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Thema: 1 KW IR Strahler mit Controller schalten

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    1 KW IR Strahler mit Controller schalten

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    Guten Abend!

    Ich habe ein kleines Problem für das ich schon mehrere Lösungsansätze habe. Einen davon hab ich auch schon ausprobiert. Es geht darum einen IR Heizstrahler (1 KW) für meinen SMD Ofen Ein und Aus zu schalten (in Abhängigkeit von der Temp).
    Ich arbeite derzeit mit einem Relai das über einen Transistor von dem Controller (Mega angesteuert wird. Das funktioniert eigentlich gar nicht so schlecht. Nur habe ich die Befürchtung dass bei dem entstehenden Schaltfunken beim Abschalten (welcher gut zu sehen ist ) dass die Schaltkontakte dem fließenden Strom nicht wirklich lange Stand halten.

    Nun hatte ich noch die Idee mit einem Solide State Relai zu arbeiten. Ich muss aber zugeben dass die Teile die ich beim Reichelt bekomme mich nicht wirklich überzeugen und mir mit 17€ auch recht teuer vorkommen. Kann man diesen Einschalt/Abschaltvorgang nicht auch mit einem Fet oder einem andernen Baustein realisieren? Leider kenne ich hier noch keinen guten Ansatzpunkt. Vielleicht könnt ihr mir da weiter helfen.

    Grüße!

    Bean

    PS.: Über einen Phasenanschnittssteuerung zum perfekten Regeln der Temperatur hab ich auch schon nachgedacht, will mich aber in kleinen Schritten an die Sache heran tasten. Darum ertsmal "nur" an und aus...

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Hallo Bean,

    informiere dich doch mal über Triacs. Die werden üblicherweise zum Schalten von Wechselströmen mit bis zu mehreren 10kA genutzt und das bei Spannungen von mehreren 1000V (z.B. bei der Bahn. 15kV/2500A). Ich kenne mich nur leider net so gut damit aus, so das ich dir da jetzt auch aus dem Stehgreif nicht helfen kann.

    Gruß, Volker

  3. #3
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    Guten Morgen!

    Ja also ich weiß dass ich das mit einem Triac machen kann. Ich hab mich auch schon einmal kurz darüber informiert. Nur muss man den soviel ich weiß immer im Nulldurchgang zünden. Womit man dann schon fast wieder bei der Phasenanschnittssteuerung wäre.
    Ich möchte erstmal eine simple Lösung versuchen. So in die Richtung 5V anlegen und 230V einschalten...
    Kann natürlich sein dass das so wirklich nicht geht, aber darum frag ich ja hier. Ein Solid State Relai funktioniert ja auch so und da ist denke ich auch nichts anderes drin als ein dicker FET oder täusche ich mich da?
    Aber trotzdem Danke!

    Grüße!

    Bean

  4. #4
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    Ja also ich weiß dass ich das mit einem Triac machen kann. Ich hab mich auch schon einmal kurz darüber informiert. Nur muss man den soviel ich weiß immer im Nulldurchgang zünden. Womit man dann schon fast wieder bei der Phasenanschnittssteuerung wäre.
    Für ohmsche Lasten stimmt das schon mit der Zündung im Nulldurchgang.
    Das lässt sich aber sehr einfach realisieren, wenn man dem eigentlichen Triac einen Optotriac mit integrierter Nulldurchgangserkennung vorschaltet.
    Schau mal den MOC3041, MOC3042, MOC3043 an.
    Als Triac würde ich mal den BTA 26 / 600 anschauen.
    Da deine Lampe einen Abreißfunken produziert vermute ich, das da in der Lampe eine induktive Komponente drin ist.
    Falls das so ist solltest Du noch einen Varistor oder eine andere Schutzmaßname einbauen um die Halbleiter zu schützen.

  5. #5
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    Egal ob Triac oder FET: damit baust du praktisch nur das Solid State Relais nach. Die Dinger enthalten schließlich auch nur 'nen Triac, eine passende Ansteuerschaltung mit Nulldurchgangserkennung und einen Optokoppler, um die Steuerspannung vom Netz zu trennen.

    Der professionelle Weg, die Funken loszuwerden, ist wahrscheinlich ein Funkentstörglied, also eine entsprechende R/C-Kombination parallel zum Relaiskontakt.

    Der interessante Weg ist aber, das Relais netzsynchron, also im Nulldurchgang, zu schalten. Sauberes Netzbrummen sollte es auf der Sekundärseite des Netztrafos (vor dem Gleichrichter) geben; mit einem geeigneten Spannungsteiler an den Analogkomparator vom AVR oder über irgendeinen Schmitt-Trigger an einen INT-Eingang legen, und der Rest ist Software: über einen Timer den richtigen Schaltzeitpunkt einstellen. Der wird fürs Einschalten anders sein als beim Ausschalten, weil das Relais für die andere Richtung eine andere Reaktionszeit hat.
    Ich muß zugeben, daß ich sowas noch nie gebaut und ausprobiert habe, kann also gut sein, daß es nicht zuverlässig funktioniert. Mögliche Fehlerquellen wären eine schwankende Reaktionszeit des Relais (z.B. temperaturabhängig) oder des "Netzbrumm-Detektors": der Triggerzeitpunkt verschiebt sich bestimmt, wenn sich die Amplitude der Netzspannung ändert, was ja durchaus mal vorkommen kann, vor allem, wenn in der Nähe große Lasten geschaltet werden.
    Die Idee ist aus der Anleitung zu Kosmos-Elektronik-Experimentierkästen aus den späten 60ern: die haben allerdings das Netzbrummen mit einem Stück Draht und dreistufigem Emitterfolger aus der Luft gegriffen (kein Netztrafo wegen Batteriebetrieb), und äh, Software war natürlich auch nicht beteiligt.

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Relais im Nulldurchgang wird schwierig, dann doch lieber Halbleiter. Bei so einer Last würde ich auf jeden Fall im ND schalten, egal, ob Triac oder MOSFET. Der Einschaltstrom eines kalten Kaltleiters ist einfach hässlich hoch.

  7. #7
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    Hallo

    Also ich hab mir nun mal die Kennlinie des Varistors angeschaut. Um das Problem mit dem entstehenden Funken zu lösen reicht es doch auch aus einen Varistor einfach Parallel zu den Schaltkontakten zu schalten oder irre ich mich da. Also so ähnlich wie eine Freilaufdiode. Dieser würde dann die entstehende Spannung aus dem induktiven Anteil einfach kurzschließen.
    Habe leider noch keine guten Grundschaltungen im Netz gefunden.
    Sehe ich das richtig dass wenn ich den Strahler im Nulldurchgang einschalte ich diesen auch schonen würde da nicht sofort ein so großer Einschaltstrom fließen würde?

    Grüße!!

    Bean

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Einen Lichtbogen beim Abschalten hast Du immer, und bei den fliessenden Strömen brennt der auch fleissig weiter. Ein schnelles Relais zu benutzen bzw für möglichst schnelles Abschalten zu sorgen ist da nur halbherzig, ich würde mit Halbleiter schalten.

  9. #9
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    Wie wäre es denn mit nem S202S02 von Reichelt? Kostet etwas mehr als 3€ und hat nen integrierten Optokoppler + Nulldurchgangserkennung. Dazu kommt noch das die Koppler-LED nur 8mA braucht und deshalb direkt aus dem µC versorgt werden kann (mit Widerstand versteht sich). Funktioniert bei mir zum schalten von Heizstäben seit längerer Zeit im Testbetrieb hervorragend, die Verlustleistung ist dabei mäßig.


    Gruß
    Seppel

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Hallo

    Vielen Dank für die Antwort. Dieses Solide State Relai hab ich noch gar nicht gesehen. Aber jetzt müsst ihr mir noch einmal helfen. Das Solide State funktioniert doch so dass ich nur bei Input meine 5V anlege und damit die LED im inneren anschalte (Natürlich über einen Vorwiderstand). Brauche ich da nun noch eine Nulldurchgangserkennung oder muss ich die LED Netzsynchron ein/aus schalten? Ist doch glaube ich nicht so oder? Also einfach 5V an >> Relai schaltet durch, 0V >> Relai sperrt. Oder?

    Grüße!!

    Bean

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