Grüße, um die Kennlinie eines Sensors zu verbessern möchte ich diesen auf ca. 100°C heizen. Der Sensor selbst ist bis 125°C spezifiziert, ca. 1x1cm groß und besitzt einen internen Temperatursensor. Die Umgebungstemperatur ist mit -40°C bis +80°C vorgegeben, d.h. ich habe eine maximale Temperaturdifferenz von 140K. Mein erster Gedanke wäre ein Heizelement auf der Bottom-Seite der PCB anzubringen und per Heat-Pipes die thermische Kontaktierung herzustellen (siehe Skizze Anhang). Wenn ich auf der PCB um den Sensor herum Aussparungen anbringe sollte das ganze soweit thermisch isoliert sein, das der Rest der PCB nicht in Mitleidenschaft gezogen und die notwendige Heiz-Energie im Rahmen bleibt. Mein Problem ist momentan das Heizelement. Zwei Optionen scheinen mir sinnvoll: 1. Ein per PWM angesteuerter Heizwiderstand. 2. Ansteuerung MOS-FET im Linearbetrieb. Zu 1. Vorteil wäre das die Ansteuerung direkt direkt über den µC erfolgen kann. Allerdings weiß ich nicht wie gut Widerstand-Heizelemente ihre Energie an die PCB abgeben. Die meisten scheinen gegenüber der PCB thermisch isoliert zu sein und nutzen großteils Konvektion. Zu 2: MOSFETs besitzen bessere Wärmekontaktierung zur PCB. Mit z.B. D2PAK-Gehäuse und direkt angeschlossener Heat-pipe ist die Anbindung optimal. Dagegen ist die Ansteuerung aufwändiger. Fragen: - Kann jemand abschätzen in welcher Größenaufnahme die Leistung des Heizelements liegt? - Hat jemand eine Idee für die Ansteuerung der MOSFET-Variante? Ganz allgmein: Geht das so? ;)
Angehängte Dateien:
-
Seitenansicht.JPG
17 KB -
Draufsicht.JPG
48 KB
Gibt auch Widerstände im DPAK. Die geben die Wärme dann Richtung Platine ab.
Caddock dürfte die passenden Widerstände herstellen. Nutze selber welche im TO-220 Gehäuse für Heizzwecke. Der Hersteller hat da eine große Auswahl an verschiedenen Gehäusen, Leistungen und Toleranzen.
:
Bearbeitet durch User
Man kann auch mit einem bipolaren Ts gut heizen. Ein Emitterwiderstand erzeugt einen recht linearen Zusammenhang zwischen Basisspannung, Kollektorstrom und Kollektor-Verlustleistung. MOSFETS sind zwar prima Schalter,aber im linearen Betrieb sind mir bipolare Transistoren sympathischer. Wenn man einen PNP als Heizer nimmt, kann man die Kollektorfahne direkt auf die Masseebene auflöten. Da gibts ja einige SMD-Leistungstransistoren im Bereich von 1W Kollektorverlustleistung bei Auflötung auf einer Leiterbahnfläche. Man müsste halt die seitliche Wärmeausbreitung in der Leiterplatte behindern, indem man einen Streifen herum frei von Kupfer hält oder inden man Schlitze um den beheizten Bereich in die Leiterplatte sägt.
Simon T. schrieb: > - Kann jemand abschätzen in welcher Größenaufnahme die Leistung des > Heizelements liegt? Ein Kühlkörper mit 2*3 cm Fläche hat etwa 12-20 K/W Wärmewiderstand. Frage: Kannst Du den Sensor von oben her thermisch isolieren? Die Leiterplatte von unten sollte ja gehen. Hoffentlich steht die Leiterplatte nicht senkrecht. Ich würde SMD-Drahtwiderstände verwenden. Halbleiter kommen bei >100 Grad Gehäusetemperatur schon and die Grenzen. Welche Glastemperatur hat deine Leiterplatte? Viele Leiterplatten sind nur für 115 Grad Dauertemperatur ausgelegt. Gruß Anja
Hallo, > Simon T. schrieb: > um die Kennlinie eines Sensors zu verbessern möchte ich diesen auf ca. > 100°C heizen. Welche Temperaturstabilität stellst du dir denn vor? > Der Sensor selbst ist bis 125°C spezifiziert, ca. 1x1cm > groß und besitzt einen internen Temperatursensor. > Die Umgebungstemperatur ist mit -40°C bis +80°C vorgegeben, Warum dann auf 100°C heizen? Ich würde mit der Thermostatierung so niedrig wie möglich bleiben. Das wird sich sicher positiv auf die Zuverlässigkeit aller Komponenten im heißen Bereich auswirken. Auch auf Rauschen, Energieverbrauch, thermisches Übersprechen, Isolationsaufwand usw. hat das pos. Einfluß. Also wären knapp über 80°C doch ausreichend, um eine halbwegs stabile Temp zu gewährleisten. Aber auch eine Thermostatierung etwas unterhalb der max. Einsatztemp. bringt sicher noch gute Ergebnisse. An Ende bleibt ja nur ein sehr kleiner Temperaturbereich für Drift. Als Heizelement würde sich dann ein Bipolartransistor in einem größeren SMD-Gehäuse sicher gut eignen. Bei Chiptemp. über 150°C passiert da noch nix. Aber auch große SMD-Widerstände in Bauform 2512 oder 2815 würden sich sicher eignen. Da gibt es auch welche mit extra großen Pads https://www.vishay.com/docs/31098/rcp.pdf Bei einem Einsatztemp.bereich bis 155°C gibt es da noch Reserven nach oben. Auch PTC-Elemente könnte man zum Heizen nehmen (auch in Kombination mit Widerstanden) -> z.B. mit Sprungtemp. 80°C. https://de.tdk.eu/inf/55/db/PTC/PTC_Heating_B59060_A60.pdf Die haben den Vorteil, dass sie sich quasi selber regeln (wie genau du es haben willst, ist ja noch unbekannt). Nur die Kontaktierung ist ein konstruktives Problem. Peltier-Elemente würden sich auch zum Thermostatieren eignen. Weil man damit sowohl heizen als auch kühlen kann, wäre es auch möglich, die Temp. noch etwas tiefer zu setzen (z.B. 50...70°C, Vorteile siehe oben). Gruß Öletronika
:
Bearbeitet durch User
Peter R. schrieb: > Man kann auch mit einem bipolaren Ts gut heizen [..]. Bipolare Transistoren wahrscheinlich besser im Linearbetrieb, guter Hinweis. Widerstand und PNP könnten sich dann Heizleistung teilen. Anja schrieb in Beitrag #50 Frage: Kannst Du den Sensor von oben her thermisch isolieren? Die Leiterplatte von unten sollte ja gehen. Hoffentlich steht die Leiterplatte nicht senkrecht. Die LP wird später in einem ca. 5x5cm großem IP67-(Metall)-Gehäuse verbaut, keine Luftzirkulation nach außen und senkrecht steht die Platte nicht. Anja schrieb: > Welche Glastemperatur hat deine Leiterplatte? > Viele Leiterplatten sind nur für 115 Grad Dauertemperatur ausgelegt. Standard FR4-PCBs mit TG von 130°C. Bei 25°C Sicherheitspuffer würde es gerade so passen. Ggf. könnte auch das Material gewechselt werden. U. M. schrieb: > Welche Temperaturstabilität stellst du dir denn vor? > Warum dann auf 100°C heizen? Der Arbeitspunkt kann ruhig +-5°K schwanken. Die Temperaturabhängigkeit des Sensors ist über den ganzen Temperaturbereich miserabel, wird aber ab ca. 90°C deutlich konstanter und besser beherschbar. Dies und die Tatsache das über 100°C das leidige Thema Feuchteabhängigkeit erschlagen wird, hat uns die 105°C anpeilen lassen. U. M. schrieb: > Ich würde mit der Thermostatierung so niedrig wie möglich bleiben [..]. Alles gute Argumente und sicherlich eine Überlegung wert. Allerdings sind wir noch im Prototypen-Status und wollen zunächst die alle technischen Optionen ausloten. Im Zuge der Evaluierung testen wir verschiedene Arbeits-Temperaturen. Falls sich herausstellt, dass 80°C reichen, umso besser. U. M. schrieb: > Auch PTC-Elemente könnte man zum Heizen nehmen [..] Interessant. Momentan war die Regelung komplett in Software vorgesehen. Der PTC wäre natürlich schick da er fail-safe ist. Wird evaluiert! An alle: Vielen Dank für den Input!!
Du kannst auch mit einer raumfüllenden Leiterbahn einen flächigen, niederohmigen Heizwiderstand erzeugen. Been there, done that.
Simon T. schrieb: > hat uns die 105°C anpeilen lassen. In dem Bereich würde ich keinen Halbleiter dauerhaft fahren, Widerstand und abgesetzten Regelkreis. Wenn das kommerziell Geld kosten darf, wäre mal ein Besuch bei Raychem (oder wie immer dessen Nachfolger nun heißt) denkbar, selbregelnde Heizelemente.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.