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Autor Tópico: Dimmer PWM para controlo de resistencia eletrica 2500W  (Lida 714 vezes)

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Offline filjoa

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Dimmer PWM para controlo de resistencia eletrica 2500W
« em: 24 de Janeiro de 2022, 23:44 »
Viva

vinha aqui pedir a vossa ajuda para o dimensionamento de um circuito para controlar a potencia de uma resistencia eletrica com 2500W

a parte de programação e saida PWM está tratado, ligar isso a um opto, mas depois... começam os meus problemas.

ns escolha de um triac mais indicado para o efeito?

Online jm_araujo

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Re: Dimmer PWM para controlo de resistencia eletrica 2500W
« Responder #1 em: 25 de Janeiro de 2022, 02:28 »
2500w não precisas de pwm rápido a massa térmica de uma resistencia é elevada, e se estiver a aquecer água ou assim, maior ainda. Se o ciclo for na ordem de segundos não há problema, e em AC poupas andar à procura das passagens por zero.

Pessoalmente não gosto muito de trabalhar com AC da rede, e menos em potência, tenho cagaço que se fizer asneira acabe em incêndio ou electrocutado. Mas às vezes tem de ser, e num projeto que fiz com um controlo do gênero, preferi usar um SSR. Os últimos que comprei foi no Ali da marca "Jotta", e o TRIAC que levam dentro está sobredimensionado(tem folga para a corrente indicada), muito melhor que uns "Fotek" do ali que tinha comprado antes e que era ao contrário.
Por coincidência comprei ontem um variac e um transformador de isolamento porque tenho de fazer umas experiências e quero aumentar a segurança.


Offline filjoa

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Re: Dimmer PWM para controlo de resistencia eletrica 2500W
« Responder #2 em: 25 de Janeiro de 2022, 12:21 »
a ideia é mesmo aquecer água de um cilindro

mas com potencia controlada por um micro processador, pois nao quero que ela esteja sempre a topo, e futuramente interligar isso com a produção solar.

tenho tinha pensado em fazer algum com um TRIAC BTA40** e assim ir variando a pontência debitada por a resistência.

com o relé de estado solido já não consigo ter esse controlo, pois quando ligo vou requerer sempre potencia maxima.

Online jm_araujo

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Re: Dimmer PWM para controlo de resistencia eletrica 2500W
« Responder #3 em: 25 de Janeiro de 2022, 14:16 »
Se tiveres o solar registado tens net metering com intevalos de 15 minutos, e não é preciso preocupar-se tanto com o controlo.
O que quer dizer esse "net metering" é que cada intervalo de 15 minutos abate ao consumido o que se injetou e o total é o que conta para a fatura.

Eu tenho um sistema desses de "injeção zero" e aprendi algumas coisas no processo.
Tens muita informação aqui: https://learn.openenergymonitor.org/pv-diversion/introduction/choosing-an-energy-diverter.md
Há principlamente  duas maneiras de resolver o problema.
A primeira (que eu usei, inspirada no projeto que tem nessa página), é por "burst". Faço a medida de injeção até atingir certa quantidade, e nesse momento consumo a mesma quantidade, com a carga ligada a 100%. O controlo é feito ciclo a ciclo de energia, em vez de usar as soluções que encontrei usei um shelly2 modificado (porque tem um IC da Analog Devices para medir consumo de muita qualidade (usado em contadores)), a controlar um SSR que liga o cilindro. Por exemplo se estiver a injetar 200W, a cada 10 ciclos de rede liga durante um ciclo o cilindro 2000W.
Tenho de completar a documentação que tenho aqui: https://github.com/josemariaaraujo/Shelly-Power-Diverter . Ficou-me muito barato (~30€) e já há 2 a funcionar bem, um meu e outro que fiz para um amigo. Como o controlo é feito ciclo a ciclo, é suficientemente rápido para o o contador do comercializador "integrar" tudo e mesmo quando ainda não o net metering já estava a poupar na conta.

A segunda forma é por controlo de fase (o que queres fazer), em que liga proporcionalmente a carga conforme o injetado. Conforme a injeção liga parcialmente a carga, controlado por um TRIAC. Tem como vantagem que pode reagir mais lentamente a variações de injeção e por isso pode ser até remota. As desvantagens é que o controlo por fase é mais exigente na lógica (tem de ser consoante a passagem por zero e precisa de um PID no controlo), e cria mais harmonicos na rede ("dimmer" numa carga 2kW). Há um projeto interessante em http://freeds.es/ mas para controlo de potencia usam uma placa proprietária cara e que está sempre esgotada. Devo brincar proximamente com ele para mudar para controlo mais tradicional (passagem por 0 a disparar triac), a pedido de outro amigo que pretende integrar com a leitura que já tem mas a controlar uma carga remota. Já tenho um modulo destes que me pareceu interessante: https://pt.aliexpress.com/item/32802025086.html  Comprei a versão tem deteção por passagem por 0, drive do triac e fonte de alimentação incluída. Estou à espere que chege os transformadores que falei para poder fazer testes em segurança.


Ok, há uma terceira que a usada pelo https://myenergi.com/product/eddi/ , que retifica o AC e controla a carga com um PWM rápido, como uma fonte de alimentação tradicional, mas obriga a umas bobines jeitosas para correção de pf e evitar harmonicos que torna a solução muito dispendiosa (ver o preço desse).

Como tudo no que diz respeito à energia solar, o custo é o principal. Por dia tenho de excedente no maximo uns 0,5€, a minha solução custou-me 30€, no melhor caso em dois meses amortizo e tou a lucrar. Se comprasse um "eddi" precisava de mais de 3 anos para amortizar.


« Última modificação: 25 de Janeiro de 2022, 14:26 por jm_araujo »

Offline filjoa

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Re: Dimmer PWM para controlo de resistencia eletrica 2500W
« Responder #4 em: 25 de Janeiro de 2022, 23:02 »
viva

tenho lido bastante sobre esta materia, e vi um artigo muito parecido com o que tens no github, mas ainda sou muito fraquino a trabalhar com HA.

também tenho um Shelly EM, e uns outros para fazer umas brincadeiras aqui em casa, (tempo que um tipo aproveita por está a caminho de 3 meses em casa por um acidente de trabalho), agora estou a colocar tudo no Home Assistant, mas com serias dificuldes por ainda não perceber bem a logica de programação do HA.

ainda voltando às soluções, eu tenho um esp32 que tinha aqui perdido por casa e instalei o freeds, e a cena até parece porreira, o problema está mesmo o raio da placa que eles colocam para fazer o dimmer, sem demasiadamente cara, https://www.tindie.com/products/bugrovs2012/pwm-16a-3500w-triac-leading-edge-dimmer-50hz-60hz/ dai a pensar fazer algo parecido, mas tal como referes e bem, o bom da energia solar é ela se pagar no menor espaço de tempo possivel.

ainda voltando à solução que tens, quando li sobre a mesma, sempre me ficou na duvida, se a mesma funcionaria corretamente, e isto porque pergunto-me, como é possivel de sincronizar os calculos do HA com o contador? como sabemos nós que estamos nos intervalos de 15mim?

eu por mim se conseguir colocar esta solução por software a funcionar, chega perfeitamente, custa-me estar a ver que por vezes estou a injetar 1000W na rede e depois ir buscar 1000W qd já nao estou a produzir...

atualmente o que estou a tentar fazer é exclusivamente para o aquecimento da água, mas à posteriori, como tenho ACs com ligação web, é poder também tirar aproveitamento dessa gestao para eles me funcionarem durante o dia.

será que me podias explicar como colocar a primeira versão do teu projecto em funcionamento? O material está todo instalado e a funcionar, apenas falta configurar o HA...

Online jm_araujo

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Re: Dimmer PWM para controlo de resistencia eletrica 2500W
« Responder #5 em: 26 de Janeiro de 2022, 11:13 »
Acho que percebeste mal o meu projeto (que é original na implementação).
Não é integrado com o HA, é completamente autónomo.

Usei o esphome apenas como framework: já tem interface web (que usei para debugging), atualizações OTA, compilação e parametrização simplificada com yml, suporte shelly 2.5 com o ADE7953 , etc. Poupou-me muito trabalho de código e debugging, porque tem uma estabilidade reconhecida, além que consigo programá-lo por consecutivos OTA a partir do FW original sem ligar HW de programação, o que dá jeito quando está ligado aos 230V.

Quanto aos 15 minutos, nada que ver, como disse:
Citar
Como o controlo é feito ciclo a ciclo, é suficientemente rápido para o o contador do comercializador "integrar" tudo e mesmo quando ainda não o net metering já estava a poupar na conta.

O código que implementei funciona da seguinte maneira (a ver se consigo explicar): há um registo que acumula a energia injetada (na inspiração chamam-lhe um "bucket", vou-lhe chamar balde a partir de agora). O balde vai enchendo até certo nível (energy_threshold_high no 'diverter.yml') e nesse altura liga a carga (SSR) até descer a outro nivel  (energy_threshold_low), e volta a desligar. A energia nesse balde é acumulada cada ciclo da energia AC (50 vezes por segundo), e jogando com os thresholds podemos acelerar ou tornar mais lentos os ciclos de liga/desliga.  O balde tem um tamanho máximo  (energy_buffer_size) a partir do qual fica saturado: esse valor é o limite máximo e a partir daí não consegue recuperar essa energia. Acontece quando o cilindro já aqueceu e abriu o termostáto (a carga já não consome mais).

Esse principio de funcionamento é inspiração dos projetos do openenergymonitor, que descobriram que certos contadores só acumulam cada 1Wh , enquanto não chega a esse valor podes mudar de  injetar para consumir rápidamente que ele não acumula (o contador tem um "balde" interno). Infelizmente o meu contador não é assim que funciona, acumula muito mais rápido, e o que fiz foi tornar os threshold iguais, o que faz que os ciclos de liga/desliga sejam o mais rápidos possível (estamos a falar de várias vezes por segundo), e assim o contador já não consegue distinguir os periodos de injeção dos de consumo.


Quanto a ajudar a implementar o teu próprio, neste momento ainda me falta completar a documentação. O Shelly leva umas modificações que não são muito simples: tem de se retirar a placa dos relés, e fazer umas alterações para poder suportar um transformador de corrente. Ainda não meti as fotos no PC para tratar disso.
O software também fiquei lixado quando fiz o segundo porque o esphome está em forte desenvolvimento e o meu código deixou de integrar, tive de usar uma versão anterior do esphome para voltar a compilar. Tenho intenção de atualizar o meu código para o sincronizar com a versão atual do esphome, mas ainda não me dei ao trabalho.

Se mesmo com este trabalho todo (modificar o Shelly 2.5  e compilar o próprio fw) estiveres interessado em implementar, diz que eu ajudo-te, mas aviso que não é muito fácil.


Quanto ao FreeDS, estou a acumular HW para poder desenvolver uma versão a não precisar dessa placa e usar a mais barata que falei anteriormente (que é um triac e um circuito de deteção de passagem por 0).
« Última modificação: 26 de Janeiro de 2022, 11:17 por jm_araujo »

Offline filjoa

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Re: Dimmer PWM para controlo de resistencia eletrica 2500W
« Responder #6 em: 26 de Janeiro de 2022, 12:04 »
viva

pois.. parece que fiz confusão com o HA, eu estou a tentar fazer a coisa parecida com por lá, no entanto ainda sem resultados, mas tb tenho muito pouco tempo de trabalho com o HA, há que ter paciencia.

no entanto parace-me um optima ideia o facto desse sistem ser completamente autonomo, pois simplificaria muito a instalação de interfaces de gestão.

vou estar atento aos novos capitulos deste desenvolvimento.

mas continuo aqui com a minha duvida no ar... o meu contador já tem a contagem via GPRS 15mim em 15mim, nesse caso como é que consegues sincronizar os teus intervalos de tempo com os do contador?

Online jm_araujo

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Re: Dimmer PWM para controlo de resistencia eletrica 2500W
« Responder #7 em: 26 de Janeiro de 2022, 12:39 »
No meu caso em particular, quero lá saber dos 15 minutos, como disse já estava a fucionar bem antes disso e se está a funcionar não é preciso estragar.

Mas se o que queres é uma ideia, uma solução com o mesmo principio de funcionamento acho que dava bem. Podes usar um contador de potência mais tradiconal que meça consumo e injeção, como um destes: https://www.aliexpress.com/item/32813249295.html (tenho um igual). Liga ao sistema de automação com uma bridge MODBUS - MQTT (o meu está com um esp8266 com espeasy, o plugin também fui eu que fiz :) ) No sistema de automação deve dar para fazer um loop de por exemplo de 5 minutos, que vê quanto consome entre o inicio e o 4º minuto, e no 4º consome N segundos (calculados) para compensar. Como cada loop é de 5 minutos, mesmo que não acertes a 100% no intervalo dos 15, não é grande desgraça.

Isto assim de repente, deve haver por aí ideias semelhantes (e melhores!)



Offline filjoa

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Re: Dimmer PWM para controlo de resistencia eletrica 2500W
« Responder #8 em: 26 de Janeiro de 2022, 13:47 »
Tenho andado a seguir este forum em que o user Luis M. também teve essa ideia, que parece funcionar, e também pode te dar mais alguma ideia...

Passando a publicidade:
https://forum.cpha.pt/t/excedente-solar/8237/34

Só que eu estava mais virado para os circuitos, pois é mais a minha praia... já software, ando aqui às cabeçadas para entrar nesta programação por objectos que é em tudo diferente do que aprendi "C"

Por o que percebo, parece que de alguma forma eles tem os calculos sincronizados com as leituras do contador, só ainda nao percebi como...

Online jm_araujo

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Re: Dimmer PWM para controlo de resistencia eletrica 2500W
« Responder #9 em: 26 de Janeiro de 2022, 14:12 »
Por o que percebo, parece que de alguma forma eles tem os calculos sincronizados com as leituras do contador, só ainda nao percebi como...

O tipo meteu isso no node red, não mostra nessa mensagem, mas mais abaixo tem o código https://forum.cpha.pt/t/excedente-solar/8237/59 (porra, detesto mesmo os foruns em discourse!)


Só que eu estava mais virado para os circuitos, pois é mais a minha praia... já software, ando aqui às cabeçadas para entrar nesta programação por objectos que é em tudo diferente do que aprendi "C"

Que linguagem e com que fim? Acredita que é a pergunta mais importante.

Se é para programação de microcontroladores, esquece tentar aprender C++  e aprende "C com objetos", que é o C só com partes uteis de objetos emprestadas do C++, sem STL, polymorfismos, templates, streams e outros que tais que complicam muito a apredizagem. É de certa forma o que se encontra nos arduinos.

Se é para aplicações de PC com olhos no mercado de trabalho, diria que C#. Não tenho experiencia, mas tenho alguns colegas a trabalhar na área e dos que tem maior procura.

Se é só para ficar com umas luzes, diria também que o "C com objetos", apanhas os conceitos básicos e serve de plataforma para crescer, o que se encontra por exemplo em Python de OOP é muito similar.


« Última modificação: 26 de Janeiro de 2022, 14:33 por jm_araujo »

Offline filjoa

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Re: Dimmer PWM para controlo de resistencia eletrica 2500W
« Responder #10 em: 26 de Janeiro de 2022, 15:07 »
Sim eu li toda a discussão,  e vi o código mas ainda não pesco nada daquilo...

Quando falei em "C", estava a referir-me a que no tempo da universidade (já à uns anos) apenas programava em C e direccionado para microprocessadores.
Agora linguagem de alto nível, acho tudo mt mais complicado.

Percebeste como é que ele faz a dita sincronização com o contador ou será que se pode aproveitar a ideia e trabalharmos nos 5mim do meio do intervalo dos 15mim?


Offline blabla

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Re: Dimmer PWM para controlo de resistencia eletrica 2500W
« Responder #11 em: 26 de Janeiro de 2022, 15:12 »
Boas jm_araujo e fijoa, da minha modesta análise, do mercado de trabalho em Portugal na sua esmagadora maioria é de IT (existe alguma coisa de sistemas ou seja de desenvolvimento de produtos de engenharia, mas é pouco expressiva em comparação com o IT) e é em IT e WEB (intra ou extranets) as linguagens mais usadas são Java, Javascript, Python e C#, talvez por esta ordem, (com SQL, HTML e CSS) depois já menor expressão tens GO, C e uns shell scripts e com menos expressão o C++ (pois o C++ é mais usado para desenvolver produtos de alta performance complexos e não se fazem muitos desses em Portugal).

No nicho de SAP tens ABAP, que é muito usado nas grandes empresas em Portugal e por todo o mundo como seu ERP.

Nos embebidos a esmagadora maioria é em C mas existe alguma coisa em C++ e em Assembly e depois as fpga’s é em Verilog a maior parte e alguma coisa em VHDL.
Infelizmente Portugal não tem muita tradição a desenvolver muitos produtos e por isso é que tens mais IT e serviços, tens muitas empresas de consultadorias e o famoso outsourcing prevalecente.

Eu apesar de ter experiência profissional com várias linguagens de programação, pessoalmente, ando a aprender e a explorar já há algum tempo (talvez ano e meio) uma linguagem muito promissora. Mas que contudo, neste momento em Portugal tem talvez números muito próximos das zero vagas de trabalho, quer em IT quer em Sistemas Embebidos.

Contudo é uma linguagem que eu considero muito interessante apesar de que não ser das mais fáceis de aprender. Ela é muito poderosa, tem a mesma performance de um C ou do que um C++ mas tem muita coisa de alto nível de um Python ou de um C# ou Java. E uma segurança que mais nenhuma outra linguagem que eu conheço tem. De uma forma geral como linguagem e plataforma está bem desenhada, construída e bem pensada. A comunidade que se criou ao longo do tempo em Rust também considero que é muito amiga dos new users sendo que tenta sempre ajudar nos foruns da linguagem com as dificuldades que os utilizadores possam ter mesmo que possam ser mais novatos na linguagem.

As grandes empresas, a Google, a Microsoft, a Amazon, o Facebook, a IBM, todos elas já estão a usar Rust em sistemas de alta performance (a Google até construiu um sistema operativo do zero em Rust), acho que até o Windows e o Office por esta altura já devem ter alguma coisa escrita em Rust. Mas as empresas de uma forma geral em Portugal ainda não estão a usar o Rust. É minha forte convicção, que dentro de algum tempo vai haver uma explosão de procura de pessoas que saibam Rust, mas ela ainda não chegou hehehehe :-)

O Rust, pode ser usado para desenvolvimentos em  para Windows / Linux / Mac / Raspberry Pi e para embebidos (várias famílias e vários fabricantes) podes ver alguma informação que compilei nos dois links seguintes:

How to learn modern Rust
https://github.com/joaocarvalhoopen/How_to_learn_modern_Rust

STM32 BluePill in Rust - Project template and info
This is the project template I use in my BluePill projects.
https://github.com/joaocarvalhoopen/stm32_bluepill_in_rust__Template

Obrigado,

Cumprimentos,
João

Online jm_araujo

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Re: Dimmer PWM para controlo de resistencia eletrica 2500W
« Responder #12 em: 26 de Janeiro de 2022, 15:41 »
Boas jm_araujo e fijoa, da minha modesta análise, do mercado de trabalho em Portugal na sua esmagadora maioria é de IT (existe alguma coisa de sistemas ou seja de desenvolvimento de produtos de engenharia, mas é pouco expressiva em comparação com o IT) e é em IT e WEB (intra ou extranets) as linguagens mais usadas são Java, Javascript, Python e C#, talvez por esta ordem, (com SQL, HTML e CSS)

Java só o desejo a inimigos. A linguagem é intragável, tem muito suporte de bibliotecas, mas nem sempre estáveis, e a teoria de cross-platform é treta. Conheço várias aplicações internas corporativas que obriga àquela versão específica de JAVA instalada (e se metes outra no sistema, como instalar o simulador do IRS, quebra logo), e outras que foram descontinuadas quando se muda de versão de SO. E a documentação... jasus, nunca mais tem fim...

O Javascript para objetos não me parece grande coisa. A mim dá-me sempre a sensação de linguagem desenrrascada à pressa para web, e typescript e afins não ajudam. Aprender a programar por objectos com javascript não me parece a melhor ideia.
O Python adoro, é excelente e recomendo aprender, mas objetos não é de todo o seu forte, parece um bocado acrescentado à pressa e quando explorei parece que faltam as cenas "maradas" da programação por objectos.

Sobra o C#, que como disse conheço pouco, mas ouço coisas boas para programação por objetos, sendo como que um JAVA mais refinado. As legiões de VB, .NET, ASP e etc da M$ mudou-se tudo para C#.

Quanto ao Rust , acho que ainda é preciso deixar assentar a poeira a ver no que dá. Tem uma legião de fanboys ;D ;D ;D,  mas a promessas parecem-me algo exageradas e é preciso maturar mais um bocado (já vi demasiados "C killers" ir e vir para cair nessa outra vez ;) ).

« Última modificação: 26 de Janeiro de 2022, 15:44 por jm_araujo »

Offline blabla

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Re: Dimmer PWM para controlo de resistencia eletrica 2500W
« Responder #13 em: 26 de Janeiro de 2022, 21:28 »
Hehehe
fanboys …. nã é só impressão tua :-)
Eu diria antes pessoas que já tiveram a hipótese de ver o grande valor da linguagem.
Hehehe

Mas olha encontrei o seguinte link recentemente em relação a linguagens de programação para sistemas embebidos que tem uma visão muito terra a terra da coisa e do C e que por acaso analisaram diversos pontos de vista, incluindo o desenvolvimento em C++ e em Assembly  que ainda se faz e que ainda é expressivo. E do muito mas mesmo muito, código que ainda existe e existirá para manter.

Embedded Programming is Getting Rust-y - end of 2021
Embedded Computing Design


Cumprimentos,
João

Offline filjoa

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Re: Dimmer PWM para controlo de resistencia eletrica 2500W
« Responder #14 em: 16 de Abril de 2022, 22:58 »
Por o que percebo, parece que de alguma forma eles tem os calculos sincronizados com as leituras do contador, só ainda nao percebi como...

O tipo meteu isso no node red, não mostra nessa mensagem, mas mais abaixo tem o código https://forum.cpha.pt/t/excedente-solar/8237/59 (porra, detesto mesmo os foruns em discourse!)


Só que eu estava mais virado para os circuitos, pois é mais a minha praia... já software, ando aqui às cabeçadas para entrar nesta programação por objectos que é em tudo diferente do que aprendi "C"

Que linguagem e com que fim? Acredita que é a pergunta mais importante.

Se é para programação de microcontroladores, esquece tentar aprender C++  e aprende "C com objetos", que é o C só com partes uteis de objetos emprestadas do C++, sem STL, polymorfismos, templates, streams e outros que tais que complicam muito a apredizagem. É de certa forma o que se encontra nos arduinos.

Se é para aplicações de PC com olhos no mercado de trabalho, diria que C#. Não tenho experiencia, mas tenho alguns colegas a trabalhar na área e dos que tem maior procura.

Se é só para ficar com umas luzes, diria também que o "C com objetos", apanhas os conceitos básicos e serve de plataforma para crescer, o que se encontra por exemplo em Python de OOP é muito similar.


Viva
retomando este tema, tive mais evoluções no projecto mas os senhores da EDP não andam a concordar cmg...

https://ibb.co/hXdgTJM
https://ibb.co/D4nYFYk
https://ibb.co/QHxKvFC

Isto no home assistant, isto basicamente o que faz é aguada que o primeiro bloco faça reset e apresente o valor "0", depois conta 10mim, ao fim desses 10mim faz a diferença entre o que foi produzido e consumido, entra bloco funcção que determina o tempo que uma resistencia de 2000W pode estár ligada (resistencia do meu termosifã0) e de seguida manda ligar o relé esse tempo e logo depois desliga.

já fiz debug e a mim parece que os tempos e valores calculados estão bem... mas quando exporto os dados do contadador da e-redes fui sempre buscar alguma coisa à rede...

Não deveria ser suposto não ter ido buscar nada?