Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Hilfe für Auslegung Temperaturregler


von Gerhard (Gast)


Lesenswert?

Moin,

ich habe eine Aufgabe, bei der ich Hilfe brauche. Eine Kammer mit ca. 
1,5m² Rauminhalt soll schnell auf eine einstellbare Temperatur gebracht 
werden (typisch 55°C, einstellbarer Bereich 30°C bis 70°C) und diese 
Temperatur dann einigermaßen genau einhalten (etwa auf 2°C genau).

Die Kammer ist ziemlich gut isoliert, die Wände enthalten ca. 50 mm 
dickes Styropor und der Deckel ist so gut wie luftdicht.

In der Kammer befinden sich ein Umluftgebläse und Heizwendeln mit ca. 
2kW Gesamtleistung.

Eine Schaltung mit einem Optotriac, µC (AVR), Display und 
Temperatursensor (TIC206) existiert schon. Die Software für einen 
einfachen ein/aus-Regler bekomme ich auch zusammen. Ich hätte aber gerne 
einen vernünftigen Regler, der möglichst mit voller Kraft heizt, ohne 
riesige Überschwinger zu produzieren.

Fragen:

- Wie kann ich die Parameter der Regelstrecke bestimmen
- Welcher Reglertyp ist am besten geeignet?
- Wie mache ich die "stufenlose" Ansteuerung der Heizung? Ultra-langsame 
PWM?

Und noch eine Frage für eine weitere Ausbaustufe:

- Kann man ein IR-Thermometer bauen bzw. kaufen und modifizieren, so 
dass meine Schaltung nicht die Luftemperatur in der Schaltung regelt, 
sondern die Oberflächentemperatur eines Teil in der Kammer?

von Oliver R. (orb)


Lesenswert?

> Temperatursensor (TIC206) existiert schon
Der TIC206 ist ein Triac, kein Temperatursensor

> - Wie mache ich die "stufenlose" Ansteuerung der Heizung? Ultra-langsame
PWM?
Bei Wechselspannung nutzt man traditionell weniger PWM, man schaltet die 
Sinuswelle später an (Phasenanschnitts-) oder früher ab 
(Phasenabschnittssteuerung). So funktionieren Dimmer schon länger.

Du bekommst IR-Thermometer.Module zum Baszeln wie z.B. 
http://www.mikroe.com/click/irthermo-5v/ oder komplette Thermometer mit 
Schnittstelle für Rechner.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


Lesenswert?

Oliver R. schrieb:
> Bei Wechselspannung nutzt man traditionell weniger PWM, man schaltet die
> Sinuswelle später an (Phasenanschnitts-) oder früher ab
> (Phasenabschnittssteuerung). So funktionieren Dimmer schon länger.

Wenn dein Optotriac bereits einen Nulldurchgangsdetektor hat (wie die 
beliebten MOC3041-43 und MOC3061-63), ist Wellenpaketsteuerung 
angesagter. Im Prinzip eine langsame PWM mit (bei 50Hz Wechselspannung) 
40ms Takt. Bei einer 8-bit PWM sinds dann bei z.B. 'halber Kraft' 128 
'An' Pakete und 128 'Aus' Wellenzüge.

> - Wie kann ich die Parameter der Regelstrecke bestimmen
Meistens nur durch probieren. Zu viele Parameter beeinflussen eine 
exakte Berechnung.
> - Welcher Reglertyp ist am besten geeignet?
Nimm einfach einen PID (z.B. den aus AVR221). Wenn du einen der Faktoren 
nicht benötigst, kannst du ihn immer noch auf Null drehen.

: Bearbeitet durch User
von Metzger (Gast)


Lesenswert?

Gerhard schrieb:
> - Kann man ein IR-Thermometer bauen bzw. kaufen und modifizieren, so
> dass meine Schaltung nicht die Luftemperatur in der Schaltung regelt,
> sondern die Oberflächentemperatur eines Teil in der Kammer?

Warum? Da die Oberfläche eine verzögerte Erwärmung hat bringst du in den 
Regelkreis so eine zusätzliche Totzeit (oder eher ein PTn Glied). 
Dadurch musst du dein Regler langsamer machen, sonst schwingt er um so 
mehr über. Und da du nicht kühlen kannst hast du auch keine Stellgröße 
um von einem höheren Wert wieder herunterzuregeln.
Also messe lieber die Lufttemperatur mit einem schnellen Sensor 
(Thermoelement).

Ansonsten hat Matthias schon das Wichtige gesagt.

von Olaf (Gast)


Lesenswert?

> In der Kammer befinden sich ein Umluftgebläse und Heizwendeln mit ca.
> 2kW Gesamtleistung.

Also fuer mich klingt das ganze sehr nach industrieller oder halbwegs 
professioneller Anwendung und da bist du bloed wenn du da mit einem AVR 
rumbastelst. Du kannst dir einfach einen Temperaturregler kaufen. Da 
stecken viele Jahre Erfahrung von Leuten in der Software die Ahnung von 
Regelungstechnik haben. Darauf solltest du nicht verzichten.
Ein Beispiel dafuer waere z.B das hier: Ebay:231099500616

Man kann natuerlich alles selber machen, aber bis dahin bist du bei 
deinem Wissenstand 6Monate aelter und hast vermutlich alleine den Preis 
eines solchen Reglers an Strom verbraten.

Olaf

von Gerhard (Gast)


Lesenswert?

Die fertigen Temperaturregler kenne ich. Allerdings brauchen wir noch 
Zusatzfunktionen, zum Beispiel das Durchfahren bestimmter 
Temperaturzyklen in einer vorgegebenen Zeit und mit vorgegebenen 
Gradienten. Das habe ich schon implementiert und getestet, deswegen 
würde ich ungerne von meiner Hardware abweichen. Trotzdem danke für den 
Tip.

von Gerhard (Gast)


Lesenswert?

TSic206 war als Temperatursensor gemeint, sorry.

von Olaf (Gast)


Lesenswert?

> Allerdings brauchen wir noch Zusatzfunktionen, zum Beispiel
> das Durchfahren bestimmter Temperaturzyklen in einer
> vorgegebenen Zeit und mit vorgegebenen Gradienten.

Das koennen die fertigen Regler auch. Vielleicht nicht das billigste
Modell eines Herstellers, aber ungewoehnlich ist das nicht.

Olaf

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.