Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Temperaturregelung und Einschaltstrom


von Martin W. (martin123)


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Hallo!

Wie in einem anderen Beitrag zu entnehmen ist, bau ich eine kleine 
Heizanlage (Stromquelle ist ein PC-Netzteil) für meine Ätzküvette. Als 
Heizelement benutze ich wie hier öfters vorgeschlagen ein Reagenzglas 
mit Quarzsand und einer Halogenbirne (12V, 50W). Inzwischen funktioniert 
mein System soweit, dass ich die Temperatur messe und mit PWM die Birne 
dimmen kann. Nun wollte ich eigentlich einen PID Regler verwenden um die 
Temperatur zu Regeln. Dieser sollte in einer Software verwirklicht 
werden. Mit PID Reglern habe ich eigentlich kein Problem, nur wollte ich 
wissen wie ich die Einschaltspitzen berücksichtige:

Mein Netzteil liefert maximal 15A. Wahrscheinlich werden zwei der 50W 
Birnen zum Einsatz kommen. Bis jetzt dimme ich die Birne (momentan noch 
eine) beim Einschalten langsam hoch, damit am Anfang kein zu hoher Strom 
fließt. Wenn ich jetzt aber zum Beispiel einen PID Regler verwende und 
er reagiert auf ein Ereignis mit plötzlicher Vollaussteuerung, dann 
könnte das doch unter Umständen in die Hose gehen. Wenn die Lampe zuvor 
längere Zeit kalt war, würde der Einschaltstrom wieder zu hoch werden. 
Dieses Problem möchte ich eigentlich umgehen.

Gibt es eine Möglichkeit in der Software dieses Problem zu 
berücksichtigen, indem man zum Beispiel sagt, dass die Stellgröße nach 
jedem Aufruf der Regelroutine nicht mehr als 10% abweichen darf oder so 
ähnlich? Oder kann man mit angemessenen Aufwand eine 
Einschaltstrombegrenzung diskret aufbauen? Am Mikrocontroller sind 
leider keine AD Kanäle mehr frei, mit denen ich den Strom messen kann.

Je nachdem wie kompliziert es wird, bleib ich aber bei der bisherigen 
Lösung.

Viele Dank für eure Antworten

von U.R. Schmitt (Gast)


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Martin W. schrieb:
> un wollte ich eigentlich einen PID Regler verwenden um die
> Temperatur zu Regeln. Dieser sollte in einer Software verwirklicht
> werden. Mit PID Reglern habe ich eigentlich kein Problem, nur wollte ich
> wissen wie ich die Einschaltspitzen berücksichtige:

Wenn du eh PWM machst und das über einen µC machst dann programmiere 
doch einfach eine Rampe.

Martin W. schrieb:
> ndem man zum Beispiel sagt, dass die Stellgröße nach
> jedem Aufruf der Regelroutine nicht mehr als 10% abweichen darf oder so
> ähnlich?

so zum Beispiel, wobei ich das nur für eine Erhöhung des Einschaltwertes 
machen würde, schnelles herunterfahren der Leistung ist ja kein Problem.

Ansonsten genügt für eine Temperatursteuerung wohl ein PI Regler.

von Jens (Gast)


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Hallo!

Für eine Ätzküvette musst Du keinen komplizierten Regler aufbauen
und Du musst die Heizung auch nicht „dimmen“. Das Wasser ist von
der Temperatur her so träge, dass ein einfacher Ein/Aus Schalter
ausreicht (z.B. Wasser > 48° dann Aus und Wasser < 48° dann ein).

LG Jens

von citb (Gast)


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Einfach Ein/Aus (und das moeglichst selten) wirkt sich auch positiv auf 
Lebensdauer der Halogenlampen aus.

citb

von Martin W. (martin123)


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Hallo ihr beiden!

Eine Rampe verwende ich schon immer für das Einschalten am Anfang und 
das hat sich eigentlich schon bewährt. Vielleicht mach ich es dann 
wirklich so wie es Jens sagt, dass wenn T>48 ich die Heizung abschalte 
und wenn T<48 ich wie U.R. Schmitt geschrieben hab mit einer Rampe 
hochfahr. Das muss ich morgen mal ausprobieren.

Rein interessehalber würde es mich aber schon noch interessieren, wie 
man es ansonsten gelöst hätte, wenn das System nicht so träge ist. Wäre 
es da sinnvoller doch noch den Strom zu überwachen? Aber das ist nur 
noch eine hypothetische Frage!

Danke für eure Antworten

Martin

von citb (Gast)


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Verstaerkung des P-Anteils und Zeitkonstante des I-Anteils so waehlen, 
dass das System nicht schwingt. Das haengt extrem vom Verhalten der 
Regelstrecke ab.

citb

von Jens (Gast)


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Hallo Martin!

Ich verwende schon seit Jahren eine Aquarium Heizung mit 100W und das 
funktioniert sehr gut. Z.B. so was hier: 
http://www.hood.de/auction/36757819/aquarium-heizung-heizstab-von-thermal-compact-100watt-.htm
Man kann damit zwar nicht haargenau die Temperatur einstellen, das ist 
aber auch nicht unbedingt tragisch. Aufpassen musst Du nur, dass die 
Temperatur nicht über 48° ansteigt, da sich ab 48° das Ätzsalz zersetzt 
(notfalls die Angaben dem Datenblatt entnehmen). Wenn Du also "nur" eine 
Temperatur von 45° erreichst, dann ist das auch vollkommen OK...

> Rein interessehalber würde es mich aber schon noch interessieren, wie
> man es ansonsten gelöst hätte, wenn das System nicht so träge ist.

Am einfachsten über einen Regler mit einer simplen Hysterese. Mit einer 
Hysterese von z.B. 0,5° und einem Sollwert von 47,0° würde sich so 
folgende Schaltfolge ergeben:
Aus = größer 47,5°
Ein = kleiner 46,5°
Damit muss sich das Wasser um 1,0° ändern, damit die Heizung schaltet. 
Bei trägen Medien (z.B. Wasser) ist so ein Regler vollkommen 
ausreichend...

LG Jens

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