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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Welche Heizungsregelung nehmen?


Autor: fuchs (Gast)
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Hallo! Ich möchte eine elektrisch geheizte Wasserpfeife bauen. Dabei 
soll eine Halogenlampe und ein kleiner Halbleitertemperatursensor im 
Ansaugbereich sitzen, die Temperatur soll bei rund 200° liegen, aber das 
ist ja erstmal unwichtig. Das Hauptproblem: Wenn man jetzt an der Pfeife 
zieht, ändert sich ja die Temperatur da vorbeiströmende Luft erwärmt 
werden muss, und der Controller muss die Leistung der Halogenlampe 
kontinuierlich nachregeln. Aber welchen Regelalgorithmus nimmt für so 
schnell reagierende Temperaturregelungen denn nun am besten? Hab mich 
mal etwas in die Materie eingelesen, u.A. hier: 
http://www.roboternetz.de/wissen/index.php/Regelungstechnik

Reicht ein Zweipunktregler? P-Regler? Oder sogar was mit nem 
differentiellen Teil drin?

Es gibt auch nen paar Diskussionen im Netz, aber da geht es immer um 
große Massen die erhitzt werden müssen(Herdplatten, Öfen etc., z.B. hier 
http://rclineforum.de/forum/thread.php?threadid=86555).

Gruß,
Fuchs

Autor: Uli (Gast)
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Das Wichtigste fuer schnelle Regelungen ist ein schnelles Stellglied. 
Eine Halogenlampe ist moeglicherweise schon etwas langsam. Wie man die 
Regelungsparameter einstellen muss ? Wie genau muss es denn sein ?

Uli

Autor: Fly (Gast)
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Aus reiner Neugier:
Weshalb willst du den Rauch erwärmen? Ich finde es bei der Pipe sehr 
angenehm, dass der Rauch eben vom Wasser gekühlt wird. Warmer Rauch 
krazt ordentlich...

Autor: Falk (Gast)
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Naja, es gibt ja nicht wenig Nonsense Projekte im Web. Aber ne 
elektronische Shisha, das ist Top Ten verdächtig ;-)

Dinge gibts.
Falk

Autor: tastendrücker (Gast)
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Ich dachte auch immer, dass ein Hauptgrund für eine Wasserpfeife die 
Abkühlung des Rauchs ist.

Autor: tastendrücker (Gast)
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OT
Schönes Gegenprojekt wäre dann auch: Ich brauche eine Raumkühlung 
(Klimaanlage) weil meine Heizung so warm ist...

Autor: fuchs (Gast)
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Natürlich soll nicht der Rauch erwärmt werden, sondern die einströmende 
Luft, und zwar "just in time".  ;-)

Autor: Fly (Gast)
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hö? Ich kann deinen Gedankengängen leider nicht folgen...

Autor: Uli (Gast)
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Vergiss bitte auf keinen Fall die Energieaufnahme und Temperaturänderung 
des Gases durch Ausdehung, sprich wenn jemand zieht. Du brauchst also 
auch einen Drucksensor... ;-)

Autor: fuchs (Gast)
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Also, ne normale shisha hat oben am Kopf die Kohle drauf, dadrunter den 
Tabak und dann gehts ins wasser und in den schlauch.
Naja, und statt der Kohle kommt da halt ein Halter für die Glühbirne 
hin, d.h. die heiße Abluft der Glühbirne strömt beim Ziehen über den 
Tabak. Jedoch sollte die Temperatur eben konstant gehalten werden, auch 
wenn man an der Pfeife zieht.

Autor: Eckhard (Gast)
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Hallo,

also ich halte es für nicht so ohne 200 grad heissen Rauch einzuatmen. 
Das muß wohl garnicht so genau geregelt werden, 190 grad sind für die 
Atemwege auch mehr als genug.

Eckhard

Autor: Tobias Mueller (toby-sx)
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Hallo Fuchs,

Wie gut kennst Du Dich in der Regelungstechnik denn aus? Wir entwickeln 
das am besten mal Schritt für Schritt.

Also in der Regelungstechnik musst Du zuerst das System physikalisch 
betrachten. Du hast bisher eine Kohle verwendet, die eine bestimmte 
Heizleistung erbringen konnte. Um die vorbeiströmende Luftmasse in einer 
bestimten Zeit zu erwärmen brauchst Du Leistung (U^2/R)! Das ist also 
die Zielgröße.

Die Leistung muss kontinuierlich geregelt werden in Abhängigkeit der 
Temperatur (Sensorwert). Die Regelabweichung aus einer Temperaturvorgabe 
und der gemessenen Temperatur muss über einen Regler dazu führen, dass 
die Abweichung auf 0 kompensiert wird. Der Regler muss über den 
Freuenzgang der Regelstrecke bestimmt werden. Da kann man vorerst nichts 
pauschales sagen, außer: D-Glieder nimmt man in der Regelungstechnik 
ungern!

Also weiter; Über eine Phasenanschnittsteuerung musst du die Lampe 
Zeitweise ansteuern. Die Leistung an der Lampe ergibt sich mit P = U^2 / 
R. Das ist eine quadratische Kennlinie, die man im Arbeitspunkt durch 
ein Verstärkungsglied annähern kann. Da die Spannung an der Lampe erst 
mit einer Verzögerung anliegt (wenn die Thyristoren gezündet haben) hast 
Du ein Totzeitglied in der Stecke. Das näherst Du mit einem PT1-Glied an 
(Tiefpass) (5ms Zeitkonstante , Hängt mit der Netzfreuquenz 50Hz 
zusammen). Der Sensor regiert auf einen Temperatursprung voraussichtlich 
auch mit einer Verzögerung, also noch ein PT1-Glied. Alles zusammen hast 
Du also als Regelstrecke ein PT1 mit der Ersatzzeitkonstante aus den 
beiden einzlenen PT1 und das P-Glied (Verstäkung - aus der der Kennlinie 
I = f(U) berechnet im AP).

Über verschiedene Wege (PN-Plan, Bode-Diagramm) kann man jetzt den 
passenden Regler bestimmen, und ich sag Dir einfach mal, dass ein 
I-Glied sehr gut funktioniert!

------------------------------------------------------------------------ 
--

Das Thema hab ich mir natürlich gerade nicht ausgedacht. Sowas hab ich 
schon mal geregelt! Ich würde die Sache Analog aufbauen! Derart simple 
Regelkreise bekommst Du digital auf keinen Fall schneller hin!

Ich kann Dir aber jetzt schon verraten, dass die Tyristoren fürchterlich 
knattern und wahrscheinlich den gemütlichen Abend stören, es sein denn 
Du packst Sie weit weg :-)


viele Grüße,
Toby

Autor: fuchs (Gast)
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Oha, das ist ja mal ein ausführlicher Beitrag, vielen Dank :). Ich werd 
mal sehen wie ich weiterkomme.

Autor: fuchs (Gast)
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Hm, hab mir das nochmal überlegt, und sehe das von dir beschriebene 
Lautstärkeproblem mit dem Triac/Thyristoren, kennt man ja von Dimmern 
und Co.

Alternativ könnte man ja einen FET nehmen, und dann mit Gleichspannung 
arbeiten. Da das jedoch einige Probleme aufwirft (Spannung wird bei 
Glättung zu groß (12V*sqrt(2)), dicke Siebkondensatoren)...
Was sagt denn der FET zu nem Sinus im Betrag, also Halogentrafo 
Vollwellengleichgerichtet aber ohne Glättung? Kann man das machen? Hab 
mit denen leider noch nicht so viel Erfahrung.

Autor: AxelR. [DG1RTO] (Gast)
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>Ich kann Dir aber jetzt schon verraten, dass die Tyristoren fürchterlich knattern

aha ;-)) Stimmt doch nicht, oder?

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