Heizelement 220V pulsen

Ab einer bestimmten Leistung darf man nur Pulspaketsteuerung machen,
achte drauf daß die gleichspannungsfrei sind, also gleich viele positive 
wie negative Halbwellen. Bei Glühlampenähnlichen Heizewndeln muss man 
eher schnell schalten (x aus 10 Halbwellen oder so), bei trägemn 
könntest du im Minutenabstand heizen. Jedes Schalten bewirkt in 
schwachen Installationen ein Flackern der an dieselbe Leitung 
angeschlossenen Lampen, das nervt bei 5Hz und auch bei 5 Sekunden, da 
sind 30 Minuten sicherlich besser.

Lehrmann

du hast ganz bestimmt noch nie Temperatur geregelt...

garantiert !

@ Lehrmann Michael:

 Ich kann mich  zuueiligderMeister nur anschliessen, du hast nicht die 
geringste Ahnung. PWM bei einer 230V AC -Heizung?

@ Toni: das Problem mit der Nulldurchgangssteuerung löst du elegant, 
wenn du ein Halbleiterrelais mit Nulldurchgangssteuerung nimmst oder 
selber aus einem passenden Optokoppler mit passendem Triac 
zusammenlötest. Als Optokoppler wäre z.B. der MOC304x geeignet:
http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/fairchild/MOC3041-M.pdf

Welche Frequenz du für die Pulspaketsteuerung nimmst, hängt natürlich 
auch von der Leistung der Heizung und von der Trägheit des beheizten 
Systems ab.

Einen großen Industrieofen mit 50 kW kann ich problemlos mit mehreren 
Minuten Periodendauer ausregeln, bei einer sehr kleinen Heizung, die 
sehr schnell auf Laständerungen reagiert, wird 1Hz vermutlich besser 
geeignet sein.

Ausserdem gilt natürlich das, was MaWin gesagt hat, die Beleuchtung im 
selben Haushalt wird bei größeren Heizleistungen lustig mitflackern. Das 
wäre bei 1 Hz relativ nervig.

> Ich denke alles unter 1Hz wird zu schnell sein

Wahrscheinlich. Das es 100 Nulldurchgänge pro Sekunde gibt, kann man nur 
mit einer Zykluszeit von >= 1s mit 1% Auflösung regeln, sofern das SSR 
eine Nulldurchgangsschaltung hat. Heizelemente sind oft sehr stark (zum 
Aufheizen, für das Beseitigen von Störungen), aber im Dauerbetrieb 
braucht man zum Ausgleich der Temperaturverluste je nach Strecke oft nur 
sehr wenig Heizleistung (z.B. 5% der Maximalleistung). Deshalb kann 
feine Dosierng der Heizleistung vorteilhaft sein.

> müsste ich also richtung 5-10 Hz

Ähm, wenn 1hz zu schnell ist, dann ist 10hz erst recht zu schnell. Du 
meinst sicher 5-10s? Das Heizintervall ist i.d.R. auch das 
Regelintervall. Eine Daumenregel dazu: 1/10 bis 1/100 der Zeit, in der 
eine Störung ausgeregelt werden soll, wäre eine gute Zykluszeit für den 
Regler. Wenn es also beispielsweise einen Zufluss gibt und Du möchtest, 
dass die Abkühlung dadurch in 1 Minute ausgeregelt ist (und das 
Stellglied kann das schaffen), dann wäre ca 1s-5s eine gute Zykluszeit.

Wenn ein PID-Regler im Spiel ist, der einen D-Anteil berechnet, dann 
muss man noch beachten, dass man bei der Reduzierung der Zykluszeit 
irgendwann an die Auflösungsgrenze des Sensors kommt und die Berechnung 
des D-Anteils dadurch immer schlechter wird. Wenn sich die Temperatur 
beispielsweise typischerweise mit +-0.2 Grad/s ändert und der Sensor 0.1 
Grad Auflösung hat, dann würde eine Zykluszeit von 1s zu einem sehr 
unstetigen D-Anteil führen (3 Stufen).

> So vergiss mal alles was der über mir geschrieben hat.
> Das ist noch nix für dich ...

Unglaublich, und danach kommt so ein Humbug wie ein
Transistor an 230V~...

Dietmar schrieb:
> Wenn sich die Temperatur
> beispielsweise typischerweise mit +-0.2 Grad/s ändert und der Sensor 0.1
> Grad Auflösung hat, dann würde eine Zykluszeit von 1s zu einem sehr
> unstetigen D-Anteil führen (3 Stufen).

D-Anteil hat bei Temperaturregelungen in 99% aller Fälle nichts 
verloren.
Ich habe die Temperaturregelung einer Nebelmachine (1.8kW) auf 250°C mit 
einem nullspannungsschaltenden SSR gemacht, angesteuert mit einem PWM, 
Periodendauer 2s. Das Teil regelt sauber aus, auch bei 'Dauernebeln'. 
;-)

Als Anhaltspunkt bei kleineren Leistungen kann man einen digitalen 
WELLER-Lötkolben nehmen und die Heizungs-LED beim Nachregeln beobachten. 
Dann hat man eine ungefähre Dimension der Frequenz/Impulslänge.

> D-Anteil hat bei Temperaturregelungen in 99% aller Fälle nichts
verloren

Das ist Unsinn. Wo man Störungen hat, kann man einen D-Anteil sehr gut 
gebrauchen - auch bei Temperaturregelungen (ob Heizelemente in 
Lötstationen, Thermoblocks in Millionen Vollautomaten usw).

>und so kommst du um PWM nicht rum.
tja, ein-aus-schalten ist immer PWM, auch mit nem Relais.

hallöchen!!!

wow, ist ja relativ viel zusammen gekommen, danke dafür. ich hab ehrlich 
gesagt absolut kein plan zur auslegung/herangehensweise zum schalten der 
heizelemente. ich werde es auch probieren müssen.

auf jeden fall möchte ich einen temperofen (für G/CFK) basteln, mit rund 
1m³ und 0.5m³ rauminhalt, 2KW heizleistung und bis max ca. 120 °C (ich 
hoffe das die leistung dafür ausreicht).
als Heizelemente werden eine art Backofenröhren mit rippen zum einsatz 
kommen + ein lüfter zum umwälzen.
wegen dem flackernden licht: macht nix, kommt eh in die werkstatt...

wie ich nun weiter vorgehen werde:

solch ein relais mit nulldurchgangserkennung hört sich gut, werde ich 
mal danach suchen und das ganze dann mal mit 1hz schaltfrequenz 
ausprobieren.
meine vermutung war halt, das ich mit ner kleineren schaltfrequenz von 
1hz eben im schlimmsten falle zuviele wellen zerschneide und es evtl. zu 
rückkopplungen ins netz kommt, oder gar die temp. fast nicht zu regeln 
ist.
aber 1hz scheint ein guter kompromiss zu sein.

Vielen dank nochmal, ich werde weiter berichten...

einige MOC... Koppler haben Nulldurchg.-erkennung , dahinter einfach ein 
TRIAC (mit Schutzbeschaltung!!) ......

Was verstehst Du unter Schutzbeschaltung?

>Was verstehst Du unter Schutzbeschaltung?
Dass die TRIACs nicht "durchhauen"

MCUA schrieb:
>tja, ein-aus-schalten ist immer PWM, auch mit nem Relais.

Das sehe ich nicht so.

PWM ist die Abkürzung für Puls Weiten Modulation. In der Praxis versteht 
man darunter, dass man abhängig von der Stellgröße des Reglers eine 
Rechteckspannung mit unterschiedlichem Tastverhältnis erzeugt. Die Länge 
des "Ein"-Zustands, also die Weite des Pulses, wird verändert.

Bei einer Pulspaketsteuerung bleibt die Länge/Weite eines einzelnen 
Pulses immer gleich, nämlich sinnvollerweise zwei aufeinanderfolgende 
Halbwellen des 50Hz Netzwechselstroms. Ich verändere innerhalb der vom 
Regler vorgegebenen Zeitperiode lediglich die Anzahl der Pulse.

> Du meinst wohl einen I-Anteil. Der D-Anteil macht die Regelung gegen
Störungen empfindlich.

Ich meinte tatsächlich den D-Anteil. Mit Störungen waren Störungen der 
Regelgrösse gemeint (also z.B. das Abkühlen des Heizelements, weil eine 
Lötspitze Material berührt, oder weil kaltes Wasser durch einen 
Thermoblock fliesst). Dabei entstehen schnelle Temperaturänderungen, die 
der D-Anteil dämpft, da er entgegengesezt proportional zur 
Störungsentwicklung ist. Ebenso dämpft D die Schwingungen, die durch P/I 
entstehen. Der D-Anteil macht die Strecke allerdings für Noise im 
Sensorsignal empfindlich - falls das gemeint war.

> aber 1hz scheint ein guter kompromiss zu sein

Für einen trägen 1m³-Ofen ist das ersten unnötig schnell und zweitens 
wegen der 1800W vom Stromversorger vermutlich nicht erlaubt. Die 
maximale Geschwindigkeit der Einschaltvorgänge in dieser Leistungsklasse 
ist in den Anschlussbedingungen Deines Stromversorgers geregelt und 
dürfte bei ca 5 mal pro Minute liegen, also 0.2hz.

>>tja, ein-aus-schalten ist immer PWM, auch mit nem Relais.
>Das sehe ich nicht so.
>PWM ist die Abkürzung für Puls Weiten Modulation.
Du sagt es selbst: Puls-Weiten-Modulation.
Natürlich geht das mit Relais! (aber natürlich viel langsamer als mit 
Elektronik (!), und evtl zu langsam für bestimmte Anwendungen)
Aber in "PWM" steckt ja keine konkr. Zeitdauer drin. (könnte statt us 
oder ns ja auch s oder min oder h oder sonstwas sein)

Dietmar schrieb:
> Dabei entstehen schnelle Temperaturänderungen, die
> der D-Anteil dämpft, da er entgegengesezt proportional zur
> Störungsentwicklung ist.

Hmmm...
mir ist in meinen 24 Jahren, in denen ich industrielle Regelungen 
betreue, noch kein PID-Regler begegnet. Die Systeme sind so träge, dass 
ein D-Anteil die Regelung nur anfällig gegen Schwingen machen würde. ;-)

@MCUA
Danke fürs offtopic, was den Thread, der sonst schon ziemlich verhauen 
wurde durch die verschiedenen ansichtsweisen, unnötig 
weiterverkompliziert.

Natürlich kannst du eine PWM mit 10s pulsdauer machen. Aber dann hast du 
z.B. 4s ein, 6s aus oder 1s ein, 9s aus, aber die Summe macht immer 10s. 
Für eine Tempregelung kannst du das aber auch ohne PWM machen, nämlich 
z.B. 1s ein, 4s aus, 2s ein, 1s aus, etc. pp.
Dadurch brauchst du eben NICHT unbedingt eine PWM

aaaaalso ...

ich muss aus meiner Erfahrung sagen, dass ich bisher auch 2 Projekt 
hatte, bei dem ich einen D Anteil eingesetzt hatte. Sonst waren es immer 
PI Regler - vielmals Kaskadenregler.


Wann braucht man einen D-Anteil ?

Ein D-Anteil braucht man NICHT in einem System erster Ordnung.
Ein D-Anteil braucht man erst ab einem System 2. Ordnung. Dann kann man 
mit dem D-Anteil das System bedämpfen und kann damit die P/I Anteile 
höher wählen, und die Regelung bleibt stabil. Üblicherweise bekommt man 
die Einschwingzeit mit D dann etwa halbiert.

(wollte nur drauf hinweissen, dass eine ein-aus-schltg automatisch immer 
PWM ist, also nicht aufregen)
>Für eine Tempregelung kannst du das aber auch ohne PWM machen, nämlich
>z.B. 1s ein, 4s aus, 2s ein, 1s aus, etc. pp.
>Dadurch brauchst du eben NICHT unbedingt eine PWM
Aber dann ist es SCHON WIEDER (unsymm.) PWM!

Uhu Uhuhu schrieb:
> Da wird wohl auch ein einfacher Zweipunktregler reichen.

Das sehe ich genauso. Der beschriebene Ofen sollte auf Grund seiner 
thermischen Masse ziemlich träge sein. Der Quirl wird es etwas flotter 
machen, aber immer noch locker ausreichend. Ich schalte mit einer 
2-Punkt-Regelung 7,5 kW (Saunaofen), und die Temperatur schwingt nur um 
ca. 3 Grad bei 100 Grad Celsius (1,5 Grad überschwingen, 1,5 Grad 
unterschwingen), und das ohne Quirl, also nur durch Konvektion.

Er hat uns zwar nichts über seine erforderlichen Grenzen erzählt, aber 
die werden wohl nicht anspruchsvoll sein.

so, ich mal wieder.
der thread ist in der tat nun sehr unübersichtlich, ich werde das für 
mein verständnis beste herausfiltern :).
und meine grenzen sind in der tat nicht wirklich festegelegt, ich möchte 
es nur so genau wie möglich hinbekommen.
ich denke eh das eine steile rampe mit den 2kw heizleistung nicht 
wirklich zu schaffen sind, zumal zum regeln noch etwas luft noch oben 
sinnvoll wäre...
wenn ich auf 0.5K/min komme reicht mir das aus...
aber nochmals danke für eure tipps, ich werde euch auf dem laufenden 
halten...

Toni schrieb:
> auf jeden fall möchte ich einen temperofen (für G/CFK) basteln, mit rund
> 1m³ und 0.5m³ rauminhalt, 2KW heizleistung und bis max ca. 120 °C (ich
> hoffe das die leistung dafür ausreicht).
> als Heizelemente werden eine art Backofenröhren mit rippen zum einsatz
> kommen + ein lüfter zum umwälzen.

Mit dem Kunststoffbacken kenn ich mich ja nicht aus:
- Wie lange und bei welcher Temperatur muß das Zeug denn bearbeitet 
werden? - Und innerhalb welcher Toleranzen?
- Gibt es auch Zeit/Temperaturprofile, die je nach 
Volumen/Oberfläche/Masse des Backstücks eingehalten werden müssen, um 
z.B. Spannungsbildung durch ungleichmäßige Temperaturverteilung im 
Werkstück beim Erhitzen und auch Abkühlen zu vermeiden?

Toni schrieb:
> wenn ich auf 0.5K/min komme reicht mir das aus...
Ist das über den ganzen Prozeß bzw. im Zieltemperaturbereich gemeint?
Das müßte mit 2 kW noch zu machen sein, sofern das Werkstück keine sehr 
große thermische Masse hat. Vorheizen wird wohl ebenfalls Pflicht sein 
(auf deutlich über dem Zielwert wegen der Abkühlung beim Öffen). 
Stichwort Öffnen: Kann der Werkstück ohne Probleme in wenigen Sekunden 
eingebracht werden oder muß der Aufbau quasi im Ofen erfolgen?

Oder kommt es bei der Anwendung gar nicht auf solche 
Details/Genauigkeiten an? Was genau willst Du eigentlich herstellen, 
Modellbau? Was bin ich heute wieder neugierig ...

Lutz schrieb:
> Mit dem Kunststoffbacken kenn ich mich ja nicht aus:
> - Wie lange und bei welcher Temperatur muß das Zeug denn bearbeitet
> werden? - Und innerhalb welcher Toleranzen?
> - Gibt es auch Zeit/Temperaturprofile, die je nach
> Volumen/Oberfläche/Masse des Backstücks eingehalten werden müssen, um
> z.B. Spannungsbildung durch ungleichmäßige Temperaturverteilung im
> Werkstück beim Erhitzen und auch Abkühlen zu vermeiden?

1. das hängt vom verwendeten harz ab. der hersteller gibt für jedes 
harz-härter gemisch im datenblatt eine bestimmte temperkurve an. die 
z.b. folgende werte enthält:
- aufheizen mit 10°C/h auf 50°C
- 10h diese temperatur halten
- aufheizen auf 100°C
- 2 h halten
- abkühlen auf 80 °C mit 5°C/h
- 4h halten
- abkühlen auf raumtemperatur mit 10°C/h

so zum beispiel. das hat den sinn, damit sich beim aufheizen das teil 
nicht verzieht (da beim zu schnellen aufwärmen das harz wieder weich 
wird) und alle verbindungen zu 100% vernetzen können.

zu 2.
da die schichtdicken sich meist im kleinen mm bereich abspielen, ist die 
temperkurve für jede art von bauteil einzusetzten. die temperkurven sind 
dafür auch abgestimmt, damit jede ecke mit wärme versehen wird.