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Digitale, temperaturabhängige Lüfterregelung mit USB-Interface - Regelungsalgorithmus

Funktionsweise der verschiedenen Regelungsarten



Bei der Regelung gibt es 2 verschiedene Arten wie die Lüfter geregelt werden können:

  1. In einen so genannten 2-Punkt Modus bei dem die Lüfter entweder vollständig abgeschalten werden oder mit einer festgelegten Drehzahl laufen.
  2. In dem Auto-Modus ( PI Regler ) werden die Lüfter automatisch an die Wärmequelle angepasst und mit genau der Drehzahl betrieben, die erforderlich ist um die eingestellte Temperatur zu erreichen. ( Zielwertregelung )

Dabei müssen aber nicht alle Lüfter gleichartig geregelt werden. So kann z.B. der Lüfter1 in dem Auto-Modus betrieben werden und die anderen beiden Lüfter in dem 2-Punkt Modus. Das kann ganz praktisch sein wenn z.B. einer der Lüfter einer Wasserkühlung zugeordnet ist und die anderen beiden nur für einen konstanten Luftstrom durch das Gehäuse sorgen sollen.



2-Punkt Modus


2 Punkt Modus


2-Punkt Regelung

Wenn einer der Sensoren den ["Alarmwert"] überschreiten sollte, löst dieser einen internen Alarm aus und es werden nur die Lüfter aktiviert, die zuvor vom Benutzer festgelegt wurden ["Sensor-Lüfter Config."]. Es kann also für jeden Sensor beliebig festgelegt werden, welche(r) Lüfter im Alarmfall aktiviert werden soll. Die Lüfter bleiben solange aktiviert bis der Sensor die Alarmtemperatur unterschritten hat. Um ein ständiges an- und ausschalten der Lüfter zu vermeiden, was entsteht wenn der Sensor um die Alarmtemperatur hin und her schwankt, gibt es die Möglichkeit eine Regelhysterese zu aktivieren und frei zu definieren. Das bewirkt, wenn z.B. eine [ "Hysterese" ] mit 2,5°C festgelegt wurde und die ["Alarmtemperatur"] 50,0°C beträgt, das die entsprechenden Lüfter bei einer Temperatur von 50°C anschalten und erst bei einer Temperatur von 47,5°C abschalten. (Abschalttemperatur der Lüfter = "Alarmtemperatur" - "Hysterese" )

Die Drehzahl, mit dem die Lüfter in dem 2-Punkt Modus aktiviert werden, kann für jeden Lüfter in einem Bereich von 40 - 100% festgelegt werden.


Auto-Modus ( Zielwertregelung )


Zielwertregelung


Zielwertregelung

Der Regelungsalgorithmus ist ab der Firmware Version 2.1.6 stark verbessert worden und seitdem in der Lage die Steigung der Temperaturen (Trendmessung) mit auszuwerten. Dabei wird überprüft ob die Temperatur z.B. bereits fällt aber noch nicht den Grenzwert unterschritten hat oder aber ob die Temperatur bereits steigt aber aber noch weit unterhalb der Alarmtemperatur liegt. Das bringt den großen Vorteil das die Regelung sehr viel genauer und damit schneller auf Temperaturschwankungen reagieren kann, ohne das das System thermisch anfängt zu schwingen. Durch diesen komplexen Algorithmus, der Temperatursteigungen von > +/- 0,06°C / Minute erkennt, wird eine Regelgenauigkeit von 0,5°C erreicht.

In den ersten Firmwareversionen war ein recht einfacher Algorithmus zum regeln der Temperatur benutzt worden, dieser überprüfte ob die momentane Temperatur über oder unter dem Alarmwert lag und erhöhte bzw. erniedrigte darauf hin die Drehzahl der Lüfter um eine Stufe ( 1 Stufe = ca. 50rpm ). Dummerweise hatte das dies oft ein schwingendes System zur Folge, was aber auch erst mit der Windows-Software aufgefallen war. In der Software gibt es die Möglichkeit gibt die Temperatur/Lüfter-Daten graphisch über die Zeit anzeigen zu lassen. Dabei lag die Periodendauer dieser Schwingung bei fast 2h und konnte damit durch reines Beobachten gar nicht erfasst werden.

Mit der neuen implementierten Funktion ist die Regelung in der Lage mehr Daten sinnvoll auszuwerten und Schwingungen entgegen zu wirken. Aus der klassischen Regelungstechnik ist ein solches System als PI-Regler bekannt.




KeiAng

Published on: Thursday, November 10 2011 (2560 reads)
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