Regelung Lötstation 80W

[M. P. (phpmysqlfreak)]

Hallo,

ich habe mich in den letzten Tagen mal mit einem Remake der Steuerung 
für meine Lötstation Marke Eigenbau beschäftigt, und möchte euch mein 
Ergebnis der Regelung selbst mitteilen - vielleicht kann es ja jemand 
gebrauchen.

Konstruktive Kritik ist durchaus erwünscht.

Es handelt sich um einen beschränkten PID-Regler. Beschränkt, weil der
D-Anteil nur bei fallender Temperatur Einfluss auf die Regelung nimmt,
und dabei den I- und P-Anteil begrenzt.

Der D-Faktor ist variabel.
Der P-Faktor beträgt 1,6875 - 27/16tel
Der I-Faktor beträgt 0,25 - 1/4tel

Ich habe komplett auf den Einsatz von float oder double verzichtet - 
daher sind die Faktoren oben dementsprechend entstanden.

Erst wollte ich die Temperatur selbst regeln. Durch die Berechnungen, 
die notwendig wären, habe ich mich aber dazu entschieden, den ADC-Wert 
zu Regeln. So muss ich nur für die noch folgende Anzeige den ADC-Wert in 
eine Temperatur umrechnen. - Ich benutze 9 der 10 Bits des Tiny45.
Das Regler-Ergebnis ist die Einschaltdauer in Prozent einer Sekunde.


Genug herumgequatscht! Nun zum Code:

Globale Variablen benutze ich folgende drei:

volatile uint8_t FehlerSumme = 0;
volatile uint8_t FehlerAlt = 0;
volatile uint8_t FehlerAlt2 = 0;

Die Regelung selbst sieht wie folgt aus:

uint8_t regelwert(uint16_t SollTemp, uint16_t IstTemp)
{
  uint8_t RWert = 0;
  uint8_t DWert = 0;
  uint8_t IWert = 0;
  int16_t Fehler = 0;
  uint16_t PWert = 0;

  // Regelabweichung ermitteln
  Fehler = (SollTemp - IstTemp);

  // Bei sinkender Temperatur gegensteuern / 2 mögliche Stufen
  if(FehlerAlt < Fehler) DWert = abs(FehlerAlt - Fehler) * 16;
  if(FehlerAlt2 < Fehler && DWert == 0) DWert = abs(FehlerAlt2 - Fehler) * 4;

  // Integral-Anteil berechnen, wenn ein bestimmtes Fenster erreicht ist
    // Edit: 25 durch 32 ersetzt.
  if(Fehler < 32 && Fehler > -8) FehlerSumme += (int8_t)Fehler;

  // Integral-Anteil begrenzen
    // Edit: 160 durch 200 ersetzt
  if(FehlerSumme > 200) FehlerSumme = 200;
  if(FehlerSumme < 0) FehlerSumme = 0;
  if(Fehler < -8 && FehlerSumme >= 4) FehlerSumme -= 4;

  // Berechnen des Proportional-Anteils, wenn der ermittelte
  // Fehler positiv ist. Kein Einfluss bei Temperatur
  // oberhalb der Soll-Temperatur.
  if(Fehler > 0) PWert = abs((Fehler * 27) / 16);

  // Berechnen des Integral-Anteils
    // Edit: Teiler von 8 auf 4 geändert.
  IWert = FehlerSumme / 4;

  // PAnteil und IAnteil bei sinkender Temperatur verringern
  if(DWert > 0) PWert = PWert / 4;
  if(DWert > 0) IWert = IWert / 2;

  // DAnteil-Bestimmung ermöglichen
  FehlerAlt = Fehler;
  FehlerAlt2 = FehlerAlt;

  // Darf 100% der Regelung ausmachen, sinkt ab etwa 50 ADC-Werten
  // vor der Soll-Temperatur!
  if(abs(PWert) > 100) PWert = 100;
  // Kann maximal 200/4 werden und zwar erst ab 32 ADC-Werte vor
  // erreichen der Soll-Temperatur
  if(abs(IWert) > 40) IWert = 40;
  // DWert greift mit sehr hohem Faktor bei stark fallender Temperatur
  // ein, und das auch nur solange die Temperatur fällt.
  if(abs(DWert) > 60) DWert = 60;

  // Rueckgabe-Wert zusammensetzen!
  RWert = PWert + IWert + DWert;

  // Rueckgabe-Wert begrenzen
  if(RWert > 100) RWert = 100;
  if(RWert > 1) return RWert;
  return 0;
}

Sobald ich die Zeit finde, werde ich mal eine Regelkurve aufnehmen.
Der 80W-Kolben der WSD81 regelt nach dem Einschalten etwa 3° bis 4° über 
Soll-Temperatur und fällt dann langsam auf den Soll-Wert +-2°.
Bei größerer Wärmeabfuhr wird relativ schnell gegengesteuert durch den 
D-Anteil - allerings sorgt das nach dem Zurücklegen für eine Überhöhung 
von bis zu 20°C - da muss ich noch dran feilen.


In diesem Sinne, Frohes Fest schonmal ;)

Edit: kleines Update der Regler-Werte, läuft jetzt halbwegs 
zufriedenstellend an Ersatzstromversorgung (13.8V) statt an 
Standardnetzteil (24V).

[M. P. (phpmysqlfreak)]

Hier habe ich jetzt eine Heiz-Kurve nach dem Einschalten.

Es handelt sich um ein Taschen-Oszi, welches nicht kalibriert ist,
daher bitte die Spannungsangaben links ignorieren^^

Die Kurve fängt bei etwa 360mV/26°C an, der höchste Punkt liegt
bei 745mV/339°C. (gemessen mit Multimeter) - Soll-Temperatur ist
auf etwa 330°C eingestellt. (ADC-Wert 342, 735mV)

Temperatur-Messung erfolgt via PT20 in Reihe zu 1k5 an 5V.
Der Spannungsabfall am PT20 wird 5-Fach verstärkt (OPV).