Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Temperatursensor-Schaltung


von JohnDecart (Gast)


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Hallo,
ich habe ein Problem und weiß nicht, wie ich es lösen soll:

Ein Heizstab liegt in einem Wasserbecken. Das Wasser hat eine 
Anfangstemperatur von 10°C. Nun soll der Heizstab das Wasser aufheizen.
Mit einem Temperatursensor im Wasserbecken wird die Temperatur ständig 
überwacht. Wenn die Wassertemperatur über 50°C steigt, soll sich der 
Heizstab abschalten und wenn die Temperatur unter 50°C sinkt soll wieder 
geheizt werden. Das ganze soll analog mit Transistoren etc. gelöst 
werden. Also ohne Programmierung.

Gibt es eine Möglichkeit dieses Problem zu lösen?

Danke schonmal im vorraus

LG John

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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JohnDecart schrieb:

> Gibt es eine Möglichkeit dieses Problem zu lösen?

Ja

:-)

von Stefan F. (Gast)


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Das gesuchte Dingsbums heisst Thermostat.

von g.ast (Gast)


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ganz ohne zu programmieren? Ist sowas denn wirklich möglich?

von Ach Du grüne Neune (Gast)


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JohnDecart schrieb:
> Das ganze soll analog mit Transistoren etc. gelöst
> werden.

Spannungsteiler aus Temperatusensor und Widerstand an einen Komparator 
(gerne auch aus Transistoren hergestellt) anschließen und am Ausgang 
über ein MOSFET ein 12V-Schütz schalten.

von dolf (Gast)


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JohnDecart schrieb:
> Gibt es eine Möglichkeit dieses Problem zu lösen?

sicher.
mein ätzbad hat so ein dingens.

such mal mit ner suchmaschine deiner wahl (google kaputt?)nach 
thermostat schmittrigger hysterese ntc u.s.w.
mfg

von wendelsberg (Gast)


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Ja, das gibt es auch ganz ohne Elektronik. Mit einem Kappilarrohr und 
einer Druckdose und einem Kontakt.

wendelsberg

von dolf (Gast)


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Ach Du grüne Neune schrieb:
> über ein MOSFET ein 12V-Schütz schalten.

besser ein ssr da braucht´s kein mosfet der popelige bc547 o.ä. tut´s 
auch.

von wendelsberg (Gast)


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von Ach Du grüne Neune (Gast)


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dolf schrieb:
> besser ein ssr da braucht´s kein mosfet der popelige bc547 o.ä. tut´s
> auch.

Aber nicht wenn der Spulenwiderstand vom Schütz nur 30 Ohm beträgt.

von dolf (Gast)


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Ach Du grüne Neune schrieb:
> Aber nicht wenn der Spulenwiderstand vom Schütz nur 30 Ohm beträgt.

ssr ist ein schütz?

von Stefan F. (Gast)


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> Spannungsteiler aus Temperatusensor und Widerstand an einen Komparator

Na prima, schon hat man mit etwas Pech einen ungewollten Schwingkreis.

Richtige Thermostate arbeiten mit einer Hysterese, sogar die 
mechanischen.

von Ach Du grüne Neune (Gast)


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Stefanus F. schrieb:
> Na prima, schon hat man mit etwas Pech einen ungewollten Schwingkreis.

Da die spezifische Wärmekapazität von Wasser sehr hoch ist (4,19) und 
der Heizstab und der Sensor vermutlich nicht direkt nebeneinander 
montiert sind, ist die Schwingfrequenz sehr niedrig ca. 0,1 Hz oder so. 
Das ist aber vom TO auch so gewollt, nehme ich an?

Hysterese ist natürlich besser aber ungenauer (Temperatur schwankt dann 
zwischen 48 und 52°C).

von dolf (Gast)


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Stefanus F. schrieb:
> Richtige Thermostate arbeiten mit einer Hysterese, sogar die
> mechanischen.

richtig oder falsch nun ja...
hysterese einfügen ist ja kein hexenwerk.
oder man nimmt gleich nen ic der ne hysterese bietet.
cd4093 oder auch der a302d aus ddr beständen fallen mir spontan ein.

von Phasenschieber S. (Gast)


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Ach Du grüne Neune schrieb:
> Hysterese ist natürlich besser aber ungenauer (Temperatur schwankt dann
> zwischen 48 und 52°C).

Es kommt ganz auf das Volumen der zu heizenden Masse an.
Wenn das Volumen gross ist, dann braucht man keine Hysterese.

Die Massenträgheit reicht dann aus.

Ein Beispiel: Ich heize ca. 50L Wasser auf 50°C auf.
Die Heizung schaltet bei 50° am Sensor ab.
Durch die Massenträgheit zwischen Heizstab und Sensor kommt es zu einem 
"Überschwingen" der Temp. Je nach Abstand, heizt die "Masse" noch etwas 
nach und liegt im Ende kurz über 50°.

Es braucht nun eine Weile bis die Temp wieder die Schalt-temp von 50°C 
erreicht hat um dann erneut einzuschalten.

Mit anderen Worten, es stellt sich automatisch eine gewisse Hysterese 
ein, je nach Masse.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Ach Du grüne Neune schrieb:
> Das ist aber vom TO auch so gewollt, nehme ich an?

Der wird gar nicht wissen, was er will, außer natürlich, dass ihm
jemand seine Hausaufgabe löst und eine fertige Schaltung präsentiert. :)

von Werner H. (werner45)


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Ohne Rührer ist die Temperaturverteilung keinesfalls überall gleich.
Da gibt es heiße und kalte Orte. Wo soll der Sensor denn da hin?

Gruß   -   Werner

von Phasenschieber S. (Gast)


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Werner H. schrieb:
> Ohne Rührer ist die Temperaturverteilung keinesfalls überall gleich.

Da sind wir wieder bei der Masse.

Reines Wasser, z.B. hat eine relativ geringe Viskosität und wird sich 
auf Grund der Konvektion ohne Hilfsmittel rel. gut durchmischen.

Geht es um höher viskose Masse, dann wird dringend ein Rührwerk 
benötigt.

Ein weiterer Aspekt bezüglich Masse: wird das Medium durch einen 
Heizstab mit seiner geringen Oberfläche, oder wird ein Pot über einen 
Sandwich-Boden, oder eventuell über eine Mantelheizung erhitzt.

Der TO schreibt von Wasser, lässt aber offen welche Menge.

Um Vorschläge machen zu können, wird aber genau die Menge benötigt.

von Harald W. (wilhelms)


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g.ast schrieb:

> ganz ohne zu programmieren? Ist sowas denn wirklich möglich?

Im Analog-Unterforum schon. :-)
Als "Digital" noch "mit den Fingern" hiess, gabs schliesslich
auch schon Thermostaten. Wenn die Genauigkeitsanforderungen
nicht allzuhoch sind, würde ich einen elektromechanischen
Thermostaten nehmen. Oder gleich einen fertigen Wasserkocher.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Hallo,

mit Transistoren kannst Du einen Schmitt-Trigger mit Hysterese aufbauen 
und die Heizung z.B. über ein Relais schalten.

Wenn Du dann doch noch programmieren möchtest, nimmst Du einen 
Mikrocontroller und ein Display dazu und läßt ihn die Aufgabe erledigen.

MfG

von Wolfgang (Gast)


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Phasenschieber S. schrieb:
> Reines Wasser, z.B. hat eine relativ geringe Viskosität und wird sich
> auf Grund der Konvektion ohne Hilfsmittel rel. gut durchmischen.

Dafür muss das Heizelement so im Reservoir angeordnet sein, dass sich 
eine Konvektionsströmung ausbilden kann, die das ganze Wasservolumen 
erfasst und der Temperaturgradient muss groß genug sein, damit sich eine 
Strömung ausbildet. Bei "... Heizstab liegt in einem Wasserbecken" ist 
das nicht unbedingt gewährleistet.

von Phasenschieber S. (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Dafür muss das Heizelement so im Reservoir angeordnet sein, dass sich
> eine Konvektionsströmung ausbilden kann, die das ganze Wasservolumen
> erfasst und der Temperaturgradient muss groß genug sein, damit sich eine
> Strömung ausbildet. Bei "... Heizstab liegt in einem Wasserbecken" ist
> das nicht unbedingt gewährleistet.

Deshalb schrub ich:

Phasenschieber S. schrieb:
> Ein weiterer Aspekt bezüglich Masse: wird das Medium durch einen
> Heizstab mit seiner geringen Oberfläche, oder wird ein Pot über einen
> Sandwich-Boden, oder eventuell über eine Mantelheizung erhitzt.
>
> Der TO schreibt von Wasser, lässt aber offen welche Menge.
>
> Um Vorschläge machen zu können, wird aber genau die Menge benötigt.

von Helmut L. (helmi1)


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Wolfgang schrieb:
> Bei "... Heizstab liegt in einem Wasserbecken" ist
> das nicht unbedingt gewährleistet.

Das Wasser koennte dann anbrennen...

von Michael B. (laberkopp)


Angehängte Dateien:

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Jörg W. schrieb:
> Der wird gar nicht wissen, was er will, außer natürlich, dass ihm
> jemand seine Hausaufgabe löst und eine fertige Schaltung präsentiert. :)

Und ? Kein Einziger hier inder Lage so eine Schaltung hinzuzeichnen ?

JohnDecart schrieb:
> Gibt es eine Möglichkeit dieses Problem zu lösen?

Sicher, was meinst du, wie die Aufgabe vor der Erfindung von 
programmierebaren Mikrocontrollern mit A/D-Wandler und 
SSR^WChinarelaisboards gelöst wurde ?,

Da deine Aufgabenbeschreibung hochgradig unpräzise ist, anbei ein Bild 
eines Temperaturreglers mit ICs aber ohne uC. Natürlich geht es auch 
ohne Operationsverstärker.

von Stefan F. (Gast)


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Ein Bügeleisen enthält alles nötige:

Heizplatte, Temperaturfühler, Schwellwertschalter (oft sogar mit 
einstellbarer Hysterese), Kontroll-Leuchte.

Ansonsten enthält meine Einsteiger-Anleitung einen sehr ähnlichen 
Anwendungsfall:
http://stefanfrings.de/mikrocontroller_buch2/index.html

von Phasenschieber S. (Gast)


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Michael B. schrieb:
> Und ? Kein Einziger hier inder Lage so eine Schaltung hinzuzeichnen ?

Du kennst scheinbar alle Anforderungen...oder eben nicht.

Hauptsache DU stehst über Allem.

Noch einer der das Forum zur Selbstdarstellung benutzt.

von Stefan F. (Gast)


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> Und ? Kein Einziger hier inder Lage so eine Schaltung hinzuzeichnen ?

Doch mach ich gerne. Für 20€ pro Stunde. Du lieferst die vollständigen 
Anforderungen, danach lege ich los. Kostenvoranschlag: 1 Personentag für 
den ungetesteten Schaltplan. 3 Personentage mit Testaufbau. 
Materialkosten nicht inbegriffen.

von Wolle G. (wolleg)


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weiterer Vorschlag: einstellbares Quecksilberkontaktthermometer + Relais
und bei erhöhten Anforderungen + einen Rührer
"früher" Standard für Thermostatwasserbad

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