Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Einfachst-Temperaturregelung mit Komparator


von Sebastian B. (sfreak) Benutzerseite


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Moin,

ich möchte eine Aluplatte bei ca. 40 Grad C halten und habe mir dazu die 
angehängte Minimalschaltung zusammengeklickt.

Wird die Schaltung funktionieren? Was hab ich alles falsch gemacht / was 
kann man verbessern ohne den Aufwand allzu sehr zu erhöhen?

Die Z-Diode D1 dient vor allem zu meiner Beruhigung, da die 
Betriebsspannung gefährlich nahe an der maximalen 20V 
Gate-Source-Spannung des MOSFET liegt.

Bauteilauswahl richtet sich nach dem Inhalt der Bastelkiste, ein 
kleinerer MOSFET hätte es wohl auch getan.

Falls ich doch noch Bauteile bestellen muss: Gibt es günstige 
Temperatursensoren mit Gewinde? Wäre natürlich schön wenn ich den Sensor 
einfach in die Aluplatte einschrauben könnte, statt ihn irgendwie 
ungeschickt zu kleben oder zu klemmen. Zumindest bei Reichelt habe ich 
aber auf die Schnelle nix passendes gefunden.

Sebastian

von Achim S. (Gast)


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wenn du den Schaltpunkt ohnehin mit R2 hintrimmst, würde ich an deiner 
Stelle einen NTC anstelle des KTY81 verwenden. (dann müssen die beiden 
Spannungsteiler natürlich umgekehrt an den Komparator angeschlossen 
werden).

Vorteile von NTCs wären, dass sie viel empfindlicher sind und dass es 
sie in allen möglichen Bauformen gibt, z.B. auch mit Schrauböse:
http://www.epcos.com/inf/50/db/ntc_09/ProbeAss__B57703__M703.pdf

Ich persönlich würde noch die Hysterese etwas kräftiger auslegen, aber 
ansonsten sehe ich keinen Grund, warum das nicht als simpler 
Zweipunktregler funktionieren sollte.

von blabla (Gast)


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Den OP Ausgang direkt auf die Z-Diode zu legen, halte ich für nicht so 
gut. Wozu dient R7?

von Ingo W. (Gast)


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blabla schrieb:
> Den OP Ausgang direkt auf die Z-Diode zu legen, halte ich für nicht so
> gut. Wozu dient R7?

LM393 hat nen Open Collektor Ausgang.

von blabla (Gast)


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von blabla (Gast)


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> LM393 hat nen Open Collektor Ausgang.

Stimmt, habe mir das jetzt auch einmal angeguckt.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Ich würde die Speisespannung für Referenz und Sensor extra stabilisieren 
(vllt.so auf 9-12 Volt), aber sonst sieht das doch gut aus. Den 1M für 
die Hysterese wüde ich nicht als endgültig betrachten, hol dir da noch 
ein paar alternative Werte, z.B. 330k bis 2M2
Fast die gleiche Schaltung läuft hier seit Jahren als Frostschutz, nur 
mit MOC und Triac, da netzgespeist.

von Sebastian B. (sfreak) Benutzerseite


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Guten Abend,

vielen Dank für die Tipps!

Habe die Schaltung jetzt zum Probieren auf ein Stück Lochraster 
gebraten. Sensor erstmal mit eingelötet (kommt später an ein sehr kurzes 
Kabel). Funktioniert weitestgehend, aber wie prophezeit ist die 
Hysterese zu schwach (LED flackert im Übergangsbereich). Habe für R6 
statt 1M nun 440k eingebaut -> geht. Wie groß die Hysterese nun 
temperaturmäßig ist, habe ich mir noch nicht überlegt, werd ich wohl 
einfach messen.

Die NTCs mit Öse schauen aber wirklich viel praktischer aus, werde 
versuchen davon einige zu besorgen.

Am Anfang hatte ich überlegt für die Messbrücke eine kleine 
Stabilisierung mit einer weiteren Z-Diode einzubauen (hier gesehen 
http://www.ferromel.de/tronic_2511.htm ), habs aber mangels passender 
Diode erstmal gelassen. Werde probieren, wie sich die Schaltung mit Last 
und endgültigem Netzteil verhält, im Moment hängt sie an einem 
Labornetzteil.

Sebastian

PS: Von durchkontaktierten Lochrasterplatinen bin ich irgendwie nicht so 
überzeugt. Meine Lieblingstechnik, Verbindungen mit Lötzinnwürsten zu 
machen, führt bei denen regelmäßig dazu, dass das Zinn durch die Platine 
läuft... deswegen hab ich diesmal einfach die abgeschnittenen 
Bauteilbeinchen benutzt.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Sebastian B. schrieb:
> habs aber mangels passender
> Diode erstmal gelassen.

Ist dann evtl. nützlich, wenn die Last das Netzteil einbrechen lässt, es 
könnte dann was 'flattern'. Ein 5-Volt Dreibeiner würde natürlich auch 
gehen.

Sebastian B. schrieb:
> Von durchkontaktierten Lochrasterplatinen bin ich irgendwie nicht so
> überzeugt.

Das verstehe ich gut. Erstens sind sie zu teuer und zweitens ist es gar 
nicht einfach, verbaute Teile wieder runterzukriegen. Ich steh auf 
billig Punktraster und Fädeldraht :-)

von Achim S. (Gast)


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Sebastian B. schrieb:
> Am Anfang hatte ich überlegt für die Messbrücke eine kleine
> Stabilisierung mit einer weiteren Z-Diode einzubauen

Den Vorschlag hatte ich mir heute Mittag auch überlegt. Ich hatte ihn 
mir dann verkniffen weil du ja nur auswertest, welcher der beiden 
Spannungsteiler das größere Teilerverhältnis hat. Das funktioniert (in 
erster Näherung) auch bei wackliger Versorgung.

Sebastian B. schrieb:
> Wie groß die Hysterese nun
> temperaturmäßig ist, habe ich mir noch nicht überlegt, werd ich wohl
> einfach messen.

Mit dem 1Meg sollte die Hysterese grob +/-18mV betragen. Wenn ich mich 
nicht verrechnet habe, hat der KTY81 in dieser Schaltung eine 
Empfindlichkeit von ~11mV/K. Damit wäre die Temperaturhysteres bei 
+/-1,6K.

Die entsprechende Schaltung mit NTC hätte eine Empfindlichkeit von 
72mV/K und die Temperaturhysterese läge bei +/-0,25K. Das spricht 
ebenfalls für die NTC-Variante, speziell wenn eine größere 
Spannungshysterese gebraucht wird.

von Amateur (Gast)


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Auch wenn die Theorie (Simulation) sagt, dass Schwankungen der 
Betriebsspannung sich in gleichen Zweigen (Brücke) aufheben, würde ich 
doch etwas mehr Aufwand mit der Referenzspannung treiben.
Ein weiterer Widerstand, eine (notfalls) Zenerdiode und ein kleiner 
Kondensator würden ja schon reichen.

von Achim S. (Gast)


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Amateur schrieb:
> Auch wenn die Theorie (Simulation) sagt, dass Schwankungen der
> Betriebsspannung sich in gleichen Zweigen (Brücke) aufheben, würde ich
> doch etwas mehr Aufwand mit der Referenzspannung treiben.

Kein Widerspruch von meiner Seite. Mit einer niedrigeren 
Referenzspannung (z.B. 4V)könnte Sebastian auch die Spannungsteiler 
näher an die Mittelstellung bringen (also R4 auf 1k statt auf 10k) und 
würde damit nochmal ordentlich Empfindlichkeit gewinnen.

Aber der wichtigste Punkt bleibt aus meiner Sicht die Erhöhung der 
Empfindlichkeit, damit man die Spannungshysterese größer machen kann und 
die Temperaturhysterese trotzdem akzeptabel bleibt. Dazu helfen 
symmetrische Spannungsteiler an einer Referenz von wenigen V und vor 
allem der Umstieg auf NTC ;-)

von Sebastian B. (Gast)


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Hallo allerseits,

klingt alles sehr vernünftig. Sobald ich die NTCs habe, werd ich mich 
mit einer überarbeiteten Schaltung zurückmelden. Ein kleiner 
Spannungsregler sollte sich auch irgendwo auftreiben lassen...

Sebastian

von Wusel D. (stefanfrings_de)


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Hast Du Dir Gedanken über Schwingungen gemacht?

Ich frage, weil ich mal einen defekten Bimetall-Thermostatregler einer 
elektrischen Raum-Heizung durch genau so eine Schaltung ersetzt hatte - 
mit dem Ergebniss, dass heftige Schwingungen entstanden.

Ich musste lange mit der Hysterese und einem Tiefpass herum fummeln, bis 
das Ding wie gewünscht funktionierte. Deswegen würde ich dazu raten, 
dass Du die Hysterese mit einem Trimmpoti einstellbar machst und 
schonmal Platz reservierst, um ggf. einen Tiefpass nachzurüsten.

von Sebastian B. (sfreak) Benutzerseite


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Hallo,

habe nun schicke NTC zum Festschrauben bekommen, mir in der Uni einige 
Zenerdioden besorgt und die Schaltung nochmal aufgebaut. 78L05 oder 
sowas wäre als Referenzspannungsregler natürlich auch gegangen.

Funktioniert ganz ausgezeichnet, Temperatur ist leicher einzustellen als 
vorher. Die Hysterese habe ich nun recht klein gewählt, scheint trotzdem 
zu funktionieren. Zur Kontrolle hab ich im Moment allerdings nur ein 
digitales Backofenthermometer. Interessant wärs natürlich noch, mal eine 
Temperaturkurve über der Zeit aufzuzeichnen...

Im Moment benutze ich für die Temperatureinstellung (R5) einen 25-Gang 
Trimmer. Ggf. mache ich den Regelbereich kleiner und Lege R5 als 
normales Poti nach außen.

Sebastian

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Stefan Frings schrieb:
> mit dem Ergebniss, dass heftige Schwingungen entstanden.

Normalerweise sind die LM393/339 und 2907 recht unempfindlich gegen 
sowas, es steht sogar im Datenblatt, das ein Entkoppel-C in der Nähe des 
Chips nicht unbedingt nötig ist. Möglicherweise hattest du eine 
ungewollte Mitkopplung vom Ausgang zum - Eingang.

Sebastian B. schrieb:
> Funktioniert ganz ausgezeichnet, Temperatur ist leicher einzustellen als
> vorher. Die Hysterese habe ich nun recht klein gewählt, scheint trotzdem
> zu funktionieren.

Ich finde auch, das die Schaltung robust aussieht und schön einfach ist. 
Für den übriggebliebenen Komparator kannst du dir ja noch ein Goodie 
ausdenken, oder eine Dämmerungsschaltung bauen :-)

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