Wo Temperaturfühler und Heizelemente einbauen und weitere Fragen

[Heizer (Gast)]

Hallo,

mal abgesehen von den speziellen Gegebenheiten (Honigeigenschaften) im 
diesen Thread Beitrag "Heizung bauen" stellt 
sich für mich die Frage wo man am besten den (die) Temperaturfühler und 
das (die) Heizelement(e) in solch einen kleinen "Klimaschrank" einbaut 
um eine möglichst gleichmäßige Erwärmung zu gewährleisten und 
sicherzustellen das es keine lokalen Hitzespots, auch keine 
kurzzeitigen, gibt.
Das Aufheizen soll sich aber nicht ewig hinziehen und effizient sein 
also möglichst ohne irgendwelche große und schwere Metall-/Steinblöcke 
oder  Wärmetauscher mit Wasser oder Öl als Übertragungsmedium.

Mit welcher Regelung (welche Parameter) vermeide ich Wärmeüberschwinger 
trotz einigermaßen schnellen Aufheizzeit ?
Kann man das als Hobbyist (der immer noch nicht alle Feinheiten der 
verschiedenen Reglertypen und Parameter verstanden hat) berechnen bzw. 
gibt es dafür fertige Onlinetools ?

Es handelt sich vorerst nur um eine theoretische Frage, eine praktische 
Anwendung steht noch nicht an.

mfg

    Heizer

[Pandur S. (jetztnicht)]

Temperaturregelung ist etwas vom Schwierigen. Denn man misst sehr 
schnell Muell. Eine gleichmaessige Temperatur an Luft bekommt man nur 
mit hoher Luft-Umwaelzrate an einer gleichmaessig temperierten 
Heizflaeche.
Ich wuerde also die Heizflaeche als Kuehlkoerper gestalten, zB einen CPU 
Kuehler, dort einen Widerstand dran und die Temperatur des Kuehlkoerpers 
oder des Luftauslasses regeln.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Heizer schrieb:
> ... die Frage wo man am besten den (die) Temperaturfühler und
> das (die) Heizelement(e) in solch einen kleinen "Klimaschrank" einbaut
> um eine möglichst gleichmäßige Erwärmung zu gewährleisten und
> sicherzustellen das es keine lokalen Hitzespots, auch keine
> kurzzeitigen, gibt.

Kein Sensor und keine Regelung kann das garantieren. Dafür muß man schon 
durch konstruktive Maßnahmen sorgen. Am wenigsten Kopfzerbrechen macht 
man sich, wenn man die Luft einfach permanent umwälzt (vulgo: Lüfter). 
Allerdings kann man sich das Leben auch sehr viel einfacher machen, wenn 
man die Physik zum Komplizen nimmt. Stichwort: thermische Konvektion.

Ansonsten geht es dir ja wohl darum, eine bestimmte Temperatur des 
Honigs nicht zu überschreiten. Bring also mehrere Sensoren in der Nähe 
des Eimers an und regele die Temperatur auf der Basis des höchsten 
gemessenen Wertes.

> Das Aufheizen soll sich aber nicht ewig hinziehen und effizient sein
> also möglichst ohne irgendwelche große und schwere Metall-/Steinblöcke
> oder  Wärmetauscher mit Wasser oder Öl als Übertragungsmedium.

Das ist die merkwürdigste Definition von "schnell und effizient" die ich 
jemals gehört habe. Für die Schnelligkeit brauchst du große Heizleistung 
und gute thermische Ankopplung. Gerade letztere willst du aber nicht. 
Effizienz ist eher eine Frage der thermischen Isolation und wieviel 
zusätzliche thermische Masse du mitheizt.

> Mit welcher Regelung (welche Parameter) vermeide ich Wärmeüberschwinger
> trotz einigermaßen schnellen Aufheizzeit ?

Die Regelstrecke ist träge. Du brauchst also einen PD-Regler, der im 
Idealfall an die Regelstrecke angepaßt ist. Dummerweise ist letztere bei 
dir nicht konstant, sondern variiert mit der Größe des Eimers, der Menge 
Honig darin etc. Nun könnte man sicher einen selbstkalibrierenden Regler 
bauen, aber ob es das wert ist? Am einfachsten wäre wohl, die Temperatur 
direkt am Heizelement zusätzlich zu messen und da eine gewisse 
Übertemperatur (unten: epsilon) zuzulassen. Je schlechter die Kopplung 
zwischen Heizung und Heizgut ist, desto mehr Übertemperatur geht.

Also in etwa: T_ist = max(T_0, ..., T_n, T_heizung - epsilon)
und das in einen simplen Einpunktregler mit etwas Hysterese füttern.