Heizelement regeln

[v-robot]

Hallo zusammen,

ich stehe erneut vor einem kleinen Problem. Und zwar möchte ich eine kleine Schaltung zur Regelung eines Heißelements aus einer Heißklebepistole bauen. Dafür wollte ich mit einem Heißleiter (470KOhm) und einem Potentiometer einen Spannungsteiler aufbauen, dessen mittlere Abzweigung direkt ans Relais weitergeleitet wird. Das Heizelement soll also immer, wenn eine bestimmte (mit dem Potentiometer eingestellte) Temperatur erreicht wird, abschalten/(-kühlen), und sobald es unter diese Temperaturschwelle fällt, wieder einschalten und heizen. Somit stellt das Ganze ein einfaches Thermostat dar. Hierbei soll, falls möglich, ein Temperaturbereich von 160 bis 220 °C abgedeckt werden. Nun habe ich mal den angehängten Schaltplan erstellt. Jedoch war ich mir plötzlich nicht mehr sicher, ob NTC und Poti richtig positioniert sind, um beim Erreichen der Temperatur abzuschalten. Muss ich die beiden evtl vertauschen? Der dunkle Widerstand unten soll das Heizelement darstellen. Das Relais ist auf 9V ausgelegt. Kann das so funktionieren? Oder brauche ich evtl. noch einen Transistor zur Signalverstärkung? Wäre nett, wenn ihr mir evtl auch einen passenden Widestandwert für das Poti nennen könntet.
Vielen Dank im Voraus!

MfG

V-Robot

[RoboHolIC]

Ich sehe da mehrere Probleme:
1.) So wie gezeichnet wird das Relais nie einschalten, weil der Spannungsteiler beidseitig auf GND liegt.
2.) Selbst wenn man 1.) korrigiert, wird das Relais aus dem vergleichsweise hochohmigen Spannungsteiler kaum jemals ausreichend Erregerstrom kriegen, um einzuschalten
3.) Auch wenn man zwischen den Spannungsteilerpunkt und das Relais eine ausreichende Stromverstärkung einfügt, z.B. einen Transistor als Spannungsfolger, wird wegen der i.d.R. recht großen Hysterese des Relais keine Temperaturregelung stattfinden, die diesen Namen verdient.
4.) Bitte eine Freilaufdiode für das Relais vorsehen; der aktive Rest der Schaltung wird es dir danken.

Abhilfe:
Ein Komparator / OPV als Schmitt-Trigger vergleicht Ist-Wert (Spannungsteiler aus NTC und Ohm'schem Widerstand) und Soll-Wert (Poti mit flankierenden Widerständen.
Der Komparatorausgang kriegt einen Schalttransistor für den Erregerstrom des Relais. Freilaufdiode für das Relais nicht vergessen!
Über die richtige Anordnung des NTC im Schaltplan kann man erst befinden, wenn die Schaltung gezeichnet ist, denn das hängt ja noch von der Zuordnung des invertierenden und nichtinvertierenden Eingangs des Komparatorsund einer eventuellen Invertierung bei der Relaisansteuerung ab.
Die Dimensionierung aller Widerstandswerte ist allerdings dein Job.

[v-robot]

Danke schon einmal für die Hilfe. Habe versucht, alle deine Tipps umzusetzen und einen neuen Schaltplan erstellt. Möchte, falls irgendwie doch möglich, gerne erstmal versuchen, das Ganze relativ simpel und ohne Operationsverstärker usw. aufzubauen. Könnte die neue Schaltung so funktionieren?

MfG

V-Robot

[PICture]

Hallo!

Ich befürchte nur, dass die Stromverstärkung des Transistors für Ansteuerung des Relais zu klein wäre, aber probieren kann man immer. Beim Nichtfunktionieren würde ich als nächstes mit aus zwei Transistoren diskret aufgebauten Darlington versuchen. Da die Hysterese der Schaltung vom Relais festgelegt ist, falls nicht passt, müsste man einen Schmitttriger aus zwei Transistoren anwenden. ;)

[RoboHolIC]

Die Schaltung solltest du in dieser Form nicht ans Netz anschließen!
Sonst kannst du bald fliegen wie ein EAGLE :)

[Manf]

Mit der thermischen Kopplung an die 230V bei 200°C wirst Du so schnell nicht glücklich werden.
Für den Einsatz empfehle ich eine 12V(!) Lötnadel, (die sind recht billig).

https://www.google.de/#q=lötnadel+12v&hl=de&prmd=imvns&source=univ&tbm=shop&tbo=u&sa=X&ei=PdKoT9mJL4X44QS5wJ26CQ&ved=0CLABEK0E&bav=on.2,or.r_gc.r_pw.r_qf.,cf.osb&fp=b5fea95d8d6e9e54&biw=1117&bih=750

Besonders elegant wird es, wenn man die Temperatur direkt am Widerstand des Heizelementes erkennt und damit regelt.
Sonst kann man die Leistung auch grob über die Spannung einstellen.

[RoboHolIC]

Mit der thermischen Kopplung an die 230V bei 200°C
Ich komm nicht dahinter, was du damit meinst. Welches Problem genau hast du vor Augen?


Für den Einsatz empfehle ich eine 12V(!) Lötnadel, (die sind recht billig).
Es geht ursprünglich um das Heizelement einer ?breits vorhandenen? Heissklebepistole.
Sollte es allgemein um das Erzeugen von Wärme auf hohem Temperaturniveau gehen, ist eine fertige Niederspannungs-Heizpatrone sicher ein guter Weg.

Besonders elegant wird es, wenn man die Temperatur direkt am Widerstand des Heizelementes erkennt und damit regelt.
Und vermutlich auch etwas zu heftig für den Threaderöffner.

[Manf]

Welches Problem genau hast du vor Augen?
Ich meine die oben, eben von Dir anfgeführten Punkte 1-4, nur eben noch bei 230V und bei 200°C. Das wird nicht einfach, den Sensor bei 200°C zu befestigen und die Zeitkonstante des Sensors einzubeziehen. Es ist dann ein 230V Gerät mit mehr oder weniger gekonntem Basteleingriff.

Was nützt es wenn das eine Heizelement des Gerätes für 4,95€ schon vorhanden ist, es sollte durch ein anderes aus einem 12V Gerät für 2-7€ ersetzt werden.

Damit es nicht zu heftig wird steht die einfache Version unter: "sonst ..."

[Manf]

Ich sollte es noch genauer beschrieben, das Abeiten mit Heißkleber ist unheimlich praktisch, ich habe damit in letzter Zeit einige Konstruktionen mit relativ feinen Klebestellen hergestellt. Die Klebestellen waren dabei so fein dass sie mit einer Pistole kaum zu erreichen gewesen wären. Auch das Fließen in feine Fugen ist mit der Pistole kaum zu schaffen.

Eine Lötnadel mit einstellbarer Leistung ist dafür aber ein sehr praktisches Werkzeug. Man kann mit Lötkolben bei redzuierter Temperatur und Klebestick ganz ähnlich arbeiten wie mit Lötkolben und Lötzinn. (Man kann allerdings kaum mit dem selben Lötkolben abwechselnd mit Zinn und mit Klebestiften arbeiten.)

[v-robot]

Schonmal vielen Danke für eure Hilfe.
Zuerst möchte ich sagen, dass ich ganz offensichtlich einen Fehler im Schaltplan hatte. Habe diesen jetzt korrigiert. Nun geht es allein um das Heizelement der Heizklebepistole, welches nicht mit jener in Zusammenhang verwendet wird. Geheizt wird ein ca. 2x2x2cm großer Alublock. An diesen ist auch der Hochleistungs-NTC mit M3-Gewinde (http://www.pollin.de/shop/dt/NDI1OTc3OTk-/Bauelemente_Bauteile/Passive_Bauelemente/Widerstaende/Heissleiter.html) angeschraubt. Das Ganze wird keine präzisen Werte haben müssen, sollte nur grob regelbar zwischen 160 und 220 °C sein. Nur falls ich meine Schaltung verwende, wie kann ich den Wert des Potis für den genannten Temperaturbereich bestimmen? Liegt ein Wert von 1MOhm hier im üblichen Rahmen?

Vielen Dank!

MfG

V-Robot

[Manf]

Normalausführungen solcher NTC s sind für 100°C ausgelegt.

http://www.google.de/imgres?um=1&hl=de&sa=N&biw=1117&bih=750&tbm=isch&tbnid=WHEwSzHDj8TXPM:&imgrefurl=http://parts.digikey.com/1/parts-datasheet/therm-ntc-screw-mnt-vishay-bc-components-datasheet&docid=ASdF7sf_C5GJpM&imgurl=http://media.digikey.com/Photos/Vishay%252520BC%252520Photos/NTCASCWE3104G.jpg&w=640&h=640&ei=6i-pT4bgAoX54QS52bmMCQ&zoom=1&iact=hc&vpx=121&vpy=129&dur=3193&hovh=225&hovw=225&tx=62&ty=109&sig=103484277252351608888&page=1&tbnh=129&tbnw=151&start=0&ndsp=24&ved=1t:429,r:0,s:0,i:71

Bei Pollin steht die genaue Bezeichnung nicht dabei.

Ein weiterer Parameter ist das Regelverhalten ich nehme mal an dass das Heizelement für Leerlaufbetrieb an 230V ausgelegt ist damit es in der Klebepistole sicher arbeitet. Wenn der NTC nach verkürzter Einsatzzeit durchbrennt und kalt meldet geht das Gebilde schon etwas über 200°C das sollte man in jedem Fall rechtzeitig überprüfen.

[Hubert.G]

Wenn du wirklich eine BD537 verwenden willst, wird das nicht funktionieren. Der R2 müsste bis etwa 20k herunter gehen bis der Transistor durchschaltet.

[Manf]

Nochmal zur Schaltung es ist ein Heißleiter. Bei hoher Temperatur wird der Strom größer, der wird verstärkt und schaltet das Relais ein das über einen Schließer das Heizelement einschaltet. Ich denke das sollte nicht mir 230V ausprobiert werden.
Es gibt Leute die probieren lieber als alles genau zu überprüfen, ok, aber dann kann man das Ganze doch besser bei 12V machen.

[v-robot]

Den Transistor könnte ich auch gegen einen BC548 ersetzen. Wäre dieser geeignet? Ich war durch das Metallgehäuse und den Schraubanschluss im Glauben, das ,,Pollin"-NTC wäre ein (Hochleistungs-) Hochtemperaturbauteil. Naja, da die genauen Angaben fehlen, lässt sich das warscheinlich nur experimetell überprüfen. Ich habe das Heizelement erstmal einzeln an ein Netzkabel gelötet und mit Schrumpfschlauch isoliert. Ob das Relais schaltet, kann ich mit Hilfe von Labornetzteil und Multimeter überprüfen. Somit komme ich in keinem Fall mit der Netzspannung in Kontakt und kann relativ sicher per Poti den ,,Relaisschaltpunkt" (geregelte Temperatur) einstellen. Könnt ihr mir da zustimmen oder missachte ich irgendetwas. Nebenbei sei mal gesagt, dass Sicherheit bei mir Priorität hat und ich schon öfter mit Netzspannung gearbeitet habe.
Ich bin beeindruckt von der wirklich raschen Hilfe!
Vielen Dank!

MfG

V-Robot

[PICture]

Ich habe eben den Fehler, den du bereits beseitigt hast, in deinem vorherigen Schaltplan übersehen. Den Poti muss man an den Eingangswiderstand des Relais steuernden Transistors anpassen. Beim Darlington wäre 1 Mohm möglich.

Man könnte auch den NTC verkleinern. Wegen höheren Widerstand des Potis würde ich einen parallelen zum Poti Kondensator empfehlen, der die störende eingekopellte Netzspannung kurzschliesst, da die Temperaturregelung angeblich nicht sehr schnell fünktionieren muss.

Übrigens, du kannst aus den BD und BC Transistoren einen Darlington aufbauen. ;)

[Hubert.G]

Diese Schaltung wird wohl eher funktionieren: http://www.electronicsplanet.ch/Schaltun/H2OAlarm/H2O_Alar.htm
R1 weglassen, anstelle von R2 dein 1M Poti, der Fühler ist dein NTC.

[PICture]

@ v-robot

Beim NTC muss man den Fühler (NTC) und R2 (Poti) umtauschen, da beim grösserem Widerstand vom NTC, die Heizung eingeschaltet werden soll.

Übrigens, das gleiche betrifft deine letzte Schaltung. ;)

[v-robot]

So, habe nun den Schaltplan unter Berücksichtigung des Feuchtigsmessers nochmals umgeschrieben. Nun, meine Frage: Habe in meinem Schaltplan BC546 verwendet, da ich diese vorrätig habe. Funktionieren diese auch? Vorgegeben waren ja BC549. Falls ja, werde ich die Schaltung gleich mal aufbauen und wie schon beschrieben das Schalten des Relais überprüfen / die Temperatur einstellen.

MfG

V-Robot

[Hubert.G]

Du kannst den BC546 verwenden, er hat eine höhere Spannungsfestigkeit, ansonst die gleichen Parameter.
Wenn R2 ein NTC ist, dann musst du R1 und R2 tauschen.

[RoboHolIC]

Ist die Funktion jetzt so gedacht, dass im Wesentlichen die beiden Basis-Emitter-Dioden in Reihe die Schaltschwelle für das Relais bilden?

[Hubert.G]

Es muss genügend Strom in die Basis von T2 fließen das das Relais anzieht.

[RoboHolIC]

Und der Strom muss auch wieder genügend klein werden, damit das Relais mal wieder abfällt. Ja, klar!
Kann auch jemand abschätzen, welche Temperaturdifferenz am Fühler dafür erforderlich ist? Ich bin auf den Erfahrungsbericht von v-robot gespannt.