Mit großem Aufwand ganz kleine Brötchen zu backen...

29.01.2014 19:56 von /cbx, derzeit 1.65274 Kommentare

Send to Kindle

…ist bekanntlich eine der zentralen Kompetenzen bei uns im G’schäft. Wie ich gestern schon angedeutet hatte, durfte ich mich heute haupt-nebensächlich mit dem Entwurf eines Reglers beschäftigen, der die thermischen Eskapaden unserer Präzisionsbeleuchtung in geordnete Schranken weisen sollte.

Was soll ich lange herumschreiben – das hat nicht einmal so schlecht geklappt. Mit einer kleinen Erweiterung des gestrigen Drahtigels um ein paar Komponenten, wie sie auch in der Kundenmaschine zu finden sind, konnte ich einen Software-Regler aufsetzen.


[Sehr viel Kupfer und Silizium für eine kleine LED]

Da ich ausbildungsseitig ja nur elektromechanischer Grobmotoriker bin, habe ich mir ein ausgefeiltes Entwurfsverfahren erspart, einen simplen PI-Regler aus dem Handgelenk geschüttelt und mit 100ms Zykluszeit in LabVIEW umgesetzt. Schon der erste Wurf konnte – wenig überraschend – den Endwert nach einem grusligen Einschwingvorgang temperaturinvariant konstant halten. Ich habe dem I-Regler dann noch durch einen in den Integrator injizierten feed forward sein Wirken erheblich erleichtern und damit zumindest eine prinzipielle Machbarkeit demonstrieren können.


[Mein regelungstechnischer Geräteschuppen]

Wie gut das funktioniert, kann man erkennen, wenn man den Plot der Sprungantworten in dem oberen Bild mit diesem hier, der ohne Regler aufgenommen wurde, vergleicht:

Den aperiodischen Überschwinger kann und will ich nicht völlig eliminieren, weil ich den Messkreis im Interesse der elektrischen Störfestigkeit doch recht langsam auslegen musste. Wie eigentlich fast immer, können auch hier die allgegenwärtigen 50Hz-Störungen der Netzspannung für sehr interessante Effekte sorgen, wenn sie in den Feedback-Kreis einkoppeln – und ein Stroboskop wollte ich ja eben gerade nicht bauen.

Die Eigenerwärmung der LED ist also recht gut unter Kontrolle, heute Nacht läuft nun ein Test, der den Einfluss der Umgebungstemperatur dokumentieren soll. Dabei wird sich zeigen, wie genau mein Mess- und Stellglied funktionieren, denn auch die Temperatur der Fotodiode, des Verstärkers und des A/D-Wandlers wirken sich hier aus.

Genau deshalb habe ich mich auch für einen simplen klassischen Regler entschieden, weil er eben auch äußere Einflüsse auf den monumentalen LED-Dildo (wie Konvektionskühlung durch Bewegung der Achsen oder Strahlungswärme von nahen Motoren…) kompensieren soll, die sich meiner Kontrolle entziehen. Insofern wird der letzte Schritt des Experiments eine Wiederholung der ursprünglichen Kamera-Messung mit geregelter Beleuchtung sein. Aber dazu muss ich die Kamera und den gesamten restlichen Drahtverhau erst wieder in die – heute gerade instand gesetzte – Maschine einbauen. Und das macht nicht annähernd so viel Spaß wie freies Basteln.

Sollte ich mich dann doch irgendwann dazu durchgerungen haben, werde ich das Ergebnis nachreichen.

Also falls es gut ausfällt.

/cbx, Kategorie: Aus der Schule -

 

Eigener Senf dazu?

  1. The Angry Nerd gab am 3. Februar 2014, 02:07 folgenden Senf dazu:

    PI-Regler…
    Für richtige, technisch saubere Regler bin ich zu doof, wie meine beiden vorherigen Kommentare unmissverständlich offenbaren. Ich sehe allerdings durchaus den Vorteil, wenn auch Temperaturunterschiede durch Zugluft mitkorrigiert werden.

    Jetzt bin ich nur noch gespannt, ob das auch das ursprüngliche Problem löst, oder so endet wie ich es von mir gewohnt bin :D

    /cbx meint dazu:

    Es endet vorerst so wie Du das gewohnt bist. Ich musste dem Regler noch ein deadband verpasen, damit er im unteren Leistungsbereich nicht doch flackert (quasi als PWM, wenn die Quantisierung des Stellers zu grob ist).

    Bis auf die Temperaturabhängigkeit des Sensors habe ich es damit ganz gut unter Kontrolle. Und den temperaturabhängigen Quantenwirkungsgrad der Fotodiode kann ich vermutlich mit einer linearen Temperaturabhängigkeit erschlagen. Wenn ich die Sensortemperatur genau genug gemessen bekomme...

Kommentarfunktion für diesen Artikel geschlossen.