Wechselspannung über Arduino Steuern/Generieren

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Hallo zusammen,

ich habe vor eine Einheit zu bauen, welche die aktuelle Temperatur z.B. über ein PT-100 Element misst und bei einer Regelabweichung soll die Einheit via Induktion heizen. Nun gibt es im Internet mehr als genug Anleitungen so eine Temperatur Regelung zu basteln.
Mein Problem ist dabei, dass man für die Induktion eine Wechselspannung benötige. Ich denke weiterhin, dass 5V als Amplitude (+ Stromstärke) die der Arduino Uno maximal ausgeben könnte nicht die erforderliche Leistung abgibt.

Ich würde mich sehr freuen, wenn jemand eine Idee hat, wie man das Umsetzten könnte.

Mit freundlichen Grüßen

Christoph

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Eine H-Brücke kann Wechselspannng abgeben.

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Von welchen Heizleistungen sprechen wir denn?

Gruß Tommy

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Tommy56:
Von welchen Heizleistungen sprechen wir denn?

Gruß Tommy

So ganz genau kann ich das auch nicht sagen, aber ich denke, dass es deutlich unter 50 Watt liegen sollte. Es muss nur ein kleines stück stahl bei 37 Grad halten (Rohr mit 20mm Höhe, ~12mm Durchmesser, 1mm Wandstärke).

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Isolierung nach außen?

Gruß Tommy

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Du kannst mit dem Arduino ein Relais schalten, welches dann die Induktionsspule schaltet.

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Die Herrausforderung ist schon etwas höher da:
Es sich hier um einen Schwingkreis handelt der geschaltet und getaktet werden muss. Dein Rohr muss "magneitsch" genug sein um die 50 Watt aufzunehmen. Was bei 1mm Wandstärke so zu sein scheint.
Dein Ermitter (Spule) muss mit 20-50kHz laufen um über die Wechselfelder "genug" Energie zu übertragen.
Aufgrund der hohen Frequenz spielt der Skin Effekt hier eine Große Rolle also HF-Litze zum Wickeln deiner Spule. Und sehr spezielle Schaltungsbauteile um den Krempel richtig zu steuern.

Ich denke mit Induktion bist du hier am Ziel vorbei. Ich denke bei den Leistungen ist eine "externe" Einbringung der Leitung über Auflage Heizung der richtige weg ist.

Gruß
DerDani

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Tommy56:
Isolierung nach außen?

Gruß Tommy

Es ist nach außen hin Isoliert, bis auf ein Ende. Dort ist das Rohr in einem ca. 20 grad kalten Wasserbecken.

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ElEspanol:
Du kannst mit dem Arduino ein Relais schalten, welches dann die Induktionsspule schaltet.

Ist defintiv eine Idee :slight_smile: Ist allerdings nicht so schön, wie z.B. den Energiefluss über die Amplitude zu regeln ... aber zunächst muss es ja auch mal funktionieren.

volvodani:
Die Herrausforderung ist schon etwas höher da:
Es sich hier um einen Schwingkreis handelt der geschaltet und getaktet werden muss. Dein Rohr muss "magneitsch" genug sein um die 50 Watt aufzunehmen. Was bei 1mm Wandstärke so zu sein scheint.
Dein Ermitter (Spule) muss mit 20-50kHz laufen um über die Wechselfelder "genug" Energie zu übertragen.
Aufgrund der hohen Frequenz spielt der Skin Effekt hier eine Große Rolle also HF-Litze zum Wickeln deiner Spule. Und sehr spezielle Schaltungsbauteile um den Krempel richtig zu steuern.

Ich denke mit Induktion bist du hier am Ziel vorbei. Ich denke bei den Leistungen ist eine "externe" Einbringung der Leitung über Auflage Heizung der richtige weg ist.

Gruß
DerDani

Hi Dani,

die 50 Watt sind absolut nur ein Schätzwert. habe jetzt keine Thermodynamische Bilanz gelegt :smiley:
Ist auch schon in Überlegung, aber man hätte wohl einfach gerne auch eine Lösung per Induktion. Aber in der Tat hast du natürlich gute Argumente gegen solch eine Lösung gebracht ...

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mittels Relais ein AC-Netzteil unbekannter Spannungshöhe/Stromstärke einschalten.

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volvodani:
Die Herrausforderung ist schon etwas höher da:
Es sich hier um einen Schwingkreis handelt der geschaltet und getaktet werden muss. Dein Rohr muss "magneitsch" genug sein um die 50 Watt aufzunehmen.

Wieso muß es magnetisch sein? Meiner Ansicht muß es nur leitend sein da die Erhitzung durch Wirbelstromverluste entstehen. Wenn die Erregerspule um das Rohr liegt braucht es keinen Magnetischen Kreis der das Magnetfeld im Rohr hält.

Große Probleme sehe ich aber in der gleichzeitigen Erwärmung und Temperaturmessung, da die Wechselströme auch Spannungen in den Temperatursensor induzieren die dessen Meßergebnis verfälschen bzw diesen auch direkt erwärmen.

Grüße Uwe

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KuckelkornChris:
Es ist nach außen hin Isoliert, bis auf ein Ende. Dort ist das Rohr in einem ca. 20 grad kalten Wasserbecken.

Das verbraucht auch einiges an Leistung.
Ciao Uwe

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uwefed:
Wieso muß es magnetisch sein? Meiner Ansicht muß es nur leitend sein da die Erhitzung durch Wirbelstromverluste entstehen. Wenn die Erregerspule um das Rohr liegt braucht es keinen Magnetischen Kreis der das Magnetfeld im Rohr hält.

Große Probleme sehe ich aber in der gleichzeitigen Erwärmung und Temperaturmessung, da die Wechselströme auch Spannungen in den Temperatursensor induzieren die dessen Meßergebnis verfälschen bzw diesen auch direkt erwärmen.

Grüße Uwe

Dann müsste man eine Alupfanne am Induktionsherd benutzen können. Kann man aber nicht. Induktion benötigt Eisen in der Pfanne. Ganz so einfach ist das nicht. Wirbelströme entstehen wenn Metalle in einem Magnetfeld sich bewegen. Das Magnetfeld ist dann Statisch, das leitende Element bewegt sich. Bei Induktion steht das Metall und das Magnetfeld ändert sich.

Es wäre schön und vor allem viel einfacher könnte man Spulen aus Aluminium bauen. Stattdessen müssen wir teure schwere magnetische Stoffe benutzten. Eisen oder seltene Erden.

@topic
Induktion ist relativ schwer zu beherschen. Im Gegensatz zu ohmsche Erwärmung. Die Frage ist, warum du auf Induktion bestehst. Ist der Grund nachvollziehbar, könnte es sich durchaus lohnen, den Aufwand für Induktion zu betreiben. Ansonsten wäre es einfacher Wärme direkt durch Stromfluss und ohmschen Widerstand zu erzeugen. Das kann eine Kabelwicklung sein von dünnem Klingeldraht, Hochlast-Messwiderstand oder keramischen Heizfolien.

Induktion würde ich extern takten lassen über eine einfache Taktschaltung und nur ein und ausschalten via Controller. ein Taktgenerator den man via Poti ändern kann, vereinfacht die Anpassung an die optimale Leistungsausbeute. Jedes Eisenrohr hat seine Resonanzfrequenz bei der es besonders gut schwingt und der Wirkungsgrad am besten ist.

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Dann müsste man eine Alupfanne am Induktionsherd benutzen können. Kann man aber nicht. Induktion benötigt Eisen in der Pfanne. Ganz so einfach ist das nicht. .

Die alten Stromzähler haben Aluscheiben.
Auch die Töpfe der mechanischen Tachos sind aus Alu.
Metallsuchgeräte finden Gold, Bronze und Alu.
Basiert alles auf "Wirbelströme"

Nein, ganz so einfach ist das nicht!

Fakt:
In JEDEM leitfähigen Material können sich Wirbelströme bilden.

Hier kann ich dir also zustimmen:

Wirbelströme entstehen wenn Metalle in einem Magnetfeld sich bewegen. Das Magnetfeld ist dann Statisch, das leitende Element bewegt sich. Bei Induktion steht das Metall und das Magnetfeld ändert sich

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chefin:
Dann müsste man eine Alupfanne am Induktionsherd benutzen können. Kann man aber nicht. Induktion benötigt Eisen in der Pfanne. Ganz so einfach ist das nicht. Wirbelströme entstehen wenn Metalle in einem Magnetfeld sich bewegen. Das Magnetfeld ist dann Statisch, das leitende Element bewegt sich. Bei Induktion steht das Metall und das Magnetfeld ändert sich.

Es wäre schön und vor allem viel einfacher könnte man Spulen aus Aluminium bauen. Stattdessen müssen wir teure schwere magnetische Stoffe benutzten. Eisen oder seltene Erden.

@topic
Induktion ist relativ schwer zu beherschen. Im Gegensatz zu ohmsche Erwärmung. Die Frage ist, warum du auf Induktion bestehst. Ist der Grund nachvollziehbar, könnte es sich durchaus lohnen, den Aufwand für Induktion zu betreiben. Ansonsten wäre es einfacher Wärme direkt durch Stromfluss und ohmschen Widerstand zu erzeugen. Das kann eine Kabelwicklung sein von dünnem Klingeldraht, Hochlast-Messwiderstand oder keramischen Heizfolien.

Induktion würde ich extern takten lassen über eine einfache Taktschaltung und nur ein und ausschalten via Controller. ein Taktgenerator den man via Poti ändern kann, vereinfacht die Anpassung an die optimale Leistungsausbeute. Jedes Eisenrohr hat seine Resonanzfrequenz bei der es besonders gut schwingt und der Wirkungsgrad am besten ist.

Eine Magnetfeldänderung induziert in einen Leiter Spannung. Wenn der Leiter kurzgeschlossen ist zB weil er eine Fläche ist, dann entstehen Wirbelströme.
Eine Magnetfeldänderung erfolgt entweder durch Bewegung des Magnetfelder bzw Der Stromdurchflossenen Spule bzw des Dauermagnetes (zb in einem elektrischne Generator) oder weil die Spule fix ist aber der Strom sich ändert (zB Wechselstromin einem Trafo)

Darum können alle elektrischen Leiter mittels eines Wechselfeldes erwärmt werden.

Das Eisen braucht es damit das Magnetfeld eine gewisse Form hat und dieses auf bestimmte Punkte/Flächen konzentriert wird bzw an bestimmten Stellen nicht vorhanden ist weil es dort nur Störungen produziert. So wie ein Kanal mit Wasser. Eine Alupfanne mit Eisenkern funktioniert bei einem Induktionskocfeld besser, weil das Magnetfeld im Eisen gehalten wird und darum dort stärker ist als ein ungelenktes Magnetfeld in Luft.

ZB braucht ein Trafo bei 50Hz einen Eisenkern damit das von der Primärwicklung produzierte Magnetfeld
durch die Sekundärwicklung fließt.

Bei Hochfrequenz hast Du Trafos die sind einfach 2 nebeneinander angeordnete Dratwicklungen.

Streite nich mit einem Elktrotechnicker.

grüße Uwe

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Keine Frage Wirbelströme entstehen überall, wenn es elektrisch leitend ist. Aber es muss eben Bewegung da sein. Genau das sagte ich doch.

Induktion ist aber ohne Bewegung. Das Metall ruht und damit entsteht garnichts. Die Aluplatte im Zähler dreht sich, deswegen entstehen Wirbelströme.

@Uwe

Keine Ahnung was genau du bist, aber wir sind Hersteller von Spulen. Wir designen es, berechnen es, bauen es für die Kunden. Deine theoretische Ausbildung in Ehren, aber das ist Theorie. Wir sind konstruieren die Praxis.

schaus dir an nkl-emv.de und geh nicht permanent auf Konfrontation gegen mich. Das ist ziemlich auffällig inzwischen. Keine Ahnung was genau du gegen mich hast.

combie:
Die alten Stromzähler haben Aluscheiben.
Auch die Töpfe der mechanischen Tachos sind aus Alu.
Metallsuchgeräte finden Gold, Bronze und Alu.
Basiert alles auf "Wirbelströme"

Nein, ganz so einfach ist das nicht!

Fakt:
In JEDEM leitfähigen Material können sich Wirbelströme bilden.

Hier kann ich dir also zustimmen:

Würdest du alles quoten, würdest du erkennen, das ich genau das geschrieben habe. Wirbelströme entstehen immer dann wenn Bewegung im Spiel ist. Induktion als Energieübertragung funktioniert aber nur bei ferromagnetischen Stoffen.

Aber die wenigen Zeilen die du quotest sind aus dem Zusammenhang gerissen worden. Sowas ist unschön.

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Aber es muss eben Bewegung da sein. Genau das sagte ich doch.

Induktion ist aber ohne Bewegung. Das Metall ruht und damit entsteht garnichts. Die Aluplatte im Zähler dreht sich, deswegen entstehen Wirbelströme.

Ich kann dir hier nicht zustimmen.

Das Metall ruht und damit entsteht garnichts.
Falsch, denn die Pfanne auf dem Ofen ruht.
Das Feld, ist ein Wechselfeld. In dem Wechsel steckt die Bewegung.

Die Aluplatte im Zähler dreht sich, deswegen entstehen Wirbelströme.
Falsch, denn die Scheibe ist einem Wechselfeld ausgesetzt.
In dem Wechsel steckt die Bewegung.

Es ist also völlig irrelevant, ob sich das Metall bewegt, oder das Feld bewegt.

Bei der Bremse/Dämpfer der Zählerscheibe hast du allerdings recht.
Dort erzeugt ein Permanentmagnet ein ruhendes Feld, und eine Ruckelei der Scheibe wird dadurch unterbunden.

Induktion als Energieübertragung funktioniert aber nur bei ferromagnetischen Stoffen.

Auch hier, schlicht unwahr....

Eisen ist meist ein Hilfsmittel um die Magnetfelder in eine vorgesehene Form zu bringen.
Volksmund: Feldlinien bündeln.
Das erhöht die Effektivität der Energieübertragung ungemein.

Hättest du recht, dann könnte sich die Scheibe des Zählers nicht drehen, da ja aus Alu.
Der Drehimpuls ist ja schließlich eine direkte Folge der Energieübertragung vom Netz auf die Scheibe.

Gleiches beim Tacho.
Drehimpuls vom Rad/Antrieb des Fahrzeugs wird auf den Alutopf übertragen.
Der Topf, wird warm, da er sich nicht frei drehen kann, sondern von einer Feder zurückgehalten wird.
Der Ausschlag der Tachonadel ist proportional zur übertragen Energie.

Noch ein unschlagbarer Gegenbeweis:
Für wenige Euronen gibt es beim Chinesen Tesla Spulen.

Das ist ein Paradebeispiel für eine Energieübertragung über Magnetfelder ohne ein Fitzelchen Eisen.
Ein vollkommen Eisen loser Transformator!
Sowas dürfte es ja nach deinen Vorstellungen gar nicht geben.

Auch hier ein Hersteller, welcher sich zutraut Aluminium induktiv zu erwärmen.

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chefin:
Keine Frage Wirbelströme entstehen überall, wenn es elektrisch leitend ist. Aber es muss eben Bewegung da sein. Genau das sagte ich doch.

Induktion ist aber ohne Bewegung. Das Metall ruht und damit entsteht garnichts. Die Aluplatte im Zähler dreht sich, deswegen entstehen Wirbelströme.

@Uwe

Keine Ahnung was genau du bist, aber wir sind Hersteller von Spulen. Wir designen es, berechnen es, bauen es für die Kunden. Deine theoretische Ausbildung in Ehren, aber das ist Theorie. Wir sind konstruieren die Praxis.

schaus dir an nkl-emv.de und geh nicht permanent auf Konfrontation gegen mich. Das ist ziemlich auffällig inzwischen. Keine Ahnung was genau du gegen mich hast.

Würdest du alles quoten, würdest du erkennen, das ich genau das geschrieben habe. Wirbelströme entstehen immer dann wenn Bewegung im Spiel ist. Induktion als Energieübertragung funktioniert aber nur bei ferromagnetischen Stoffen.

Aber die wenigen Zeilen die du quotest sind aus dem Zusammenhang gerissen worden. Sowas ist unschön.

Eine Spannung wird immer dann induziert wenn eine Magnetfeldänderung da ist. Es ist egal ob sich da das Magnetfeld ändert weil es mechanisch verschoben wird oder dreht oder weil das Magnetfeld sich ändert weil der das magnetfeldproduzierende Strom sich ändert.

Die Aluminiumplatte im Stromzähler dreht sich weil Wirbelströme "induziert" werden. Die Stromänderung der 50Hz Wechselspannung generiert ein 50 Hz Wechselfeld (Primärfeld) das eine 50Hz Spannung ins Aluminium induziert und diese 50Hz Spannung generiert einen 50 Hz Wirbelstrom der durch das Primärmagnetfeld eine Kraft generiert, die die Scheibe drehen macht. Ein Stromzähler hat kein Eisen in der Scheibe. Ein Wechselstromzähler hat Eisen in den Spulen die das Magnetfeld durch die Aluminiumscheibe leiten.

Gleiches gilt für einen Käfigläufer eines Asynchronmotors. Da wird das Eisen verwendet damit das Magnetfeld eine bestimmtes Form hat, möglichst alles im Stator und Rotor des Motors. Die Aluminiumkurzschlußstäbe bekommen Spannung induziert und haben ein Wirbelfeld das den Rotor drehen läßt.

Ich bin nicht gegen Dich. Ich korrigiere Deine falsche Aussage.
Mir ist auch egal wo Du arbeitest und was Dein Arbeitgeber so produziert.

Grüße Uwe