Welche Produkte für regulierbare Heizdrahtstromzufuhr?

[AwDude]

Hallo Elektriker da draußen,

ich möchte die Luft in einem kleinen Tongefäß auf eine bestimmte Temperatur (zwischen 500 und 700°C) erhitzen. Gedacht hatte ich mir das mit Hilfe eines Heizdrahtes (den ich um einen Tonring wickel), einem Temperatursensor bzw. Temperaturfühler und einem Mikrocontroller mit welchem ich die Stromzufuhr einstellen kann.

Ich habe mich natürlich schon erkundigt und für folgende Dinge entschieden:

1. Heizdraht: Kanthaldraht 0,2 oder 0,15 mm (Hitzebeständig bis 1300°C; z.b. http://www.amazon.de/Meter-Kanthaldraht ... -1-catcorr)

2. Temperaturmessung:
- Thermoelement Typ K (z.B. http://www.amazon.de/Mantelthermoelemen ... 780&sr=1-3)

- Auswertung mit MAX6675 (http://www.datasheetcatalog.org/datashe ... 775_DS.pdf)

3. Ein passender Mikrokontroller zu finden und zu programmieren wird nicht allzuschwer sein, da ich mich damit schon auskenn und es hier auch eine anleitung gibt (leider in C und nicht assembler):
http://www.rocketnumbernine.com/2009/06 ... -converter

4. Regulierbare Stromversorgung:

Hier beginnt auch schon mein Problem:

Ich denk ich brauche um den Draht auf die richtige Temperatur zu bringen eine Leistung von ca. 200-300 Watt, um auf Nummer Sicher zu gehen rechne ich mal mit 400 Watt.

Da ich nicht auf den elektrischen Stuhl stehe oder einen ähnlichen Tod, würde ich gerne Niedrigspannung bis max. 30 V nutzen, da es dann ungefährlich für den Menschen ist.

Hier ergeben sich mir nun zwei verschiedene Lösungsansätze:

a) Ein per Mikrocontroller steuerbarer Transformator, der 20 A leistet und bei dem ich dann die Spannung bis zu 20 V regulieren kann. (ungefähre Werte)

b) Ein Transformator, der mir immer z.B. 30 V und 15 A liefert und an den ich dann einen per Mikrocontroller regelbaren Poti anschließe um die Amperezahl zu senken

Nun brauch ich eure Hilfe. Habt ihr andere Lösungsansätze bzw. könnt ihr mir für meine Lösungswege konkrete Produkte posten?

Mein Problem ist, ich finde schlichtweg keine Produkte die sich per Mikrokontroller steuern lassen.


Vielen Dank und freundliche Grüße
Dude

 

[AwDude]

3. Lösungsansatz

Gerade ist mir noch ein Lösungsansatz eingefallen:

Vllt wäre es ja am kostengünstigsten einfach zwischen zwei verschiedene Trafos per Schalter zu wechseln, also immer wenn die Temperatur über 10 °C zu niedrig ist den Trafo mit mehr Watt laufen lassen und andersrum.

Da ist natürlich die Frage, wie lange so etwas hält und ob es sonst noch irgendwelche nachteile gibt (z.b. höherer Stromverbrauch; ist aber nicht ganz so wichtig)

 

[Octavian1977]

Das einfachste wäre die mit einem Phasenanschnitt zu regeln.
Mit einem "Poti" ist das nicht so einfach machbar da dort eine hohe Leistung umgesetzt werden muß.

Oder Du gehst auf einen banalen 2Punkt regler.

Regeln würde ich das Ganze mit einer Siemens LOGO

 

[AwDude]

Erstmal vielen Dank für die schnelle Antwort =)

Leider kenne ich mich mit weder Phasenanschnittreglern noch mit Siemens Logo aus, aber ich nehme an Siemens Logo sind einfache Logikbausteine mit denen man Schaltungen realisieren kann.

Also ich habe Phasenanschnittregler gegoogled und ich glaube das ist genau das was ich suche!

Hat jemand eine Anleitung oder einfach nur konkrete Produkte für meinen Fall, mit denen ich es dann schließlich schaffe einen Phasenanschnittregler, an den ich den Draht anschließe, per Mikrocontroller zu steuern?
(z.B die Siemens LOGO Schaltung, die ich verwenden könnte)

Die Lösung mit dem 2Punktregler ist zwar recht simpel aber ich glaube für meinen Fall nicht so gut, denn dann gibt es immer Schwankungen der Drahttemperatur und somit kann der Draht leichter durchbrennen.

Grüße
Dude

 

[Unimog-HeizeR]

Hallo zusammen.

Im einfachsten Fall reicht schon ein SSR Relais
und ein PID Regler.
einfache PID Regler bekommst du in der "Bucht"
schon für 20 Euro.
Ein SSR Relais dürfte so 5-20 Euro kosten.

Gruß
Timo

 

[Octavian1977]

die LOGO ist eine Kleinsteuerung mit ein und Ausgängen.
Die kann man dann programmieren so ziemlich wie man will.

Als Programmierbausteine gibt es unter anderem auch Regler und natürlich alle anderen Logigbausteine und auch Zeitschalter.

 

[AwDude]

Hi Timo,
die Idee mit dem Relais ist ja ähnlich wie der Zweipunktregler, aber jetzt habe ich nochmal darüber nachgedacht und diese Lösung doch als die bisher beste empfunden.
Das Relais würde ich dann direkt über den Mikrocontroller in einer bestimmten Frequenz schalten, so dass ich je nach dem wieviel Grad fehlen/zu viel sind ich die Frequenz ändern kann.
Das Problem bei der Geschichte ist halt, dass ich Netzteil benötige, welches mir genau so viel Watt bringt, dass der Draht in der Mindestfrequenz (ein Relais braucht ja auch Zeit zum schalten) nicht durchglüht, aber trotzdem heiß genug wird um die 700 Grad in einer annehmbaren Zeit (spielt zwar nicht eine so große Rolle aber es sollte schon im Minutenbereich liegen) zu erreichen.
Den PID Regler hast du wahrscheinlich als Ersatz für den Mikrocontroller gedacht, nehm ich an. Da ich aber noch andere Dinge mit dem Mikrocontroller regeln will kann ich auf diesen nicht verzichten ;D

Beim Phasenanschnittregler bin ich mir wiederum nicht sicher welchen ich nehmen könnte, der per Mikrocontroller regelbar ist. An sich finde ich diese Lösung vom Grundsatz besser, denn man kann die Wattanzahl, die über den Heizdraht fließt selbst bestimmen und muss somit nicht erst herausfinden welche die optimale ist, aber so ein Dimmer verbraucht so weit ich weiß immer gleich viel Watt, weshalb es natürlich zu einem (bei 400Watt schon rechtg großen) Stromverbrauch kommt. Außerdem habe ich nichts für mich verständliches im Internet gefunden wie ich so einen Regler verwirklichen könnte.

Gibt es bei den LOGO Steuerungen vielleicht einen Baustein mit dem ich einfach nur die Amperezahl, bei gleichbleibender Voltzahl (unter 30 V), steuern kann?
Das wär natürlich die perfekte Lösung =)

Aber falls nicht werde ich dann wahrscheinlich ein paar Tests mit meinem Draht machen und dann die Relais-Variante verwirklichen.

Vielen Dank an euch beide für eure Mühen

Liebe Grüße
Dude

 

[patois]

:lol:

Zurück in die Steinzeit zum mechanischen Zerhacker ...

Warum nimmst du nicht den Rat von @Octavian an, mit einer Phasenanschnittsteuerung zu arbeiten?

Heutzutage einen Regler mit mech. Kontakten aufzubauen ist nicht gerade "State of the Art".

Nur nebenbei: dein Vorhaben zwei unterschiedliche Trafos zur Leistungsvorgabe hin-und-herschalten zu wollen, enthält einen grundsätzlichen Denkfehler (beruhend auf Unkenntnis der Arbeitsweise eines Trafos bezüglich dessen Leistungsabgabe). Vielleicht lernst du ja aus deinen "Versuchen"?

 

[Unimog-HeizeR]

Hallo zusammen

Ich meinte auch kein "Klassisches" Relais,
sondern ein Solid State Relais. (SSR)

Gruß
Timo

 

[patois]

. . . (leider in C und nicht assembler) . . .

:lol: Also wer vorgibt in Assembler programmieren zu können,
:lol: der sollte auch in der Lage sein mit einem C-Programm zurecht zu kommen!

 

[schick josef]

Hallo einen Trafo mit
mehr Watt ?da meist du wohl Spannung. Wen der Trafo mehr Leistung aber die gleiche Ausgangsspannung hat dann ändert sich gar nichts.
mfg sepp

 

[AwDude]

. . . (leider in C und nicht assembler) . . .

:lol: Also wer vorgibt in Assembler programmieren zu können,
:lol: der sollte auch in der Lage sein mit einem C-Programm zurecht zu kommen!

Ich kann auch in C++ und C# programmieren also ist C schonmal gar kein Problem. Aber was ich damit meinte ist, dass es meiner Meinung nach für einfache Abläufe vorallem mit Frequenzen wie bei der Relaisschaltung einfach ist mit Assembler zu programmieren, da man 1) die Pins einfach direkt belegen kann und 2) da man weiß wie viele Maschinenzyklen ein Befehl braucht.
Ich muss allerdings gestehen, dass ich noch nie mit C Mikrocontroller programmiert hab, also kann es natürlich sein, dass es mit C genau so einfach ist.

Nächstes mal könntest du deine Antwort auch netter gestalten und vorallem mit einem Lösungsvorschlag versehen, dann bringt es mit eventuell auch was.
Ich habe übrigens, falls du dir nächstesmal die Mühe machst vorher zu lesen was ich schreibe, gesagt weshalb ich die Phasenanschnittsteuerung nicht verwenden möchte (Stromverbrauch und ich weiß nicht wie ich so eine dann per Mikrocontroller regeln kann)

Um auf die Steinzeit einzugehen: Ja du hast Recht ich habe relativ wenig Ahnung von Elektrik was man ja auch an meinen Lösungsvorschlägen sieht. Aber das ist der Grund weshalb ich hier frage und lieber eine Erklärung bekomme als eine Zurechtweisung.

Gruß
Dude

 

[AwDude]

@ Timo
Wenn ich es richtig verstanden habe dann ist ein SSR ein Relais mit dem man starke Ströme mit einer geringen Steuerstrom schalten kann oder?

Also du meinst schon, dass ich dann das Relais mit einer bestimmten Frequenz schalte um so die Temperatur halten zu können oder?

Wenn nicht, erklär mir bitte wie du das mit dem SSR meinst =)

Vielen Dank

Liebe Grüße
Dude

 

[AwDude]

Hallo einen Trafo mit
mehr Watt ?da meist du wohl Spannung. Wen der Trafo mehr Leistung aber die gleiche Ausgangsspannung hat dann ändert sich gar nichts.
mfg sepp

Ok vllt. hab ich die Funktion eines Trafos nicht richtig verstanden.
Aber ich versteh nicht wie du das meinst. Aus einer Steckdose kann ich doch immer nur die selbe Spannung bekommen und nur per Stromstärke die Wattzahl bestimmen.

Ich dachte ein Trafo macht mir z.B. aus hoher Spannung und wenig Stromstärke, hohe Stromstärke und niedrige Spannung.

Was ich meinte ist einen Trafo mit 60 Watt und einen mit 100 Watt. Beide sollen dann aus den 230V z.B. 20V machen.
Dann hätte ich doch einen Trafo aus dem 20V und 3A rauskommt und einen aus dem 20V und 5A herauskommt.
Damit könnte ich doch die Temperatur regeln.

Wenn ich hier jetzt totalen Unsinn rede dann klärt mich bitte auf =)

Grüße
Dude

 

[patois]

:lol:

Die Phasenanschnittsteuerung, wie von @Octavian empfohlen, ist nach wie vor erste Wahl unter den verschiedenen Möglichkeiten,
auch wenn DU im Moment nicht erkennen kannst, wie man mit einem PIC relativ einfach eine Phasenanschnittsteuerung ansteuern kann ...

Vielleicht erklärt dir @Octavian das, wenn du ihn höflich danach fragst.

:arrow:

 

[Unimog-HeizeR]

@ Timo
Wenn ich es richtig verstanden habe dann ist ein SSR ein Relais mit dem man starke Ströme mit einer geringen Steuerstrom schalten kann oder?

Also du meinst schon, dass ich dann das Relais mit einer bestimmten Frequenz schalte um so die Temperatur halten zu können oder?

Wenn nicht, erklär mir bitte wie du das mit dem SSR meinst =)

Vielen Dank

Liebe Grüße
Dude

Prinzipiell Richtig, ja.
Die Schaltfrewuenz ist dem SSR egal, da kannst du also problemlos die Leistung regeln.

Siehe:
http://de.wikipedia.org/wiki/Relais#Halbleiterrelais

Gruß
Timo

 

[schick josef]

Hallo einen Trafo mit
mehr Watt ?da meist du wohl Spannung. Wen der Trafo mehr Leistung aber die gleiche Ausgangsspannung hat dann ändert sich gar nichts.
mfg sepp

Ich dachte ein Trafo macht mir z.B. aus hoher Spannung und wenig Stromstärke, hohe Stromstärke und niedrige Spannung.

Was ich meinte ist einen Trafo mit 60 Watt und einen mit 100 Watt. Beide sollen dann aus den 230V z.B. 20V machen.
Dann hätte ich doch einen Trafo aus dem 20V und 3A rauskommt und einen aus dem 20V und 5A herauskommt.
Damit könnte ich doch die Temperatur regeln.

Wenn ich hier jetzt totalen Unsinn rede dann klärt mich bitte auf =)

Grüße
Dude

Hallo das ist falsch die Leistung kommt nicht heraus sondern wird entnommen..Man kann ja auch aus einem Trafo mit 1 Kw sek Leistung 10 Watt entnehmen.Wichtig ist nur der ohmsche Widerstand welchen das nachgeschaltete Gerät hat.Und natürlich die Höchstspannung für welche es ausgelegt ist. mfg sepp

 

[AwDude]

Hallo das ist falsch die Leistung kommt nicht heraus sondern wird entnommen..Man kann ja auch aus einem Trafo mit 1 Kw sek Leistung 10 Watt entnehmen.Wichtig ist nur der ohmsche Widerstand welchen das nachgeschaltete Gerät hat.Und natürlich die Höchstspannung für welche es ausgelegt ist. mfg sepp

Ah ok ich habs verstanden. Danke =)

@Timo: Ok also die SSR Lösung finde ich auf jedenfall sehr gut! Danke für die Hilfe!

@patois: Gut dann werde ich ihn mal fragen. Danke

 

[patois]

"Alternative"

:idea:

Also nachdem deine "Regelstrecke" ja sehr träge sein wird,
kommt noch ein etwas einfacheres Verfahren als die Pasenanschnittsteuerung in Frage.

Man kennt dieses Verfahren unter dem Namen "Impulspaketsteuerung".

Diese würde sich sehr gut von einem PIC aus ansteuern lassen, wobei der PIC sozusagen der "Regler" wäre.

Der PIC steuert ganz einfach einen Optokoppler, welcher einen TRIAC-Ausgang besitzt, an, um Impulspakete zu erzeugen. (also keinen Phasenanschnitt).

Wird also der Eingang des Optokopplers für beispielsweise 1 Minute angesteuert, entsteht an dessen Ausgangsseite (TRIAC) ein einminütiges Wechselstrom-Paket, das den Heizdraht bestromt.

Man kann also die Leistungszuführung mit schnellerer und langsamerer Folge von Impulspaketen "regeln", wobei der PIC wie gesagt als Regler fungieren würde.

Da man das Verhalten der Regelstrecke, -bis auf die Einschätzung, dass sie sehr träge sein wird -, nicht genau vorausbestimmen kann, wären natürlich Versuche zum Herantasten an die optimale Staffelung der Impulspakete erforderlich.

P.

.

 

[AwDude]

Re: "Alternative"

:idea:

Also nachdem deine "Regelstrecke" ja sehr träge sein wird,
kommt noch ein etwas einfacheres Verfahren als die Pasenanschnittsteuerung in Frage.

Man kennt dieses Verfahren unter dem Namen "Impulspaketsteuerung".

Diese würde sich sehr gut von einem PIC aus ansteuern lassen, wobei der PIC sozusagen der "Regler" wäre.

Der PIC steuert ganz einfach einen Optokoppler, welcher einen TRIAC-Ausgang besitzt, an, um Impulspakete zu erzeugen. (also keinen Phasenanschnitt).

Wird also der Eingang des Optokopplers für beispielsweise 1 Minute angesteuert, entsteht an dessen Ausgangsseite (TRIAC) ein einminütiges Wechselstrom-Paket, das den Heizdraht bestromt.

Man kann also die Leistungszuführung mit schnellerer und langsamerer Folge von Impulspaketen "regeln", wobei der PIC wie gesagt als Regler fungieren würde.

Da man das Verhalten der Regelstrecke, -bis auf die Einschätzung, dass sie sehr träge sein wird -, nicht genau vorausbestimmen kann, wären natürlich Versuche zum Herantasten an die optimale Staffelung der Impulspakete erforderlich.

P.

.

hm ok da werd ich mich mal erkundigen =)

Vielen Dank

Liebe Grüße
Dude