Inhalt

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   Inhaltsverzeichnis
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  1. Einleitung
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   1.1 Definition der Temperatur
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   1.2 Motivation und Aufgabenstellung
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  2. Aufbau des Thermostaten
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   2.1 Entwurfskriterien
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   2.2 Aufbau des Badthermostaten
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   2.3 Die Thermostatisiereinheit
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   2.4 Erweiterter Aufbau
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  3. Temperaturmessung
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  3.1 Grundlagen
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   3.1.1 Widerstandsthermometer
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   3.1.2 Thermoelektrischer Effekt
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   3.1.3 Signalverstärkung und Signalverarbeitung
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   3.2 Der Temperatursensor
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  3.3 Die Messbrücke
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   3.3.1 Die Konstantstromquelle
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   3.3.2 Verstärkung
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   3.3. 3 Festlegung des Nullpunkts
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  3.4 Der AD-Wandler
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   3.4.1 Prinzip der AD-Wandlung
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   3.4.2 Aufbau des AD-Wandlers
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   3.4.3 Das Steuerregister
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   3.5 Der Mikrocontroller
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   3.6 Aufzeichnung der Messwerte
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  4. Temperaturregelung
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   4.1 Grundlagen der Regelungstechnik
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   4.1.1 Darstellung der Übertragungsfunktion G(s)
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   4.1.2 Regelstrecken
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   4.1.2.1 Das Proportionalglied (P-Glied)
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   4.1.2.2 Das Integralglied (I-Glied)
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   4.1.2.3 Das Differenzierglied (D-Glied)
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   4.1.2.4 Das Totzeitglied
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   4.1.2.5 Verzögerungsglieder
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  4.1.3 Reglertypen
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   4.1.3.1 Der Proportionalregler (P-Regler)
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   4.1.3.2 Der Integralregler (I-Regler)
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   4.1.3.3 Der Differentialregler (D-Regler)
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   4.1.3.4 Der PID-Regler
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   4.2 Regelalgorithmus für PID-Regler
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   4.3 Stellgrößenbeschränkung und Anti-Reset-Windup
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   4.4 Temperaturregelung des Thermostaten
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   4.5 Versuche zur Regelung der Temperatur durch die Rührgeschwindigkeit.
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   5. Bestimmung der Systemparameter
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   5.1 Übertragungsverhalten im Frequenzbereich
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  5.2 Bestimmung von Regelkonstanten
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  5.2.1 Empirische Verfahren
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   5.2.1.1 Wendetangenten-Methode
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   5.2.1.2 Reglerkonstanten aus Schwingversuch
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  6. Temperaturregelung in einer externen Messzelle
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   6.1 Grundlegendes
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   6.2 Einfluss der Streckenparameter auf die Übertragungsfunktion
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  6.3 Verschiedene Regelungsalgorithmen zur Berechnung der neuen Solltemperatur
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   6.3.1 Führung der Solltemperatur von der Starttemperatur an
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   6.3.2 Führung der Temperatur ab einer vorgegebenen Grenztemperatur
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   6.3.3 Verstärkungsadaption auf Basis einer normierten Regelabweichung
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  7. Parameteradaption
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   7.1 Einfaches Vergleichsmodel des Thermostaten
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   7.2 Vergleiche zwischen Messungen und Simulation
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   7.3. Parameteradaption mit parallelem Modell
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   8.1 Simulation eines Thermostaten
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   9. Vergleiche mit anderen Thermostaten
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   10. Zusammenfassung
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  11. Anhang
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   11.1 Technische Zeichnungen
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  11.2 Programmprozeduren
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   11.2.1.Einlesen von Daten vom Outputregister des Microprozessors
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   11.2.2 Umrechnung der ASCII-Zeichen in eine Temperatur
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   11.2.3 Mathematicaprogramm zur Optimierung der Parameter der Übertragungsfunktion des Thermostaten
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   11.4 Vergleich zwischen Übertragungsfunktion mit Totzeit und zweiter Ordnung
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   11.5 Beispiele für Parameteradaption mit dem Gradientenverfahren
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  11.6 Tripelpunktszelle zur Erzeugung eines Temperaturfixpunktes
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   11.6.1 Herstellung und Befüllung der Tripelpunktszelle
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   11.5.2 Erzeugung der Tripelpunkttemperatur
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   11.7 Liste der verwendeten Abkürzungen und Symbole
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   12. Literaturverzeichnis