Hallo an Alle, da an meinem uralt-Keramikbrennofen die Steuerung nach Jahrzehnten hinüber ist, habe ich mir vorgenommen, eine Ofensteuerung selbst nachzukonstruieren. Hierzu habe ich bisher besorgt: 1x Raspberry Pi Zero W 1x 1.3" OLED-Display 1x K-Type Thermoelement (Keramikummantelt, bis 1300°C) 1x MAX31856 Messverstärker 1x 16A-Relais (Finder 40.61.9.012.0000, 12V zum Schalten, 250V werden geschaltet) 1x DC-DC-Wandler von 12V auf 5V USB 1x Irfz44N 1x Nockenschalter für Netzspannung und bis 20A 1x Schaltnetzteil 12V 8A (ohne Gehäuse) ... Sicherungen, Widerstände, Freilaufdioden ect. Der Python-Code läuft bereits, liest einen Temperaturprofil aus einer .csv aus, soll die Leistung (mit gewissem Temperaturoffset gegen Übersteuerung) für den Ofen über das Relais schalten und schreibt gemessene Temperaturen in eine logfile. Das Programm läuft stabil und fehlerfrei, aktuell wird aber noch kein Relais geschaltet, sondern nur eine LED. Um den richtigen Schaltzeitpunkt zu finden, möchte ich sowieso den Ofen zunächst grob zum Schaltzeitpunkt per Hand ein-und ausschalten und nur die Temperatur messen. Jetzt bin ich als Maschinenbauingenieur und Elektronikbastler zwar nicht ganz unbeholfen, will mich aber nochmal zum Thema Sicherheit auf der Leistungsseite des Systems befassen. Weil ich hier fast mit maximaler Schaltleistung (für eine Phase) arbeiten muss, suche ich insbesondere Richtlinien, Vorschriften und Ratschläge zur Sicheren Auslegung solcher Schaltkreise. Die Ansteuerung des Relais sehe ich am einfachsten mit einem IRFZ44N, einer Freilaufdiode, 330kOhm zwischen drain und source des Mosfets und 330Ohm als Widerstand zwischen Gate und Signal. Auf Leistungsseite ist nur noch eine Schmelzsicherung vorgesehen. Die gesamte Stromzufuhr soll durch den Nockenschalter und eventuell noch einen Notausschalter an anderer Stelle unterbrochen werden können. Gibt es noch Dinge, auf die besonders zu Achten ist? z.B. Abstand zwischen Leiterbahnen, Gehäusedesign ect.? Besteht Interesse an Quellcode, Bildern, Messergebnissen ect.? Liebe Grüße schöne erste Adventswoche und bleibt Gesund! Jakob Wagner
Jakob schrieb: > 1x 16A-Relais Ich weiss ja nicht, wieviel kW Dein Ofen hat, aber vielleicht solltest Du den besser mit einem Schütz schalten.
Wie hast du das Thermoelement mechanisch/elektrisch an dem MAX31856 angeschlossen? Gerne macht man noch in Reihe zum Ofen einen Motorschutzschalter(Gibt es häufig in Hutschienenmontage). Dann eventuell ein Gehäuse das auf die Hutschiene kommt. Da kann man die Verkabelung super unterbringen mit ein paar Reihenklemmen. Das alles in einen kleinen Schrank unterbringen. Die Schalter/Taster dann entsprechend auf dem Schrank oder da wo die Bedienung besser geeignet ist platzieren. Jakob schrieb: > Gibt es noch Dinge, auf die besonders zu Achten ist? Hast du eine Adapter-Platine für den Raspberry gemacht? Wir könnten dazu Bezug nehmen, wenn du die Sachen zeigst. Jakob schrieb: > Abstand zwischen Leiterbahnen Im Artikel steht viel dazu beschrieben. Die 230V würde ich galvanisch trennen. Mit viel Platz zueinander. Richtiges Designen von Platinenlayouts Jakob schrieb: > Gehäusedesign ect.? Gucken das es auch wirklich passt mit allen Komponenten. Jakob schrieb: > Besteht Interesse an Quellcode, Bildern, Messergebnissen ect.? Bilder sagen immer mehr als Worte :)
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Ich würde ein Halbleiterrelais zum Schalten verwenden. Die schalten normalerweise AC im Nulldurchgang. Damit kann man die Leistung mittels Pulspaketsteuerung genau regeln. Zusätzlich kannst Du noch ein klassisches Relais in Serie schalten, falls Du kein Vertrauen ins Halbleiterrelais hast. Dieses dient dann zur Notabschaltung. z.B.: https://at.rs-online.com/web/p/halbleiterrelais/9224999/
Ich vermisse eine Uebertemperatursicherung die im Falle eines Versagens der Steuerung die Heizung abschaltet.
Helmut L. schrieb: > Ich vermisse eine Uebertemperatursicherung die im Falle eines Versagens > der Steuerung die Heizung abschaltet. Da würde ich einen Thermoschalter vorsehen, der direkt den Ofen oder das empfohlene Schütz schaltet.
Beitrag #6498605 wurde von einem Moderator gelöscht.
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Jakob schrieb: > Gibt es noch Dinge, auf die besonders zu Achten ist? Nö. Außer dass ich das "dicke" Relais und die 16A Leitungen in einem gewissen Abstand zur Elektronik platzieren würde. Aber das hast du ja selbst schon angesprochen.
Hallo, vielen Dank für die schnellen Antworten. @Harald W. Der Ofen kann meines Wissens per Se nicht mehr leisten, als man einer 230V-Phase/ dem Haus-FI zumuten kann. Das wären dann eben die 230V/16A. Die Last ist als fast rein Ohmsche Last anzunehmen. An ein Schütz hab ich auch gedacht, habe aber auch in der alten Steuerung (Marke Naber, heute vermutlich als Nabertherm bekannt) ein 16A-Relais gefunden. @Rainer S. Am Thermoelement sind Schraubterminals, am MAX31865-Board ist ebenfalls eins. Der durch die weiteren Verbindungen (jede wirkt bekanntlich selbst wie ein Thermoelement) entstehende Offset wird auf dem Board mit der internen Cold-Junction-Kompensation zumindest teilweise ausgeregelt. Den Restoffset würde ich nicht weiter beachten, weil er in einem Temperaturbereich bis 1240°C (laut Ofen-Typenschild) in der Nichtlinearität des Sensors und anderen Störgrößen untergeht. Hutschienen klingen als saubere Lösung gut, in Kombination mit meinem 3D-Drucker (Aktuell nur PETG)und einem gut ausgestatteten Werkstattkeller könnte die Idee als Schaltschranklösung gar nicht abwegig sein. Aktuell ist das alles noch ein fliegender Aufbau mit Dupont-Kabeln. Ich möchte versuchen, Raspberry, Messverstärker und Display in einem eigenen Gehäuse zu Platzieren. Vielleicht lass ich es auch gesteckt und verwende nur anständige Flachkabel. Für's Schalten des Hauptstroms und die Bereitstellung des DC12V-Hilfsstroms will ich einen Schaltkasten an der Ofenrückseite verwenden. Dann bleiben die Fingerchen auch immer schön weit weg von hohen Spannungen und Leitung zum Heizdraht schön kurz. @ESD Das macht mich Neugierig ;). Bringt die mir Vorteile im Vergleich zum normalen Relais, von denen ich profitieren kann? Bisher hatte ich den Anspruch, damit wieder Keramik zu brennen. Temperaturtoleranzen sind hier riesig und das System "Ofen" schätze ich als dermaßen träge ein, dass eine genauere Steuerung mit SSR (weniger Hysterese) den gleichen Effekt wie ein gut abgestimmtes Relais haben wird. Ich lasse mich gern umstimmen, aber die Diskussion habe ich auch schon gegen mich selbst geführt. @Helmut L. Ja, haben Sie da zufällig eine Idee, was bei so hohen Temperaturen noch schalten kann? Zu viel Systemredundanz gibt's ja bekanntlich nicht. Ich werde vor der "Abnahme" der Steuerung noch mal eine Aufheizkurve aufnehmen. Diese sollte sich näherungsweise mit der Lösung der eindimensionalen Diffusionsgleichung beschreiben lassen. Durch Extrapolation versuche ich dann herauszufinden, ob eine gefährliche Übertemperatur überhaupt erreicht werden kann. Bilder folgen, sobald sie ansehnlich sind und ich ein paar hübsche Kurven präsentieren kann. Liebe Grüße Jakob Wagner
Jakob Wagner schrieb: > Bringt die mir Vorteile im Vergleich zum > normalen Relais, von denen ich profitieren kann? SSR schalten immer im Nulldurchgang ab, wenn gerade kein Strom fließt. Dadurch entstehen weniger Spannungs-Spitzen beim Abschalten, was für die elektromagnetische Verträglichkeit vorteilhaft ist. Andererseits kann man diese bei Relais mit Hilfe von Snubbern (Funkenlöschkreis) auch wirksam unterdrücken. Andererseits reagieren SSR empfindlicher auf Kurzschlüsse und Überspannung. Relais dieser Größenordnung gehen davon praktisch nie kaputt.
Jakob Wagner schrieb: > Ja, haben Sie da zufällig eine Idee, was bei so hohen Temperaturen noch > schalten kann? Zu viel Systemredundanz gibt's ja bekanntlich nicht. Du brauchst ja nicht die Innentemperatur damit zu ueberwachen. Es genuegt ein Temperaturschutz der aussen angebracht ist am Gehaeuse. Jeder Backofen hat sowas an der Aussenwand vom Backofenrohr. Da genuegen dann auch Thermoschalter niederiger Temperatur. Es soll ja verhindert werden das es aussen am Geraet zu heiss wird das sich da was entzuenden kann. Stefan ⛄ F. schrieb: > Andererseits kann man diese bei Relais mit Hilfe von Snubbern > (Funkenlöschkreis) auch wirksam unterdrücken. Da ich aus dem Machinenbau komme kann ich nur sagen das ich ueber keinem Schuetz jemals sowas gesehen habe. Wenn man die Elektronik vernueftig aufbaut laesst sie sich durch sowas nicht stoeren. Ich habe mal fuer das RWE ein Sicherheitsrelais entwickelt fuer SF6 Ueberwachung in 220kV Leistungsschalter. Anforderungen: 4 Relais Kontakte die in der nachfolgenden Steuerung 220V DC Schuetze ansteuern muessen. Ueber diese DC Schuetze hing ueber der Spule nichts drueber. Frage ans RWE wieso da nichts drueber ist bei DC, Anwort: kann nur kaputt gehen. Und auch damit habe ich es geschafft das der Controller sich nicht aufhing. Nur eine Frage des sauberen Designs.
> SSR schalten immer im Nulldurchgang ab, wenn gerade kein Strom fließt. > Dadurch entstehen weniger Spannungs-Spitzen beim Abschalten, was für die > elektromagnetische Verträglichkeit vorteilhaft ist. > > Andererseits kann man diese bei Relais mit Hilfe von Snubbern > (Funkenlöschkreis) auch wirksam unterdrücken. Spannungsspitzen bei einer ohmschen Last ??? Motorschutzschalter ??? Not Aus ??? Galvanische Trennung ??? Hallo, das ist ein Ofen. Temperaturbegrenzer ist eine sehr gute Idee, unbedingt notwendig. Aber alles andere ist Overkill. Da bewegt sich nix wo man sich den Arm abhacken kann, da wird keine Induktivität geschaltet. Fehlt nur noch der Schutz gegen EMP...
Helmut L. schrieb: > kann nur kaputt gehen Das in meinen Augen ein gute Argument, Schaltungen so einfach wie möglich und so komplex wie nötig zu machen.
Stefan ⛄ F. schrieb: > Das in meinen Augen ein gute Argument, Schaltungen so einfach wie > möglich und so komplex wie nötig zu machen. Wie gesagt, ich hatte den Verantwortlichen dort gefragt warum ueber sie Spulen keine Freilaufdioden seien. Anwort: Wenn der Servicemann draussen mal Plus und Minus vertauscht gehen alle Dioden kaputt, deshalb lassen wir die weg. Zur Info: Die Steuerungen dieser 220kV Schalter laufen auf 220VDC weil sie von Akkus versorgt werden. Da sind mehrere Schuetze drin und ein dicker DC Motor der die Feder spannt. DC deshalb weil man wenn der Schalter aus ist kein Wechselspannungsnetz zu verfuegung hat. (Henne - Ei Problem)
HansG schrieb: > Aber alles andere ist Overkill. > Da bewegt sich nix wo man sich den Arm abhacken kann, da wird keine > Induktivität geschaltet. Gerade bei einer ohmschen Last würde das zuschalten im Scheitelpunkt der Netzspannung eine ziemliche schnelle Stromänderung ergeben, oder? Ich würde es auch eher im Nullpunkt schalten.
Jakob schrieb: > Hierzu habe ich bisher besorgt: > 1x Raspberry Pi Zero W > 1x 1.3" OLED-Display > 1x K-Type Thermoelement (Keramikummantelt, bis 1300°C) > 1x MAX31856 Messverstärker > 1x 16A-Relais (Finder 40.61.9.012.0000, 12V zum Schalten, 250V werden > geschaltet) > 1x DC-DC-Wandler von 12V auf 5V USB > 1x Irfz44N > 1x Nockenschalter für Netzspannung und bis 20A > 1x Schaltnetzteil 12V 8A (ohne Gehäuse) > ... Sicherungen, Widerstände, Freilaufdioden ect. Warum denkt man nicht vorher nach ? Benutze ein S-Typ Thermoelement, K-Typ halt nicht. Benutze einen Netzschalter für das ganze Gerät (möglicherweise ist der Nockenschalter ein solcer) dann reicht zur Regelung ein SSR. Benutze einen fertigen PID Regler oder besser gleich einen Kiln Ramp Controller. Fertig. Wenn du unbedingt die Heizkurve graphisch auf einem Display darstellen willst, dann nicht so ein winziges. Und Knöpfe müsste man auch haben, also besser gleich mit Touch. Jakob schrieb: > Die Ansteuerung des Relais sehe ich am einfachsten mit einem IRFZ44N, Da reicht ein GPIO des rPi nicht zur Ansteuerung, es müsste ein MOSFET sein, der bei 2.8 oder 2.5V UGS spezifizierten RDSon hat. > einer Freilaufdiode, 330kOhm zwischen drain und source des Mosfets und > 330Ohm als Widerstand zwischen Gate und Signal. Auf Leistungsseite ist > nur noch eine Schmelzsicherung vorgesehen. Die gesamte Stromzufuhr soll > durch den Nockenschalter und eventuell noch einen Notausschalter an > anderer Stelle unterbrochen werden können. > Gibt es noch Dinge, auf die besonders zu Achten ist? z.B. Abstand > zwischen Leiterbahnen, Nö, Netzstrom fliesst ja nur jenseits des Relais. Aber du brauchst einen PID Regelalgorithmus, und da du die Parameter deines Ofens nicht kennst, sm Besten einen mit autotuning.
Vielleicht wäre der REX-C100 eine Alternative zur Eigenkonstruktion. Schau dir mal diesen Link an: https://thorst-metall.de/Temperaturregelung_mit_PID-Regler_und_SSR_Relais_f%C3%BCr_15%E2%82%AC
Ich sehe das ähnlich wie @HansG. Der Nockenschalter soll sowohl Phase als auch Null trennen. In keiner Brennofensteuerung, die ich bisher gesehen habe habe ich was anderes als ein stinknormales Relais gesehen. Das ein SSR u.U. besser funktioniert, will ich aber nicht bestreiten und Überlege mir, das eventuell auch so umzusetzen. @MaWin würde ich ganz gern darum bitten, selbst einen kurzen Gedanken an die Systembeschaffenheit und Eigenschaften eines Ofens zu verschwenden. Wir reden hier von Aufheizgeschwindigkeiten von maximal 150°C/h. Und Höchsttemperaturen von 1240°C. Warum in aller Welt brauche ich ein Platin/Platin-Rhodium-Thermoelement, das bis 1768°C messen kann? Und warum nen Autotune-PID? Das Ding schaltet nicht öfter als alle 10-20s. Eher weniger. Auch interessieren mich Temperaturschwankungen im Bereich von +-10°C nicht die Bohne. Der Temperaturgradient im Brennraum selbst kann durchaus schon mehrere Grad betragen. Ob da was komplizierteres als ein P-Regler nötig wird, stellt sich in der Praxis raus. Glücklicherweise ist sowas ja im RPi ja kein allzu großer Aufwand Das Display zeigt selbstverständlich nur die aktuelle Temperatur, den Namen der geöffneten Sollkurvendatei und den Schaltzustand des Relais an. Und dafür reicht's. Zum IRFZ44N: Warum sollte das nicht reichen, Wenn im Datenblatt als Vgs 2-4V angegeben sind? Ein Treiber sollte zwar kein großer Extraaufwand sein, aber bisher hab ich da keinen Grund gesehen, wenn ich mit 3.3V schalte.
Jakob Wagner schrieb: > Zum IRFZ44N: Warum sollte das nicht reichen, Wenn im Datenblatt als Vgs > 2-4V angegeben sind? Ein Treiber sollte zwar kein großer Extraaufwand > sein, aber bisher hab ich da keinen Grund gesehen, wenn ich mit 3.3V > schalte. 2-4V bedeutet, dass er irgendwo zwischen 2 und 4V so gerade eben anfängt zu reagieren. Also wenn er erst auf 4V reagiert und sich bei 3,3V völlig tot stellt, dann ist der Transistor in Ordnung. Du brauchst einen, dessen Schwellenspannung auch im ungünstigsten Fall und 3,3V liegt. Außerdem muss der Transistor bei 3,3V den Laststrom schalten können, sonst brennt er durch. IRFZ44N ist für 10V spezifiziert. Nur für 10V garantiert der Hersteller, dass er einen bestimmten Strom schalten kann. Für alle anderen Spannungen zwischen der nicht genau definierten Schwelle von irgendwo zwischen 2 und 4V gibt er nur das Typische verhalten als Diagramm an. Das ist aber eben nur typisch, nicht versprochen. Lies dazu http://stefanfrings.de/mikrocontroller_buch/Einstieg%20in%20die%20Elektronik%20mit%20Mikrocontrollern%20-%20Band%202.pdf Kapitel 2.2 und 3.4
Jakob Wagner schrieb: > @MaWin würde ich ganz gern darum bitten, selbst einen kurzen Gedanken an > die Systembeschaffenheit und Eigenschaften eines Ofens zu verschwenden. > Wir reden hier von Aufheizgeschwindigkeiten von maximal 150°C/h. Und > Höchsttemperaturen von 1240°C. Warum in aller Welt brauche ich ein > Platin/Platin-Rhodium-Thermoelement, das bis 1768°C messen kann? > Und warum nen Autotune-PID? Das Ding schaltet nicht öfter als alle > 10-20s. Eher weniger. Auch interessieren mich Temperaturschwankungen im > Bereich von +-10°C nicht die Bohne. Der Temperaturgradient im Brennraum > selbst kann durchaus schon mehrere Grad betragen. Ich geh mal davon aus, dass in dem Ofen Töpferwaren gebrannt und glasiert werden, oder Metalle geschmolzen. Da sind 10 GradC die grösste Abweichung die akzeptabel ist, die hat aber schon ein PID Regler. Auch und vor allem wenn man definierte Rampen haben will, ist es mit Einschalten alleine nicht getan. Der ist in meinem Ofen: https://www.ebay.de/itm/Ramp-Soak-Temperature-Controller-Kiln-SSR-Thermocouple-Programmable-Control-60S/121092751239 K-Typen halten Temperaturen über 1200 GradC nur ein paar mal aus, dann sind die wegoxidiert. Ein Typ-S kostet nun nicht die Welt https://www.ebay.de/itm/300mm-S-Typ-Platin-und-Rhodium-Thermoelement-Temperatursensor-Messkopf-WRP-100/353059588122
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Hallo an Alle, hier ein kurzes Update: 1: Drei SSR (JC216SC, Datenblattausschnitt angehängt) wurden bestellt und sind angekommen. Einen passenden Kühlkörper sollte ich noch im Keller liegen haben. 2: Das Python-Skript enthält jetzt einen PID-Regler (bisher nicht autotuned) und soll das SSR mit einem Software-PWM-Signal füttern. Ein Lastzyklus soll zunächst ca. 0.5s dauern. Bei dieser Zyklenlänge brauch ich mir keine Sorgen um Synchronisierung machen, falls ich mir da überhaupt welche machen sollte. Die Lastzyklus-Parameter kann man ja auch nachträglich einstellen. Echtzeit ist das zwar alles noch nicht, aber ein paar Millisekunden Abweichung sind zunächst tolerierbar. Abhilfe in absehbarer Zukunft könnte eine zusätzliche IIC-Realtime-Clock bringen. 3: Das K-Type-Element behalte ich, habe aber schon vor längerem ein S-Type-Element (dem vorgeschlagenen sehr ähnlich) bestellt. Versandlaufzeiten aus Shenzhen liegen aber erfahrungsgemäß bei ein paar Wochen bis Monaten. Prinzipiell muss ich in der MAX31856-Library nur einen Parameter ändern, wenn ich damit messen will. 4: Einem Kumpel ist das K-Type gestern runtergefallen, sodass die Keramikhülle an der Spitze zertrümmert ist. Ich befürchte daher jetzt auch, dass im ungeschützten Zustand die Prophezeiung von @MaWin früher oder später eintreffen wird. Ich bin mir durchaus bewusst, dass es fertige Regler und Ofensteuerungen auf dem Markt gibt. Und das gar nicht mal allzu teuer. Selbst eine neue Steuerung von Nabertherm wäre bei ca. 200€. Aber ich will wirklich von Plug'n'Play-Kauflösungen absehen, auch wenn die vielleicht zunächst besser sind. Ich will mit diesem Projekt meinen Horizont erweitern und den gesamten Entwicklungsprozess von Hardware und Software selbst durchschreiten. Ich werde mich heute ans Layout des Schaltkreises machen. Einen groben Plan habe ich schon mal im zweiten Foto angehängt. Hat jemand spontane Treibervorschläge für die SSRs, bevor ich mich auf die Suche mache? Da ich gleich 3 SSRs bestellt habe (gleicher Preis wie ein einzelnes) könnte ich das Board auch für 3 Phasen auslegen. ZUR INFO: Ich werde trotzdem nur eine Phase verwenden, da ich keinen Drehstromanschluss besitze. Aber die Möglichkeit für einen Umbau ohne weitere Lötarbeiten wäre dann gegeben. Noch eine Frage: Brauche/Darf ich einen Snubber verwenden, wenn die SSRs einen Nulldurchgangsschalter haben? Rein theoretisch sollte eine kritische dV/dT von 30V/µs bei Standard-Netzfrequenz und -Spannung und nahezu rein Ohmscher Last kein Problem sein. Liebe Grüße, Jakob Wagner
Mich wundert, dass du ein 12V Netzteil verwendest. Du kannst doch die 3,3V oder 5V vom Raspberry Pi verwenden.
Stefan ⛄ F. schrieb: > Mich wundert, dass du ein 12V Netzteil verwendest. Du kannst doch die > 3,3V oder 5V vom Raspberry Pi verwenden. Ich finde die 12V praktisch. Damit könnte er das Gate vom Mosfet über einen vorgeschalteten Transistor wunderbar durchsteuern.
MaWin schrieb: > Aber du brauchst einen > PID Regelalgorithmus, PID am Ofen wird überbewertet, die Idee hatte ich auch mal in meiner Diplomarbeit. Mit elektronischer Regelung reichte ein 2-Punktregelung völlig, sobald der Wert überschritten ist schaltet man ab und wenn der Wert unterschritten wird ein. War bei 8-Bit Auflösung und 1200°C Endtemperatur +-5K und reichte dicke! Man kann auch alles übertreiben :)
Übertreiben trifft auch auf den RasPi zu. Es ging um nen Ofen, oder? Als Rechenbauklotz ist da ein Arduino immer noch großzügig. Für die Regelgeschwindigkeit würde ein mechanisierter Abakus reichen ;) Aber auf dem läuft kein Python. Es gibt doch keinen Grund da ein ganzes Betriebssystem mit zig GB Overhead drauf zu ballern um dann in der langsamsten Scriptsprache der Welt eine Software zu schreiben die am Ende einen Wert einliest und einen Ausgang taktet. (Und v.A. das jedes Mal zu booten) Mit Kanonen auf Spatzen geschossen sagt der ITler (dessen zweites Wort nach Betriebssystem "Sicherheitsupdates" lautet)
Joachim B. schrieb: > Mit elektronischer Regelung reichte ein 2-Punktregelung völlig, sobald > der Wert überschritten ist schaltet man ab und wenn der Wert > unterschritten wird ein. Manchmal reichts, meist nicht. Prinzipiell schwingt ein Zweipunkt-Regler immer. Um wieviel kann man aus der Ferne nicht orakeln. Raspberry ist tatsächlich technisch völliger Overkill, ein Tiny reicht dafür völlig. Aber wenn man den Raspberry aus dem FF programmieren kann ist es eben dann doch die effektivere Lösung.
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H.Joachim S. schrieb: > Prinzipiell schwingt ein Zweipunkt-Regler immer "mein" 40kW Ofen war viel zu träge, die Isttemperatur pendelte schön um die ADC Auflösung auf dem Sollwert.
Na, dann ist das ja Beweis genug, dass ein Zweipunktregler für jede Ofenregelung ausreichend ist. Ich ziehe meinen Einspruch zurück :-)
H.Joachim S. schrieb: > Prinzipiell schwingt ein Zweipunkt-Regler immer na du hast ja nicht ganz Unrecht, aber jeder P-Regler lebt von der Regelabweichung! Jeder I-Regler erreicht sein Ziel erst in der Unendlichkeit. Jeder D-Regeler schwingt über. Ein PID-Regler kann nur irgendwie ein Kompromiss sein. Um starke Störgrößen auszuregeln ist jedenfalls die Leistung immer irgendwie begrenzt! Sieht man am Brennvorgang der mit Höchstgeschwindigkeit nahezu einer e-Funktion folgt.
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Hallo an Alle! Anbei die Ergebnisse meines ersten Tests an einem kleinen 900W-Emaillierofen. Die Ergebnisse sind in Ordnung dafür, dass ich noch keine realistischen Regelparameter gewählt habe (P=0.75 I=0.01 D=0.001). GANZ WICHTIG: Dieser Test ist als Proof of Concept zu verstehen. Ergebnis: Es lebt. Scheint noch Aggressionsprobleme zu haben, aber das ist eine Frage der Erziehung. Als nächstes: Step-Response-Test. Extrapolation zur Ermittlung von Max-Temperatur. Abschätzen von Regelparametern. Ich weiß, dass ich mit meinem Vorhaben viel zu viel Aufwand betreibe und gebe allen teilweise Recht, die einen PID-Regler, Raspberry-Pi usw. für übertrieben halten. ABER: Ich will was lernen, worum ich mich schon länger drücke (Python). Ich will was bauen, was kompliziert genug ist um mir selbst was neues beizubringen. Mein Keramikofen ist also das "perfekte Opfer" (robust, nicht brennbar, weit entfernt von brennbarem Material aufgestellt und sowieso ohne Steuerung nutzlos). Und falls da was gutes bei rumkommt, habe ich vielleicht auch schon einige Vorarbeit für meine nächstes Jahr anstehende Masterarbeit geleistet und Wissen gesammelt, das ich dann anwenden kann. @Joachim B.: Schicker Ofen :) dagegen ist meiner ein Witz. @Stefan F.: Das ist Geschmackssache. Mit den GPIO-Ports kann ich wenn dann eh nur ein SSR Schalten, weil der max. Schaltstrom gerade für ein SSR ausreicht. Liebe Grüße Jakob Wagner
Jakob Wagner schrieb: > @Joachim B.: Schicker Ofen :) dagegen ist meiner ein Witz. danke, war aber energiehungrig und gepulst war es immer nett zu sehen wenn alle Phasen die A-Meter an die Bande knallten. Gesteuert vom PC1500 mit Eispunktkompensation 8-Bit ADC und 8-Bit DAC. Programm in iiiiih (basic, ganz leise flüster) Testzeiten immer um 10-12 Stunden. Ich hätte den Ofen gerne gehabt, aber er wurde lieber kostenpflichtig verschrottet als ihn zu verschenken, ja die Bürokratie halt!
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1) keine Solidstate Relays verwenden. die haben 2V verlust, bedeutet 20W
bei 10A. Die musst du erst wegbringen.
2) Keine Bistabilen Relais wie Nockenwellen Zeugs. Wegen 3 )
3) Die wichtigste Vorgabe ist (Selbst-)Abschalten im Fehlerfall.
das bedeutet :
a) keine Speisung am controller - abgeschaltet
b) controller im Programmiermodus - abgeschaltet
bedeutet Ansteuerung des Stellgliedes mit high,
die portpins haben einen Pulldown.
c) Controller detektiert fehler - abschalten
4) du benoetigst ein logging funktion, zu Auslesen der Zustaende und
Temperaturen.
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Hallo an Alle! Entschuldigt meine lange Pause, aber leider war ich beim Löten zu eilig und habe den RPi mit Lötzinn kurzgeschlossen. Der war schnell und billig ausgetauscht. Nur hat's den MAX31856 mit erwischt (äußerlich nix, vermutlich gebrickt oder überlastet). Lieferungen aus Großbritannien kurz vor Weihnachten waren auch eher kritisch, sodass ich jetzt erst nach einem Monat wieder voll ausgestattet bin. Inzwischen ist alles auf einer Hutschiene montiert und funktioniert zuverlässig. Die 230V-Seite hab ich gegen Überlast zusätzlich mit einem Einbauautomaten abgesichert. Ich glaube, über alle anderen Sicherheitsaspekte wurde hier schon genug geschrieben. Das Python-Skript hat eine Logging-Funktion, die mir u.A. Soll- und Istwert einmal pro Sekunde speichert. Der erste Test erscheint mir schonmal als gutes Ergebnis. Der Temperaturplot eines 200°C-Step-Response-Test ist beigefügt. DISCLAIMER: An dem Regler ist fast noch nichts eingestellt. Der P-Anteil ist bei 1.1. I- und D-Anteil sind noch 0. Die richtige Reglereinstellung erfolgt erst am richtigen, großen Ofen. Schönen Abend
Hallo, Nabertherm baut ihre „Muffelöfen“ aktuell folgend auf: Schütz der vom Übertemperaturbegrenzer gehalten wird und SSRs zum Regeln der Heizleistung. Die Öfen sind an sich relativ robust, die meisten Fehler gibts bei uns durch gebrochene Heizwendeln (Verschleiß) und interessanterweise durch Steuerungen die manchmal machen was sie wollen... Ein weiterer spektakulärer Fehler sind Masseschlüsse der Wendelanschlüsse in Folge von Nestbildung der Wendeln. Ich bin mir sehr sicher, dass die ganzen Muffelöfen bis 1300°C alle mit K Thermoelementen im Al2O3 Schutzrohr geregelt werden. Falls das Brenngut hohen Wert hat, nimmt man zwei Thermoelemente / ein Dual-TC und überwacht beide. Fällt eins durch einen Bruch aus, regelt die Anlage mit dem 2. einfach weiter. Blöd ist es dabei nur, wenn man eine Charge TCs erwischt, die einen Materialfehler haben und die Thermospannung einfach davonläuft. Dann bringen einem alle Vorkehrungen nichts. Fragt nicht, woher ich das weiß... Grüße
Ich habe echt gute Erfahrungen mit den Billig-Chinareglern gemacht: https://www.ebay.de/i/284145369294?chn=ps&norover=1&mkevt=1&mkrid=707-134425-41852-0&mkcid=2&itemid=284145369294&targetid=301754823111&device=c&mktype=pla&googleloc=1004612&poi=&campaignid=10215338080&mkgroupid=105782584047&rlsatarget=pla-301754823111&abcId=1103836&merchantid=7364532&gclid=CjwKCAiAl4WABhAJEiwATUnEFx3Iz29k2_ORPQ6dqHb4uPjO6qd1gTokJ5Zc7auQWoVuwVAfHKlKmxoCMjkQAvD_BwE Einmal fürs Bierbrauen/Maischen, einmal für nen EFCO-Muffelofen (da habe ich allerdings ein "hiesiges" Mantelthermoelement dazugekauft, bei >1000° scheiden sich die Geister).
H.Joachim S. schrieb: > Ich habe echt gute Erfahrungen mit den Billig-Chinareglern > gemacht: > Ebay-Artikel Nr. 284145369294 Der kann doch nur 400 GradC, eas willst du den empfehlen ? Sascha S. schrieb: > Falls das Brenngut hohen Wert hat, nimmt man zwei Thermoelemente / ein > Dual-TC und überwacht beid Gute Idee. Mein Brennofen mit kiln ramp controller hat voriges Mal gesponnnen, Isttemperatur schwankte um 250 GrafC in Sekunden, mal 200, mal 450, bei 175 GradC real, und ich rätsle noch, warum. Bruch im Sensor, hmm, ist im kalten Zustand offenbar heile, Problem mit Elektronik, es hatte nur 4 GradC im Raum, muss mal Testlauf machen.
Jaja... Keine Ahnung, ob es die tatsächlich mit verschiedenen Temperaturbereichen gibt oder ob es nur am Temperaturbereich des Thermoelements liegt: https://www.ebay.de/itm/0-1300-C-Digitaler-PID-Temperaturregler-REX-C100-eingestellt-K-Thermoelement-DE/402586421286?hash=item5dbc054826:g:m1MAAOSwOERfxy9Y
Sascha S. schrieb: > Masseschlüsse der Wendelanschlüsse in Folge > von Nestbildung der Wendeln. Damit bin ich nicht vertraut, aber es klingt interessant. Kannst du den Effekt erklären, falls es nicht allzu viel Aufwand macht?
MaWin schrieb: > > Der kann doch nur 400 GradC, eas willst du den empfehlen ? > Mein Brennofen... ...hat neuronentötenden Fusel gebrannt? > gesponnnen, Isttemperatur schwankte um 250 GrafC in Sekunden, mal 200, > mal 450, bei 175 GradC real Um nicht gleich als Troll durchzufallen, sollte ein MaWin mindestens in der Lage sein seinem Computer ein °C zu entlockt. Ist auch weniger Fehleranfällig. ;-)
> td1.0
Dein erster Beitrag im Forum, in dem du von deiner überragenden
Intelligenz berichten musst, oder wechselst du das Mäntelchen nach jedem
Furz ?
MaWin schrieb: > oder wechselst du das Mäntelchen nach jedem > Furz ? Genau wie Du, ich wechsele. Schlüpfe allerdings nicht in fremde Mäntel.
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MaWin schrieb: > Gute Idee. Mein Brennofen mit kiln ramp controller hat voriges Mal > gesponnnen, Isttemperatur schwankte um 250 GrafC in Sekunden, mal 200, > mal 450, bei 175 GradC real, und ich rätsle noch, warum. Bruch im > Sensor, hmm, ist im kalten Zustand offenbar heile, Problem mit > Elektronik, es hatte nur 4 GradC im Raum, muss mal Testlauf machen. Hat deine Messumformer / deine Schaltung eine Open-TC-Detection? Alle Industrieumformer besitzen diese, dass bei einem TC-Bruch die Maximaltemperatur an die Steuerung weitergeben wird. Sonst würde das offene TC ja keine Spannung liefern -> dT zu Kaltstelle = 0 K und die Anlage bis zur Schmelze heizen. (Das ist übrigens ein beliebter Fehler bei Anlagen die mit Pyrometern geregelt werden, wenn der Messweg versperrt ist...). Das würde den gemessenen Temperaturanstieg erklären. Brüche zeigen sich manchmal so, dass das TC noch funktioniert, da die Drähte durch die Mantelrohrfüllung ja nicht einfach auseinander springen können, jedoch treten immer öfters kurze Unterbrechungen auf. Bei Raumtemperatur wird dann wieder eine saubere Thermospannung ausgegeben, da sich das (metallische) Mantelrohr beim Abkühlen wieder zusammenzieht und die Junction/den Draht wieder aneinander gepresst. Da TCs ja "nichts" kosten, würde ich das in dem Fehlerfall direkt auswechseln. Der Ärger ist viel größer. Stefan ⛄ F. schrieb: > Sascha S. schrieb: >> Masseschlüsse der Wendelanschlüsse in Folge >> von Nestbildung der Wendeln. > > Damit bin ich nicht vertraut, aber es klingt interessant. Kannst du den > Effekt erklären, falls es nicht allzu viel Aufwand macht? Nestbildung wird die unkontrollierte Kontraktion der Heizwendelwickelungen genannt. Dies ist völlig normal bei hoher Gebrauchsdauer: neu: / / / / / / alt: / / /////// Dies kann einseitig oder mittig auftreten, das hängt mit Temperaturinhomogenitäten im Ofen zusammen. Ganz schlimm ist es, wenn die Heizwendeln auf einer Seite zum nächsten Halterohr springen und dann zurückgeführt werden, weil sich dann die Heizwendeln auf eine Seite ziehen (sofern nicht besonders fixiert). neu: / / / / / / | \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ alt: / / /////////// | \ \ \ \ \ \ \\\\\\\\\\\ Die Heizwendeln werden ja aus Draht gewickelt, dies soll laut Kanthal bei erhöhter Temperatur (ca 800°C variiert je nach Legierung) durchgeführt werden. Ich gehe davon aus, dass man sich dies spart (die Ersatzheizwendeln, welche ich bis jetzt gesehen habe, haben nie irgendwelche Spuren von Wärme). Dadurch ist das Gefüge in den Heizwendeln natürlich stark von Spannungen (entspricht Versetzungen und anderen Defekten) durchzogen, diese bauen sich beim Betrieb über die Zeit ab. Da dies jedoch auf Grund von Temperaturinhomogenitäten unterschiedlich schnell geschieht, gibt es Bereiche die schon entspannt sind und andere die noch unter innerer Spannung stehen. Beim Betrieb werden die inneren Spannungen dann durch das Zusammenziehen der kälteren Bereiche minimiert, da die wärmeren Bereiche die Spannungen durch Diffusion schon abgebaut haben und daher dem Zug nichts mehr entgegensetzen können. Die Masseschlüsse entstehen dann auf Grund der Nestbildung, weil sich die Wendel bei der Aktion etwas längt und die außen liegenden Klemmstellen sich so verschieben, dass ein Kurzschluss mit dem (geerdeten) Metallgehäuse der Anlage entsteht. Grüße Sascha
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HeizwendelVorZurueck.PNG
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Hallo, leider werden die "Skizzen" oben nicht so angezeigt wir im Editor. Da ich beim Ändern des Beitrags auch nur einen Anhang anhängen kann*, hier nun zwei Screenshots, was ich meine. Heizwendel.png: Eine Heizwendel welche rechts und links aus dem Ofen geführt wird. HeizwendelVorZurueck.png: Die Heizwendel springt vom einen Halterohr am Ende zum darunterliegenden Halterohr. *Ich kann das erste Bild hochladen, beim Klick auf "Weitere Datei anhängen" ist die erste wieder weg. Ein Mod darf das gerne zusammenführen.
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20210120_204455.jpg
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Hallo an Alle! Die Einstellung des Reglers gestaltet sich aktuell relativ schwierig. Leider ist die Totzeit auf der Regelstrecke recht hoch. Anbei der Verlauf einer einfachen Sprungantwort. Selbst bei P=1 schwingen die Messwerte deutlich über. Gerade arbeite ich noch an meinem kleinen Emaillierofen und habe den Temperaturfühler einfach durch eine Bohrung in der Klappe eingelegt. Daher wird die höhere Totzeit herrühren. Aber als kleine Herausforderung will ich dennoch versuchen, was dabei rauszubekommen. Sollte an sich ja nicht unmöglich sein. Hilft, Den Regler fast zum kriechen zu bringen und dann I und D einzusetellen? mit aktuellen Ergebnissen weiter zu machen, ist ja Sinnlos. @Sascha S.: Meinst du etwa sowas (zweites Bild)? Wirkt aber so, als wäre "zurückbiegen" da ein ganz gutes Mittel zur Reparatur.
Beitrag #6558066 wurde von einem Moderator gelöscht.
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StepResponseP1I0D0.png
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Hoppla, den Hinweis hab ich überlesen. Anbei nochmal.
Joachim B. schrieb: > Mit elektronischer Regelung reichte ein 2-Punktregelung völlig, sobald > der Wert überschritten ist schaltet man ab und wenn der Wert > unterschritten wird ein. Und um wie viel schwingt der beim Hochfahren über? 100 °C? Mein Regler am Härteofen hört schon mehrere Minuten vor dem Erreichen der Solltemperatur auf mit heizen. Muss dann oft nochmal kurz nachheizen und kann dann auf paar Grad genau halten. Kommt halt auch drauf an wie viel im Ofen ist.
Sascha S. schrieb: > leider werden die "Skizzen" oben nicht so angezeigt wir im Editor.
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Besser so? Da fehlten das Tagging mit
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Jakob Wagner schrieb: > Anbei nochmal. Warum n o c h m a l ?
Sascha S. schrieb: > Hat deine Messumformer / deine Schaltung eine Open-TC-Detection? Ja, und Alarmausgang. Aber die Thermoelementspannung war wohl noch im Rahmen. Inzwischen hab ich den Sensor neu verdrahtet und er hat wieder funktioniert.
> @Sascha S.: Meinst du etwa sowas (zweites Bild)? Wirkt aber so, als wäre > "zurückbiegen" da ein ganz gutes Mittel zur Reparatur. Hallo, hab den Thread erst jetzt wieder entdeckt... Ja genau so, das ist aber das Anfangsstadium. Wird später noch viel schlimmer bevor dann irgendwann die Wendel bricht. Zurückbiegen ist eine ganz schlechte Idee. Die Heizwendeln werden nach etlichen Betriebsstunden hart, da sich unfassbares Grobkorn im Gefüge bildet. Daher hat das Material fast keine Dehnung mehr und quittiert schnell mit Brüchen. Hab hier n Stück Heizwendel liegen, welches an der Bruchstelle einzelne Körner von geschätzt 1 mm x 2 mm hat. Grüße Sascha
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