Custom-Heizbett mit Widerständen - Dimensionierung / Ohmsches Gesetz...

Hallo Zusammen.
Ich plane eine neue Maschine deren Druckbett rund 30x35cm gross wird.

Dafür will ich mit Widerständen ein Heizbett bauen (von den Anschraubbaren mit Alugehäuse). Nun habe ich noch ein paar Streitigkeiten mit dem ohmschen Gesetz.. kann da jemand helfen?

Folgendes:
Wenn ich die Widerstände hintereinander schalte (seriell) halbiert sich die Leistungsaufnahme.. stimmt das?
Wenn ich nun als Beispiel 2 Stk. 20W Widerstände seriell verschalte, darf ich dann auf diese Kette 40 Watt loslassen? Oder nur 20?

Wäre dankbar um einen Rat.
Viele Grüsse

Sebastian

Ich würde sagen ja, da sich der Ersatzwiederstand bei einer Reihenschaltung aus der Summe der Wiederstände berechnet.
Also:

1/Rgesamt = R1 + R2 + ...

(Hoffe das stimmt so)

mfg

> (Hoffe das stimmt so )

Nein. Wenn überhaupt, dann 1/R_ges = 1/R1 + 1/R2. Das gilt aber für die Parallelschaltung. Reihe ist ganz einfach: R_ges = R1 + R2.

Die Watts können in Reihe auch einfach addiert werden, wenn die Einzelwiderstände gleich sind. Ich könnte mir aber vorstellen, dass die Widerstände etwas überlastet werden sollten, um ausreichend hohe Temperaturen zu bekommen.

LG, Willy

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 15.03.13 09:31.

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Willy, wenn ich dich richtig verstehe heisst das, dass eine Kette von 2 20W wiederständen mit 40W belastet werden darf - eine kette mit 3 folglich mit 60W usw.?

... bei der 'Belastbarkeit' von Widerständen wird davon ausgegangem daß sie ohne Kühlkörper offen aufgelötet sind.

Mit anpressen an eine Aluplatte als Kühlung kannst du z.B. 5W-Widerstände je nach Masse des 'Kühlkörpers' auch schonmal mit 30W laufen lassen, ohne daß sie durchbrennen

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Viktor
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Mal ein konkretes Beispiel: für eine Fläche von 20 x 20 cm^2 brauchst Du mindestens 120 W, besser deutlich mehr. Wenn Du von Reichelt die Artikelnr.: "5W METALL 12" nimmst (5W und 12 Ohm) dann fließt bei 12 V durch einen Widerstand 1 A (I = U / R). Das entspricht 12 W (P = U I). Das sollte funktionieren (trotz der 5W des Widerstands). Wenn Du von diesen Widerständen 16 Stück nimmst und die alle parallel schaltest, dann gibt das 192 W und das ist ganz brauchbar. Bei 30 x 35 cm^2 brauchst Du entsprechend 42 Widerstände und 42 A bei 12 V. Das ist sehr viel. Bei 24 V brauchst Du nur noch 21 A, wobei jetzt immer 2 Widerstände in Reihe (Kette) geschaltet werden und die 21 Ketten werden parallel an das Netzteil geklemmt. Bevor ich hier noch n+1 weitere Möglichkeiten ausbreite, sag doch mal, was für ein Netzteil Dir vorschwebt.

LG, Willy

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Moin,

Meine Idee wäre ein 24V 15A Netzteil zu nehmen. damit stehen mir 360W zur Verfügung, was eigentlich für 35x30 reichen sollte, denke ich. Mit 12V fange ich da schon gar nimmer an, da stösst man bereits bei den PCB Heatbeds an grenzen...

Mein Plan wäre es, 2Ohm Widerstände mit 10W Nennleistung einzusetzen (4 Stränge à 4 Widerständen = 8Ohm/72W pro Strang also 18W pro Widerstand) gibt total 12A bei 24V = 288Watt...

Was denkt Ihr? Stimmt meine Rechnung so?

Die Rechnung stimmt. Und für PLA (60°) dürften auch die 288 W reichen. Bei ABS (110°) hätte ich da aber massive Bedenken...

Außerdem erscheint mir der Abstand der Widerstände sehr groß, wenn nur 16 Stück auf 30 x 35 cm^2 verteilt werden...

LG, Willy

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Hm...ich rechne grad nach...

Beim PCB Heatbed habe ich ca. 0.3Watt pro cm2
Beim neuen Alu-Bett wärens mit 288W dann nur 0.27Watt pro cm2 etwas weniger...

vielleicht sollte ich noch einen fünften Strang vorsehen... also 360Watt aufs Bett schicken.. dann wären es 0.34W pro cm2...

das müsste gehen (das PCB kriege ich mit 12V bei 10A also mit 120W innert ca.14min auf 110°C und drucke damit seit 2 Jahren problemlos ABS... die neue Maschine wird v.a. für PLA im Einsatz sein... Wobei man immer froh ist auch mal ABS verarbeiten zu können...).

Also ich habe ein heitzbett mit 1,6 ohme und komme so ebbend mit 24 V an 95 grad. Das sind 360W bei einer Größe von 450 mal 350 mm wobei ich heitzdrähte in einer epoxi Platte eingelegt habe die leider viel Wärme nach unten ab gibt. In Planung ist bei mir eine Platine zu nehmen wo ich die heitzschlangen einfräsen oder ätze damit ich die meiste Wärme nach oben zur Glasscheibe bekomme und durch den Glasanteil in der epoxi platze als isulator nach unten habe. Ich denke mal du solltest mal als Reihen und Parallelschaltung Rechen um auf ein Wert von 1-1,5 Ohm an 24V zu kommen

@ELK

Du könntest auch 1 oder 2Watt SMD Widerstände nehmen?
Da hast du fast keine Hotspots und das Ding wird extrem Flach.
Die SMD Widerstände auf PCB auflöten und mit der Oberfläche von unten an die Glasplatte, das geht die Wärme auch hin wo sie hin soll.
Müsste mal halt mal testen ob das klappt

Ich hab mal kurz überschlagen wenn du 450x350mm auf 120 Grad haben willst brauchst du um die 550 Watt an Leistung, kommt
also ganz gut hin was "Renni_pronzi" mit 1Ohm und 24V annimmt

Hardwarekiller

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 15.03.13 16:37.

... ich hab' hier mal einen Thread über Heizer-Alternativen angefangen: [forums.reprap.org]

Hier das drin verlinkte Bild mit den diversen Heizmodulen: [forums.reprap.org]

Die beiden rechteckigen Metallteile in der Mitte sind 150Watt-Heizer mit 115VAC, so daß ich die in reihe direkt an 230V dranhängen kann ... die silbrigen zylindrischen links sind 24V oder 110V-Module, die messingfarbenen Lötkolben-Heizpatronen.

Die flachen Film-Heizer von Caddock (Musterkiste rechts) sind bis etwa 160°C verwendbar - bei über 180° können die internen Verbindungen schmelzen.

Für mein hot-end (siehe angehängtes Bild, da fehlt noch der Alu-Deckel) habe ich zwei 5W-Widerstände mit je 4,7Ohm in einen Alublock eingeklemmt und messe/regele mit einem PT100 - die heizen von 20° auf 400° in 3 Minuten, wenn ich's darauf anlege ;-)

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Viktor
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Hi !

Wie wäre es mit einer Wiki Seite?
Ich könnte noch eine Alternative zu den teuren SSR bieten. Ich habe mal eine einseitige Leiterplatte mit Triac Ansteuerung gemacht.
Das kann man noch selbst ätzen und die Bauteile kosten < 10€. Dann hat man etwas stabiles mit Sicherung und Schraubklemmen. Man kann sogar auswählen ob das Board aktiv low oder high beheizt wird.

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Grüße / Regards

STB

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Basics about MOSFETs

Wiki-Seiten zu Heizbetten: [reprap.org] , [reprap.org] und [reprap.org]

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Generation 7 Electronics	Teacup Firmware	RepRap DIY

Hallo allerseits.

Erstmal Danke für die vielen guten Ratschläge. Ich habe nun begonnen mit der definitiven Dimensionierung des Heizbetts. Anbei ein Plan, wie ich mir das vorstelle. Das Bett wird wie gesagt 30x35cm gross sein. Mit meinem hier gezeigten Aufbau komme ich rechnerisch auf 0.34w/cm2. Das ist etwas mehr, als meine PrusaPCB's haben (und mit denen komme ich auf die nötigen 110° für ABS.
Auf dem Plan sieht man auch die Position des Thermistors und die Verschaltung der Widerstände. Die Widerstände werden mit 18W beschickt (sie sind beschriftet mit 10W und werden somit um mehr als das 1.5 fache belastet...) und sollten damit ordentlich Wärme entwickeln, die hoffentlich dann schnell auf's Bett übertragen wird.

Was haltet Ihr davon? Muss ich mit schäden an den Widerständen rechnen oder was denkt Ihr?

Angetrieben wird das ganze über ein separates 24V netzteil, welches ausschliesslich fürs Bett da ist. Ich möchte ein DC-DC solid state Relais verwenden, welches ich über den MOSFET auf dem RAMPS-Board ansteuern werde, so dass der Laststrom nicht über die RAMPS-Platine und den MOSFET muss....

Gruss Sebastian

EDIT: auf der Zeichnung hat sich noch ein fehler eingeschlichen... der Thermistor hat natürlich 100kΩ
EDIT2: Danke Willy...Zeichnung angepasst...

3-mal bearbeitet. Zuletzt am 21.03.13 06:53.

@elk:

LG, Willy

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 21.03.13 07:23.

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3D gedruckter Messerschärfer +++ RADDS für den Arduino-Due +++ Meine Drucker

Der Klebstoff des Kaptonklebeband wird unter Hitze weich, der Sensor wird schon nicht abfallen aber kein direkten Kontakt herstellen und so die Messung etwas verschlechtern

Sparre nicht mit den Kapton beim Sensor, mein Tipp

@ Gerard Choinka:
Danke für den Tipp... habe bei Hydra Raptor gesehen, dass er ein PTFE-Plättchen als Klammer nutzt, um den Thermistor zu montieren... siehe HIER und hier ist der passende Artikel 1 und Artikel 2.
Das scheint mir sehr viel sicherer als Kapton-Tape zu sein.. ist nun so eingeplant.

@ Alle:
Habe mittlerweile einige der nötigen Teile erhalten, allerdings hat mir der Lieferant der Widerstände statt der gewünschten 2Ω Dinger solche mit 121Ω geschickt. Ich habe zwar das Geld zurück erhalten und darf auch die Teile behalten... allerdings schienen die auf den ersten Blick für meinen Zweck komplett unbrauchbar... (bei Spannungen bis 24V geht da nicht viel...).
Naja, habe aber nicht sofort aufgegeben, ein wenig gegrübelt und gegoogelt und dann die obengenannten Artikel von Nophead gefunden, der seine Betten mit 230V bestromt... wenn ichs recht bedenke ist das von der Effizienz her praktisch unschlagbar... keine Kosten für ein Netzteil und keine Verlustleistung beim Transformieren - gibt ja auch diese Heizmatten die direkt mit 230V gehen... das einzige ist, dass man dann halt 230V an seiner Maschine anliegen hat... müsste man aber mittels einer Sicherung und einer Erdung am Heizbett bedenkenlos machen können meine ich...

Also habe ich mich mal hingesetzt und gerechnet:
Wenn ich 5 x 121Ω in Serie schalte, habe ich einen Strang mit 605Ω. Bei 230V fliessen durch diesen Strang nun 380mAh. Daraus ergibt sich eine Leistung von 87 Watt pro Strang. Ich habe 29 Stk. der Widerstände und würde daraus 5 Stränge à 5 Widerstände (= 25 Widerstände) mit einer Gesammtleistung von 430 Watt zaubern können. Wau! Das wären ganze 0.41W/cm2 bei meiner Bettfläche, anstelle den knapp 0.3 die man mit einem 12V Platinenbett hinkriegt

Zwei Fragen bleiben dabei für mich aber noch offen:
1. Darf ich 230V an diesen Typ Widerstand anhängen? Im Datenblatt steht bei «Maximum Working Voltage» nur die Formel (P x R) 1/2. Ich vermute, dies heisst Power x Resistance / 2 - in meinem Fall 10 Watt, 121Ω also 10 x 121 / 2 = 605 Volt ... stimmt das oder wie würdet Ihr das Datenblatt auslegen?

2. Jeder einzelne Widerstand wird mit 17.5 Watt belastet. Was haltet Ihr davon? Ist das zu viel für einen 10W Widerstand? Laut Datenblatt gelten die 10W als «Free Air Power Rating»... das heisst für mich, dass man bei Anschluss an einen Kühlkörper (in meinem Fall das 4mm Aluminium-Blech) einiges mehr durchjagen darf...?!


Hier noch der Link zum Datenblatt und angehängt an meinen Post findet Ihr noch ein Bild der Widerstände die ich gekauft (bzw. fälschlicherweise erhalten) habe.

Freue mich auf kompetente Antworten & halte euch über meine Fortschritte auf dem Laufenden.

Gruss
Sebastian

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 30.03.13 18:37.

Moin moin aus HU.
Ich habe mir bei Conrad 3 x 60W / 230V Heizmatten gekauft und direkt unter die Glasplatte geklebt. Die Glasplatte habe ich auf einen Alu-Rahmen geklebt und eine "Isoliermatten Dämmung Kautschuk 10 mm selbstklebend 150°C" darunter gemacht. Funzt prima, da die Wärme nur naoch oben geht.. Komme damit über die angegebenen 110°C der Heizmatten.

Gruß

Fridi

Moin,

So, wie versprochen hier mal ein Update zum aktuellen Stand der Dinge.
Das Bett ist nun fertig zusammengeschraubt (jaaaa wirklich! ich hab dazu über 50 M2-Gewinde in das Alublech gebohrt... das war ganz schön anstrengend). Hat sich aber gelohnt. Beim ersten Test war es innert rund 2 Minuten auf über 80°C aufgeheizt. Es wird sehr gleichmässig warm und bleibt auch recht lange auf Temperatur (was wohl am dicken Blech liegt). Mehr als 80°C wollte ich meinem Tisch nicht zumuten (ich habe noch keine Befestigung fürs Bett, drum habe ich es einfach auf zwei Metallblöcke gestellt...). Ich bin aber sicher, dass es locker auf die nötigen 110°C kommt, welche für ABS nötig sind. Für alle Fälle gibts ein 10A Bimetallschalter, der bei 180°C den Stromfluss abklemmt... falls mal alle Stricke reissen sollte das einen Brand oder ähnlich schlimmes vermeiden können.
Anbei ein Foto vom Bett wie's im moment aussieht...

Gruss
Sebastian