Микроподогрев

[Panmiron]

Здравствуйте господа электронщики и радиоаппаратостроители Задача нетривиальная, а может кстати и на оборот! Заключается в следующем - как определить, рассчитать сечения проводников, необходимые напряжения, ток, что то там ещё, чтобы получить следующее : температура участка проводника с нихромом должна быть около +30' С.
Дано нам следующее:
- наружная температура -30'С
- сечение нихрома до 0.5мм не более, пусть будет 0,25мм
- сечение меди тоже до 0.5мм аи лучше меньше.
- питание, ну к примеру liion 18650 но лучше что-то поменьше.
Как это рассчитать? Или может вообще это не реально и против законов физики! Может нужны не нихром и медь а что-то другое! На рисунке чисто схематично указано чего и сколько.
Зачем всё это даже не спрашивайте Пусть будет микроподогрев чего-то там!

Вложения

IMG_20230301_140553.jpg

(82.45 KiB) Скачиваний: 36

[Martian]

на проволоке будет выделяться некоторая мощность, а температура будет зависеть от свойств окружающей среды (не только -30 °С, но и теплопроводность).
если нужна именно температура, надо делать обратную связь.

https://polymernagrev.ru/nagrev-v-proiz ... revateley/

[u37]

Электростельки или электроварежки?
По subj - как только вы вспомните, что напряжение на аккумуляторе имеем подлое свойство уменьшаться, а нагрев (мощность) на проводнике пропорционально =квадрату= напряжения его питания, то все остальные рассуждения о "стабильности" и поддержании температуры потеряют всякий смысл, без яной системы стабилизации. А вот она (которая стабилизация) может быть построена различными способами, в зависимости от требуевых ТТХ устройства.

[Panmiron]

Martian писал(а):

на проволоке будет выделяться некоторая мощность, а температура будет зависеть от свойств окружающей среды (не только -30 °С, но и теплопроводность).
если нужна именно температура, надо делать обратную связь.

https://polymernagrev.ru/nagrev-v-proiz ... revateley/

Нет, не прям конкретная заданная температура, нагреваемый элемент, на котором будет нить нихрома, по массе едва ли больше самой нити. Среда - атмосфера, окружающиц воздух.

Добавлено after 34 minutes 59 seconds:

u37 писал(а):

Электростельки или электроварежки?
По subj - как только вы вспомните, что напряжение на аккумуляторе имеем подлое свойство уменьшаться, а нагрев (мощность) на проводнике пропорционально =квадрату= напряжения его питания, то все остальные рассуждения о "стабильности" и поддержании температуры потеряют всякий смысл, без яной системы стабилизации. А вот она (которая стабилизация) может быть построена различными способами, в зависимости от требуевых ТТХ устройства.

Нет, не стельки и не перчатки. Про подлое свойство падения напряжения на АКБ и все из этого вытекающее я понимаю, поэтому Стабилизация, да, какая-то будет нужна. Попробую обрисовать хотябы примерно устройство, чтоб было понятнее : эта ниточка нихрома должна нагревать малюсенькое тоненькое стёклышко защиты объектива фото либо видеокамеры от факторов непогоды, в основном снег, в межсезонье конденсат от туманов. Температуру я указал +30 это примерно, мне важно чтоб снег сразу таял и стёклышко высыхало

[Martian]

тогда надо знать толщину этого стеклышка и площадь поверхностей, контактируемых с нагревателем и с окружающей средой - можно будет посчитать необходимую мощность для получения некой дельты температур, и в итоге использовать внешний датчик температуры и что-то. что регулировало бы мощность нагрева в зависимости от показаний датчика. Я бы на микроконтроллере сделал, но думаю, можно и на ОУ

[HochReiter]

Чтобы поддержать постоянство температуры, подводимая мощность должна быть равна отводимой. С подводимой мощностью всё элементарнее Ватсона: У-квадрат-на-эр, школьная физика. С отводимой сложнее: температура окружающей среды, ветер, теплопроводность корпуса и многое другое. Проще измерить термометром и амперметром.

[u37]

Считайте - поверхность пятна передачи тепла/нагрева тонкой проволочки и поверхность остывания всего остального огромного куска стекла. Представили? Ну, "считать" вы всяко не станете.
В результате получаете чуть теплую проволочку, окончательно замерзшее стекло и отчаянно чешущего в затылке с вопросом - отчего же так вышло? ...
Хотите греть - грейте или поверхность (прозрачным пленочным нагревателем) или замкнутый объем воздуха, поставив второе стекло и нагревая воздух между ними.
При этом уж считать явно придется, как бы вам ни хотелось посмотреть ответ в задачнике - поверхность стекла, излучающая способность, отвод тепла через (боковой) корпус и т.д. и т.п.
Я думаю, что нечто подобное уже кто-то делал, лучше вначале погуглить. Дабы уменьшить кол-во собственных ошибок. ))

[Martian]

ну, теплопроводность стекла и воздуха всё-таки раз в 15 отличаются, поэтому, если объектив небольшой, то всё же нагреть может и получится. считать надо.

Добавлено after 44 seconds:
но прозрачный пленочный нагреватель - самое идеальное решение.

[Panmiron]

Стёклышко толщиной 1мм, диаметр 11мм. С торца стёклышка, по всей окружности канавка конусом, глубиной 1.5мм . На подобии формы шкива короче.

[u37]

Намотать очень тонким изолированным нихромом несколько витков, залить теплопроводящим клеем. Запитать от модуля DC/DC преобразователя из "лития" в напряжение порядка 0.5В. Необходимая мощность порядка 1 Вт (очень примерно), т.е. нужен преобразователь на весьма большой ток (2А+). Чем тоньше провод найдете, тем проще электроника. Как лепить на эту конструкцию ООС - вовсе не электрическая задача. Скорее всего никак, да это и не особо надо.

[Panmiron]

И думаю прям точная регулировка не нужна, тем более с датчиком температуры. Достаточно будет нескольких ступеней нагрева подобранных опытным путем либо плавной ручной регулировки. Это задача не для космоса, а для бытовухи, поэтому я не готов углубляться в расчеты на столько чтобы учесть все до единого фактора и вас нихочуна столько углублять. Давайте упростим, допустим максимальный режим нагрева именно нити, а не всего стекла, это 60' , оно конечно врятли потребуется, но это максимальная рабочая температура клея на которое вклеивается стеклышко. Минимальный режим это ноль. Регулируется вручную обычным переменным резистором.

[Martian]

Panmiron, если не нужна ни точная регулировка (для батарейного устройства плохое решение), ни расчеты, ни датчики температуры и пофиг, что на улице может быть -30, а может -5, то в чем вопрос тогда - непонятно.

[u37]

Вы опять даете бесполезные вводные.
Хорошо, давайте наглядный пример - берем лампу накаливания, включаем, получаем температуру нити 2600 градусов (примерно). Разбиваем стекло, снова включаем - нить светит, температура снизилась, скажем 2200 градусов. Берем ту-же лампу, погружаем ее в стакан с маслом, включаем - лампа не "светит", температура нити упала ниже видимого диапазона. Итак, напряжение было одинаковым, нить накала тоже, отчего же температура нити с какого-то бадуна не всегда 2600 градусов? Может что-то мешает? ... ну, там, окружающая нить среда, тепло куда-то утекает.
Вы можете вычислить температуру нити лампы в масле? Нет? ... а от нас хотите точно такого-же.

Температура нити будет определяться тем, насколько эффективно вы сможете отводить от нити тепло. См. выше пример про лампу накаливания.

[Panmiron]

Каюсь, согласен я со всеми этими, просто не хочу усложнять все это мудреными системами контроля и регулировки. Давайте тогда так, исключим хотябы переменные значения. Представим себе некие идеальные условия, где нет ветра и осадков, постоянная влажность 80%, температура стабильная -15'С, стекло висит в среде воздуха ни с чем не контактируя, параметры его повторюсь 11мм в диаметре и 1мм толщиной. Задача чтоб температура этого стекла была +50(60) 'С в максимальном режиме. Нужна только плавная РУЧНАЯ регулировка в сторону понижения. Точность ни к чему, мне хотябы примерно знать .. какое должно быть сечение при общей длине нитки скажем 6см. Какое напряжение и ток (опять же примерно). Чем организовать питание и регулировку, обычным дсдс преобразователем или чем то ещё. Дальше я готов экспериментировать и опытным путем дойти до желаемого мне результата
.

[u37]

Примерные прикидки, за достоверность результата ответственность не несу. ))
Идеальный (алюминиевый) радиатор с поверностью 400 см2 имеет перегрев 1 градус на ватт. (сильно упрощенно). Или 400 градусов/W на 1 см2 поверхности.
Ваша линза имеет поверхность примерно 1 см2, Для нагрева на 70 градусов нужно потратить ~ 0.2 Вт.
От идеального к реальному:
- утечка тепла через края и другую поверхность. Вы не "читайте слова", а мысленно считайте коэффициент пересчета. И всяко он будет больше "1"
- не равномерность нагрева и не совпадение места нагрева и места охлаждения. И стова коэф-т.
- перемешивание при высокой разности температур, банальный "ветер". Даже слабые двжения воздуха в_несколько_раз ухудшают дело. И тут просто "*N"
Итого сколько, порядка "ватта"? Перемотайте выше, я уже озвучивал цифры. Совпало? ...

[Panmiron]

[uquote="u37",url="/forum/viewtopic.php?p=4379440#p4379440"]
Ваша линза имеет поверхность примерно 1 см2, Для нагрева на 70 градусов нужно потратить ~ 0.2 Вт.

Спасибо вам! Поехали дальше! Чем организовать питание с нужными параметрами и возможностью ручной регулировки? Повторюсь, условия идеальные. С реалиями я потом буду разбираться, предоставим что пока это просто эксперимент. Если получится сушить линзу от снега вручную, то тогда уже и будем думать о датчиках и автоматике!

[сэм]

Очень сомнительный расчет. К примеру резистор 2ватт с поверхностью 6 кв см перегреется до градусов 50 .Окружающая- 25 Итого получается 25÷2×6= 75 град/ ватт см.кв. До 400 ох как далеко. Ну и в результате, по моим прикидкам вам нужно 1ватт

[u37]

При высокой дельте температур возникает эффект печной трубы - появляется поток, который обдувает поверхность и дельта растет не "пропорционально".
Я же сказал - прикидки. А то и до Ansys договориться не трудно. ))

[сэм]

Да какая там труба , в таких обьемах.

[Динозавр]

Panmiron, ---Чем организовать питание с нужными параметрами и возможностью ручной регулировки?---
Если аккумулятор, то DC/DC без внешнего диода Шоттки , выше КПД.
При длине 2 см - самый тонкий высокоомный провод , 0,1-0,15 мм2.(может несколько витков).
Без экспериментов не обойтись, ЛБП в помощь.