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[quote="Martin_no_clue"][b]Meine Frage:[/b] Hallo zusammen, ich möchte an einem Bauteil einen Konstantstrom anlegen und die abfallende Spannung messen. Da der Widerstand dieses Bauteils temperaturabhängig ist, will ich gerne berechnen, um wie viel K sich das Bauteil pro Sekunde durch den Konstantstrom erwärmt. Am liebsten hätte ich das Ergebnis deswegen in K/s. [b]Meine Ideen:[/b] [latex] A = \pi \cdot r² = \pi \cdot 0,156²m² =0,0765m² [/latex] Bei I = 0,3A & R = 10?: [latex] Qw = P\cdot t = U\cdot I\cdot t = I²\cdot R\cdot t = 0,3²A²\cdot 10 Ohm\cdot 1s = 0,9J [/latex] Wie geht es jetzt aber weiter? Lösungsweg 1: Google sagt, dass die Wärmeenergie primär zu einer Erwärmung des Leiters führt um eine Temperaturdifferenz: [latex] delta\nu = \frac{Q_{W} }{C_{V}} [/latex] Ich habe allerdings nur [latex]C_{P}[/latex] gegeben. Kann ich damit auch rechnen? Falls ja ergibt sich für [latex]\nu[/latex] folgendes: [latex] C_{P} = 0,5\frac{kJ}{kgK} [/latex] [latex] delta\nu = \frac{Q_{W} }{C_{P}} =\frac{0,9\cdot kg\cdot m^{2}\cdot kg\cdot K\cdot s^{2} }{s^{2}\cdot 0,5\cdot 1000\cdot kg\cdot m^{2}} =1,8\cdot 10^{-3}KgK [/latex] Lösungsweg 2: Ich habe auch noch folgende Formel gefunden: [latex] delta\nu = \frac{P}{\alpha \cdot A} [/latex] [latex] \alpha = 3,4\cdot 10^{-6}K^{-1} [/latex] sollte sich folgendes ergeben: [latex] \frac{0,9\cdot kg\cdot m^{2}\cdot K }{s^{3}\cdot 3,4\cdot 10^{-6}\cdot 0,0765^{2} m^{2} } = 45231472,06\frac{kgK}{s^{3} } [/latex] Bin ich da bei Beiden komplett auf dem Holzweg? Welcher Weg ist der Richtige und wie komme ich auf K/s? Sorry für den Roman und danke! Gruß Martin[/quote]
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Martin_no_clue
Verfasst am: 04. Okt 2022 12:38
Titel: Re: Erwärmung des Bauteils durch den Stromfluss
ML hat Folgendes geschrieben:
Hallo Martin,
die Gleichungen für die Berechnung lauten:
bzw.
Im Prinzip kannst Du hier Dein
einsetzen. Du musst aber wissen, ob das der Wärmeleitwert zwischen Bauelement und Gehäuse oder zwischen Bauelement und Umgebung ist und solltest nochmal schauen, ob Du den Wert richtig übernommen hast.
Denn ich würde schon mal gerne wissen, was das für ein Bauteil ist, das bei einer Leistung von 180 W auf Dauer gerade einmal 1 mK Temperaturänderung hat. Geht es hier um den Bodensee?
Bei üblichen Elektronikkomponenten liegt man in ganz anderen Größenordnungen. Beispielsweise hat man beim ungekühlten Linearregler 7805 im TO220-Gehäuse bei einem Watt Leistung eine Temperaturdifferenz von 50°C zur Umgebung. Das siehst Du im Datenblattauszug unten (Quelle: ST Microelectronics, Datei zu den L78-Bauelementen,
https://www.st.com/resource/en/datasheet/l78.pdf).
Passende Literatur:
https://www.ti.com/lit/pdf/sbaa532?keyMatch=BRIDGE%20MEASUREMENTS
(Basic Guide to Bridge Measurements)
Mögliches Bauteil zum Auslesen von Messbrücken:
ADS1232
Für die anderen Bauteile werden in der Regel Präzisionswiderstände genutzt.
Viele Grüße
Michael
Ich danke dir vielmals Michael
Was das genau für ein Bauteil ist darf ich aus Verschwiegensheitsgründen leider nicht sagen, ich arbeite aber in der Herstellung großer Maschinen aus Hochpräzisionsbauteilen
ML
Verfasst am: 01. Okt 2022 11:18
Titel: Re: Erwärmung des Bauteils durch den Stromfluss
Hallo Martin,
die Gleichungen für die Berechnung lauten:
bzw.
Im Prinzip kannst Du hier Dein
einsetzen. Du musst aber wissen, ob das der Wärmeleitwert zwischen Bauelement und Gehäuse oder zwischen Bauelement und Umgebung ist und solltest nochmal schauen, ob Du den Wert richtig übernommen hast.
Denn ich würde schon mal gerne wissen, was das für ein Bauteil ist, das bei einer Leistung von 180 W auf Dauer gerade einmal 1 mK Temperaturänderung hat. Geht es hier um den Bodensee?
Bei üblichen Elektronikkomponenten liegt man in ganz anderen Größenordnungen. Beispielsweise hat man beim ungekühlten Linearregler 7805 im TO220-Gehäuse bei einem Watt Leistung eine Temperaturdifferenz von 50°C zur Umgebung. Das siehst Du im Datenblattauszug unten (Quelle: ST Microelectronics, Datei zu den L78-Bauelementen,
https://www.st.com/resource/en/datasheet/l78.pdf).
Passende Literatur:
https://www.ti.com/lit/pdf/sbaa532?keyMatch=BRIDGE%20MEASUREMENTS
(Basic Guide to Bridge Measurements)
Mögliches Bauteil zum Auslesen von Messbrücken:
ADS1232
Für die anderen Bauteile werden in der Regel Präzisionswiderstände genutzt.
Viele Grüße
Michael
Martin_no_clue
Verfasst am: 27. Sep 2022 11:36
Titel: Re: Erwärmung des Bauteils durch den Stromfluss
Hi Michael,
ML hat Folgendes geschrieben:
Vielleicht hast Du ja ein Datenblatt des Bauelements, in dem der thermische Widerstand des Bauteils bei Wärmeleitung zur Umgebung steht, weißt etwas über die Umgebungstemperatur, hast vielleicht einen passenden Kühlkörper (der den thermischen Widerstand verringert); und möglicherweise kühlst Du sogar den Kühlkörper mit einem Ventilator.
Wärmeleitfähigkeit (20-100°C): 180W/mK
Umgebungstemperatur: RT
Es wird nicht gekühlt.
ML hat Folgendes geschrieben:
Nicht unentscheidend sollte sein, ob der "nichtlineare Widerstand" eher wie ein Heißleiter oder ein Kaltleiter wirkt. Auch das dürfte im Datenblatt stehen.
Der elektrische WIderstand steigt leicht bei zunehmender Temperatur, sollte also ein PTC sein.
ML hat Folgendes geschrieben:
Du könntest auch verraten, was die Schaltung am Ende machen soll. Vielleicht brauchst Du ja eine gewisse Genauigkeit, vielleicht aber keine so große wie Du dachtest.
Was hast Du schon versucht? Vielleicht wärest Du mit einer Messbrücke besser beraten, vielleicht mit einem anderen Auslese-IC.
Ich möchte die Spannung Vierpunkt messen, um dann auf den Widerstand zu schließen. Der Wertebereich des Widerstands liegt im Bereich einiger Ohm (gem. Datenblatt: 10 Ohm). Versucht habe ich noch nichts, ich bin noch in der Planung.
Danke und viele Grüße
Martin
ML
Verfasst am: 23. Sep 2022 10:53
Titel: Re: Erwärmung des Bauteils durch den Stromfluss
Hallo Martin,
Martin_no_clue hat Folgendes geschrieben:
Ich möchte "nur" herausfinden, wie schnell oder langsam sich das Bauteil konkret erwärmt, damit ich eine vernünftige Stromstärke für die Spannungsmessung auswählen kann.
Zitat:
Was heißt das genau? Wird die Temperatur mehr oder weniger konstant bleiben?
Deine Frage lässt sich nur mit konkreten Angaben beantworten. Meine Glaskugel sagt, dass "ein Bauteil" sich anders verhält als "ein anderes Bauteil". Solange Du keine wirklich konkreten Angaben machst, wirst Du keine befriedigende Antwort erhalten.
Vielleicht hast Du ja ein Datenblatt des Bauelements, in dem der thermische Widerstand des Bauteils bei Wärmeleitung zur Umgebung steht, weißt etwas über die Umgebungstemperatur, hast vielleicht einen passenden Kühlkörper (der den thermischen Widerstand verringert); und möglicherweise kühlst Du sogar den Kühlkörper mit einem Ventilator.
Nicht unentscheidend sollte sein, ob der "nichtlineare Widerstand" eher wie ein Heißleiter oder ein Kaltleiter wirkt. Auch das dürfte im Datenblatt stehen.
Du könntest auch verraten, was die Schaltung am Ende machen soll. Vielleicht brauchst Du ja eine gewisse Genauigkeit, vielleicht aber keine so große wie Du dachtest.
Was hast Du schon versucht? Vielleicht wärest Du mit einer Messbrücke besser beraten, vielleicht mit einem anderen Auslese-IC.
Dazu müssen wir aber über den Stand von "Ich hab hier was, weiß aber nicht, wie warm es wird" hinauskommen.
Viele Grüße
Michael
Martin_no_clue
Verfasst am: 22. Sep 2022 18:30
Titel: Re: Erwärmung des Bauteils durch den Stromfluss
Hallo Michael,
danke erst mal für deine Antwort.
ML hat Folgendes geschrieben:
Einen solchen linearen Zusammenhang wird es nur sehr kurzfristig geben, da das Bauteil sich mit der Erwärmung ja vermutlich einem Gleichgewichtszustand nähert, der dadurch zustandekommt, dass bei höherer Temperatur auch eine höhere Wärmeleistung an die Umgebung abgegeben wird.
Was heißt das genau? Wird die Temperatur mehr oder weniger konstant bleiben?
ML hat Folgendes geschrieben:
Was also willst Du wirklich machen?
Ich möchte "nur" herausfinden, wie schnell oder langsam sich das Bauteil konkret erwärmt, damit ich eine vernünftige Stromstärke für die Spannungsmessung auswählen kann.
ML
Verfasst am: 22. Sep 2022 17:44
Titel: Re: Erwärmung des Bauteils durch den Stromfluss
Hallo,
Martin_no_clue hat Folgendes geschrieben:
Meine Frage:
ich möchte an einem Bauteil einen Konstantstrom anlegen und die abfallende Spannung messen. Da der Widerstand dieses Bauteils temperaturabhängig ist, will ich gerne berechnen, um wie viel K sich das Bauteil pro Sekunde durch den Konstantstrom erwärmt. Am liebsten hätte ich das Ergebnis deswegen in K/s.
Einen solchen linearen Zusammenhang wird es nur sehr kurzfristig geben, da das Bauteil sich mit der Erwärmung ja vermutlich einem Gleichgewichtszustand nähert, der dadurch zustandekommt, dass bei höherer Temperatur auch eine höhere Wärmeleistung an die Umgebung abgegeben wird.
Was also willst Du wirklich machen?
Viele Grüße
Michael
Martin_no_clue
Verfasst am: 22. Sep 2022 17:04
Titel: Erwärmung des Bauteils durch den Stromfluss
Meine Frage:
Hallo zusammen,
ich möchte an einem Bauteil einen Konstantstrom anlegen und die abfallende Spannung messen. Da der Widerstand dieses Bauteils temperaturabhängig ist, will ich gerne berechnen, um wie viel K sich das Bauteil pro Sekunde durch den Konstantstrom erwärmt. Am liebsten hätte ich das Ergebnis deswegen in K/s.
Meine Ideen:
Bei I = 0,3A & R = 10?:
Wie geht es jetzt aber weiter?
Lösungsweg 1:
Google sagt, dass die Wärmeenergie primär zu einer Erwärmung des Leiters führt um eine Temperaturdifferenz:
Ich habe allerdings nur
gegeben. Kann ich damit auch rechnen? Falls ja ergibt sich für
folgendes:
Lösungsweg 2:
Ich habe auch noch folgende Formel gefunden:
sollte sich folgendes ergeben:
Bin ich da bei Beiden komplett auf dem Holzweg? Welcher Weg ist der Richtige und wie komme ich auf K/s?
Sorry für den Roman und danke!
Gruß
Martin