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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 230V regeln & schalten


Autor: gast (Gast)
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Hallo Leute,

Ich habe mal eine Frage:
Ich muß zwei zimlich große Lasten (Heizstäbe) ca. 8A schalten bzw. 
Regeln.
Es geht darum Wasser auf eine bestimmte Temperatur zu bringen. Da es 
eine relative große Wassermege geht dauert das eine gewisse Zeit. Jetzt 
habe ich mir gedacht das Ganze per Vollwellenpaketsteuerung zu machen 
(mit SSR oder Triac).

Nun zum Problem ein Triac hat ja eine Flußspannung von ~ 1V-1,5V das 
heist ich habe eine Verlustleistung von ~20W. Ist mir irgendwie zuviel 
:)
Die andere Möglichkeit ist es per Relais zu schalten, doch die kann ich 
nicht im Nulldurchgang an und abschalten und müsste sie relative häufig 
schalten lassen. (Gibt es da eine Faustformel wie oft in der Minute noch 
OK ist?)

Mit beidem nebeneinander würde es gehen, nur da hab ich ein Problem mit 
dem Haltestrom von ca. 50mA... den ich ja dann nicht mehr habe und 
nichtmehr im Nulldurchgang ausschalten kann. An würde ja gehen, erst SSR 
an dann Relais dazu.

Hat irgendjemand eine Idee wie ich das Problem lösen kann ?

Ach so zur Zeit läuft es nur mit Relais und 2 Punktsteuerung. Ist mir 
aber so ungenau :) (Hysterese ist auf 0,2 Grad aber das ganze System ist 
sehr langsam soadas die Temperatur um bis zu 2 Grad schwankt.

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Ehrlich gesagt:
'Scheiß doch auf die Flußspannung' :-)
Ernsthaft, nimm ordentliche TRIACs und kalkulier die paar Watt Verlust 
mit ein, gut ist. Relais bei der Leistung und im Tippbetrieb, das gibt 
nur Feuer und Kontaktbrand.

Autor: gast (Gast)
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> 'Scheiß doch auf die Flußspannung' :-)
> Ernsthaft, nimm ordentliche TRIACs und kalkulier die paar Watt Verlust
> mit ein, gut ist. Relais bei der Leistung und im Tippbetrieb, das gibt
> nur Feuer und Kontaktbrand.

Ja nur habe ich nicht soviel Platz und bräuchte eine aktive Kühlung, und 
da  bin ich nicht scharf drauf ;)

Autor: Volker K. (powerfreak)
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Hallo Gast.
Du willst Wasser aufheizen, richtig??
Dann nimm doch genau DIESES Wasser bzw. den Wassertank als "Kühlkörper"
Du mußt nur sicherstellen, daß eine elektrische Isolation gewährleistet 
ist, und das ist relativ einfach. Dann fließt Deine Abwärme ins Wasser, 
wo sie auch hin soll.

Mit Relais wirst Du aber auch nicht glücklich werden, nimm Dir zwei 
16A/600V Triacs und steuere die durch MOCxxxx Optotriacs mit 
Nullspannungsschalter an.
Problem gelöst.

Übrigens, die 2K Temperaturschwankung werden nicht davon beeinflußt, ob 
Du Triacs, oder Relais nimmst.

Du mußt eine Regelung entwerfen, die die "Totzeit" = Wärmekapazität des 
Wassers UND Deiner Temperatursensoren mit einrechnet, genauso wie die 
Temperaturverteilung der Wärme in Deinem Speicher.
DANN hast Du eine Chance auf eine geringere Temperaturschwankung.

Bitte überlege Dir auch, wo die Temperatursensoren genau plaziert werden 
sollen.

Gruß

Volker

Autor: gast (Gast)
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Hallo Volker und Sven P,

mit der Kühlung wird es wohl nix, da das Wasser bis zu 100 Grad hat.
Ich werde es so machen wir du gesagt hat. Ich denke das ich trotzdem ein 
Relais zusätzlich einbauen werde (zumindest als Bestückungs Variante 
einplanen).
Die Regelung wird ein PI-Regler werden und solange der 100% vorgibt kann 
man ja das Relais nutzt und wenn die Temperatur erreicht ist geht die 
Energie ja sowieso auf ein Minimum zurück (ich schätze so 20%).

Wenn es interessiert es geht um eine PC(MC)-Steuerung hierfür:
http://www.speidels-braumeister.de/
Ich hab das Teil in der alten Variante ohne Steuerung mal sehen ob ich 
Zeit dazu finde sie zu Bauen :)

Gruß

Autor: Walter (Gast)
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Ich würde für jede Last jeweils nur ein SSR benutzen. Es gibt die als 
16A Version und der Haltestrom ist etwa 20mA bei 5V. Bei 3.3V schalten 
die übrigens auch bestens.


Grüße.

Autor: gast (Gast)
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Der Haltestrom ist nicht so mein Problem der ist groß genug (so etwa 
8A).
Nur wenn ein Relais Parallel dran ist, geht der Haltestrom auf etwa 0 
zurück und ich schalte eventuell genau bei 325 Volt aus :)

Die Durchlassspannung ist das was mich ärgert... aber da kann man wohl 
nix machen.

Autor: aha (Gast)
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Ich hab auch schon mal sowas gemacht. Ein Halbleiterrelais verbratet nur 
ca 2V. Das muss man eben mit etwas Alu abfuehren. Halbwellensteuerung 
geht. Ein PI geht allerdings nicht. Der ist mit der Verzoegerung bei 
ungenuegendem Ruehren ueberfordert.

Autor: Volker K. (powerfreak)
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Hallo Gast,

ich sehe da noch keinen Widerspruch.
Im Datenblatt des BTA16 (den ich immer wieder gerne einsetze) steht z.B. 
daß der I_T (RMS) bei einer Casetemperatur von 100°C immer noch 16A sein 
darf.
Die maximale zulässige Siliziumtemperatur ist offiziell 125°C.
Bei 8A und ca. 1,2V hast Du 9.6W Verlustleistung.
Du kannst den Triac auf eine Kupferschiene auflöten, und diese Schiene 
dann über eine Isolierfolie auf Deinen Wassertank - sofern er aus Metall 
ist - großflächig aufdrücken. Die größere Fläche hilft Dir einen 
geringen R_th zu erzielen. Wenn Dir das zuviel Gebastel ist, besorge Dir 
einen Triac im TO247 Gehäuse oder in einem noch größeren, dann 
vereinfacht sich das Ganze.
Der BTA140-800 könnte es vermutlich auch schon. Ansonsten gibts da den
BTA41-700B - B-Triac 40A 700V 50mA TOP3  für knapp 4€ oder den
BTA25-600B - B-Triac 25A 600V 50mA RD91  für ca. 4,5€
bei www.dariusgmbh.de

Ich würde alles Mögliche verwenden, nur keine Relais. Du handelst Dir 
nur Probleme ein.
Beim Triac hast Du auch gleich eine für Microcontroller passende 
Schnittstelle wenn Du die preiswerten Optotriacs mit 
Nullspannungsschalter  verwendest.
Gruß

Volker

Autor: Gast (Gast)
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Ein SSR schaltet übrigens auch im Nulldurchgang aus

Autor: Nitram L. (nitram)
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gast schrieb:
> Hallo Leute,
>
> Ich habe mal eine Frage:
> Ich muß zwei zimlich große Lasten (Heizstäbe) ca. 8A schalten bzw.
> Regeln.

zwei Heizstäbe ist schon mal gut:-)

Ich würde es so versuchen:
SSR schaltet die Netzspannung im Vollwellenbetrieb, ausgelegt für den
kompletten Strom.
Mit zwei Relais würden sich die Heizstäbe von parallel in Reihe 
umschalten lassen :-).
Im Aufheizbetrieb die volle Leistung (parallel), bei Annäherung an die 
Solltemperatur SSR ausschalten, die Relais im Spannungsfreien Zustand 
umschalten und SSR wieder an. Dadurch bekommst du nur noch 1/4 der 
Leistung, und du musst weniger schalten...

Nitram

Autor: tex (Gast)
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Bei den Mengen und Größenordnungen ist es mehr eine Frage der Steuerung 
als ein Frage der Steuerelektronik.
Ein Relais ist hier durchaus verwendbar.
Um eine relativ grosse Wassermenge mit einer relativ kleinen Leistung 
von 1800 Watt zu erwärmen braucht es Zeit.
Rechne Dir mal aus, welchen Temperaturunterschied Du unter 
Vernachlässigung der Wärmeverluste am Kessel bei Schaltzeiten von 10 
Sekunden und 60 Sekunden erreichst.
Was Du für Deine Steuerung brauchst, ist vielmehr eine genauere 
Erfassung Deiner Umweltparameter. Die Differenz zwischen 
Kessel-Innentemperatur und Aussentemperatur ist für die Regelung viel 
wichtiger, denn über die kannst Du die Wärmeabgabe bestimmen und somit 
errechnen, wie viel Wärme Du hinzufügen musst, um die Verluste 
auszugleichen. Somit bestimmst Du die Taktrate. Das Finetuning übernimmt 
dann der PI-Regler. Je nach Genauigkeit Deiner Sensoren und Deiner 
Messung kannst Du damit die Regelung sehr feinfühlig gestalten.
Bedenke jedoch dass:
Warme und kalte Medien sich schlecht bis gar nicht vermischen. Ein 
kräftiges Rührwerk im Kessel ist also eine Grundforderung. Die 
Überwachung der Kesselwassertemperatur sollte an mindestens 2 Stellen 
erfolgen. Die Überwachung der Aussentemperatur ebenso.

Autor: Beginy (Gast)
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Bin auch der Meinung von Tex, dass Relais durchaus verwendbar sind, wenn 
die Schalthäufigkeit nicht zu groß ist. Bei einer relativ großen 
Wassermenge kommt es nur noch auf die Temperatur- Toleranz an, die Du 
zulassen kannst.
Je größer diese Toleranz ist, umso seltener muß das Relais schalten.

Autor: oszi40 (Gast)
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Egal ob Triac oder Relais: Thermische Trägheit ist das Zauberwort.

Eine Heizung kann man nicht einfach wie die Schreibtischlampe schnell 
ein + ausschalten. Wassermenge, Durchfluss, Vermischung, Meßpunkte und 
Heizleistung sind einige Faktoren die beachtet werden sollten.

Meine Idee dazu wäre: zwei getrennte Heizungsreglungen für die beiden 
Heizstäbe aufzubauen und einen Meßfühler ans kalte Ende des Behälters 
und den 2. im letzten warmen Drittel anzuordnen. Damit wird in 2 Stufen 
UNabhängig geheizt und bei Kaltwasserzufuhr schneller nachgeheizt.

Autor: Walter (Gast)
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> Der Haltestrom ist nicht so mein Problem der ist groß genug (so etwa
> 8A).
> Nur wenn ein Relais Parallel dran ist, geht der Haltestrom auf etwa 0
> zurück und ich schalte eventuell genau bei 325 Volt aus :)

Ich meinte die SSR mit Nullpunktschalter. Dadurch kannst du weniger 
Schaltvorgänge in der Sekunde fahren, aber der schaltet alles direkt im 
Nulldurchgang ein oder aus.

Ich frag mich was du mit deinen Relais vor hast ? Meinst du mechanische 
nach dem SSR ? Die wären dann nicht mehr nötig.



Grüße.

Autor: Gast4 (Gast)
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Wieviele Liter Wasser sind es denn?

nur zum Ueberschlagen: 1,5 Liter bei 1KW barauchen ca. 6 Minuten um von 
15 auf 95 Grad zu kommen.

Wenn Du so ab 200 Liter Wasser erwaermen musst (und nicht als 
Durchlauferhitzer), dann hast Du sowieso Taktungen von vielen Minuten.
Wenn dann noch die Heizung unten und der Fuehler oben im Tank sind, wird 
es nochmal traeger.
Da es dazu noch reine ohmsche Lasten sind, gibt es auch keine 
nennenswerten Funken. Damit sind Relais das richtige Schaltorgan.

Gast4

Autor: gast (Gast)
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Hallo,
danke an alle erstmal. Konnte leider nicht früher wieder reinschauen :(

Es geht hier um etwa 50lWasser. Diese werden dauerhaft durch 2 Pumpen 
umgewälzt. Sodas das Wasser immer an einem Fühler vorbeikommt (Die 
Position ist vorgegeben). Die Temperatur Steigt so etwa um 0,7 Grad pro 
Min.

Angefahren werden verschiedene Temperaturen (z.b. 40°, 50°C, 60°C, 
75°C), diese werden jeweils etwa 20-40min gehalten (Je nach Rezept).
Wenn das fertig ist wird die ganze Suppe nochmal über eine Stunde lang 
gekocht. Mit voller pulle ;) damit ca. 10-15% wieder verdunsten. Dabei 
kommt es nicht auf Regelung an sondern nur auf einschalten.

Deswegen werde ich das ganze Mit SSR und mechanischen Relais machen. 
Also um die Temperaturen zu erreichen und zum kochen Relais, und um die 
Temperatur zu halten SSR.

Gruß

Autor: kurz (Gast)
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Dich kann man auch durch nix, nicht mal gute Argumente, zu Deinem Glück 
zwingen.

Wieso hängst Du so an Deinem mech. Relais? Kann doch nicht ernsthaft die 
Abwärme über den Triac sein, oder doch?

Autor: oszi40 (Gast)
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@kurz: Dann los, mach mal einen konkreteren Vorschlag zur preiswerten 
Realisierung!

Wenn ich mein Auge z.B. bei http://de.rs-online.com schweifen lasse 
sieht die Tabelle bei SSR und 8A~ ziemlich leer aus. Da werden wohl doch 
eher kräftige Triacs mit KK in Betracht kommen...

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>bei SSR und 8A~ ziemlich leer aus

http://www.business.conrad.de/goto.php?artikel=162558

Autor: Stefan (Gast)
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Mir würden beim Maischen ja 2°C genauigkeit reichen ;)

Autor: Tester (Gast)
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Bei sander gibt da auch genug von:

http://www.sander-electronic.de/be00045.html

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