Versuch 18 – Messen, Steuern, Regeln

PhysikalischesPraktikum
Versuch 18 – Messen, Steuern, Regeln
Dieser abschließende Versuchstag soll Ihnen einen Einblick in die automatische Verarbeitung von
Messdaten ermöglichen. Dies kann mittels komplexerer Schaltungen, aber auch automatisierter
Datenverarbeitung und Ablaufsteuerung am PC erfolgen.
Aufgabenstellung
• Realisieren Sie eine Beleuchtungsregelung mittels Transistor
• Charakterisieren Sie das Regelverhalten eines Zweipunktreglers.
• Zusatz: Programmieren Sie eine eigenständig gewählte Regelaufgabe mit dem EV3-Baustein.
Hinweise zur Versuchsdurchführung
Allgemeines
• Führen Sie sich jeweils vor Augen, an welcher Stelle der Schaltung
bzw. des Programms Messung, Vergleich und Rückkopplung und
das Anpassen der Regelgröße geschieht. Benennen Sie die
Regelgröße.
Beleuchtungsregelung
• Für die Beleuchtungsregelung nutzen Sie den abgebildeten
Schaltplan. Der Sollwert ist mittels Potentiometer, die Helligkeit der
LED mit der dem CASSY entnommenen Versorgungsspannung
festzulegen.
-
+
SENSOR-CASSY
E
C
Zweipunktregelung
• Zur Charakterisierung der Wirkungsweise eines Zweipunktreglers
nutzen Sie das aufgebaute Modul, das mit einer Versorgungsspannung von 12 V aus dem
SENSOR-CASSY-Modul zu versorgen ist. Geregelt wird die Temperatur des Heizwiderstandes,
wobei der Sollwert in der CASSYLab-Vorlage „Zwei-Punkt-Regler.labx“ einstellbar ist. Messund Regelgröße ist die am Thermistor messbare und zur Temperatur proportionale Spannung
(Messung mittels SENSOR-CASSY, Eingang A). Der Sollwert wird bei Zweipunktregelungen
durch zwei Schranken eingegrenzt, deren über- bzw. Unterschreitung Regelaktionen auslösen.
Der Heizstrom wird dem POWER-CASSY-Modul entnommen, dieser wird entsprechend der
gewählten Schranken an- oder ausgeschaltet. Man bezeichnet diese Regelung daher auch
„An/Aus-Regelung“.
• Untersuchen Sie das Verhalten der Zweipunktregelung je nach Wahl der Grenzen für den
Sollwert, und unter Einfluss von Störungen (Wärmeabfuhr durch zusätzlichen Lüfter). Beachten
Sie insbesondere, wie gut die Schranken eingehalten werden können.
B
Eigene Regelaufgaben
• Es steht der EV3-Baustein zur Verfügung, der mit einer Abwandlung der graphisch orientierten
Programmiersprache LabView programmiert werden kann. Eine kurze Einführung erhalten Sie
im Labor. Alle Ausgaben (Schrift, Licht, Motoren), Eingaben (Ultraschallsensor,
Helligkeitssensor, Gyrosensor, Taster) und der Programmablauf (Abfolge, Warten (Zeit oder auf
Sensorwert), Vergleiche, Schleifen) werden dabei durch entsprechend hintereinander
geschaltete Icons repräsentiert.
• Überlegen Sie sich eine Regelaufgabe – achten Sie darauf, dass Sie keine bloße Messung
bzw. Steuerung realisieren. Konstruieren Sie einen entsprechenden Aufbau und realisieren Sie
die Programmierung. Mögliche, aber nicht erschöpfende Beispiele sind:
o Bewegung und Reaktion auf Hindernis
o Reaktion auf bestimmte Umwelteinflüsse
o Autonome Bewegung entlang einer Linie

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