www.mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Integrator mit großer Zeitkonstante


Autor: Franz Gans (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich brauche für eine ultrapräzise Temperaturregelung einen PI-Regler.
Der Integrator sollte eine Zeitkonstante von mindestens 100 Sekunden 
haben.
Ich würde jetzt mal so vorgehen, das ich einen geeigneten OP suche, die 
Temperaturabhängigkeit der Offsetspannung und des Input-Bias-Current 
sollte möglichst gering sein.
Als Schaltung würde ich den Standart Integrator aus dem Lehrbuch nehmen, 
aber den +Eingang über einen Widerstand an Masse legen.
Wenn ich als Widerstand z.B. 1M nehme brauche ich für 100s Zeitkonstante 
100µF. Das ist mit parallelschaltung von 10 Stk MKS-2 10µ schon fast 
nicht mehr praktikabel. Außerdem möchte ich mit dem Widerstand eher 
weiter runter als 1M, dann brauche ich eine noch größere Kapazität...
Elko, Tantal, Goldcap etc. kommen wegen Leckströmen wohl nicht in Frage.

Was kann man tun?

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Was kann man tun?

- LF355, AD515; OP41, etc. nehmen sowie 10 bzw. 22 MOhm bzw. 220 MOhm 
etc.

oder

- digitaler Integrator mit V/F Wandler, Zähler und D/A

oder

- das ganze gleich in AVR/uC realisieren.

Autor: Andy N. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Als OP wäre der AD8629/8628 geeignet

Autor: Leon (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich kann dir zwar nicht direkt weiterhelfen aber wozu brauchst du diese 
große Zeitkonstante?

Autor: Udo. R. S. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Und wofür eine "ultrapräzise" Temperaturregelung?
Wie sieht denn die Anwendung aus?

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Solche Integratoren verwendet man nicht. Ein vernuenftiger Regler 
verwendet Anti-Windup. Das bedeutet, wenn das Stellglied and die 
Begrenzung faehrt wird der Integrator gestoppt.

Autor: Reinhard Kern (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

sobald Integrationszeiten > 1 s ins Spiel kommen, sind digitale Lösungen 
überlegen. Sie bieten auch viel mehr Freiheitsgrade, z.B. die 
Integration über eine genau bestimmte Zeit.

Gruss Reinhard

Autor: Franz Gans (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Andy N. schrieb:
> Als OP wäre der AD8629/8628 geeignet

Ja, sieht nicht schlecht aus, brauche aber was für Versorgung mit +-15V.
Rail to Rail ist nicht notwendig.

Autor: Franz Gans (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Nebliger Tag schrieb:
> Solche Integratoren verwendet man nicht. Ein vernuenftiger Regler
> verwendet Anti-Windup. Das bedeutet, wenn das Stellglied and die
> Begrenzung faehrt wird der Integrator gestoppt.

Der I-Anteil wird gebraucht um die Soll-Ist-Differenz auf Null zu 
bekommen.
Ist die Zeitkonstante des I-Anteils zu klein, fährt der Regler zu 
schnell hoch und die ganze Kiste macht die schönsten Regelschwingungen.

Natürlich wird der Integrator limitiert, versteht sich von selbst!

Autor: Franz Gans (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Reinhard Kern schrieb:
> Hallo,
>
> sobald Integrationszeiten > 1 s ins Spiel kommen, sind digitale Lösungen
> überlegen. Sie bieten auch viel mehr Freiheitsgrade, z.B. die
> Integration über eine genau bestimmte Zeit.
>
> Gruss Reinhard

Digitale Regler sind hübsch, aber was ist wenn die Auflösung des 
AD-Wandlers zu grob ist?

Das war eine rhethorische Frage, man schaltet vor den AD-wandler einen 
Verstärker, der selber temperaturgeregelt ist. Die analogen 
Eigenschaften dieses Verstärker limitieren die Performance des 
Regelkreises.

Autor: oszi40 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>>ultrapräzise Temperaturregelung
>>100µF  +/- 20%?  :-) TK=?
>AD8629 - Zero-Drift, 5V
Dann wäre da noch die thermische Trägheit des Systems.

Das wird wohl analog nicht ganz einfach werden.

Autor: Reinhard Kern (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Franz Gans schrieb:
> Digitale Regler sind hübsch, aber was ist wenn die Auflösung des
> AD-Wandlers zu grob ist?

Am einfachsten: man nimmt einen geeigneten ADC. Im Fall einer 
Temperaturregelung kann das kein Problem sein, denn 300 K aufgelöst mit 
16 bit ergibt ca. 5 mK. Ich traue ja manchem manches zu, aber ich mache 
auch selbst seit Jahrzehnten Temperaturregler: die Regelung, für das 
nicht reicht, möchte ich sehen!

0,1 K bzw. 100 mK traue ich mir ja zu, aber wer dazu sagt "kein Problem, 
machen wir alles mit Teilen aus der Bastelkiste" hat wohl eher keine 
Ahnung. 10 mK oder besser wäre internationale Spitzenklasse. Der 
Fragesteller hat sich leider bisher nicht dazu verleiten lassen, näher 
zu erklären, was er unter "ultrapräzise" versteht.

Gruss Reinhard

Autor: Anja (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

wenn OP-Amp mit +/-15V dann ist vielleicht ein LTC1150 geeignet?

http://www.linear.com/pc/productDetail.jsp?navId=H...

http://cds.linear.com/docs/Datasheet/1150fb.pdf

Autor: Ulrich (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wenn das System so langsam ist, sollte man digital arbeiten. Bei 
niedreiger Rate sind AD Wandler mit hoher Auflösung (>=16 Bits) relativ 
leicht zu bekommen. Die Schwierigkeiten die Genauigkeit zu erreichen 
sind nicht ohne, aber das Problem hat man beim rein analogen Regler noch 
mehr.

Es gibt schon ein paar seltene Fälle wo 16 Bit für eine 
Temepraturmessung knapp werden, ist aber wirklich die Ausnahme. Ein 
Beispiel wären empfindliche Kalorimeter, wo man schon mal gerne auch 
noch 1 mK Auflösen will, auch wenn die Genauigkeit etwas schlecher ist.

Autor: Kai Klaas (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Ulrich
>Wenn das System so langsam ist, sollte man digital arbeiten.

Auf jeden Fall! Ein gewöhnlicher Elko mit seinen unkalkulierbaren 
Leckströmen hat in einer Präzisionsschaltung nichts, aber auch garnichts 
verloren.

Kai Klaas

Autor: oszi40 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@KAi Ganz oben stand: parallelschaltung von 10 Stk MKS-2 10µ
So supergenau wird es da wohl auch nicht. Daher die Übelegung digital.

Beispiele wären hier nützlich.

Autor: Franz Gans (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Meine geringste Sorge dabei ist die Toleranz des Kondensators.
Würde die Kapazität um so und so viel % daneben liegen, was würde 
passieren?
Nichts, die Zeitkonstante wäre eine andere, die Regelung würde im 
schlimmsten Fall schwingen. Der TK des Kondensators spielt auch keine 
Rolle, die Regelschaltung würde Änderungen der Kapazität ausgleichen.

Autor: Kai Klaas (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>@KAi Ganz oben stand: parallelschaltung von 10 Stk MKS-2 10µ

Ja, danke. Ich hatte mich eigentlich auf den Schaltplan mit dem 1000µF 
Cap bezogen.

>So supergenau wird es da wohl auch nicht. Daher die Übelegung digital.

Die Lösung mit den zehn großen Foliencaps ist auch nicht optimal, da die 
Schaltung dann extrem empfindlich auf kapazitive Einkopplungen reagieren 
dürfte. Mal ganz abgesehen von der Größe der Schaltung...

Kai Klaas

Autor: Yussuf (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Bei Wima gibt's auch kleine Cap's.
Hier mal der Größenvergleich mit einem Dil8-Gehäuse.

Autor: Manfred von Antenne (dipol)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wenn es analog sein muss, dann vieleicht Tantalkondensatoren mit 
flüssigem Elektrolyt. Sind aber selten und sehr teuer.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Franz Gans schrieb:
> Meine geringste Sorge dabei ist die Toleranz des Kondensators.
> Würde die Kapazität um so und so viel % daneben liegen, was würde
> passieren?
> Nichts, die Zeitkonstante wäre eine andere, die Regelung würde im
> schlimmsten Fall schwingen. Der TK des Kondensators spielt auch keine
> Rolle, die Regelschaltung würde Änderungen der Kapazität ausgleichen.


Eben. Und darum schrieb ich Dir ja oben dass Du auf höhere Widerstände 
und entsprechende OPV gehen kannst. Da genügen sogar 1-2 Stück 10 uF MKS 
(spart Platz und Geld).
LF353 oder AD515 funktionieren da sehr gut im Bereich bis zu 
Zeitkonstanten von etlichen Minuten.

Für den ViertelStunden- bis Tagesbereich  ist die Zählermethode leicht 
machbar (die Teile kosten nun wirklich nicht viel).

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.