Hallo Leute, der Sommer ist im Anmarsch - Zeit, sich um die Wintertechnik zu kümmern ;) Wir haben auf unserem Hof ein paar Silos, an denen es viele Klappen gibt, die sie elektrisch öffnen lassen. Damit diese Klappen im Winter nicht festfrieren, liegt im Schließprofil der Klappe ein Heizelement. Leider ist dieses Ding relativ dumm und hat nur einen einfachen Ein/Ausschalter. Bei Minusgraden tut es einen guten Job, aber wenn jemand im Sommer versehentlich die Heizung anmacht (und anlässt), geht das Heizelement sogar kaputt. Hinzu kommt, dass das Ding auch im Winter eigentlich nicht permanent laufen muss. Je nachdem, wie kalt es wirklich ist. Jetzt würde ich das gern etwas intelligenter gestalten, möglichst ohne zusätzliche Leitungen am Silo hochzulegen. Ich habe festgestellt, dass der Heizdraht, abhängig von seiner Temperatur, einen unterschiedlichen Widerstand hat. Das ist ja schonmal eine gute Voraussetzung. Ziel ist nun, den Heizvorgang immer wieder mal zu unterbrechen und den Widerstand des Drahtes zu messen um sie die Temperatur zu ermitteln. Abhängig von der Temperatur wird dann ggf. wieder eine Zeit lang geheizt, oder auch nicht... mit einer gewissen Hysterese. Im Anhang ein erster Schaltplan, der auf dem Steckbrett auch soweit funktioniert. Was ich mich allerdings frage: Wenn Q1 nicht durchgeschaltet ist, ist die Flussrichtung ja VCC => 390R => D2 => Heizdraht => GND. Wird Q1 nun geschaltet, gehen die 48V auf den Heizdraht. Aber was macht in diesem Moment die Diode D2? Kann die Schaden nehmen, wenn auf der anderen Seite plötzlich +48V sind? Ich habe vorsichtshalber erstmal eine LL4148 eingesetzt, da sie sehr schnell ist. Liebe Grüße vom Biohof, Sebi
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Kurzes Update: Ich habe noch eine TVS Diode zwischen dem ADC bzw. dem Mikrocontroller und der Diode D2 untergebracht... zum Schutz, falls sich die Katze mal am Stecker schubbert... Aber die Frage, ob die Diode D2 auch langfristig ihre Arbeit richtig tun kann, wenn auf der Heizdraht-Seite plötzlich +48 anliegen, stellt sich mir weiterhin. Wenn dazu jemand eine Idee hat, würde ich mich sehr über einen KOmmentar freuen. ;)
Warum siehst du ein Problem mit der 1N4148? Die hat laut Datenblatt eine Sperrspannung von 75V und bei dir liegen 48V-VCC in Sperrrichtung an. Die Leckströme dürften im normalen Temperaturbereich ausreichend klein sein, solange du bei einer Siliziumdiode bleibst. Ich sehe eher ein Problem in deiner vorgesehenen Messmethode. Erstens ist der unbekannte 'Heizdraht' vermutlich aus Konstantan oder ähnlichem - absichtlich mit niedrigem Temperaturkoeffizienten. Oder hast du hier einen Draht mit hohem Koeffizienten und schon mal ein paar Messungen mit dem Multimeter gemacht? Und dann liegt besagte Diode auch noch im Kreis mit einer deutlichen Temperaturabhängigkeit von ca. -2mV/K.
SebiHQ schrieb: > geht das Heizelement sogar kaputt. Was ist das für ein Unfug. Für sowas nimmt man selbstbegrenzende Heizbänder. Die werden überall in er Industrie eingesetzt, z.B. als Rohrbegleitheizungen oder sogar als Dachrinnenheizungsbänder. Die Steuerung kann man ziemlich dumm über einen (einstellbaren) Aussentemperaturschalter machen.
Statt dem Mosfet+Ansteuerschaltung würde ich lieber ein SmartSwich nehmen, AUIPS7125 z.B. Ein Kurzschluss ist bei sowas schnell mal passiert, besser es geht dann nichts weiter kaputt. Die Diode im Lastzweig brauchst du nicht. Widerstandsmessung würde ich mit einer Stromquelle machen.
>Aber was macht in diesem Moment die Diode D2? Kann die Schaden nehmen, >wenn auf der anderen Seite plötzlich +48V sind? Warum soll die Schaden nehmen? Die hält doch deutlich mehr als die 48V aus. Ansonsten ist die D2 aber dort fehl am Platze, oder besser - der Abgriff der Meßspannung, denn die D2 macht mit ihrem Eigenleben die Widerstandsmessung kaputt (exemplarabhängige Uf, die zusätzlich abhängig von Temperatur ist). Die Spannung muß also direkt am Heizdraht abgegriffen werden. Damit der µC keine 48V beim Heizen abbekommt, musste die Meßspannung über einen mehr oder weniger hochohmigen R an den ADC führen (am ADC-Eingang evtl. mit einem C buffern - siehe Datenblatt), und mit Z-Diode ausreichender Spannung gegen Masse "clampen". Mal so als Idee ... Ach ja - hat der Heizdraht auch wirklich eine deutliche Temperaturabhängigkeit seines R? Vielleicht isses ohnehin besser, einen extra Temperatursensor zu nehmen.
Huhu, Udo S. schrieb: > Was ist das für ein Unfug. Für sowas nimmt man selbstbegrenzende > Heizbänder. Ja - sehe ich ein. Aber sag das dem Hersteller der Klappen. Ich kann leider nur versuchen, die Welt ein bisschen zu verbessern, indem ich den Heizvorgang etwas dynamischer gestalte. > Die Steuerung kann man ziemlich dumm über einen (einstellbaren) > Aussentemperaturschalter machen. Davon bräuchte ich aber viele und sie müssten alle oben auf die Türme. Zu aufwendig, zu teuer. > Statt dem Mosfet+Ansteuerschaltung würde ich lieber ein SmartSwich > nehmen, AUIPS7125 Vielen Dank für den Bauteil-Tip. Der klingt interessant. Lese ich mir durch. > Die Diode im Lastzweig brauchst du nicht. ...eine Angstdiode. Ich war mir nicht sicher, ob die +5V am Drain des FET vielleicht ein Problem sein könnten, wenn der FET NICHT durchgeschaltet ist. Aber gut zu wissen, dass sie rauskann. Ebenfalls Danke! @HildeK: Auch Dir vielen Dank. Bzgl. der Diode: Für sich betrachtet, erschien sie mir schon passend. Meine Unsicherheit kam wohl eher daher, dass ich nicht genau weiß, wie die Dioden funktionieren. Wenn im Lastzweig keine +48 anliegen, dann ist die Diode ja aus Logikrichtigung gesehen erstmal "leitend". Meine Vorstellung war immer, dass im Moment des Sperrens aber eine Art Umschaltvorgang in der Diode stattfindet. So klingt es für mich zumindest, wenn ich lese, dass eine 1N4148 eine "ultraschnelle Schaltdiode" sein soll. Naja, und der Schluss, den mein Hirn daraus gezogen hat, war eben, dass die Diode schon eine Zeit x braucht, um zu sperren... Und dadurch sah ich eben eine Gefahr für die Bauteile auf der Logikseite. Scheint aber ein Trugschluss zu sein ;) > Oder hast du hier einen Draht mit hohem Koeffizienten und schon mal ein > paar Messungen mit dem Multimeter gemacht? Ja - erstmal nur auf der Werkbank und mit einer Lötlampe. Da lag der Widerstand zwischen 1 und 2.5 Ohm... So kam ich überhaupt erst auf die Idee. > Und dann liegt besagte Diode auch noch im Kreis mit einer deutlichen > Temperaturabhängigkeit von ca. -2mV/K. Das würde ich erstmal ignorieren. Das ganze befindet sich in einem Schaltschrank im Gebäude und die Temperatur dort ist im Winter eiiiinigermaßen konstant. Naja, ich schau mir mal den SmartSwitch an. Und mache ich nochmal daran, den Draht in der Kühltruhe etwas genauer zu messen. Lieben Dank euch
>Wenn im Lastzweig keine +48 anliegen, dann ist die Diode ja aus >Logikrichtigung gesehen erstmal "leitend". Meine Vorstellung war immer, >dass im Moment des Sperrens aber eine Art Umschaltvorgang in der Diode >stattfindet. >So klingt es für mich zumindest, wenn ich lese, dass eine 1N4148 eine >"ultraschnelle Schaltdiode" sein soll. Ja, die braucht nur eine handvoll ns, um umzusachalten - ist also ultraschneller als der Mosfet ;-) >Naja, und der Schluss, den mein Hirn daraus gezogen hat, war eben, dass >die Diode schon eine Zeit x braucht, um zu sperren... >Und dadurch sah ich eben eine Gefahr für die Bauteile auf der >Logikseite. Für diesen Zweck macht man gerne irgendwelche Entstörnetzwerke, oder Serienwiderstände mit Clampingdfioden (wie ich schon nannte) in die Signalleitungen, wenn man evtl.e Störströme begrenzen will. Sollte hier aber speziell wegen des "Umschaltvorgangs" der Diode nicht nötig sein.
SebiHQ schrieb: > Was ich mich allerdings frage: ist warum nicht einen NTC PTC PTxxx zum ADC und die Temperatur direkt entscheiden lassen? Grundsätzlich kann man doch NTC PTC PTxxx grob mit 0°C Eiswasser und 100°C Kochwasser kalibrieren, oder am µC hängt direkt ein DS18B20, viel einfacher! Schaltungen und Code gibt es zu Hauf im Netz.
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Sowas ähnliches wurde in den 1970ern mal in einem USA-Gerät ralisiert. Der Trick war, daß eine Trafo-Sekundärspannung über 2 Dioden in die Halbwellen aufgeteilt wurde und die eine (phasenangeschnittene) Halbwelle zum Heizen und die andere zum Temperaturmessen über denselben Draht verwendet wurde. Das funktionierte so zuverlässig, daß ich die Schaltung vergessen habe, weil die nie repariert werden mußte. Gruß - Werner
SebiHQ schrieb: > Wenn im Lastzweig keine +48 anliegen, dann ist die Diode ja aus > Logikrichtigung gesehen erstmal "leitend". Meine Vorstellung war immer, > dass im Moment des Sperrens aber eine Art Umschaltvorgang in der Diode > stattfindet. > So klingt es für mich zumindest, wenn ich lese, dass eine 1N4148 eine > "ultraschnelle Schaltdiode" sein soll. Ja, die Überlegung ist prinzipiell richtig. Kein eigentlicher Schaltvorgang, sie wirkt wie ein Ventil und das braucht nun mal eine endliche Zeit von geöffnet zu geschlossen. > Naja, und der Schluss, den mein Hirn daraus gezogen hat, war eben, dass > die Diode schon eine Zeit x braucht, um zu sperren... Auch das ist richtig. Das liegt am Umladen der Sperrschichtkapazität und so lange fließt ein Strom in die falsche Richtung. > Und dadurch sah ich eben eine Gefahr für die Bauteile auf der > Logikseite. Bei sehr schnellen Schaltsignalen wird es da schon einen sehr großen und sehr kurzen Strompeak geben. Aber: Erstmal begrenzt der R5 den, dann sind da noch die Schutzdioden im µC-Eingang und zudem wird der MOSFET nicht so schnell umschalten. Je langsamer dessen Flanke ist, desto weniger Peakstrom wird fließen. Bei z.B. 100nS Anstiegszeit werden da nur einige mA Peak fließen und das nur für wenige ns. Wenn du viel Angst hast, dann kannst du noch eine zweite 1N4148 zwischen dem µC-Eingang und dessen VCC legen. Die leitet dann den noch übrigen Rest ab.
Nebenbei: Smartswitches gibt es auch mit eingebauter Strommessfunktion. Die kannst du mit dem AD-Wandler abgreifen und so bei konstanter Spannung an der Heizung auf den sich ändernden Widerstand der Heizungwendel und damit auf die Temperatur schließen, falls dessen Widerstandsänderung tatsächlich ausreichend groß ist.
Ich wuerde die Widerstandmessung und die Heizung in einem machen. Einfach den Strom mit einem Shunt mitmessen. Ah, ja. Keine Heizung aus Konstantan verwenden, sondern ein Material mit Thermokoeffizient ungleich null.
HildeK schrieb: > bei konstanter > Spannung an der Heizung auf den sich ändernden Widerstand der > Heizungwendel Auch nicht notwendig, einfach die Spannung am Heizdraht messen und mit einem Shunt den Strom. R = U/I. Abschalten unnötig, und ein besseres Signal für den geänderten Widerstand als bei voller Spannung kann man auch nicht kriegen. Besonders genau wird das nicht, muss es aber auch nicht, ein paar Grad sind unerheblich. Georg
Udo S. schrieb: > Was ist das für ein Unfug. Für sowas nimmt man selbstbegrenzende > Heizbänder. Die werden überall in er Industrie eingesetzt, z.B. als > Rohrbegleitheizungen oder sogar als Dachrinnenheizungsbänder. Vermutlich ist der "Heizdraht" so gebaut. Das allerdings fuehrt dazu dass die "Messung" auch durch Kaffeesatzlesen erledigt werden koennte. Sowieso ergibt die "Messung" bestenfalls die Temperatur des Heizdrahtes und nicht die der zu schuetzenden Klappe. Ein simpler Temperaturschalter >0°C erledigt den Job besser. wendelsberg
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Ich würde einen Zerodrift RRIO OPV spendieren. - D2 Uf und Temperaturdrift ist ausgeschaltet - D1 entfällt natürlich - Schutz der MCU-Schaltung - Möglichkeit zur RC-Filterung Der 100k begrenzt den Strom bei 48V auf 0.5mA, das tut dem OPV nicht weh. Evtl auch ..470k. Natürlich gäbe es mit dem OPV auch die Möglichkeit zur Verstärkung, was sicherlich vorteilhaft wäre. Vos des NCS333A ist nur 1uV, absolut maximal 5uV. Kostet ca 1€
Wenn der manuelle Schalter der Außentemperatur ausgesetzt ist, dann soll eine simple Temperaturmessung bei ausreichend hohen Temperaturen das Einschalten verhindern. Über die Messung des Drahtwiderstandes wird die obere Temperatur geregelt, z.B. so dass der Draht nicht mehr wie 50 Grad erreicht.
Du brauchst zuerst mal eine Messung des Widerstandes des Drahtes in Abhängigkeit seiner Temperatur. Dass der durchbrennt ist schon ziemlich krass! Ist da vielleicht sonst noch was faul? Wie wäre es mit folgendem Ansatz; Außentemperatursensor. Bei T>273K--> Heizung generell aus Bei T<273K Heizung immer in kurzen Phasen an, deren Länge Du ermittelst, um wieviel Grad die Klappe pro Sekunde eingeschalteter Heizung wärmer wird.
georg schrieb: > Auch nicht notwendig, einfach die Spannung am Heizdraht messen und mit > einem Shunt den Strom. R = U/I. Abschalten unnötig, und ein besseres > Signal für den geänderten Widerstand als bei voller Spannung kann man > auch nicht kriegen. HildeK schrieb: > Nebenbei: Smartswitches gibt es auch mit eingebauter Strommessfunktion. > Die kannst du mit dem AD-Wandler abgreifen So kann man sich auch den Shunt sparen. Einen Spannungsteiler für die Spannungsmessung, einen Smartswitch wie AUIPS7125 oder IR3314 als Schalter, Sicherung und Stromsensor. So hab ich meine Selbstbaulötstation mit PTC Lötkolben gebaut. Wenn der Heizer zu warm ist, jede Sekunde (Minute, Stunde) den Strom für ein paar Millisekunden an und den Widerstand messen (U/I). Dann entscheiden, ob Heizen nötig ist. Funktioniert auch mit schwankender Betriebsspannung ohne zusätzliche Schaltungsteile. MfG Klaus
H.Joachim S. schrieb: > Widerstandsmessung würde ich mit einer Stromquelle machen. Und im speziellen Falle reicht dazu ein Widerstand von +48 V an den Heizdraht. Der ADC-Eingang wird mit Serienwiderstand vor Überspannung geschützt. Gemessen wird bei abgeschaltetem Q1. Sollten die 48 V zu sehr schwanken, kann man sie per Spannungsteiler messen und verrechnen. Eine temperturabhängige Diode hat in der Schaltung nichts verloren! Wenn man es geschickt anstellt, braucht man keinen µC.
Klaus schrieb: > HildeK schrieb: >> Nebenbei: Smartswitches gibt es auch mit eingebauter Strommessfunktion. >> Die kannst du mit dem AD-Wandler abgreifen > > So kann man sich auch den Shunt sparen. Ja, das war meine Idee, allerdings tue ich mich schwer, einen Smartswitch zu finden, der die 48V kann und eine Funktion zur Strommessung beinhaltet. Daran hatte ich nicht gedacht. Das wäre kein Problem bei einem 12V-System :-)
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