Leistungsregler 230 V ~ 0 - 100% ~ präzise einstellbar bei 0 - 10% ~ für rein ohmsche Last gesucht !

[Jürgen S. (culinarius)]

Hallo zusammen !

Hier eine Frage an Fachleute für Leistungsregelungen:
Zwecks Regelung einer Kochplatte bin ich auf der Suche nach einer 
Schaltung für einen 230-V-Regler mit folgenden Anforderungen:

----------------------------------------------------------------
Betriebsspannung:   Netzspannung 230 V/AC / 50 Hz
Strom-Belastbarkeit:   >= 10 A
Last-Art:   Rein ohmsch
Stell-Bereich:
  * 0...100%
  * Der Bereich um 0...10% muss besonders fein, stabil und 
reproduzierbar mit einer Abstufung <= 0,2 % einstellbar sein
    (d. h. 0% - 0,2% - 0,4% - 0,6% - 0,8% ... ; oder kontinuierlich)
  * Der Bereich um 20...100% ist weniger wichtig. Hier wir meist nur 
eine Einstellung von ca. 25%, 50% und 100% verwendet.

Weitere Anforderungen:
  * Einstellung über Potentiometer
  * Möglichst wenige, hitzeresistente Bauteile
  * Möglichst keine Flicker-Effekte und Instabilitäten wie bei diversen 
Phasen-Anschnitt-Steuerungen im niedrigen Stell-Bereich
  * Durchschaltung der Netzspannung nur im Nulldurchgang (weniger 
wichtig, kein Muss)
----------------------------------------------------------------

Als Fertig-Modul kommt der Leistungsregler "M204" von "Kemo" meinen 
Vorstellungen schon ziemlich nahe.
(https://www.kemo-electronic.de/de/Wandler-Regler/Regler/Module/M204-Leistungsregler-230-V-max-16-A-fuer-Heizungen.php)

Allerdings ist die Einstell-Abstufung bei einer Pulsdauer von 1,25 s 
(0,8 Hz) noch zu grob.
Selbst wenn der kleinste Steigerungsschritt eine 50-Hz-Halbwelle wäre, 
käme man auf 0,8% ( = 1 Halbwelle mit Dauer 0,01 s / Pulsdauer 1,25 s).
Größere Pulsweiten von z. B. 5 oder 10 s wären kein Problem, da eine 
träge Kochplatte angesteuert wird.
Die wichtigste Anforderung ist eine feine und reproduzierbare 
Einstellbarkeit im Bereich 0...10%.


Kennt jemand das Prinzip, nach dem derartige Schaltungen aufgebaut sind 
?
Oder kann mir sogar jemand die Richtung zu einem Schaltplan deuten ?
Eine alternative Schaltung, welche dasselbe leistet, wäre natürlich auch 
willkommen.

Zur Zeit arbeite ich mit einfachen Phasenanschnitt-Steuerungen, welche 
in dem Bereich aber ziemlich "launisch" agieren
und bei Vollgas gern auch mal unregelbar bei 100% hängen bleiben, wenn 
der Triac zu heiß wird
(die Schaltung muss im Gehäuse der Heizplatte untergebracht sein - 
deswegen möglichst wenige, hitzefeste Bauteile).


Danke vorab & Gruß !
"Culinarius"

[Andrew T. (marsufant)]

Jürgen S. schrieb:
> Kennt jemand das Prinzip, nach dem derartige Schaltungen aufgebaut sind
> ?

Ein uC, der einen Drehgeber als Eingabe abfragt,
und mit einer PLL auf Netz synchronisiert wird und damit bit genau die 
Leistung stellt.

> (die Schaltung muss im Gehäuse der Heizplatte untergebracht sein -
deswegen möglichst wenige, hitzefeste Bauteile).

Solange Du dafür sorgen kannst das Tambient der Platine unter 85 Grad 
Celsius bleibt: Geht das mit AEC-Q100 qualifizierten Bauteilen.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Jürgen S. schrieb:
> Allerdings ist die Einstell-Abstufung bei einer Pulsdauer von 1,25 s
> (0,8 Hz) noch zu grob. Selbst wenn der kleinste Steigerungsschritt eine
> 50-Hz-Halbwelle wäre, käme man auf 0,8% ( = 1 Halbwelle mit Dauer 0,01 s
> / Pulsdauer 1,25 s).
> Größere Pulsweiten von z. B. 5 oder 10 s wären kein Problem, da eine
> träge Kochplatte angesteuert wird.
Dann passt es doch schon mit der Pulspaketsteuerung, denn wenn 1,25s für 
0,8% gut sind, dann sind vier mal längere 5s für die geforderten 0,2% 
gut...

> Zur Zeit arbeite ich mit einfachen Phasenanschnitt-Steuerungen
Man darf eigentlich Heizungen gar nicht mit angeschnittener Phase 
betreiben...

[Karl K. (karl2go)]

Jürgen S. schrieb:
> * Der Bereich um 0...10% muss besonders fein, stabil und
> reproduzierbar mit einer Abstufung <= 0,2 % einstellbar sein

Du bist Dir aber schon bewusst, dass die Netzspannung um +/-10% 
schwanken darf? An einem ohmschen Verbraucher entspricht das einer 
Leistungsänderung von -19% bis +21%.

Stabil und reproduzierbar geht das nur mit einem geregeltem Netzteil. Da 
ohmscher Widerstand, darf das auch ein Gleichspannungsnetzteil sein. 
Wenn 100% Leistung 230V entsprechen, sind 10% Leistung bei 71V erreicht. 
Wenn Du noch etwas unter die 10% gehen kannst, gibt es steuerbare 
Schaltnetzteile mit 60V 10A bis 20A, die ausreichend genau sein dürften.

Würde aber bedeuten, Du musst unter 10% auf das Schaltnetzteil und über 
10% auf den Phasenanschnitt oder eine Regeltrafo umschalten. Oder Du 
investierst wie gesagt in ein geregeltes 230V Netzteil, aber das wird 
teuer. Geregelt heisst nicht einfach nur Stelltrafo.

Alternativ kannst Du die Heizplatte per Hand über einen Stelltrafo 
regeln, und per Leistungsmesser die Momentanleistung bestimmen. 
Umständlich gänge noch Spannungskonstanter und nachgeschalteter 
Stelltrafo. Musst Du halt durchrechnen, ob die Genauigkeit reicht.

Aber mit einem Kemo Phasenanschnitt wird das nix bei Deinen 
Vorstellungen.

[Jürgen S. (culinarius)]

Super, hier gibt es ja schon Antworten - vielen Dank für die Ideen und 
das Feedback soweit !

Vielleicht sollte ich mein Vorhaben noch etwas genauer beschreiben,
damit klarer wird, wie die Schwerpunkte liegen:

Seit einigen Jahren nutze ich Fermentation im Küchenbereich um allerlei 
Leckereien zuzubereiten.
Hierzu habe ich Herdplatten mit einer Phasenanschnitt-Steuerung so 
frisiert,
dass ich sie mit Potis fein steuern kann und sie zwischen ca. 5 W und 
1000 W Leistung abgeben.

Der Bereich von 5 W bis ca. 100 W ist dabei deswegen interessant,
weil ich damit Ferment-Ansätze über Stunden im benötigten 
Temperatur-Bereich von 60°C ...70°C halten kann.
Wird der Ansatz heißer, gehen die Enzyme hopps und die Verzuckerung 
klappt nicht.
Geht die Temperatur unter 55°C, fressen mir die Bakterien das Zeug weg.
Ist in Teilen vergleichbar mit dem Mälzen beim Bierbrauen.

Das Problem mit den Phasenanschnitt-Steuerungen ist nun das,
dass sie bei einer minimalen Einstellung von um die 5 W manchmal einfach 
aussetzen.
Wenn ich das nicht schnell genug merke, dann war der Ansatz für die 
Katz.

Ein weiterer Nachteil ist die Abhängigkeit der abgegebenen Leistung von 
der Temperatur der Bauteile (bei gleichbleibender Poti-Einstellung).
Wenn die Schaltung heiß ist, dann gibt sie mehr Leistung an die 
Herdplatte ab als im kalten Zustand.
Damit könnt ich aber leben, da der Effekt begrenzt ist (außer bei 
Vollgas, wo die Leistungsabgabe dann manchmal bei 100% blockiert).

So hab ich mir mit der Zeit überlegt, ob es da nicht eine (möglichst 
einfache) Schaltung geben könnte, welche das besser kann. Es ist dabei 
weniger wichtig, ob bei eingestellten 10 W nun genau 12 oder 8 W 
effektiv rauskommen.
Die Leistungseinstellung sollte einfach halbwegs stabil sein oder nur 
wenig um die 10 W schwanken.
Und auch wenn ich die Kochplatte morgen wieder nutze, sollten nicht 
plötzlich 20 W rauskommen.
Hier bin ich mit meiner Formulierung "mit präziser Einstellbarkeit" in 
der Betreff-Zeile zum Posting etwas über das Ziel hinausgeschossen.

Vielleicht lieg ich ja daneben, aber das, was dieses Kemo-Modul M204 
verspricht, hörte sich da ganz gut an.
Ich bin jetzt kein Elektronik-Profi und hätte einfach mal spekuliert,
dass das mit einem 555-Timer und einem Leistungs-MOSFET realisert wurde 
?

Wenn ich das richtig verstanden habe, dann wäre eine 
"Pulspaketsteuerung"
mit einer Pulslänge von 5...10 s und einer per Poti kontinuierlich 
regelbaren Einschaltphase genau die Lösung für mein Vorhaben ?

Ein Schaltplan mit Komponenten, welche man "oldschool" mit 'nem 
30-Watt-Lötkolben zusammenfrickeln kann, käme dann jetzt echt super...

Oder ums mal mit einem Bild aus der Küche abzurunden:
Ich steh vor der Herdplatte und hab da einen Drehregler mit einer Skala 
dran, welche ungefähr so beschriftet ist:

Watt: 2,5 | 5 | 10 | 25 | 50 | 100 | 250 | 500 | 1000

D. h. die Einstellung mit dem Drehwinkel ist nicht-linear: im unteren 
Leistungsbereich gespreizt und im oberen gestaucht.
Vielleicht kann man da was mit einem Log- oder AntiLog-Poti machen ?
Das wär ein echter Fortschritt... :D

[Walta S. (walta)]

Wenn ich meine Kochplatte regeln will dann hänge ich einen einfachen 
Rex100c (ich glaub der heisst so - bin gerade zu faul zum aufstehen) 
Regler dazwischen. Temperatur einstellen und den Rest macht der Regler.

Walta

[hinz (Gast)]

Walta S. schrieb:
> Rex100c

REX-C100

[Andrew T. (marsufant)]

Jürgen S. schrieb:
> weil ich damit Ferment-Ansätze über Stunden im benötigten
> Temperatur-Bereich von 60°C ...70°C halten kann.
> Wird der Ansatz heißer, gehen die Enzyme hopps und die Verzuckerung
> klappt nicht.
> Geht die Temperatur unter 55°C, fressen mir die Bakterien das Zeug weg.
> Ist in Teilen vergleichbar mit dem Mälzen beim Bierbrauen.

Schön, das wir endlich das Wesentliche mitgeteilt bekommen. Wie immer 
scheibchenweise.

Für diese Aufgabe gibt es seit kurzer Zeit ein genial neues Verfahren: 
Nennt sich TemperaturREGLER. Gibt es erst ca. 50 Jahre, daher kennst es 
der TE vermutlich nicht. PDPI Regler schaffen 0,1 Grad Regelgenauigkeit, 
und das mit wenig Aufwand.

Und trollt uns hier mit "feinststufiger Leistungssteuerung" zu.

SCNR.

[Jürgen S. (culinarius)]

Eine Regelschaltung zu verwenden ist im Prinzip eine gute Idee.
Ich hab das auch schon seit Jahren produktiv am Laufen:

"Modifizierte" Fußbodenheizungs-Regler steuern dabei 
20-W-PTC-Schaltschrank-Heizelemente.
Das ist eine feine Sache, da die PTC-Charakteristik im Falle eines 
Regler-Fehlers die Heizelement-Temperatur auf 100°C beschränkt.
Die hab ich nachtsüber im Einsatz und kann dabei gut schlafen, weil ich 
weiß, dass damit nix anbrennen kann.

In der täglichen KüchenPRAXIS, in Verbindung mit einem 16er Topf und 
einer 1000-W-Kochplatte hab ich den Einsatz von Regelschaltungen aber 
ziemlich schnell ad acta gelegt.
Akademisch oder im industriellen Maßstab mag das ganz gut funktionieren,
aber es muss nur der Sensor aus dem Topf rutschen
oder auf die Idee kommen, mal eben eine viel niedrigere Temperatur 
zurückzumelden (alles schon erlebt),
dann gibt der Regler Vollgas und die ganze Chose geht ruck zuck in 
Flammen auf.
Im Kochplattengehäuse ist auch kein Platz für einen kommerziellen Regler 
geschweige denn für einen Backup-Regler zzgl. Differenz-Überwachung.

Ich bleib da lieber bei der sicheren und langbewährten "physikalischen" 
Methode, dass die Temperatur im Fermentiergut dann konstant bleibt,
wenn ich elektrisch genau die Wärmemenge zuführe, die thermisch durch 
die Isolierung flöten geht.
Und das sind Größen im 10-Watt-Bereich.
Mit der Vorrichtung kann ich den Ansatz auch mal ein zwei Stunden 
unbeaufsichtigt lassen, ohne Angst haben zu müssen, dass Rauchzeichen 
aufsteigen.

Der Tipp mit der Pulspaketsteuerung scheint mir hierbei aktuell am 
vielversprechendsten:
Wenn da jemand eine Schaltung kennt,
welche das mit wenigen, eventuell sogar diskreten Bauteilen realisiert, 
kann er sie gerne hier rein posten.
Wie gesagt, im Kochplattengehäuse ist nicht allzu viel Platz.
Mit einem Abschirmblech kann ich die Temperatur der Elektronik aber 
hoffentlich unter 85°C halten.

[hinz (Gast)]

Unmögliches wird sofort eledigt,
Wunder dauern etwas länger,
ab Morgen wird gehext!

[Stromverdichter (Gast)]

Wieso nimmst du nicht einfach einen Einkocher, der hat nen Thermostaten 
und ist für den Dauerbetrieb geeignet.

[Harald W. (wilhelms)]

Jürgen S. schrieb:

> So hab ich mir mit der Zeit überlegt, ob es da nicht eine (möglichst
> einfache) Schaltung geben könnte, welche das besser kann.

Ja, ein fertiger Temperaturregler vom Chinesen über Ebay.
Übliche mechanische Temperaturregler sind da nicht genau
genug. Du musst natürlich einen Temperaturfühler in Dein
zu temperierendes Gut stecken.

[Gerd E. (robberknight)]

Die Lösung mit dem Steller wird nicht sauber funktionieren, u.a. wegen 
dem schon genannten Problem mit der Netzspannung. Der Regler ist die 
richtige Lösung wie man sowas angeht.

Jürgen S. schrieb:
> aber es muss nur der Sensor aus dem Topf rutschen
> oder auf die Idee kommen, mal eben eine viel niedrigere Temperatur
> zurückzumelden (alles schon erlebt),

ein ordentlich programmierter PID-Regler kann das erkennen. Entweder 
über einen 2. Sensor oder darüber, daß die Regelgröße nicht innerhalb 
einer definierten Zeit auf die Leistungsänderung reagiert.

> Im Kochplattengehäuse ist auch kein Platz für einen kommerziellen Regler
> geschweige denn für einen Backup-Regler zzgl. Differenz-Überwachung.

Dann bau Dir selbst einen kleineren PID-Regler, lass ihn Dir bauen oder 
bringe ihn extern von dem Kochplattengehäuse in einem passend 
geschützten Gehäuse an.

Ach so, schau Dir auch mal an wie das andere machen. Aus dem 
Gastro-Bereich kenne ich jetzt z.B. die Sous-Vide-Geräte und hochwertige 
Espressomaschinen mit separatem Brühboiler (La Marzocco, Dalla Corte 
etc.). Die haben ein sehr ähnliches Problem wie Du. Und die lösen das 
alle mit PID-Reglern. Überlege Dir warum. Das hat seinen Grund. Und das 
ist nicht weil die alle keine Ahnung haben oder sich nicht um Fehler wie 
defekte Sensoren kümmern.

[Mahlzeit! (Gast)]

Gerd E. schrieb:
> Jürgen S. schrieb:
>> aber es muss nur der Sensor aus dem Topf rutschen oder auf die
>> Idee kommen, mal eben eine viel niedrigere Temperatur zurückzu-
>> melden (alles schon erlebt),
>
> ein ordentlich programmierter PID-Regler kann das erkennen.
> Entweder über einen 2. Sensor oder darüber, daß die Regelgröße
> nicht innerhalb einer definierten Zeit auf die Leistungsänderung
> reagiert.

Genau. Man kann doch beliebige Sicherheitsmaßnahmen hinzufügen, wenn
denn nötig. Bis hin zu Redundanz-Modulen, welche bei einem Ausfall
nach einer bestimmten Zeit und/oder auch der Erfüllung anderer Bedin-
gungen übernehmen - geht sowohl beim Leistungs- als auch Regelteil,
also auch eine Ersatz-Regelung wäre machbar.

Obwohl vermutlich vielen Menschen der Gedanke an mehr als nur eine
Endstufe (bzw. noch dazu sogar mehr als nur ein Heizelement... wenn
wir schon mal so weit sind :) erst mal stark widerstrebt, ist sowas
für sehr kritische Anwendungen ja evtl. alles andere als Unsinn.

BTW: Wie schon jemand erwähnt hatte, bräuchte man ohne jede Regelung
(also als reiner Steller halt) dann schon auch eine im gewünschten
Bereich genau genug einstellbare Gleichspannungs- oder -stromquelle.

Falls mit vorh. Mitteln (Heizer) weitergemacht werden soll, dann ist
eine solche allerdings mit rund 250VDC / gut 10A Ausgang nötig (oder
besser noch je ein paar Pünktchen darüber). Bestimmt kein Spielzeug,
wenn auch (wiederum) schon machbar. Der Vorteil wären viele Stellen
für Eingriffe aller Art, denn DC schaltet sich halt simpel.

Wie ist es denn um Deine Kenntnisse und Meßmittel genau bestellt?

[Mahlzeit! (Gast)]

Mahlzeit! schrieb:
> Falls mit vorh. Mitteln (Heizer) weitergemacht werden soll, dann ist
> eine solche allerdings mit rund 250VDC / gut 10A Ausgang nötig (oder
> besser noch je ein paar Pünktchen darüber). Bestimmt kein Spielzeug,

Ich meinte damit ebenfalls eher PFC+Gegentaktwandler, und eher weniger
Stelltrafo mit Gleichrichter - Gründe wurden schon genannt.

[Jürgen S. (culinarius)]

Zur besseren Veranschaulichung hier mal ein paar Bilder, wie der Aufbau 
in der Praxis aussieht.

Im Bild 1 zu sehen:
* Topf mit Temperaturfühler drin
* Rechts ein Funkthermometer mit Alarmfunktion bei Überschreiten einer 
eingestellten Grenztemperatur
* Links unten der (ziemlich rudimentäre, aber dennoch stabile) 
Standard-Thermostat der Kochplatte
* Unten mittig der Drehknopf vom Poti der Phasen-Anschnitt-Steuerung

Im Bild 2 zu sehen:
* Drehknopf incl. Skala vom lin-Poti. Die Skala wurde aus gemessenen 
Werten U- und I-Werten abgeleitet.
Wegen P = U * I ist die Spreizung im niederen Stellbereich schon ganz 
okay.

Im Bild 3 zu sehen:
* Mit Einsatz einer Styrodur-Box. Diese garantiert einen möglichst 
kleinen Temperatur-Gradienten im kompletten Topf-Volumen.


Ziel ist, das überall im Kochtopf-Volumen eine Temperatur von z. B. 65°C 
herrscht.

Mit dem Aufbau arbeite ich jetzt schon seit Jahren, da er praktikabel, 
robust und wenig fehleranfällig ist -
abgesehen eben von den Instabilitäten der Phasen-Anschnittsteuerung.

Ein wichtiger Grund, weshalb ich Regelung nicht einsetze, kommt auch aus 
der Geometrie bzw. der Physik von dem Aufbau:
Eigentlich wäre mit einem Entsafter mit Thermostat wie weiter oben 
vorgeschlagen alles paletti.
Das Problem ist nun, dass der Ferment-Ansatz nicht flüssig wie Wasser 
sondern je nach Reifegrad ungefähr eine Viskosität zwischen Tomatensuppe 
und warmem Nutella aufweist.
Das bedeutet, dass Konvektion als Verteilmechanismus für Wärme 
ausscheidet und rein die (ziemlich schlechte)
Wärmeleitung vom Wasser im Fermentansatz übrig bleibt.
So kommen selbst mit Styrodur-Isolierung bei 10-W-Energiezufuhr 
Temperatur-Unterschiede von bis zu 5°C an verschiedenen Stellen im Topf 
vor.
Ein Rühraufsatz wäre eine Abhilfe, aber das ist eine Wissenschaft für 
sich.
Da brennt dann unten mit der Zeit doch immer was an oder der Inhalt 
steigt über den Topfrand wenn er zu fest wird...


Ein weiterer Grund ist, dass ich Temperaturverläufe einsetze, wie z. B. 
Heizen von 65°C auf 95°C in 2...3 Stunden.
Klar kann man das alles in einem modernen Regler super programmieren, 
aber ich bekomme das auch ganz simpel mit einer leicht erhöhten 
Wärmezufuhr von z. B. 15 oder 20 W hin, bis bei 95°C die Temperatur 
wegen Gleichgewicht von zugeführter und abgegebener Wärmeenergie von 
alleine stehen bleibt.

Es spricht schon Bände, dass die Herdplatten-Hersteller sowas wie 
Regelfunktionen nicht schon lange in der Angebotspalette haben.
Selbst bessere Modelle funktionieren noch genauso wie zu Opas Zeiten mit 
Bimetall-Schalter
oder haben im Fall von Ceran-Feldern und Induktionsheizern überhaupt 
keine gescheiten Thermostaten.

Ich denke, dass das Grundproblem die Frage ist, wo genau der 
Temperaturfühler am besten sitzen soll:
Im Topf ? --> Unhandlich + Kabelsalat
In der Heizplatte ? --> Dann ist die Temperatur der Platte genau 
geregelt, aber nicht unbedingt die vom Topf-Inhalt.

Trotzdem mal vielen Dank für die ganzen Vorschläge Richtung Regelung - 
vielleicht werde ich irgendwann auch in Richtung Thermomix gehen.

Alles, was ich aktuell bräuchte wäre eine Schaltung, welche mir ein, 
zwei, drei, vier ... von tausend (Halb-)Wellen vom Netz in die 
Heizplatte pumpt.
Sollte das etwa ein Hexenwerk sein ???

[Stromverdichter (Gast)]

Nein, das ist kein Hexenwerk. Trotzdem wäre es sinnvoller auf die 
Temperatur des Topfes zu regeln. Sowas kannst du dann auf +- 0,1 Grad 
halten.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Jürgen S. schrieb:
> Alles, was ich aktuell bräuchte wäre eine Schaltung, welche mir ein,
> zwei, drei, vier ... von tausend (Halb-)Wellen vom Netz in die
> Heizplatte pumpt.
> Sollte das etwa ein Hexenwerk sein ???

Sicher kein Hexenwerk. Sowas könnte man mit einem programmierbaren 
Zähler machen, der die 100Hz zählt und der dann mit einem ZC Optotriac 
wie dem MOC 3083 einen Triac für die gewünschte Anzahl Halbwellen 
durchschaltet. Das ist aber nicht mit Poti steuerbar, sondern digital.

Aber das wäre nur die Steuerung. Viele von uns würden deswegen diesen 
Zähler und eine Regelung in einen Mikrocontroller verfrachten, der dann 
auch gleich die Temperatur misst, einem PID Regler einfüttert und den 
Triac steuert.

Dafür hast du bloss nix in der Bastelkiste. Im Moment würde dir evtl. 
ein Ansatz mit OpAmps und steuerbarem Monoflop bleiben, der für eine 
gewisse Zeit den Triac durchschaltet, wieder mit MOC3083, um keine 
Probleme mit Phasenanschnitt zu bekommen, denn der ist für solche 
Leistungen nicht erlaubt.

[Der Andere (Gast)]

Was jetzt interessant bei deinem Bild ist:

1. Der Temperaturfühler für dein Thermometer rutscht nie aus dem Topf, 
aber bei einem Temperatursensor eines Reglers hast du Angst daß der 
rausrutscht?
2. Dein Thermometer ist auch nicht integriert in die Heizplatte, aber 
ein Regler müsste integriert sein?

Das ist irgendwie unlogisch.

Tausche deinen Thermometer durch einen Regler incl. Temperaturanzeige 
und du hast was du willst.

[Phil E. (aktiver_mitleser)]

Stromverdichter schrieb:
> Trotzdem wäre es sinnvoller[...]

Ich glaube der gute Kollege hat inzwischen oft genug klar gemacht dass 
er das nicht will.

Jürgen S. schrieb:
> Alles, was ich aktuell bräuchte wäre eine Schaltung, welche mir ein,
> zwei, drei, vier ... von tausend (Halb-)Wellen vom Netz in die
> Heizplatte pumpt.

Das kann man mit einer Hand voll Logikgattern machen (Zähler, 
Komparatoren, Flipflops) oder einfacher mit einem Mikrocontroller.

Vorschlag: AC-Nulldurchgangserkennung mit Optokoppler -> Mikrocontroller 
-> Solid-State-Relais mit Nulldurchgangsschaltung. Dazu ein Poti oder 
einen Drehencoder zum Einstellen. Der Mikrocontroller macht dann genau 
das was du willst, er zählt Nulldurchgänge und schaltet den Triac 
dementsprechend ein/aus.

Wenn du eine anfängerfreundliche Lösung wie z.B. einen Arduino nimmst, 
dann klappt das auch als als Programmier-Anfänger relativ einfach, mit 
wenigen Zeilen Code. Ich traue dir zu dass du die externe Beschaltung 
mit Optokoppler und SSR hinbekommst, schließlich hast du so etwas in der 
Art ja in deinem Eingangsposting erwähnt.

Das kostet dann auch nicht viel, einen Arduino Nano-Klon und ein SSR 
gibts für jeweils unter 10€, und ein Optokoppler samt Widerständen 
kostet dich im örtlichen Elektroladen auch keinen Euro.

Da der Mikrocontroller sich aber eh die meiste Zeit langweilen wird, 
kannst du (je nach Programmierfähigkeit) dann noch optionale Features 
einbauen, wie z.B. eine Netzspannungsmessung (sind nur 3 Widerstände), 
die dir die aktuelle Netzspannung anzeigt damit du eventuelle Unter- 
oder Oberspannung in deine Hand-Regelung einbeziehen kannst. Oder einen 
Temperaturfühler, der die Garguttemperatur an einer Stelle im Topf misst 
und als vertrauensbildende Maßnahme ausgibt.
Zu guter Letzt könntest du nach einigen Betriebstagen dir selber eine 
Tabelle aufstellen die Tastverhältnis (Halbwellen) und 
Ausgangstemperatur korreliert. Dann könnte der Mikrocontroller dir als 
Komfortfunktion neben der "Anzahl Halbwellen an/aus" auch noch die zu 
erwartende Temperatur anzeigen.

[Phil E. (aktiver_mitleser)]

Der Andere schrieb:
> 1. Der Temperaturfühler für dein Thermometer rutscht nie aus dem Topf,
> aber bei einem Temperatursensor eines Reglers hast du Angst daß der
> rausrutscht?
> 2. Dein Thermometer ist auch nicht integriert in die Heizplatte, aber
> ein Regler müsste integriert sein?

Naja gut, beim Thermometer muss er ja regelmäßig hinlaufen und die 
Temperatur überprüfen. Da sieht er dann ja ob alles passt, und kann mal 
den Topfinhalt umrühren.

[Der Andere (Gast)]

Jürgen S. schrieb:
> Ein Rühraufsatz wäre eine Abhilfe, aber das ist eine Wissenschaft für
> sich.
> Da brennt dann unten mit der Zeit doch immer was an oder der Inhalt
> steigt über den Topfrand wenn er zu fest wird...

Aber nur weil du verkehrt rührst. Der Rührer muss bei hochviskosen 
Flüssigkeiten nach unten drücken und nicht nach oben ziehen.

Oder du musst den Rührer so gestalten wie das bei Eismaschinen gemacht 
wird.

[Karl K. (karl2go)]

Jürgen S. schrieb:
> Es spricht schon Bände, dass die Herdplatten-Hersteller sowas wie
> Regelfunktionen nicht schon lange in der Angebotspalette haben.

Es wird wohl eher daran liegen, dass Dein Hobby recht speziell ist. Der 
normale Herdbenutzer wird das nicht brauchen.

Jürgen S. schrieb:
> Ich denke, dass das Grundproblem die Frage ist, wo genau der
> Temperaturfühler am besten sitzen soll:

Dafür wurde schon vor Jahrhunderten das Wasserbad erfunden. Pack Deinen 
Kram in ein Wasser- oder Ölbad, pack da einen Temperaturfühler für die 
Regelung und einen Thermoschalter für eine Temperaturbegrenzung rein. 
Wenn Du es ganz gut machen willst, packst Du noch einen Stirrer rein.

Du bekommst gleichmäßigere Temperaturverteilung, da auch von den Seiten 
geheizt wird. Es wird nix mehr anbrennen, da die Temperatur am Topfboden 
nicht mehr von der Herdplatte, sondern vom Wasserbad bestimmt wird.

[Jürgen S. (culinarius)]

Gut, ich will mein Anliegen nochmal etwas zielgerichteter umformulieren 
und zwar als konkrete Frage.
Ich hab jetzt schon einigen hilfreichen Input aus den Posts hier 
herausgezogen, vielleicht kommen dann noch ein paar weitere gute Ideen 
dazu:


Was für eine Art von Schaltung könnte in dem Kemo M204 bei einem 
Verkaufspreis von 35 Euro und Abmessungen kleiner 55 x 50 x 36 mm 
verbaut sein ?
Mit vermutlich einem Leistungs-Halbleiter drin, vier 
Flachstecker-Anschlüssen, drei Regler-Kabeln und der LED bleibt da ja so 
viel Platz auch nicht...

[Harald W. (wilhelms)]

Jürgen S. schrieb:

> Was für eine Art von Schaltung könnte in dem Kemo M204 bei einem
> Verkaufspreis von 35 Euro und Abmessungen kleiner 55 x 50 x 36 mm
> verbaut sein ?

Ein normaler Dimmer. Der ist aber für Deine Anwendung kaum brauchbar,
weil Du damit keine konstante Temperatur erreichen kannst.

[Jürgen S. (culinarius)]

Normaler Dimmer ?
Glaub ich eher nicht.
Zumindest suggeriert die Homepage von dem Teil, dass es eine 
Pulspaket-Steuerung sein müsste:

https://www.kemo-electronic.de/de/Wandler-Regler/Regler/Module/M204-Leistungsregler-230-V-max-16-A-fuer-Heizungen.php

[Der Andere (Gast)]

Harald W. schrieb:
> Ein normaler Dimmer.

Seh ich auch so, oder eine Pulspaketsteuerung.

Ist aber auch egal, das Teil wird genausowenig in der Lage sein einen 
Stellbereich von 0-5% der Nennleistung präzise abzudecken.
Das macht man halt auch nicht. Man nimmt auch kein Bagger um damit 
Löcher für Salatpflanzen zu machen.
Also nimm eine 2. Herdplatte mit nur 200Watt und steuere die mit einer 
Phasenanschnitt oder besser mit Pulspaket an.
Oder klemme einen kräftigen 2kW Stelltrafo vor deine Platte. Da P = U²/R 
ist kannst du damit gerade bei niedrigen Leistungen gut dosieren.

[hinz (Gast)]

Der Andere schrieb:
> Also nimm eine 2. Herdplatte mit nur 200Watt

Oder die vorhandene durch eine für 7-Takt-Schalter austauschen.

[Alexander S. (alex998)]

Jürgen S. schrieb:
> Alles, was ich aktuell bräuchte wäre eine Schaltung, welche mir ein,
> zwei, drei, vier ... von tausend (Halb-)Wellen vom Netz in die
> Heizplatte pumpt.
> Sollte das etwa ein Hexenwerk sein ???

Kein Hexenwerk. Kondensatornetzteil + ATTiny85 + SSR. Der Tiny hängt 
hochohmig direkt am Netz und triggert auf Nulldurchgang und schaltet 
entsprechend das SSR, per Einweg-UART bekommt er vom Regler seine 
Leistungsvorgabe.
Damit hab ich eine Heizplatte (Wasserkocher) zum löten betrieben.

[hinz (Gast)]

Alexander S. schrieb:
> Damit hab ich eine Heizplatte (Wasserkocher) zum löten betrieben.

Und du hast das ins Heizplattengehäuse eingebaut? Wohl kaum.

[Alexander S. (alex998)]

hinz schrieb:
> Und du hast das ins Heizplattengehäuse eingebaut? Wohl kaum.

Ich wüsste nicht warum man das unbedingt in die Kochplatte mit einbauen 
muss - eine Lösung als Zwischenstecker ist da sehr viel flexibler. Ja, 
ich weiss, der TO besteht darauf - ob's sinnvoll ist?

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Jürgen S. schrieb:
> Normaler Dimmer ?
> Glaub ich eher nicht.
> Zumindest suggeriert die Homepage von dem Teil, dass es eine
> Pulspaket-Steuerung sein müsste

Dann wirds ein µC sein. Kondensatornetzteil zur Versorgung und ein Triac 
als Schaltelement.

Pulspaketsteuerungen sind ja nun keine Raketentechnik. Man braucht bloß 
einen Zähler für die Halbwellen und einen Vergleich mit dem Sollwert. 
Und ein Schaltelement. Einen ADC zur Abfrage des Potis haben µC 
heutzutage (fast) alle integriert.

Bei der geforderten hohen Auflösung würde ich das aber eher mit einem 
Drehgeber und Display aufbauen. Bei 0.2% Auflösung reicht ein Poti 
schlicht und ergreifend nicht für eine reproduzierbare Einstellung.

Wirklich sinnvoll ist das aber nicht. Wenn du die Temperatur geregelt 
haben willst, nimm einen Temperaturregler. Das wurde nun aber wirklich 
schon oft genug gesagt.

[hinz (Gast)]

Axel S. schrieb:
> Dann wirds ein µC sein. Kondensatornetzteil zur Versorgung und ein Triac
> als Schaltelement.

Ach wo, da steckt bestimmt nur ein 555 und ein SSR mit ZC drin, 
Versorgung über Kondensatornetzteil.

Merke: Kemo ist immer mindestens 20 Jahre hintendran.

[Inge Nöhr (Gast)]

Die Angst vor den furchtbar großen Schwankungen der Netzspannung macht 
es natürlich auch noch unbedingt erforderlich, deren Momentanwert zu 
erfassen.
Was die Aufgabe extrem erschwert, ist die thermische Trägheit der 
Regelstrecke und darüber hinaus die mangelnde Reproduzierbarkeit wegen 
unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit und Volumen im Gefäß. Das Alles zu 
berücksichtigen, erfordert ein Mehrprozessorsystem, dessen 
Leistungsbedarf den der Kochplatte um ein Mehrfaches übertrifft.

Da aber hier ein derartig extremer Sachverstand versemmelt, äh 
versammelt ist, bin ich guten Mutes, daß das Problem so lange zerredet 
wird, bis es völlig zermalmt liegen bleibt.

[Harald W. (wilhelms)]

Jürgen S. schrieb:

> Normaler Dimmer ?
> Glaub ich eher nicht.
> Zumindest suggeriert die Homepage von dem Teil, dass es eine
> Pulspaket-Steuerung sein müsste:
>
> 
https://www.kemo-electronic.de/de/Wandler-Regler/Regler/Module/M204-Leistungsregler-230-V-max-16-A-fuer-Heizungen.php

Nun, ich habe mir den Link vor meiner Antwort nicht angesehen.
Aber auch eine Pulspaketsteuerung ist nicht geeignet, um eine
präzise Temperaturregelung zu erreichen. Schwankungen von +-10°
dürften bei einer einfachen Leistungssteuerung normal sein.
Für die meisten Nutzer solcher Kochplatten dürfte das auch
ausreichend sein. Will man es genauer haben braucht man einen
echten Regler mit Temperaturmessung. So wird das m.W. auch in
der gesamten Lebensmittelindustrie gehandhabt, die teilweise
ähnliche Probleme wie Du haben.

[Jürgen S. (culinarius)]

hinz schrieb:
> Axel S. schrieb:
>> Dann wirds ein µC sein. Kondensatornetzteil zur Versorgung und ein Triac
>> als Schaltelement.
>
> Ach wo, da steckt bestimmt nur ein 555 und ein SSR mit ZC drin,
> Versorgung über Kondensatornetzteil.
>
> Merke: Kemo ist immer mindestens 20 Jahre hintendran.



Das würd mich jetzt schon maximal interessieren:
Haste n'Tipp, wo ich 'ne Skizze finde für so ein Konstrukt finde ?

[Phil E. (aktiver_mitleser)]

Jürgen S. schrieb:
> hinz schrieb:
>> Axel S. schrieb:
>>> Dann wirds ein µC sein. Kondensatornetzteil zur Versorgung und ein Triac
>>> als Schaltelement.
>>
>> Ach wo, da steckt bestimmt nur ein 555 und ein SSR mit ZC drin,
>> Versorgung über Kondensatornetzteil.
>>
>> Merke: Kemo ist immer mindestens 20 Jahre hintendran.
>
> Das würd mich jetzt schon maximal interessieren:
> Haste n'Tipp, wo ich 'ne Skizze finde für so ein Konstrukt finde ?

Dito. Einen 74xx-Zähler an einer Nulldurchgangserkennung und einen 
digitalen Komparator, okay. Aber wenn es ein reines TTL-Grab wäre, würde 
ich einen 16-Stufen-Encoder oder ein DIPswitch-Array erwarten, kein 
Poti. Wie kommt denn dann der Analogwert an den digitalen Zähler? Ein 
Parallel-ADC wird da wohl nicht drin sein.

--> wahrscheinlich doch ein µC, ein PIC16F84A ist inzwischen auch 20 
Jahre alt. Der hat zwar keinen ADC, aber über Wägeverfahren kann man 
auch ohne viel Analoghardware ein Poti auslesen, muss ja nicht schnell 
sein.

[hinz (Gast)]

Philipp M. schrieb:
> PIC16F84A

Viel zu teuer.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Jürgen S. schrieb:
> hinz schrieb:
>> Axel S. schrieb:
>>> Dann wirds ein µC sein. Kondensatornetzteil zur Versorgung und ein Triac
>>> als Schaltelement.
>>
>> Ach wo, da steckt bestimmt nur ein 555 und ein SSR mit ZC drin,
>> Versorgung über Kondensatornetzteil.
>>
>> Merke: Kemo ist immer mindestens 20 Jahre hintendran.
>
> Das würd mich jetzt schon maximal interessieren:
> Haste n'Tipp, wo ich 'ne Skizze finde für so ein Konstrukt finde ?

Na was wohl. 555 so als astabiler Multivibrator beschaltet, daß die 
Frequenz (halbwegs) konstant bleibt und das Poti nur das Tastverhältnis 
ändert. Schaltung findet sich in jeder 2. Schaltungssammlung zum 555, 
z.B. hier: 
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/pwm555.htm

Am Ausgang dann die LED eines SSR mit Zerocross. Bei hinreichend 
niedriger Frequenz des 555 kriegt man so eine Pulspaketsteuerung. Ist 
halt nicht sonderlich genau. Kemo-Niewo eben.

[Mahlzeit! (Gast)]

Ach, Inge. Ich versteh Dich ja. Natürlich ist es immer wieder mal nötig,
sich seinen Frust von der Seele zu reden. Hat man selbst keinen Willen
zu helfen (und ich behaupte nicht, daß meine Hilfe hier wirkungsvoll ist 
-
bei Dir aber sehe ich nicht mal Ansätze, das irgendwie zu 
beabsichtigen),
kann man freilich bei Gelegenheit (oder auch mal rein zum Spaß, was 
solls) Engagement wie auch Hilfswillen anderer zu zerreden und zermalmen 
suchen.
Vielleicht klappts ja - wobei... wolltest Du das denn wirklich?

Genaugenommen bezweifle ich nämlich irgendeine böse Absicht Deinerseits.
Aber: Kam von Dir etwas in irgend einer Weise "besseres"? Nein? Hmmm...
Merkwürdig, oder? Vielleicht wäre das allgemein (nicht nur bei dem 
Faden)
nützlicher und besser, danach zu streben, bevor man nur meckert.

Wir sind doch alle nur Menschen (hoffe ich).

gn8

[Andrew T. (marsufant)]

Inge Nöhr schrieb:
> Das Alles zu
> berücksichtigen, erfordert ein Mehrprozessorsystem, dessen
> Leistungsbedarf den der Kochplatte um ein Mehrfaches übertrifft.

Das Mehrprozessorsystem hätte somit den weiteren Vorteil,
das man dessen Abwärme zum Aufheizen des Topfes wiederverwenden kann.
Bzw. mehrerer Töpfe.


SCNR.

[ichbin (Gast)]

Wir haben im Geschäft von Rommelsbacher eine induktive Kochplatten bei 
der man die Temperatur vorwählen kann. Die sollte evtl genauer arbeiten 
ohne dass Du zunächst eine halbe Stunde auf dein Thermometer schauen 
musst. Ich weis nur grad nicht wie fein die sich steuern lässt.

Wenn Du das mit der Induktionskochplatte nicht willst, würde ich an 
deiner Stelle auch eine Regelung der Kochplatte in Betracht ziehen und 
dazu den Temperaturfühler zwischen Topfboden und Kochplatten einbringen.
Moderne Temperaturregler haben alle auch einen Alarmausgang der ein 
Signal aufgeben könnte. Auch gibt es Prozessregler die im Fehlerfall 
eine feste Leistung, unabhängig des nicht mehr gemessenen oder außer 
Kontrolle geratenen Kochgutes zuführen.

[Norbert Olinger (Gast)]

Kamm man das ganze Problem nicht mit einem Warmwasser Bad lösen?
Steuerungstechnik sehr einfach bei sehr hoher Betriebssicherheit.
Auch die gewünschten geringen tollernzen sind gut zu beherrschen.
Was gebraucht wird sind andere Angaben als bisher.
1: weiche Temperaturen.
2: wie viel Stufen.
3: wie groß dürfen die Temperatur Schritte sein?
4: was muss wie lange eine bestimmte themperatur haben?
5: wie sollen die verschiedenen themperatur Stufen eine Folge haben.?
6: ist ein bestimmte Temperatur Folge erforderlich? Wenn ja welche und 
wie.
7: Maximaltemperatur wie hoch welche Zeit?
Aus diesem Angaben kann man eine Steuerung aufbauen dem dem ideal fast 
gleich kommt.
Nordic

[Carypt C. (carypt)]

Ein Wasserbad hat die Eigenschaft, daß es verdampft und damit 
wartungsintensiv ist, also unpraktikabel. Zur Temperaturerfassung bei 
einer Regelsteuerung wäre eine Kupferplatte oä mit Messfühler zwischen 
Herdplatte und Topf praktisch. Um den unteren Temperaturbereich sicher 
anzufahren, wäre eine Umformung mittels Trafo auf Kleinspannung 
vorteilhaft. Damit müßte man die Phasenanschnittsteuerung vor dem Trafo 
nicht so sehr ins Minimum regeln. Btw, die Phasenanschnitt-steuerung 
geht meist durch Spannungsabfall in der Leitung durch zugeschaltete 
Geräte aus (im Minimum). Die andere Möglichkeit ist wie genannt die 
Leistungsminderung der Herdplatte durch 7Punktschalter und dazugehörige 
Herdplatte, eben höheren Widerstand anwählen. Dadurch ist das 
Überschießen der Regelung (Hysterese) geringer.

Wie ich nun erfahren habe sollten Ohmsche Lasten mit mehr als 300W nur 
mit Pulspaketsteuerung 
https://de.wikipedia.org/wiki/Schwingungspaketsteuerung betrieben 
werden. Das ist ja mit einem Temperaturregler kombinierbar, nur, wie 
kann man trotzdem zusätzlich die Spannung für die Herdplatte verringern, 
sodaß die Regel-Hysterese klein bleibt ? Die Netz-Amplitude oben-unten 
kappen (kann man das mit Transformator kombinieren) ?