Стабилизатор мощности.

[timrf]

Всем Привет! Проблема в следующем. При выполнении лабораторной работы (в ВУЗе)необходимо нагревать различные жидкие вещества с постоянной мощностью = 20 Вт, чтобы сообщаемое жидкости кол-во тепла было постоянным (для удобства подсчета кол-во тепла за определенный промежуток времени). Просто стабилизировать напряжение или ток через нагреватель неправильно, т.к. при изменении температуры меняется сопротивление нагревателя (например, нихромовый провод)и соответственно падение напряжения (в случае стабилизации тока) или ток (в случае стабилизации напряжения). У кого какие будут предложения. Спасибо!

[svetlana-06-89]

А термореле разве не подходит для этих целей?
Схем полно...

[Falconist]

А термореле разве не подходит для этих целей?

А при чем здесь вообще термореле? IMHO timrf совершенно прав: если исходить из формулы мощности W = U^2/R = I^2/R, в процессе нагрева меняется знаменатель (увеличивается), следовательно, пропорционально должен изменяться (увеличиваться) и числитель. Т.е., задача не столь тривиальна, как кажется на первый взгляд.

Навскидку что-то подобное применяется в паяльных станциях/стабилизаторах мощности паяльников с импульсным питанием, где в паузах между импульсами измеряется сопротивление накальной спирали.

[Kai_BG]

Можно легко сделать обратную связь по току, для его стабилизации , но тогда изменение сопротивления от температуры все равно изменит мощность нагрева

Можно также легко сделать обратную связь по напряжению, для его стабилизации , но тогда изменение сопротивления от температуры тоже изменит мощность нагрева

А если сделать обратную связь и по току и по напряжению, пропустив эти величины через перемножитель, то тогда стабилизируется мощность.

Перемножители бывают аналоговые, но вам как студенту есть смысл построить ОС на основе цифрового перемножителя, используя ДЕШЕВЕНЬКИЙ микропроцессор АТМЕЛ типов например

ATtiny2313
ATtiny13-20PI (PU) DIP8, 2.7-5.5V


При использовании второго типа - выходную величину можно ипользовать в виде программного ШИМ импульса, управляющего ключевой схемой нагрева спирали (нагревателя). Включили ключик - быстренько замеряли напряжение на нагревателе и ток в нем, перемножили, вычислили скважность работы ключа и отработали период, потом опять все повторяете в цикле пока не надоест греть.

[timrf]

Ваша идея меня заинтересовала, но только в программировании я не очень-то силен (уже 2 года балуюсь с Мега16, так и ничего толкового своего не сделал) , а установка нужна уже послезавтра. Неужели нельзя соорудить подобный регулятор на "аналоговых элементах"?

[timrf]

Kai_BG
А можно по-подробнее насчет расчета скважности, какую частоту лучше выбрать и т.д. плиз

[Kai_BG]

общими словами выглядит так:
Вам достаточна частота коммутации ключа около 100 Гц, с учетом инерционности тепловых процессов (вспомним лампочку накаливания) или 10 мс период.
ваша схема: Источник питания через ключ соединен с нагревательной спиралью , с другой стороны спирали последовательно включен токоизмерительный резистор (одним концом в "землю") , на вход АЦП подается непосредственный сигнал с токоизмерительного резистора - без делителя (если напряжение на нем менее верхнего порога АЦП). На другой вход АЦП подаете напряжение от "высоковольтного" конца спирали через делитель , чтобы максимальное напряжение на входе АЦП не превысилось.

Реальное напряжение на спирали - измеренное с учетом делителя минус напряжение на токоизмерительном резисторе.

Итак ваш проц включает ключ и сразу же замеряете одно напряжение и другое при помощи встроенных АЦП. Ждете 5 миллисекунд = Ton. Еще раз замеряете и выключаете ключ. Вычисляете среднее арифметическое каждого измеренного напряжения . Это нужно для усреднения и повышения точности. Мало ли там у вас просадка будет от источника питания нестабилизированного , как правило она будет линейна (хотя посмотрите сами).
Итак вы вычли из напряжения спирали напряжение на токоизмерительном резисторе, полученное значение перемножили со значением тока (закон ома вспоминаем) . Получили среднюю мощность во время импульса нагрева. Она по идее должна быть больше раза в 2 чем ваши требуемые P=20Вт (ну подберите соответствующие параметры источника и нагревателя).
Допустим вы получили P1=35 вт
Значит время выключенного состояния ключа Toff должно компенсировать этот избыток мощности. пусть машинка решит очень простую формулу Ton*P1 = P(Ton+Toff)
откуда Toff= (Ton*(P1-P))/P
Стало быть ждете в выключенном состоянии спирали время Toff и опять повторяте процедуру с включением ключа от самого начала.

При программировании промежутков времени лучше использовать таймер и прерывания, чтобы было точнее. Хотя если напряг с программированием - можете делать простейшие задержки но учитывать во времени те куски кода , где расходуете время на АЦП.

[Kabron]

Гораздо проще просто подобрать соответствующий материал для нагревателя, который не изменяет существенно сопротивления при нагреве. Если мне не изменяет память нихром именно такой материал, т.е. специально создавался для стабильного нагрева.
Вобщем дело за справочниками.