Guten Tag zusammen,
ich bin gerade im Studium mit einem Projekt beschäftigt, bei dem ein
Heizelement mittels Lüfter auf eine bestimmte Temperatur geregelt werden
soll.
Zur Zeit bin ich bei der Suche für ein passendes Heizelement, was aber
gar nicht so einfach ist. Im Grunde lassen sich ja viele elektronische
Bauteile als "Heizung" verwenden, wenn nur genügend Strom durchfließt.
Ich würde nun aber gerne ein Heizelement bauen, welches mir eine
Temperatur von ca. 100°C liefern kann +- 10-20°C ist egal.
Auf der Suche im Internet bin ich auf mehrere Varianten gestoßen, wie
Spannungsregler, Widerstandsdraht oder ähnlichem...
Bei Wikipedia hab ich zum Thema "Wärmewiderstand" auch eine Formel
gefunden, um mir einen bestimmte Temperatur näherungsweise ausrechnen zu
können.
Wärmestrom = Temperaturdifferenz / Absoluter Wärmewiderstand
Bei dieser Formel fehlt mir genau letztere Angabe, also der "Absolute
Wärmewiderstand". Ich hab mich mal bei Conrad bei Leistungswiderständen
oder auch dem Widerstandsdraht umgesehen, finde aber in den
Datenblättern nie diesen Wert. Kann mir da vllt jemand helfen?
Hier hab ich einen 47Ohm - 5W Widerstand
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/400000-424999/401978-da-01-en-WIDERSTAND_DRAHT_5W_47R.pdf
Auf Seite 2 des Datenblatts hab ich einen "Heat Rise Chart" gefunden.
Verstehe ich das richig, dass, wenn ich bei einem 5W Widerstand ungefähr
50-60% dieser maximalen Wattzahl habe, also sagen wir 2,5W, dann steigt
die Temperatur des Widerstands um ca. 80-90°C?
Bei einem Konstantan - Widerstandsdraht (hier: 100Ohm)
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/425000-449999/429074-da-01-de-Widerstandsdraht_100_Ohm.pdf
habe ich auf der ersten Seite des Datenblatts die Angabe
"Wärmeleitfähigkeit bei 20°C" gefunden. Dies ist ja mein "Lambda" in
folgender Formel:
Absoluter Wärmewiderstand = Länge (m) / (Lambda * Fläche (m^2))
Sehe ich das so korrekt, oder bin ich da komplett auf dem Holzweg.
Vielen Dank, wenn ihr euch durch den Roman gelesen habt und mir darauf
vllt eine Antwort hättet.
Gruß Alex
@ Alex (Gast)
>ich bin gerade im Studium mit einem Projekt beschäftigt, bei dem ein>Heizelement mittels Lüfter auf eine bestimmte Temperatur geregelt werden>soll.
Ist es nicht sinnvoller, die elektrische Leistung des Heizelements zu
regeln?
>http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/40...>50-60% dieser maximalen Wattzahl habe, also sagen wir 2,5W, dann steigt>die Temperatur des Widerstands um ca. 80-90°C?
Ja.
Danke @Falk Brunner
Im Grunde geht es darum, dass dieses Heizelement in die Mitte einen
Plexiglasrohres eingebracht wird. An einem Ende des Rohres wird ein
Lüftermontiert, der dieses Heizelement kühlt. Vor dem Heizelement wird
ein Wärmesensor angebracht, der mir die Temperatur des Heizelements ins
Labview überträgt. Dort soll eine Regelung entworfen werden, die den
Lüfter per PWM regelt um eine bestimmte Temperatur zu erreichen. Die
Temperatur des Heizelements könnte man nun natürlich per Poti auf einen
bestimmten Wert einstellen (per Labview und dem Sensor auslesen) oder
möglicherweise ebenfalls per PWM so ansteuern, das eine bestimmte
Temperatur am Heizelement anliegt.
Nehmen wir an, das Heizelement ist 100°C heiß und wird nun per
PWM-Ansteuerung des Lüfters auf 60°C gekühlt und dort gehalten!
Bei diesem Widerstand ist der Heat Rise Chart vorhanden, bei vielen
anderen aber nicht. Kann ich bei der Ermittlung des Absoluten
Wärmewiderstands auch über Wärmeleitfähigkeit des Widerstandsmaterials
gehen...
Hier wäre z.B. ein Keramikwiderstand:
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/400000-424999/410195-da-01-en-5W_Drahtwiderstand.pdf
Auf Seite 3 ist eine "Derating Curve". Heißt das, dass bei 350°C der
Widerstand gegen null geht oder hier die maximalen 5W herrschen?
Gruß Alex
Danke @Wegstaben Verbuchsler
Daran hatte ich auch schon gedacht, nur dass dann mein Aufbau relativ
groß werden würde und auch nicht sehr "professionell" aussieht. Eine
witzige und einfach Idee aber allemal.
Gruß Alex
@ Alex (Gast)
>Im Grunde geht es darum, dass dieses Heizelement in die Mitte einen>Plexiglasrohres eingebracht wird.
Klingt wie ein Modell von einem Heizluftgebläse.
> An einem Ende des Rohres wird ein>Lüftermontiert, der dieses Heizelement kühlt. Vor dem Heizelement wird>ein Wärmesensor angebracht,
Was heißt vor? Warum nicht AM Heizelement. Denn wenn es im Luftstrom
liegt, misst du die Lufttemperatur, nicht die Heizelementtemperatur.
>Nehmen wir an, das Heizelement ist 100°C heiß und wird nun per>PWM-Ansteuerung des Lüfters auf 60°C gekühlt und dort gehalten!>Bei diesem Widerstand ist der Heat Rise Chart vorhanden, bei vielen>anderen aber nicht. Kann ich bei der Ermittlung des Absoluten>Wärmewiderstands auch über Wärmeleitfähigkeit des Widerstandsmaterials>gehen...
Nein, vor allem ändert sich die Temperaturerhöhung durch den Luftstrom,
was ja logisch ist.
>Auf Seite 3 ist eine "Derating Curve". Heißt das, dass bei 350°C der>Widerstand gegen null
Bei 350°C UMGEBUNGSTEMPERATUR kann man Null W im Widerstand umsetzen.
Umgekehrt kann man schließen, dass er bei Nennlast und 25°C ca. 350°C
heiß wird.
Ein derartig gestaltetes Bauteil ähnelt einem Luftmassenmesser (nicht
Luftmengenmesser) aus dem Kfz-Bereich. Hol dir was Altes vom Schrott.
Durchmesser ist groß genug um einen Lüfter anzubringen. Wärmefläche bzw.
Hitzdraht sind bereits eingebaut. Temperatursensoren sind oftmals
ebenfalls integriert.
Die Messung erfolgt im KFZ jedoch nicht über die Temperatur, sondern
über den Strom der durch das Heizelement fließt. Einfach aus dem Grund,
da die Temperatur eine Größe ist die sich zu langsam ändert. Eine
Regelung ist dann zu träge was schlussendlich zum Durchbrennen des
Heizelements führen kann.
Vielen Dank euch beiden.
Bezüglich des Wärmesensors habe ich mich falsch ausgedrückt. Dieser wird
schon am Hitzeelement angebracht.
Und dieser Wärmesensor wird dann durch den Lüfter und dem Luftstrom
abgekühlt.
Dieses ganze Projekt soll im Grunde am Schluss ein Versuchsaufbau fürs
Labor werden, an dem in den drauffolgenden Semestern die Studenten den
Umgang und die Programmierung mit Labview lernen sollen.
Nun hab ich mir überlegt, ich könnte doch eigentlich einen
Spannungsregler in die Mitte des Rohres einbringen, den ich dauerhaft
mit einem konstanten Strom belaste. Die Spannung am Spannungsregler
werde ich durch ein veränderliches Labornetzteil liefern. Sprich, wenn
ich z.B. 20V auf den 7812er gebe, bei einem Strom von 500mA, dann hätte
ich ein "Heizelement" mit 4W. So hätte ich im Grunde gleich noch einen
Bezug zu einem gerne genutzten Bauteil und die Studenten könnten dabei
direkt sehen, was die Verlustleistung ist.
