Hej
Jag tänkte mest bolla lite ideer angående reparation av ett mätinstrument. Instrumentet i fråga är en kondensationskärneräknare som räknar luftburna partiklar ner till några nm i diameter. Principen beskrivs i följande pdf:
http://tsi.com/uploadedFiles/Product_In ... 980343.pdf
I instrumentet sitter ett peltierelement som skall kyla ett luftflöde och en transistor som reglerar strömment till peltierelementet har brunnit upp. Jag misstänker att pga slitage så har elementet krävt mer och mer ström tills transistorn brann upp. Jag har provat att byta peltierelement och transistor på styrkortet men jag lyckades bara kyla till 12°C. Börvärdet är 10°C. Antagligen för att nya peltierelement kräver högre spänning än originalet från tidigt 90-tal.
I instrumentet sitter en testögla för temperaturen där spänningen V motsvarar felet = börvärde - ärvärde, V = -0,36*t + 3,6. Det jag sitter och grunnar på är om jag ska använda analog reglering eller om jag ska programmera en PIC till att sköta styrningen.
Det är ganska långsamma förlopp det handlar om. Skickar jag 0.5A genom peltierelementet så tar det någon minut innan temperaturen gått ner till 10°C.
Vad tror ni?
Analog eller digital reglerkrets
-
barbarossa
- EF Sponsor
- Inlägg: 544
- Blev medlem: 8 december 2006, 11:18:14
- Ort: Tågarp, Svalöv
-
Mindmapper
- Inlägg: 7229
- Blev medlem: 31 augusti 2006, 16:42:43
- Ort: Jamtland
Är det som du tror, måste den enklaste åtgärden vara att transportera bort lite värme från den varma sidan av peltieren.
Om problemet är att peltierelementet inte orkar att lämna nog med kyla är inte lösningen att ge sig på regulatorn. Möjligen att ge sig på drivsteget som ger spänning till peltieren. Mät på peltieren för att se om den får rätt spänning, så du inte ger dig på fel del av systemet.
Eftersom du vet att den kyler nog vid 0,5A så får du undersöka om du har någon komponent i drivningen där du har en förlust som du kan göra dig av med. Är det rent analogt eller är det on-off till peltieren idag t.ex. Om peltieren får styrning via en emitterföljare kanske det går att ändra så att man använder en FET till låga sidan istället. Det beror ju på uppbyggnaden.
jag tittade inte allt för noga på beskrivningen så jag kanske missat något.
Edit: Icecap hur vet du att det är en P-reglering. Jag såg inte att det stod någonstans. Vore förvånad om det vore så då nogranheten på instrumentet måste vara beroende av rätt temperatur. Att ett instrument som kan använda ethernet är byggt så ålderdomligt verkar konstigt.
Om problemet är att peltierelementet inte orkar att lämna nog med kyla är inte lösningen att ge sig på regulatorn. Möjligen att ge sig på drivsteget som ger spänning till peltieren. Mät på peltieren för att se om den får rätt spänning, så du inte ger dig på fel del av systemet.
Eftersom du vet att den kyler nog vid 0,5A så får du undersöka om du har någon komponent i drivningen där du har en förlust som du kan göra dig av med. Är det rent analogt eller är det on-off till peltieren idag t.ex. Om peltieren får styrning via en emitterföljare kanske det går att ändra så att man använder en FET till låga sidan istället. Det beror ju på uppbyggnaden.
jag tittade inte allt för noga på beskrivningen så jag kanske missat något.
Edit: Icecap hur vet du att det är en P-reglering. Jag såg inte att det stod någonstans. Vore förvånad om det vore så då nogranheten på instrumentet måste vara beroende av rätt temperatur. Att ett instrument som kan använda ethernet är byggt så ålderdomligt verkar konstigt.
-
barbarossa
- EF Sponsor
- Inlägg: 544
- Blev medlem: 8 december 2006, 11:18:14
- Ort: Tågarp, Svalöv
Mindmapper:
Länken var bara till principskiss, det aktuella instrumentet är från början av 90-talet.
Det som skall göras är en helt ny drivkrets, eftersom det nya peltierelementet inte gick med den gamla kretsen. Jag är låst till ett element med 15V, 2A som maxvärden på grund av att det var det enda jag hittade som höll rätt dimensioner (5*30*30mm). Som jag antydde innan så misstänker jag att 90-tals peltiern var i högre grad parallellkopplad gentemot moderna dito, det skulle iallafall förklara en del.
Icecap:
Jag provade med analog PI men sen insåg att det kan bli jobbigt att dimensionera kondensatorn och motstånden i "ki".
//Andreas
Länken var bara till principskiss, det aktuella instrumentet är från början av 90-talet.
Det som skall göras är en helt ny drivkrets, eftersom det nya peltierelementet inte gick med den gamla kretsen. Jag är låst till ett element med 15V, 2A som maxvärden på grund av att det var det enda jag hittade som höll rätt dimensioner (5*30*30mm). Som jag antydde innan så misstänker jag att 90-tals peltiern var i högre grad parallellkopplad gentemot moderna dito, det skulle iallafall förklara en del.
Icecap:
Jag provade med analog PI men sen insåg att det kan bli jobbigt att dimensionera kondensatorn och motstånden i "ki".
//Andreas
-
Mindmapper
- Inlägg: 7229
- Blev medlem: 31 augusti 2006, 16:42:43
- Ort: Jamtland
Är det så stor skillnad på peltierelementen så skulle kanske en ändrad matningsspänning och lite kraftigare transistor räcka.
Men har du bestämt dig så är en digital enklare att bygga. Problemen blir nog att få till så att pulser från digitala signaler inte stör övriga kretsar. En analog variant kräver mer kretsar men är inte så besvärlig att få till i övrigt.
Men har du bestämt dig så är en digital enklare att bygga. Problemen blir nog att få till så att pulser från digitala signaler inte stör övriga kretsar. En analog variant kräver mer kretsar men är inte så besvärlig att få till i övrigt.
Jag röstar också för att kolla spänning och ström över peltiern. Speciellt strömmen då den är proportionell mot värmetransporten (vad jag minns).
Peltier gillar INTE PWM vad jag läst, då sjunker effektiviteten rejält. Samt att den varma sidan måste kylas.
En idé kan ju vara att testa om max strömmen ger temperatur lägre än 10 °C. För annars lär ingen reglering hjälpa.
Peltier gillar INTE PWM vad jag läst, då sjunker effektiviteten rejält. Samt att den varma sidan måste kylas.
En idé kan ju vara att testa om max strömmen ger temperatur lägre än 10 °C. För annars lär ingen reglering hjälpa.
Jag har gjort en PI(D) som fungerar alldeles utmärkt, hemligheten är att ställa in allting rätt och där har jag bara experimenterat men det fungerar alldeles utmärkt för mig, det är pelletsbrännaren som har denna styrning.
Jag har definierat 3 olika värden:
P-faktor, I-faktor & D-faktor. Då en panna är ett ganska trögt system är D-faktorn ställd till 0 vilket de-facto ger en PI-reglering.
Jag har även ställd en regleringstid, i detta fall på 0:01:30, Janfire har ställd den till 0:01:00 för att det fungerar för dom.
Som grundförutsättning har jag P-faktor = I-faktor * 100 men alla faktorer är fullt ställbara.
Jag har även reserverat en variabel med förtecken som summationscell ('Sum') och en med förra ärvärde för att ha koll på D.
Sedan tar jag för varje gång regleringstiden är slut:
1: Återladda regleringstidsräknaren.
2: Mellanresultat = börvärde - ärvärde;
3: Differens = ärvärde - Förra_ärvärde;
4: Förra_ärvärde = ärvärde;
5: Sum = Sum + (Mellanresultat * I-faktor); <är över- och under-flow-begränsat>
6: Utresultat = Sum + (Differens * D-faktor) + (Mellanresultat * P-faktor)
7: Klart.
Självklart ska man hålla koll på att värden inte springer iväg och byter förtecken pga. overflow osv.
Jag har en reglering av panntemperaturen på detta vis, har som sagt ingen D-funktion pga. att det är lönlöst att ha i detta fall men är- och börvärdet är i hela grader och regleringen fungerar alldeles perfekt, kan svänga ±2°C vid normal drift, hoppar man i duschen kompenseras det snabbt och en avvikelse på 7°C är mycket sällan.
EDIT: Om du vill ha en effektiv strömbegränsare (effektiv som i: "blir inte så satans varm") kan en Switch-Mode regulator enkelt fixas och styras så att feedback'en är strömstyrd.
Jag har definierat 3 olika värden:
P-faktor, I-faktor & D-faktor. Då en panna är ett ganska trögt system är D-faktorn ställd till 0 vilket de-facto ger en PI-reglering.
Jag har även ställd en regleringstid, i detta fall på 0:01:30, Janfire har ställd den till 0:01:00 för att det fungerar för dom.
Som grundförutsättning har jag P-faktor = I-faktor * 100 men alla faktorer är fullt ställbara.
Jag har även reserverat en variabel med förtecken som summationscell ('Sum') och en med förra ärvärde för att ha koll på D.
Sedan tar jag för varje gång regleringstiden är slut:
1: Återladda regleringstidsräknaren.
2: Mellanresultat = börvärde - ärvärde;
3: Differens = ärvärde - Förra_ärvärde;
4: Förra_ärvärde = ärvärde;
5: Sum = Sum + (Mellanresultat * I-faktor); <är över- och under-flow-begränsat>
6: Utresultat = Sum + (Differens * D-faktor) + (Mellanresultat * P-faktor)
7: Klart.
Självklart ska man hålla koll på att värden inte springer iväg och byter förtecken pga. overflow osv.
Jag har en reglering av panntemperaturen på detta vis, har som sagt ingen D-funktion pga. att det är lönlöst att ha i detta fall men är- och börvärdet är i hela grader och regleringen fungerar alldeles perfekt, kan svänga ±2°C vid normal drift, hoppar man i duschen kompenseras det snabbt och en avvikelse på 7°C är mycket sällan.
EDIT: Om du vill ha en effektiv strömbegränsare (effektiv som i: "blir inte så satans varm") kan en Switch-Mode regulator enkelt fixas och styras så att feedback'en är strömstyrd.
Normalt räcker det inte med en enkel PID-regulator för att styra ett peltierelement om resultatet ska bli bra, annat än över en begränsat område. Överföringsfunktionen är alltför olinjär.
Man bör också mäta in så många tillståndsvariabler som är praktiskt möjligt. Måltemperatur, omgivningstemperatur, temperatur nära peltierelementet på båda sidor, spänning och ström m.m. Problemet är som gjort för de 6-8 AD-omvandlarkanaler som finns i PIC/AVR.
Det går att linjarisera överföringsfunktionerna med diodpolygoner och använda en analog PID-regulator med OP-förstärkare, men det är nästan säkert lättare och billigare med en mikroprocessor som PIC/AVR, förutsatt att man behärskar programmeringskonsten. Om inte är det ett gyllene tillfälle att lära sig!
Eller be någon som har vanan inne.
Man bör också mäta in så många tillståndsvariabler som är praktiskt möjligt. Måltemperatur, omgivningstemperatur, temperatur nära peltierelementet på båda sidor, spänning och ström m.m. Problemet är som gjort för de 6-8 AD-omvandlarkanaler som finns i PIC/AVR.
Det går att linjarisera överföringsfunktionerna med diodpolygoner och använda en analog PID-regulator med OP-förstärkare, men det är nästan säkert lättare och billigare med en mikroprocessor som PIC/AVR, förutsatt att man behärskar programmeringskonsten. Om inte är det ett gyllene tillfälle att lära sig!
Eller be någon som har vanan inne.
Hoppsan, "diodpolygoner" är kanske ett ord jag kom på i hastigheten.
Man gör ett nät av motstånd och dioder så att man får en olinjär kurva som kan kompensera en annan dito. Används t.ex. i äldre funktionsgeneratorer där man skapar en sinus av en triangel.
Finns det inte något vetertaget namn på sådana nät?
Man gör ett nät av motstånd och dioder så att man får en olinjär kurva som kan kompensera en annan dito. Används t.ex. i äldre funktionsgeneratorer där man skapar en sinus av en triangel.
Finns det inte något vetertaget namn på sådana nät?
Men den SKA ju jobba inom ett begränsat område: den kalla yta ska bli 10°C.
Tidigare fungerade det med en enkel P-reglering och jag kan faktisk inte se hur det skulle bli sämre med en PI-reglering.
Att den förra reglering styrde spänningen ist. för strömmen är såklart något man får ta höjd för men det borde inte vara något större problem.
Tidigare fungerade det med en enkel P-reglering och jag kan faktisk inte se hur det skulle bli sämre med en PI-reglering.
Att den förra reglering styrde spänningen ist. för strömmen är såklart något man får ta höjd för men det borde inte vara något större problem.
Sant... men då den gamla fungerade med en P-reglering (bevisligen) kan en PI-reglering knappast göra saken värre. Att börja med en massa analoga sätt att "vrida kurvor" på är bara larvigt, det gör man i mjukvaran om det alls behövs.
Har man 100% regleringsområde (alltså kan styra från helt av till full patte) med lagom steg och även mäter temperaturen korrekt (med hög nog upplösning till att det verkligen kan fungera) behövs inget annat än "lite" programmering.
Visst, man får testa P och I-faktorerna samt regleringstiden så att man uppnår önskad resultat men det är knappast ett problem.
Och att ha diod/resistornätverk för att få en logaritmisk kurva ur en linjär och sedan klagar på att omgivningstemperaturen kan ändra sig... dioder är faktisk temperaturkänsliga dom också, alltså kommer hela "logaritmiseringen" av kurvan att glida med temperaturen.
Har man 100% regleringsområde (alltså kan styra från helt av till full patte) med lagom steg och även mäter temperaturen korrekt (med hög nog upplösning till att det verkligen kan fungera) behövs inget annat än "lite" programmering.
Visst, man får testa P och I-faktorerna samt regleringstiden så att man uppnår önskad resultat men det är knappast ett problem.
Och att ha diod/resistornätverk för att få en logaritmisk kurva ur en linjär och sedan klagar på att omgivningstemperaturen kan ändra sig... dioder är faktisk temperaturkänsliga dom också, alltså kommer hela "logaritmiseringen" av kurvan att glida med temperaturen.
