Hallo,
ich suche eine Schaltung, um eine Heizfolie (ca. 10 Watt, 12 V) linear
auf eine bestimmte Temperatur zu regeln. Die Schaltung sollte möglichst
einfach sein, es sollten keine Überschwinger auftreten. Das System wird
immer gestartet und dann bleiben die Umgebungsbedingungen konstant.
Zwischen Benutzungen kann es aber zu einer Änderung der
Umgebungsbedingungen kommen (geringerer/höherer Wärmewiderstand des
Heizgutes).
Schnelligkeit ist eher nachrangig, Genauigkeit +- 1 °C.
Da wir aber gleichzeitig am Heizgut Messungen durchführen wollen, kommen
alle Varianten die irgendwie etwas ein/-ausschalten nicht in Frage. Es
muss linear sein, keine PWM oder Schaltregler.
Hat da jemand einen einfachen Vorschlag?
High current NPN Transistor (2n3584) als Konstantstromquelle, die
Heizfolie als Last. Die Temperatur der Folie mit zb PT1000 messen ->
Messbrücke
Einen Subtrahierer so dimensionieren das er die minimale bis maximale
Brückenspannung in den Grenzen seiner Rails verstärkt.
Die Ausgangsspannung des Opamp regelt den Strom durch die Heizfolie:
I_heiz=(Ub-Ube)/RE
Kohle schrieb:> Da wir aber gleichzeitig am Heizgut Messungen durchführen wollen, kommen> alle Varianten die irgendwie etwas ein/-ausschalten nicht in Frage. Es> muss linear sein, keine PWM oder Schaltregler.
Und warum? Du wirst eine PWM bei der Temperatur nicht messen können,
wenn sie im ms Bereich arbeitet.
Leider sind die Messungen aber sehr schnell, ca 100 kS/s, da stört auch
eine hochfrequente PWM sehr schnell. Wir messen natürlich nich die
Temperatur! Sondern elektrochemische Parameter, und das sehr rapide.
Nicht ganz das was ich meinte. Die schaltung der anleitung ist ein
linearregler zum stellen der ausgangsspannung. ich hatte eine geregelte
stromquelle im sinn.
die schaltung funktioniert auf jeden fall (sonst wäre es auch keine
fertige bauanleitung), aber ob du die heizfolie damit so warm bekommst
wie du es benötigst?! laut eckdaten ist die maximale last bei 12V
->500mA, dass macht 6W. die heizfolie hat 10W bei 12V bei maximaler
heizleistung.
wie "warm" und "kalt" soll es denn werden? wenn die 6W reichen dann ist
die schaltung aus der anleitung vollkommen ausreichend!
Kohle schrieb:> Wir messen natürlich nich die> Temperatur! Sondern elektrochemische Parameter, und das sehr rapide.
Du meinst es stört die EMV die die Heizfolie ausstrahlt?
Dann funktioniert eine geschaltete Stromquelle in einem geerdeten
Gehäuse. Die erzeugt einen konstanten Strom, ggf. kann man den Ausgang
nochmal zusätzlich filtern.
TiKay schrieb:> ich hatte eine geregelte> stromquelle im sinn.> die schaltung funktioniert auf jeden fall (sonst wäre es auch keine> fertige bauanleitung), aber ob du die heizfolie damit so warm bekommst> wie du es benötigst?!
Ich würde natürlich die Bauteile anpassen! Das ist ja auch eine
Kühlschaltung und keine Heizschaltung, da muss man eh den Platz von
Thermistor und einem Widerstand tauschen.
Ich würde mich freuen, wenn Du vielleicht einen Link zu einem Schaltplan
hättest, der grob das Prinzip beschreibt was Du meinst, denn so ganz
habe ich das mit der Stromquelle nicht verstanden...
Udo Schmitt schrieb:> Du meinst es stört die EMV die die Heizfolie ausstrahlt?> Dann funktioniert eine geschaltete Stromquelle in einem geerdeten> Gehäuse.
Ja und nein. Beim Schalten fließt ein kapazitiver Strom über das
geerdete Gehäuse und die Erdleitung, und da die keine Impedanz von Null
hat, gibt das immer noch keine Transienten. Sowas haben wir gekauft,
dummerweise funktioniert es nicht gut genug, daher die Idee mit der
Linearreglung, denn Signale unter 1 Hz stören uns nicht.
Hallo, hat etwas gedauert... feiertage und wochenende ;)
ich habe mal die schaltung mit messergebnis in den anhang gelegt.
mit der messbrücke wird die ist-temp erfasst und mit der soll-temp
verglichen. die differenz wird entsprechend dem verstärkungsfaktor R4/R3
verstärkt. (gilt wenn R3=R5 & R4=R6)
danach folgt die konstantstromquelle mit npn transistor. um sofort bei
einer temp-differenz zu heizen, ist r9 eingebracht um den arbeitspunkt
antsprechend zu setzen. anderenfalls müssten erst die 0.7V erreicht
werden um zu heizen...
R_Heiz stellt die Heizfolie mit 10R dc widerstand dar.
Der strom durch R_Heiz ergibt sich aus
(Ub-Ube)/R8
mit der schaltung erreichst du etwa 11W am heizelement.
Für die simulation hab ich den ntc (R_NTC) der messbrücke als gleichung
statt als wert angegeben. somit wird das temperaturverhalten
nachgestellt.
verwendet sind die werte des 10k3A1B (10k@25°C)
R_POTA kann/sollte als potentiometer ausgelegt werden um die
solltemperatur einzustellen. die verstärkung des opamp sollte so bereits
mehr als ausreichen. als transistor könnte der 2N3055 verwendet werden.
(günstig und hält enorm viel dc current aus). der r8 sollte entweder aus
einer parallelschaltung oder einem leistungswiderstand bestehen (4..10W
um nicht selbst noch als heizelement zu wirken)-> allerdings auch eine
idee um :)
der opamp KANN mit einem quad-package ausgeführt sein, oder aber einem
fertigen instrumentenverstärker (ist- und kommt auf das selbe...)
wichtig ist der hochohmige abgriff der brückenspannung...
(stützkontensatoren habe ich nich mit betrachtet)
grüße ;)
Heizplatte auf eine Metallplatte kleben und Heizung per PWM ansteuern.
Die Metallplatte legst du dann so aus, dass dir die thermische Kapazität
dein PWM rausmittelt.
Zur veranschaulichung:
ein TO220 Gehäuse allein hat ca 0.5J/K thermische Kapazität...
sagen wir 1kHz PWM bei einem duty von 0.5
10W*0.5ms / 0.5J/k =10mK Erwärmung/Abkühlung im eingeschwungengen
System... sollte reichen :)
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TiKay schrieb:> ich habe mal die schaltung mit messergebnis in den anhang gelegt.
Hast du das aufgebaut und gemessen oder nur simuliert?
Ich denke die Schaltung arbeitet genau falsch herum. Mit steigender
Temperatur an der Heizfolie (NTC) sollte die Heizleistung doch abnehmen
(Gegenkopplung) und nicht ansteigen (Mitkopplung). Wie sollte denn sonst
auf einen konstanten Wert geregelt werden?
Grüße,
ja korrekt, dass habe ich verdreht. mein fehler! und natürlich nur
simuliert! aber ich habe bei der kontrolle der benötigten heizleistung
ganz die korrekten anschlüsse von messbrücke auf verstärker vertauscht.
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