Guten Morgen,
ich möchte ein Sensorsignal (Temperatursensor) mit einem PI-Regler
beeinflussen. Mein Ziel ist es mit steigender Temperatur das Duty Cycle
zu erhöhen. Sinkt die Temperatur sinkt auch das DUty Cycle
Das Ausgangssignal wird auf den nichtinvertierenden Eingang des OPs
geführt.
Beschaltet ist der OP wie hier auf der Seite
http://www.mertech.de/rt/rt_02.html
Eine typische Beschaltung des invertierenden PI-Reglers geht nicht.
Da die Sensorspannung mit der Temperatur steigt. Weiterhin wird der Op
mit +5V (unipolar) versorgt.
Das Problem, in dieser Beschaltung integriert der PI solange bis er
seine max. Spannungsversorgung erreicht und klemmt dort dann.
Hab mir die Funktion der Ausgangsspannung vm PI-Regler hergeleitet:
Ua=Ue/R1*C1*t+Ue(1+R2/R8) , R2=0
Gibt es Anwendungen wo so ein nicht-invertierender PI-Regler angewendet
wird und wie kann ich den für das oben beschriebene Ziel nutzen.
Daniel schrieb:> Gibt es Anwendungen wo so ein nicht-invertierender PI-Regler angewendet> wird
Sicherlich.
Daniel schrieb:> und wie kann ich den für das oben beschriebene Ziel nutzen.
Durch Dimensionierung?
>Das Problem, in dieser Beschaltung integriert der PI solange bis er>seine max. Spannungsversorgung erreicht und klemmt dort dann.
Was Du willst ist eine Umsetzung Spannung -> PWM
Das ist alles andere als ein PI-Regler.
Vielleicht kannst du mir auf die Sprünge helfen was an meiner
Beschaltung falsch ist?
Ich habe den PI-Regler zunächst sehr langsam ausgelegt. Mit einer
Nachstellzeit die im Sekundenbereich liegt. Verstärkung liegt bei 1
Ki = 1/Tn = 1/1000ms = 1/ (R8*C5) = 1/ (10MOhm*100nF)=0,5
Kp = 1 -> R2=0
Die Steigung des Sensors ist sehr niedrig. Liegt bei 15mV/°C
Bei 30°C hätte ich grad mal 0,45V. Bei 50°C sollte er schon annähernd
100% Duty Cycle haben. Das kriege ich mit dem reinen Sensorsignal und
Sägezahn nicht hin. Daher hatte ich die Überlegung einen PI-Regler
dazwischen zu packen
Daniel schrieb:> Die Steigung des Sensors ist sehr niedrig. Liegt bei 15mV/°C> Bei 30°C hätte ich grad mal 0,45V. Bei 50°C sollte er schon annähernd> 100% Duty Cycle haben. Das kriege ich mit dem reinen Sensorsignal und> Sägezahn nicht hin. Daher hatte ich die Überlegung einen PI-Regler> dazwischen zu packen
Ich denke was du suchst ist ein nichtinvertierender Verstärker.
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210151.htm
Wenn ich das richtig interpretiere ist SAW eine Dreieck- oder
Sägezahnspannung und U7 ein Komperator der die PWM erzeugt. Wenn du es
invertiert haben willst dann tausch + und - vom Komperator. Was U6
bewirken soll ist mir auch schleierhaft. Der Ausgang von U5 ist doch
schon niederohmig genug.
Ne das bringt mir nichts.
Ein Zahlenbeispiel. Die Sägezahnamplitude ist 3,8V
Bei 50°C hab ich 1,5V mit Verstärkung. Entspricht 40% Duty Cycle.
Bei 60°C habe ich 1,8V ebenfalls mit Verstärkung. Sind 47% Duty.
Bei 100% Duty Cycle bräuchte ich eine Temperatur von 127°C
U5 ist ein überbleibsel, hat keine Funktion. Wollte nur gucken was der
ideale OP macht und wie man ihn in LTspice einbinden muss.
U7 ist der Komparator zur Erzeugung des PWM Signals.
Invertieren der Signale an U7 bringt auch nichts, weil das Duty Cycle
mit steigender Temperatur größer werden soll und nicht kleiner.
Daniel schrieb:> Ne das bringt mir nichts.>> Ein Zahlenbeispiel. Die Sägezahnamplitude ist 3,8V> Bei 50°C hab ich 1,5V mit Verstärkung. Entspricht 40% Duty Cycle.> Bei 60°C habe ich 1,8V ebenfalls mit Verstärkung. Sind 47% Duty.>> Bei 100% Duty Cycle bräuchte ich eine Temperatur von 127°C
Und was hättest du gerne?
Ich sehe übrigens keinen PI Regler in deinem Schaltplan. Schau mal da:
http://rn-wissen.de/wiki/index.php/Regelungstechnik
Daniel schrieb:> Invertieren der Signale an U7 bringt auch nichts, weil das Duty Cycle> mit steigender Temperatur größer werden soll und nicht kleiner.
Was soll denn das für ein Quatsch sein? PWM 90% invertiert ergibt 10%
und umgekehrt. Der Knoten in deinem Kopf sollte mal gelöst werden...
Daniel schrieb:> Ich möchte bei 50°C 50% Duty Cycle haben und bei 60°C 100% Duty Cycle
Das ist dann eine Steuerung, keine Regelung.
Dann mach halt eine Verstärkung davor mit einem (justierbaren) Offset
und gut ists.
Was das mit einem PI Regler zu tun haben soll erschliesst sich mir
nicht.
Hallo,
um den Regler zu füttern muss ja die Soll-Istdifferenz (SID) gebildet
werden. Der Regler läuft in die andere Richtung, wenn das Vorzeichen der
SID invertiert wird, also Ist-Soll statt Soll-Ist.
Gruß MKch
Daniel schrieb:> Ich möchte bei 50°C 50% Duty Cycle haben und bei 60°C 100% Duty Cycle> Es ist ein PI-Regler nur nichtinvertierend.
Rumpelstielzchen würde jetzt noch auf den Boden stampfen um dem "ich
möchte" (was nach ich will riecht) Nachdruck zu verleihen.
Ich häng dir mal 2 Bilder dran. Das was du willst ist pwm1. Mit
steigender Spannung (V3) wird die High-Phase länger.
Du musst aber schon selbst definieren was 100% Duty Cycle bei dir
bedeutet, High oder Low am Ausgang. Danach richtet sich die Beschaltung
des Komperators. Eine allgemeingültige Definition dafür gibts nicht.
Das in PWM1 hab ich doch bereits schon.. siehe mein Bild. Das ist doch
auch gar nicht die Schwierigkeit hierbei!
Mein Problem ist, dass die Sensitivität des Tempertaursensors zu niedrig
ist und daher 100% Duty Cycle erst bei einer sehr hohen Temperatur
erreicht wird.
Daher war meine Idee das Sensorsignal bei steigender Temperatur mit
einem PI-Regler langsam zu erhöhen (große Nachstellzeit Tn) das die 100%
Duty Cycle bei einer nicht so hohen Temperatur erreicht werden. z.B. bei
60°C.
Sensitivität des Sensors: 15mV/°C
50°C - 0,75V
60°C - 0,9V
bei Sägezahnamplitude von 1,5V
erreiche ich bei 50°C -> 50% Duty Cycle
bei 60°C gerade mal 60% Duty Cycle
100% Duty Cycle erst bei 100°C, bis dahin ist mir alles abgeraucht
Daniel schrieb:> Daher war meine Idee das Sensorsignal bei steigender Temperatur mit> einem PI-Regler langsam zu erhöhen
Was -soweit ich dein Problem verstehe- ein völlig falscher Ansatz ist.
Du brauchst einen Verstärker, mehr nicht.
Oder alternativ eine niedrigere Amplitude deines Sägezahns, das bewirkt
das gleiche.
Völlig falsch würde ich nicht sagen, da mir der P-Anteil nicht reicht,
will ich noch einen I-Anteil dranhängen.
Durch die Verstärkung kann ich das Duty Cycle nur in gewissen Maße
beeinflussen. Aber an die 90-99% Duty Cycle komme ich trotzdem nicht
dran bei ner Temperaturdifferenz von 10°C von 50% nach 100% Duty Cycle,
wenn du verstehst was ich meine.
Vielleicht versuche ich es noch zusätzlich, indem ich den Sägezahn eher
einer Ladekurve eines Kondensators annähere
Daniel schrieb:> 50°C - 0,75V> 60°C - 0,9V
wenn bei 0,75V 50% und bei 0,9V 100% erreicht werden sollen, dann ist 0%
bei 0,6V. Dein Sägezahn braucht also einen Offset von 0,6V und eine
Amplitude von 0,3V. 3 Widerstände reichen. Die zu berechnen ist eine
nette Übung. Ich hab nur mal ein paar Standardwerte eingetragen, kannst
ja Einstellregler nehmen.
Der Andere schrieb:> Daniel schrieb:>> wenn du verstehst was ich meine.>> Ehrlich gesagt - nein.
Und da ist er nicht der einzige hier. Ich möchte wetten, daß schon zig
Leute hier "drübergeschaut" haben, und Dir in Deinem Vorgehen nicht
folgen können.
Das sollte Dir zu denken geben. (Außer natürlich, keiner hier begreift
eine ganz bestimmte, eigentlich völlig offensichtliche Gegebenheit. Dann
tut´s mir leid.)
Sei doch so gut, und geh innerlich nochmal "auf Anfang": Wie bist Du
darauf gekommen, daß Du hier einen Regler brauchst? Und warum genau
einen PI-Regler?
(Ist übrigens nicht böse gemeint, und reine Vermutung)
Hast Du Dir über die Darstellung (Bild) der sog. "Sprungantwort" auf
Wikipedia irgendwie zusammengereimt, dieser Graph gleiche doch dem von
Dir gewünschten Verhalten? Oder was sonst?
temp hat Dir nämlich gerade eine fast vollständige u. brauchbare Lösung
präsentiert, soweit ich das verstehe. Und auch zuvor kamen schon
richtungsweisende Beiträge. (Halt alles ohne PI-Regler.)
Irgendwo ist der Wurm drin.
pi_non_inv.PNG
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