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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Heizung MOSFET


Autor: Carsten Sch. (soulfly)
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Hallo Zusammen,
ich hab ein rießiges Problem.
Will eine Heizung bauen, wird über 10V PWM betrieben. Soweit ok!!

Wenn ich den MOSFET dranhänge geht es auch mit einem kleinen Widerstand 
gut.

Nur sobald das Kabel drankommt, fängt der MOSFET an heißzuwerden jedoch 
das kabel zuckt sich nicht. Der FET hat gerade mal Rds = 8mOhm wenn er 
durchschaltet und das kabel soweit messbar 800mOhm.


Bitte helft mir, ich versteh das nicht..




                        _
               +12V  ---UUU-----------------------.
                     Heizdraht    |               |
                                  |               |
                                  |               |
                                  |------.        |-------.
                                  |      |        |       |
                                  |      |        |       |
                                  |      |        |       |
                                  |      |        |       |
   .--------------------.     IRF3205    |        |       |
   |                    |         |      |        |       |
   |                    |      ||-+   IRF3205     |       |
   |                    |      ||<-      |        |       |
   |               PWM  ----o--||-+   ||-+        |       |
   |                    |   |     |   ||<-     IRF3205    |
   |                    |   '---------||-+        |       |
   |                    |         |      +     ||-+    IRF3205
   |                    |         |      |     ||<-       |
   |               /PWM |-------------------o--||-+    ||-+
   |                    |         |      |  |     |    ||<-
   |                    |         |      |  '-----)----||-+
   |                    |         |      |        |       |
   '--------------------'         |      |        |       |
                                  |      |        |       |
                                  |      |        |       |
     -----------------------------+------+--------|-------|----
                                                               GND
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Gruß Carsten

Autor: Winfried (Gast)
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Dran gedacht, dass du leistungsfähige Gate-Treiber brauchst, um sowas zu 
machen? Und ist die Gate-Spannung hoch genug?

Autor: Dieter Werner (Gast)
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Der IRF3205 ist kein logic level Fet.
Das Gate muss mit mindestens 10V angesteuert werden damit er richtig 
durchschaltet, mit 5V ist da nichts zu machen.

Autor: Stefan Gemmel (steg13)
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Ich verstehe die Schaltung nicht. Entweder ist PWM oder /PWM logisch 1.
Es fliesst immer Strom.

Ansonsten typischer Anfängerfehler. Man nimmt dicke MOSFET mit einem 
kleinen RDSon vergisst aber dass diese eine große Total Gate Charge (Qg) 
haben. Meist sind dann die Schaltverluste größer als die 
Durchlassverluste.
Der Ausgang des µC kann glaube ich so 30mA liefern.
Du hast eine Ladung non 146nC => t= Q/I Schaltzeit ca.5µs. Da du aber 
nur 5V hast noch länger ich schätze 10. Dann noch 10 zum Ausschalten, 
macht 20µs Schaltzeit. Wenn du also mit 20kHz takten würdest, hättest du 
nur Schaltverluste der FET würde praktisch nie leiten.
Ich dimensionieren immer so, dass Strom um Spannung des MOSFET gerade 
reichen. Dann treffe ich die Auswahl nach Q und RDS. Und optimiere nach 
den Gesamtverlusten.
Hoffentlich habe ich jetzt in der Eile nix Falsches geschrieben.
Vorhin habe ich eine 12V PWM Schaltung eingestellt, kannst dir den 
Leistungsteil bauen: Beitrag "PWM 12V Lampendimmer (Tiny26)"

Autor: Matthias H. (Gast)
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kein Mensch taktet eine Heizung im kHz-Bereich. Wenn überhaupt dann 
reichen ein paar Hz aus.

Autor: wurscht (Gast)
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Dieter, kannst du nicht lesen? Carsten schreibt doch, daß er mit 10V 
ansteuert.

Autor: Janosh (Gast)
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Schau mal im Dattenblatt. Wie schnell können denn die MOSFETs schalten? 
wie oben beschrieben scheint die Taktfrequenz zu hoch. Es erklärt sich 
dann von selbst dass du die MOSFETS schalts befor sie schliessen.

Autor: Uwe (Gast)
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Hi!
400A Heizdraht? Hut ab!
Kann es sein das über die Masse ein zu hoher Spannungsabfall entsteht?
PWM-Masse direkt an die IRF's ziehen.

Viel Erfolg, Uwe

Autor: Carsten Sch. (soulfly)
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Hallo Zusammen,
danke für die vielen Antworten. Für die PWM benutze ich einen IC KA3525A

http://www.ortodoxism.ro/datasheets/fairchild/KA3525A.pdf

Ich verstehe noch nicht so ganz wie es überhaupt gehen soll mit einer 
PWM?

Brauche ich für eine Induktion nicht ein Wechselfeld???

Als Heizdraht soll ich ein Silikonkabel 2,5^2 benutzen.

Die Schaltung ist nat oben nicht verbunden (SORRY), die beiden Stränge 
sind für je einen Heizkreis

Gruß Carsten

Autor: Stefan Gemmel (steg13)
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@Carsten
lass uns doch nicht raten was du machen willst.
Ein Kästchen wo PWM dransteht, da denkt man erst mal an einen µC.
Du hast auch keinen Strom angegeben und keine Frequenz angegeben.
Mit ungenauen Angeben bekommt man meist falsche Tips.
Jemand der den Thread nachher liest versteht auch nix mehr.

Autor: Nemie (Gast)
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Sers,

Was meinst du mit Induktion?
Soweit ich das verstehe, sollen die Mosfet nur den Draht ein und 
Ausschalten. Ist nur ein ohmscher Widerstand. Die PWM benutzt man doch 
um die Leistung bzw. die Temperatur zu regeln.

So wie es scheint hast du wirklich die PWM Frequenz zu hoch gewählt. Du 
solltest mal alle wichtigen Sachen reinschreiben. Also den Schaltplan 
und deine gewünschten Parameter.

Nemie

Autor: Carsten Sch. (soulfly)
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Sorry,
ich versuche es zu kongretisieren.

Also der IC treibt bis 500mA und die Frquenz liegt 60 Hz und 430Khz frei 
wählbar.

Am PWM Ausgang bekomme ich eine PWM mit 0-10V

Die MOSFETs machen bis 110A mit.

Mein Problem ist, dass wenn ich mein Siliconkabel zwischen die 
Betreibsspannung +12V und den Drain des FETs lege heize ich lediglich 
den Transistor hoch und nicht den Draht.

Ich möchte eine Temperatur von ca 70°C erreichen

Gruß Carsten

Autor: Dieter Werner (Gast)
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> Am PWM Ausgang bekomme ich eine PWM mit 0-10V

Ist das ein Analogausgang 0 bis 10V auf PWM Basis ?
Das würde die Heizung erklären. Das Bildchen gibt leider nichts dazu 
her.

Autor: Stefan Gemmel (steg13)
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Heizen die MOSFETs bei jeder Frequenz gleich?
Welchen Widerstand hat dein Kabel? (bzw. Welche Länge?)
Welchen Strom hast du gemessen?
Hast du ein Oszilloskop?

Autor: Εrnst B✶ (ernst)
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Noch ein paar Ideen:

je zwei Mosfets parallel geschaltet? Nachmessen ob die evtl schwingen => 
die Gates mit je nem kleinen Vorwiderstand + Ferritperle entkoppeln, 
oder besser, jedes Gate mit nem eigenen Kanal eines Mosfet-Treibers 
(z.B. ICL7667) ansteuern.

Dann: Deine Heizleitungen haben jeweils eine (kleine) Induktivität. Bei 
deinen hohen Strömen kanns da im Abschalt-Moment zu Spannungsspitzen > 
Breakdown-Voltage deiner FETs kommen. => Freilaufdioden einbauen.

Auf jeden Fall mit dem Oszi mal direkt an Gate und Drain der Fets 
messen, ob der Verlauf so ist, wie du dir das vorstellst.

/Ernst

Autor: Carsten Sch. (soulfly)
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Hallo Zusammen,
es heizt jetzt. Der Oszi hat mir den Fehler veraten.

Habs übernacht stehen lassen und heut früh ging es!!! Naja wer weiß...

Eine Frage habe ich trotzdem noch:

Gibt es für die Transistoren ein Einsteckgehäuse was die Ströme von ca 
12A aushält.
Mein Problem ist nämlich nun, das es mir immer den MOSFET auslötet, da 
er a leider das schwächste glied ist. Ich kann aber auch keine 2,5^2 
direkt an die Beinchen löten.

Gruß Carsten und vielen Dank nochmal für euere mühen...

Autor: Millenniumpilot (Gast)
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Hallo Carsten,

versteh ich jetzt nicht. Hast Du nun mittels Oszi den Fehler gefunden 
oder ging es auf einmal heue früh so von alleine?

Gruß Dirk

Autor: Carsten Sch. (soulfly)
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Ok erkläre es Step by Step...

Heut früh angemacht und es ging nicht.

Oszi dran und gesehen das der IC nur Schwingt statt PWM.

Ein bißchen probiert -> Der inverstierte Kanal defekt

Diesen abgeklemmt -> es ging.

Jetzt mit neuem IC geht es ohne Probleme

Das Problem mit auslöten besteht jedoch weiterhin

Gruß Carsten

Autor: Hauke Radtki (lafkaschar) Benutzerseite
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Wenn der MosFet zu warm wird, dann musst du ihn kühlen, damit er sich 
nich auslötet ... vielleicht ist deine schaltfrequenz aber auch immer 
noch etwas hoch, geh doch mal weiter runter mit der frequenz.

Autor: Stefan Gemmel (steg13)
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Wie kann sich ein Transistor auslöten?
Der Schmelzpunkt von Lötzinn liegt doch bei mindestens 180 Grad.
Da müsste die Chiptemperatur noch höher sein.

Am Anfang schreibst du auch "der MOSFET wird heiß" war es denn nur 
einer?
Welche Frequenz benutzt du denn nun?
Wie sieht die Gatespannung aus?

Jetzt schreibst du was von 12A
Da sind die Transistoren zu groß. Und due brauchst auch keine 2 
parallel.
Tut man eh so nicht.

Was meinst due mit Silikonkabel 2,5^2  ?
Ist doch wohl nicht der Heizdraht oder?

Autor: Carsten Sch. (soulfly)
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OK hier nochmal für alle der derzeitige Testaufbau, mit hoffentlich 
allen relevanten Daten:

                        _
               +12V  ---UUU-------'
                     Heizdraht    |
                     Cu 2,5mm^2   |
                    Länge 15m     |
             Silikon ummantelt    |
                                  |
                                  |
                                  |
                                  |
   .--------------------.     IRF3205
   | KA3525A            |         |
   |                    |      ||-+
   |                    |      ||<-
   |               PWM  -------||-+
   |                    |         |
   |       10V/60Hz     |         +
   |                    |         |
   |                    |         |
   |               /PWM |         |
   |                    |         |
   |                    |         |
   |                    |         |
   '--------------------'         |
                                  |
                                  |
     -----------------------------+------ GND
(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)


@ Stefan: Der Transistor lötet sich aus weil er bei 2,5mm^2 
Kupferleitung nunmal das schwächste Glied mit dem höchsten Widerstand 
darstellt.

Die 12A habe ich gemessen in der kurzen Zeit die ich habe...

Gatespannung ist nach wie vor 10V PWM

Was meinst du mit die Transistoren sind zu groß? Was passiert wenn sie 
zu groß sind??

Gruß Carsten

Autor: Unbekannter (Gast)
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Entweder nimmst Du ein fertiges Modul um solche Ströme zu schalten, die 
haben  dann auch die passenden Schraubanschlüsse, oder Du teilst den 
Strom eben auf 10 oder mehr Transitoren auf.

Wie man auf die Idee kommen kann, 120 Ampere Dauerstrom auf zwei 
TO220-Gehäuse zu verteilen, ist mir ein Rätsel...

Autor: Andre S. (dg2mmt)
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Vermutung: der MOSFET wird nicht zu heiß sondern die Lötstelle wird zu 
heiß, weil zu hoher Übergangswiderstand an der Lötstelle. Lötzinn ist 
deutlich schlechter leitfähig als Kupfer.

Autor: Falk (Gast)
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Also nochmal zu mitschreiben. Deine 15m Leitung haben einen Widerstand 
von 15 x 7 mOhm (MILLI Ohm) = 105 mOhm. Macht bei 12V (ohne Transistor) 
= 114 A = 1370W!!! Dass muss dein Netzteil schaffen. EIN IRF3205 kann 
bis zu 110A schalten und hat bei UGS=10V einen Widerstand RDS_ON von 
8mOhm (Offiziell aer nur bei 62 A gemessen). Bei 114 A sind das aber 
auch 104W!!! Da brauch man UNBEDINGT einen Kühlkörper!!! Und nicht zu 
klein. Das Gehäuse allein hat einen Wärmewiderstand von 0,5 k/W (mit 
Wärmeleitpaste!), macht bei 104 W schonmal ~52K. Wenn wir nun davon 
ausgehen, dass nur noch max. 30K durch den Kühlkürper dazukommen dürfen 
(Pi mal Daumen Ansatz), darf der auch nur maximal einen Wärmewiderstand 
von 0,28 k/W haben. Das ganz läuft dann in etwas auf einen Kühlköpfer 
plus Lüfter wie für einen Pentium4 oder so hinaus. Ohne Lüfter wirds 
wesentlich grösser.

Wie viel schon gesagt haben, für ne Heizung brauch man bestenfalls ein 
paar Hertz als Schaltfrequenz, alles andere ist Nonsens.

Mach mal nen Test. Transistor auf GROSSEN Kühlkörper schrauben und mit 
Taster ansteuern, sprich, einfach mal das Gate auf 10V legen und schauen 
was passiert. Wenn das geht (Transistor wird heiss aber lötet sich sicht 
aus), wieder mit PWM IC, aber LANGSAM!!! Das Ding ist ein Monster, was 
beim Schalten ordentlich Saft braucht (1A++). Zwei parallel brauchen das 
doppelte, könnte aber sinnvoll sein die parallel zu schalten, denn die 
Verluste gehen mit I^2*R ein -> hablber Widerstand (zwei IRFs) = 1/4 der 
Verlustleistung!

MfG
Falk

Autor: Falk (Gast)
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Nachtrag. Ich hab da beim Wärmewiderstand was übersehen. Der ist nämlich 
eher 1.25 k/W (Junction-Case + case-sink). Macht also 130 K 
Übertemperatur!!!! -> Das geht nicht!
Ausserdem steht im Datenblatt (5) dass das Gehäuse maximal 75 A abkann.
Also müssen es auf jeden Fall zwei IRFs sein. Ich würde aber lieber 
einen anderen Typen in einem anderen Gehäuse nehmen. TO220 ist hier wie 
zu sehen deutlich unterdimensioniert, wie der Unbekannte schon 
feststellte.
Ausserdem, sollte man solche Heizleistungen nicht lieber mit höheren 
Spannungen (230V?) bauen?

MfG
Falk

Autor: D.C: (Gast)
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Die 110A verkraftet der FET aber auch nur, solange das Gehäuse nicht 
wärmer als 25°C wird. Das kannst du nicht gewährleisten.

Autor: Carsten Sch. (soulfly)
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Ok danke für die Infos,

nur kann mir bitte mal jemand sagen wie im allg dann 
Heckscheibenheizungen und ähnliche Heizungen mit +12V funtkionieren.

Muss ich den Querschnitt der Heizleitung runternehmen?

Es kann doch nicht so schwer sein eine elektrische Heizung zu bauen?

Gruß Carsten

Autor: Falk (Gast)
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Hat ne Heckscheibenheizung 1.3 kW? Glaub ich kaum.

MfG
Falk

Autor: Carsten Sch. (soulfly)
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Ok dann frag ich anders,
wie ist euerer Meinung nach dann solch eine Heckscheibenheizung 
aufgebaut.
Weil im Prinzip will ich ja nichts anderes!!

Ich will doch nut ein Rohr auf ca 70°C heizen, wie ist mir langsam egal 
:(

Gruß Carsten

Autor: Joerg Miehle (Firma: TU Wien) (pinning)
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Eine Heckscheibenheizung hat normalerweise, glaube ich, 100-200W! Es sei 
den es ist ein getuntes Ungetüm;-).

Autor: Falk (Gast)
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Was für ein Rohr? Wie gross? Was ist drin? Ist es isoliert?
So ein Temperaturregelung arbeitet meist ohne PWM, sondern schnöde nach 
dem Prinzip Zweipunktregelung.

Temperatur ist Sollwert + ein bisschen -> Heizung wird ausgeschaltet
Temperatur ist Sollwert - ein bisschen -> Heizung wird eingeschaltet

Da brauchts dann meist auch keinen "High-Tec" Mosfet sondern nur ein 
Hochstromrelais. Die haben weit weniger als 8 mOhm.

MFG
Falk

Autor: unsichtbarer WM-Rahul (Gast)
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Hat eine Heckscheibenheizung auch ein ziemlich gut leitendes Material 
als Widerstand?
(15m 2,5²Cu ist meiner Meinung nach ein ziemlich schlechter 
Widerstand...)
Über diesem "Widerstand" fällt doch gar nicht genug Leistung ab. Das 
wird eine Art Leistungsanpassung sein, die aber gar nicht gewünscht ist.

>Ich will doch nut ein Rohr auf ca 70°C heizen, wie ist mir langsam egal
Dann schraub doch den MOSFET an das Rohr, der wird ja scheinbar warm 
genug.

Autor: Moritz Becker (moritz_becker)
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Ich nehme an, dass das Ganze eine Induktionsheizung
werden soll.

http://people.freenet.de/csack/

Obwohl sie funktioniert bin ich der Meinung, dass da noch einiges
nicht ganz stimmt, aber vielleicht habe ich auch nicht alles
richtig verstanden.

Gruß,

Moritz Becker

Autor: Carsten Sch. (soulfly)
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Kommt dem was ich suche verdächtig nahe.

Was haltet ihr davon

Gruß Carsten

Autor: Falk (Gast)
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Naja, die im Text genannten 200A über DIESE Leiterplatte mit DIESEN 
Transitoren ist Schmarrn.
Nun, wenns wirklich eine Induktionsheizung werden soll, dann kann man 
den Test nicht einfach mit nem losen Kabel machen!!!! Da hat man ja a) 
kaum Induktivität und b) keine Wirbelstromverluste woduch der Heizeffekt 
entsteht. -> Logo dass die Mosfest glühen. Bei ner Idnuktionsheizung 
wird der Strom duch die Induktivität begrenzt, nicht durch den ohmschen 
Widerstand vom Draht. Ist wie beim Schaltregler.

Auch schön im Bild zu sehen ist der verbreitete Irrglaube, durch dickes 
Zinnauftragen den Widerstand von Leiterbahnen nennenswert zu senken. Nur 
mal so am Rande, Lötzinn hat so ca. eine 8-10 fach schlechtere 
Leitfähigkeit wie Kupfer.

MfG
Falk

Autor: Hauke Radtki (lafkaschar) Benutzerseite
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Wenns geht nimm nen Material mit nem höherem spezifischen Widerstand. 
Eisendraht is da schon besser, konstantan schon ziemlich gut. Aber 
vermutlich ist konstantan auf diese länge schon nicht mehr mit 12V 
schaffbar, hängt aber  ziemlich von der leistung ab die du erreichen 
willst.

Autor: Moritz Becker (moritz_becker)
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Ich halte nicht viel von dieser Art Heizung für ein Rohr bei 70°C.
Induktionsheizungen sollte man nur verwenden wenn man weiß was man
macht und sie sinnvoll sind (z.B. härten von Stahl).

Wie Dick ist das Rohr und wieviel fließt von welchem Medium pro
Minute durch?
Aus welchem Material ist das Rohr?

Evtl. reicht es eine Hülse an das Rohr zu Löten/Schweißen und
in dieser Hülse eine 12V Heizpatrone zu betreiben?

Manchmal kann man auch einen Kfz.-Glühstift nehmen (Achtung,
die werden sehr Heiß)

Gruß,

Moritz Becker

Autor: AxelR. (D1RTO) (Gast)
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@Hauke
hier soll nicht das Kabel glühen, sondern das Rohr.
@Carsten
Such mal nach induction heating.
Wie kann man auch im Ernst annehmen, dass sich mit dem Kabel - um ein 
Rohr gewickelt - zusammen mit der Kapazität des MOSFETs vlt. zufällig 
ein SereinResonanzkreis ergibt, der ein Verlustarmes Schalten im 
Strom/Spannungsnulldurchgang ermöglicht...
Soll ja wohl mit Mittelanzapfung sein? Die alternierenden Ausgänge 
deuten darauf hin, dann bitte auf den Wickelsinn der 2Drahtleitung 
achten.
Ich schliess mich Moritz an:
>>Induktionsheizungen sollte man nur verwenden wenn man weiß was man macht

Große Ströme mitm MOSFET zu schalten ist keine Hexerei, aber BITTE nicht 
unbedingt im TO220. Sieh Dir mal den IRFP064N an.

Naja - Autoradio hören kann man dabei wohl vergessen, oder? Auf Ideen 
kommen die Leute.
Was mich so daran ärgert ist, das oben im Link so ganz 
selbstverständlich eine Induktionsheizung für lalala angepriesen wird 
OHNE offensichtliches Hintergrundwissen. Die Seite wird auch nicht mehr 
gepflegt, Warum wohl MÖP

Gerade diese Resonanzreglerk**ke ist derart komplex - da kann man nicht 
mal einfach eine dicke Lage Zinn über die Leiterbahn ziehn und sich am 
Ende noch wundern, warum der MOSFET glüht.

Ich reg' mich ja schon wieder auf ;-)))


Viele Grüße an alle
AxelR.

Autor: Bernd Rüter (Firma: Promaxx.net) (bigwumpus)
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Aha,
ein Pflanzenöl (PÖL)-Umbau eines Diesel-Motors.
Man erhitzt das PÖL, damit es so flüssig wird wie Diesel und durch die 
Einspritzdüsen paßt. Nur gut, daß weder Einspritzpumpe noch Dieselfilter 
davon etwas abbekommen.

Da wird so wenig Flüssigkeit durch die Rohre geleitet, daß die 1,x KW 
Heizleistung ja eher zum Vergasen geeignet ist.

Tip: Durchlauferhitzer mit Glühkerzen oder besser - ein kompetenter 
Umbau !

Autor: Lektrikman1001 (Gast)
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Hi,

So was brauchst nicht, es sei man nimmt Palmöl fürs Auto :-)

Wenn der Motor warm ist schaltet man auf Pöl sonst bleibt bei Diesel, 
und mit gewalt die Einspritzdüsen warm machen? was soll es den 
verbessern?
Da kannst dir einen Kabelbrand anlachen.

Autor: Unbekannter (Gast)
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Oh man, wenn die Fragesteller nur immer gleich erzählen würden, was sie 
machen wollen! Dann müsste man nicht tagelang im Trüben fischen!

Davon abgesehen, die Induktionsheizung im angegeben Link ist ziemlich 
unseriös...

Autor: AxelR. (D1RTO) (Gast)
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Wenn manns richtg angeht, könnte es allerdings schon was werden - rein 
technisch.
Ob das nun fürdie Einspritzdüsen etc. gut ist? kA.

http://www.trifolium.de/netzteil/kap10.html
Bild10 beschreibt einen 600Watt Resonanzwandler mit IR2153 
(selbstschwingender Halbbrückentreiber)
Das Bautel "TR1" wäre durch die Silikonleitung zu ersetzen, die 
Sekundärwicklung würde hier durch das Kupferrohr gebildet.
Eine Referenzwindung auf dem Rohr könnte die induzierte Spannung messen 
und den Reglekreis schliessen.
Sicher extrem hypothetisch und nichts für Anfänger, aber so könnte es 
ansatzweise gehen.

Ohne vernünftige Messtechnik wirds aber nichts. man sollte in der Lage 
sein, die Induktivität der Leitung im eingebauten Zustand messen zu 
können und die mathematischen Grundlagen beherrschen, die ungefähre 
Resonanzfrequenz wenigstens grob abschätzen zu können.

Viel Spass noch beim Heizen und sorry für meinen etwas unbeherrschten 
Ton vom letzten Posting.

Hoffentlich ist das ganze nicht zu "innovativ" und Dir brennt die Karre 
am Ende ab.
Also alles von mir gesagte: !!OHNE GEWÄHR!!

AxelR.

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