Eine Frage zur Temperaturregelung eines Nichromdrahtes

Ist die Temperatur des Hitzdrahts proportional zu Iavg oder Irms.

$I_{RMS}$ist der Strom, der dem gleichen Gleichstrom die äquivalente Erwärmung verleiht, also ist es das, was Sie wollen.

Aber wenn die Temperatur direkt proportional zu Irms ist ...

Leistung ist direkt proportional zu$I^2R$. Nichrom hat einen positiven Temperaturkoeffizienten (überprüfen Sie, ob dies wahr ist), sodass R nicht konstant ist.

Stabile Temperatur ist der Punkt, an dem elektrische Leistung eingeht = Leistung aus dem Draht verloren geht. Wenn letzteres nicht konstant ist, ist die Temperatur auch nicht konstant.

In meinem Fall sollte die Regelung des Durchschnitts- oder Effektivwerts des PWM-Stroms auf einen voreingestellten Wert verwendet werden?

Ich würde eher auf Drahtwiderstand regulieren . Auf diese Weise regeln Sie eine Temperatur. Messen Sie sowohl Strom als auch Spannung, berechnen Sie den Widerstand und steuern Sie diesen.

Bezieht sich die Temperatur in diesem Fall nur auf den Strom?

Siehe oben.

Länge hat keinen signifikanten Einfluss?

An den Anschlüssen wird es eine zusätzliche Kühlung geben. Je kürzer Ihr Heizdraht ist, desto wichtiger werden diese.

Aus Kommentaren:

Wenn ich einen Differenzverstärker verwenden und die durchschnittliche Spannung über dem Nichrom sowie den Strom messen könnte. Wie würden Sie die Temperatur formulieren?

Nehmen Sie eine Referenzmessung vor, nachdem das Gerät lange genug ausgeschaltet war, um Raumtemperatur zu erreichen. Nennen Sie das 100%. Messen Sie danach den Widerstand, berechnen Sie den prozentualen Anstieg des Widerstands und verwenden Sie eine Nachschlagetabelle oder eine lineare Annäherung, um die tatsächliche Temperatur zu berechnen.

Ich bin etwas verwirrt. Einige Kommentare unter meiner Frage erwähnen, dass der Strom proportional zur Wärme des Drahtes ist. Siehe auch diesen Link: hotwirefoamcutterinfo.com/_NiChromeData.html In einem Absatz heißt es: „Wissen Sie, dass es der STROM ist, nicht die Spannung oder die Wattzahl, die Ihren Draht erwärmt. Vielmehr ist es der tatsächliche Stromfluss durch den Draht, der letztendlich bestimmt seine Temperatur."

Der Artikel ist ein wenig knapp bei der korrekten technischen Erklärung. Die letzte Zeile ist verwirrend, weil V und I durch R verbunden sind. Was sie zu vermitteln versuchen, ist, dass die Steuerung des Stroms bedeutet, dass Sie unabhängig von der Länge das gleiche Ergebnis (für eine bestimmte Drahtstärke) erhalten. Wenn Sie mit Spannung steuern würden, müssten Sie die Spannung an die Länge des Drahtes anpassen.

Dieser Kommentar ist die erste Erwähnung des Schaumschneidens. Ich vermutete, dass dies Ihre Anwendung sein könnte, und deshalb sprach ich von Macht . Es gibt ein paar Punkte zu beachten:

• Die Temperatur stabilisiert sich, wie bereits erwähnt, an dem Punkt, an dem Wärme in den Draht = Wärmeverlust.
• Dies ändert sich je nachdem, ob sich der Draht in Luft befindet oder Schaum schneidet.
• Sie ändert sich mit Ihrer Schnittgeschwindigkeit. Je schneller Sie schneiden, desto mehr Wärmeleistung wird aus Ihrem Draht gezogen, und wenn Sie zu schnell gehen, kühlt der Draht so weit ab, dass er nicht schneidet und Sie ihn brechen.
• Der Drahtabschnitt außerhalb des Schaums hat eine höhere Temperatur als der, der das Schneiden durchführt, da er nicht mit der gleichen Geschwindigkeit Wärme verliert.

Vielmehr ist es der tatsächliche Stromfluss durch den Draht, der letztendlich seine Temperatur bestimmt.“

Auch hier bestimmt der Strom die Leistung. Die Temperatur hängt davon ab, was außerhalb des Drahtes passiert.

Ich denke, Sie sollten Ihr Design nicht zu kompliziert machen. Machen Sie Ihren Leistungsregler einstellbar und fügen Sie eine Art Stromanzeige - vielleicht nur Ihr Multimeter - in Reihe mit dem Kabel hinzu. Finden Sie einen aktuellen Wert, der für Ihre Schaumstoff-Schneidgeschwindigkeit funktioniert, und schreiben Sie ihn auf!

Hier gibt es mehrere unterschiedliche Parameter. Dies sind die Temperatur des Drahtes, die Leistung pro Längeneinheit, der durchschnittliche Strom und der RMS-Strom. Keine davon ist gleich.

Die Heizleistung pro Drahtlängeneinheit ist unter der Annahme eines durchgehenden Drahtes proportional zum Quadrat des RMS-Stroms. Wenn Sie den Draht mit Pulsen immer gleichen Stroms antreiben, dann ist die Leistung pro Längeneinheit proportional zum Tastverhältnis. Es ist einfach genug, den Draht mit einer bestimmten Leistung oder einem bestimmten Strom anzutreiben.

Die Temperatur, die sich für eine bestimmte Leistung ergibt, ist jedoch nicht so einfach. Zum einen variiert sie je nach den Bedingungen, denen der Draht ausgesetzt ist. Betrachten Sie als offensichtliches Beispiel einen Draht, durch den in ruhiger Luft und bei starkem Wind ein konstanter Strom fließt. Letzteres wird kühler sein, obwohl der Strom derselbe ist.

Wenn Sie die Temperatur wirklich regeln wollen, müssen Sie sie messen und an den Controller zurückgeben. Eine Möglichkeit, dies zu tun, besteht darin, den Temperaturkoeffizienten des Widerstands zu verwenden. Sie überwachen Spannung und Strom, berechnen den Widerstand und bestimmen daraus die Temperatur.

Dadurch können Sie die Drahtlänge nicht ohne eine Art Neukalibrierung ändern. Eine Möglichkeit, mit unterschiedlichen Kabellängen umzugehen, besteht darin, anzunehmen, dass das Kabel beim ersten Einschalten Raumtemperatur hat, diesen Widerstand zu messen und dann die relative Änderung von diesem Widerstand zu verwenden, um die Temperatur zu bestimmen.

Wenn Sie den Draht auf eine feste Temperatur regeln möchten, die nicht per Software einstellbar sein muss, würde ich vorschlagen, eine Brückenkonfiguration zu verwenden, um zu testen, ob der Widerstand höher oder niedriger als eine Referenz ist. Wenn die Leistung beispielsweise nicht groß ist und der Widerstand bei der gewünschten Temperatur 1 K betragen würde, könnten Sie Folgendes tun:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Wenn TDR kleiner als 1K ist, dann ist der + Eingang von COMP1 höher als der – Eingang; Wenn es größer als 1K ist, ist der + Eingang niedriger. Dieses Verhalten wird relativ unbeeinflusst davon sein, ob der Transistor ein- oder ausgeschaltet ist (das Ausschalten des Transistors reduziert den Gesamtstromverbrauch um 90 %, aber die Verlustleistung in TDR1 um 99 %).

Tatsächliche Widerstandswerte sind nicht kritisch, aber der Komparator wird abgeglichen, wenn TDR1/R1 = R2/R3. Wenn der Transistor eingeschaltet ist, verbraucht R1 etwa 1/10 so viel Leistung wie TDR1. Wenn es ausgeschaltet ist, verbraucht R4 etwa 1/10 der Leistung, die TDR1 im eingeschalteten Zustand verbraucht hätte. Das Reduzieren von R1 und R3 und das Erhöhen von R4 reduziert die Menge an Verlustleistung in R1 und R4, macht die Schaltung jedoch empfindlicher für Komparator-Offsets.