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hopfen

RCLine User

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1

Mittwoch, 15. Juni 2005, 00:37

PID TemperaturRegler Eigenbau?

hallo,
benötige eine Regler zur Steuerung eines sehr heisen Lötofens ;)
= Keramibrennkofen bis 1300 grad
Der Regler sollte 1-2 HeizRampen hintereinander fahren können und bis zur eingestellten Temperatur hochfahren.
Dann kommt noch eine sogenannte Haltezeit , also wie lange diese Temperatur gehalten wird bevor der Abkühlvorgang einsetzt.
Eventuell ist noch ein verzögertes abkühlen vorteilhaft (reduziertes heizen).

Eingang: meist Platin Rhodium Sensor Type S
Ausgang: (1Relais)


Eigentlich kosten die einfachen Regler die schon mehr können gar nicht viel < 300 €uro
z.B.
http://www.bentrup.de/de/produkte/kompaktserie/tc_40.php
andererseits kommt man beim durchsehen der vielen Möglichkeiten (bis 30 Rampen) ins zaudern,
was will ich ? ;)
z.B Schnittstelle wär auch nicht schlecht. - damit kommt man aber in eine etwas andere Preisklasse.

andererseits:
ein Mega 8 mit einem Display ist heute keine Hexerei.
hab ich hier liegen,
wär eigentlich eine reizvolle Aufgabe wenn man Vollblut-Programmierer wär.
ein wenig Analog Technik dazu ist auch keine Hexerei.
programmieren schon eher ;)

Frage:
kennt vielleicht jemand einen überschaubaren ProgrammTeil mit Display und Einstellmodus der z.B eine HeizRampe bis zu einer gewünschten Temperatur fahren kann am besten in C den ich dann Zug um Zug selbst ausbauen könnte.
Kann aber auch (vorteilhaft) ein Entwicklungssystem das diese Möglichkeiten bietet sein.
Mega 8 würd mir ansonsten als Übungsobjekt gut gefallen, notfalls auch ein PIC.

Den PID ReglerVerstärker würd ich ja auch analog aufbauen, scheint mir leichter einstellbar ;)
Notfalls den ganze Regler in Analog Technik ;)

andereseits:
fürchte ich das es ewig braucht bis so ein Regler in der Grundfunktion funktioniert,
- also besser doch kaufen.


Danke fürs zuhören ;)
Horst wünscht viel Spaß beim Fliegen und experimentieren. - Einige Infos auf flying . . CDR Motore & Micromodelle: flying(alt)

wurpfel1

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2

Mittwoch, 15. Juni 2005, 12:02

Hi Hopfen

als basis würde ich dir mal den AVR-BUTTERFLY, um 30euro, ans herz legen. der besitzt ein 100stelliges LCD, 4MB speicher, UART, ISP und viele andere nette features :nuts:

dank dem PWN kannst du eine ofenheizung FETerisieren.. ein einfacher spannungsmesser ist onboard, du brauchst nur einen OP um deinen temp-sensor anhängen zu können..

proggen in C oder schnell mal BASCOM-demo runterladen.



für 300euro baue ich dir gerne so eine steuerung ;)
bin schon zu alt zum spielen.. macht aber gleichwohl spass ;-)

hopfen

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3

Mittwoch, 15. Juni 2005, 22:24

hallo wurpfel,
Butterfly ist überhaupt und generell eine gute Idee.
Nehm an da sind einige fertige Lösungen als Demo zum ändern bei dem System includiert?
Bascom geht natürlich auch.

Muß mich dam mal schlau machen wer mir die (in Ö) liefert.
Horst wünscht viel Spaß beim Fliegen und experimentieren. - Einige Infos auf flying . . CDR Motore & Micromodelle: flying(alt)

4

Donnerstag, 16. Juni 2005, 23:17

Ich würde es in Betracht ziehen den AVR lediglich zur Temperaturmessung und Ansteuerung des Lastrelais (bzw. was du als Schaltelement für den Ofen einsetzen möchtest) zu verwenden. Die eigentliche Software würde ich dann für den PC schreiben und beides über eine serielle Schnittstelle verbinden.

Das würde dem Nutzerinterface und der Flexibilität, sowie auch der Programmierbarkeit entgegenkommen (PC Programmiersprachenkenntnisse vorausgesetzt).

wurpfel1

RCLine User

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5

Freitag, 17. Juni 2005, 09:29

Hi Christian

und dann lässt du den PC stundenlang laufen?? der benötigt 200W.

wenn sich windoof aufhängt ist die charge futsch. es kann auch brennen 8(
die mikroprozzies laufen stabiler, schiessen sich nicht selber ab und benötigen wenige mW leistung. das sind einige der gründe wieso in der industrie die prozzies so einen guten stand haben ;)

der AVR butterfly hat eine LCD und einen fünfweg-joystick.
ich glaube das parameteränderungen sehr bequem mit dieser HID gelöst werden können :shy:

wenn der prozess beendet ist liest man am PC das logfile aus dem 4MB speicher und stellt das grafisch dar.

die visualisierung kann nobel per labview oder weniger nett mit excel gemacht werden..

@Hopfen
baskom wird in der demoversion locker ausreichen, wenn du noch eine serielle schnittstelle hast kannst du den brenner aus einigen drähten selber machen.
das butterfly hat einen bootloader. das vereinfacht das "brennen" ungemein.
bin schon zu alt zum spielen.. macht aber gleichwohl spass ;-)

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »wurpfel1« (17. Juni 2005, 09:34)


hopfen

RCLine User

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6

Freitag, 17. Juni 2005, 12:26

-> wurpfel,
du sprachst oben in meinem Sinne :ok:
Horst wünscht viel Spaß beim Fliegen und experimentieren. - Einige Infos auf flying . . CDR Motore & Micromodelle: flying(alt)

7

Freitag, 17. Juni 2005, 13:35

Na Wurpfel die 200 Watt werden im Vergleich zum Ofen sicherlich auf die Kostenstelle "Portokasse" gebucht ;)

Allerdings - recht hast du mit den Punkten schon :prost:

wurpfel1

RCLine User

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8

Freitag, 17. Juni 2005, 14:29

Danke.. war nicht bös gemeint!

der keramikbrennofen meiner kollegin hat 3700W anschlussleistung. 200W sind immerhin 5% davon ;)

das hauptproblem ist die eigensicherheit: fällt eine steuerung aus darf nichts passieren! entweder man nimmt spezielle schaltkreise, zugelassen von der entsprechenden innung oder man verwendet zb

zwei oder drei steuerungen die sich gegenseitig beäugen. bei AVRs halten sich die kosten für sowas im rahmen... für mich privat genügt dann die erreichte sicherheit.
bin schon zu alt zum spielen.. macht aber gleichwohl spass ;-)

anziwi

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9

Montag, 20. Juni 2005, 00:38

Sorry,

aber meiner Meinung nach ist ein PID Regler der reglunstechnissche Overkill für einen Ofen. (zumal du wenn ich richtig gelesen habe die Heizleistung nicht beeinflussen kannst --> Ausgang: Relais)

Das System ist so "träge", dass sich das noch gut mit einem Zweipunktregler bewerkstelligen lässt, dem du hat entsprechend der Heizkure laufend einen anderen Sollwert vorgibst.

Erinnert mich irgendwie an meine Diplomarbeit ...
»anziwi« hat folgendes Bild angehängt:
  • pid.jpg
CU Andreas :w

(Best viewed with open eyes and a human brain ver. 1.0 or above).

10

Montag, 20. Juni 2005, 15:18

hab vor ewigen Zeiten mal einen PID-Regler auf einem 4-bitter realisiert. Ist eigentlich alles nicht so schwer, wie es aussieht. Man braucht halt eine vernünftige Arithmetik (aber das ist ja in jedem C-Compiler schon drin) und ein wenig Fachliteratur.

Theoretischer Ansatz:
P-Regler: P = konstP * (Soll-Ist)

I-Regler: Integral_neu = (Soll-Ist) + Integral_alt
I = konstI * Integral_neu

D-Regler: Delta = (Soll-Ist)_alt - (Soll-Ist)_neu
D = konstD * Delta

PID = P + I + D

Jetzt ist halt noch zu prüfen, inwieweit es zu Überläufen kommen kann und wie man die einzelnen Werte noch normiert, damit man recht schnell zu einer vernünftigen Parametrisierung und zu möglichst geringen Rundungsfehlern kommt.

Ansonsten empfiehlt sich entsprechende Lektüre...
http://www.jashaw.com/pid/code.htm

Bruchflieger

RCLine User

Wohnort: 18km südl. der Lutherstadt Wittenberg

Beruf: Energieelektroniker / HWK-Meister E-technik

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11

Montag, 20. Juni 2005, 18:27

Hi,
ich habe beim stöbern auf der Atmel HP das hier gefunden - vielleicht hilft das dir auch weiter. http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_…roller_3_04.pdf

Ist dort als "Automatic Temperature Controller: Designing a Data Logger for a Slow Cooker" bezeichnet.
Grüße Dani.

12

Montag, 20. Juni 2005, 19:35

Hallo hopfen,

leider steige ich erst heute in diesen Thread und möchte Dir gerne bei einer Temperaturregelung von einer PID-Regelung abraten, da Du aus einem ewigen Schwingen nicht heraus kommst. Die Temperaturregelung ist eine der schwersten Regelungen, die immer größere Abweichungen haben. Sie hat immer große Totzeiten, die auch auf die großen Massen der Öfen zurück zu führen sind. Ich habe immer bei diesen Regelungen höchstens eine PI-Regelung gemacht. Am besten und unter einigermaßen gleichmäßig bleibenden Bedingungen (Störungen), habe ich um geringe Abweichungen zu bekommen nur eine P-Regelung, also Zweipunktregelung gemacht mit einer Grundlenergie, die der Störgröße-Umgebungstemperatur fast gleich ist zugeführt. Dann kann man auch kleine Regelabweichungen erreichen.
Eine I-Regelung allein mit Grundlast würde auch gehen, wobei allerdings die Zeiten etwas länger werden.
Wird ein D-Anteil in die Regelung mit eingebracht, wird auch immer ein großes Überschwingen der Temperatur geschehen. Um so größer, je grö0er der Ofen = die Masse ist.

Gruss Hg

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »Guenther_Hager« (20. Juni 2005, 19:45)


hopfen

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13

Montag, 20. Juni 2005, 20:47

Hallo allseits,
danke für die vielen guten Tips und Links.

Bei PID bin ich ja auch skeptisch , ein sauberer Abgleich wird wohl nie erreicht werden da die Trägheit ja auch von der Beladung abhängt.
PID war eigentlich bei keiner anderen BrennofenSteuerung extra angeführt (entweder Standard oder es funktioniert eben doch nur bedingt).
Ich denke es reicht mir eine P- Regelung da die Regelungsgeschwindigkeit ja nicht so bedeutend ist.
Ein Lastwechsel während der Fahrt tritt auch kaum auf.
Kritisch wirkt eher ein Überschießen der Temperatur im Endbereich (1250-1300 Grad), da sollte rechtzeitig zurückgefahren werden. (Lebensdauer)

Einzig eine grobe differentielle Regelung wird zusätzlich notwendig - reduziertes aufheizen mit einer Steigung von z.B 2 Grad /Minute,
hat aber mit PID im üblichen Sinne nichts zu tun und ist wenn das Grundprogramm mal läuft eher ein wenig Kritzelei ;)

Ich behaupte mal das diese Öfen sehr wohl fast proportional durch eine sehr langsam laufende PWM (Takt 1-100 sek einstellbar) gesteuert werden.
Die thermische Trägheit dürfte deutlich über der maximalen Änderungsgeschwindigkeit liegen.
Ein kurzer Takt (feinere Regelung) wird jedoch meiner Meinung nach die Lebensdauer stark herabsetzen.



Noch hab ich den Ofen ja nicht , erst so ca in 1-2 Monate,
Leistung um 10 KW damits im kommenden Winter schön warm wird ;)
Möglicherweise kauf ich eine einfache Steuerung doch mit sonst dauert mir die Inbetriebnahme zu lang oder ich muß dann schnell eine improvisierte Analog Trickserei starten ;)

Abheben (starten) werd ich mit der Butterfly,
und,
vielleicht land ich damit auch ganz brauchbar
dank eurer Hilfe :ok:
Horst wünscht viel Spaß beim Fliegen und experimentieren. - Einige Infos auf flying . . CDR Motore & Micromodelle: flying(alt)

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »hopfen« (20. Juni 2005, 22:12)


14

Dienstag, 21. Juni 2005, 12:05

siehe unteren Beitrag, dieser wurde von mir gelöscht, da sonst zweimal:

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »Guenther_Hager« (21. Juni 2005, 12:11)


15

Dienstag, 21. Juni 2005, 12:08

Hallo hopfen,

das Überschwingen kannst Du auf wenige °C reduzieren, wenn Du etwas früher, wie ich bereits angeführt habe eine Grundlast-Heizung abschaltest. Das müsstest Du mit einem zweiten Messfühler z. B. 30°C früher abschalten. Die Einstellung richtet sich nach der Regelstrecke, die auch sich Ändert mit der Menge (Masse und Material) die Du in den Ofen einstellst. Es lohnt sich ein zweites Thermoelement gleich zu bauen, die ich immer aus dünnen Drähten aus z. B. Eisen und Konstantandraht hergestellst habe.
Die Herstellung ist ganz einfach. Du lädst einen 4700uF Elko auf 40 V auf und bringst die Drähte zusammen, wo sie sich zusammenschweißen. Brennen sie durch, so reduziere die Spannung oder die Kapazität. Es empfiehlt sich auch um eine größere Thermospannung zu bekommen mehrere Elemente, di Dich ja fast nichts kosten beim Selbstbau, in Reihe zu schalten, wobei auf die Polarität zu achten ist..

Gruss Hg

wurpfel1

RCLine User

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16

Dienstag, 21. Juni 2005, 13:37

Hi Hopfen

was möchtest du mit dem ofen anstellen?? von den daten her scheint es sich um einen keramik-brennofen zu handeln. hier wären die anforderungen nicht SO hoch, die temperatur sollte auf +/-50° eingehalten werden können.

ein P-regler wird in der praxis häufig verwendet, er lässt sich leicht ausführen und arbeitet sicher!

ich würde auf jeden fall mit zwei messsonden arbeiten. bei zu grossen differenzen geht der regler in den notaus..

deine heizung lebt länger wenn du sie mit "PWM" ansteuerst, frequenz ist mit 1Hz hoch *genug. käufliche halbleiterrelais(schütze) sind dafür ganz gut geeignet.

*das kann man berechnen oder nach versuchen ändern..
bin schon zu alt zum spielen.. macht aber gleichwohl spass ;-)

hopfen

RCLine User

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17

Dienstag, 21. Juni 2005, 21:00

hallo Günther,
Grundlast:
erinnert mich irgendwie an meine Höhenmesser Kalibrierpumpe mit PID die in kurzer Zeit 5000 m (für die Drachenflieger ) mit ein paar Kontroll Zwischenstufen sauber auf 1m einregeln musste.
Die hatte auch noch Überschwinger die ich dadurch beseitigete das ich ein Ventil ständig etwas öffnete um Falschluft ins System zu lassen ;)
Damit hatte die Pumpe eine Grundlast und musste ständig laufen. Damit war sie viel weicher regelbar.

Thermofühler selbst bruzzeln:
nicht schlecht und das mit meiner noch teilweise vorhandenen Kondensatorschweissanlage ;)
aber dann sicherheitstechnisch wirklich 2 einbauen,
Hab ich sogar schon mal zur Not gemacht mit einem dicken Trafo, hätts allerdings nieee dauerhaft eingesetzt.
Muß mich mal auf die Suche nach alten dicken Sensoren (Drähten) machen.

-> wurpfel
Keramik genau, wenn der Ofen auf 10 Grad hinfährt ists purer Luxus.
aber könnten später ja auch heiklere? Sachen aus Metall und Glas dazukommen.

oder z.B Reflow löten der nano Regler ;)
außerdem ergäbs einen schönen Burn in Schrank, da wär 50 Grad Schwankung doch etwas zuviel des guten ;)

übrigens Butterfly ist gerade in Richtung zu mir gestartet.
Werd mir noch eine 2. ordern,
gibts bei ebay derzeit um 25 Euro
Beim RS in Ö käm sie auf 50€ +porto (=Schweizer Apothekerpreise!)

1Hz PWM:
Ofen Lebensdauer - könntest recht haben wenn man von den Halbleiterrelais absieht.
traue einem bzw. 2 altbewährten Schütz bei Kraftstrom und Blitzen in der Vegetation halt doch eher.

Jetz brauch ich erst mal die Butterfliege und dann hoffenlich eine überschaubare programmier-Umgebung dafür.
Hab alles abgetragen, auch das BASCOM da ich kein echter wind... fan bin. Manchmal gehts halt scheinbar noch nicht ohne wi.....
Horst wünscht viel Spaß beim Fliegen und experimentieren. - Einige Infos auf flying . . CDR Motore & Micromodelle: flying(alt)

18

Donnerstag, 23. Juni 2005, 10:08

Hallo hopfen,

Du musst Drähte mit einem Durchmesser von etwa 0,3mm für den Selbstbau nehmen, dann klappt das hervorragend mit dem Elko. Dieses habe ich schon einige Male erfolgreichl gemacht und kostet Dir Quasi nichts, wenn Du den Widerstandsdraht von einem alten Leistungswiderstand und als 2.Pol sogar Stahldraht verwenden kannst, da Du nicht auf eine exakt definierte Thermospannung angewiesen bist. Die Eichung machst Du Dir mit einem Laborgerät, das Du Dir ausleihen kannst. Übrigens plus minus 50 Grad ist zuviel bei manchen Keramikfarben, man kann bei meiner schon erwähnten Methode mit einer Grundheizung, die bei 50°C der erreichten Endtemperatur abschaltet, unter plus minus 20°C kommen. Bei Alu-Gießerei kommt es nicht auf einige Grad mehr an.


Gruss Hg

spacedog

RCLine User

Wohnort: A- Wien

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19

Donnerstag, 23. Juni 2005, 16:04

butterfly leider nur 4Mbit nicht 4MByte...

hallo...,

der butterfly leider "nur" 4Mbit nicht 4MByte dataflash...

mfg matthias
mfg matthias

wurpfel1

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20

Donnerstag, 23. Juni 2005, 16:32

ööch.. ist doch nur faktor 8 ;)


zum loggen zweier temp-sensoren und der einschaltzeit der heizung, etwa 40bit/sec, reicht das wohl für mehrere wochen normalbetrieb..

4*10^6/40= 10^5 sec oder über 27std :nuts:
bin schon zu alt zum spielen.. macht aber gleichwohl spass ;-)