомогою стандартних електромагнітних клапанів. Оскільки клапан може перебувати лише у двох станах, повністю відкритий або повністю закритий, швидкість відбору (літрів на годину) регулюється часовим співвідношенням цих станів.

Принцип роботи ШІМ-відбору#

ШІМ-відбір базується на понятті періоду ШІМ (зазвичай становить від 5 до 20 секунд).

Наприклад, якщо встановлено період ШІМ 10 секунд, то відсоткове значення відбору (швидкість) визначає час відкриття клапана всередині цього вікна:

• Відбір 100%: Клапан відкритий всі 10 секунд періоду (максимальний струмінь відбору).
• Відбір 50%: Клапан відкритий перші 5 секунд, і закритий наступні 5 секунд.
• Відбір 10% (часто використовується для відбору «голів»): Клапан відкритий лише 1 секунду та закритий 9 секунд.

Реалізація ШІМ-відбору в C++ скрипті oCBot#

В автоматиці oCBot ви можете реалізувати логіку ШІМ як програмно через таймери, так і апаратно, якщо клапан налаштований у системі як пристрій із підтримкою ШІМ на рівні драйвера.

Ось приклад коду для програмної реалізації циклу ШІМ-відбору «голів» (швидкість 8%):

#include "OcbScript.h"

class PwmSelectionScenario : public OcbScript {
private:
    int valveId;             // ID клапана відбору
    unsigned long lastPeriodStart;
    const unsigned long periodMs = 10000; // Період ШІМ = 10 секунд (10000 мс)
    float selectionPercent;  // Поточний відсоток відбору (0.0 - 100.0)

public:
    PwmSelectionScenario() {
        valveId = 3;            // ID клапана з меню Периферії
        selectionPercent = 8.0; // Встановлюємо 8% для відбору голів
    }

    void init() override {
        lastPeriodStart = millis();
        setPeripheralValue(valveId, 0.0); // Зачиняємо клапан
        logMessage("Запуск ШІМ-відбору. Швидкість: " + String(selectionPercent) + "%");
    }

    void loop() override {
        unsigned long currentMillis = millis();
        unsigned long timeInPeriod = currentMillis - lastPeriodStart;

        // Якщо поточний період завершився, починаємо новий
        if (timeInPeriod >= periodMs) {
            lastPeriodStart = currentMillis;
            timeInPeriod = 0;
        }

        // Розраховуємо час, протягом якого клапан має бути відкритим
        unsigned long openDuration = (periodMs * selectionPercent) / 100.0;

        if (timeInPeriod < openDuration) {
            // Клапан має бути відкритим
            setPeripheralValue(valveId, 1.0);
        } else {
            // Клапан має бути зачиненим
            setPeripheralValue(valveId, 0.0);
        }
    }
};

Практичні поради щодо калібрування швидкості#

1. Визначення максимальної пропускної здатності:
   • Повністю відкрийте клапан (100% ШІМ) на 60 секунд. Виміряйте об'єм зібраної рідини (наприклад, отримали 50 мл).
   • Помножте на 60, щоб отримати максимальну швидкість в л/год: 0.050 л * 60 = 3 л/год.
2. Розрахунок відсотка для відбору «голів»:
   • Якщо вам потрібна швидкість відбору голів 150 мл/год, то необхідний відсоток складе: $$\text{Відсоток} = \left( \frac{150 \text{ мл/год}}{3000 \text{ мл/год}} \right) \times 100% = 5%$$
   • Задайте selectionPercent = 5.0 у вашому сценарії.