Heizkocher (230 V AC) mit Arduino schalten (ggf. Leistung regeln)

[Michael R. (zayn)]

Hallo Zusammen,

ich würde gerne einen Heizkocher (230V AC, 9A) mit einem Arduino ein und 
ausschalten und falls es möglich ist auch noch die Leistung regeln 
können.

Welche Bauteile benötige ich dafür und hätte jemand ggf. einen 
Schaltplan?

Ich bin mir über die Gefahren bzgl. 230V bewusst ;-)

Danke und Gruß
Michael

[W.S. (Gast)]

Du würdest dazu ein SSR (Festkörper-Relais) benötigen. Angesteuert 
werden solche Dinger wie eine LED, so um die 20 mA etwa. Die galvanische 
Trennung macht bereits das SSR, du mußt bloß die Verdrahtung bzw. 
Leiterplatte netzspannungsgerecht machen und natürlich ein Gehäuse drum, 
was auch den Sicherheitsanforderungen entspricht.

W.S.

[Rüdiger (Gast)]

Michael R. schrieb:
> mit einem Arduino ein und
> ausschalten und falls es möglich ist auch noch die Leistung regeln
> können.

Mit Kanonen auf Spatzen schießen. :-)

L.G.

Rüdiger

[Falk B. (falk)]

@ Michael R. (zayn)

>ausschalten und falls es möglich ist auch noch die Leistung regeln
>können.

Das kann man bei einer Heizplatte recht einfach. Kauf dir ein SSR mit 
Nullduchgangsdetektor, das schaltet automatisch immer im Nulldurchnga 
der Spannung störarm ein. Dein Controller schaltet dann die Platte mit 
einer SEHR langsamen PWM mit Periodendauern im Sekunden bis 
Minutenbereich. Das ganze nennt man dann Schingungspaketsteuerung, weil 
deine Heizplatte immer volle Netzschingungen zu sehen bekommt. Eine 
Phasenanschnittsteuerung ist hier weder erlaubt (zuviel Leistun, zuviel 
Störungen) noch nötig (thermische Trägheit der Platte glättet die PWM).

http://www.reichelt.de/Solid-State-Relais/HFS15-D-240A15Z/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=127032&GROUPID=3298&artnr=HFS15-D-240A15Z

[Paul P. (paul_p48)]

Warum kann man keinen passenden MOSFET (Transistor) nehmen?
Macht der nicht das gleiche nur auf Halbleiter-Basis statt mechanisch?

[Carsten R. (kaffeetante)]

Ein Mosfet ist wegen der internen Bodydiode rückwärts Leitend. Er kann 
daher die negative Halbwelle nicht Sperren. Mit einem vorgeschalteten 
Gleichrichter wäre das möglich. Trotzdem wären noch weitere Bauteile 
erforderlich zur galvanischen Trennung.

Daher nimmt man stattdessen ein ausgewachsenes SSR oder einen Triac, den 
man beispielsweise mit einem kleinen Optotriac ansteuert, welcher schon 
die Nuldurchgangserkennung enthalten kann. Suche mal nach MOC und dann 
mit ausreichend hoher spannungsfestigkeit! Damit wäre auch schon die 
galvanische Trennung integriert.

Schalte nicht zu schnell. Das ist nicht erforderlich bei Heizelementen. 
Da braucht man nicht jede Sekunde in zig Stückchen hacken. Das macht das 
Timing nur unnötig kompliziert und die Energieversorger mögen keine 
zerhackten Lasten. Man muß sie nicht mit einzelnen Halbwellen ohne 
Gegenstück unnötig belästigen.

[Oliver (Gast)]

Paul P. schrieb:
> Warum kann man keinen passenden MOSFET (Transistor) nehmen?
> Macht der nicht das gleiche nur auf Halbleiter-Basis statt mechanisch?

Ich glaube, du hast SSR ("Solid State Relais" = Halbleiterrelais) falsch 
verstanden. Dieses arbeitet bereits auf Halbleiterbasis und enthält 
keine beweglichen Bauteile.

Der Name kommt daher, weil es sich schaltungstechnisch fast wie ein 
mechanisches Relais einsetzen lässt.

Es besteht aus einem Optokoppler, TRIAC und (manchmal) einem 
Nulldurchgangsdetektor.

[Amateur (Gast)]

Neben den schaltungstechnischen Problemen, habe es MOSFETs nicht so mit 
hohen Spannungen. Es gibt sie aber.

In diesem Bereich (Netzspannung) werden meist IGBTs verwendet. Da ist 
das Kaliber aber so groß, dass man die Spatzen kaum noch trifft.

Bleiben also Thyristoren und Triacs. Einfach, Robust und Preiswert 
optisch leicht zu trennen.

[Somebody123 (Gast)]

Michael R. schrieb:
> Hallo Zusammen,
>
> ich würde gerne einen Heizkocher (230V AC, 9A) mit einem Arduino ein und
> ausschalten und falls es möglich ist auch noch die Leistung regeln
> können.
>
> Welche Bauteile benötige ich dafür und hätte jemand ggf. einen
> Schaltplan?
>
> Ich bin mir über die Gefahren bzgl. 230V bewusst ;-)
>
> Danke und Gruß
> Michael

Hallo,

schau dir Triacschaltungen an. Google sollte da so einiges liefern.

Im Endeffekt muss so ein TRIAC nach jedem Nulldurchgang, also zweimal 
pro Periode gezüdet werden.

Der Adruino braucht jetzt nur das Zünden des Triacs 
unterbinden/verzögern - oder nicht, je nachdem. Wieviel man durchlässt, 
bestimmt die Leistung.

Wenn es "sauber" sein soll, nur beim Nulldurchgang schalten. Den 
Nulldurchgang kann dir ein Nullspannungsdetektor liefern (Zero crossing 
detector).

Allerdings könnte man den Wasserkocher vermutlich auch mit DC betreiben 
(Netz gleichrichten, mit FET Zerhacken). Wäre eventuell einfacher, weil 
ein einfacher N-Kanal-FET reicht.

[M.Ikke (Gast)]

Somebody123 schrieb:
> Der Adruino braucht jetzt nur das Zünden des Triacs
> unterbinden/verzögern - oder nicht, je nachdem. Wieviel man durchlässt,
> bestimmt die Leistung.

Verzögern wurde, aus den von Falk doch ausführlich erläuterten Gründen, 
doch schon lange als Lösung für die Leistungssteuerung ausgeschlossen.

Somebody123 schrieb:
> Wäre eventuell einfacher, weil ein einfacher N-Kanal-FET reicht.

Dann schlag doch mal ein paar passend spannungsfest FETs vor, die auch 
noch leicht zu beschaffen sind. Und den passenden Gleichrichter, der 
ohne großen Aufwand für Kühlung für DC sorgt, gleich mit.