BEDIENUNGSANLEITUNG QC-PC-PID-01 Peltier-Controller
Inhalt Technische Daten .................................................................................................................................... 3 Lieferumfang ........................................................................................................................................... 3 Bestimmungsmäßiger Einsatz und Beschreibung des Reglers ................................................................ 3 Grundlagen zur Temperierung mit Peltiertechnik: ...........................
Quick-Ohm Küpper & Co. GmbH Cronenfelder Straße 75 42349 Wuppertal Germany www.quick-ohm.de www.quick-cool.de 2 25.05.
Technische Daten Regelbereich: Temperaturerfassungsbereich: Empfindlichkeit: Regelgenauigkeit Versorgungsspannung: maximaler Ausgangsstrom: maximale Ausgangsspannung: Messzyklus: Sensortyp: Zusätzliches Ausgangssignal: „Open-Collector“ Ausgang: -50°C bis +150°C -60°C bis +170°C 0,06 Kelvin ± 1 Kelvin 12VDC – 24VDC 8A ca. 0,9-mal Versorgungsspannung (10V – 22V) ca. 3 Messungen / Sekunde PT1000 0 – 10VDC / max.
Grundlagen zur Temperierung mit Peltiertechnik: Korrekte Polung des Peltierelementes Damit der Regler arbeiten kann, ist es zwingend erforderlich, das Peltierelement korrekt anzuschließen. Bei einem falsch gepolten Peltierelement kommt es während des Betriebs zu unkontrolliert hohen oder tiefen Temperaturen. Quick-Ohm-Peltierelemente haben ihre elektrischen Anschlüsse an der „Warmseite“ des Peltierelementes.
Der thermische Aufbau Das Peltierelement muss beidseitig vollflächig aufliegen. Die „Kaltseite wird mit dem zu temperierenden Objekt kontaktiert. Das Objekt muss den PT1000 Sensor aufnehmen. Über diesen Sensor wird die Temperatur erfasst. Die „Warmseite“ muss vollflächig auf einem Kühlkörper aufliegen. Der Kühlkörper muss in der Lage sein, die thermische Energie abzuführen, ohne dass sich die „Warmseite“ übermäßig erwärmt. Der komplette Aufbau hat prinzipiell, so wie im unteren Bild ersichtlich, auszusehen.
Vor dem Einschalten Vor dem Einschalten muss der Inhalt dieser Bedienungsanleitung vollständig studiert und verstanden sein. Der Regler darf nur an einen fachgerechten Aufbau angeschlossen werden. Vor dem Einschalten ist sicherzustellen, dass der maximal zulässige Strom von 8 Ampere nicht überschritten werden kann. Hierfür muss das Datenblatt des Peltierelementes hinzugezogen werden. Bitte lesen Sie diese Anleitung aufmerksam weiter. Im Folgenden wird Ihnen das Menü erklärt.
Die Benutzeroberfläche (Menü) Nach Anlegen der Versorgungsspannung wird auf dem Touchscreen das Monitormenü angezeigt. Hier werden alle wichtigen Werte und Zustände der Regelung visualisiert. Von hier gelangt man in die einzelnen Untermenüs. 7 25.05.
Monitor-Menü Das Monitor Menü dient der Kontrolle des Regelvorgangs. Das Monitor-Menü zeigt alle wichtigen Werte für die Kontrolle des Regelvorgangs.
(TEC-POW = TEC-VOLT X TEC-CUR) Balkenanzeige = Stellwert-Anzeige (Tacho) Der Balken gibt den aktuellen Zustand der Ansteuerung wieder. -nach oben rot: Heizen -Vollausschlag bei maximalem Heizen -nach unten blau: Kühlen -Vollausschlag bei maximalem Kühlen 9 25.05.
Sollwert-Menü (SETPOINT-MENU) Im Sollwert-Menü wird der Ziel-Temperaturwert eingestellt. Über den Sensor-Offset kann gegebenenfalls der Sensor kalibriert werden. Kalibrieren der Temperaturmessung: Um die Temperaturerfassung des Reglers zu kalibrieren, muss die Objekttemperatur an der Stelle des Sensors mit einem hinreichend genauen Thermometer erfasst und mit dem Anzeigewert ACT. TEMP. des Reglers verglichen werden.
Passwort-Menü (PASSWORD-MENU) Das Passwort-Menü schützt das Parametermenü vor unbefugtem Zugang. Sie gelangen in das Passwortmenü, wenn Sie das Parametermenü anwählen. Beim Eintritt in das Passwortmenü blinkt die erste Ziffer. erhöht die blinkende Ziffer verringert die blinkende Ziffer springt zur nächsten Ziffer springt ins Parameter-Menü (wenn vorher das korrekte Passwort eingegeben wurde andernfalls erfolgt ein Sprung zurück ins Monitor Menü) Das Passwort kann geändert werden.
Passwort-Ändern-Menü (CHANGE PASSWORD-MENU) kann nur nach Eingabe des aktuell gültigen Passwortes erreicht werden.
Sicherheitsabfrage Die Sicherheitsabfrage schützt vor ungewollter Passwortänderung. ändert das Passwort und springt in das Parameter Menü Das neue Passwort ist nun gültig. Das alte Passwort hat keine Berechtigung mehr. bricht den Vorgang ab und wechselt zurück ins Monitor-Menü. Das alte Passwort bleibt weiter bestehen. 13 25.05.
Parameter-Menü Das Parametermenü ist Passwortgeschützt. Um in das Parametermenü zu gelangen, muss das Passwort korrekt eingegeben und mit bestätigt werden. Bei falscher Eingabe erfolgt ein Sprung zurück ins Monitormenü. Im Auslieferungszustand lautet das Passwort 0000. Im Parametermenü werden die dynamischen Eigenschaften der Regelung eingestellt und die Ausgangsspannung für das angeschlossene Peltierelement angepasst.
KP Proportionalanteil der PID-Regelung TN Integralanteil der PID-Regelung 0 schaltet den Integralteil ab TV Differentialanteil der PID-Regelung 0 schaltet den Differenzialteil ab Somit kann der Regler auf reines P-, PI-, PD oder PID-Regelverhalten eingestellt werden.
Parameter-Speicher-Menü Das Parameter-Speicher-Menü bietet die Möglichkeit Parameter-Zwischenstände während der Parameterfindung abzuspeichern und gegebenenfalls wieder abzurufen. Speichern Sie hier stabile Parametersätz ab, bevor Sie weitere Optimierungen vornehmen. Der aktuell wirksame PID-Parametersatz wird unter AKTUAL PARA angezeigt. Hier kann über dieser Parametersatz in einen der vier Parameterspeicherplätze abgelegt werden.
Software Version Im Fenster Softwareversion kann die Softwareversion abgelesen werden Mit Berühren der Display-Mitte wird zurück in das Monitor-Menü gewechselt. 17 25.05.
Regleranschluss Die elektrischen Komponenten des Regelkreises werden über einen 10-poligen Stecker mit Schraubkontakten an den Regler angeschlossen. Kontaktnummer: Bezeichnung 1 +rd PE 2 -bk PE Funktion Anschluss Peltierelement rote Leitung Anschluss Peltierelement schwarze Leitung 3 Usupply + 4 Usupply PT1000 Rth PT1000 GND 0-10VDC + 0-10VDC GND Open col. C Open col.
Vor der Inbetriebnahme Es wird von dem Anwender erwartet, dass er seinen thermischen Aufbau kontrolliert und beherrscht. Eine dahingehende Schulung vermag diese Anleitung nicht zu leisten. Der Benutzer hat dafür Sorge zu tragen, dass er vorab diese Bedienungsanleitung vollständig studiert und verstanden hat. Weiterhin muss ein thermischer Aufbau vorhanden sein, der sinnvoll dimensioniert ist. Der Aufbau muss die „Kaltseite“ des Peltierelementes vollflächig mit dem zu temperierenden Objekt kontaktieren.
Erste Inbetriebnahme Schritt für Schritt Um zu verhindern, dass falsche Parametereinstellungen zu Defekten an Peltierelement oder Regler führen, darf vor der ersten Inbetriebnahme keine Last angeschlossen werden. Schließen sie Versorgungsspannung und den Sensor, wie unter Regleranschluss beschrieben, an die Klemmen 3 bis 6 an. Bitte lassen Sie die Restlichen Anschlüsse frei. Kontrollieren Sie Ihren Aufbau und schalten Sie die Versorgungsspannung ein. Kontrollieren sie den Temperaturwert ACTUAL TEMPERATURE.
Sie werden aufgefordert das Passwort einzugeben. Im Auslieferzustand lautet das Passwort 0000 drücken sie auf . Sie landen nun im Parametermenü. Wenn sie das Passwort falsch eingeben, springt der Bildschirm zurück ins MONITOR-Menü. Ohne weiteres Wissen sollte Kp auf 100, Tn und Tv auf 0 gestellt werden. Der Regler befindet sich damit im reinen P-Regelmodus. Um die Werte in den Regler zu übergeben, muss die Eingabe bestätigt werden.
12𝑉 24𝑉 × 100% = 50% Werte über 100% können nicht eingestellt werden. Kleinere Werte als der ermittelte sind zulässig und gegebenenfalls sinnvoll. Wenn sie TM auf den ermittelten Wert eingestellt haben, tippen sie erneut in den Wertebereich, um diese in den Speicher zu schreiben. Kontrollieren sie, ob Autostart „off“ oder „on“ geschaltet ist. Tippen sie gegebenenfalls auf um die Autostartfunktion (off) auszuschalten.
Wichtig!!! Beobachten sie den Wert ACTUALTEMP. Dieser Wert muss sich auf den eingestellten Zielwert TARGET TEMP zubewegen. Wenn sich die aktuelle Temperatur von dem Zielwert wegbewegt, dann ist das Peltierelement falsch gepolt. Schalten sie in diesem Fall umgehend die Versorgungsspannung ab. In diesem Fall kontrollieren sie ihren Aufbau und korrigieren sie den Fehler. Schalten sie dann die Versorgungsspannung wieder ein. Wenn sich der Ist-Wert auf den Soll-Wert zubewegt, können sie fortfahren.
Allgemeine Bemerkungen zu den Regelparametern KP, TN und TV Die Kühlleistung und die Heizleistung des Peltierelementes, im Verhältnis zu der thermischen Last, bestimmen die Dynamik der Temperierung. Diese beiden Leistungswerte sind stark abhängig von den Temperaturen auf der Kalt- und der Warmseite des Peltierelementes. Zusätzlich sind diese beiden Leistungswerte zueinander stark unterschiedlich. Damit unterscheidet sich die Parametrierung der Peltier-Regelung von herkömmlichen Regelungen.
Parametrierung nach Ziegler & Nichols Bei dieser Ziegler Nichols Methode wir der Regler erstmals als reiner P-Regler betrieben. Beginnend mit einem kleinen Verstärkungsfaktor KP wird dieser langsam erhöht, bis derjenige Verstärkungsfaktor gefunden ist, bei dem die Regelung gerade instabil wird. Das heißt, bei welchem die Regelung gerade ins Schwingen gerät.
Zusammenfassung der Inbetriebnahme Temperieraufbau herstellen: - Kühlkörper auswählen Peltierelement-Warmseite vollflächig an Kühlkörper anpressen Peltierelement-Kaltseite vollflächig an das zu temperierende Objekt anpressen PT1000-Sensor an das zu kühlende Objekt anbringen Regler anschließen: - PT1000 an die Klemmen 5 und 6 anschließen Versorgungsspannung an die Klemmen 3 und 4 anschließen Klemmen 1 und 2 sowie 7, 8, 9 und 10 bleiben offen Versorgungsspannung einschalten Temperaturwert kontrollieren Be
Regler auf Werkseinstellung zurücksetzen Im Menü Software Version befinden sich in allen vier Ecken verborgene Tastbereiche. Werden diese Felder in der Reihenfolge: „oben links“ „oben rechts“ „unten links“ „unten rechts“ berührt, so wird der Regler auf Werkseinstellung zurückgesetzt. Ein bestehendes Passwort wird hiermit unwirksam gemacht und auf 0000 zurückgesetzt. Der einzelne Tastendruck wird dem Benutzer nicht über eine Rückmeldung mitgeteilt.
Zeichnung: Peltiercontroller 28 25.05.
PT1000-Sensor 29 25.05.
30 25.05.
31 25.05.
