MOTOP

Наконец-то выдалась свободная минута для непроизводственной деятельности.

Как понятно из названия, разум дал нам сегодня вместо сердца  пламенный мотор. Поэтому очень сухо и коротко.

cover_motor

Мотору в нашей мультиварке предстоит заниматься самыми разнообразными делами: месить тесто,  не давать пригорать жаркому (буржуи называют это stir frying), обжаривать кофе и семечки, перемешивать каши и супы, вращать вертикальную шашлычницу (или кебабницу если угодно) на 6 или 8 шпажек, делать мороженное. Поэтому к выбору вращающегося привода мы подходили не тропясь и осмысленно. Характеристики крутящего момента взяли, конечно же, от хлебопечки, так как тесто — самая трудная работа для мотора — оно и густое и мешать его нужно долго. Поэтому задача была — получить на оси тестомеса минимум 0.3 N/m при 300 об.мин.

Традиционно в хлебопечках используют ременный редуктор, который еще при царе Горохе придумали в Мулинексе. С тех пор технологии электродвигателей шагнули много вперед, но всем было лень что-то менять. У нас, как на подбор, все оказались не ленивые и решили испытать и червячную передачу и прямой привод. Моторчика стоимостью до 5 долларов нужных нам характеристик на рынке не оказалось, поэтому пришлось заказывать кастомный. В результате процесс растянулся почти на месяц, но зато мы получили цену 4,6 долл. за штуку. Для сравнения, китайцы используют в хлебопечках мотор за 15  долл. Такая вот цена лени))). Тем не менее, мотор у нас вышел славный, с гордым красивым именем «RS-7712PH-11218R KMS1143 H60-7HA1134A». Как мы не пытались выведать у производителя, что значат эти буквы и цифры, ничего вразумительного он сказать не смог. Так, говорит, компьютер его назвал… Ну компьютеру виднее.

Червячный редуктор нам выточил дядюшка Ли в ближайшей подворотне за 300 юаней, а сам стенд мы собрали уже сами. Чаша для тестомеса на объем 1 литр (или килограмм)  у нас была своя, тесто мы замесили по максимуму крутое — 600 грамм муки на 250 мл. воды и 2 яйца. Глина, а не тесто! Далее рассказывает Евгений (наш инженер, если кто уже не помнит):

Был опробован коллекторный двигатель постоянного тока в качестве привода тестомеса. Передача вращающего момента осуществлялась с помощью червячной передачи.
Характеристики двигателя:

RS-7712PH-11218R KMS1143 H60

Для работы с двигателем на его ламели были напаяны выпрямительные диоды по схеме «мост».
Сначала проверили запас мощности на одночасовом прогоне по замесу теста на полной мощности. Опыт показал, что двигатель справляется с задачей без нареканий. Температура кожуха двигателя не превысила 60С. Шум двигателя был замаскирован скрипом червячной передачи и себя не выдавал. Также опыт показал недостаточную скорость вращения замесового ножа при полной мощности двигателя. Необходимо увеличить передаточное число передачи.
Следующим шагом была опробована регулировка скорости вращения. Регулировку скорости решено было сделать путем изменения питающего напряжения. Были опробованы ЛАТР и бытовой симисторный «диммер». Регулировка этими приборами нареканий не вызвала. При подключении двигателя к силовой плате УИМ-1, нас ждало разочарование. Помехи, излучаемые двигателем, срывали синхронизацию с сетью и делали регулировку невозможной. Это было видно на экране осциллографа. Но не все так просто, как оказалось. Так как имелся на руках фильтр от двигателя от хлебопечки, было решено испытать его. Регулировка не восстановилась, хотя визуально по экрану осциллографа можно было сказать, что сигнал синхронизации с сетью был «чистым», без видимых помех. Видимо, помеха наводилась на систему тактирования микроконтроллера из-за верояной ошибки в разводке печатной платы. Регулировка не восстановилась даже тогда, когда двигатель запитывался отдельно от источника бесперебойного питания, который был отсоединен от сети. Решение ищем…

motor4

Вид с высоты полета мучной мушки.

motor3

Вид с высоты полета инженера.

motor5

Даже не понятно с чьей высоты вид, просто красиво…

motor6

Зверь-машина!

motor2

Тем не менее месит всего за 4,6 доллара….

motor8

Следущим будет прямой привод. Этот решение уже подороже — 12 долларов, но зато тишина полная…. Так называемый Pancake мотор — плоский и мощный, может делать при желании 1 оборот в год. Создавался для романтических задач — вращать спутниковые  тарелки, но вот судьба-проказница заставила его месить тесто…

motor10

На сегодня, пожалуй, все. Скучновато, конечно, получилось. И НЕРЕГУЛЯРНО(!) как скажут некоторые. Но очень заняты — времени на большие красивые посты, как было раньше, катастрофически не хватает.

motor9

 

 

Симулятор настоящей боевой мультиварки. 18+

Скупое на событийность летнее время тем не менее преподнесло техногикам шикарный подарок — первую версию симулятора-программатора Идеальной Мультиварки. В сотрудничестве со специалистами NASA и DARPA наши отечественные ученые создали прототип интерфейса домашней кулинарии  будущего. Примерно так будет выглядеть программа, которую любой заинтересованый во вкусном и здоровом питании человек сможет установить у себя на компьютере и управлять всеми параметрами своей мультиварки. Кривляться не будем — продукт очень сырой и, скорее всего, в финальной версии будет выглядеть вообще не так, но … лиха беда начало. Если бы современному школьнику показали бы интерфейс первого Windows — он вообще бы не понял, в чем прикол. Тем не менее, уже вполне в рабочем состоянии симуляция ручного управления — можно все тыкать и все крутить и смотреть, что происходит. А также есть возможность запустить автоматические программы «Овсянка» и «Плов».

Итак… жмем ссылку ниже и переносимся в далекий 2015 год… грохочуший стартами межзвездных экспедиций, погруженный в фантасмагории тотально оцифрованных эмоций, меряющий саму жизнь йоттабайтами графеновых хранилищ данных…

 

http://wonderwerk.ru/emul/

 

Как это работает (должно работать) — подробно описано тут. Если у вас чего-то не открывается, не загружается или глючит — сами виноваты. :)

 

control_panel

СТЕКЛОКЕРАМИКА

Как все уже знают, мы переехали в славный город Шуньде (Shunde, 顺德), поэтому мы теперь не только первая и единственная российская студия промышленного дизайна, но и первая в мире мобильная студия промышленного дизайна. Чем славен город Шуньде? Тем, что именно здесь находится почти 80% всех производств, так или иначе связанных с малой бытовой кухонной техникой. А что касается мультиварок, то тут все 99% производителей. Как говорит наш директор — КЛАСТЕР! Любая фабрика, призводящая что-либо, относящееся к кухонной технике, теперь от нас в 10-15 минутах, поэтому производство нашей Идеальной Мультиварки теперь пойдет в разы быстрее.

Первое, что мы бросились выяснять, как только улеглась пыль переезда, — как нам наладить изготовление пожалуй самой сложной детали в приборе — стекла, под которым будет прятаться карбоновый нагреватель. Интрига в том, что никто до сих пор в мире не делал стеклокерамическую поверхность с дыркой посередине (как вы помните, дырка нам нужна для привода тестомеса в хлебопечке). Поэтому фабрика, которую мы выбрали для глумления, долго смотрела на нас, как на придурков. Но клиент есть клиент, и деваться китайцу некуда — надо делать. Первый образец такого стекла с дыркой они сделали вручную, небо на землю не упало, реки в горы не потекли, китайцы поняли, что дырка в стекле — это не так страшно, как казалось, и начали думать, как поставить этот процесс на конвейер. Как мы помним, главной нашей претензией к дырке были необработанные кромки, которые и смотрелись не симпатично и грозили травматизмом, но, поскольку никто до нас края дырок в стеклокерамике не обрабатывал, то пришлось думать. Что сложно на 40 градусной жаре при 100% влажности.

Тем не менее. Стекло, которое применяется для производства термических поверхностей, имеет свою специфику — направленную кристаллизацию, а конкретно — направленную поперек сечения, что придает стеклу свойства анизотропности — способность проводить тепло строго вертикально, а не по всему объему. А так называемое «керамизирование» стекла различными компонентами позволяет выдерживать стеклу термический шок — резкий перепад температур в широком диапазоне (от 0 до 1000 градусов за секунду) без особых потерь для внешнего вида. От 0 до 1000 — это, конечно, у брендов типа SHOTT, у китайцев поскромнее — до 600 градусов. Но нам и таких характеристик за глаза — более 600 градусов мы нагревать ничего не собираемся, а денег сэкономим целую кучу.

ceramic_001

Мы не стали пока заморачиваться выбором поставщика именно стекла — их много, и влезать в дебри технологии варки стекла нам пока не досуг. Решили начать влезать в дебри с уровня попроще — обработки уже готового стекла. Фабрику нашли не самую большую и не самую навороченную, но с отзывчивым и расположенным к диалогу хозяином. Фабрика оборудована всем небходимым для финальной обработки стеклокерамики, многое из оборудования сделано ими самими. Выглядит внешне, конечно, жутковато, но все работает, и продукт на выходе не отличим от MIELE.

ceramic_008

Это полировка стекла. Исходник приходит от варщика стекла с поверхностью, далекой от стандартов ФэнШуй, но уже нарезанным на нужные размеры. Полировка стекла — процесс грязный и шумный: вся территория фабрики и вообще все внутри, включая рабочих, покрыто толстым слоем абразивного субстрата.

ceramic_009

Никаких новых техноллогий в полировке так и не придумали — просто трут на огромной скорости.

ceramic_010

Потом из квадратика делают кружок и шлифуют кромку.

ceramic_013

Полированная кромка выгоядит  гораздо симпатичнее, чем просто шлифованная, но хозяин говорит, что полировку заказывают очень редко  — дороже на 2 юаня (примерно 30 центов).

ceramic_014

Несмтря на то, что скорости огромные, а автоматизации почти никакой нет — процент брака всего 5%. Смертности, вообще, говорят, нет. Хотя, кто проверял…

ceramic_015

Готовые кругляши аккуратно складируются :)

ceramic_016

Ну и, наконец, самое главное  — из-за чего городили весь огород — уникальный станок для высверливания дырки! Красавец… 21 век! Вот ты какое — будущее карбоновой кулинарии.

ceramic_017

Вот вы смеетесь, а зря — между прочим, сделать даже такой примитивный станок, который, помимо основных задач, был бы удобен рабочему и не позволял бы допускать ошибок «человеческого фактора», делал монотонную работу безопасной и эффективной — большое искусство.

ceramic_011

Вжжик! и есть дырочка. 20 секунд на сверление, 20 на шлифовку и 1 минута на полировку кромки. Но это в светлом будущем — пока готов только станок для сверления, для шлифрвки и полировки будут готовы через 2-3 недели.

ceramic_002

PS.

Интересную, кстати, хрень видели на фабрике — штуковина для проверки качества стекла на ударопрочность. Оттягиваем поршень, прижимаем к стеклу и… ХАДАЩЬ!

ceramic_004

На самом деле оно разбилось только с 20 раза, а по стандарту нужно хадащнуть только один раз. Но штуковина оказалась настолько прикольной, что заигрались и расколотили таки стекло.

ceramic_003

Штуковина выдает силу удара 0.5 Джоулей — это примерно как если уронить полкило с высоты 1 метр или это энергия единичного удара перфоратора Bosch Uneo.

ceramic_005

ceramic_006

Но расколотили стекло не зря — на сколе видно что стеклокерамика правильная — кристаллизация вертикальная поперечная.

ceramic_007

Ну и самое интересное — почем такая красота. Сам кругляш с дыркой = 12 юаней + полировка внешней и внутренней кромки 2+2=4. Итого 16 юаней или 2.6 доллара США. Итого нагрев сверху и снизу = 5.2 доллара. Но верхний можно не полировать, потому что он будет вставляться в крышку заподлицо. Итого итого 4.6 долл.

Следующее путешествие на фабрику карбоновых ламп. Оставайтесь с нами!

ПЕРВЫЙ !

Вот сразу — да, кривой, да, уродливый, да, страшный, как чёрт,  да, совсем не похоже на высокотехнологичное изделие 21 века. И тем более не похоже на лучшую мультиварку всех времен и народов. Но — это первый в мире работающий образец карбонового наревателя в форм факторе мультиварки. Несмотря на внешнюю непривлекательность, он вполне годен для тестирования ВСЕХ режимов готовки — от хлебопечения до сенсорной каши. Сначала будем печь — если получится французская бриошь — остальное уже ерунда.

sample_04

Объем выбран самый популярный — 5 литров для мультиварки и 1 литр для хлебопечки, снизу карбон на 1300 Ватт, сверху на 300 Ватт, посередине гвоздик, то есть привод для тестомеса. Регулируется легендарным УИМ-1

sample_02

На дне. Инь

sample_01

На крышке. Янь.

sample_06

Режим — хлебопечь

sample_07

Режим — борщ.

sample_08

Режим — ожидание.

sample_10

С закрытой крышкой. Но на самом деле скоро будут еще силиконовые уплотнители — запаздывают в дороге.

sample_09

Вырезать вручную дырку с стеклокерамике не так-то просто. Пока — так. В финале все будет красиво, как у Сименса.

Для тех, кто тут первый  раз и не понимает «чё за хрень» — вот тут мы начали разговор о карбоне, а теперь типа образец сделали.

Для них же — выборка постов по тэгу «КЛУБ РАЗРАБОТЧИКА»

 

 

СЕНСОРНЫЕ ПРОГРАММЫ. Часть 1.

… в начале славного пути.

Как мы все знаем, сенсорных программ для мультиварок пока не существует. Существует сенсорная программа «РИС» для рисоварок, которую более 20 лет придумали ушлые японцы, чтобы обидеть русского человека. Китайцы и корейцы бережно скопировали и сохранили эту программу, после чего российский коммерсант, не разобравшись, что к чему, написал на кнопке «РИС» слово «КАША», обозвал прибор мультиваркой и продает это своим соотечественникам с пожеланиями долгой и счастливой жизни. Бог ему судья.

Что такое сенсорная программа? В чем отличие сенсорной программы от автоматической? Что можно и что нельзя готовить на сенсорных программах? Это вопросы — интересующие многих, и мы считаем своим долгом разъяснить эту тему, перед тем как перейдем к инженерной зауми. Так вот, оказалось, что «Сенсорное» и «Автоматическое» — синонимы, то есть, если мы говорим «Сенсорная программа», то должны подразумевать «Автоматическая программа» и наоборот. Технический термин «Автомат» — это любая машина, принимающая решение на основании данных, полученных от сенсоров, то есть, работающая без оперативного управления человеком, по программе, которая меняется произвольно в зависимости от реакции сенсоров (датчиков) на изменяющиеся условия. Основным признаком сенсорной программы является невозможность установки времени выполнения — программа сама определяет время окончания своей работы, что естественно. В быту можно встретить не так уж много программ-автоматов — это модные сейчас «роботы-пылесосы», системы фокусировки фото и видео камер, некоторые стиральные машины. В просторечном русском языке слово «автомат» очень часто употребляется некорректно — автоматами называют множество устройств, которые не имеют никакого отношение к значению этого термина. Слово «автоматически» часто употребляется как синоним к повторяющемуся, бездумному, чередующимуся, заученному, сомо-собой-разумеющемуся, что не верно по сути. Но это уже вопрос к филологам. Также, вероятно, требуется разъяснить термин «FUZZY logic», который тоже прочно вошел в наш быт. Fuzzy Logic (Нечеткая Логика) — всего лишь математический алгоритм обработки данных, поступающих от сенсоров, и является неотъемлемой частью любой сенсорной программы. Если в приборе есть сенсорная программа, значит, там уже есть алгоритм Нечеткой Логики. Просто рекламисты и маркетологи от большого ума и недостатка фантазии решили почему-то вынести это словосочетание на коробки и в рекламные буклеты.

Тем не менее, как мы выяснили ранее, сенсорных программ, кроме программы «РИС», нет, но очень хочется. Мы хоть и наполовину азиаты, но разнообразие каш и гарниров у нас гораздо шире. Мы с удовольствием уминаем и перловку, и гречку, и овсянку, и пшенку, да еще хотим выбрать на воде или на молоке, да еще добавить изюму, яблочка или тыквы… и мы тоже хотели бы иметь для этого сенсорные программы. А наши скрепы — Йогурт и Творог? Создавать такие программы, как вы уже наверное поняли, придется с нуля и почти вслепую — скопировать не у кого, а ноосфера молчит.

Самая важная и ответственная часть разработки сенсорной программы — калибровка сенсоров и ПИД регулятора. Выглядит это так (далее прямая речь нашего инженера, орфография и артикуляция сохранены):

Для ПИД регулятора была написана функция (финальный код):

003

Основой служила формула:

002

Никаких оптимизаций и упрощений не проводилось. Предоставлено решение «в лоб». Единственное, в ходе тестирования было решено наложить ограничение на накопленную невязку равную 10Ki.
Функция вызывалась раз в полсекунды. В качестве данных она получает уставку и текущую температуру. Выдает процент мощности, который должен быть в данный момент.
Следует заметить, ввиду несовершенства примененной цепи синхронизации с сетью, а также конечным временем включения симисторов, существуют «мертвые зоны» в диапазоне управления. Это около 4% снизу и около 2% сверху. Т.е. на управляющие воздействия в 4%,3%,2%,1%,0% ТЭН выдает одно и тоже значение  около 15Вт. ТЭН не отключается полностью, и это — существенный недостаток при хорошей теплоизоляции мультиварочной чаши. Так же и сверху: 98%, 99%, 100% всегда одно и тоже воздействие около 780Вт. Всего этого неудобства планируется избежать, применив число-импульсное (вместо текущего фазового) управление мощностью в последующих вариантах.
Было решено тестирование проводить на 1л воды. Управляющий термодатчик был установлен в крышке мультиварки.
В ходе тестирования дополнительно фиксировались температура воды и потребляемая устройством мощность сторонними приборами.
Первым включением ненастроенного регулятора (коэффициенты не фиксировались), был получен следующий график. Уставкой была выбрана температура 90С:

001

Несмотря на поспешность эксперимента, графики дают полезную информацию:
Ни температура крышки, ни температура внутренней поверхности чаши не равна температуре воды в чаше.
Наш термодатчик на базе NTC-резистора имеет некую температурную инерцию по сравнению с К-термопарой логгера Fluke. Видимо сыграло различие масс датчиков. Также имеются небольшие разногласия в их показаниях.
График температуры крышки имеет определенный «пик», соответствующий образованию конденсата на крышке и, как следствие, изменению его теплоемкостных характеристик. Полезный эффект для автоматического (сенсорного) определения момента кипения.
Ненастроенный регулятор «пошел в разнос»: на графике видны колебания, увеличивающие свою амплитуду.
Первой «пристрелкой» были коэфф-ты Kp=20 Ki=0.002. Здесь и впоследствии уставка равна 80С. Результат получился следующий:
Image 2

Наблюдается большое перерегулирование, а в нашем случае, перегрев воды в начале. Также видны колебания. Понятно, что настройку двух параметров одновременно вести не стоит. Было решено настраивать пропорциональный коэффициент.
Ввиду программной ошибки наблюдалось отсутствие регулирования здесь:
004

Эта ошибка была исправлена.
В следующем эксперименте Кп=10, остальные коэфф-ты равны нулю:

Image 3

Опять большое перерегулирование, но колебаний нет и точность поддержания температуры достаточно высока. Температура воды в этом эксперименте не фиксировалась. Поясню образовавшуюся ступеньку на графике:
005

В это время произошло зависание скрипта, который забирал данные с регулятора. Поэтому небольшая часть данных потеряна. Также были приняты меры по устранению последующих зависаний скрипта.
В целях борьбы с перерегулированием было решено уменьшить Кп до 2. Результат:

Image 5

Перерегулирования нет, но и нагрев затянулся. Как и положено пропорциональному регулятору – наличие статической ошибки, которая с уменьшением Кп только увеличилась. Статическая ошибка около 5С. Теория рекомендует вводить интегральную составляющую в регулятор, что мы и сделаем в следующем эксперименте.
В этой попытке коэфф-ты были следующие Kp=2 Ki=0.0001 Kd=0:

Image 6

Появилось небольшое перерегулирование и статическая ошибка не успела скомпенсироваться за время эксперимента, хотя и характер изменения температуры верный. Очевидно, необходимо увеличивать величину коэфф-та интегральной составляющей.
Коэфф-ты следующего эксперимента Kp=2 Ki=0.001 Kd=0:
Image 7

Наличествует перерегулирование и колебания, но точность высока. Статическая ошибка скомпенсирована!
Пояснить нехарактерный вид графика не могу. Вероятнее всего конденсат попал на датчик. По крайней мере, так было, когда я проверял его, желая найти причину.
В следующем эксперименте в программный код было добавлено ограничение на интегральную составляющую. Сделано этого для снижения перерегулирования. Также был добавлен дифференциальный коэфф-т по той же причине.
Эксперимент с коэфф-тами Kp=2 Ki=0.001 Kd = -10:
Image 8

Видим, что перерегулирование осталось на прежнем уровне, но качество стабилизации улучшилось. Точность около 0.5С. Виден «шум» потребляемой мощности. Это эффект от введения Kd.
После консультации с поваром было решено остановить такие «общие» эксперименты и подгонять коэффициенты под каждый рецепт индивидуально.
Поваром было замечено, что для приготовления йогурта перегрев недопустим. Так как регулятор с интегральной составляющей всегда работает с перерегулированием ( хотя и малым ), вероятно для режима «йогурт» придется отказаться от интегральной составляющей, а ограничиться только пропорциональной с соответствующей коррекцией уставки (на величину статической ошибки) либо очень точно подобрать все коэффициенты.

____________________________________________

Как вы понимаете, уважаемые читатели, это самое начало создание прибора, который будет иметь право называться «МУЛЬТИВАРКОЙ». И будет иметь право носить на себе кнопку «Йогурт»… Йогурт — это очень не просто, ибо как говорил еще Конфуций: «Творожная масса — это творожный импульс, деленный на творожную скорость».

____________________________________________

Данный пост явлется логическим продолжением серии постов о создании Идеальной панели управления Идеальной мультиваркой. Предыдущие посты про это тут, тут и здесь. Или просто выбрать все записи по тэгу «Клуб Разработчика»

ПРОГРАММИРУЕМ!

Вот — собрали стенд для программирования первых режимов и отладки сенсоров. В качестве тестового образца выбрали местную модель PHILIPS HD4747 по двум причинам: отсутствия этой модели на российском рынке (чтобы никому не было обидно) и наличия у нее поворотного регулятора режимов. Заявленная мощность 825 Ватт, которую она честно выбирает, объем чаши 5 литров, толщина стенок чаши 2мм., покрытие  — безымянное PTFE. Управлятор — наш УИМ-1, который, как вы помните, мы собрали неделей ранее. Ввод данных с нижнего термодатчика мы отключили и выясняем температуру дна чаши термопарой от FLUKE Hydra. Верхний датчик — 103AT-2 10.0K  NTC thermistor японской компании SEMITEC. Его мы тоже дублируем термопарой Гидры.
Стенд представляет из себя плату контроллера, который подключен к силовой плате. Управление мощностью симмисторное, фазовое. К контроллеру подключены программатор для оперативных изменений в прошивки МК, а так же USB-COM преобразователь для отладочных целей. Контроллер на основании заданной программы реализует различные алгоритмы регулирования.

Далее просто картинки, потому что сказать пока нечего — только начали.

stend_01

Управляющая и силовая платы аккуратненько прикручены к бамбуковой дощечке. Осцилограф контролирует фазовый преход через «0″ и мы видим когда открываются симисторы.

stend_04

Вид спереди. На мониторе два наших главных развлекательных ресурса — форум iXBT и программа CooCox.

stend_05

Вид сзади.

stend_06

Вид сверху.

stend_07

Детали для ценителей чистоты стиля :)

stend_09

Первый результат — эсперимент для  выбора коэффициентов ПИД регулятора по упрощенному методу Циглера-Никольса.

 

Вот примерно так мы будем работать ближайшее время над отладкой датчиков и программированием первых программ Идеальной Мультиварки. Первая программа которую мы создадим: «Максимально быстро вскипятить литр воды и удерживать темпертуру 95 градусов по таймеру».

Для контраста несколько фото с китайской фабрики WEKING- так программируется Редмонт :) К сожалению в кадр не попала огромная ленивая крыса, которая вольяжно прохаживалась по столам, контролируя исполнение программ «молочная каша» и «гречка по-купечечки». Так или даже еще хуже выглядит процесс на всех китайских фабриках производящих «мультиварки» для российских CTM.

weking_02

weking_01

weking_03

weking_04

weking_06

weking_07

weking_05

А вы говорите «Мультиповар»….

 

ПАНЕЛЬ УПРАВЛЕНИЯ ИДЕАЛЬНОЙ МУЛЬТИВАРКОЙ

control_panel

Итак, пожалуй первый интересный пост — первичный дизайн панели управления Идеальной Мультиварки. Основная идея — универсальность. То есть мы очень грубо и приблизительно разделили пользователей нашего прибора на три основные категории:

1. Те, кто пользуется в основном автоматическими программами

2. Те, кто пользуется в основном только ручной регулировкой  всех параметров

3. Те, кто любит поковыряться с настройками и возможностью программировать.

Для первой категории — 36 предустановленных программ, для второй — регулятор аналогичный простой газовой плите и для третьих — куча всяких кнопок и возможностей.

Описание функционала может вызвать легкое непонимание что к чему, так как писал его мало того что инженер, но еще и инженер стремящийся писать простым человеческим языком. Согласны — получилось у него не очень, но если постараться вникнуть, то понять суть можно.

 

Левая часть панели управления идеологически отвечает за время, правая за мощность/температуру.

Слева:

«Отложенный старт» (функция). При нажатии кнопки »Отложенный старт» регулятор времени выставляет время к которому должна закончиться выбранная программа (например 8.30). Время определяется по внутренним часам прибора. На дисплее показывается «8.30″. Если программа не выбрана специально, повторяется последняя программа выбранная для этой функции.

Порядок выбора:

1. Нажмите кнопку «Отложенный старт». Надпись «Отложенный старт» на кнопке начинает светиться. На дисплее мигает последнее значение времени для этой функции выбранное пользователем (например 8.30). Мигает кнопка последней выбранной программы (например «КАША»).

2. Если изменений вносить не нужно, нажмите кнопку «Отложенный старт» повторно. Время на дисплее и кнопка программы перестают мигать. Начинает мигать кнопка «Старт»

3. Нажмите кнопку «Старт» для подтверждения запуска функции. Раздается звуковой сигнал. Гаснут все кнопки кроме кнопки «Отложенный старт» и кнопки «КАША». Дисплей показывает текущее время и время окончания программы.

Функция срабатывает только при закрытой крышке. Если крышка открыта — подтверждения старта не происходит. Дисплей показывает слово «LID OPEN». Нужно закрыть крышку и нажать кнопку «Старт».

Если нужно изменить время и программу, то после внесения изменений — те же действия.

При сбое электропитания не более 60 секунд, функция сохранит установки и программа будет выполнена. При сбое более 60 секунд функция прекратит выполнение программы и выведет на дисплей  «POWER OFF» и время когда произошел сбой.

Функцию можно остановить нажав кнопку «Стоп». Время запуска программы на дисплее и кнопка «Отложенный старт»начнут мигать. Повторное нажатие кнопки «Стоп» отменит выполнение функции. Если не нажимать кнопку «Стоп» повторно в течении 10 секунд, то выполнение функции продолжиться.

Если при выполнении заданной программы сенсорика выявит не соответствие данных программе (например забыли положить ингредиенты), то на дисплей выводится «PROG. ERROR», раздается звуковой сигнал и выполнение программы прекращается.

По окончании программы, автоматически запускается функция «Поддержания горячим» согласно установкам этой функции. Если функция «Поддержания горячим» не задана, то запускается режим «Поддержания горячим по умолчанию» в течении 30 минут. Раздается звуковой сигнал каждые 3 минуты.

 

Кнопка «Таймер» (запатентовано!).

Переводит регулятор времени в режим «Независимый таймер». В этом режиме можно просто задать время по истечении которого прозвучит звуковой сигнал. На дисплее отражается выбранное пользователем время и обратный отсчет. Кнопка «Таймер» светится. По окончании времени гаснет.

 

«Сохранить горячим» (функция). Функция задает время и температуру сохранения блюда горячим после завершения программы. Может задаваться независимо — для любой программы (заданная) или быть задана для каждой программы отдельно (специальная).

Порядок выбора:

1. Нажмите кнопку «Сохранить горячим». Надпись «Сохранить горячим» мигает. Установите желаемое время (до 12 часов с шагом 30 мин) и температуру (от 40 до 70 градусов с шагом 10 градусов). Выбранные значения на дисплее мигают. Нажмите повторно кнопку «Сохранить горячим» для подтверждения выбора. Дисплей перестает мигать, выбранные значения показываются на дисплее еще 10 сек. Надпись «Сохранить горячим» — светится постоянно. Чтобы посмотреть (вспомнить) установленные значения нажмите кнопку «Сохранить горячим» — дисплей выведет установленные значения.

2. Чтобы отключить функцию нажмите кнопку «Сохранить горячим» и выберете регулятором времени «0″. Повторно нажмите кнопку «Сохранить горячим». Надпись «Сохранить горячим» — не светится.

3. Выбранные значения функции «Сохранить горячим» запускаются автоматически по окончании любой программы если это логично для этой программы.

4. Для любой программы можно задать собственные значения функции не отменяя общие установки. Для этого ДО подтверждения выбора программы кнопкой «Старт» нажмите кнопку «Сохранить горячим» и установите нужные время/температуру, нажмите кнопку «Сохранить горячим» повторно и нажмите кнопку «Старт». Установки функции «Сохранить горячим» для отдельной программы (не общие) не сохраняются и их нужно вводить каждый раз заново (кроме программ программируемых на компьютере).

Функция срабатывает только при закрытой крышке в момент окончания программы. Если крышка открыта — функция не работает. Дисплей показывает слово «LID OPEN». Раздается звуковой сигнал.

 

Кнопка «Выключение/бесконечность»

Данной кнопкой можно выбрать действие прибора по окончании заданного времени (режим «Мультиповар»). «Выключение» отключает нагрев, раздается звуковой сигнал. «Бесконечность» — прибор продолжает работать на выбранных установках, раздается звуковой сигнал каждые 30 секунд. Дисплей показывает время прошедшее после установленного.

Кнопка с надписью «10″ (встроена в регулятор) — переключает шаг регулятора времени с 1 минуты на щелчок на 10 минут на щелчок. Соответственно светится или цифра «1″ или цифра «10″.

 

Правая часть панели управления идеологически отвечает за установки мощности/температуры.

Правый поворотный регулятор может работать как режиме установки температуры, так и в режиме регулировки мощности. Переключение между режимами осуществляется нажатием  соответственно кнопок «Мощность» и «Температура».

Начало ручной регулировки мощности и температуры переводит прибор в режим «Мультипавар». Если возникла необходимость ручной регулировки во время выполнения автоматической программы нажмите кнопку «Мощность» или «Температура» — начнет мигать кнопка исполняемой программы. Повторное нажатие на кнопки «Мощность» или «Температура» подтверждает прерывание автоматической программы и переход в режим «Мультиповар». Кнопка прерванной программы гаснет. Если повторного нажатие не происходит в течении 10 секунд исполнение автоматической программы продолжается.

Ручная регулировка мощности.

1. Нажмите кнопку «Мощность» и выставите нужное значение. Дисплей отражает уровень мощности в виде процентного графика от 0 до 100 процентов (при включении прибора мощность по умолчанию 50%). Выставленная мощность будет поддерживаться постоянно до внесения изменений или выключения прибора вручную или аварийного отключения при превышении критической температуры.

2. Для заданного уровня мощности можно установить время в течении которого она будет поддерживаться. Нажмите кнопку «Мощность» — на дисплее отразится мощность по умолчанию (50%). Установите нужную мощность (например 100%) и регулятором времени установите время поддержания этой мощности (например 10 мин.). По истечении заданного времени раздастся звуковой сигнал и нагрев отключится. Добавить/убавить время для выставленной мощности или добавить/убавить мощность для выставленного времени можно в любой момент. Чтобы выставленная мощность поддерживалась постоянно регулятор времени должен быть в позиции «0″.

Ручная регулировка поддерживаемой температуры. Данный режим регулятора температуры корректно работает только при закрытой крышке.

Нажмите кнопку «Температура» и выставите желаемую температуру. Выставленная температура будет поддерживаться постоянно или заданное время. Данный режим имеет два варианта окончания. Для постоянного поддержания заданной температуры регулятор времени должен быть в позиции «0″ (светится кнопка «Бесконечность»). Для отключения прибора по истечении заданного времени выберете режим «Выключение». Время работы с открытой крышкой  (перемешивание, добавление ингредиентов) и время необходимое для стабилизации температуры не учитывается таймером. Если крышка открыта более 5 минут режим поддержания температуры установленное время отключается. Раздается звуковой сигнал, дисплей показывает «0 минут».

Кнопка «Стоп» имеет два режима срабатывания.

Разовое нажатие кнопки «Стоп» прекращает работу исполняемых программ/режимов в соответствии с их установками.

Удержание кнопки «Стоп» в течении 3 секунд отключает панель управления (защита от случайного нажатия). Подтверждается звуковым сигналом, на дисплей выводится надпись «LOCK». Выход их режима блокировки панели управления осуществляется удержанием кнопки «Старт» в течении 3 секунд. Режим «Таймер» в режиме блокировки продолжает работать.

Программатор.

Для выбора предустановленной программы нажмите кнопку «АвтоПрограмма». При разовом нажатии кнопки «АвтоПрограмма» вы светится верхний список программ, при повторном — нижний список. Нажмите кнопку выбранной программы, начнет мигать эта программа и кнопка «Старт». Нажмите кнопку «Старт» для подтверждения выбора. Для прерывания работы программы нажмите кнопку «Стоп» — кнопка «Стоп» и кнопка исполняемой программы начнут мигать. Повторно нажмите кнопку «Стоп» в течении 10 секунд. Если «Стоп» не будет нажата повторно, программа продолжит работу.

Создание собственной программы на базе предустановленной (только изменение времени). Нажмите «АвтоПрограмма», выберите нужную программу (например «Каша»), нажмите «Старт» для подтверждения. Регулятором времени установите время — добавьте/убавьте от предустановленного занчения. По завешении программы на дисплее отразится вопрос «Сохранить?». Нажмите кнопку «Своя программа», выберите свободную ячейку, нажмите кнопку «Сохранить», На дисплее отразится «Каша + 20 мин.». Нажмите «Старт» для подтверждения. Можно добавлять/сокращать время можно сколько угодно раз в процессе исполнения программы и после ее окончания до нажатия кнопки кнопки «Сохранить». Сохранится суммарное количество добавленного/убавленного времени.

Запуск измененной программы. Нажмите кнопку «Своя программа». Начнет мигать ячейка памяти куда она записана и название программы на базе которой она была создана. На дисплее отразится «Каша + 20 мин.» Нажмите «Старт» для подтверждения.

Создание собственной программы с нуля.

Нажмите кнопку «Своя программа». Установите время, мощность/температуру. Выберете ячейку, нажмите кнопку «Сохранить», нажмите «Старт» для подтверждения.

ИЛИ.

Режим записи действий пользователя. Нажмите кнопку «Своя программа». Нажмите кнопку «Ввод». Начните готовить, регулируя любые параметры «Мультиповара» по ситуации. По окончании приготовления блюда, выберете ячейку, нажмите кнопку «Сохранить», нажмите «Старт» для подтверждения.

Загрузка программы созданной на компьютере. Установите модуль NFC в обозначенное место. Кнопка NFC начнет мигать. Нажмите кнопку «Своя программа», выберите свободную ячейку, нажмите кнопку «NFC», нажмите кнопку «Сохранить».

Очистка ячейки памяти. Для удаления программы из ячейки памяти, нажмите кнопку «Своя программа», выберите ячейку которую нужно очистить, нажмите кнопку «Отмена», нажмите кнопку «Стоп» для подтверждения.

 

К обсуждению и конструктивной критике приглашаются все заинтересованные.

 

РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ (УИМ-1)

Сначала хотели назвать пост — «Власть Бога под пальцами», но потом подумали, что перебор. Тем не менее, как и обещали, рассказываем о создании управлятора для пока еще виртуальной Идеальной Мультиварки. Задачи, которые ставятся перед первой версией Управлятора Идеальной Мультиварки (УИМ-1) несложны:

1. Регулировать мощность одного ТЭНа в пределах от 0 до 2000 Ватт с дискретностью 20 Ватт (100 машинных единиц).

2. Выставлять желаемую температуру — программировать термосенсор.

3. Выставлять желаемое время — программировать таймер.

4. Выводить всю информацию на монитор компьютера.

5. Быть простым, надежным и универсальным.

На роль регуляторов мы пригласили два энкодера с функциями кнопки, то есть, каждый энкодер сможет регулировать два независимых параметра. На один энкодер мы повесили функции регулировки мощности и температуры — в одном положении он регулирует мощность ТЭНа, в другом — температуру, которую мы хотим получить и зафиксировать. Переключение между этими режимами будет осуществляться большой красной кнопкой справа от регулятора, чтобы пользователь однозначно знал — переключил он режим регулятора или нет. Также переключение режимов будет отражаться переключением светодиодов. На другой энкодер мы повесили функции регулировки времени. В обычном режиме он будет регулировать время с шагом в минуту, в другом режиме с шагом 10 минут. Зеленая кнопка справа от него будет переключать режимы «что делать мультиварке, когда установленное время вышло»: один режим — издать писк и выключится, другой режим — издать писк и продолжать варить, периодически напоминая о себе тем же писком (раз в три минуты). То есть, если пользователь заглянул под крышку и понял, что «пусть еще поварится», то для него как раз этот второй режим. Каждый режим также будет напоминать о себе светодидом.

001

Такой вот незатейливый функционал был задуман.

002

Так вызлядело ТЗ нашему инженеру :) Как ни странно, он все почти сразу понял.

003

Подобрав компоненты, мы определили размеры будущего Пульта Управления. Опытным путем мы определили, что идеальный диаметр для крутилки регулятора — 40 мм. Это достаточный диаметр, чтобы среднестатистического размера повар мог почувствовать уверенность при управлении совершенной машиной, а не какой-нибудь там рисоваркой.

004

Работа инженера системотехника — дело неблагодарное, со стороны кажется, что человек ничего не делает и зря получает зарплату. Но как только мы уже собрались идти на разборки — он распечатал нам дизайн готового Управлятора и смерил нас взглядом превосходства интеллекта над физической силой.

005

Так управлятор выглядит на мониторе компьютера в программе ALTIUM Designer.

006

Так инженер развлекал нас, чтобы мы не скучали — понавтыкал в распечатку компонентов и дал нам поиграть. А сам тем временем отправил файл с дизайном на фабрику, которая делает печатные платы.

007

Прошло долгих пять дней и китайцы наконец-то прислали нам нашу первую ПИСИБИшку. Выглядит почти как настоящая.

008

На нее тут же напаяли кучу всякого (список того, чего напаяли, ниже).

009

Итак УИМ-1 физически готов, он красив, как Бред Пит, и теперь должен стать умен, как Онотоле Вассерман. Для этого в него нужно загрузить душу и интеллект. Чем и займемся далее.

Коротко в цифрах и терминах:

В качестве мозга был выбран микроконтроллер на базе ядра ARM Cortex-M0 тайваньской компании Nuvoton, а именно NUC130LE3CN. Периферия этого микроконтроллера несколько избыточна для нашей задачи, но «лучше больше, чем меньше». Средой разработки была выбрана CoIDE китайской компании CooCox ввиду бесплатности, «Eclipse-based» интерфейса, наличия «Wizard»-а. Все это снижает сложность разработки, а это важно, еcли нет опыта работы с 32битными ядрами. Внутрисхемное программирование и отладка осуществляется по SWD-протоколу. Сам отладчик встроен в отладочную плату. Мы используем отладочную плату NuTiny-SDK-NUC140 все той же тайваньской компании Nuvoton.

Регулировка мощности будет осуществляться симисторами BTA12.

Напоминаем, что если Вам интересно следить только за разработкой, то вы можете переходить только по тематическим ссылкам или выбирать посты по тэгу «Клуб Разработчика»

Прямая ссылка на пост про карбон

 

 

КАРБОН!

carbon_03

Итак мы решили что нагревательный элемент нашей Идеальной мультиварки будет карбоновым, а на коробке напишем: «высокий продукт нанотехнологий», или «продукт высоких нанотехнологий», или «высокий нанопродукт технологий» или как там еще придумают ушлые рекламщики. И пусть Чубайс съест свою шляпу (или что там ему готовит на ужин его высокоинтеллектуальная жена).

carbon_01

Нанотехнологии в Китае любят, несмотря на то, что не знают, что они «нано», и инфракрасные карбоновые излучатели в Китае производят все, кому не лень. Поэтому заказать нужные образцы не составило труда. В результате мы располагаем для тестирования двумя вакуумными трубками на 1200 и 300 ватт. Соответственно, 1200-ваттный нагреватель мы предполагаем вниз – под чашу, а 300-ваттный сверху над чашей для получения румяных корочек.

carbon_02

Если же серьезно, то у карбонового нагревателя большое количество преимуществ по сравнению с любым другим известным науке типом нагревателя. Во-первых, скорость нагрева. Хочется сказать красиво – мгновенная, но «мгновение» термин ненаучный и несистемный, поэтому скажем – очень быстрый. То есть, после подачи соответствующей мощности на карбоновую спираль температура поверхности будет уже 600 градусов через пару нано-секунд. Почти, как газовая горелка. То есть, с 10 минутами разогрева традиционных мультиварочных алюминиевого или стального ТЭНов ни в какое сравнение. В сравнение только галогенная лампа с  вольфрамовой спиралью, но только по скорости нагрева, а по другим параметрам…, но это уже – во-вторых. Во-вторых, карбон – ВЕЧЕН! Почти как Путин, но еще вечнее.

carbon_05

То есть, карбоновая спираль в отличие от вольфрамовой просто физически не в состоянии перегореть. Вольфрам – металл и, соответственно, подвержен окислению. При сильном нагреве – еще более подвержен, поэтому к нему в трубку закачивают специальный газ – галоген, который собирает разлетающиеся кусочки вольфрама и возвращает их на место.

Вольфрамовая нить под микроскопом. Видно как вырванные куски метала из одного места осаждаются в другом.

Вольфрамовая нить под микроскопом. Видно как вырванные куски метала из одного места осаждаются в другом.

Но, поскольку он возвращает их хаотично и как попало, – не туда, откуда они отлетели, – то через некоторое время вольфрамовая спираль становится в одном месте толще, а в другом тоньше, что приводит к обрыву или, как у нас говорят, – перегоранию. От карбона же ничего не отлетает, и он остается цел и невредим все сто миллионов лет гарантийного срока. Соответственно, и газ-галоген ему не нужен – простого вакуума вполне достаточно.

carbon_07

В-третьих, карбон обладает так называемым отрицательным температурным коэффициентом (NTC), то есть омическое сопротивление уменьшается при росте температуры, что значит уменьшение расхода электроэнергии при увеличении температуры. У металлов, и вольфрама в том числе – наоборот.

Карбон - по сути тот же уголь, поэтому при нагреве излучает спектр того же диапазона.

Карбон — по сути тот же уголь, поэтому при нагреве излучает спектр того же диапазона.

Ну и самое главное – в-четвертых, карбоновый нагреватель выдает нам идеальную длину волны Инфракрасного Излучения – 1800-2400 нанометров, как раз ту, которая излучается угольками костра, когда мы готовим шашлык. То есть вкус блюд, термически обрабатываемый именно этим спектром ИФ-излучения, получится идеальным. Ни один другой нагревательный элемент не излучает такого уникального спектра, поэтому выбор для кулинарных нужд оптимален.

Из минусов есть только один – внутреннюю чашу мультиварки придется делать из стеклокерамики, ибо только кварцевое стекло пропускает через себя инфракрасное излучение без задержек и искажения спектра. То есть, если мы будем бить по мультиварке молотком или сбрасывать ее с пятого этажа, внутренняя чаша, увы, разобьется и нам придется идти обедать в Макдональдс. Но ведь никто не бросает на стеклокерамические варочные панели кастрюли с супом. И если обращаться с прибором аккуратно, то разбить кварцевое стекло довольно сложно, тем более, что мы проложим чашу резиновыми прокладками со всех сторон. А чтобы разбить вакуумную лампу карбонового нагревателя, придется немало потрудиться – как минимум разобрать прибор, что будет не так просто в домашних условиях.

 

1200 Ватт отличаются от 300 Ватт и количеством нано-нитей и длиной самой спирали.

1200 Ватт отличаются от 300 Ватт и количеством нано-нитей и длиной самой спирали.

На фото, любезно предоставленном нам фотоаппаратом Canon D6, два первых лабораторных образца вакуумных карбоновых ламп, произведенных где-то в дебрях китайской провинции Цзянсу. Мы пока не выясняли, в каких условиях их там произвели и соблюдали ли китайские рабочие все технологические требования при их производстве, но нам сейчас важно просто подключить их к электричеству и измерить все, что можно измерить в условиях нашей лаборатории. Измерить в данный момент мы можем только температуру и потребляемую мощность, на основании чего мы сделаем  глубокомысленные выводы о зависимости температуры от потребляемой мощности. Между прочим, это важно, так как таблица этой зависимости ляжет в основу тех программ управления нагревом, которые мы потом напишем.

carbon_10

Тем не менее, как видно на фото, внутри колбы находится молибденовый контакт, схвативший за хвост карбоновую нить. Нам это не особо нравится, так как мы обещали вам вечность нагревательного элемента, а молибден, как бы хорош он ни был, все-таки метал, а, значит, подвержен разрушению. Поэтому мы будем изыскивать возможность изготовления лампы таким образом, чтобы внутри вакуумной колбы оставался только карбон, а все металлические части торчали только снаружи. Но это в будущем, а пока измеряем и осмысляем то, что есть.

Как и все в этом мире – все не так просто, как хотелось бы. Так, для того, чтобы регулировать мощность, нужен сам регулятор мощности. Поэтому сначала нужно изобрести и изготовить этот регулятор. Изобрести – дело пяти минут, а вот для изготовления потребовалось время и знание китайского интернет-магазина TaoBao, где мы и закупили все необходимое для постройки регулятора мощности.

Кстати, если Вам интересно следить только за разработкой то вы можете переходить только по тематическим ссылкам или выбирать посты по тэгу «Клуб Разработчика»
Прямая ссылка на Регулятор

А пока, чтобы и не мешать нашему инженеру собирать регулятор, да и самим не скучать мы разберем мультиварку Panasonic SR-TMH181. Дело нехитрое, но познавательное, особенно для тех, кто еще никогда мультиварок не разбирал.