Nachfrage Heizregelungssystem

[German_Krieger]

Guten Tag alle zusammen,

mein Kommilitone und ich arbeiten derzeit an einem chemischen Projekt und müssen dabei auch ein kleines Heizregelungssystem konzipieren. 

Der Hintergrund dabei ist, dass wir einen Versuch fahren, bei dem der Versuchsaufbau konstant auf einer Temperatur gehalten werden soll. Dabei handelt es sich um 100 °C. Wir besitzen ein 24 V Netzteil und sollen die notwendigen Komponenten möglichst hier bei Thinkerforge bestellen. Ideal wäre dabei sowas wie ein PID-System, damit die Temperatur ideal gesteuert wird. Wir haben ehrlich gesagt überhaupt keine Erfahrungen in diesem Bereich, weder elektronisch, noch mit der Codierung. 

Könnte jemand der sich damit auskennt evtl. bzgl. der brauchbaren Bauteile und einem Code helfen? 

Vielen Dank im Voraus! 

[MatzeTF]

Es freut uns, dass ihr den Tinkerforge-Baukasten für euer Projekt nutzen wollt. Wenn ihr allerdings wirklich nur eine Temperatur halten wollt und, wie du sagst, keine Erfahrung im Programmieren habt, würde ich euch zu einem einfachen Heizungsregler als Fertiglösung raten. Die Dinger gibt es mit einem Anschluss für eine Heizung, einen Temperatursensor und Knöpfen, um die Wunschtemperatur einzustellen; fertig. Wenn ihr eine billige Chinalösung nehmt, seid ihr schon mit einem niedrigen zweistelligen Eurobetrag dabei.

Gehen eure Anforderungen über eine simple Heizungssteuerung hinaus oder ist es Teil eurer Projektaufgabe, den Heizungsregler selbst zu implementieren, habt ihr mit dem Tinkerforge-Baukasten mehrere Möglichkeiten.

Zum Messen der Temperatur könnt ihr entweder einen PTC mit dem Industrial PTC Bricklet verwenden, ein Thermolement mit dem Thermocouple Bricklet 2.0, oder das Temperature IR Bricklet 2.0, falls ihr die Temperatur berührungslos messen wollt.

Für die Ansteuerung der Heizung kommt es auf euer Heizelement an, insbesondere dessen Leistung. Eine lineare Regelung eines Heizelements ist üblicherweise nicht praktikabel, da in der Ansteuerungselektronik sehr viel Abwärme entstehen würde. Kleine Heizleistungen kann man bis zu einem gewissen Grad per PWM regeln. Bei größeren Heizleistungen kann man nur takten, also zwischen voller Leistung und komplett ausgeschaltet hin und her wechseln. Zum Schalten des Heizelements könnt ihr bis zu einer Stromaufnahme von 0,6 A das Industrial Quad Relay verwenden, bis 7 A das Industrial Dual Relay Bricklet und bis 80 A das Solid State Relay Bricklet 2.0 mit dem empfohlenen Solid State Relais DC. Mit letzterem könnt ihr auch die PWM-Lösung ausprobieren.

Zum Anschluss an einen PC braucht ihr dann noch einen Master Brick 3.1. Auf dem PC habt ihr fast freie Auswahl der Programmiersprache, da wir sehr viele Programmiersprachen unterstützen. Habt ihr noch nie etwas programmiert, würde ich euch Python als Programmiersprache empfehlen. Informationen für den Einstieg ins Programmieren mit Python gibt es online haufenweise.

Kabel, um alles zu verbinden, könnt ihr in der gewünschten Länge zusammen mit den Bricklets bestellen. Wollt ihr keine „fliegende“ Konstruktion auf dem Schreibtisch, haben wir auch kleine Gehäuse oder Montageplatten mit Befestigungskits.

Der Einsatz eines von dir erwähnten PID-Reglers ist nur bedingt sinnvoll. Systeme mit Heizelement reagieren so langsam, dass ich da keinen D-Anteil nutzen würde. Einen PI(D)-Regler könnt ihr auch nur mit der PWM-Lösung nutzen. Für ein getaktetes Heizelement würde ich einfach zwei Schwellwerte setzen: Unter 99°C einschalten, über 101°C ausschalten. Je nach dem, wie in der Praxis Heizelement und Temperatursensor platziert sind, könnt ihr die Grenzen natürlich auch enger wählen. Für ein getaktetes Heizelement braucht ihr auch kein Wissen über Regler und ein einfaches Auslesen von Messwerten und Schalten eines Ausganges solltet ihr mit unseren Beispielprogrammen für die ausgewählten Bricklets hinbekommen.

Kleiner Hinweis noch, da ich auch mal studiert habe: Wenn es Teil eurer Projektaufgabe ist, die Heizungsregelung selbst zu implementieren, informiert euch bei eurer Projektbetreuer*in, wie viel Hilfe ihr euch online holen dürft. Sonst gibt’s Punktabzug, weil ihr euch die Lösung in einem Forum geholt habt. 😉

bearbeitet March 20, 2023 at 13:20 von MatzeTF

[German_Krieger]

Guten Abend,

vielen Dank für die extrem Informative Antwort. Ich werde die Beschreibung durcharbeiten und mich generell in das Thema „reinfuchsen“. 
 

Bei weiteren Fragen würde ich mich wieder melden, allerdings nochmal vielen Dank!!!!!

Das Hauptthema des Projektes ist ein völlig anderes, allerdings brauchen wir einen T-Regler um einen Versuch umzusetzen.