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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Widerstand wird warm-heiss


Autor: M. B. (addict)
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Hallo

Ich habe einen Controller welcher 3 Motoren an einem Modell steuert.
Die Motoren sind über einen Widerstand beschalete (17W 10 Ohm 
Widerstand)
Nun wird der Widerstand nach ca. 1,5h ziemlich warm... würde ca. 40bis 
60C schätzen... (kann ihn noch anfassen)...
Nun zu meiner Frage ist dies ein Problem? Werden Widerstände immer wie 
wärmer oder pendeln die sich bei einer Temperatur ein? Das Modell soll 
später ca. 14h laufen (jedoch nicht immer am Stück) Könnte dies zu 
Problemen führen?
Bringt es etwas, wenn ich noch einen 9W 10 Ohm Widerstand parallel mit 
dem 17W schalte?

Sorry für die komische Frage, aber habe keine Ahnung von Widerständen 
und das Modell ist aus Holz und möchte nicht, dass es plötzlich im 
Flammen steht...

Vielen Dank für eure Antworten / Einschätzungen

Autor: Rammler (Gast)
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It's Trolltime !

Autor: Dominik A. (domschl)
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Pi mal Daumen: Solange du etwas noch anfassen kannst, ist alles in 
Ordnung.

Autor: Peter (Gast)
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In der besten Hoffnung das es kein Troll versuch ist.

Warum sind überhaupt widerstände verbaut? Sinn und Zweg eines 
Lastwiderstandes ist nun mal Wärme zu erzeugen.

Autor: HildeK (Gast)
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>Nun wird der Widerstand nach ca. 1,5h ziemlich warm... würde ca. 40bis
>60C schätzen... (kann ihn noch anfassen)...
Das ist kein Problem. Lass ihn einfach nochmal eine Stunde dran und du 
wirst sehen, er erwärmt sich nicht mehr weiter.

Aber schade um die Energie, die er verheizt ...
Warum nur tust du das?

>Bringt es etwas, wenn ich noch einen 9W 10 Ohm Widerstand parallel mit
>dem 17W schalte?

Sicher nicht. Der 9W-Widerstand wird noch wärmer werden und du hast 
jetzt 5 Ohm Vorwiderstand anstatt anfangs 10 Ohm.

Autor: Jens G. (jensig)
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also wenn da ein 17W R verbaut ist, dann wird das wohl der jeweilige 
Entwickler entsprechend gewollt haben, daß er warm bis heis wird.

Autor: M. B. (addict)
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Vielen Dank für die Antworten.
Die Schaltung besitzt eine 12V Speisung. Die Motoren möchte ich jedoch 
nur mit 6V betreiben, damit sie etwas langsamer drehen... Deshalb der 
Widerstand
Aber in dem Fall bin ich beruhigt, wenn ich mir nicht keine Sorgen 
machen muss, dass diese noch viel wärmer wird... ;-)

Autor: Peter (Gast)
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Aber dann ist es immer noch eine grosse Strom(Engergie) verschwendung. 
Einen Widerstand kann man bei einer LED nehmen, aber für so ein Motor 
gibt es bessere Lösungen.
Entweder selber einen kleiner PWM Regel dazwischenhängnen, oder ein 
DC-DC Wandler fertig kaufen.

Autor: A. K. (prx)
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Wenn man einen 17W Widerstand mit 17W beglückt, dann wird der mehr als 
nur warm. Es ist nicht so dass der Hersteller bei der Produktion grad 
kein Plastik mehr hatte, der Keramikkörper ist durchaus nötig. Wer in 
dem Zustand mit Pi mal Daumen testet, der hat noch länger Spass an dem 
Resultat für den Daumen.

Er ist zwar etwas grösser als ein 20W Lötkolben im Heizbereich, aber 
auch wenn sich das etwas verteilt: der wird heiss.

Autor: M. B. (addict)
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Ist schon klar, dass da mächtig Energie verbraten wird, jedoch habe ich 
genug Leistung mit dem Netzgerät... ein DC-DC-Wandler ist natürlich viel 
teurer, als die Lösung mit dem Widerstand...

Autor: Fralla (Gast)
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>Die Motoren möchte ich jedoch
>nur mit 6V betreiben, damit sie etwas langsamer drehen... Deshalb der
>Widerstand

Sowas nescheuertes hab ich lange nicht gehört...

Autor: Michael (Gast)
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Daumenwert
60°C kann man auf Dauer nicht anfassen

Der R ist nun mal da, und wenn es funktioniert, ist alles in Ordnung.
Ansonsten konstruiere das Teil neu.
In einem Datenblatt für Hochlastwiderstände wird ein Einsatzbereich bis 
350°C
angegeben. Sowie eine "Lastminderung" von 70-350°C angegeben.
Jedenfalls kann er weit über 100°C heiß werden.

Autor: M. B. (addict)
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Ich werde Morgen das ganze etwas länger laufen lassen und dann nochmals 
testen wie warm er wird...
Vielen Dank für die Antworten und Vorschläge...
Ich finde es jedoch echt schade, dass teilweise "sinnlose" Beiträge als 
Antwort kommen wie von Fralla... Ich bin immer offen für andere / 
bessere Lösungen wie z.B ein DC/DC-Wandler von Peter... Solche Beiträge 
wie von Fralla bringen jedoch überhaupt nichts, da man nur beleidigt 
wird... (wenn man schon jemandem sagt, dass er es nicht richtig löst 
oder seine Idee nicht gut ist, sollte man ihm auch mitteilen, wie man 
das ganze richtig löst... Dies ist zumindest meine Auffassung eines 
Forums)

allen Anderen vielen Dank für die Hifle und die guten Vorschläge / 
Bemerkungen!

Autor: MaWin (Gast)
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Widerstände wandeln ihren Widerstand den sie dem elektrischen Strom 
entgegensetzen in Wärme um. Ein Widerstand, der die nach Datenblatt 
angegebene maximale Belastung umsetzen muß, wird dabei 180 GradC heiss.
Das ist in Ordnung.
Deine 40 bis 60 sind also ein Witz.
Trotzdem sollte man Widerstände nicht bis an die Grenze ihrer 
Belastbarkeit ausreizen, bei Überlastung geht man das Risiko ein, daß 
sie sich auslöten, ausserdem wird die Wärme natürlich auf 
Nachbarelemente übertragen, die sie vielleicht nicht so mögen.

Autor: M. B. (addict)
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Der Widerstand muss einen Motor welcher 6V, 1.5A braucht versorgen. Die 
Speisung hat 12V (65W) dabei geht noch ein wenig für den Controller 
drauf.
Ich habe diesen Widerstand verbaut:
https://www.distrelec.ch/ishopWebFront/catalog/pro...

Also sollte dies in dem Fall kein Problem sein nach MaWin?

Autor: MaWin (Gast)
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> Also sollte dies in dem Fall kein Problem sein nach MaWin?

Irgendwie passt das nicht.

Damit der 6V Motor an 12V läuft und 1.5A bekommt, müsste der Widerstand 
4 Ohm haben und 9 Watt aushalten.

Aber warum sollte der Motor 1.5A ziehen ? Das hängt doch von der 
Belastung ab.

Ein Widerstand ist also eher ungeeignet, um die überschüssige Spannung 
vor einem Motor zu reduzieren.

Entweder eine Z-Diode 5V6 mit 10W auf Kühlkörper, oder ein 
Spannungsregler 6V mit deutlich mehr als 1.5A, sagen wir 3A, auch auf 
Kühlkörper, aber am besten (weil hohes Drehmoment und niedrige Verluste) 
eine PWM-Steuerung wie sie z.B. in Akkubohrmaschinen als 
Geschwindigkeitsregelung drin ist, fest eingestellt auf 6V.

Wenn es ein Modell ist, ist vielleicht sowieso eine PWM 
Motordrehzahlsteuerung drin, dann lege die an 12V und dreh halt nie ganz 
auf.

Autor: Daniel P. (daniel86)
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HI

Wie wäre es denn wenn du dir einfach eine andere Spannungsversorgung zu 
legst z.B.:
http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=2;GROUPID=415...

Mit einem Schaltregler erzeugste dann deine 5V für den µC.
Eine von vielen weiteren Lösungen...

Mal ne andere Frage: Soll es einfach nur günstig sein oder schon 
Vernünftig aufgebaut sein?

Daniel

Autor: M. B. (addict)
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Sorry.... habe einen Mittelwert genommen... der Anlaufstrom ligt etwas 
über 4A (kaum zu glauben) und während dem Betrieb sind es ca. 600mA...
Darum 10Ohm... funktioniert somit auch wunderbar... Nein das Modell 
(habe es selbst gebaut) verfügt über kein PWM-Signal....

Die Frage ist eben nun nur, ob ich Bedenken haben muss, wenn ich diesen 
17W Widerstand drin lasse oder ob dieser nicht allzu heiss wird...?

Sollte ich besser eine Z-Diode einbauen?

Autor: Roland Praml (pram)
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Ich denke, was dir oben einige sagen wollten, ist, dass du keinen 
Widerstand verwenden solltest. Deine Schaltung funktioniert zwar, der 
Widerstand erfüllt genau seinen Zweck.
Übrigens, du könntest mal den Spannungsabfall am R messen, im 
Maximalfall verheizt der Widerstand U*U/R=12*12/10 = 14,4Watt. So 
gesehen alles im Grünen Bereich.
Von der energietechnischen Seite her gesehen sind wir aber alles andere 
als im "Grünen Bereich". Energie ist teuer und kostbar. Man sollte sich 
deshalb bei einem Schaltungsentwurf immer Gedanken über Verluste machen.
Also lieber einen Schaltregler/PWM oder gar anderen Motor verwenden als 
"sinnlos" damit die Luft heizen.

Gruß
Roland

Autor: M. B. (addict)
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Ok vielen Dank für die Ausführliche Antwort...
Nur noch eine letzte Frage. Ich habe vor einiger Zeit einen 
Spannungsregler verbaut (auch von 12V auf 5V) dieser wurde jedoch extrem 
heiss.... wandeln diese die Überschüssige Energie nicht auch in Wärme um 
oder habe ich damals einfach etwas nicht so ganz korrekt angeschlossen?

Autor: Roland Praml (pram)
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es gibt Linearregler und Schaltregler. Letztere haben einen sehr hohen 
Wirkungsgrad, während bei einem Linearregler der Wirkungsgrad um so 
schlechter wird, je mehr sich die Eingangs und Ausgangsspannung 
unterscheidet. d.h bei 15V input und 5V,1A output kommen 5Watt raus, 15 
gehen rein -> 10 werden verheizt.
Ein Schaltregler nimmt wohl nur ~400 mA auf (sind 6 Watt) kann aber 
trotzdem 5V 1A (5 Watt) liefern. Somit gibts nur 1 Watt verlust.

Die Verendung eines Schaltreglers rechtfertigt sich aber nicht immer. 
Insbesondere bei sehr kleinen Strömen.

Gruß
Roland

Autor: MaWin (Gast)
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Der hat ein Schraubenloch nicht zum durchgucken, sondern um ihn auf 
einem Kühlkörper festzuschrauben.

Den hast du wohl vergessen, mitzubestellen.

Der Widerstand ist als Vorwiderstand beim Motor nicht so gut, dein Motor 
hat EXTREM an Drehmoment verloren und wird bei Belastung stark an Kraft 
nachlassen.

Nimm diese Schaltung http://www.conrad.de/goto.php?artikel=196460 und 
stellle den MOtor auf die gewünschte Leistung ein. Das ist WESENTLICH 
besser. Er gewinnt an Drehmoment und es gibt kaum Verluste, warum wird 
es auch nicht. Das Teil ist mit 5A für deinen 4A Motor gut ausgelegt, 
und verkraftet auch die 12V problemlos.

Man könnte das auch selber bauen, hier sind solche Schaltungen
http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.25

Autor: Daniel P. (daniel86)
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Um es einfach zu sagen Ja die überschüssige Energie wird in Wärme 
umgewandelt.
Man könnte es aber um einiges besser ausdrücken...

Aus der Spannung die am Spannungsregler abfällt (Eingang - Ausgang) und 
dem Strom den der Regler liefern muss ergibt sich die Verlustleistung.
Nur achte darauf das 'normale' Spannungsregler so 1A vertragen. Das 
steht aber alles schon oben beschrieben

Daniel

Autor: Ich (Gast)
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>Ich habe vor einiger Zeit einen Spannungsregler verbaut (auch von 12V auf >5V) 
dieser wurde jedoch extrem heiss....

Ein Analogregler macht das selbe wie Deine Widerstände. Was zuviel ist
wird in Wärme umgewandelt.

Eine PWM Regelung macht einen Wechsel von Strom/kein Strom (also 
Ausgangsspannung/ keine Ausgangsspannung). Dadurch wird die wirksame 
(effektive) Ausgangsspannung kleiner, in Deinem Fall die Motordrehzahl 
niedriger, bei weniger Abwärme.

Durch das impulsmäßige Anliegen der vollen Betriebsspannung bleibt der 
Drehmoment des Motors recht gut erhalten. Das ist der Vorteil gegenüber 
einem einfachen Widerstand.

Autor: Ich (Gast)
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Alle scheinen wie die Geier auf neue Beiträge zu warten, wenn man die 
Postzeiten so anschaut.  :)

Autor: M. B. (addict)
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Danke für die Platine von Conrad... werde wohl so eine einbauen um ganz 
sicher zu gehen...

Gruss
Marco

Autor: M. B. (addict)
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Hier ansonsten noch ein Video um was es sich überhaupt handelt...
Das Modell ist eine Kugelbahn... (Habe alles selbst aus Holz gefertigt, 
darum auch die Sorge mit dem Widerstand und der Hitze)

http://codeproject.ch/temp/bahn.avi

Gruss
Marco

Autor: zonk (Gast)
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nimm doch nen 1/4 W widerastand der wird ned so warm weil der hat ja 
maximal n 1/4 W...

Autor: Gast (Gast)
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12V / 10 Ohm = 1.2A....

Autor: Andreas W. (Gast)
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@Marco Bigolin (addict)

mach dir keine Sorgen. Wenn es mit den Widerstand funktioniert, warum 
solltest du ein Risiko eingehen und durch eine andere Schaltung geht es 
dann nicht. Vieleicht funktioniert es nur, weil der Motor so ein weiches 
Verhalten hat.

Der Widerstand verheizt bei Kurzschluss des Motors maximal 14,4 W. Da 
wird er dann natürlich richtig heiß.

Wenn du das Model nicht rund um die Uhr an hast, dann ist auch die 
Stromverschwendung egal. Wenn es nur einmal 14 h laufen muss, dann ist 
das mit Widerstand sogar ökologischer als mit Schaltregler oder DC/DC 
Wandler. Die du ja noch zusätzlich bauen/kaufen musst.

Zum Verständniss der Widerstände.
Ein Widerstand wandelt Strom in Wärme um. Der wichtigste Kennwert eines 
Widerstandes ist sein Widerstandwert, dieser wird in Ohm gemessen.

Die Formel zum Spannung-Strom-Verhalten ist. U = R * I

Der zweite wichtige Kennwert ist seine maximale Verlustleistung. Diese 
kannst du mit P = U * I berechnen. Durch einsetzen in die andere Formel 
kann man das zu P = U^2 / R oder P = I^2 * R umstellen.

Es gibt noch mehr Kennwerte für Widerstände, die sind aber für dein Fall 
nicht so wichtig.

Widerstände können dazu noch in Reihe oder Parallel geschaltet werden. 
In Reihe addiert sich ihr Widerstand. Parallel addiert sich der 
Reziproke Wert, eine Regel gilt aber immer, der Gesamtwiderstand ist 
immer kleiner als der kleinste Einzelwidertand.
Wenn du zwei Widerstände mit den selben Wert Parallel schaltest dann 
halbiert sich der Gesamtwiderstand.

Dein Motor hat natürlich auch ein Widerstand, dieser ist aber 
Lastabhängig. Im Anlauf bekommt er aber nie 4 A, weil durch die 10 Ohm 
ja nicht mehr wie 1,2 kommen können ( Du hast ja nur 12V ). Und 
eigendlich kommt noch der Ankerwiderstand des Motors dazu, du hast ihn 
ja schließlich in Reihe geschalten.

Was man nicht unterschätzen sollte ist der Wärmeabfluss vom Widerstand, 
wenn du ihn später gut gedämmt in Holz einbaust wird er natürlich 
wärmer. Das kannst du dann ja vorher mal Simulieren in dem du ihn mit 
Papier umwickelst. Ein paar lagen, eine Weile an machen und dann schauen 
ob das Papier verkohlt ist. Wenn es sich nur verfärbt hat, wird ich mir 
keine Sorgen machen :-)

und zu den Trollen, das sind Leute mit wenig Ahnung, die es Wissen und 
dadurch ihre Minderwertigkeitskomplexe kompensieren.

Autor: M. B. (addict)
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Hallo Andreas

Vielen, vielen herzlichen Dank für die Ausführliche Antwort!
Echt nett von dir! Nun das Modell wird jeden Tag max 14h laufen. Es wird 
über einen Sensor gestartet und dann läuft jeder Motor ca. 20sek total 
wird der Widerstand dann ca 60sek verwendet. Danach bleibt es wieder 
stehen, bis es jemand aktiviert... es kann also durchaus sein, dass es 
14h läuft jedoch schätze ich so mit 4-5h pro Tag (wo die Motoren und der 
Widerstand gebraucht werden) in der Zwischenzeit kann ja auch der 
Widerstand wieder etwas abkühlen... ;-) Da es in einem Schaufenster 
stehen wird ist das ganze jedoch relativ schwer abzuschätzen. Deshalb 
bin ich nun immer von Worst case ausgegangen... Und da mit den 4A 
Anlaufstrom muss fast so sein, denn das Netzgerät schaltet bei einer 
Überbeanspruchung / Kurzschluss automatisch ab. da es 65W liefert und 
immer ausschaltet, wenn der Motor anspringt muss es diese Spitze für 
gaaaaanz kurze Zeit haben, denn mit dem Multimeter welches im 100ms 
Abstand misst, wird dieser auch nicht überschritten... nun habe ich 
einen NTC verbaut und so funktioniert das ganze ohne Probleme... ;-)

Ich werde heute wohl noch den Test mit dem Papier machen und schauen... 
der Widerstand ist sowieso nicht gerade auf Holz... (sind ca. 4cm 
dazwischen) da sollte ja eigentlich schon nichts passieren...

Vielen Dank für all die tolle Hilfe hier!

Gruss
Marco

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