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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Temperaturregelung mit LED


Autor: Flat K. (flat)
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Hi Leute,

hab mir eine Schaltug aufgabaut womit man eine Temperatur messen und 
regeln kann anhand einer Diode. Nun zu meinem Problem, ich möchte gerne 
die IST- und Soll- Temperatur mit LED`s anzeigen können. Es soll quasi 
die beiden Eingangsspannungen vergleichen und mit den LED`s die 
Temperatur, wenn es Unterschritten oder Überschritten ist angezeigt 
werden.

Also um es etwas genauer zu beschreiben
Ich habe zwei Eingangsspannungen Soll und Ist mit jeweils 3V

Wenn SOLL > IST  = Gelbe LED bei >10mV Spannungsunterschied
     SOLL < IST  = Rote LED bei  >10mV

     SOLL > IST  = Gelbe und Grüne LED bei >5mV
     SOLL < IST  = Rote und Grüne LED bei  >5mV

     SOLL = IST  = Grün

Kann man das so realisiren wie ich es mir vorgestellt habe, da die 
Spannungen sehr niedrig sind befürchte ich das man das nicht hinbekommt?

Es ist vielleicht etwas umständlich aber es sieht am Ende bestimmt gut 
aus.

Da ich etwas recherchiert habe, weiß ich das man das mit Komparatoren 
macht, aber das Problem ist beim Komparator, dass es eine 
Referenzspannung hat und bei mir die beiden Spannung verändert werden.
Auf Beispiel Schaltungen wäre ich dankbar.

Autor: Martina (Gast)
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>Es soll quasi die beiden Eingangsspannungen vergleichen

Was für Eingangsspannungen?

>Ich habe zwei Eingangsspannungen Soll und Ist mit jeweils 3V

Beide sind 3V? Was soll dann der Vergleich?

Autor: Michael H. (michael_h45)
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flat k. schrieb:
> hab mir eine Schaltug aufgabaut womit man eine Temperatur messen und
> regeln kann anhand einer Diode. Nun zu meinem Problem, ich möchte gerne
arbeitet diese schaltung mit diesen millivolt-spannungen? werden die 
nicht da schon verstärkt?

Autor: Robert D. (hdldum)
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Das was mir auf die Schnelle einfällt ist du nimmst einen echten 
Differenzverstärker (heisst Instrumentenverstärker, keinen OP, kannst 
aber einen mit 3 OPs und genauen Widerständen aufbauen) und hast damit 
eine Ausgangsspannung proportional der Differenzspannung zwischen SOLL 
und IST. Diese Augangsspannung kannst du gegen beliebiges Potential 
beziehen, zB Masse. Und danach normale Komparatoren zb wie bei der 
Fensterkomparatorschaltung verwenden.

Autor: Flat K. (flat)
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Hi,

danke für die schnellen Antworten,
hab mich glaube ich missvertsändlich ausgedrückt.

@martina
Die beiden Spannungen SOLL und IST die Verglichen werden, soll mit den 
LED`s die Unter- und Übertemperatur angezeigt werden, das ist alles.

@michael
Meine Temperaturregelung geht bis 300°C und an der Messelektronik am 
Ausgang zeigt es dann 3V an. Wenn ich z.B 150°C einstelle, so muss ich 
ander Sollspannung 1,5V einstellen. Dann regelt ein PI-Regler die 
Temperatur auf 150°C und wenn noch eine Spannungsunterschied vorhanden 
ist zwischen SOLL und IST, so soll die Spannung quasi mit den LED 
angezeigt werden, kommt drauf an wie hoch der Spannungsunterschied ist, 
aber das habe ich ja schon oben beschrieben.

@Robert
danke für deine Tipp, kannst du das mit dem Instrumentenverstärker näher 
beschreiben, damit meine ich wieviele brauche ich davon und von den 
Komparatoren. Ich habe 5 Zustände, die ich ansteuern möchte und das 
knifflige an der Sache ist, ich will nur drei Led´s einsetzen, aber wenn 
das zu kompliziert wird, dann lass ich zwei Zustände weg.
Mit Zustand meine ich SOLL = IST, SOLL > IST usw.

Hoffe ihr könnt mir Helfen.
Ich danke schonmal im Voraus.

Autor: Flat K. (flat)
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Weißt denn hier niemand wie das gehen könnte oder kann mir vielleicht 
jemand einen ganz anderen Ansatz nennen?

Autor: Michael H. (michael_h45)
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wenns wirklich nur die paar 10mV sind, ist der Differentialverstärker 
schon der richtige Ansatz. So wie hier
http://www.allaboutcircuits.com/vol_3/chpt_8/10.html
oder hier
http://freecircuitdiagram.com/2008/10/16/two-op-am...
zum Beispiel.

Nach der Verstärkung um Faktor x kommt ein Komparator mit Schaltstufe 
bei SIGNAL·x. An den Ausgang kommen beide LEDs antiparallel.
                   ___
        +---|>|---|___|---O GND
        |    rt
out O---o         
        |   ge     ___
        +---|<|---|___|---O Vcc

Autor: Flat K. (flat)
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Hi,

habs mal ein wenig versucht die Schaltung mit dem 
Instrumentierverstärker und den Komparatoren zu realisieren, doch ich 
weiß nicht genau wie ich die LED`s anschließen soll, da ich nur drei 
LED`s für meine 3 Zustände verwenden möchte. Ich hab mich am Anfang 
vertan es sind doch nur drei Zustände, da >/< ein Zustand ist.

Also zuerst kommt der Instrumentierverstärker von Robert. Ich verstärke 
die Differenz zwischen Usoll und Uist.

Da ich wie gesagt 5 Zustände haben möchte bekomme ich

+-5V für eine Differenz 100mV    hier soll die rote und gelbe LED 
leuchten
+-2,5V für eine Differenz 50mV      hier rot gelb grün
+-0,5V für eine Differenz 10mV        und hier nur grün

danach habe ich mit einem Gleichrichter das negative Potential positiv 
gemacht und an die Komparatoren angeschlossen. Jetzt habe ich 3 
Komparatoren eingesetzt einmal für den Zustand mit 5V, 2,5V und 0,5V

und jetzt weiß ich nicht mehr weiter. Kann man das überhaupt mit drei 
LED`s realisieren. Und ich hab noch ein Problem, wenn die Usoll und Uist 
Spannungen gleich sind dann habe ich am instrumentenvertsärker 0V und 
die grüne LED erlischt oder sehe ich das falsch.

Vielleicht habe ich mich etwas ungeschickt ausgedrückt, sobald ich einen 
Schaltplan erstellt habe lade ich das hier hoch.

Also bis bald euer flat :)
PS: mir ist kein bessere Name eingefallen :))

Autor: Flat K. (flat)
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Hi,
hat etwas länger gedauert aber nun habe ich es endlich geschafft die LED 
wie beschrieben anzuzeigen.

Und nun brauche ich noch ein mal eure Hilfe :)

Kann man die Schaltung verbessern oder vereinfachen, ich werd nicht das 
Gefühl los das ich es sehr um ständlich gemacht habe.

Zum Verstädnis vor dieser Schaltung, die ich hochgeladen habe, kommt 
moch ein Instrumentenverstärker, dass habe ich aus Platzgründen 
weggelassen und habe Sie durch die Spannungsquellen V6 V7 ersetzt. Für 
die negativen Spannungen wurde V7 benutzt und da angeschlossen wo jetzt 
V6 ist.

Ich hoffe Ihr könnt mir auch Bauteile für die logischen Gatter nennen 
die ich brauche.

Ich danke euch nochmal vielmals.

Autor: Martina (Gast)
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>Kann man die Schaltung verbessern oder vereinfachen, ich werd nicht das
>Gefühl los das ich es sehr um ständlich gemacht habe.

Warum brauchst du denn überhaupt diese "Lichtorgel"?

Autor: Flat K. (flat)
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Hi,

gute frage, damit man auch ohne LCD anzeige die Isttemperatur überprüfen 
kann ob es sich in der nähe der Solltemperatur befindet.

Okey man muss vielleicht viele Operationsverstärker verbraten, aber es 
sieht doch schick aus oder net :)

Also kann man es noch einfacher machen oder soll ich die Schaltung 
übernehmen?? Und welche Bauelemenete für die logischen Gatter soll ich 
nehemen?? Muss sich doch einer mit TTL logik auskennen oder doch in 
CMOS??

Autor: Einer (Gast)
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U2 und U4 durch Dioden ersetzen.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Eine Temperaturregelung bis 300Grad mit einem analogen PID ? Eher nicht. 
Lass das sein. Ein Controller ist da eher geeignet. Denn die Regelung 
wird etwwas komplizierter.

Autor: Olaf (Gast)
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> Eine Temperaturregelung bis 300Grad mit einem analogen PID ?
> Eher nicht. Lass das sein. Ein Controller ist da eher geeignet.

Noe, das geht schon. Ich habe beides schon gemacht.
Ich wuerde nur zu digital raten wenn man sehr weite Stellbereiche fuer
seinen Sollwert hat. Wenn man einen Ofen der 300Grad kann auch auf 
30Grad regeln moechte, dann kann es sein das man dort andere 
Regelparameter braucht als bei 300Grad. Dann ist ein Controller 
natuerlich bequemer.
Dafuer stuerzt ein Operationsverstaerker nicht ab und grillt die
Hardware.

Ist doch auch schoen wenn in diesen Zeiten wo jeder glaubt das nur 
Microcontroller das einzig wahre sind sich auch mal jemand mit 
Analogtechnik beschaeftigt. Dort gibt es bei vielen erhebliche 
Wissensluecken.

Olaf

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Ich hab's auch schon mit einem Digitalen gemacht und war froh, etwas 
mehr Moeglichkeiten zu haben. Der PID in so einer Anwendung ist der 
uebliche Murks, den man macht wenn man
1. Keine Ahnung von der Strecke hat
2. Keine Lust / keine Zeit dafuer hat.
Denn man buerdet dem I-Antel die gesammte Nichtlinearitaet auf. Die 
Nichtlinearitaet besteht in der unglechen Heiz- und Kuehlleistung, deren 
Parameter von der Temperatur abhaengen. Plus darin, dass man eine 
nichtlineare Steuergroesse bringen muss um die Temperatur erstmal zu 
erreichen.
Mit einem Controller kann man einfach linearisieren.

Autor: Flat K. (flat)
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Na da wird ja heiß disskutiert :)

Also ich finde das mit Analogtechnik einfacher zu realisieren vorallem 
weil ich kein Programmierexperte bin. Und der Aufwand ist auch nicht 
größer als wenn man ein Mikrocontroller verwendet, wenn sogar vielleicht 
kleiner.

Ich möchte einen Chip, wo eine Diode und andere Komponenten integriert 
sind erhitzen. Die Regelung wird mit einem PI-Regler realisiert, da wie 
eben schon gesagt wurde, die nicht linearität der Heizung und Kühlung 
mit einem D-Anteil zu erheblichen Störung bei der Ausregelung 
verursacht. Deshalb wurde der D-Anteil ganz rausgenommen.

Gibt es vielleicht eine Möglichkeit die Temperatur mit einer LC Display 
oder einer 7 segment Anzeige zu realisieren ohne einen Mikrocontroller 
zu verwänden. Also die Anzeige soll bei 3V = 300C° anzeigen, eine Komma 
stelle wäre auch nicht schlecht :) 300.0 °C

Wenn das geht, WIE???

Autor: Flat K. (flat)
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Hmm wenn sich keiner gemeldet hat denke ich mal, das es nicht geht.
Was für einen Mikrocontroller soll ich für die Anzeige dann nehmen ??
Eine Auflösung von 8-Bit würde reichen denke ich mal.

Autor: Boris F. (skyperhh)
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Hi,

ich mußte an einen Bausatz der Firma C***** denken, LED-Thermometer 
Bausatz. Kernstück der Schaltung ist das IC ICL7107 von intersil. 
AD-Wandler mit LED-Treiber ... geht leider aber nur von 0 - 199 im 
Anzeigebereich. http://www.intersil.com/data/fn/fn3082.pdf
Ich denke, die Zeit ist abgelaufen für diese "Art" von Spezial-ICs.

Zum Mikrocontroller ... wenn Du auf ein Grad genau sein willst, dann 
dürften 8 Bit = 256 Werte etwas zu wenig sein, also min. 9 Bit.
Soll die Anzeige auf einen zehntel Grad genau sein, sind es schon 3000 
Werte... also 12 Bit erforderlich.

Autor: Martina (Gast)
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>Ich denke, die Zeit ist abgelaufen für diese "Art" von Spezial-ICs.

Wieso denn das??

Autor: Boris F. (skyperhh)
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Martina schrieb:
>>Ich denke, die Zeit ist abgelaufen für diese "Art" von Spezial-ICs.
>
> Wieso denn das??

Ich meine damit, dass solche ICs aus eine Zeit stammen, wo solche 
Aufgaben nicht mit einen Mikrocontroller erledigt worden.

Vorteil des ICL7107
- alles Kompakt in einen IC
- keine Software

Nachteil
- eingeschränkt im Wertebereich, nur 0 - 199.

Autor: Flat K. (Gast)
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Hi

kannst du mir vielleicht einen günstigen Controller dafür empfehlen, 
dass 12 Bit Auflösung hat.

Oder vielleicht einen mit 10 Bit.

Ich Danke euch im Voraus

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