Moin, leider habe ich außer den Basics aus dem Physik Abi keine Ahnung von E-Technik. Dennoch möchte ich gerne ein kleines Projekt realisieren. Dabei habe ich zwei Li-Ion-Akkus, welche jeweils 3.6V geben, eine Speicherkapazität von 3000mAh besitzen und maximal 25A geben. Nun ist es so, das ich eine gewisse Leistung aus diesen Akkusziehen möchte, welche erst einmal konstant sein soll. Ich hätte mich dafür entschieden, die Akkus in Reihe zu schalten. Somit hätte ich 7,2V mit 25A maximaler Stromstärke. Die Leistung berechne ich ja durch P=U*I. Das heißt, das ich eine maximale Leistung von 180 Watt ziehen können müsste. Welche Möglichkeit bietet sich mir an, diese Leistung zu regulieren? Sowohl konstant als auch regelbar? Also das ich z.B. immer nur 100Watt bekomme, oder das ich regeln kann wieviel Watt ich haben möchte. Mein Ansatz wäre ein Widerstand gewesen, aber ich habe wie gesagt keine Ahnung und kenne die Begriffe nicht :P. Zudem würde mich interessieren inwiefern der Widerstand der Anlage eine Rolle spielt, da I^2*R=P ebenfalls die Leistung errechnet. Daher nimmt die Leistung pro größerem Gesamtwiderstand zu, weshalb ich für mehr Leistung, einfach einen höheren Widerstand nehmen können müsste. Gruß und Gesundheit Maximilian
Maximilian P. schrieb: > aber ich habe wie gesagt keine > Ahnung und kenne die Begriffe nicht :P Das ist ja nicht verwerflich. Man muss dann aber auch damit rausrücken, was man eigentlich vor hat, sonst kann man nicht helfen. Was für ne "Anlage"?
a) Akkus haben keine 3.6V, sondern das ist nur die Nennspannung, während des Entladens sinkt die Spannung von 4.2V aus 2.5V. b) Wenn man diesen kleinen 3Ah Zellen 100W entnimmt, halten sie keine 2 Minuten durch, schon nach 30 Sekunden bricht die Spannung auf unter 2.5V zusammen und der Akku ist LEER. c) Wenn man bei sinkender Spannung trotzdem die gleiche Leistung entnehmen wil (wozu, Heizleistung?) dann muss der Widerstandswert der Last mit sinkender Spannung auch sinken, überproportional. Man verwendet als regelbaren Widerstand einen Transistor bei dem man dann den Strom regelt, in Abhängigkeit von der Spannung, so daß Strom * Spannung deine 100W sind. Da multiplizieren für Analogtechnik schwer ist, verwendet man einen uC Mikrocontroller zum regeln, der rechnet dann auch die Multiplikation. Immerhin ist aus Sicht der uC das auszuregelnde ja langsam, der kommt nach. Der uC, z.B: ein ATtiny15, erfasst mit 2 Analogeingängen die aktuelle Spannung und den aktuellen Strom und liefert an einem Ausgang ein PWM Signal das gefiltert und geglättet den Transistor steuert, z.B. ein MOSFET. Die Sache ist also so nicht-trivial, daß man überlegen muss, wozu man den Unsinn machen will, eine konstante Leistung aus einem Akku zu ziehen nur damit er ruck-zuck leer und heiss ist.
Maximilian P. schrieb: > Dabei habe ich zwei Li-Ion-Akkus, welche jeweils 3.6V geben, eine > Speicherkapazität von 3000mAh besitzen und maximal 25A geben. Schon mal zwei Mißverständnisse. Die Spannung an einem Li-Akku ist nicht konstant, sondern schwankt abhängig vom Ladezustand zwischen 4.2V (knackevoll) und 3V (leer). 25A kannst du aus einer 3Ah Zelle auch nicht dauerhaft ziehen. Die 25A sind der Spitzenstrom, bei dem deine Zelle gerade noch nicht kaputt geht. Außerdem wäre sie mit 25A Entladestrom rein rechnerisch nach 7 Minuten leer. Praktisch wird sie keine 3 Minuten schaffen, weil die Nennkapazität üblicherweise für eine Entladung über viele Stunden (10 oder 20) angegeben ist. > Nun ist es so, das ich eine gewisse Leistung aus diesen Akkusziehen > möchte, welche erst einmal konstant sein soll. Mit welchem Verbraucher? > Ich hätte mich dafür entschieden, die Akkus in Reihe zu schalten. Somit > hätte ich 7,2V mit 25A maximaler Stromstärke. Die Leistung berechne ich > ja durch P=U*I. Das heißt, das ich eine maximale Leistung von 180 Watt > ziehen können müsste. Wie gesagt: nur in der Theorie. > Welche Möglichkeit bietet sich mir an, diese Leistung zu regulieren? Keine. Die Leistung, die ein elektrischer Verbraucher aus einer Spannungsquelle entnimmt, hängt vom Verbraucher ab. Genauer gesagt: von dessen Widerstand. Ein Widerstand der Größe R, angeschlossen an eine Spannungsquelle U läßt einen Strom I fließen nach folgender Formel: I = U ÷ R. Diese Formel ist eine der elementarsten der Elektrotechnik und heißt Ohmsches Gesetz. Benannt nach Georg Simon Ohm, einem deutschen Physiker. Aus Spannung U und Strom I ergibt sich die Leistung: P = U × I. Wenn wir I von oben einsetzen, erhalten wir: P = U² ÷ R. Wenn die Spannung deiner Akkus konstant wäre, dann könntest du die entnommene Leistung "regeln", indem du den Widerstand deines Verbrauchers änderst. Wirst du nicht können. Mehr noch: auch wenn du einen Verbraucher mit einem passenden Widerstand hast, dann wird sich im Zuge der Entladung deiner Akkus die Spannung verringern und damit auch die Leistung.
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Michael B. schrieb: > c) Wenn man bei sinkender Spannung trotzdem die gleiche Leistung > entnehmen wil (wozu, Heizleistung?) dann muss der Widerstandswert der > Last mit sinkender Spannung auch sinken, überproportional. Man verwendet > als regelbaren Widerstand einen Transistor bei dem man dann den Strom > regelt, in Abhängigkeit von der Spannung, so daß Strom * Spannung deine > 100W sind. und Axel S. schrieb: > Wenn die Spannung deiner Akkus konstant wäre, dann könntest du die > entnommene Leistung "regeln", indem du den Widerstand deines > Verbrauchers änderst. Wirst du nicht können. Mehr noch: auch wenn du > einen Verbraucher mit einem passenden Widerstand hast, dann wird sich im > Zuge der Entladung deiner Akkus die Spannung verringern und damit auch > die Leistung. Man könnte auch einfach einen Buckregler auf eine kleinere Spannung (bei 7.4V z.B. auf 5V) dahinter schalten und dort einen passenden, festen Lastwiderstand für die gewünschte Leistung anschließen. Zumindest grob wird das die Anforderungen erfüllen, denn ganz konstant wird die Eingangsleistung, also die Belastung des Akkus, nicht sein. Grund: der Wirkungsgrad ändert sich üblicherweise auch etwas mit der Eingangsspannung des Buck. Am Verbraucher würde sich jedoch einen konstante Leistung ergeben. Ich glaube aber fast, dass der TO das gar nicht wirklich will. Hier wäre eine nähere Beschreibung seines Projekts hilfreich.
Vielen Dank für Eure Antworten! Also bzgl. dem Projekt geht es um die Konstruktion einer "simplen E-Zigarette". Dort sind zwei Akkus nach den oben verbauten Eigenschaften verbaut und ein bestimmter Widerstand von z.B. 0.1Ohm. Nun ist es so, das man natürliche einen guten Leistungsbereich braucht (bzw. einstellen kann). Dieser liegt je nach Widerstand bei z.B. 70W. > Außerdem wäre sie mit 25A Entladestrom rein rechnerisch nach 7 Minuten > leer. Bei meinen aktuellen Modellen liegt der Entladestrom bei etwa 10 - 15A, je nach Bedarf. Das wäre dann schon eher realistisch, da man ja dann auch nicht ~45Min durchzieht. > Die Leistung, die ein elektrischer Verbraucher aus einer Spannungsquelle > entnimmt, hängt vom Verbraucher ab. Genauer gesagt: von dessen > Widerstand. Der Widerstand einer solch verbauten Heizspule liegt bei meinem Modell bei 0.1 Ohm, allerdings sind auch höhere Ohm zahlen üblich. Angenommen die Entladespannung wäre konstant, dann ergäbe sich eine Leistung von
und eine Stromstärke von
. Was natürlich zu viel ist, da dies über die maximale Entnahme von 25A geht. Deshalb kam ich auf den Gedanken den Widerstand künstlich zu erhöhen, damit man z.B auf
und
kommt. (Wäre auch noch zu hoch, aber geht in den richtigen Bereich). > Wenn die Spannung deiner Akkus konstant wäre, dann könntest du die > entnommene Leistung "regeln", indem du den Widerstand deines > Verbrauchers änderst. Wirst du nicht können. Mehr noch: auch wenn du > einen Verbraucher mit einem passenden Widerstand hast, dann wird sich im > Zuge der Entladung deiner Akkus die Spannung verringern und damit auch > die Leistung. Verstehe ich. Aber wie machen das dann die namhaften Firmen? In meiner Recherche hab ich etwas von digitalen Potentiometern gelesen, welche einen bestimmten Widerstand annehmen können. > Da multiplizieren für Analogtechnik schwer ist, verwendet man einen uC > Mikrocontroller zum regeln, der rechnet dann auch die Multiplikation. Könnte man dann über einen Mikrocontroller den Widerstand des digitalen Potentiometers regeln? Dann hätte man ja auch die Anpassung an die Entladespannungsschwankungen und könnte darüber hinaus auch dynamische Leistungen einstellen. Zur ATtiny-Reihe hatte ich mich vor einiger Zeit informaiert, das würde sich dann auch gut anbieten. Gruß Maximilian
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Maximilian P. schrieb: > In meiner Recherche hab ich etwas von digitalen Potentiometern gelesen, > welche einen bestimmten Widerstand annehmen können. Oh Gott, bitte nicht. Bau deine "Recherche" doch einfach dahingehend auf, dass du dir erstmal anschaust, wie real existierende E-Zigaretten funktionieren. Hol dir einen Schaltplan.
Maximilian P. schrieb: > Aber wie machen das dann die namhaften Firmen? Die verwenden einen PTC-Heizdraht.
Maximilian P. schrieb: >> Wenn die Spannung deiner Akkus konstant wäre, dann könntest du die >> entnommene Leistung "regeln", indem du den Widerstand deines >> Verbrauchers änderst. Wirst du nicht können. Mehr noch: auch wenn du >> einen Verbraucher mit einem passenden Widerstand hast, dann wird sich im >> Zuge der Entladung deiner Akkus die Spannung verringern und damit auch >> die Leistung. > > Verstehe ich. Aber wie machen das dann die namhaften Firmen? > > In meiner Recherche hab ich etwas von digitalen Potentiometern gelesen, > welche einen bestimmten Widerstand annehmen können. Die können dann aber nicht den Strom ab. Die einzige praktikable Lösung ist PWM. Heißt also: Strom schnell ein und ausschalten und mit dem Verhältnis von Ein-Zeit zur Aus-Zeit die Leistung steuern. Der Spitzenstrom muss natürlich durch Wahl einer geeignetetn Heizspule auf das zulässige Maß im Worst Case Fall begrenzt werden. Bei einem harten Ein- und Ausschalten gibt es nur wenig Verluste. Wenn Du hingegen einen steuerbaren Widerstand hast, wird auch der reichlich Spannung in Wärme umsetzen. Das willst Du normalerweise nicht. Eine Leistungsregelung bekommst Du bereits mit einem 6-Pin PIC10F322 hin. https://www.microchip.com/wwwproducts/en/PIC10F322 fchk
Maximilian P. schrieb: > Nun ist es so, das ich eine gewisse Leistung aus diesen Akkusziehen > möchte, welche erst einmal konstant sein soll. Die entscheidende Frage ist doch, was machst du mit der Leistung? Oliver
Frank K. schrieb: > Die können dann aber nicht den Strom ab. Ja, statt dampfender Liquids gibts dann rauchende Potis.
Maximilian P. schrieb: > Zudem würde mich interessieren > inwiefern der Widerstand der Anlage eine Rolle spielt, da I^2*R=P > ebenfalls die Leistung errechnet. Daher nimmt die Leistung pro größerem > Gesamtwiderstand zu, weshalb ich für mehr Leistung, einfach einen > höheren Widerstand nehmen können müsste. Kleines Problem: Bei gleichem Strom nimmt mit dem Gesamtwiderstand auch die Spannung zu und diese höhere Spannung hast du nicht.
Maximilian P. schrieb: > Könnte man dann über einen Mikrocontroller den Widerstand des digitalen > Potentiometers regeln? ja, das macht man so Aber ein "digitales Poti" ist nicht dafür vorgesehen, Leistung zu verbraten. Dein Ansatz ist also grundsätzlich falsch. Wenn du weniger Leistung entnehmen willst (und nicht nur sinnlos an einem Widerstand vernichten willst), dann solltest du dich mit dem Thema PWM beschäftigen. Zur Ermittlung der Leistungsgrenzen deiner Nebelmaschine könntest du z.B. diesen Rechner verwenden: https://www.flotter-dampfer.de/e-zigaretten-rechner/ darüber hinaus: Rauchen (und dampfen) ist ungesund. Je früher du damit aufhörst und von deiner Sucht weg kommst, desto länger lebst du (insgesamt, oder mit besserer Lebensqualität und weniger gesundheitlichen Problemen)
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Maximilian P. schrieb: > Also bzgl. dem Projekt geht es um die Konstruktion einer "simplen > E-Zigarette". War ja klar, daß es irgend so ein ScheiXX werden würde. Nur damit es mal gesagt wurde: es gibt Studien die belegen, daß nicht nur Rauchen, sondern auch Vapen die Wahrscheinlichkeit einer Komplikation bei der Infizierung mit SARS-CoV2 deutlich erhöht. > Der Widerstand einer solch verbauten Heizspule liegt bei meinem Modell > bei 0.1 Ohm, allerdings sind auch höhere Ohm zahlen üblich. Der Name der physikalischen Größe ist nicht "Ohm Zahl" und auch nicht "Ohmzahl", sondern (elektrischer) Widerstand. Dito heißt es auch nicht Volt-Zahl, Amper-Zahl oder Ka-Em-Ha-Zahl. Sondern Spannung, Strom und Geschwindigkeit. > Angenommen die Entladespannung wäre konstant, dann ergäbe sich eine > Leistung von
und eine Stromstärke
> von. Was natürlich zu viel ist, da dies > über die maximale Entnahme von 25A geht. Deshalb kam ich auf den > Gedanken den Widerstand künstlich zu erhöhen Und wie willst du den Widerstand deiner Heizwendel künstlich erhöhen? Kannst du nicht. Denn wenn du einen Widerstand in Reihe schaltest, fällt die Leistung dann ja (auch) an diesem Widerstand an. Und nicht mehr an der Heizwendel, wo du sie brauchst. >> Wenn die Spannung deiner Akkus konstant wäre, dann könntest du die >> entnommene Leistung "regeln", indem du den Widerstand deines >> Verbrauchers änderst. Wirst du nicht können. > Verstehe ich. Aber wie machen das dann die namhaften Firmen? Gar nicht. Vor allem werden sie nicht die Leistung regeln, sondern die Temperatur. Denn das ist ja schließlich die wichtige Größe. Und da gibt es einen sehr alten Trick: man macht das Heizelement aus einem Stoff, dessen Widerstand bei höherer Temperatur zunimmt [1]. Wie du selber ausgerechnet hast, wird die Leistung kleiner, wenn der Widerstand größer wird. Hier wird die Leistung immer kleiner, je höher die Temperatur ist. Wenn man das geschickt macht, stellt sich ein Gleichgewicht gerade bei der gewünschten Temperatur ein. [1] der Widerstand hat dann einen positiven Temperaturkoeffizienten. Vom englischen positive temperature coeffizient kommt dann die Abkürzung PTC, die hinz oben erwähnt hat.
Axel S. schrieb: > Der Name der physikalischen Größe ist nicht "Ohm Zahl" und auch nicht > "Ohmzahl", sondern (elektrischer) Widerstand. Dito heißt es auch nicht > Volt-Zahl, Amper-Zahl oder Ka-Em-Ha-Zahl. Sondern Spannung, Strom und > Geschwindigkeit. Und wie sagt man richtig zur Windungszahl der Heizspirale? ;-)
Die geregelten E-Zigaretten (Dampfen) mit Einzelzellen haben üblicherweise einen Buck-Boost-Konverter eingebaut, können also die Batteriespannung sowohl hoch als auch runtersetzten (üblich 1V-9V aus einer LiIon). Die neueren mit 2 oder mehr Zellen haben meist nur einen Buck-Konverter zum runtersetzen. Dazu kommt dann eine Leistungsregelung - der Strom wird ständig gemessen und die Spannung entsprechend angepasst. Einige haben noch eine Temperaturregelung (ist aber wieder auf dem absteigenden Ast) - sie messen den Widerstand des Heizdrahtes, berechnen daraus dessen Temperatur und regeln die Leistung um die Zieltemperatur zu halten. Das ganze bei Strömen bis zu 50A, in minimalen Bauformen und für lächerlich niedrige Preise. Kurz gesagt: die eingesetzte Technik ist an der Obergrenze dessen, was z.Zt. technisch möglich ist und alles andere als trivial. Das stellt Experten vor Herausforderungen - jemand ohne "Ahnung von E-Technik" steht da nur wie Ochs vorm Berg. Die einzige Chance für dich: ein fertiges Board kaufen (z.B. von Evolv oder Dicodes (sehr teuer)) oder aus einer alten/vorhandenen Dampfe den Regler ausbauen und in dein Gerät einbauen. PS: Und verabschiede dich von dem 0.1Ω-Quatsch - Leute die das machen haben keine Ahnung und wollen nur protzen.
Axel schrieb: > War ja klar, daß es irgend so ein ScheiXX werden würde. Nur weil es dir nicht gefällt, muß es nicht Scheiße sein - es hilft sehr vielen, von den Kippen weg zu kommen. > Nur damit es mal gesagt wurde: es gibt Studien die belegen, [...] Gibt es nicht. Die Anti-Vaping-Liga ist sich nicht zu schade, ständig irgendwelche Lügen zu verbreiten, nur um ihre Pfründe oder Ideologie zu sichern. Wird zwar regelmäßig widerlegt, bei den Leuten bleibt aber genug hängen (wie man bei dir gerade sieht). Kannst dich ja mal bei der andere Seite informieren: https://vapoon.de/die-e-zigarette-ein-paar-wichtige-fragen-und-antworten/
Ohne PWM und entsprechende Steuerung verqualmt ein Großteil des Liquids einfach in eine festen Zeit egal wie viel gezogen wird. Leicht geändert: darüber hinaus: Rauchen (und dampfen) ist glücklicherweise ungesund. Je früher du damit aufhörst Nichtraucher zu sein und von deiner Sucht nicht weg kommst, desto länger lebst du (...) nicht mehr und sparst Unmengen CO2 ein. Die übertrage bitte auf mich. Schon mal im Voraus, Vielen Dank!
foobar schrieb: > Gibt es nicht. Gibt es schon zur Genüge. > Die Anti-Vaping-Liga ist sich nicht zu schade, ständig > irgendwelche Lügen zu verbreiten, nur um ihre Pfründe oder Ideologie zu > sichern. Die ersten solchen Teile wurden nicht zum Rauchen entwickelt und gebaut. Diese dienten dazu Heilstoffe zu verdampfen, so dass diese inhaliert werden konnten und um das einfach mobil mitnehmen zu können. Das erreicht Nebenhöhlen, Stirnhöhlen und die Lunge. Es kommt dabei immer darauf an, was damit gemacht wird. Also was aus welchem Zweck was verdampft wird.
my2ct schrieb: > Und wie sagt man richtig zur Windungszahl der Heizspirale? ;-) Heitzwendel. Früher habe ich immer zur Lichtstärke mcd-Zahl gesagt. Auch heute sage ich noch zur Glühlampenleistung Watt-Zahl. Das wird aber allgemein auch akzeptiert.
foobar schrieb: > Die einzige Chance für dich: ein fertiges Board kaufen (z.B. von Evolv > oder Dicodes (sehr teuer)) oder aus einer alten/vorhandenen Dampfe den > Regler ausbauen und in dein Gerät einbauen. und noch ein Arduino oder Raspi dran ;-) na das wird ja was hübsches werden, so eine große Kiste vor dem Kopf zu halten, um seiner Elektro-Nuckel Sucht zu frönen. Sieht bestimmt cool aus. Der Marlboro Mann klemmt ja sein Rauchgerät im Mundwinkel fest, aber ich befürchte mit so einer großen Elektro-Rauch-Kiste gibt es schnell "Maulsperre" ;-)
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Nochmals danke für Eure Beiträge! Ich hätte jetzt als Plan einen PWM zu nehmen, um damit die Leistung zu regeln. Als Chip hätte ich dafür den NE555 gefunden. Hinter diesen PWM würde ich einen Buck-Converter bauen, damit ich den höheren Strom durchbekomme, ohne unnötig Hitze wie bei einem Widerstand zu produzieren. Dahinter dann die Heizdrähte. Natürlich muss ich mich noch schlau machen, bzg. Widerstände und der Gleichen. Die Ansteuerung des PWM würde ich allerdings erstmal über ein Dreh-Poti machen, da ich für solche Projekte gut Schaltpläne gefunden habe. Das PWM sollte irgendwann später natürlich noch digital gesteuert werden, ich möchte jetzt aber zu aller erst die Basics drauf haben :P. Wäre dieser Primärplan richtig und realisierbar oder übersehe ich etwas? Ich möchte natürlich verschiedene Fehlerfälle ausschließen. So z.B. das Tiefenentladen der Akkus als auch ein überschreiten eines maximalen Stroms von in diesem Fall 25A (eher weniger als Toleranz). Gibt es dafür "EinfachBauteile" die man mehr oder weniger einfach dazwischenschalten könnte? Wie heißen diese? Ich meine irgendwo auch mal gelesen zu haben, das ein Buck-Converter Tiefenentladung ausschließt. Beste Grüße und einen guten Morgen :P
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Maximilian P. schrieb: > Wäre dieser Primärplan richtig und realisierbar oder übersehe ich etwas? Na ja, ein Buck enthält eine Spule um den Strom zu glätten und einen Elko um die Spannung zu glätten, das braucht dein Heizdraht nicht. > Ich möchte natürlich verschiedene Fehlerfälle ausschließen. So z.B. das > Tiefenentladen der Akkus Also ein uC statt dem NE555. Der uC misst die Akkuspannung nicht nur als Tiefentladeschutz, sondern verändert die PWM um gleiche Leistung in den Draht zu stecken unabhängig von der Akkuspannung. Leider braucht der uC selbster einen Spannungsregler für sich. Maximilian P. schrieb: > Ich meine irgendwo auch mal gelesen zu haben, > das ein Buck-Converter Tiefenentladung ausschließt Falsch. Es gibt zwar welche mit so einem Eingang, aber den muss man nutzen.
Der Weg zum Ziel ist noch sehr weit. Strombegrenzung: Auslegung der Heizwendel Steuerung: PWM dcdc-Wandler: Ansteuerspannung fuer Mosfet-Gate. Insbesondere wenn nur eine Zelle. & Messpulse.
Maximilian P. schrieb: > Ich möchte natürlich verschiedene Fehlerfälle ausschließen. So z.B. das > Tiefenentladen der Akkus als auch ein überschreiten eines maximalen > Stroms von in diesem Fall 25A (eher weniger als Toleranz). Gibt es dafür > "EinfachBauteile" die man mehr oder weniger einfach dazwischenschalten > könnte? Es gibt Li-Zellen mit eingebauter Schutzschaltung.
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