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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Variable Hitze erzeugen


Autor: Philip (Gast)
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Hallo,

ich bin gerade dabei ein kleines Gerät zu bauen, was den Pulsschlag 
misst und dementsprechend irgendwie Wärme von sich gibt. Das Pulsmessen 
hab ich schon und ich steuer damit ein LED, das funktioniert schon ganz 
gut. Aber das ist auch weniger das Problem :)

Ich weiß nicht ganz wie ich Hitze daraus bekomme. Optimal für mich wäre 
etwas was sich im Bereich von 30-40°C bewegt, also ich brauch nichtmal 
viel. Mir fehlt leider der komplette Ansatz wie ich das machen kann.

Wie man evtl. merkt hab ich nicht das größte Wissen in Elektronik, aber 
ich versuch zu lernen. Ist mein erstes Projekt in die Richtung.

Danke für die Hilfe.

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Das kannst du mittels Pulsfrequenzmodulation machen: Mit jedem 
Pulsschlag gibst du einen Impuls bestimmter Länge auf dein Heizelement.

Damit aber eine bestimmte Temperatur zu erreichen, dürfte nicht ganz 
einfach sein. Die hängt nämlich von der zugeführten Wärmemenge und dem 
Wärmewiderstand ab, über den die Wärme sich aus dem Heizelement wieder 
verflüchtigt.

http://de.wikipedia.org/wiki/Pulsfrequenzmodulation
http://de.wikipedia.org/wiki/Pulsweitenmodulation

Autor: Sven J. (locutussum)
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könnt man das nicht auch mit ner komparator-schaltung lösen? die 
puls-takte mit nem kondensator auf einen spannungswert mitteln (spannung 
dann natürlich abhängig von puls-frequenz), eine vergleichsspannung, 
welche durch z.b. einen heißleiter in nem spannungsteiler geregelt wird, 
am anderen eingang der komparator-schaltung, der ausgang steuert dann 
die heiz-platte. dazu könnt man durch den spannungsteiler die 
end-temperatur variieren.

Autor: Markus F. (5volt) Benutzerseite
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Wie meinst du das mit der Wärme?
Ich meine, wie soll die abgegeben werden? Auf eine Fläche von (z.B.) 
100cm²? Oder nur 1cm²? Oder willst du die Luft in einem Gefäß auf 
30...40°C erwärmen?

Wärmeleistungen bis ca. 100W kann man gut über Hochlastwiderstände 
erzeugen.
Am besten eignen sich die im Metallgehäuse, die kann man an die zu 
heizende Fläche anschrauben (diese Widerstände gibt's z.B. bei Pollin).

Alternativ gibt's auch Heizfolien, z.B. für Autospiegel-Heizung. Die 
Typen für Autospiegel haben meist so 10...15W.

Diese Heizungen kann man prima per PWM steuern, entweder über einen µC 
oder eine diskrete Schaltung.

Autor: Philip (Gast)
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Danke für eure Antworten

Ich hab mich evtl. etwas falsch ausgedrückt, es geht mir wirklich nur um 
die Wärmequelle, ansteuern und so sollte irgendwie funktionieren, das 
Projekt läuft über einen Atmega.

Momentan schaut das wie ein Edding aus. Der Elektronik Kram ist im 
Stift, Strom gibts von nem regelbaren Netzteil.

Die spitze vom Stift sollte das Heizelement bilden, daher wären kompakte 
Ausmaße nicht schlecht. Ich möchte damit thermoreaktive Farbe verändern, 
so das man auf der sozusagen malen kann.

Ist das überhaupt möglich, so fix auf den Puls zu reagieren?

Autor: Uwe ... (uwegw)
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Definiere "fix".

Generell ist das schnelle Aufheizen weniger problematisch als das 
schnelle Abkühlen. Die Wärmekapazität sollte möglichst klein gehalten 
werden.

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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> Ich möchte damit thermoreaktive Farbe verändern, so das man auf der
> sozusagen malen kann.

Und was hat das mit dem Puls zu tun?

Autor: Philip (Gast)
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Uhu Uhuhu schrieb:
>> Ich möchte damit thermoreaktive Farbe verändern, so das man auf der
>> sozusagen malen kann.
>
> Und was hat das mit dem Puls zu tun?

Der Puls bestimmt die Wärme. Je höher der Puls, desto wärmer die Spitze.

Uwe ... schrieb:
> Definiere "fix".

Das optimalste wäre wirklich, wenn in den Pulsschlag komplett mit der 
Wärme abbilden könnte. Der schaut ungefähr so aus: 
http://4.bp.blogspot.com/_8DN_6bBbGaw/SAKpXLbfQ6I/...

Danke für die Antworten

Autor: Klaus Wachtler (mfgkw)
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(Da gewinnt PWM eine ganz neue Bedeutung....)

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Philip schrieb:
> Das optimalste wäre wirklich, wenn in den Pulsschlag komplett mit der
> Wärme abbilden könnte. Der schaut ungefähr so aus:
> http://4.bp.blogspot.com/_8DN_6bBbGaw/SAKpXLbfQ6I/...

Was besseres, als das Optimum gibt es nicht - sonst wäre es kein 
Optimum.

Aber ich verstehe immer noch nicht, was du mit der Konstruktion 
erreichen willst. Durch erwärmen der Spitze bekommst du doch keine 
Ausschläge des Stifts auf dem Papier.

Falls du den Stift auf ein laufendes Papierband den Moment des 
Pulsschlags markieren lassen willst: Entlade einfach im entsprechenden 
Moment einen genügend großen und genügend stark aufgeladenen Kondensator 
über einen SMD-Widerstand, den du statt einer Spitze an deinen Stift 
montierst.

Allerdings ist dann die Stifthülse eher überflüssig; es reichen zwei 
genügen starke Kupferdrähte, an deren Ende der Widerstand angelötet ist.

Aber ich werde offen gestanden den Eindruck nicht los, daß das Ganze 
nicht sonderlich gut durchdacht ist...

Autor: Sven J. (locutussum)
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ich glaub er will nen stift bauen, mit welchem man dann auf 
thermoreaktiver farbe malen kann. und je nachdem, wie hoch der puls 
liegt ist die gezeichnete farbe heller od. dunkler (bzw. auch 
verschiedene farbtöne).
frage wär da natürlich, ob mans hinbekommt, seinen eigenen puls beim 
zeichnen so anzupassen, dass er der jeweils gewünschten farbe 
entspricht. :D

Autor: Philip (Gast)
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Hum, durchdacht ist das ganze schon, von der technischen Seite evtl. 
nicht ganz so gut, dafür fehlt mir noch Wissen und Erfahrung.

Die Wärmeveränderung an der Spitze merkt man schon, dafür ist ja die 
thermoreaktive Farbe da. Der Zustand der Farbe ändert sich bei 
unterschiedlichen Temperaturen und daher sollte der Puls dann sichtbar 
sein. Daher benötige ich eine konstante Wärmeausgabe, die  je nach 
Pulsschlag etwas höher oder niedriger ist.

Danke schonmal für die Anregungen :)

Autor: Philip (Gast)
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Sven J. schrieb:
> ich glaub er will nen stift bauen, mit welchem man dann auf
> thermoreaktiver farbe malen kann. und je nachdem, wie hoch der puls
> liegt ist die gezeichnete farbe heller od. dunkler (bzw. auch
> verschiedene farbtöne).
> frage wär da natürlich, ob mans hinbekommt, seinen eigenen puls beim
> zeichnen so anzupassen, dass er der jeweils gewünschten farbe
> entspricht. :D

Danke, genau das meine ich :)

Autor: Philip (Gast)
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Hat vielleicht noch jemand Anregungen?

Danke für die Hilfe.

Autor: holger (Gast)
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>Hat vielleicht noch jemand Anregungen?

Ja, vergiß es. Um ein Stück Draht im Pulstakt
zu erhitzen benötigst du eine Menge Energie.
Und der kühlt so schnell auch nicht wieder ab.

Autor: David Madl (md2k7)
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Meine Anregungen:

-> Druckkopf aus einem Thermodrucker ausschlachten (hat zwar eine ganze 
Zeile voll von Elementen, aber man könnte sich ja ein/ein paar mittlere 
Elemente nehmen)

-> die Sache digital aufzeichnen und nach entsprechendler Umwandlung 
ausdrucken (viele Wege führen nach Rom)

Ganz klar ist es (mir?) auch noch nicht, ob du wirklich den Pulsschlag 
(schnell ändernd) und nicht die Pulsfrequenz (langsam ändernd) farbig 
zeigen möchtest.

Gruß
David

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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holger schrieb:
>>Hat vielleicht noch jemand Anregungen?
>
> Ja, vergiß es. Um ein Stück Draht im Pulstakt
> zu erhitzen benötigst du eine Menge Energie.

So wie ich das verstanden habe, soll sich der Draht ja nicht bei jedem 
Pulsschlag erhitzen und wieder abkühlen, sondern je nach Pulsfrequenz 
anpassen.
Die Farge ist nur, wie misst man den Puls in kurzer Zeit. Wenn man da 
jedes mal eine Minute Pulsschläge zählt, dann hinkt das ja elends 
hinterher. Und wenn man zur Feststellung der Frequenz die Zeit zwischen 
2 Schägen misst, bezweifle ich ehrlich, ob das einigermassen eine 
vernünftige Aussage über den tatsächlichen Puls erlaubt.

Kunstprojekt?

Autor: holger (Gast)
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>Die Farge ist nur, wie misst man den Puls in kurzer Zeit.

Mit einem Oscilloskop. Wenn man auf den Bildschirm
schaut könnte ich mir schon sowas wie eine Rückkopplung
vorstellen.

>Kunstprojekt?

Vermutlich. Die Jungs haben sowieso nicht alle Latten am Zaun;)

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Zäune mit allen Latten dran sind ja auch sowas von langweilig...

Autor: Philip (Gast)
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Karl heinz Buchegger schrieb:
> Kunstprojekt?

Äh, für die Uni. Ob das nun Kunst ist, darüber lässt sich sicher 
streiten. Eher nen kleines Experiment :)

David Madl schrieb:
> Ganz klar ist es (mir?) auch noch nicht, ob du wirklich den Pulsschlag
> (schnell ändernd) und nicht die Pulsfrequenz (langsam ändernd) farbig
> zeigen möchtest.

Am besten wäre der Pulsschlag, aber so wie ich das mitbekommen habe 
dürfe das etwas schwer werden.

Thermaldrucker klingt interessant, dürfte nur etwas teuer in der 
Anschaffung sein. Ich hab auch schon an Peltier Elemente gedacht, aber 
in der Größe sind die auch etwas teuer.

Den Puls hab ich schon, in seiner Form als reine Veränderung, den 
einzelnen Schlag und die Schläge pro Minute, nach einer 20 Sekunden 
Anlaufphase.

Autor: Andreas Ferber (aferber)
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Das klingt für mich irgendwie nach eher künstlerischen Zwecken, also 
dürfte wohl absolute Präzision da nicht so wichtig sein. Wichtiger 
dürfte eher schon sein, dass die Reaktion auf Pulsänderungen nicht erst 
eine Minute später erfolgt. Pulsmessung durch Messung der Zeit zwischen 
zwei Schlägen wird nicht gehen, der Puls ist meines Wissens auch bei 
völlig gesundem Herz ziemlich unregelmässig (nach technischen Massstäben 
;-), zumindest über ein paar Schläge wird man da mitteln müssen, und 
dann wird die Reaktion wieder träge.

Aber lass doch den Controller ganz weg, und nimm die Pulsschläge direkt 
zur Pulsfrequenzmodulation des Heizelementes. Zwischen den Pulsen wird 
ein Kondensator geladen, der dann bei jedem Pulsschlag über einen 
Heizwiderstand entladen wird. Über die Kapazität des Kondensators kann 
man einstellen, wieviel Energie pro Pulsschlag abgegeben wird, das muss 
man in Verbindung mit dem Widerstand so dimensionieren, dass 
Temperaturen im gewünschten Bereich herauskommen.

Wenn die Wärmekapazität sehr klein ist und die Pulsenergie daran 
angepasst, kann ich mir schon vorstellen, dass man einzelne Pulsschläge 
voneinander trennen kann, wenn man das über's Papier zieht. 
Bubblejet-Drucker bekommen die Erhitzen/Abkühlen-Zyklen im mindestens 
zweistelligen kHz-Bereich hin, da sollten wohl die im Extremfall 
vielleicht 3Hz des Pulses auch hinzubekommen sein. Der "Schreibkopf" 
muss dazu so klein sein, dass die Wärmeenergie quasi sofort in das 
Papier/die Farbe abgegeben wird, "Kühlung" erfolgt dann dadurch, dass 
der Kopf von der gerade erhitzten Stelle fortbewegt wird.

Andreas

Autor: Philip (Gast)
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Vielen Dank Andreas, das werde ich mal versuchen :)

Autor: Route_66 (Gast)
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>Thermaldrucker klingt interessant, dürfte nur etwas teuer in der
>Anschaffung sein.

Nimm ein altes Fax-Gerät vom Schrott...

Autor: faustian (Gast)
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Ausnahmsweise mal ein Problem was man wirklich mit einem Laser loesen 
koennte... Oder einem Fotoblitz! Ein Stueck schwarze Pappe direkt vor 
einem solchen wird leicht angesengt (riech mal dran), da muesste 
Thermopapier erst recht ....

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