Die nächste Temperaturregelung

[Dob S. (dobstronsky)]

Hallo,

ich bin Software-Mann mit weniger unglücklicher Elektronik Erfahrung. 
Dementsprechend bin ich auch nach reichlicher Recherche in ähnlichen 
Threads unsicher mit meiner Regelung.

Sie soll ein einfaches Kupferdraht-Heizelement ansteuern und eine 
Flüssigkeit auf 30 °C erwärmen. Das ganze wird mit einem Poti 
angesteuert und das Heizelement ist zudem abgesichert mit einem PTC 
damit es nicht zu heiß wird.

Ich habe keine Mosfet Treiber also habe ich vor einen NPN zu nehmen. Der 
Gatestrom ist zwar klein aber es muss ja auch nicht schnell geöffnet 
werden.
Mist! Während ich das schreibe merke ich das der Mosfet invertiert 
angesteuert wird, demnach müssen die Komparatoreingänge getauscht 
werden.

ch beschäftige mich gerade mit Komparatorschaltungen und habe noch nicht 
verstanden ob ich einen Feedback resistor brauche?
Kann ich den Mosfet so ansteuern oder ist das zum scheitern verurteilt?
Kann ich mir den base resistor sparen so wie auf dem Schaltplan?
Das ganze ist nur für den Labortisch, aber für good practice Bemerkungen 
wäre ich dankbar.

Edith: Das Bild nochmal richtig gedreht

[Udo S. (urschmitt)]

Dob S. schrieb:
> ich bin Software-Mann mit weniger unglücklicher Elektronik Erfahrung.

Warum nimmst du dann nicht einfach einen kleinen µC und steuerst das 
Heizelement mit PWM an?
Dann kannst du auch je nachdem wie sich die Regelung verhält 
(Überschwingen, Einschwingverhalten einen passenden Regelalgorithmus 
implementieren und einfach die Parameter ändern.
So hast du eine Zweipunktregelung die über den Komparator das 
Heizelement hart ein und auschaltet, allerdings ohne jegliche Hysterese 
was schon alleine durch kleine Spannungseinbrüche beim Einschalten der 
Heizung zu flattern führen kann.

[H. H. (Gast)]

Dob S. schrieb:
> Flüssigkeit auf 30 °C erwärmen.

Wie genau muss das werden?

Und spielt die Aufheizgeschwindigkeit eine große Rolle?


Am besten die konkrete Anwendung beschreiben.

[Vanye R. (vanye_rijan)]

> Ich habe keine Mosfet Treiber also habe ich vor einen NPN zu nehmen.

Also entweder man will seinen FET schnell schalten, dann sicher
nicht mit OC+Widerstand, oder Geschwindigkeit ist dir relativ
egal, dann kannst du das Teil direkt an den "Regler" haengen.
Ich wuerde also entweder 0 oder 2Transistoren als Treiber nehmen. :)

Aber meinst du denn das du mit so einem Zweipunktregler
der immer nur lustig rumschaltet am Ende zufrieden sein kannst?

Vanye

[Dob S. (dobstronsky)]

Vanye R. schrieb:
> Aber meinst du denn das du mit so einem Zweipunktregler
> der immer nur lustig rumschaltet am Ende zufrieden sein kannst?

Puuh, das ist eine gute Frage. Ich habe keine freien µC Pin mehr. Aber 
wenn das so schlimm hin und her schaltet und die Hysterese nicht 
vorhanden ist, dann wird mich das nerven. Ihr habt recht, ich nehme 
einfach einen MUX für die analog Eingänge und dann kann ich mir das so 
hin programmieren wie mir das gefällt.

Vielen Dank, das war ein guter Schubser in die richtige Richtung!

[Michael B. (laberkopp)]

Dob S. schrieb:
> Ich habe keine Mosfet Treiber also habe ich vor einen NPN zu nehmen.

Du brauchst keinen MOSFET-Treiber und keinen Transistor, der MOSFET kann 
durch dem 393 Ausgang mit pull up direkt angesteuert werden.

Dob S. schrieb:
> ich einen Feedback resistor brauche?

Ja. Die Hysterese verhindert, dass es im Umschaltpunkt schwingt. Sie 
muss mindestens so gross sein, wie die Versorgungsspannung durch das 
Einschalten des Heizelements schwankt.

ABER: Das ergibt eine simple Zweipunktregelung. Je nach dem wie genau 
die Temperatur ohne Überschwinger eingehalten werden soll und den 
Montageort des Temperatursensors kann das zu schlecht werden. Richtige 
Temperaturregler verwenden einen PID Regler, moderne mit Autotuning. Es 
gäbe also viel als mögliche Verbesserung.

https://www.omega.de/pptst/CN63100.html

Fertige Regler können ihr Geld wert sein.

Dob S. schrieb:
> das Heizelement ist zudem abgesichert mit einem PTC

Wenn eine Heizung bei Ausfall der Regelung zu warm für den Montageort 
werden kann, braucht man eine Temperatursicherung.

[Sophie T. (sophie_t)]

Für eine Temperaturregelung nimmt man typischerweise einen PI-Regler. 
Der Zweipunktregler bringt ordentlich overshoot und schwingt eben nicht 
so schön ein. Du könntest dir ja einen analogen PI-Regler bauen, wenn du 
auf Analogtechnik stehst^^ Aber ja heute macht man das mit einem uC^^ 
(leider!, was ist aus der schönen Schaltungstechnik geworden :( )

[Motopick (motopick)]

Mit einem Bimetallregler waerst du jetzt schon fertig.
Die lassen sich auch auf 30 °C einstellen.

Ist die Waermekapazitaet gross genug, schwingt da auch
nicht viel ueber.

[Vanye R. (vanye_rijan)]

> auf Analogtechnik stehst^^ Aber ja heute macht man das mit einem uC^^
> (leider!, was ist aus der schönen Schaltungstechnik geworden :( )

Wird immer noch verwendet und die Entwickler davon haben das
letzte Jahr in einer Haengematte auf einer Suedseeinsel verbracht.

Die Freunde der digitalen Loesung mussten knechten bis zum
umkippen weil alle Nase lang ihr Microcontroller abgekuendigt war. :-D

Vanye

[Peter D. (peda)]

Vanye R. schrieb:
> Die Freunde der digitalen Loesung mussten knechten bis zum
> umkippen weil alle Nase lang ihr Microcontroller abgekuendigt war. :-D

Einer meiner ersten MCs war 1994 der AT89C2051. Du wirst staunen, da gab 
es noch nie Beschaffungsprobleme.
Und bei Microchip steht Status: In Production.

[Udo S. (urschmitt)]

Dob S. schrieb:
> Ich habe keine freien µC Pin mehr. Aber
> wenn das so schlimm hin und her schaltet und die Hysterese nicht
> vorhanden ist, dann wird mich das nerven. Ihr habt recht, ich nehme
> einfach einen MUX für die analog Eingänge

Du kannst auch einfach einen extra Tiny oder ähnlich nehmen. Solange er 
einen analogen oder digitalen Temperatursensor einlesen kann und einen 
Ausgang für PWM hat genügt das.