ich möchte mithilfe eines Heizlüfters die Temperatur in einem etwa ein Kubikmeter großen Raum möglichst stabil auf einem bestimmten Wert halten (ca. 27°C). Dazu stehen mir ein Temperatursensor und ein Arduino NANO zur Verfügung. Der Arduino steuert das Relais, das den Stromkreis des Heizlüfters schließt.
Meine Frage lautet: Wie kann ich die Temperatur möglichst konstant auf dem Zielwert halten, insbesondere da die Heizleistung des Lüfters recht träge ist? Ist eine Zweipunktregelung dafür ausreichend, oder wäre eine PWM-Steuerung oder eine Art Hysterese möglicherweise effektiver?
Da ich noch recht neu in diesem Gebiet bin, freue ich mich über jede Art von Hilfe oder Ratschlägen.
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Ich nehme mal an die Heizung wird mit Wechselspannung betrieen.
Das konstanteste ist eine PID Regelung wobei die einzeelnen Konstante experimentel ermittelt werden müssen.
Dazu eine proportionale Heizregelung wie die bereits genannte Vollwellenregelung. PWM ist wegen des zu verwendenden Regelgliedes bei Wechselspannung kostenintensiver als eine Vollwellensteuerung.
Bei Vollwellensteuerung braucht es ein SSR mit Zero cross Steuerung, Bei PWM eine Gleichrichtung, Leistungs-MOSFET eine Hilfsspannung und eine Isolierte Ansteuerung.
Was verstehst Du unter "möglichst stabil"? Was sind die realen Anforderungen an die Stabilität? (nicht die idealisierten Wünsche) Wie ist der Raum isoliert?
ich würde Dir eine "Thermostatschaltung" mit Hysterese empfehlen. Wie groß du die Hysterese machst hängt von Deinen Ansprüchen ab. Ich würde mal mit 1 Grad anfangen.
Du schaltest z.B bei 28°C den Lüfter aus und bei 27°C wieder ein. Wenn Dein Temperatursensor auf <0,2°C auflösen kann dann kannst Du natürlich auch 27,5°C aus und 26,5°C ein wählen. Damit das nicht zu schnell aus/ein schalten kann, weil z.B der Istwert etwas schwankt, würde ich eventuell den Istwert mit einen gleitenden Mittelwert versehen. Aber bei 1° Hysterese wird das noch kein Thema sein.
im einfachsten Fall
bool heizung;
if (ist >= soll + hyst) heizung =false;
else if (ist <=soll ) heizung=true;
digitalWrite(pin,heizung);
Um 1 m3 große Kiste auf konstanter Temperatur zu halten, solltest du sie gut isolieren, thermisch träge machen ("Wärmflasche", Steinplatte) und eine möglichst kleine Heizung nehmen. Dann ist die Regelung einfach.
Wenn du bei den gewählten Daten (1° Hysterese) mit der Größenordnung 60 sec an, 300 sec aus (oder langsamer) hinkommst, brauchst du dir auch keinen Kopp um PWM oder Wellenpaket zu machen.
Vermutlich heizt es dir die Kiste nun anfangs zu langsam auf, aber davon hast du noch nichts gesagt.
Wenn du jetzt dein Projekt im Detail beschreibst dann kann man bessere Vorschläge machen.
Kann man den Raum außen herum isolieren?
Wenn du da 10 cm PUR-Schaum montierst wirst du kaum noch Heizleistung brauchen.
Eine ganz einfache Methode für Wärmespeicherung wären Milchtüten mit Schraubverschluss die ausgespült wurden und dann mit Wasser gefüllt werden.
Evtl. mit richtig stark gesalzenem Wasser, dann fängt das Wasser auch nicht an zu "faulen"
Wasser hat eine größere Wärmespeicherfähigkeit als Steine. (egal welche Sorte Stein)
Dadurch wird das System thermisch träge. Das bedeutet selbst wenn nachgeheizt wird verändert sich die Temperatur nur langsam.
Andererseits wenn du eine einwandige Blechkiste (= ganz schlecht iolsiert) mit einem 2 kW Heizlüfter aufheizt dann hast du die Temperatur ruckzuck nicht nur auf 27°C sondern zwei, drei Grad drüber.
Wenn die Kiste isoliert ist reicht da möglicherweise eine 100W elektrische Heizmatte.
Dann brauchst Du aber die Raumtemperatur mindestens 2-3 °C kälter.
Wenn nicht brauchst Du eine Kühlung plus Heizung da die Kühlung schwer proportional regelbar ist.
Außer man hat eine Heizung des Kapillarrohres, was aber kaum ein Kältetechniker je gesehen hat.
