Temperaturregelung mit Umwälzung (Bauteile)

Hallo liebe Arduino Community,

ich habe nun schon 2 Projekte mit Arduino erfolgreich abgeschlossen :wink: Nun möchte ich mich an eine Temperaturregelung wagen, bin aber noch etwas unsicher mit der Bauteilauswahl.

Folgende Eckdaten:

Ich möchte die Flüssigkeit (circa 300 ml bis 500 ml) auf einer bestimmten Temperatur halten (40°C und 70°C). Es erfolgt eine Vortemperierung. Dh ich muss nur den Verlustwärmestrom ausgleichen und die Flüssigkeit somit nicht aufheizen. Toleranzbereich sind +- 1°C
Zusätzlich soll die Flüssigkeit mit Hilfe einer Pumpe durchmischt werden. Die Leistung der Pumpe soll ebenfalls gesteuert werden können.

Bisherige Bauteile:

Flüssigkeitsbehälter:
Handelsübliche Laborglasflasche (500ml, wird Wärmeisoliert)

Heizfolie:

Pumpe:
http://www.rotek.at/a000/002/000002115_00_RT_A_de.html

Temperatursensor:
https://eckstein-shop.de/1m-DS18B20-Digital-Wasserdicht-Temperatur-Sensor-Modul-LS4G-SE08012-1-Stueck?googlede=1&gclid=CIPY58fNkdACFbMK0wodQSQGCw

Nun zu meinen Fragen :wink:

  1. So wie ich es verstanden habe, kann ich die Bauteile über MOSFET ansteuern. Gibt es ein geeignetets 2 Kanal Mosfet-Shield, mit dem ich beide Bauteile (Pumpe und Heizfolie) ansteuern kann? Muss das Shield gekühlt werden?

  2. Benötige ich Schutwiderstände etc?

  3. Könnt ihr evtl. aus Erfahrung sagen, ob eine 2-Punkt Regelung die gewünschte Genauigkeit Liefert? Oder wäre doch eine PID-Regelung von Vorteil?

Danke schonmal und Gruß ;D :wink:

Zu 1. Muß es ein Shield sein? Da fällt mir nur das Arduino Motor Shield ein oder das SparkFun Power Driver Shield Kit. Das ist aber mit Kanonen auf Spatzen ... :slight_smile:

Zu 2. Meinst Du Shunt-Widerstände oder Schutzwiderstände? Die Frage ist etwas allgemein, besonders bezüglich "etc.", also vorsichtshalner "Ja". :slight_smile:

Zu 3. Keine Erfahrung :frowning:

Flüssigkeiten sind träge, ich würde aber dabei auf eine einfache PWM-Regelung bauen statt einem supersimplen Zweipunktregler.

Für die Ansteuerung der Heizfolie ist ein Shield wirklich übertrieben. Und bei 15 Watt braucht's bei MOSFets auch keine Kühlung (man nimmt auch eh überdimensioniert :slight_smile: ).

Die Frage mit den Widerständen hab ich auch nicht verstanden. Was möchtest Du schützen oder shunten? :grin:

Hallo,
Pumpe und Heizfolie kannst du mit einem Logiklevel MOSFET schalten (z.B. IRLZ34). Eine Kühlung ist nicht erforderlich. Ein Shield ist auch nicht nötig, es sei denn du kannst die Transistoren + Zubehör nicht verlöten.

(Schutwiderstände?) Die Transistoren brauchen einen Vorwiderstand am Gate (ca. 470Ω) und einen Widerstand zwischen Gate und Source. (ca. 10kΩ)

Parallel zur Pumpe ist eine Freilaufdiode erforderlich. (ca. 100V 3A)

Tendenziell wirst du mit einem PID-Regler für die Heizung bessere Ergebnisse erzielen als mit einem einfachen 2-Punkt Regler. Ob ein 2-Punkt Regler ±1°C einhalten kann glaube ich kaum. Also ausprobieren.
An der Hardware ändert sich nichts wenn du gleich einen PID-Regler nimmst.

Gruß Peter

Danke für die Antworten! :slight_smile:

Könnte ich Folie und Pumpe auch mit folgenden Modul betreiben?
http://www.komputer.de/zen/index.php?main_page=product_info&products_id=372

das würde mir halt ein wenig Lötarbeit ersparen :wink:

Dh ich kann per PWM die Leistung von Folie und Pumpe regulieren?

Alternativ habe ich mir überlegt, eine 24V 125W Heizpatrone zu verwenden.
https://www.sensorshop24.de/heizpatronenen/durchmesser-8mm/heizpatrone-8x50mm-mit-125watt-24v/a-93014/

Hier bräuchte ich doch aufgrund des hohen Stromes (>5A) sicher eine Kühlung wenn ich zB den IRLZ34 verwende, oder?

Mosfet Shields (zum Aufstecken auf den Arduino) kenne ich keine. Aber es gibt jede Menge Mosfet-Module zu kaufen, wenn du nicht löten magst.

die gewünschte Genauigkeit wird mit einem 2-Punkt regler schwierig werden.
Wenn du 1°C Genauigkeit willst, also +/-0,5°C, dann müsstest du den zweipunktregler auf Schaltschwellen +/- 0,25°C setzen. Und dann ist es noch nicht sicher ob du Überschwinger hast.

Wenn deine Anforderung 1°C Genauigkeit im Mittelwert ist (also kurzfristig kann es auch mal mehr sein) dann reicht ein 2-Punkt Regler. Wenn du keinerlei Überschwinger haben willst, ist ein PID wohl das richtige.

Ob du Widerstände brauchst (wohl eher Schutz als Shunt) hängt von deiner Bauteilauswahl und Schaltung ab.

zerozero89:
Könnte ich Folie und Pumpe auch mit folgenden Modul betreiben?
http://www.komputer.de/zen/index.php?main_page=product_info&products_id=372

ja, genau sowas meinte ich.

zerozero89:
Alternativ habe ich mir überlegt, eine 24V 125W Heizpatrone zu verwenden.
https://www.sensorshop24.de/heizpatronenen/durchmesser-8mm/heizpatrone-8x50mm-mit-125watt-24v/a-93014/

Hier bräuchte ich doch aufgrund des hohen Stromes (>5A) sicher eine Kühlung wenn ich zB den IRLZ34 verwende, oder?

Der IRLZ34 kann auch 5A ohne Kühlung. Er wird dann zwar 100°C am Gehäuse haben, das ist ok. (Vorrausgesetzt, die Luft kann zirkulieren.)

es gibt sehr schöne Fet Shields

http://ledsee.com/index.php/en/arduino-modules2013-02-16-10-32-17/1-x-arduino-fet-shield-detail