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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Temperaturmessung eines Heizelementes aus Konstantandraht


Autor: Waldemar (Gast)
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Guten Tag,

folgendes Problem habe ich.
In mein Praxisprojekt muss ich die Temperatur eines Heizelementes 
regeln. Wie aber in der Überschrift bereits erwähnt besteht der Draht 
aus Konstant. Daher kann ich es vergessen über den Widerstand die 
Temperatur zu bestimmen und zu regeln.
Des weiteren kann ich auch kein Temperatursensor an das Heizelement 
anbringen, da es sich in einen Hochdruckraum befindet und es mit 230V 
betrieben wird.

Ich wollte mal eure Meinung mal hören über meine Lösungsvorschläge 
hören.

1. Variante :
Ich löte ein Metall (z.B. Kupfer) in Reihe mit dem Heizelement ein. 
Dadurch sollte sich der Gesamtwiderstand verändern. Damit und mit den 
Temperaturkoeffizienten (Alpha) von Kupfer und Konstantan kann ich die 
Temperatur des Drahtes berechnen.

Meine Fragen dazu:
Würde sich das Heizelement überhaupt aufheizen oder würde vorher das 
Kupfer durchbrennen?
Würde es was bringen, wenn ich es Parallel verlöte?

2. Variante:
Wäre mit einer Volumenstrommessung die mittlere Geschwindigkeit zu 
bestimmen. Damit dann die Reynoldszahl, Prandet-Zahl und Nußelt-Zahl zu 
berechnen und somit den Wärmeübergangskoeffzienten zu erhalten. Mit dem 
ich die  Wandtemperatur dann berechnen kann.

Meine Sorgen:
Ist es sinnvoll es über diesen Weg zu versuchen. Da ich viele Variablen 
und kein Ideales Rohr habe beidem ich sagen kann es herrscht folgende 
Reynoldszahl?


3. Varinate:
Eine neue Kupferspirale herzustellen und damit heizen.

Ich bedanke mich schon vielmals für die Antworten die reinkommen und ich 
bin auch offen für andere Lösungsvorschläge.


Mit freundlichen Grüßen

Waldemar

: Verschoben durch Moderator
Autor: Harald Wilhelms (wilhelms)
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Waldemar schrieb:

> Des weiteren kann ich auch kein Temperatursensor an das Heizelement
> anbringen, da es sich in einen Hochdruckraum befindet und es mit 230V
> betrieben wird.

... und wieso hindert Dich das, einen Temperatursensor anzubringen?

Autor: Der Andere (Gast)
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Waldemar schrieb:
> Meine Fragen dazu:
> Würde sich das Heizelement überhaupt aufheizen oder würde vorher das
> Kupfer durchbrennen?

Nein, die Lötstelle würde sich verflüssigen lange bevor das Kupfer auch 
nur weich wird.

Waldemar schrieb:
> Würde es was bringen, wenn ich es Parallel verlöte?

Da Kupfer einen deutlich höheren Leitwert hat als Konstantan, würde das 
Heizelement nicht mehr heizen, ausser du machst da einen km Kupferdraht 
rein.

Siehe Ohmsches Gesetz für Parallelschaltung.

Waldemar schrieb:
> In mein Praxisprojekt muss ich die Temperatur eines Heizelementes
> regeln.

Warum willst du eigentlich die Temperatur des Heizelements regeln? 
Üblicherweise wird etwas mit dem Heizelement geheizt, und DESSEN 
Temperatur will man wissen bzw. regeln.
Und genau dort musst du die Isttemperatur messen.

Idee:
Es gibt auch pyrometrische Temperaturmessung.

Autor: Bussard (Gast)
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Ist festgelegt, daß sich NUR die Spule im "Heizraum" befinden muß?

Wenn nicht, schau Dich mal bei den heimischen 3D-Druckern um. Da ist 
eine Heizpatrone in thermischer Kopplung mit einem Massivkörper, der 
wiederum einen Thermosensor aufheizt. Wenn es nicht um sekundengenaue 
Regelung geht .... nur als prinzipieller Anstoss.

https://www.google.de/search?q=mk8+heizung&client=...

Autor: Waldemar (Gast)
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Harald W. schrieb:

> ... und wieso hindert Dich das, einen Temperatursensor anzubringen?

Da das Heizelement mit 230V betrieben wird und sich in einen 
Metallkasten befindet, wo 5 bar herrschen.
Man müsste sonst Löcher bohren und die man dann abdichten müsste und das 
sollte vermieden werden.
Außerdem hätte ich noch das Problem, dass ich den Temperatursensor 
elektrisch isolieren müsste

Autor: Der Andere (Gast)
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Es gibt hunterte von Einschraubfühlern für alle mögliche Messbereiche. 
Die jucken mit einem passenden Dichtring 5 Bar überhaupt nicht.

Da man hier aber wohl wieder jedes technische Detail mit einer 10 Tonnen 
Forstseilwinde aus der Nase ziehen muss wird das wohl ziemlich mühsam.

Autor: Der Andere (Gast)
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Der Andere schrieb:
> hunterte

Mein Gott, ich brauch wohl Wochenende, sorry :-)

Autor: Max Mustermann (jens2001)
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Waldemar schrieb:
> Hochdruckraum

Waldemar schrieb:
> 5 bar

LOL!

Autor: Hp M. (nachtmix)
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Waldemar schrieb:
> Eine neue Kupferspirale herzustellen und damit heizen.

Kupfer oxidiert ziemlich stark, wenn es heiß wird, und dadurch nimmt der 
Querschnitt ab, und du bekommst ein ständiges Problem mit der Drift.

Du hast ja nichts zur benötigten Temperatur und zu deinem Budget gesagt.
Platin geht und wird auch verwendet, aber auch das sublimiert bei 1300°C 
und mehr allmählich.

Autor: Der Andere (Gast)
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Hp M. schrieb:
> Kupfer oxidiert ziemlich stark, wenn es heiß wird, und dadurch nimmt der
> Querschnitt ab, und du bekommst ein ständiges Problem mit der Drift.
>
> Du hast ja nichts zur benötigten Temperatur und zu deinem Budget gesagt.
> Platin geht und wird auch verwendet, aber auch das sublimiert bei 1300°C
> und mehr allmählich.

Also wenn da wirklich ein Heizelement selbst gewickelt werden soll gibt 
es garantiert bessere Legierungen:

z.B. Kanthal
http://www.restrade.ch/assets/Dokumente/Kanthal/He...
und weiter:
https://de.wikipedia.org/wiki/Heizleiterlegierung

Autor: Harald Wilhelms (wilhelms)
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Waldemar schrieb:

>> ... und wieso hindert Dich das, einen Temperatursensor anzubringen?
>
> Da das Heizelement mit 230V betrieben wird und sich in einen
> Metallkasten befindet, wo 5 bar herrschen.
> Man müsste sonst Löcher bohren und die man dann abdichten müsste und das
> sollte vermieden werden.
> Außerdem hätte ich noch das Problem, dass ich den Temperatursensor
> elektrisch isolieren müsste

Wenn Du mit solch einfachen mechanischen Sachen schon Probleme hast,
solltest Du diesen Auftrag jemanden geben, der etwas mehr Ahnung hat.

Autor: Florian Rist (Firma: TU Wien) (frist)
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Hi,
ich glaube zwar, dass es vernünftigere Lösungen gibt, aber wenn es 
Constantin sein muss und kein Sensor erlaubt ist und man warum auch 
immer die Themenratte des Heizdraht es wissen will, könnte man doch 
vielleicht aus einem Ende des Heizelements ein Thermocouple machen. 
Constantin/Eisen oder so und dann immer kurz abschalten und die 
Thermospannung messen.

Grüße
Flo

Autor: Georg (Gast)
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Florian R. schrieb:
> könnte man doch
> vielleicht aus einem Ende des Heizelements ein Thermocouple machen

Der TO kann doch nicht mal einen gekauften Sensor mit Gewinde 
anschrauben - man könnte den Thread schliessen wegen totaler 
Überforderung. So kann nichts brauchbares rauskommen.

Georg

Autor: Sebastian S. (amateur)
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Überlege Dir doch mal, was Du überhaupt machen willst!

Interessiert Dich wirklich die Temperatur des Heizelementes oder 
interessiert Dich die Temperatur des Heizgutes?

Mich z.B. würde die Temperatur des Heizelementes nur unter dem 
Gesichtspunkt von Übertemperatur oder Überlastung interessieren.

Was mich allerdings brennend interessieren würde ist die Temperatur des 
Heizgutes. Da würde ich dann vor allem auf gute Kopplung, des Heizgutes 
zum Messsensor, achten. Auch könnte die Position - ob Wärmeleitung oder 
Zirkulation vorherrscht - ausschlaggebend sein, sprich ob oben oder 
unten.

Aber die Menschen sind ja bekanntlich verschieden;-)

: Bearbeitet durch User
Autor: Waldemar (Gast)
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Ich brauche die Temperatur des Heizdrahtes um eine Überbelastung des 
Drahtes zu verhindern.
Da wie im Bild ein Volumenstrom durchgeht und er so das Heizelement 
kühlt, aber sobald die Geschwindigkeit sehr klein wird ist keine Kühlung 
nicht gegeben.

Deshalb möchte ich die Temperatur des Heizelementes wissen um eine 
Überbelastung zu verhindern.

Erstmal vielen Dank für die reichliche Hilfe:)

Autor: Harald Wilhelms (wilhelms)
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Waldemar schrieb:

> Da wie im Bild ein Volumenstrom durchgeht und er so das Heizelement
> kühlt, aber sobald die Geschwindigkeit sehr klein wird ist keine Kühlung
> nicht gegeben.

Dann miss doch den Luftstrom

Autor: U. M. (oeletronika)
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Hallo,
> Waldemar schrieb:
Warm gibst du keine vernüftigen techn. Informationen?


> Ich brauche die Temperatur des Heizdrahtes um eine Überbelastung des
> Drahtes zu verhindern.
> Da wie im Bild ein Volumenstrom durchgeht und er so das Heizelement
> kühlt, aber sobald die Geschwindigkeit sehr klein wird ist die Kühlung
> nicht gegeben.
> Deshalb möchte ich die Temperatur des Heizelementes wissen um eine
> Überbelastung zu verhindern.
Du brauchst nicht die Temp. des Heizelementes!
Du willst nur wissen, ob die Temp. zu hoch ist.

Eine Möglichkeit ist die Verwendung eines einfachen Thermostatschalter 
oder eine Kapillarrohrthermostaten, der thermisch mit der Heizpatrone 
gekoppelt wird. Das Teil kann dann im Innern direkt den Stromkreis 
unterbrechen, So mußt du nix messen und auch keine Kabel nach außen 
ziehen.

Auch eine Elektronik, welche mit der Heizspannung dem Inneren mit 
versorgt wird, könnte die Überwachung übernehmen. Dann wäre auch ein 
Thermoelement direkt an der Heizpatrone möglich und es braucht keine 
extra Durchführung.

Allerdings ist auch eine Durchführung für ein Mantelthermoelement bei 
5bar reiner Kinderkram.
Gruß Öletronika

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