Hallo zusammen, ich habe ein Paar fragen bezüglich einer Schaltung, welche ich in letzter Zeit aufgebaut habe. Es gibt noch Probleme, welche ich nicht erkenne und brauche Hilfe. Ich möchte so etwas wie einen Inkubator, also einen Schrank, welcher kühlen und heizen kann, mit Peltierelementen aufbauen. Anhand der Bilder könnt ihr meinen aktuellen Stand sehen und die Schaltung nachvollziehen. Folgende Punkte zur Information: -ein oder mehrere Peltierelemente sollen Bidirektional angesteuert werden können(max Werte ca 12A und 24V) -Regelung übernimmt ein LTC1923 -PT1000 als Temperatursensor -Potentiometer oder I²C Digital Analog Wandler zur Solltemperatur Einstellung -Genauigkeit ca 0,5°C -H-Brücke mit N-Mosfets aufgebaut und Bootstrapping Treiberschaltung mit IR2110 -LC-Filterschaltung für PWM-Filterung -Aktuell eingestellte PWM-Frequenz: ca 100khz -Spannungsregler für 5V implementiert -Spannungsregler für 12 V implementiert für die Fet Treiber Für weitere Details bitte Fragen. Wie Ihr aus den Bildern im Anhang erkennen könnt, habe ich über mehrere Wochen das Datenblatt zum LTC1923 studiert und diese Schaltung entworfen. Ich musste mich in einige Themen einarbeiten und das ist jetzt dabei Herausgekommen. Bei der ersten Inbetriebnahme sind mir Dinge aufgefallen, welche ich hoffe mit eurer Hilfe gelöst zu bekommen. Der erste Test zeigte, dass ein Peltierelement (8V 3A) ohne Hitzeentwicklung der Schaltung bidirektional angesteuert werden konnte. Doch folgende Dinge sind mir unter Zuhilfenahme eines Oszilloskops aufgefallen: 1. Nur manchmal ist ein schönes PWM Signal (Ausgänge LTC1923 und vor der Filterschaltung) vorhanden. Meistens sehr viel wildes Zeug am Oszilloskop nur kein schönes PWM und trotzdem heizt und kühlt das Element wie eingestellt. 2. Bei erreichen der eingestellten Soltemperatur schaltet er sehr wild zwischen heizen und kühlen hin und her, um die Temperatur zu halten. Also eine sehr unschöne Regelung und nicht gut fürs Element. Ich hoffe auf Ansätze von euch. Im Datenblatt gab es ein Hinweis, wenn die Temperatur nicht sehr genau sein muss, dass man einen zweiten OP-Verstärker weglassen kann und man mit Sensor und Potentiometer direkt die Eingänge vom LTC nutzen kann. So habe ich es auch gemacht. (Seite 20 Figure 12) Ist das dann eigentlich noch ein PI-Regler und gäbe es Parameter, welche ich einstellen könnte, damit er einen soften Steady State erreicht oder ist das gar nicht möglich und es ist normal das er hin und her schaltet, wenn soll mit der ist Temperatur übereinstimmt. Leider kenne ich mich zu schlecht aus mit Analoger Regelungstechnik in Form von Operationsverstärkern. Im Grunde ist das System ja sehr träge und die vorgesehene Applikation für den LTC1923 ist sicher eine wesentlich schnellere. Hoffe ihr habt ein paar Ansätze für mich. Danke euch.
Re: Probleme mit LTC1923 Peltier Treiber Bidirekt Verständnisfrage Regelung und Beurteilung Schaltun
Lukas S. schrieb: > . Bei erreichen der eingestellten Soltemperatur schaltet er sehr wild > zwischen heizen und kühlen hin und her, um die Temperatur zu halten. Wenn dein Regler schwingt, ist die Verstärkung zu hoch
Re: Probleme mit LTC1923 Peltier Treiber Bidirekt Verständnisfrage Regelung und Beurteilung Schaltun
Lukas S. schrieb: > 1. Nur manchmal ist ein schönes PWM Signal (Ausgänge LTC1923 und vor der > Filterschaltung) vorhanden. Meistens sehr viel wildes Zeug am > Oszilloskop nur kein schönes PWM und trotzdem heizt und kühlt das > Element wie eingestellt. Dann zeig doch mal eine solche Messung mit dem wilden Zeug. Vielleicht ist es ein Messartefakt (wenn z.B. dein digitales Oszi zu langsam abtastet).
Re: Probleme mit LTC1923 Peltier Treiber Bidirekt Verständnisfrage Regelung und Beurteilung Schaltun
Wolfgang schrieb: > Wenn dein Regler schwingt, ist die Verstärkung zu hoch Wen du dir meinen Schaltplan ansiehst, an welchem Bauteil könnte ich denn die Verstärkung einstellen oder mal mit anderen Werten probieren? Achim S. schrieb: > Dann zeig doch mal eine solche Messung mit dem wilden Zeug. Vielleicht > ist es ein Messartefakt (wenn z.B. dein digitales Oszi zu langsam > abtastet). Leider kann ich erst nächste Woche die Oszi Bilder machen ich habe hier schonmal ein Bild, als das PWM-Signal einigermaßen zu erkennen war. Über weitere Hilfestellung würde ich mich sehr freuen insbesondere, wo ich hier an welcher Stelle Regelparameter einstellen könnte. (Widerstandswert oder Kondensatorgröße ändern?)
Re: Probleme mit LTC1923 Peltier Treiber Bidirekt Verständnisfrage Regelung und Beurteilung Schaltun
Lukas S. schrieb: > er weitere Hilfestellung würde ich mich sehr freuen insbesondere, wo > ich hier an welcher Stelle Regelparameter einstellen könnte. Dein U2 hat eine Verstärkung von ca. 10. Die könntest du problemlos reduzieren, wenn du R13 kleiner wählst. Den zweiten OPV in U2 solltest du nicht offen lassen - der kann undefinierte Sachen machen und zu "seltsamen Signalstörungen" führen. Schalte ihn z.B. als Spannungsfolger (d.h. Pin 4 mit Pin 5 verbinden) und gib irgendeine definierte Spannung auf Pin 3 (z.B. Vref). Die wichtigsten Einstellmöglichkeiten deines Reglers hast du in der Rückkopplung des Error Amplifiers (also EAout und FB). Lies dir das Kapitel "Closing the feedback loop" im Datenblatt durch. Die Werte optimal zu wählen ist nicht ganz einfach, aber im Datenblatt ist auf S. 20 ein pragmatischer Weg beschrieben, wie du zu vernünftigen Werten kommst. Ich geh mal davon aus, dass dein R20 10MegOhm haben soll (nicht 10mOhm). Das sind zwar typische Zahlenwerte, wie sie im Schaltungsbeispiel im Datenblatt verwendet werden, aber das muss nicht automatisch zu den Zeitkonstanten deines Aufbaus passen. Lukas S. schrieb: > Leider kann ich erst nächste Woche die Oszi Bilder machen ich habe hier > schonmal ein Bild, als das PWM-Signal einigermaßen zu erkennen war. Ok, das sieht auf jeden Fall mal nach einer PWM aus ;-) Und die 93 kHz passen wohl auch zur eingestellten Oszillatorfrequenz. Bei den nächsten Aufnahmen (mit dem "wilden Zeugs") bitte noch dazuschreiben, welcher Knoten deiner Schaltung in der Messung zu sehen ist. Und - falls dein Oszi das zulässt - möglichst einen Screenshot auf einen USB-Stick machen statt den Oszi-Bildschirm mit einer externen Kamer abzufotografieren. Dann lässt sich besser beurteilen, was das "wilde Zeugs" vielleicht verursacht.
Re: Probleme mit LTC1923 Peltier Treiber Bidirekt Verständnisfrage Regelung und Beurteilung Schaltun
Lukas S. schrieb: > Bei erreichen der eingestellten Soltemperatur schaltet er sehr wild > zwischen heizen und kühlen hin und her, um die Temperatur zu halten. Wenn so etwas auftritt, hilft es oft die Solltemperatur ein wenig zu verändern (Hysterese). Wenn vorher geheizt wurde, die Solltemperatur etwas erhöhen, damit nicht gleich versucht wird, die erreichte Temperatur gleich wieder durch Kühlen runterzuziehen und umgekehrt.
Re: Probleme mit LTC1923 Peltier Treiber Bidirekt Verständnisfrage Regelung und Beurteilung Schaltun
Sorry der letzte Satz ging verloren: Und außerdem einen kleinen "Totbereich" einbauen, d.h. der Regler regelt nur, wenn die Differenz zwischen Soll- und Istwert einen gewissen Betrag überschreitet.
Re: Probleme mit LTC1923 Peltier Treiber Bidirekt Verständnisfrage Regelung und Beurteilung Schaltun
Oft sind thermische Verzoegerungen fuer's Schwingen verantwortlich. Zeig mal ein Bild des Aufbaus.
Re: Probleme mit LTC1923 Peltier Treiber Bidirekt Verständnisfrage Regelung und Beurteilung Schaltun
Hallo, ich möchte mal auf ein Paar eurer Vorschläge antworten. Achim S. schrieb: > Dein U2 hat eine Verstärkung von ca. 10. Die könntest du problemlos > reduzieren, wenn du R13 kleiner wählst. Der U2 dient nur als Messverstärker für den PT1000 und ist so eingestellt, das er eine Spannung ausgibt, welche mit dem Potentiometer zur Temperaturvorwahl übereinstimmt. Das heißt, wenn beispielsweise am Potentiometer 20°C eingestellt werden, entspricht das einer Spannung am FeedBack von 1,08V. Der Messschaltungsausgang des U2 hat bei 20°C somit auch eine Spannung von 1,08V, welche dann am Control eingang des LTC1923 anliegt. Deshalb denke ich, würde hier eine Veränderung der Verstärkung an dieser Stelle der falsche Ansatz sein? Achim S. schrieb: > Die wichtigsten Einstellmöglichkeiten deines Reglers hast du in der > Rückkopplung des Error Amplifiers (also EAout und FB). Lies dir das > Kapitel "Closing the feedback loop" im Datenblatt durch. Die Werte > optimal zu wählen ist nicht ganz einfach, aber im Datenblatt ist auf S. > 20 ein pragmatischer Weg beschrieben, wie du zu vernünftigen Werten > kommst. Ich nutze nicht die Schaltung, auf welche das Kapitel sich immer bezieht, sondern habe es so aufgebaut, wie es das Datenblatt als vereinfachte Schaltung für ungenauere Temperaturen vorschlägt. (Siehe Bild im Anhang). Für diesen Fall finde ich leider keine Einstellmöglichkeiten. In welche Richtung müsste ich theoretisch den 10M Widerstand oder den 4,7µF Kondensator ändern, damit meine Regelung nicht so stark hin und her regelt, sondern träger ist? Achim S. schrieb: > Ich geh mal davon aus, dass dein R20 10MegOhm haben soll (nicht > 10mOhm). Natürlich...ist auch so verbaut, da ist mir im Schaltplan ein Fehler unterlaufen. Achim S. schrieb: > Bei den nächsten Aufnahmen (mit dem "wilden Zeugs") bitte noch > dazuschreiben, welcher Knoten deiner Schaltung in der Messung zu sehen > ist. Und - falls dein Oszi das zulässt - möglichst einen Screenshot auf > einen USB-Stick machen statt den Oszi-Bildschirm mit einer externen > Kamer abzufotografieren. Dann lässt sich besser beurteilen, was das > "wilde Zeugs" vielleicht verursacht. Werde ich so machen. Günni schrieb: > Wenn so etwas auftritt, hilft es oft die Solltemperatur ein wenig zu > verändern (Hysterese). Wenn vorher geheizt wurde, die Solltemperatur > etwas erhöhen, damit nicht gleich versucht wird, die erreichte > Temperatur gleich wieder durch Kühlen runterzuziehen und umgekehrt Könntest du evtl konkreten Bezug auf meine Schaltung nehmen und sagen, wie du so etwas dort implementieren würdest? Das würde mir sehr helfen. Joggel E. schrieb: > Oft sind thermische Verzoegerungen fuer's Schwingen verantwortlich. Zeig > mal ein Bild des Aufbaus. Bild kann ich nachliefern. Im Grunde ist der Aufbau zum Testen der Schaltung folgender: Ein Peltierelement ist mit Wärmeleitpaste zwischen zwei Alu-Blöcke geschraubt. Der Block auf der Kalten Seite ist etwas kleiner aufgrund der größeren Heizleistung im Gegensatz zur Kühlleistung. Der Pt1000 Steckt ebenfalls mit Wärmeleitpaste in dem Alu-Block, hat also direkten Kontakt zum Geschehen und kann die Temperatur ohne große Verzögerungen direkt messen. Was ich jetzt probieren werde: -Frequenz verkleinern -C7 als Tantalum verbauen anstatt Keramik -Am Feedback loop Werte empirisch ändern (C7 bzw. R20) Was ich mich immer noch Frage: Hab ich hier überhaupt einen PI Regler. Dafür benötigt man doch eigentlich zwei OP-Verstärker, der erste als Vergleicher für soll und ist Wert und der zweite als eigentlichen PI-Regler. Aber es müsste ja laut Datenblatt und siehe Bild im Anhang auch so funktionieren. Hoffe ihr könnt mir weiterhin Helfen und meine Fragen beantworten. Da ich noch im Studium bin und somit am Lernen freue ich mich über eure Hilfe. Leider liegt der Fokus heutzutage auf Software und die wenigsten machen und können so etwas noch mit Operationsverstärkern.
Re: Probleme mit LTC1923 Peltier Treiber Bidirekt Verständnisfrage Regelung und Beurteilung Schaltun
Lukas S. schrieb: > Der U2 dient nur als Messverstärker für den PT1000 und ist so > eingestellt, das er eine Spannung ausgibt, welche mit dem Potentiometer > zur Temperaturvorwahl übereinstimmt. Ich glaub dir schon, dass du die Verstärkung so gewählt hast, dass sie günstig zu deiner Anzeige und Einstellung passt. Aber die Verstärkung von U2 ist gleichzeitig Teil deiner Regelschleife. Du hattest gefragt, wie du Verstärkung vom Regler wegnehmen kannst (damit er nicht schwingt): es bleibt dabei, dass du an U2 einen Faktor 10 an Verstärkung aus deiner Regelschleife rausnehmen kannst. Lukas S. schrieb: > Ich nutze nicht die Schaltung, auf welche das Kapitel sich immer > bezieht, sondern habe es so aufgebaut, wie es das Datenblatt als > vereinfachte Schaltung für ungenauere Temperaturen vorschlägt. (Siehe > Bild im Anhang). Für diesen Fall finde ich leider keine > Einstellmöglichkeiten. Ob du einen Instrumentenverstärker benutzt oder deinen U2 um die Thermistorspannung zu verstärken, ist zunächst mal egal. Aber wie du die Rückkopplung des Fehlerverstärkers im LTC1923 wählst, hat natürlich entscheidenden Einfluss auf die Zeitkonstanten deiner Regelung. Wenn du die Bauteile weglässt, kannst du sie natürlich auch nicht zur Einstellung der Reglerparameter verwenden. Lukas S. schrieb: > Hab ich hier überhaupt einen PI Regler. > Dafür benötigt man doch eigentlich zwei OP-Verstärker Es kommt nicht auf die Anzahl der OPV an sondern auf die Art der Rückkopplung. Fig. 12 im Datenblatt zeigt einen echten PI-Regler. Dein Regler zeigt (ohne Berücksichtigung der Strecke) - für sehr niedrige Frequenzen - ein reines P-Verhalten.
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