Heizelement (220V 50Hz) regeln

[inschenjoer]

Hallo,

ich möchte einHeizelement regeln. Dazu möchte ich einen PIC mit einem Temperatursensor nutzen. Mir ist noch nicht klar was zwischen PIC und Heizelement kommt. Es müssen ca. 150W geregelt werden. Gibt es da sowas wie einen Treiber-IC? Falls ja welcher ist zu empfehlen? Oder funktioniert das ganz anders?

mfg
Sebastian

[steep]

Kommt ganz darauf an was du erwärmen willst.
Du kannst zBsp. das Heizelement mittels Relais ein oder ausschalten.
Wenn du damit bspw. Füsssigkeiten oder ähnliches erwärmst bekommst du so recht gute Resultate.

[Jakob L.]

Hallo,

die Relais haben den Nachteil, dass die Lebensdauer begrenzt ist (insbesondere wenn man dauernd an und ausschaltet) und dass beim Schalten ein Geräusch zu hören ist. Aus diesen Gründen wäre eventuell eine Phasenanschnittsregelung sinnvoller.

Gruss
Jakob

[shaun]

Phasenanschnitt ist für ein Heizelement nicht notwendig, den Stromklirr kann man dem Netz auch ersparen. Es reicht völlig, alle zwei Nulldurchgänge (also immer nach einer vollen Periode) ein- bzw auszuschalten. In dem man zB. zwischen 0 und 20 Perioden pro Sekunde einschaltet, kann man die Leistung schon mal in 5%-Schritten variieren, dann noch einen Regler drumherum programmieren und alles ist gut. Bleibt noch das Stellglied: ein TRIAC mit vorgeschaltetem Opto-TRIAC, der jeweils in den Nulldurchgängen vom uC gezündet wird, sollte es tun. MOC30irgendwas und ein TIC226 oder so wurden hierfür in diesen Foren schon des öfteren diskutiert.

[wkrug]

In welchem Temperaturbereich soll die Regelung den stattfinden ?
Muß die Temperatur immer aufs zehntel Grad genau gehalten werden oder sind Abweichungen tolerierbar ?

Wenn eine kleine Hysterese erlaubt ist wäre eventuell ein Solid State Relais (Halbleiter Relais mit galvanischer Trennung) das Mittel der Wahl.

Für eine Phasenanschnittsteuerung brauchst Du immer einen Nulldurchgangsdetektor. Meistens nimmt man dafür einen Optokoppler her, der einen Interrupt des Microcontrollers triggert.

Der Microcontroller muß dann den Phasenwinkel unter Einbeziehung der aktuellen Temperatur und der Soll Temperatur berechnen.
Das ist zwar machbar, erfordert aber einen etwas höheren Aufwand.

Wenn die Temperatur ständig sehr genau eingehalten werden muß geht aber an einer phasengesteuerten Regelung nichts vorbei., natürlich kann man auch auf ganze Vollwellen regeln.

Als Steuerelement für eine Phasenabschnittsteuerung nimmt man gern einen OPTO Triac mit nachgeschaltetem Leistungstriac her.
Als Triac wär evtl. der BTA 26/600A nicht schlecht, weil bei diesem Typ das Kühlblech von Chip galvanisch getrennt ist und somit der Kühlungsaufbau nicht gesondert isoliert werden muß.
Der Nachteil von dem Teil ist, das er nicht gerade billig ist.

Schaltungen für sowas sollten sich im Internet massig finden lassen.

[kalledom]

Ein Heizelement muß nicht per Phasenanschnittsteuerung geregelt werden. Wegen der Temperatur-Trägheit reicht ein PWM-Signal mit 1 Hz, also jede Sekunde mehr oder weniger lang einschalten.
Ansonsten kann das Heizelement, wie schon geschrieben, mit Solid State Relais, Opto-Triac, ... geschaltet werden.

[PICture]

Hallo inschenjoer!

So änlich, wie der kalledom geschrieben hat, man könnte sich eine Periode (z.B. 1 Sekunde) definieren und in dieser Zeit bestimmte Anzahl von 100 Halbwellen der Netzspannung An- und Ausschalten. Das ist quasi PWM mit 1 Hz.

Man könnte auch längere Periode (z.B. 2 Sekunden) nehmen um die Auflösung (in dem Fall 200:1) zu erhöhen.

MfG

[inschenjoer]

Hallo,

vielen Dank erstmal für die vielen Antworten. Ich denke ich werde die einfache Lösung mit dem TRIAC und vorgeschaltetem Opto-TRIAC umsetzen. Ich hab dazu bisher die Schaltung im Anhang entworfen.

Mir ist jetzt noch unklar woher der PIC weiß, wann ein Nulldurchgang ist? Nur dann sollte doch der Opto-TRIAC geschaltet werden, oder?

[Majus]

Hi,
die Opto-Triac variante kann ich acuh nur empfehlen.
(Reichelt: "S202 S01" sollte was für dich sein.)
Wenn ich mich recht erinnere haben da sogar einige SS-Relais eine automatische Nulldurchgangserkennung...

Gruß
Majus

[inschenjoer]

Ich hab jetzt nochmal drüber nachgedacht. Oder ist es so, dass der PIC gar nicht wissen muss, wann ein Nulldurchgang ist? Also der PIC schaltet, den MOC3041, aber der schaltet erst beim nächsten Nulldurchgang? Das würde bedeuten, dass zwar der PIC so oft schälten könnte wie er will, aber der MOC3041 nur max. 20 mal pro Sekunde schalten würde.

mfg
Sebastian

[kalledom]

Was interessiert bei einem Ohmschen Widerstand (das ist ein Heizelement nämlich) der Nulldurchgang ?
Glaubt jemand ernsthaft, daß es kritisch ist, ob das Heizelement 20 ... 20,25 ... 20,5 ... 20,75 oder 21 Halbwellen bekommt ?
Wenn der Optokoppler bei Ansteuerung vom PIC erst beim nächsten Nulldurchgang den Triac zündet, dann gibt es mal 20 und mal 21 Halbwellen.
Aber Vorsicht, nach der 22. Halbwelle verdampft das Heizelement :-(

[shaun]

Genaugenommen könnte man einfach irgendwann zünden, egal, ob die Leistungsstufe einen Nulldurchgangsdetektor hat oder nicht. Nur ein gezielter Phasenanschnitt wird dann nix mehr, aber ob das nötig ist, habe ich ja schon in meinem vorigen Posting in Frage gestellt.
Was das einfach-irgendwo-zünden angeht: so ist natürlich auch nur eine willkürliche Phasenanschnittssteuerung möglich, aber dass das Heizelement eh träge genug ist, davon gehen wir hier wohl mal aus.
Wenn es einfach möglich ist, Stromverzerrungen zu vermeiden, würde ich es doch anstreben, technisch notwendig ist es sicher nicht.

[inschenjoer]

Hallo,

ein paar Fragen bleiben mir noch offen.

1. Würde die Schaltung, die ich weiter oben angehängt habe, so funktionieren?

2. Ist es so, dass der Optopkoppler nur beim Nulldurchgang schaltet, unabhängig von der Ansteuerung durch den PIC?

Falls ich das so verwenden könnte, wäre mein Problem ja eigentlich gelöst.

mfg
Sebastian

[shaun]

Ja, er schaltet nur im ZC. Allerdings musst Du dann auch mindestens 10ms zünden, sonst kann es passieren, dass Dein Impuls zu spät nach einem Nulldurchgang kommt und zu früh vor dem anderen wieder aufhört. Je nach Anforderungen an die Genauigkeit (Hattest Du dazu nun eigentlich was geschrieben...?) kann so eine Vollwellensteuerung mit Zweipunktregler reichen. Du solltest allerdings statt des eingezeichneten Thyristors dann doch einen TRIAC verwenden.

[Yossarian]

Hallo
ich weiß ja nicht wie träge Dein Heizkreis ist(150W Aquariumsheizung?), aber ich denke, es genügt die Heizung z.B. für 10s einzu schalten und dann meinetwegen 5s auszuschalten(je nach Bedarf).Wenn es eine Aquariumsheizung oder eine Heizung mit vergleichbarer Zeitkonstante (und Genauigkeitsanforderung) sein sollte, reicht ein Schalten innerhalb von Minutenabständen.Such mal nach Wellenpaketsteuerung.
Mit freundlichen Grüßen
Benno

[inschenjoer]

Vielen Dank für eure Antworten. Ich werde dann die Schaltung so umsetzen.

mfg
Sebastian