Heizdraht selber bauen

[DjEKI]

Moin,

Ich habe vor, eine Glasplatte mit Draht zu bestücken. Das soll in typischer Wellenform angebracht werden. Mein Ziel ist es, von -10°C auf mindestens 5-10°C zu heizen, damit das Eis, oder das beschlagene Glas frei wird. So wie bei einer beheizbare Windschutzscheibe am Auto.
Ich habe ein paar Tests durchgeführt und komme etwas in grübeln. Von daher würde ich gerne erst mein Problem behandeln.

Was ich vorbereitet habe:
- 1x 30cm Kabel von der Isolierung getrennt (Stink normales Kabel vom defekten 12V Netzteil, nicht das Kabel für 230V)
- alle feinen Drähte auseinander sortiert
- einige Drähte zusammengelötet, damit es 5m ergibt
- 12V angeschlossen und gemessen

Es handelt hier um kein Widerstandsdraht und es ist Kupfer.

Für mich war es nur sinnvoll, die Ampere zu messen. Denn den Widerstand konnte ich nicht messen, da das Gerät anschein nicht in der Lage war. (Billigteil)

Messungen: (Widerstand ergab sich aus der Rechnung) (aufgerundete Werte)

1
5m
1.9A
11.8V
6.2Ohm
22.4W


2.5m
2.6A
11.8V
4.5Ohm
30.7W


2.5m
1.9A
5.9V
6.2Ohm
11.3W



Ich dachte, wenn ich die hälfte vom Draht nehme, wird die Leistung verdoppelt. Ist aber anschein nicht. Ich könnte zb 0.1mm Wiederstandsdraht (http://www.conrad.de/ce/de/product/422420/Widerstandsdraht-624-m-Block-RD-10001-1-St/?ref=detview1&rt=detview1&rb=2) kaufen und dort wäre 62.4 Ohm pro Meter. Wenn ich nur ein halben Meter nehme, dann müsste doch 31.2 Ohm ergeben. Oder nicht?

Wegen der Heizstärke würde ich gerne später diskutieren.

mfg EKI

[oberallgeier]

... den Widerstand konnte ich nicht messen, da das Gerät anschein nicht in der Lage war. (Billigteil) ...EKI, ich glaub. es war nicht die schlechte Technik des Messgeräts, sondern des Messaufbaus.

Für Leiter mit geringen Widerständen gibts ein gutes Messverfahren um gute Genauigkeit zu bekommen:
Leiterbahn (egal welche und wie) auslegen, muss kein Meter sein.
An beiden Enden Strom zuführen, 1,0 A bis 2,0 A, besser 1,00 A bis 2,00 A (also möglichst genau).
Den Spannungsabfall über eine genau abgemessene Strecke der Leiterbahn messen.
R = U / I.

Vorteil: das Problem des Übergangswiderstandes zwischen Messspitzen und Messobjekt beim Messen sehr guter Leitfähigkeiten (= geringen Widerständen) wird umgangen.

[DjEKI]

Danke für den Tip, ich habe den Spannungsabfall nicht bedacht.

Was mich aber stutzig macht, ich verwende die hälfte von 5 Meter Draht und bekomme nicht mal das doppelte an Leistung. zB 22.4Watt -> 44.8Watt. Oder der Widerstand wäre dann halbiert. Das passiert hier aber nicht.

[White_Fox]

Du hast aber nicht zweimal 2,5m an 12V gehabt, und dann so unterschiedliche Ströme gemessen...oder?

Es verhält es sich so wie du es schon vermutet hast: halbe Länge (bei gleichem Querschnitt und gleichem Material) ergibt den halben Widerstand deiner Anordnung.

Ich würde mal auch auf Fehler beim Messaufbau tippen. Mit was für einem Netzteil hast du denn das Ganze probiert?

[DjEKI]

Ich habe einmal komplett 5m gemessen und es dann einfach halbiert.

Den Spannungsabfall habe ich jetzt nachgemessen: genau 10V bei 2.5m (5m werde ich morgen messen)
Ich überprüfe morgen, ob ich Fehler gemacht habe und dann werde ich die Tabelle bearbeiten.

Ich benutze ein Ansmann Netzteil (http://www.ansmann.de/de/startseite/netzgeraete-steckdosen/premium/netzteile/products/show/product/aps-1500-traveller/)

[ranke]

Ich benutze ein Ansmann Netzteil

... Maximaler Ausgangsstrom: 1500mA ...

passt nicht so ganz zu den oben angegebenen Stromwerten.

[White_Fox]

Du hast dein Netzteil völlig überlastet.
Du hattest über deinem Draht deswegen auch nie und nimmer 12V, und deswegen sind auch deine Berechnungen fehlerhaft.

[DjEKI]

das Ansmann Netzteil kann mehr ab, als ich erwartet hatte. 4 Ampere dauerhaft. Auf Arbeit haben wir diese Netzteile. Aber einige hatten nach ein Jahr versagt. Bis wir herrausgefunden hatten, dass die nicht für unsere Geräte belastbar sind. Ein Fehler von den Hersteller.
Aber wenn ihr meint, dass beeinflusst die Werte, dann werde ich eine Vließbatterie als test nutzen. Die war für unser Boot genutzt, nun ist ja Winter.

[White_Fox]

Das Problem ist, dass bei Überlast die Spannung einbricht, selbst wenn es gerade noch so 4A ausspuckt.
Da kannst du deine Berechnungen mit 12V vergessen, wenn du nicht sowohl Spannung als auch Strom parallel misst.
Deine Vließbatterie wird übrigens je nach Ladezustand und Gesamtkapazität das gleiche Problem haben.

Wenn du noch ein Poti und einen Widerstand rumzufliegen hast, kannst du dir eine Messbrücke bauen, um den Widerstand deines Drahtes zu ermitteln.
Ich an deiner Stelle würde mir aber eher einen Messschieber schnappen, den Durchmesser bestimmen und den Widerstand errechnen. Das ist nicht genau (schon gar nicht wenn du den Draht aus vielen Stücken zusammengelötet hast), aber genau genug um den Widerstand in etwa abschätzen und dementsprechend deinen Messaufbau auslegen zu können.

Ansonsten würde ich es ebenso machen wie oberallgeier es vorgeschlagen hat. Hoher, konstanter Strom bekannten Wertes und hinreichend genau, und dann die Spannung gemessen.

Ach ja...bedenke die Temperaturabhängigkeit des spez. Widerstands von Kupfer. Die kann dir die Messung auch erheblich versauen.

[DjEKI]

ok, dann werde ich morgen mit 1A messen (mal sehn wie ich das hinbekomme) und dann genauere Werte liefern. Da werde ich aber trotzdem die Batterie auch verwenden, denn den Ladezustand kann ich ja messen und die wird sich bei 65A nicht sofort verändern. Obwohl, ich habe noch von der Simmi ne Batterie ^^ Egal,...

Ich werde aber bei 5 Meter und 2,5 Meter bleiben, damit ich richtige Resultate habe, da ich meine Fehler besser beurteilen kann. (wegen den evtl. schlechten Werten)

[alex91]

Die billig Messgeräte haben oft auch einen nicht sehr kleinen Widerstand der die messung des Stroms ordentlich verfälschen kann also besser mit 2 Messgeräten arbeiten eins in serie zum draht für den Strom und eins parallel für die Spannung oder mit konstant Strom arbeiten wenn du es genau einstellen kannst.
26854

[nikolaus10]

Hallo

Fuer deine Anwendung solltest du keinen Kupferleiter nehmen.
Nimm besser Blumendraht aus Eisen, oder noch besser Widerstandsdraht.

KR

[DjEKI]

So, nochmal gemessen:



4,66m
0,68 A
3,05 V
4,48 Ohm
2,07 Watt


4,66 m
1 A
4,71 V
4,71 Ohm
4,71 Watt


4,66 m
1,2 A
5,66 V
4,72 Ohm
6,79 Watt


4,66m
2,02 A
11,27 V
5,58 Ohm
22,77 Watt


Also, 12V kann man wohl kein Glauben schenken, denn eigentlich müsste ca. 12 Watt sein, aber ich habe es trotzdem mal getestet.
Hiermit kann ich sagen, 4,66 Meter ergeben 4,71 Ohm. Nicht sehr genau, da Lötungen vorhanden sind. Somit habe ich erstmal die wichtigsten Daten.

Ja, ich bin schon die ganze Zeit am überlegen, ob ich mir das 0,1mm Widerstandsdraht bestelle, aber im Moment geht es auch mit dem Kupferdraht und ich finde dieses Kupferdraht ist dünner als 0,1mm.

So, das schwierigste überhaubt: Wie gehe ich jetzt vor, um Problemlos die Glasfläche von -10°C auf 5°C zu heizen. Evtl sogar auf 10°C um genau sicher zu gehen und das alles innerhalb 5 Minuten. Klingt das realistisch?
zB Wieviel Watt ich benötige und wie na und dünn die Drähte auf einer Fläche angebracht werden müsste. Damit ich ein Anfang für mein Testobjekt habe.

[White_Fox]

Vielleicht könntest du versuchen, den Wärmewiderstand zu errechnen.

Pack die Scheibe mal ne Nacht nach draußen, um sie auf Umgebungstemperatur zu bringen.
Dann misst du die Umgebungstemperatur, gibst danach Saft auf deine Heizung und wartest min. 20-30min, bis du sowas wie einen stationären Zustand erreicht hast. Dann misst du die elektrische Leistung und die Temperatur deiner Glasscheibe. Aus diesen Daten kannst du einen Wärmewiderstand errechnen und damit bestimmen, wieviel Leistung du bei welcher Temperatur brauchst.

Einen anderen Draht zu nehmen wäre sehr sinnvoll. Ich würde Konstantan vorschlagen, Kupfer hat einen stark temperaturabhängigen Widerstand.

[DjEKI]

Ja, da muss ich erstmal ein paar Sachen besorgen, damit ich die Temparatur messen kann. Nach draußen laufen ist langweilig. Ich nutze den Gefrierschrank :D Da nutze ich ein Glas und werde es mit Tesafilm festkleben. Das kann etwas dauern, bis ich Ergebnisse posten kann, aber den Widerstandsdraht werde ich schon mal bestellen.

[ranke]

Nach draußen laufen ist langweilig. Ich nutze den Gefrierschrank

Gefrierschrank ist auch langweilig. Du willst eine Temperaturdifferenz von 15 bis 20°C erreichen. Stell die Glasplatte auf Deinen Arbeitstisch und heize sie auf eine Temperatur auf 15-20°C oberhalb der Raumtemperatur. Der Wärmeübergang ist nicht von der absoluten Temperaturlage abhängig (jedenfalls nicht in diesen Temperaturbereichen, wo Strahlung keine wesentliche Rolle spielt). Er hängt allerdings stark von der Luftbewegung ab, falls nötig verwende einen Ventilator oder Fön auf "kalt".


Einen anderen Draht zu nehmen wäre sehr sinnvoll. Ich würde Konstantan vorschlagen, Kupfer hat einen stark temperaturabhängigen Widerstand.

Widerstandsdraht hat einen höheren spezifischen Widerstand als Kupfer, daraus ergeben sich (bei sonst gleichen Bedingungen) dickere Drahtquerschnitte, was manchmal ein Vorteil sein kann. Außerdem sind die verwendeten Legierungen im allgemeinen sehr beständig gegenüber Korrosion. Warmes Kupfer oxidiert an der Luft und ist deshalb wahrscheinlich nicht so geeignet für eine langdauernde Anwendung. Zum probieren kann man auch erstmal Kupfer nehmen. Um einen Anhaltspunkt für die nötige Flächenleistung zu bekommen kann man sich auch ausgeführte Systeme ansehen. Ich denke dabei z.B. an die heizbare Heckscheibe bei Autos. Die beheizte Fläche kann man gut ausmessen und den Strom messen oder vielleicht auch recherchieren.

[DjEKI]

Experimentieren macht Spaß :D

Ich habe ein Glas mit 2 Meter Kupferdraht umwickelt und mit 4 Klebestreifen, von oben nach unten, fixiert. Das Glas habe ich 1/4 mit Wasser gefüllt und dann in den Gefrierschrank gestellt. Im Gefrierschrank war es -25 °C und das Glas hatte dann die -15 C° erreicht. Dann habe ich eine 12V Mopedbatterie angeschlossen und gleich nachgeschaut, wie schnell die Temperatur steigt. Ungefair 10-15 Sekunden hat es gedauert, bis ich 5 °C messen konnte. Ich messe mit ein Infrarot Thermometer. Dann habe ich die Tür zu gemacht und 5 Minuten gewartet. Dann habe ich nachgeschaut und habe 70 °C gemessen! Es wurde mit 40-45 Watt getestet. Ich war echt erstaunt, dass die Temparatur bei -25 °C Raumtemperatur so heiß werden kann! Die Drähte sind ja nicht mal zu 100% an das Glas geklebt. Sondern lehnen sich nur an das Glas an, da ich ja nur 4 klebestreifen verwendet habe. Ich dachte schon, dass das Glas nicht richtig miterhitzt wird.

26896

Nun werde ich ein paar andere Leistungen testen. Evtl habt ihr auch schon was zu sagen ^^

mfg EKI

[ranke]

Ich vermute auch, dass das Glas nicht richtig miterwärmt wird. Wenn es 70°C hat, kann man es kaum mehr anfassen (außer man wäre Koch oder Schweißer von Beruf). Die Messung mit Strahlungsthermometern hat seine Tücken, wenn mehrere verschiedene Temperaturzonen im Meßbereich sind, dominiert meist die wärmste. Du hast wahrscheinlich eine Temperatur angezeigt bekommen, die irgendwo zwischen der Drahttemperatur und der Glastemperatur lag.
Mit Strom- und Spannungsmessung hast Du schon Erfahrung. Wenn Deine Meßgeräte genau genug sind, kannst Du die mittlere Drahttemperatur über eine gleichzeitige Messung von Heizstrom und -Spannung messen, weil der Widerstand des Kupferdrahts von der Temperatur abhängt. Eine Messung bei kleiner Leistung ergibt deshalb einen geringeren Widerstand als eine Messung bei hoher Leistung. Das ist interessant, weil man mit einem Temperaturfühler bei einem so dünnen Draht kaum eine Messung durchführen könnte.

[Klebwax]

Ich vermute auch, dass das Glas nicht richtig miterwärmt wird. Wenn es 70°C hat, kann man es kaum mehr anfassen (außer man wäre Koch oder Schweißer von Beruf). Die Messung mit Strahlungsthermometern hat seine Tücken, wenn mehrere verschiedene Temperaturzonen im Meßbereich sind, dominiert meist die wärmste. Du hast wahrscheinlich eine Temperatur angezeigt bekommen, die irgendwo zwischen der Drahttemperatur und der Glastemperatur lag.

Vernünftige und aussagekräftige Temperaturmessungen sind schwierig. Außer den genannten Effekten kommt bei Strahlungsthermometern noch ein weiterer Punkt dazu: wenn das Messobjekt eine reflektierende Oberfläche hat, misst man möglicherweise die Temperatur der Umgebung mit. Bei Glas wird das vom Winkel abhängen, und bei einem runden Glasbecher kommt eigentlich jeder Winkel vor.

Zur Prüfung kann man ja mal ein anderes Experiment machen: 40W ist etwa die Leistung einer Lötstation. Die Temperatur des Wassers kann man mit einem Küchen/Bratenthermeter messen. So bis 40° tut es auch ein Fieberthermometer. Also den Lötkolben ins Wasser und

Glas hatte dann die -15 C° erreicht. Dann habe ich eine 12V Mopedbatterie angeschlossen und gleich nachgeschaut, wie schnell die Temperatur steigt. Ungefair 10-15 Sekunden hat es gedauert, bis ich 5 °C messen konnte

nach 10-15 Sekunden sollte sich das Wasser um 20° (-15° bis +5°) erwärmt haben. Wenn das nicht so ist, fängt das Überlegen an.

Experimentieren macht Spaß
MfG Klebwax

[nikolaus10]

Nochmal den Tip.
Nimm Eisendraht anstatt Kupfer........