Hallo,
ich möchte mit einem handelsüblichen Tauchsieder (1000W) bei 220V einen
Topf voll Wasser über mehrere Stunden auf einer genauen Temperatur
halten (Kochmethode Sous-Vide).
Der Tauchsieder ist zwar an der Spitze 4fach gewendelt aber ich nehme
an, dass ich die Induktivität dieser Spule vernachlässigen kann und mit
einer reinen ohmschen Last von ca. 55 ohm rechnen kann.
Diese soll mit einem µC, angeschlossenem Temperaturfühler DS18B20 und
Tauchsieder an SSR mittels PIR-Regelung auf +-1°C gehalten werden.
Ein Magnetrührer sorgt für die nötige Wasserumwälzung.
Ich habe ein SSR mit 230V Schaltspannung und bis 40A Schaltstrom, 3-32V
Ansteuerspannung ohne weitere Kennwerte oder Datenblätter.
Bei rechnerisch 4A sollten etwa 8W Verlustleistung am SSR beim vollen
Durchschalten entstehen, die über eine massive Aluminiumplatte abgeführt
werden.
Das SSR ist nicht als nullspannungsschaltend spezifiziert, weshalb
meines Wissens induktive Lasten schlecht für die Lebensdauer sind. Die
Anschlussleitungen zum Tauchsieder sind 1 Meter lang. Daher rechne ich
immer noch mit sehr kleiner Induktivität.
Kann ich den Tauchsieder gefahrlos bei einer Schaltfrequenz von 1Hz mit
dem SSR alleine schalten oder sind Snubber-Circuit, selbst gebaute
Nulldurchgangs-synchronisation oder Varistor auf Lastseite sinnvoll /
wirklich nötig um länger als wenige Minuten daran Freude zu haben?
in den bisher gelesenen SSR-Beiträgen wurden eher Lasten mit induktiven
Anteilen behandelt. Mein Problem konnte ich jedenfalls nicht finden.
MfG. Jan
Jan schrieb:> Ich habe ein SSR mit 230V Schaltspannung und bis 40A Schaltstrom, 3-32V> Ansteuerspannung ohne weitere Kennwerte oder Datenblätter.
Und ganz ohne Namen?
Hi,
die SSRs die keine Nullspannungsschaltung haben nimmt man für
Phasenanschnitt. Das dürfte dein EVU bei 2 kW ohmscher Last eh nicht
erlauben.
Schau das du ein SSR mit Nullspannungsschaltung besorgen kannst, dann
ist die Regelung einfacher. Bei einer Zykluszeit von 1 Hz kannst du
theoretisch das SSR voll nutzen, da 1% Stellgrad eine Halbwelle sind.
Gruß JackFrost
Hallo,
> Jan schrieb:> ich möchte mit einem handelsüblichen Tauchsieder (1000W) bei 220V einen> Topf voll Wasser über mehrere Stunden auf einer genauen Temperatur> halten (Kochmethode Sous-Vide).> Der Tauchsieder ist zwar an der Spitze 4fach gewendelt aber ich nehme> an, dass ich die Induktivität dieser Spule vernachlässigen kann und mit> einer reinen ohmschen Last von ca. 55 ohm rechnen kann.
Ja, es ist pragmatisch gesehen, nur ein Widerstand.
> Diese soll mit einem µC, angeschlossenem Temperaturfühler DS18B20 und> Tauchsieder an SSR mittels PIR-Regelung auf +-1°C gehalten werden.> Ein Magnetrührer sorgt für die nötige Wasserumwälzung.
Trotzdem wird die Temp.-Verteilung wahrscheinlich außerhalb 1 Grad
liegen.
> Ich habe ein SSR mit 230V Schaltspannung und bis 40A Schaltstrom, 3-32V> Ansteuerspannung ohne weitere Kennwerte oder Datenblätter.> Bei rechnerisch 4A sollten etwa 8W Verlustleistung am SSR beim vollen> Durchschalten entstehen, die über eine massive Aluminiumplatte abgeführt> werden.
Prüfe die techn Daten darauf hin, ob die Alu-Platte einen PE-Anschluss
benötigt. Zu empfehlen ist das sicher.
> Das SSR ist nicht als nullspannungsschaltend spezifiziert, weshalb> meines Wissens induktive Lasten schlecht für die Lebensdauer sind. Die> Anschlussleitungen zum Tauchsieder sind 1 Meter lang. Daher rechne ich> immer noch mit sehr kleiner Induktivität.
Halte ich für unkritisch
> Kann ich den Tauchsieder gefahrlos bei einer Schaltfrequenz von 1Hz mit> dem SSR alleine schalten oder sind Snubber-Circuit, selbst gebaute> Nulldurchgangs-synchronisation oder Varistor auf Lastseite sinnvoll /> wirklich nötig um länger als wenige Minuten daran Freude zu haben?
Ich denke, dem SSR wird an der rein ohmschen Last gar nix passieren.
Weil ein Topf Wasser thermisch aber sehr träege ist, empfehle ich die
Schaltfrequenz auf eher ca. 10s zu verlangsamen. Das erzeugt auch
weniger Störungen. Eine PWM mit einer Periodendauer von 10s ist leicht
zu realisieren und mit einer Aktivitäts-LED kannst du die Einschaltzeit
leicht bewerten.
> in den bisher gelesenen SSR-Beiträgen wurden eher Lasten mit induktiven> Anteilen behandelt. Mein Problem konnte ich jedenfalls nicht finden.
Ich habe in Industriemessgeräten auch Heizungen im kW-Bereich
eingesetzt, die mittel SSR von Omron geschaltet werden. Die
funktionieren ohne zusätzlichen Aufwand seit Jahrzehnten problemlos.
Gruß Öletronika
Sous-vide kochen also.
Ein paar grad auf oder ab ist zunächst mal egal. Ich hab meinen Topf mit
einem Rex-c 100 (ssr Ausführung) gesteuert. Einfach und billig.
Aber mit der Temperatursteuerung in meinem Ceranfeld Hat es auch
funktioniert.
Walta
U. M. schrieb:>> Ein Magnetrührer sorgt für die nötige Wasserumwälzung.> Trotzdem wird die Temp.-Verteilung wahrscheinlich außerhalb 1 Grad> liegen.
Wenn der Behälter gut isoliert ist, geht das auch ohne rühren. Dauert
halt was, bis sich das eingestellt hat. Nicht anders funzen die
Profi-Teile. Da ist auch nur ein Tauchsieder integriert (also nur auf
einer Seite beheizt) und gerührt wird da auch nichts. +-0,5° o.ä. ist
nur papalapap, um den Preis zu rechtfertigen.
Jan schrieb:> Mein Problem konnte ich jedenfalls nicht finden.
Da du über 300 Watt Heizleistug hast, darfst du den Tauchsieder nur im
Pulspaketsteuerung betreiben. Zur Einhaltung der Flickergrenze EN
61000-3-2 muss die PWM 0.25Hz oder weniger schnell sein.
Zum Schutz des SSR sollte vor das SSR ein VDR um Überspannungsimpulse
aus dem Netz abzuwehren. Da du 230V Netzspannung hast, muss der VDR die
1.25 fache Spannung laut VDE haben, nächster Nennwert 300V,
beispielsweise Epcos S14K300 begrenzt bei 50A auf 775V, also muss dein
SSR 800V aushalten.
Da ein VDR altert und dann immer Strom leitet und überhitzt, muss der
VDR in einem Schrumpfschlauch mit einer 95 oder 110 GradC
Temperatursicherung stecken, die dann die Stromzufur unterbricht.
Da eine Regelung nicht als sicher gilt, muss deine Heizung mit einer
Übertemperatursicherung ausgestattet sein, die bei erkennbarer Übertemp
(Bei Wasser also 120 GradC wäre zu viel aber noch wenig genug damit das
Plstik kein Feuer fängt) die Stromzufuhr unterbricht.
Da ein SSR nicht sicher trennt, muss das Gerät einen Hauptschalter
haben, der nach dem Einsatz aber bei noch steckendem Stecker die
Stromversorgung allpolig abschaltet.
Der Standbystromverbrauch wird damit auch klein genug.
Da beim Einschalten mit dem Hauptschalter zufällig im Spannungsmaximum
das SSR wegen Überschreitung von dU/dt zündet, könnte ein Snubber am SSR
zusammen mit dem 55 Ohm der Heizwicklung den Spannungsanstieg so
begrenzen, daß das SSR nicht zündet. Da bei einer Heizung so ein
1/200-Sekunden Impuls aber nicht stört und nicht sichtbar ist wie er bei
einer Glühlampe wäre, kann man sich den Snubber auch sparen.
Von DS1820 halte ich bei feuchtem Medium nichts "DS1820 (Maxim, bleiben
nach hundert Auslesungen schon mal einfach stehen, nur VCC aus/an
hilft)".
Eigentlich tut es so ein Ding
https://www.ebay.de/itm/Digital-Temperaturregler-Thermostat-Temperatur-Regler-40-120-230V-93434v-XL/113255912029
und ersetzt gleich dein SSR.
Von Thermoelement
https://www.ebay.de/itm/REX-C100-PID-DigitalTemperaturregler-Thermostat-Regler-Kit-0-1300-Max-40A-SSR/401368634594
würde ich abraten, die sind nicht 1 GradC genau, der Messbereich viel zu
gross.
Hallo Zusammen,
Danke für die freundliche Unterstützung!
Um alles nochmal zusammenzufassen und festzuhalten für Personen mit
vergleichbarem Projekt:
Aufgrund der Vorgaben der örtlichen EVU (Energieversorgungsunternehmen)
und der Europäischen Norm EN 61000-3-2 darf ein 2kW Tauchsieder nur in
Wellenpaketsteuerung (siehe Wikipedia) mit Schaltgeschwindigkeiten von
weniger als einmal pro 4 Sekunden genau im Nulldurchgang geschaltet
werden. Phasenanschnitt ist nicht erlaubt und auch unsinnig bei trägen
Systemen wie Heizungen.
Dementsprechend ist ein SSR zu wählen, dass im Spannungs-Nulldurchgang
an und abschaltet.
Ein Schutz des SSR vor Überspannungsimpulsen durch Störungen aus dem
Hausnetz und nicht durch die Induktivität der Last erscheint gerade
aufgrund des sehr niedrigen Preises eines Varistors (auch VDR -Voltage
Dependent Resistor) sinnvoll. Die Ausführung von Michael B. war für
mich verständlich, als ich mir im Datenblatt des genannten S14K300 die
Kurve zur Spannung/Strom-Charakteristik angeschaut habe.
Die Tipps zur Übertemperatursicherung bei Versagen des VDR erscheinen
mir auch sinnvoll, da ich den Selbstbau aber nicht alleine lassen werde
und ziemlich eindeutig ist, ab wann die Regelung versagt (Wasser kocht),
werde ich die fürs Erste weglassen. Hauptschalter ist eingeplant.
Das fertige "Digital Temperaturregler Thermostat" von Ebay ist besonders
wegen des Preises von 6,60€ interessant, mir fehlen allerdings
Informationen zur Anpassbarkeit der PID-Regelparameter. Im Text steht,
dass dieser Apparat für Aquarien gedacht ist, die mit mehreren 100
Litern sicher ein anderes Regelverhalten als ein 5 Liter Wassertopf
haben.
Nachdem ich neben Kochliteratur jetzt auch diverse wissenschaftliche
Publikationen gelesen habe scheint eine Genauigkeit von +-1
gerechtfertigt. Mehr oder weniger Präzision scheinen nicht sinnvoll.
(Per Internet-Bildersuche nach "Sous-Vide Ei" suchen, dort lässt sich
sehr anschaulich in einigen Bild-Vergleichen sehen, wie groß der
Unterschied im Kochergebnis bei einer Stunde Kochzeit und Temperaturen
zwischen 58°C und 66°C ist.)
Der Tipp, dass der DS1820 Chip sich schonmal aufhängt ist gut. Das
sollte sich aber per Software recht einfach berücksichtigen und
automatisch korrigieren lassen denke ich.
Meine Idee ist fürs erste drei DS1820 in den Topf auf verschiedenen
Höhen zu fixieren um mir die Temperaturverteilung und zeitliche
Entwicklung mit und ohne Rührer mal anzuschauen. Vielleicht geht es
wirklich ohne Rührer.
Der Prototyp wird ordentlich isoliert, sodass ich davon ausgehe, dass
ich die +-1°C einhalten kann. Lediglich die Genauigkeit der Sensoren
könnte ein Problem sein. Im Datenblatt von Maxim ("Typical Performance
Curve") sind bei 70°C ein mittlerer Fehler von +0,15°C mit einfacher
Standardabweichung von ca. 0.1°C angegeben, was meiner Einschätzung
nach ausreichend sein sollte.
Vielen Dank für die freundliche Hilfe!!!
Hallo,
> Jan schrieb:> Lediglich die Genauigkeit der Sensoren> könnte ein Problem sein. Im Datenblatt von Maxim ("Typical Performance> Curve") sind bei 70°C ein mittlerer Fehler von +0,15°C mit einfacher> Standardabweichung von ca. 0.1°C angegeben,
Eigentlich ist das kein Problem, wenn du ein ordentliches Laborthermoter
als Referenz zum Kalibrieren hast. Dann spielt die absolute Genauigkeit
des Sensors weniger eine Rolle, nur noch die Reproduzierbarkeit der
Messwerte.
Gruß Öletronika
Michael B. schrieb:> Zur Einhaltung der Flickergrenze EN> 61000-3-2 muss die PWM 0.25Hz oder weniger schnell sein.
Das heißt für Nicht-Elektronik-Sprach-Sprecher übrigens:
Die Frequenz in Hz (1/Sekunde) = Kehrwert der Periodendauer.
Periodendauer wäre also auf mindestens 4 Sekunden festzulegen.
(Und Periodendauer ist natürlich auch T_ON plus T_OFF.)
Bis vor kurzem wußte ich das nämlich nicht so genau...
vielleicht hilft es ja jemand anderem in der gleichen Lage.
Kurzes Feedback zu dem Experiment.
Ich habe den Sous Vide Temperatruregler aufgebaut und ausprobiert und
folgendes festgestellt:
Auch bei einem passabel isolierten Topf (10 Liter Wasser) bildet sich
bei der Benutzung eines Tauchsieders ein Temperaturgradient im Topf von
oben nach unten von bis zu 10°C (An der Wasseroberfläche ist es heißer).
Die Wärmediffusion bzw. Wärmeströmungen durch den Temperaturgradienten
allein sind also keine Lösung für eine homogene Temperaturverteilung.
Ein Experiment mit einem Magnetrührer, der durch den Topfboden des
Edelstahl-Topfes ein magnetisches Wechselfeld auf einen "Rührfisch"
induziert und diesen dadurch in Drehungen versetzt (bekannt aus dem
Chemieunterricht) ist gescheitert, da das von unten angelegte Magnetfeld
im Topfboden "absorbiert" wird (Prinzip Induktionskochfeld).
Ansatz zwei war ein Mini-Quirl zum Milchaufschäumen, den ich statt mit
3V (2xAA Batterien) an 1.5V Festspannung angeschlossen habe und so eine
langsame Verwirbelung erzwungen habe. Dadurch kann der
Temperaturgradient auch bei bestücktem Topf auf unter 0.2°C gehalten
werden.
Hat also unterm Strich super funktioniert. Danke nochmal für alle
Ratschläge.
