Heizelemente sind so ausgelegt, dass sie den mechanischen Beanspruchungen durch Wärmezyklen standhalten. Das mehrmalige Ein- und Ausschalten verursacht normalerweise keine Probleme.

Eine zu berücksichtigende Sache ist die Zeitkonstante vom Anlegen von Strom an ein Heizelement bis zur Temperaturänderung bei dem, was erwärmt wird. Dies ist höchstwahrscheinlich viel länger als ein Stromleitungszyklus. Dies bedeutet, dass die PWM sehr langsam sein kann, aber immer noch viel schneller, als das System reagieren kann. Oft können Sie festlegen, dass ganze Stromleitungshalbzyklen entweder vollständig ein- oder vollständig ausgeschaltet sind.

Sehen Sie sich die Angebote für Halbleiterrelais an, und Sie werden feststellen, dass es zwei Grundtypen gibt. Einer schaltet sofort entsprechend dem Eingangssignal und der andere schaltet beim nächsten Nulldurchgang der Stromleitung. Du willst Letzteres. Das Schalten bei einem Nulldurchgang reduziert das abgestrahlte und geleitete Rauschen erheblich.

Ich habe einmal ein Projekt durchgeführt, bei dem ein PIC 18 24 Heizungen steuern musste, die von der Stromleitung angetrieben und von Halbleiterrelais gesteuert wurden. Für jedes Relais müssen Sie nur berechnen, ob es sich in diesem Stromleitungshalbzyklus befinden muss. Das erfordert nur sehr wenig Rechenaufwand und mehrere Heizungen können problemlos von einem kleinen Mikrocontroller wie einem PIC 18 verwaltet werden.

Anstelle einer herkömmlichen PWM mit fester Periode und variablem Arbeitszyklus habe ich einen Bresenham-Algorithmus verwendet, um zu entscheiden der Ein / Aus-Zustand in jedem Halbzyklus. Der Rest des Systems lieferte für jede Heizung einen Wert von 0 bis 255, um anzugeben, wie stark sie angetrieben werden sollte, wobei 0 voll ausgeschaltet und 255 voll eingeschaltet ist. Halten Sie für jede Heizung einen 8-Bit-Akku bereit. Jeder Zyklus (des Algorithmus, der jeder 1/2 Stromleitungszyklus ist) addiert den gewünschten Antriebspegel von 0 bis 255. Wenn kein Übertrag vorhanden ist, halten Sie die Heizung für diesen Zyklus ausgeschaltet. Schalten Sie beim Tragen die Heizung ein und subtrahieren Sie 255 vom Byte, was dem Hinzufügen von 1 entspricht. Das war's. Ja, so einfach ist das wirklich.

Der Frequenzinhalt im ungünstigsten Fall beträgt immer noch 255 Zyklen, wie dies bei PWM der Fall wäre, aber Zwischenwerte weisen aufgrund der inhärenten Dithering-Natur des Bresenham-Algorithmus einen geringeren Niederfrequenzgehalt auf. Unter der Annahme einer Netzfrequenz von 50 Hz wird das Muster in jedem Fall alle 2,6 Sekunden wiederholt, unabhängig davon, welche Methode Sie verwenden.

Das Ein- und Ausschalten mit einem Nulldurchgangs-SSR und einer Zeitbasis von 10 oder 30 Sekunden verursacht keine signifikante EMI (da es an den Nulldurchgängen umschaltet).

Es kann zu unangenehmem Lichtflackern führen Wenn sich die Lichter im selben Stromkreis befinden, verursachen Laserdrucker und -kopierer manchmal ein Flackern. Es sollte keine merklichen Auswirkungen auf Dinge haben, die sich nicht im selben Stromkreis befinden.

Dimmer und Hochfrequenz-PWM können Rausch- / EMI-Probleme verursachen, aber das ist kein Problem mit Nulldurchgangs-geschalteter Niederfrequenz-PWM.

Normale PWM ist nicht zum Schalten von Heizelementen geeignet. Einfach, weil Heizelemente sehr langsam auf Stromänderungen reagieren. Es braucht Zeit, bis sie sich erwärmt und abgekühlt haben. Viel viel länger als Dinge wie Motoren oder LEDs.

Sie müssen also eine Technik verwenden, die als "langsame PWM" bekannt ist und insofern wie PWM ist, als Sie einen Ein / Aus-Arbeitszyklus haben, und die Das Verhältnis von einem zum anderen definiert den durchschnittlichen Strom, aber die Periode (oder Zeitbasis) der PWM ist erheblich länger.

Anstatt bei 500 Hz, 1 kHz, 20 kHz oder was auch immer zu schalten, müssen Sie bei schalten Bruchteile von Hz - zum Beispiel 0,25 Hz oder eine Zeitbasis von 4 Sekunden. Es können auch längere Zeitbasen verwendet werden, wie beispielsweise die in Spheros Antwort erwähnten 30 Sekunden.

Zu berücksichtigen ist auch die Tatsache, dass ein Heizelement auch dann "heiß" ist, wenn es ausgeschaltet ist Erhitzen der Umgebung. Folglich steigt die Temperatur des zu heizenden Objekts nach dem Ausschalten des Heizelements weiter an.

Ich selbst habe einen hausgemachten Reflow-Ofen mit zwei Heizelementen. Diese schalte ich in Intervallen von nicht mehr als 1 Sekunde um, aber ich verwende kein PWM für sie. Stattdessen verwende ich einen Vorhersagealgorithmus, der versucht, abzuschätzen, auf welche Temperatur die Temperatur nach dem Entfernen des Stroms weiter ansteigen wird, und den Strom an einem geeigneten Punkt zu entfernen, bevor die Zieltemperatur erreicht wurde. Es nutzt die Steigung der aufgezeichneten Temperaturen über die Zeit zusammen mit einer manuell bestimmten Wärmeausdehnungskonstante.

Ich verwende einen billigen PWM-Regler für mein Wasserheizelement (3 kW), der auf 600 Watt eingestellt ist. Auf diese Weise kann ich meine Solarnutzung über einen bestimmten Zeitraum von einem netzgebundenen System aus maximieren. Es gibt eine UmstellungRelais, das die Leistung bei Bedarf früh morgens und bei Bedarf spät abends erhöht. Ich habe es über 12 Monate ohne Probleme betrieben.

Ich möchte darauf hinweisen, dass viele Temperaturregler REX 100, SESTOS D1S-VR usw. ein Standard-SSR und ein Standard-PWM zur Steuerung von Elementen verwenden.Mit diesen beiden Controllern funktioniert es einwandfrei.