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PWM für Elektropfanne
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akapuma



Anmeldungsdatum: 02.03.2008
Beiträge: 394

BeitragVerfasst am: Mo 07.Nov 2011 20:58:22    Titel: PWM für Elektropfanne Bauteile finden Antworten mit Zitat

Hallo,

ich koche gerne Paella. Wenn wir keine Gäste haben, dann stilgerecht in einer kleinen Paellapfanne auf Gas. Und wenn wir Gäste haben, in einer sog. elektrischen "Partypfanne". Diese hat 1500W und einen mechanischen Zweipunktregler.

Problem: der Regler hat eine Hysterese (was ja für so einen Regler normal ist). Liegt der Schaltbereich z.B. zwischen 94°C und 98°C, dann köchelt nichts, weil es zu kalt ist. Dreht man etwas höher, z.B. zwischen 98°C und 102°C, dann kocht die Flüssigkeit "volle Pulle", denn sie kann ja nicht heißer als 100°C werden (weil Wasser) und erreicht nie den Abschaltpunkt von 102°C.

Einen 1500W-Dimmer möchte ich nicht bauen:
- Nach EN 61000-3-2 sind Dimmer über 1000W unzulässig
- Bei 90° Phasenanschnitt sind die Schaltverluste im Triac recht hoch
- Bei 90° Phasenanschnitt sind die EMV-Störungen recht hoch

Also möchte ich eine PWM bauen, und habe mir was ausgedacht. Ich bitte Euch um Hilfe bei der Dimensionierung:

Zeitkonstante:
Bei einer PWM kann ich nur eine ganze Anzahl an Halbwellen durchlassen, z.B. 10, 50, oder 200. Würde ich eine Zeitkonstante von 1s nehmen, hätte ich also einen Einstellbereich von 0-100 Halbwellen, also 100 Schritte. Ich wollte ungefähr einen Schritt pro Grad Potistellung also etwa 300 Schritte entsprechend einer Zeitkonstante von 3s. Die Hersteller des 7555 geben als Formel f=1/(1,4RC) an. Die Berechnung dürfte am einfachsten in Poti-Mittelstellung sein also ist R in der Formel R6/2. C ist C2. Mit 1MOhm/2 und 4,7µF (Folie) komme ich auf eine Zeitkonstante von etwa 3,3s. Ist die Dimensionierung so machbar? Oder sollte ich mich mit 1,5s zufrieden geben, und 470k nehmen?

Zu C1: laut Herstellerangaben ist dieser optional. Kann man das so machen, oder ist das Quatsch?

Der nullspannungsschaltende Optokoppler benötigt mindestens 5mA Ansteuerstrom und verträgt max. 60mA. Mit R2 = 820 Ohm gebe ich ihm etwa 9mA. Das dürfte doch dicke reichen, oder?

R3 und R4 findet man so in den Applikationsschaltbildern von Fairchild und Motorola. Da R4 parallel zu Gate und A1 liegt, kann nicht viel Spannung daran abfallen. Aber wie sieht es mit R3 aus? Es fließt ja nur so lange Strom, bis T1 gezündet hat. Reicht 1 Watt? Größere Widerstände hat Reichelt nicht mit 390 Ohm.

Ich freue mich auf Eure Kommentare.

Gruß

akapuma
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BellaD



Anmeldungsdatum: 03.12.2006
Beiträge: 1708
Wohnort: Klinik der misshandelten Kuscheltiere

BeitragVerfasst am: Mo 07.Nov 2011 22:11:43    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

moin

Reichelt hat durchaus auch Widerstände in 2,11,17,5 Watt usw. kommt immer drauf an wieviel Platz man hat Wink

http://www.reichelt.de/Hochlastwiderstaende/0/16/index.html?;ACTION=2;LA=2;GROUPID=3115;SID=13TdrGkn8AAAIAABMWGQMad7d761824ade79a93ca55aa89e61887

C1 sollte sein da der Eing. des 555 (pin5) ein Steuereingang ist der intern auf die Teilerkette der Komperatoren geht (Frequenzmodulation zBsp.).

Freilaufende PWM und Phasensteuerung ? ich habs so noch nicht gemacht...
also mal probieren.

Mal ein anderer Ansatz, nur mal so ne Idee:
Ich würde da mehr auf eine Phasenstarre Kopplung gehen und den 555 weglassen , also zBsp. eine Nulldurchgangserkennung und damit einen
Teiler takten und über Drehschalter in 10% Schritten auf die Ansteuerung.
Damit könntest du genau die durchgelassenen/gesperrten Halbwellen steuern.Also 10 durchlassen 90 sperren oder so und das dann halt variabel.

mfg

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Eine Weiterverbreitung ohne ausdrückliche Genehmigung ist untersagt. Für Schäden, lehnen wir jegliche Haftung ab.
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akapuma



Anmeldungsdatum: 02.03.2008
Beiträge: 394

BeitragVerfasst am: Mo 07.Nov 2011 22:18:46    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

Eine Nulldurchgangserkennung ist ja über den Optokoppler drin.

Wenn der NE555 also z.B. 1s ein ist und 2s aus, dann wird der Triac 1s bei jeder Halbwelle im Nulldurchgang gezündet, während er die nächsten beiden 2s ganz aus ist. Das wäre dann 1/3 der Heizleistung.

Ja, Reichelt hat auch größere Widerstände, aber nicht in 390 Ohm. Und wenn man beide 330 Ohm machen könnte, dann hätten die Hersteller das doch sicher so gemacht?

Gruß

akapuma
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BellaD



Anmeldungsdatum: 03.12.2006
Beiträge: 1708
Wohnort: Klinik der misshandelten Kuscheltiere

BeitragVerfasst am: Mo 07.Nov 2011 22:21:34    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

5 Watt 390 Ohm

http://www.reichelt.de/5-Watt-axial/5W-AXIAL-390/index.html?;ACTION=3;LA=2;ARTICLE=2622;GROUPID=3117;artnr=5W+AXIAL+390;SID=13TdrGkn8AAAIAABMWGQMad7d761824ade79a93ca55aa89e61887

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derguteweka



Anmeldungsdatum: 18.12.2005
Beiträge: 1466

BeitragVerfasst am: Mo 07.Nov 2011 22:57:49    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

Moin,

BellaD hat folgendes geschrieben:
5 Watt 390 Ohm


Na, ich weiss ja nicht, was euer Triac so fuer Triggerstroeme braucht...
1W sollte imho locker reichen - wenn bei so'ner Schaltung irgendwas abkokelt, dann reissts sowieso alles bis zur LED mit in den Abgrund.
Ich glaub', interessanter waere die Auswahl des Opto-Dingens. Mir scheinen da die 3041/2/3er eher geeignet als die 303x Serie. Da gibt's so ne komische Vdrm im Datenblatt, die ist bei den 304x hoeher - ich mutmasse mal, dass die eher fuer 230V sind, die anderen fuer 115V.

Gruss
WK
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akapuma



Anmeldungsdatum: 02.03.2008
Beiträge: 394

BeitragVerfasst am: Mo 07.Nov 2011 23:56:02    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

derguteweka hat folgendes geschrieben:
Ich glaub', interessanter waere die Auswahl des Opto-Dingens. Mir scheinen da die 3041/2/3er eher geeignet als die 303x Serie. Da gibt's so ne komische Vdrm im Datenblatt, die ist bei den 304x hoeher - ich mutmasse mal, dass die eher fuer 230V sind, die anderen fuer 115V.
Da hab ich mich beim Schaltplanzeichnen vertan. Es sollte der MOC 3083 sein. Danke!

gruß

akapuma
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dolf_66



Anmeldungsdatum: 28.08.2011
Beiträge: 114

BeitragVerfasst am: Di 08.Nov 2011 06:42:08    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

Moin !!!
Hab da ne Schaltung die rel. einfach ist und als schwingungspacket "dimmer" funktioniert.
Es werden immer komplette Sinusschwingungspackete an die Last abgegeben was Störungen minimiert.
Der Opamp ist n Sondertyp mit offenem Kollektor .
Der TAA761 kann durch den DDR Typ B761D ersetzt werden ( deutlich billiger ).
Vorsicht !!!!!
Die gesamte Schaltung liegt auf Netzpotential !!!!!!!

mfg
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akapuma



Anmeldungsdatum: 02.03.2008
Beiträge: 394

BeitragVerfasst am: Mi 09.Nov 2011 21:48:06    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

Hallo dolf_66,

Danke für Deine Schaltung. Eine gewisse Ähnlichkeit mit meiner hat sie ja:

- Pulserzeugung mit dem NE555, lediglich die Beschaltung ist etwas anders. Die genaue Dimensionierung werde ich mir mal genau ansehen. Ich habe mir die Schaltung von hier abgekupfert.

- Andere Nullspannungsschaltung. Ich nehme den Optokoppler hierfür. Der kostet 82 Cent und ist vom Aufwand her deutlich weniger.

- Netzteil. Tja - mit meinem Trafonetzteil und mit Spannungsregler habe ich eine ganz saubere Versorgungsspannung. Vielleicht bin ich hier zu ängstlich. Aber ein rein resistives Netzteil? Ich würde aber noch einen X-Kondensator nehmen, und damit ein kapazitives Netzteil bauen, siehe Anhang. Das hat weniger Verluste. Muß ich mir noch überlegen....

- Triac-Ansteuerung: bist Du sicher, daß die so OK ist? Ich denke, die untere Schaltung ist richtig, aber man müßte den Triac noch horizontal spiegeln?

Zu dem 390 Ohm-Widerstand in meiner Schaltung: Mal angenommen, der MOC würde ab 0° durchschalten, und R3 läge direkt an Netzspannung. Dann müßten rund 20V (für 50mA Zündstrom) anliegen, bis der große Triac T1 durchschaltet und R3 die Spannung nimmt. Das würde eine Augenblicksleistung von rund 1W machen. Der Vorgang ist aber schon nach 3,5° beendet. Das entspricht einem Effektivwert von nur 1,6V an R3, also gerade mal 6,6mW! Trotzdem würde ich (gefühlt) 1W nehmen.

Etwas Angst macht mir die Verlustleistung von T1. Laut Datenblatt macht der bei 10A und Vollwellenbetrieb rund 9W an Wärme, obwohl es ein 25A-Typ ist! Wie bekomme ich die weg? Ein Kühlkörper im geschlossenen Plastikdöschen dürfte wohl nicht reichen?

Gruß

akapuma
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akapuma



Anmeldungsdatum: 02.03.2008
Beiträge: 394

BeitragVerfasst am: Mi 09.Nov 2011 22:54:16    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

Hmm,

da ich den Triac ja über einen Optokoppler zünde, brauchen meine 9V ja keinen Bezug zu L oder N. Dann kann ich ja auch eine Vollwellengleichrichtung nehmen, der Kondensator wird dann nur noch halb so groß. Den Kondensator am Pin 5 des 555ers werde ich dann wohl wie dolf_66 auf 100nF hochsetzen. Der dürfte doch auch für die CMOS-Variante 7555 OK sein. Ich finde nichts im Datenblatt.

Wenn ich die LED weglasse, dann dürfte R2 der einzige "richtige" Verbraucher in meiner Schaltung sein. An sich könnte ich den ja auch auf 1 kOhm hochsetzen. 7,5mA sollten dem MOC dicke reichen.

Gruß

akapuma
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dolf_66



Anmeldungsdatum: 28.08.2011
Beiträge: 114

BeitragVerfasst am: Do 10.Nov 2011 19:09:09    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

Moin !!

Die Schaltung ist schon 15 Jahre alt ....
Eher älter .
Hatte mal so ein ähnliches Problem .
N Kumpel arbeitete bei ner großen deutschen e Firma und meinte das wäre was für mich ...
Vorteil ist das man keine speziellen BE benötigt ( moc u.s.w. ) die man meist nicht im regal hat ...
( heutzutage hab ich japsen Dinger S21MD3V _ Sharp aus kopierern im Regal liegen die so wie die moc Dinger funzen )
Ok der Opamp TAA761 ist mittlerweile abgekündigt aber der DDR Nachbau ist noch gut zu bekommen .

Kühlen ...
Aktiv mit 50*50er 12v Lüfter ....
Wirkt wunder .
9W Verlustleistung sind kein Problem .
Ich hab nen nimh Schnellader der c.a. 30w Verlustleistung hat.
der KK ist grad mal faustgroß .
Die Abluft muß natürlich raus aus dem Gehäuse .

mfg
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akapuma



Anmeldungsdatum: 02.03.2008
Beiträge: 394

BeitragVerfasst am: Mo 21.Nov 2011 20:36:58    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

Kühlen mit Lüfter? Möchte ich nicht! Da habe ich mir etwas anders überlegt. Der Triac, den ich mir ausgesucht habe, hat ein basisisoliertes Gehäuse. Ich werde mir ein Pultgehäuse mit Metallfrontplatte kaufen, und den Triac von hinten daran anschrauben. Zusätzlich werde ich die Platte erden, dann ist es wieder zulässig.

Inspiriert von dolf_66's Widerstandsnetzteil habe ich das Trafonetzteil weggelassen, und durch ein kapazitives Netzteil (mit C6 / R9) ersetzt. Den Snubber (R5 / C3) kann ich leider nicht parallel zum Triac machen, weil in der Schalterstellung "dauernd" sonst Snubber und das Netzteil mit C6 / R9 in Reihe liegen würden, so daß die Elektronik nicht richtig abgeschaltet würde. (Hinweis: erstens glaube ich, daß der Snubber zwischen Ausgang und N die gleiche Wirkung zeigt wie parallel zum Triac. und zweitens, wenn nicht, wäre das auch nicht schlimm, denn mein Triac braucht als "snubberless"-triac überhaupt keinen Snubber.)

Wie man sieht, sind sich Netzteil und Snubber recht ähnlich. Deshalb mißbrauche ich den Snubber gleichzeitig als zweites Netzteil für eine zweite LED (LED 1), die dann im Takt des geschalteten Ausgang blinkt.

Ich denke, so könnte es etwas werden.

Gruß

akapuma
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akapuma



Anmeldungsdatum: 02.03.2008
Beiträge: 394

BeitragVerfasst am: Sa 10.Dez 2011 22:16:11    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

So, ich bin gerade wieder einmal am Berechnen. Diesmal: die Absicherung.

Als Triac habe ich mich jetzt für einen BTA41 entschieden. Bezüglich Haltestrom und Zündstrom ist er mit einem BTA24 identisch, bezüglich Maximalstrom und Schmelzintegral ist er aber besser.

Wie legt man nun eine Tricabsicherung fest? Ganz einfach: bezüglich des Stromes nimmt man den, den man maximal zulassen möchte. Bei mir sind das 10A. Dann guckt man, welches Schmelzintegral der Triac verkraftet. Und dann sucht man nach einer Sicherung mit niedrigerem Schmelzintegral, und zwar bei verschiedenen Herstellern!!!

Das geben die Hersteller Eska, Littefuse und Cooper Bussmann für ihre Feinsicherungen an (zufällige Auswahl):

10A flink: 220A²s / 220A²s / 280A²s
10A mittelträge 234A²s/ 290A²s / 300A²s
10A träge: 656A²s / 334A²s / 397A²s

Und was kann nun der BTA41? Ich habe 3 Datenblätter von ST, und in allen 3 Datenblättern gibt ST etwas anderes an, nämlich 450A²s, 880A²s und 1000A²s!!!

Siehe hier: http://ul.to/s9ebdmu6

Fazit ist also, daß der BTA41 mit hoher Wahrscheinlichkeit auch eine träge 10A-Feinsicherung im Kurzschlußfall überleben wird. Ich werde aber eine mittelträge nehmen.

Gruß

akapuma

Edit: ich bin sauer! Sicherungen ab 8A Nennstrom haben 4W nominale Verlustleistung. Reichelt verkauft aber nur die billigen Schurter-Sicherungshalter, die max. 2,5W verkraften.
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akapuma



Anmeldungsdatum: 02.03.2008
Beiträge: 394

BeitragVerfasst am: Mi 25.Jan 2012 21:53:43    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

So, ich bin immer noch nicht fertig....

Am NE7555 hatte ich 2 Schottkydioden BAT 48 vorgesehen. Schottky, weil diese eine niedrigere Schwellenspannung haben. Aber war das richtig?

Mal angenommen, das Poti steht in Mittelstellung. Dann liegen an Diode und Widerstand (also zwischen Pins 2 + 3) zwischen +6V und -6V, also ein Delta von 12V. Der Strom liegt zwischen -24µA und +24µA. (Werte aus LT Spice).

Und jetzt gucken wir mal Datenblätter:
Durchlasspannung 1N4448 @5mA: 0,67V (Mittel)
Durchlasspannung BAT48 @5mA: 0,35V (ca.)

Sperrstrom 1N4448, 20V, 60°C: 0,1µA
Sperrstrom BAT48, 20V, 60°C: 25µA

Also:
Die Durchlasspannung einer Schottkydiode würde zwar weniger stören als die einer "normalen" Diode, wie z.B. der 1N4448. Immerhin liegt die Spannung einer 1N4448 bei etwa 10% der Spannung in meiner Schaltung von 6V.

Eine Schottkydiode macht die Sache aber noch viel schlimmer. Deren Sperrstrom liegt nämlich in der Größenordnung des Stromes, der in meiner Schaltung fließt. Und das ist zu viel!

Ja, ich weiß, daß die Datenblattwerte nicht ganz zu meiner Schaltung passen. Aber es ist deutlich zu erkennen, daß die 1N4448 die bessere Wahl ist!

gruß

akapuma
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Hotzenplotz



Anmeldungsdatum: 14.03.2008
Beiträge: 2212
Wohnort: /sda3/home

BeitragVerfasst am: Do 26.Jan 2012 19:33:03    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

Wird das 'ne Diplomarbeit oder eine Bratpfannenregelung ?
_________________
Lasst uns Spass haben...
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akapuma



Anmeldungsdatum: 02.03.2008
Beiträge: 394

BeitragVerfasst am: Do 26.Jan 2012 20:30:14    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

Hotzenplotz hat folgendes geschrieben:
Wird das 'ne Diplomarbeit oder eine Bratpfannenregelung ?
Eine Bratpfannenregelung.

Ich habe den Einfluß der Dioden nochmals mit LT Spice untersucht. Mit einem 10µF-Kondensator und einem 500k-Poti in Mittelstellung dauert eine Periode mit einer Standarddiode 4,5s, mit einer Schottkydiode (und deren hohen Sperrstrom) aber nur 1,8s.

Gruß

akapuma
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Verfasst am: Heute 15:05:59    Titel: Bauteile finden

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