Springen naar inhoud

Smelten van draden


  • Log in om te kunnen reageren

#1

DePurpereWolf

    DePurpereWolf


  • >5k berichten
  • 9240 berichten
  • VIP

Geplaatst op 20 augustus 2008 - 11:45

ik heb het volgende probleem.

Ik heb een klein metaal draadje dat ik probeer op te wormen middels een stroompje. Het draadje zit vast tussen twee muren en zal dus buigen naarmate het uitzet. Dit kan doorgaan totdat het draadje knapt, of totdat het draadje smelt (hangt af van metaal soort en dergelijke)

Mijn doel is om het draadje zo ver op te warmen dat het net niet smelt.

Maar hoe meet ik dit? (zonder het kapot te maken)

het draadje word opgewarmt middels een potentiaal.

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44865 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 20 augustus 2008 - 12:00

Heb je / kun je opstellen een temperatuur-weerstanddiagram voor je draad?
(soortelijke) weerstand is temperatuurafhankelijk. Door (terwijl je de klemspanning langzaam opvoert) tegelijkertijd de stroomsterkte te meten en daarmee de weerstand te bepalen zou je langzaam door moeten kunnen gaan tot nťt onder de smelttemperatuur voor je draad. Vooropgesteld dat die over de hele lengte gelijkmatig opwarmt /zijn warmte kwijt kan.
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#3

physicalattraction

    physicalattraction


  • >1k berichten
  • 3103 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 20 augustus 2008 - 12:23

In theorie heb je gelijk Jan, maar er zijn toch enkele praktische bezwaren bij de uitvoering.

Een temperatuur-weerstanddiagram voor je draad maken is alleen mogelijk als je onafhankelijk van elkaar de temperatuur en de weerstand kunt meten. Aangezien de vraag is hoe je de temperatuur kunt meten, zal dit niet mogelijk zijn. Je moet dus al van tevoren een temperatuur-weerstanddiagram hebben.

Nou is de soortelijke weerstand als functie van de temperatuur voor een materiaal wel bekend. Indien je nu de exacte geometrie kent van de draad, en je de contactweerstanden kent van de overgang muur-draad, dan kun je de weerstand als functie van de temperatuur uitrekenen en zo de temperatuur bepalen. De exacte geometrie is echter moeilijk te bepalen, daar deze tijdens het verwarmen ook nog eens zal gaan veranderen. Ook de contactweerstanden meten is geen gesneden koek.

Laatste reden waarom het in praktijk niet vlug zou werken is, zoals Jan al aanhaalde, de niet-homogene verhitting. Ik heb op mijn werk wel vaker kleine metalen/halfgeleidende plaatjes moeten verwarmen door er een stroom door heen te laten gaan. Je ziet dan duidelijk met het oog al dat het plaatje op bepaalde punten meer gaat gloeien dan bij andere. Bij mij was dit aan beide randen, indicatief voor een hoge contactweerstand. Ik heb uiteindelijk met een pyrometer de temperatuur bepaald op een bepaald punt als referentie, in mijn achterhoofd houdende dat er warmere en koudere gebieden waren.

Wanneer iemand een in de praktijk goed werkend idee heeft, hoor ik het graag!

#4

klazon

    klazon


  • >5k berichten
  • 6607 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 20 augustus 2008 - 23:05

Je kunt een experiment uitvoeren waarbij de draad wel smelt. Je hebt dan in ieder geval een referentie, nl. de weerstand bij de temperatuur vlak onder het smeltpunt. Bij de tweede draad stop je dan voordat je dit punt hebt bereikt.

#5

physicalattraction

    physicalattraction


  • >1k berichten
  • 3103 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 21 augustus 2008 - 08:12

Dit zal ook niet gaan werken, daar je bevestiging iedere keer net iets anders zal zijn. Hierdoor is de contactweerstand ook net iets anders. Hierdoor warmt je draad aan de zijkanten juist meer of minder op, waardoor de temperatuur locaal weer hoger of minder hoog wordt, waardoor de weerstand hoger of minder hoog wordt, waardoor dit effect ook nog eens versterkt wordt. Het lijkt mij in praktijk onmogelijk om twee identieke draden identiek te bevestigen. Natuurlijk heb je dan wel een eerste orde benadering, maar volgens mij is met het oog kijken naar de kleur van de draad dan nog betrouwbaarder.

#6

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44865 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 21 augustus 2008 - 15:29

Dit zal ook niet gaan werken, daar je bevestiging iedere keer net iets anders zal zijn.

Kortom, op een paar graden nauwkeurig zal het in de praktijk niet lukken. :D
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#7

klazon

    klazon


  • >5k berichten
  • 6607 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 21 augustus 2008 - 16:13

Problemen met contactweerstand kun je makkelijk omzeilen door te kiezen voor een vierpunts aansluiting. Is bij weerstands- en temperatuurmetingen in de industrie een veelgebruikte techniek.

#8

Benm

    Benm


  • >5k berichten
  • 8792 berichten
  • VIP

Geplaatst op 21 augustus 2008 - 18:45

Zorg gewoon dat die contactweerstanden geen roet in het eten gooien, en dat de bevestiging stevig is - bijvoorbeeld door aan de eindes van de draad een stukje dubbel te draaien oid.

Zo'n hangende draad breekt bij verder uniforme opwarming toch in het midden of op ca 1/3e lengte (zoals bij spaghetti).

Problemen met contactweerstand kun je makkelijk omzeilen door te kiezen voor een vierpunts aansluiting. Is bij weerstands- en temperatuurmetingen in de industrie een veelgebruikte techniek.


Nouja, je kunt daarmee de meetfout in de spanning agv contactweerstand vermijden, maar er loopt nog steeds de volle stroom door de contactpunten... dus als het probleem is dat de boel daar smelt helpt het denk ik niet?
Victory through technology

#9

DePurpereWolf

    DePurpereWolf


  • >5k berichten
  • 9240 berichten
  • VIP

Geplaatst op 22 augustus 2008 - 10:22

Praktisch doe ik het nu zo,

Ik verwarm het draadje door een stroompje. begin bij 10 mA en met stappen van 10 mA. Ik meet de voltage die nodig is om deze stroom te krijgen. (dit geeft de voedingsbron aan) Eerst krijg je naar mate er meer stroom gaat een hogere weerstand, ofwel, er is meer potentiaal nodig om de stroom te krijgen. Dit komt waarschijnlijk door dat het draad uitzet, en dus meer lengte heeft.
Ga je nog hoger met de stroom dan zie je op een gegeven moment dat de spanning niet meer stabiel is, de spanning zakt langzaam in en dit is waarschijnlijk doordat het effect van warmte op de resistiviteit van het metaal nu groter is dan de warmteuitzettingscoefficient. Het metaal warmt dus sneller en sneller op en er is een kans op 'thermisch wegrennen'.
In principe kan ik een sinus of puls bron aanbrengen waardoor ik het element per seconden maar 50% of 10% opwarm, de andere 50% (of 90%) kan het dus gebruiken om weer af te koelen, en zo kun je een hogere uitzetting krijgen, maar dan word het gevaarlijk.
Ik speel dus op save en blijf hangen op zo'n 70 mA DC. Ik ga nu op AC testen, maar daar heb ik wat 'harde waar' problemen mee, de functiegenerator trekt zoveel vermogen niet. Ik heb hier een onderwerp over geopent in het elektriciteitsforum in praktisch.

#10

Benm

    Benm


  • >5k berichten
  • 8792 berichten
  • VIP

Geplaatst op 22 augustus 2008 - 11:00

Waarom doe je dit met stroomsturing en niet met spanningssturing? Bij constante stroom krijg je inderdaad thermal runaway.. draad wordt warmer, weerstand groter, voltage groter vanuit de stroombron -> meer vermogen en zo loopt het op een gegeven punt snel af.

En, nieuwsgieriger.. wat probeer je precies te meten?
Victory through technology

#11

DePurpereWolf

    DePurpereWolf


  • >5k berichten
  • 9240 berichten
  • VIP

Geplaatst op 22 augustus 2008 - 11:38

Waarom zou dit niet bij voltage sturing moeten zijn? Ze zijn aan elkaar gerelateerd.

#12

physicalattraction

    physicalattraction


  • >1k berichten
  • 3103 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 22 augustus 2008 - 11:48

Het vermogen LaTeX . Wanneer je de stroomsterkte constant houdt en je draad warmt op, dan neemt je vermogen toe omdat R stijgt. Wanneer je het voltage constant houdt en je draad warmt op, dan neemt je vermogen af omdat R stijgt.

Ik vermoed dat de uitzettingscoefficient geen merkbare bijdrage levert aan de weerstand. Maar als hij een bijdrage levert, dan verwacht ik dat de weerstand juist kleiner wordt bij hogere temperaturen. Natuurlijk wordt de lengte van het draadje wel groter, maar de diameter ook, en de oppervlakte van de doorsnede gaat kwadratisch met de uitzetting in plaats van lineair.

Veranderd door physicalattraction, 22 augustus 2008 - 11:48


#13

Benm

    Benm


  • >5k berichten
  • 8792 berichten
  • VIP

Geplaatst op 22 augustus 2008 - 13:28

Het effect van uitzetting klopt denk ik zoals hierboven beschreven, het zou moeten zorgen voor een verlaging van de weerstand. Dat het verder niet merkbaar is lijkt me ook correct, gezien de specifieke weerstand van (warme) metalen ongeveer linear loopt met de absolute temperatuur. De dichtheid zal bij een verdubbeling van absolute temperatuur in de orde van 1 procent (afh van materiaal) veranderen.
Victory through technology

#14

DePurpereWolf

    DePurpereWolf


  • >5k berichten
  • 9240 berichten
  • VIP

Geplaatst op 22 augustus 2008 - 13:39

Maar bij hoger vermogen daalt R juist. Eerst stijgt ie, dan daalt ie.

De stroom is onafhankelijk van weerstanden die in serie staan. Dus, als er door een slecht draadje een extra 5 ohm op staat dan heb je meer voltage nodig door deze extra weerstand. Echter blijft de stroom gelijk.

Al moet ik bekennen dat de keuze meer op gevoel was dan wijsheid.

De AC metingen zulle potentiaal gestuurd zijn.

#15

Benm

    Benm


  • >5k berichten
  • 8792 berichten
  • VIP

Geplaatst op 22 augustus 2008 - 14:44

De stroom is onafhankelijk van weerstanden die in serie staan. Dus, als er door een slecht draadje een extra 5 ohm op staat dan heb je meer voltage nodig door deze extra weerstand. Echter blijft de stroom gelijk.


Wat klazon al opmerkte: je zou met een paar sense-lijntjes naar je draad kunnen compenseren voor contactweerstanden.

Overigens vreemd dat de weerstand op een gegeven punt daalt... enig idee waarom?
Victory through technology





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures