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Peltier-Element, Temperatur unter die Raumtemperatur bringen
24.09.2014, 10:48
Beitrag #1
Peltier-Element, Temperatur unter die Raumtemperatur bringen
Hallo zusammen,

Ich verwende zur Temperatur-Erzeugung eine Seite eines Peltier-Elementes, die mit Wärmepaste an einen Aluminiumblock angebracht ist. In diesen Aluminiumblock kann ich einen Messfühler zur Temperaturmessung einführen (Bohrung).
Wie kann ich diese Seite unterhalb der Raumtemperatur bekommen? Eigentlich doch nur mittels Umpolung, oder? (Durch schnelles Umpolen wird die "Heiz-Seite kurz kalt)
Wenn ich einen Regler programmieren will, der beispielsweise 8° C auf der betrachteten Seite erzeugen und halten (nachregeln) soll, muss ich den zusätzlich mit einer Umpol-Logik erweitern?

Gruß
Cray-1
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24.09.2014, 10:56
Beitrag #2
RE: Peltier-Element, Temperatur unter die Raumtemperatur bringen
(24.09.2014 10:48)Cray-1 schrieb:  Wenn ich einen Regler programmieren will, der beispielsweise 8° C auf der betrachteten Seite erzeugen und halten (nachregeln) soll, muss ich den zusätzlich mit einer Umpol-Logik erweitern?
Ja.
...wobei "schnelles Umpolen" wahrscheinlich eine schlechte Idee ist.
Gruss,
Thorsten

Falls ich mit einer Antwort helfen konnte, wuerde ich mich freuen, ein paar Fotos oder auch ein kleines Filmchen des zugehoerigen Projekts zu sehen.
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24.09.2014, 11:14 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 24.09.2014 11:20 von Cray-1.)
Beitrag #3
RE: Peltier-Element, Temperatur unter die Raumtemperatur bringen
(24.09.2014 10:56)Thorsten Pferdekämper schrieb:  
(24.09.2014 10:48)Cray-1 schrieb:  Wenn ich einen Regler programmieren will, der beispielsweise 8° C auf der betrachteten Seite erzeugen und halten (nachregeln) soll, muss ich den zusätzlich mit einer Umpol-Logik erweitern?
Ja.
...wobei "schnelles Umpolen" wahrscheinlich eine schlechte Idee ist.
Gruss,
Thorsten
Ok,
es gibt sogenannte hoch-zyklenfeste Peltier-Elemente, die schnelles Umpolen vertragen können.

Gruß
Cray-1

Hi,
Noch eine Frage zu diesem "Umpol-Regler": Wie kann ich herausfinden, welchen Reglertyp ich für die eben genannte Peltier-Steuerung benötige? Eine analoge Schaltung, die ebenfalls diese Aufgabe erfüllt, arbeitet mit einem PI-Regler. warum brauche ich z. B. keinen D-Anteil?

Gruß
Cray-1
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24.09.2014, 11:53 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 24.09.2014 11:54 von tito-t.)
Beitrag #4
RE: Peltier-Element, Temperatur unter die Raumtemperatur bringen
der D-Anteil bei PID-Reglern reguliert v.a. das Ausschwingverhalten in Zielwertnähe, das ist bei einer komplexeren Bewegungssteuerung (z.B. f. Robterarme und Plotter) wichtig, aber wohl weniger bei reiner Temperatur-Annäherung, vermute ich.
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24.09.2014, 12:12
Beitrag #5
RE: Peltier-Element, Temperatur unter die Raumtemperatur bringen
(24.09.2014 11:14)Cray-1 schrieb:  Wie kann ich herausfinden, welchen Reglertyp ich für die eben genannte Peltier-Steuerung benötige? Eine analoge Schaltung, die ebenfalls diese Aufgabe erfüllt, arbeitet mit einem PI-Regler. warum brauche ich z. B. keinen D-Anteil?
Hi,
der D-Anteil macht den Regler schneller. Er blickt sozusagen in die Zukunft. Da sich aber bei Temperaturregelungen die "Umgebung", also in dem Fall die Umgebungstemperatur nur langsam aendert, braucht man das nicht. Der D-Anteil fuehrt dann eher zum Ueberschwingen.
Gruss,
Thorsten

Falls ich mit einer Antwort helfen konnte, wuerde ich mich freuen, ein paar Fotos oder auch ein kleines Filmchen des zugehoerigen Projekts zu sehen.
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24.09.2014, 20:14 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 24.09.2014 20:28 von HaWe.)
Beitrag #6
RE: Peltier-Element, Temperatur unter die Raumtemperatur bringen
der PID Regler ist nicht schneller als ein PI- (oder ein PD-) Regler, er kann aber z.B. das Überschwingen eines PI - Reglers in Zielwertnähe dämpfen. Er reagiert aber auch empfindlicher gegen Sensor-Störungen (Sensor-Rauschen).

Siehe z.B. hier:
http://www.mindstormsforum.de/viewtopic....935#p61930

auch wenn im Vergleich des oberen zum unteren Screenshot der P Anteil leicht erhöht und der I Anteil leicht erniedrigt wurden, sind die Beseitigung des heftigen Überschwingens und das Erreichen eines sanften Approximierens in Zielnähe vor allem auf den massiv erhöhten D-Anteil zurückzuführen.


pe, edit,
ich hatte es ein paar Posts unter dem oben verlinkten an Hand 2er Beispiele einmal grob skizziert:
Zitat:Beispiel: wichtig z.B. für Plotter ist, dass diese exakte Zielwerte brauchen, eine hohe Bewegungsdynamik besitzen müssen, aber absolut ohne Overshooting, sie haben aber dafür auch keine wechselnden Belastungsmomente, und man kann daher in der Nähe des Ziels mit relativ schwacher Leistung arbeiten: P=mittel, I=niedrig, D=mittel. Bei zunehmender konstanter Last müssen dann I und D gleichsinnig erhöht werden (z.B. Fräse).

Oder folgender Fall: Overshooting wäre durchaus zulässig, weil nur die Endposition wichtig ist, dafür muss man auch mit extremen unvorhersehbaren Belastungsschwankungen rechnen (in alle Richtungen, gegen und in Drehrichtung), und die Bewegung darf z.B. auch niemals unter extremer Belastung zwischendrin verrecken, selbst bei langsamen Geschwindigkeiten, und erst Recht auch nicht in Zielnähe, wie es P-Regler gerne tun.

Beispiel: wie z.B. bei Montage-Roboterarmen oder auch bei Off-Road-Fahrzeugantrieben, die extreme wechselnde Lasten exakt bewegen müssen oder passive Kräfte (Gefälle) gegenregulieren müssen; diese brauchen ganz andere p,i,d-Werte, nämlich für hohe Leistung auch bei sehr geringen Geschwindigkeiten auch noch im ganz nahen Zielbereich: P niedrig, I=hoch, D=sehr hoch. Durch den I Parameter wird dadurch bei zunehmenden Stalling die Motorkraft maximal "reaktiv" erhöht, D glättet das Schwingungsverhalten.

alles das ist aber bei einer langsamen Temperaturregelung nicht essentiell.
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25.09.2014, 10:23
Beitrag #7
RE: Peltier-Element, Temperatur unter die Raumtemperatur bringen
(24.09.2014 20:14)HaWe schrieb:  der PID Regler ist nicht schneller als ein PI- (oder ein PD-) Regler, er kann aber z.B. das Überschwingen eines PI - Reglers in Zielwertnähe dämpfen.
Hi,
im Prinzip habe ich das mit "schneller" gemeint. Der Regler reagiert sozusagen schon auf das Ueberschwingen bevor es tatsaechlich stattfindet. Ohne den D-Anteil wuerde der Regler laenger brauchen, bis er dem Ueberschwingen gegensteuert.
Wenn man den Regler schlecht konfiguriert, dann kann es durch den D-Anteil aber auch zu unerwuenschten Schwingungen kommen. (Das ist jetzt eine Beobachtung aus der Praxis mit meiner Zentralheizung, deren Vorlauftemperatur ueber einen PID-Regler geregelt wird.) Wenn man den Kd-Wert zu gross waehlt, dann werden Bewegungen in Richtung Sollwert sozusagen ueberkompensiert. Das fuehrt dann auch zu haesslichen Schwingungen.
Gruss,
Thorsten

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25.09.2014, 10:56
Beitrag #8
RE: Peltier-Element, Temperatur unter die Raumtemperatur bringen
(25.09.2014 10:23)Thorsten Pferdekämper schrieb:  
(24.09.2014 20:14)HaWe schrieb:  der PID Regler ist nicht schneller als ein PI- (oder ein PD-) Regler, er kann aber z.B. das Überschwingen eines PI - Reglers in Zielwertnähe dämpfen.
Hi,
im Prinzip habe ich das mit "schneller" gemeint. Der Regler reagiert sozusagen schon auf das Ueberschwingen bevor es tatsaechlich stattfindet. Ohne den D-Anteil wuerde der Regler laenger brauchen, bis er dem Ueberschwingen gegensteuert.
Wenn man den Regler schlecht konfiguriert, dann kann es durch den D-Anteil aber auch zu unerwuenschten Schwingungen kommen. (Das ist jetzt eine Beobachtung aus der Praxis mit meiner Zentralheizung, deren Vorlauftemperatur ueber einen PID-Regler geregelt wird.) Wenn man den Kd-Wert zu gross waehlt, dann werden Bewegungen in Richtung Sollwert sozusagen ueberkompensiert. Das fuehrt dann auch zu haesslichen Schwingungen.
Gruss,
Thorsten
Danke,
was würdest Du nehmen für die Peltier-Steuerung, wie ich sie vorhab?
Eher PI- oder PID? Wie gesagt, die Störgrößen werden sich nicht sprunghaft ändern.

Gruß
Cray-1
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