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Temperaturregler

Wie funktioniert ein Widerstandsthermometer?

Bei einem Widerstandsthermometer ändert sich der elektrische Widerstand eines Sensors mit der Temperatur. Da der Widerstand bei Messwiderständen nach EN 60751 (2009-05) mit der Temperatur steigt, spricht man von PTC (Positive Temperature Coefficient). Im industriellen Einsatz werden üblicherweise Pt100- oder Pt1000-Messwiderstände verwendet. Die auf EN 60751 basierenden Thermometer sind in der DIN 43735 beschrieben.

Was sind 2-, 3- und 4-Leiter Schaltungen?

Sie beschreiben die Leiteranzahl, mit der z. B. ein Pt100-Messwiderstand angeschlossen wird. Während bei der einfachsten 2-Leiter Schaltung der Leitungswiderstand das Messergebnis verfälscht, kann bei der 3- oder 4-Leiter Schaltung dieser negative Einfluss kompensiert und somit die Genauigkeit der Messung verbessert werden.

Was sind Schwankungen und Überschwingen?

2-Punkt-Regelung beinhaltet häufig eine Wellenform. Ein Temperaturanstieg über den Sollwert hinaus nach Beginn der Temperaturregelung wird als Überschwingen bezeichnet. Temperaturveränderungen um den Sollwert herum werden als Schwankungen bezeichnet. Es ist eine bessere Regelgüte zu erwarten, wenn die Grade der Überschwingungen und Schwankungen gering sind.

Was bedeutet „Pt100“?

Pt steht für Platin mit einem Nennwiderstand von 100 Ohm bei 0 °C (EN 60751).

Was passiert bei einer Umgebungstemperatur > 85 °C?

Hoher TK-Fehler sowie Zerstörung der elektronischen Bauteile.

Was ist ein PID-Regler?

PID-Regelung ist eine Kombination aus Proportional-, Integral- und Differentialregelung. Dabei wird die Temperatur durch Proportionalregelung reibungslos ohne Schwankungen gesteuert, durch die Integralregelung werden automatisch Offset-Anpassungen vorgenommen, und dank der Differentialregelung ist eine schnelle Reaktion auf externe Störungen möglich.

Was ist ein 2-Punkt-Regler?

Ein 2-Punkt-Regler ist ein unstetig arbeitender Regler mit zwei Ausgangszuständen. Je nachdem, ob der Istwert über oder unter dem Sollwert liegt, wird der obere oder der untere Ausgangszustand eingenommen. 2-Punkt-Regler kommen dann zum Einsatz, wenn die Stellgröße nicht stetig variabel ist, sondern nur zwischen zwei Zuständen wechseln kann, z. B. Ein/Aus. Der 2-Punkt-Regler erreicht zwar den eingeschwungenen Zustand, kommt aber nie zur Ruhe. Bei starken Änderungen der Führungsgröße kann er aber Regelabweichungen schneller ausregeln als es mit anderen Regelverfahren möglich ist.

Was ist eine D-Regelung?

D-Funktion (oder auch Differentialregelfunktion) wird verwendet, um einen Ausgang in Proportion zum Zeitdifferentialwert des Eingangs zu erhalten.

Was ist eine P-Regelung?

P-Regelung (Proportionalregelung) wird verwendet, um einen Ausgang in Proportion zur Abweichung zwischen Soll- und Istwert zu erhalten.

Was ist die Differentialzeit?

Die Differentialzeit ist der bei Differentialregelung erforderliche Zeitraum, bis eine Rampenabweichung mit dem Regelausgang in Proportionalregelung übereinstimmt. Je länger die Differentialzeit ist, desto stärker ist der Differentialanteil des Ausgangssignals.

Was ist die Hysterese?

2-Punkt-Regelung schaltet den Ausgang in Abhängigkeit von der Abweichung zum Sollwert ein oder aus. Das bedeutet, dass der Ausgang häufig aufgrund kleinster Temperaturänderungen verändert wird. Dadurch wird die Lebensdauer des Ausgangsrelais verkürzt und es kann sich ungünstig auf die Lebensdauer des Leistungsschalters auswirken. Daher wurde für EIN- und AUS-Schaltungen ein Schaltabstand eingerichtet. Dieser Schaltabstand wird als Hysterese bezeichnet.

Was ist eine Integralzeit?

Die Integralzeit ist der festgelegte Zeitraum, in dem der Integrator den Wert der Sprungantwort des P-Reglers erreicht haben muss. Je kürzer die Integralzeit ist, desto stärker ist die Wirkung des Integralanteils. Ist die Integralzeit zu kurz, kann es jedoch zu Schwankungen kommen.

Was ist der Sollwert?

Der Sollwert ist die Vorgabe auf die der Temperaturregler reagieren soll. Die für eine stabile Temperaturregelung erforderliche Zeit variiert je nach Regelstrecke.

Was ist Thermospannung (oder Seebeck-Effekt)?

Der nach Thomas Johann Seebeck genannte Effekt beschreibt die Tatsache, dass bei zwei an einer Seite verbundenen unterschiedlichen metallischen Leitern eine elektrische Spannung entsteht, wenn an dem „Thermoelement“ ein Temperaturunterschied zwischen dem verbundenen und dem offenen Ende herrscht.