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Temperatur erreicht - Heizung AUS


In einer Heizkammer werden Produktionsteile zu einer gewissen Temperatur erhitzt. Nachdem ein Teil in der Heizkammer positioniert wurde, wird manuell die Heizung eingeschaltet. Die Temperatur in der Heizkammer wird mit einem Sensor überwacht. Sobald die gewünschte Temperatur erreicht wurde, schaltet die Steuerung die Heizung automatisch ab.

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Schrack - Relais


In der Schaltung wird die Heizung mit einem Relais eingeschaltet (Hier eine Heizfolie). In diesem Fall kommt das Relais RT424012 von Schrack zum Einsatz. Für die Spule werden 12VDC gebraucht. Das Relais verfügt über zwei Wechsler. Von den Wechslern werden jeweils nur die Schließer verwendet. Mit einem Schließer wird die Selbsthaltung realisiert, mit dem zweiten wird die Heizung zugeschaltet.

komparator_lm311

Komparator LM311


Das Einschalten der Heizung erfolgt mit einem Taster. Das Ausschalten übernimmt der Komparator LM311. Der Bauteil kann Verbraucher bis zu 50 mA schalten. Er vergleicht zwei Spannungen miteinander und sobald eine eingestellte Schwelle über- bzw. unterschritten wird, schaltet er um. Die beiden Spannungen werden an die Pins 2 und 3 angelegt. Am Pin 3 wird mit einem Potenziometer die Schaltschwelle eingestellt. Am Pin 2 liegt die untersuchte Spannung an, die von dem Temperatursensor, einem NTC, beeinflusst wird.

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NTC


Als Temperatursensor wird ein NTC (Vishay 2381 640 63222) eingesetzt. Bei der Temperatur von 25°C hat er einen Widerstand von 2,2 kOhm. Bei einem NTC (Heißleiter) sinkt der Widerstand mit steigender Temperatur. Die Widerstandswerte bei anderen Temperaturen kann man empirisch ermitteln. Ist ein Datenblatt vorhanden, kann der Widerstandswert bei gewünschter Temperatur ausgerechnet werden. Für diesen NTC sieht die Berechnungsformel wie folgt aus:

ntc_formel


Die Variablen A, B, C und D sind Werte, die aus dem Datenblatt entnommen werden können. Rref ist Widerstand bei 25°C und beträgt 2,2 kOhm. T ist die Temperatur in Kelvin.
Bei einer Temperatur von 35 °C (Zieltemperatur der Testschaltung) beträgt der Widerstand des Heißleiters 1437 Ohm.

Die Schaltung

temperatursensoren

Temperaturmessung

Schaltplan

Der Schaltplan

NTC-Spannungsteiler

Die Schaltung wird mit dem Taster S1 aktiviert. Doch davor muss sie richtig eingestellt werden. Der Heißleiter ist in Reihe mit dem Widerstand R3 geschaltet. Bei der Zieltemperatur (35°C) erreicht sein Widerstand den Wert von 1437 Ohm. Damit ergibt sich am Punkt B der Schaltung eine Spannung von ca. 10,5 V.

Schaltschwelle

Diese Spannung bildet die Schaltschwelle, bei der der Komparator umschalten soll. Diese Spannung muss als Vergleichsspannung am Punkt A der Schaltung eingestellt werden. Dies geschieht mit dem Potenziometer R1.

Die Schaltung funktioniert wie folgt: Sobald Spannung eingeschaltet wird, ist das Potenzial am Pin 3 des Komparators höher als an dem Pin 2. Der Komparator schaltet durch und verbindet die Spule des Relais K1 (Pin 7) mit der Masse. Dank dessen kann jetzt die Schaltung mit dem Taster S1 aktiviert werden. Das Relais zieht an, geht in die Selbsthaltung, die Heizung wird eingeschaltet. Während die Temperatur ansteigt, verringert sich der Widerstand des Heißleiters. Das führt dazu, dass die Spannung am Pin 2 ansteigt. Bei der Temperatur von 35 °C sind die Spannungen an den Pins 2 und 3 gleich. Weiterer Temperaturanstieg führt dazu, dass die Spannung am Pin 2 größer als an dem Pin 3 wird und der Komparator seinen Zustand wechselt. Die Verbindung des Relais zur Masse wird gekappt, das Relais fällt ab, die Heizung wird ausgeschaltet. Erneutes Einschalten ist erst dann möglich, wenn die Temperatur unter 35°C fällt. Mit dieser einfachen Anordnung der Schaltelemente ist es möglich, eine Genauigkeit von +/-1°C zu erreichen.

Kurzvideo

Kurzvideo


Temperatur


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