Hi,
ich möchte für ein Studienprojekt in Regelungstechnik einen Inkubator
bauen. In der ersten Phase brauche ich nur die Temperatursteuerung und
hab schon mein erstes Problem; Die Leistung meiner Lampe.
Der Raum den ich mittels Lampe beheizen möchte hat die Innenmaße
34x24x15cm und besteht aus Styropor.
(Außenmaße 40x21x30cm, diese Box soll quasi als Gehäuse dienen:
https://www.amazon.de/dp/B019EMD3VW/coliid=IOT3WAF3RGJ91&colid=1QYA91BU6DDIB&psc=1&ref_=lv_ov_lig_dp_it)
Wie kann ich die Leistung der Lampe berechnen, wenn ich die Temperatur
ungefähr bei 38°C +- 0,8°C halten möchte?
Regelungstechnik Grundlage 1. Semester
Analyse der Strecke.
Pack eine Heizung mit bekannter Leistung in deine Kammer und gebe einen
Einheitssprung drauf (Einschalten)
Dann messe den Temperaturverlauf.
Du kannst natürlich auch den Wärmedurchgangskoeffizent deiner Raumwände
herausfinden und damit dein System rein rechnerisch ermitteln.
Zur Praxis: Eine Wärmelampe erwärmt alles andere als gleichmässig, da es
rein auf den Reflexionsgrad der Materialen ankommt wieviel Energie sie
absorbieren.
Eine Luftumwälzung dürfte für eine halbwegs gleichmäßige Temperatur
zwingend notwendig sein.
Moin,
Rokaneiro schrieb:> Wie kann ich die Leistung der Lampe berechnen, wenn ich die Temperatur> ungefähr bei 38°C +- 0,8°C halten möchte?
Bei einer Aussentemperatur von 38°C wirds recht einfach. Bei anderen
Aussentemperaturen eher nicht, also scheint die wohl Einfluss zu haben.
Wenns unbedingt berechnet werden soll, dann wirds vielleicht ueber den
U-Wert (The value formally known as k-Wert) gehen.
Gruss
WK
Rokaneiro schrieb:> Hi,> ich möchte für ein Studienprojekt in Regelungstechnik einen Inkubator> bauen. In der ersten Phase brauche ich nur die Temperatursteuerung und> hab schon mein erstes Problem; Die Leistung meiner Lampe.
MAH=> welches Semester?
> Der Raum den ich mittels Lampe beheizen möchte hat die Innenmaße> 34x24x15cm und besteht aus Styropor.> (Außenmaße 40x21x30cm, diese Box soll quasi als Gehäuse dienen:
MAH=> manno, hier die Seiten zu tauschen...
https://www.amazon.de/dp/B019EMD3VW/coliid=IOT3WAF3RGJ91&colid=1QYA91BU6DDIB&psc=1&ref_=lv_ov_lig_dp_it)
>> Wie kann ich die Leistung der Lampe berechnen, wenn ich die Temperatur> ungefähr bei 38°C +- 0,8°C halten möchte?
Ich danke Dir für den Link auf die Thermobox. Habe sowas gerade für ein
Kundenprojekt gesucht. Als Gegenleistung eine kleine Checkliste:
- https://en.wikipedia.org/wiki/Polystyrene -> thermal conductivity, the
parameter formerly known as k-Wert. Vorsicht bei den Einheiten cm bzw.
m.
- Wo wird die Box aufgestellt? Erwartete minimale Umgebungstemperatur?
Abschätzung Heizleistung im eingeschwungenen Zustand, Konvektion
vernachlässigt:
- Solltemperatur, erwartete minimale Umgebungstemperatur, Oberfläche
außen (oder mittlere Oberfläche)
Wenn Du Deine Ergebnisse hier postest, bekommst Du hier vielleicht eine
Beurteilung Deines Rechenwegs.
Frage: Was hat die Temperaturregelung mit einer automatischen
Einparkhilfe gemeinsam?
Antwort: Überschwinger sind zu vermeiden...
Bonustipp: Maximale Umgebungstemperatur und minimale Heizleistung in der
Kiste. Bei meiner Anwendung heizt der Inhalt der Kiste, daher kommt da
ein Pelztier als Stellglied drauf. Aber das ist eine andere Baustelle.
Bei den von Dir vorgeschlagenen Maßen, wird wohl eine Lampe mit wenigen
Watt ausreichen, um die Temperatur zu halten.
...aber die Luft und die Oberfläche des Raumes schlucken kaum Wärme.
Viel wichtiger sind die "Beladung" und Dein Wunsch, nach welcher Zeit
das Zeug auf Wunschtemperatur kommen soll.
Auch spielt wie bereits angedeutet die Wärmeverteilung eine große Rolle,
weshalb eine Zwangszirkulation vorgesehen werden sollte.
Noch eine Sache:
Wenn du wirklich diese Box nimmst, bedenke die hat praktisch keine
Wärmekapazität. Das bedeutet, dass sich eine "beladene" Box massiv in
ihrer Charakteristik ändert und damit die optimalen Regelparameter.
Ein auf eine leere Box abgestimmter PID Regler wird völlig suboptimal
regeln wenn da eine grössere Masse drin ist.
Also: die Box wird im Zimmer stehen also zwischen 20-25°C
Außentemperatur, in der Regel sind es bei mir meistens 21°C.
Die Box wird nicht besonders gefüllt sein, es kommen nur noch
Eierkartons hinein und ca. 3 Testwachteleier.
Ich kann es praktisch noch nicht austesten, da ich erst eine
Materialliste erstellen muss und die Sachen für das Projekt dann erst
bestellen kann, das bedeutet ich sollte vorher wissen was ich brauche,
dementsprechend ist die Frage nach der Lampe die erste gewesen, die ich
mir gestellt hatte.
Aliena J. schrieb:> Die Box wird nicht besonders gefüllt sein, es kommen nur noch> Eierkartons hinein und ca. 3 Testwachteleier.
Die zu erwärmende Masse ist einmal ein paar Gramm Luft und die
Styroporwandung, das andere Mal mehrere Hundert Gramm an Eier und
Schachteln.
Also grob ein Faktor 100.
Udo S. schrieb:> Ein auf eine leere Box abgestimmter PID Regler wird völlig suboptimal> regeln wenn da eine grössere Masse drin ist.
Man könnte natürlich auf die Idee kommen, den Regler passend für die
gefüllte Box einzustellen, weil das Verhalten ohne Inhalt relativ egal
ist.
O mein Gott, er will konstante Temperatur für einen Inkubator, was liegt
also näher, als eine feste "thermische Masse" in der Box zu plazieren,
und so aus dem Faktor 100 einen Faktor 1,1 zu machen?
Tatsächlich erinnert mich das her an Jugend forscht denn an eine
Studienarbeit...
Aliena J. schrieb:> Also: die Box wird im Zimmer stehen also zwischen 20-25°C> Außentemperatur, in der Regel sind es bei mir meistens 21°C.>> Die Box wird nicht besonders gefüllt sein, es kommen nur noch> Eierkartons hinein und ca. 3 Testwachteleier.>> Ich kann es praktisch noch nicht austesten, da ich erst eine> Materialliste erstellen muss und die Sachen für das Projekt dann erst> bestellen kann, das bedeutet ich sollte vorher wissen was ich brauche,> dementsprechend ist die Frage nach der Lampe die erste gewesen, die ich> mir gestellt hatte.
Und welche Antwort hast Du Dir auf die Frage gegeben?
Falls die Glühbirne nicht fest vorgegeben ist UND die berechnete
Heizleistung ausreichen sollte, könnte man Heizmatten für wechselwarme
Tiere in Betracht ziehen.
Ich lese hier im Gesprächsfaden viele interessante Gedanken für das
Gesamtvorhaben, aber vielleicht sollte man erstmal die Auslegung der
Heizung zu Ende bringen.
Grundschullehrer schrieb:> O mein Gott, er will konstante Temperatur für einen Inkubator
also abgesehen davon, dass davon nie die Rede war, denn die Temperatur
darf ruhig um 0,8°C "schwingen" möchte SIE gerne konstruktive Kommentare
und kein rumgestänker...
und ob das eine Studienarbeit ist oder nicht entscheidet dann der
Prof...
Marcus H. schrieb:> Und welche Antwort hast Du Dir auf die Frage gegeben?
Genau da hänge ich noch, also ich hab was ausgerechnet (siehe Bild),
aber 0.31W erscheinen mir viel zu wenig und die Außentemperatur ist bei
der Formel auch nicht so richtig beachtet.
Zu den 3600s in der Formel: es ist mir tatsächlich ziemlich egal wie
schnell die Temperatur erreicht wird, wichtig ist das sie im Bereich um
38°C pendelt, deswegen bin ich erstmal von einer Stunde ausgegangen.
Also wär ich froh über weitere Gedankengänge zu meiner Lampe und bei den
Erklärungen bitte beachtet dabei, dass ich bisher vlt. 3Wochen
Regelungstechnik hatte, niemals Thermodynamik und erst im 3Semester
hocke ;D
Marcus H. schrieb:> Heizleistung ausreichen sollte, könnte man Heizmatten für wechselwarme> Tiere in Betracht ziehen.
Daran hatte ich auch schon gedacht, auch weil ich im späteren Verlauf
des Projektes gerne die Temperatur seperat einstellen würde, sodass
nicht nur Wachteleier sondern auch Reptilieneier ect.
Marcus H. schrieb:> Ich lese hier im Gesprächsfaden viele interessante Gedanken für das> Gesamtvorhaben, aber vielleicht sollte man erstmal die Auslegung der> Heizung zu Ende bringen.
Genau, das ist erstmal die erste Phase und wenn ich das Problem gelöst
habe kümmere ich mich ums nächste
vn nn schrieb:> Man könnte natürlich auf die Idee kommen
dass da manchmal nur ein Ei oder auch mal 10 drin sind.
Aber vieleicht habe ich zuviel Fantasie :-)
Grundschullehrer schrieb:> was liegt> also näher, als eine feste "thermische Masse" in der Box zu plazieren,> und so aus dem Faktor 100 einen Faktor 1,1 zu machen?
Du bist niemals "Grundschullehrer", sonst würdest du Anregungen geben
statt eine mögliche Lösung vorzubeten.
Pluspunkt für Dein Bauchgefühl, dass das Ergebnis falsch ist.
Tipp:
Betrachte die Leistung im eingeschwungenen Zustand.
Da gehen in erster Näherung nur noch deltaT, Oberfläche, Wanddicke und
Wärmewiderstand ein.
Die Einheit des k-Wertes gibt Dir im Prinzip schon den Hinweis, wie die
Formel auszusehen hat. Den nächsten Zwischenstand zeigst Du am Besten
als mathematisch geschlossene Lösung, nicht als Rechenaufgabe.
Nochmal die Frage: wievieltes Semester in was?
Marcus H. schrieb:> Nochmal die Frage: wievieltes Semester in was?
Wurde gesagt:
Aliena J. schrieb:> Erklärungen bitte beachtet dabei, dass ich bisher vlt. 3Wochen> Regelungstechnik hatte, niemals Thermodynamik und erst im 3Semester> hocke
Da durch die geringe Differenztemperatur und rel. gute Isolation zur
Erhaltung der Wärme nur wenig Leistung notwendig ist wird eher das
Erreichen der Temperatur in einer endlichen Zeit die notwendige
Heizleistung definieren.
@ Aliena:
Überlege dir welche max. Masse um welche Temperaturdifferenz in welcher
Zeit erwärmt werden muss.
Als Wärmekapazität für Eier dürfte die Wärmekapazität von Wasser eine
ausreichende Genauigkeit für die Abschätzung bieten.
Wenn man sich im Internet umschaut, dann findet man viele preiserte
Geräte.
Wenn du unbedingt selber bauen willst, dann solltest du das mal lesen
und beachten.
http://www.wachteln.net/brut/brut1_3.html
Google: brutapparat wachteleier
Rokaneiro schrieb:> ich möchte für ein Studienprojekt in Regelungstechnik einen Inkubator> bauen. In der ersten Phase brauche ich nur die Temperatursteuerung und> hab schon mein erstes Problem; Die Leistung meiner Lampe.
Die notwendige Wärme ist eine Sache, was ist mit der notwendigen
Feuchtigkeit? Wie willst du die erzeugen und regeln? Nur mit warmer
trockener Luft wird da nix schlüpfen.
andi schrieb:> Die notwendige Wärme ist eine Sache, was ist mit der notwendigen> Feuchtigkeit? Wie willst du die erzeugen und regeln?
Ja, richtig, die Luftfeuchtigkeit sollte auch elektronisch geregelt
werden, und nicht wie in diesem Video:
https://youtu.be/rtR6WKB6QNk?t=153
