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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik PID-Regler: Lastverhalten bei veränderlicher Quelle


Autor: Echo (Gast)
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Moin Moin,

ich hab mal ne Theoriefrage zu nem allgemeinen PID-Regler mit 
Autotune-Funktion (diese allgemein erwerbbaren Teile). Erstmal der 
Hintergund:

Ich habe mir eine Kompressorkühlung (wie im Kühlschrank) selbst gebaut. 
An dieser hängt als Verdampfer ein Plattenwärmetauscher. Durch diesen 
Wärmetauscher fließt ein Kühlmittel, welches auf -40°C Endtemperatur 
gekühlt werden soll. Das Kühlmittel wird dann über eine 2. Pumpe, 
gesteuert von einem PID-Regler, in die zu kühlende Last geleitet 
(beispielsweise ein Getränkekühler). Der PID-Regler soll dann mit seinem 
2-Punkt-Ausgang (Relaisausgang) die Pumpe so ansteuern das an der Last 
immer die gewünschte Temperatur anliegt (also von -40°C bis Raumtemp 
sollte alles drin sein?). Hintergrundgedanken: Der Kühlmitteldurchfluss 
sorgt mittelfristig für die entsprechende Temp an der Last.

Folgendes Problem habe ich jetzt:

Bis das Kühlmittel auf -40°C abgekühlt wurde, dauert es ja eine 
entsprechende Zeit. In dieser Zeit soll die Last aber schon gekühlt 
werden. Nun habe ich in der Berufsschule den PID-Regler nur mit 
gleichbleibender Quelle (in diesem Fall: immer -40°C am Eingang) 
kennengelernt. Ich weiß nicht wie sich diese, sich ändernde 
Versorgungstemperatur auf die Lasttemperatur auswirkt.

Kann auch sein das sich dadurch nix ändert und der PID-Regler die Pumpe 
einfach länger laufen lässt bei noch nicht erreichten -40°C ?

Ich hab mir erstma diesen Temperaturregler bei ebay geschossen für wenig 
Geld: CAL 3200. Dieser beherrscht eine Autotune-Funktion. Also die 
selbsttätige Einstellung der einzelnen PID-Parameter auf die zu regelnde 
Last.

Hier das DS zum CAL3200: 
http://www.grpeters.com/litera/calcont/CAL%203200%...

Achja: Bitte keine Sicherheitshinweise oder Bedenken bei der Kälteanlage 
und dem verwendeten Kühlmittel. Das wurde alles schon bedacht.

MfG Echo

Autor: Armin (Gast)
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Echo schrieb:
> Kann auch sein das sich dadurch nix ändert und der PID-Regler die Pumpe
> einfach länger laufen lässt bei noch nicht erreichten -40°C ?

davon würd ich jetzt einfach mal ausgehen... du misst ja deine 
Temperatur, Subtrahierst den Sollwert und so lange das ganze nicht 
kleiner 0 ist, wird weitergekühlt. (jaja, der PID berücksichtigt noch 
den D-Anteil).

Ob solche Autotune-Geschichten funktionieren, kann ich nicht sagen. Habe 
damit keine Erfahrung - aber ich sehe nicht, wo der nachteil gegenüber 
"basteltechnischen Herumprobieren" ist :D

Autor: Stephan (Gast)
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Echo schrieb:
> Ich hab mir erstma diesen Temperaturregler bei ebay geschossen für wenig
> Geld: CAL 3200.

Den passenden Sensor dazu hoffentlich auch gleich.

Wenn er billig war, meinetwegen. Aber irgendwie erschließt sich mir der 
Sinn des I- und D-Anteils in dem Anwendungszweck nicht.

Hysterese oder ähnliches lässt sich vmtl. programmieren. Laufendes 
Ein-/Ausschalten wäre nicht so toll für die Haltbarkeit und den 
Energieverbrauch.

Autor: Echo (Gast)
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Das Preis/Leistungsverhältnis stimmte für mich beim Regler. Den kann man 
universell verwenden, kann alle möglichen Sensoren/Temperaturbereiche 
nutzen und der hat ne Tempeinstellung.
Die Pumpe ist eine elektronisch kommutierte Pumpe. Da ist das ständige 
An- und Ausschalten egal.

Autor: Stephan (Gast)
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Echo schrieb:
> Die Pumpe ist eine elektronisch kommutierte Pumpe. Da ist das ständige
> An- und Ausschalten egal.

Ganz egal sicher auch nicht.
Und was ist mit dem Kompressor? Oder läuft der immer, auch wenn die Last 
gar keine Kühlung braucht? Wäre dann schätze ich ziemlich ineffizient.
Oder ist das Kühlmittel+Reservoir quasi in einem eigenen Kühlschrank bei 
-40°C und mit dem kühlst du dann die eigentliche Last.
Die willst die Temp. vmtl. sehr exakt halten, oder?

Solange die Verhältnisse etwa so sind wie bei nem Kühlschrank ist der 
klassische 2-Punkt-Regler eigentlich am sinnvollsten:

- Der Kompressor kann sofort abgeschaltet werden und die Last hat ne 
elend lange Zeitkonstante. > kein D-Anteil erforderlich

- Genauigkeit +-0,5°C ist ausreichend. > P-Anteil "unendlich" und 
Hysterese

- Damit ist der I-Anteil auch hinfällig...

Autor: Ulf S. (ulf_s)
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Alle Temperaturregelungen die mir bislang begnet sind, basieren auf dem 
Prinzip, dass kontinuierlich gekühlt wird und die eigentliche 
Stellgrößenänderung durch eine Heizung herbeigeführt wird.
Das müsste dieser Regler auch können, wenn ich die Betriebsanleitung 
richtig verstanden habe.

Nun, da ich auch mit diesem PID-Regler, der an einem Plattenheizkörper 
(Temperaturbereich: Umgebungstemperatur + 5°C bis 70°C) angeschlossen 
ist, arbeite möchte ich gerne wissen, ob jemand die auf Seite 9 im 
Manual (oben verlinktes PDF-Dokument) die Control Characteristics 
verstanden hat. Oder soll ich dann einfach mal sämtliche Parameter 
einzeln variieren und die Temperaturverläufe messen? Ist dann allerdings 
ein ziemlicher Zeitaufwand.
Ziel meiner Arbeit ist es, diesen Regler in Simulations-Software zu 
modellieren.

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