Kanthal : quelle température ?

[gortex3D]

Bonjour à tous

Voila je suis vapoteur ( cigarette électronique) et j'ai donc du kanthal de 0.20 A1 et du kanthal de 0.30 A1 chez moi pour refaire mes résistances.

J'aimerai réaliser une petite plieuse à plastique (polycarbonate ou PMMA de 1 à 6mm d'épaisseur en largeur 300mm maximum à mon avis. Mécanique je pense à 2 simple toles relier avec des charnière qui me permet de faire le pliage.
Ma question se trouve surtout sur le kanthal. J'ai cherché de la documentation mais je ne trouve rien ou si je trouve je ne comprend rien.

J'aimerai savoir comment calculer la température du kanthal en fonction de la puissance. U=R x i et P = U x I pas de soucis mais après comment calculer la valeur de la résistance pour obtenir une température autour des 250° ou un peu moins?

Pouvez vous m'aider ?

Merci d'avance
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[Antoane]

Bonjour,
Ce qui importe est la température du fil, et donc la puissance dissipée par chaque cm de ce fil résistif. La difficulté est que cette puissance n'est pas aisément calculable. La déùmarche est donc la suivante :
- réalise toute la mécanique de la plieuse : planches et charnière, longueur de fil résistif nécessaire pour que ce soit le mieux mécaniquement ;
- regarde sur d'autres réalisations l'autre de grandeur de la puissance nécessaire ;
- fais des tests en alimentant ton fils sous diverses valeurs courant, jusqu'à trouver celle donnant les meilleurs résultats.

[gortex3D]

Salut

Merci pour ta réponse. C'est ce que je pensais faire si je n'avais pas de solution. C'est peut être pour ca que je ne trouve pas beaucoup de documentation sur le sujet ou alors c'est que je ne sais pas chercher, c'est pas impossible non plus.

[gortex3D]

Bon je viens de faire un essais avec un petit transfo 24V 70W. J'ai prix 50cm de fils résistif pour faire mon essais. Ca me donne 10 ohm. En gros ca me donne une puissance total de 57.6 watt. D'après mes premiers tests il en manque un peu a mon avis autour des 100 watt je devrais être pas mal. Si mes essais sont conclue ca voudrait dire qu'il me faut en gros 100w pour 50cm ce qui donnerai 10w pour 5cm donc 2w au cm pour dissiper la une température correcte pour réaliser un pliage? Ca pourrai être cohérent ?

Il faut que je trouve une alimentation en 24V qui sorte un peu plus de 100 watt pour mes essais et aussi que je diminue ma résistance à 6 ohm pour 50cm donc en gros il faut que je torsade 2 fils résistifs ensemble, j'imagine que ca devrai fonctionner

[A voir en vidéo sur Futura]

[Antoane]

Bon je viens de faire un essais avec un petit transfo 24V 70W. J'ai prix 50cm de fils résistif pour faire mon essais. Ca me donne 10 ohm.

Nota : la résistance est fonction de la température.

En gros ca me donne une puissance total de 57.6 watt. D'après mes premiers tests il en manque un peu a mon avis autour des 100 watt je devrais être pas mal.

Pourquoi ne pas tester en faisant varier la longueur de fil jusqu'à trouver la longueur qui nécessaire pour avoir la bonne température sous la tension d'essai ? de cette longueur et de la mesure du courant tu déduis la puissance par unitée longueur de fil nécessaire.

Il faut que je trouve une alimentation en 24V qui sorte un peu plus de 100 watt pour mes essais et aussi que je diminue ma résistance à 6 ohm pour 50cm donc en gros il faut que je torsade 2 fils résistifs ensemble, j'imagine que ca devrai fonctionner

Tu as besoin de 50cm de fil ?

Tu peux réaliser un variateur de puissance en réalisant une résistance variable avec un morceau de fil résistif additionnel dont tu fais varier la longueur effective avec un curseur mobile. Attention néanmoins : ce morceau de fil va chauffer.

[gortex3D]

Non je n'ai pas besoin de 50cm de fils je pense que 30cm devrai suffire. Si je ne dis pas de bêtise lorsque la température monte d'un conducteur la résistance augmente non ? Donc la puissance chute vu que la tension est fixe.

Bonne idée le variateur de puissance. Je vais récupérer de la bakélite et enrouler du kanthale dessus pour faire varier la puissance.

[Antoane]

Non je n'ai pas besoin de 50cm de fils je pense que 30cm devrai suffire. Si je ne dis pas de bêtise lorsque la température monte d'un conducteur la résistance augmente non ? Donc la puissance chute vu que la tension est fixe.

Et oui : les atomes vibrent davantage

Bonne idée le variateur de puissance. Je vais récupérer de la bakélite et enrouler du kanthale dessus pour faire varier la puissance.

De la backelite... Ou de la céramique. Voir même une plaque d'alu, ca devrait convenir.
: ca va chauffer autant que le fil chauffant lui-même.

[gortex3D]

Le soucis c'est que l'aluminium est conducteur si j'enroule autour du kantale je vais mettre ma spire ou mes spires en CC donc inutile ou alors je n'ai pas compris.

[Antoane]

Laissé à l'air libre, l'alu se couvre très rapidement d'une couche d'oxyde, l'alumine, isolante.
J'ai pas de quoi mesurer sous la mais, mais ça pourrait suffire vue la faible tension en jeu.

[alainav1]

Bonjour,
la temperature est fonction de l'intensite il suffit de realiser un generateur d'intensite (avec un lm 317 ou lm 350 )
et 'ajuster la resistance pour generer la bonne intensite .
quelque soit la longueur du fil la temperature sera toujours a même
cordialement
Alain

[gortex3D]

Salut alainav1

Pourrais tu m'en dire plus sur ces générateur d'intensité. Je ne comprend pas comment on peut réguler une intensité lorsqu'une résistance est fixe et une tension également. Je suis électricien mais pas électronicien. Aurais tu un petit schéma ou un petit kit à me proposer ? Surtout que ton histoire m'intéresse grandement car je vais peut être dans le futur pour mon travail créer une barre d'1m50 qui devra monter à une température de 220° pour faire fondre du PU et si on peut réguler la température avec ce montage je peut mettre du kanthal autour de la barre en question et la faire chauffer.

[terriblement]

Le LM317 (par exemple) peut etre cablé en générateur de courant,

Donc meme si ta resistance varie ( à cause de la température), le courant sera constant.
On a P = R*I²
Dans la mesure ou R varie, je ne saisi pas très bien l'intérêt par rapport à une générateur de tension.

[gortex3D]

Bon je viens d'essayer mon alim ATX elle est HS. La tension chute des que je la met en charge. JE l'ai ouvert et j'ai 3 condos gonflés et une trace un peu brune sur le CI. JE pense qu'il lui est arrivé quelques chose.

Est ce que vous auriez un petit circuit ou montage pour alimenter un fils chauffant? Pour les essais pour le moment je suis un peu bloquer car je n'ai pas d'alim plus puissante que du 70W en 24V et je me rend compte que ce n'est pas suffisant.

J'imagine que dans tout les cas il me faudra une alimentation 24V ou plus non ?

Alainav1

Tu dis que la température est en fonction de l'intensité qui traverse le fils, donc si je comprend bien il vaut mieux que j'ai une alim de 12v 30A que du 24V 15A ?

[Antoane]

Bonjour,
On reprend :
- faire fondre localement le plastique demande de le porter à une certaine température ;
- faire croitre la température du matériaux de l'ambiant à cette température de ramollissement demande d'apporter une certaine puissance par unité de longueur de fil résistif ;
- Pour cela, il cnviendrait de réguler la température du plastique.
Mais réguler ainsi la température c'est pas simple. On préfère donc réguler la puissance envoyée dans le fil. Mais comme c'est pas si simple non plus, on préfère réguler la tension ou le courant.
Réguler tension et courant est équivalent d'un point de vue électrique (U=RI). Néanmoins, réguler en tension :
- est plus instinctif et plus simple (srtt si on veux une commande aisément variable) ;
- et si on veux chipoter c'est plutôt mieux pour la dynamique du système (@U=cste, dP/P=-dR/R ; or dR<0 : R croit avec la température, donc P décroit).
Réguler en courant :
- permet de faire varier la longueur du fil de chauffe sans avoir à intervenir sur le régulateur.

Pour ton montage, tu as plusieurs paramètres à fixer :
- R ;
- U ;
- I ;
- P ;
- la longueur L du fil.
Le truc c'est que ces paramètres sont liés :
Ton cahier des charges fixe une certaine longueur de fil, donc L est fixé.
Tu as déjà choisi quel fil tu allais utiliser, donc R est fixée.
Tu as mesuré (se serait d'ailleurs bien de le faire proprement une bonne fois pour toute, ca nous éviterais de discuter dans le vent... cf post5 pour un protocole) la puissance par unité de longueur ( =P/L ) de fil nécessaire pour arriver à la bonne température. Comme L est fixée, P est fixée.
Là, tu as deux lois physiques :
- U=RI ;
- P=UI
qui font que U et I sont fixées : U=P²/R et I=sqrt(P/R).
Bref, tu n'as plus aucun degré de liberté, plus aucune variable qu'il te soit permis de choisir. Donc la question :

Tu dis que la température est en fonction de l'intensité qui traverse le fils, donc si je comprend bien il vaut mieux que j'ai une alim de 12v 30A que du 24V 15A ?

est vaine, tu n'as pas le choix.


Il te faut donc faire à présent déterminer (raisonnablement précisément) de quelle puissance tu as besoin (cf protocole du post 5 + choix de la longueur de fil : 30cm ?) et nous donner ces valeurs pour qu'on puisse te diriger vers une techno de régulateur ou une autre.

Nota :
- le rail 24V d'une alim ATX n'est généralement pas capable de sortir beaucoup de puissance.
- le LM317 en générateur de courant, c'est ~5V de drop-out... C'est sale

[alainav1]

Bonjour,
pour info
pendant des essais j'ai mis 10cm de kanthal (diametre 0.25)sous 12v pour voir !
et j'ai vu !! j'ai porté le fil au rouge vif (estimation 800 degre puisque la couleur donne une idée de la temperature )
l'alimentation etait une alim 12V de PC
tout cela pour dire quce ce fil peut etre chauffé .
cependant la temperature m'est pas le seul critere pour realiser une plieuse . une point de cigarette depasse 500 degre et on peut rien faire fondre avec (sauf le bout du doigt) donc pour ta plieuse il faut un chauffage avec une bonne inertie (un fil chauffant type grille pain qui chauffe un tube metallique.
il ne faut pas que le fait de poser ta plaque de plastique sur la plieuse refroidisse ta plieuse .

dans mon application le fil etait bien adapté car je ne souhait et que 60 degre et 600mA ont suffit(generateur de fumép our maquette )
si ces info peuvent t'aider ?

cordialement
Alain

[Antoane]

Bonsoir,

cependant la temperature m'est pas le seul critere pour realiser une plieuse . une point de cigarette depasse 500 degre et on peut rien faire fondre avec (sauf le bout du doigt) donc pour ta plieuse il faut un chauffage avec une bonne inertie (un fil chauffant type grille pain qui chauffe un tube metallique.
il ne faut pas que le fait de poser ta plaque de plastique sur la plieuse refroidisse ta plieuse .

Il faut chauffer rapidement le plastique ?

[alainav1]

Bonjour,
je n'ai pas d'experience dans les plieuses mais je partirais sur une tige metallique chaufé autour de 200 250 degre .
le plastique etant mauvais conducteur il faut attendre que le plastique s'echauffe avant de plier . un chauffage intense vas carboniser .
l'air chaud est aussi un moyen de chauffe sans contact avec une piece metallique (ce qui doit eviter le collage ).
ce n'est qu'une approche personnelle je n'ai pas de connaissance dans ce type de materiel mais d'autre specialiste prendront surement la releve
cordialement
Alain

[gortex3D]

Eh be ca c'est de la réponse. Merci beaucoup pour ces précisions.

Pour la plieuse je vais peut être partir sur du 50cm finalement ca me permettra d'éviter d'être limiter un jour vu les petits bricolages que je souhaite faire qui seront principalement pour des formats A4+

Pour le fils j'ai à ma disposition du kanthal A1 en 0.20 (46,2 Ohm/m) et 0.30 (20,5 Ohm/m)

Ensuite pour l'alimentation j'ai la possibilité d'acheter une alim 24V 15A ou une 12V 30A mais perso je préfère partir sur la 24V
Pour ce qui est de la mesure de puissance malheureusement mon alim ATX est HS et ma petite alim 24V 60W est trop limité. Si j'alimente 50cm ca donne P = (24*24)/10ohm = 57.6 watt
Ci je ne met que 40cm ca me donne plus que 8ohm et ca me donne donc P=(24*24)/8 = 70 watt et la mon alim ne tient pas ce qui veut dire qu'actuellement avec le matériel qui est en ma possession je n'ai pas la possibilité de faire d'essais pour définir mon besoin.

Pour ce qui est du pliage dans la théorie on ne doit pas être en contact avec le plastique il faut le laisser à quelques millimètre de la zone que l'on souhaite travailler et laisser la plaque quelques dizaine de secondes avant de pouvoir la travailler. Vu qu'il n'y a pas de contact je ne sais pas si j'aurais vraiment un refroidissement via l'inertie du plastique.

N'est il pas possible en partant sur une résistance de 10 ohm avec une alimentation de 24V 15A de faire une sorte de régulateur de je ne sais quoi pour faire varier la chauffe facilement? Si je ne dis pas de bêtise un régulateur d'intensité va simplement booster ou descendre la tension pour faire varier l'intensité vu que R est fix? Je me trompe ?

[Antoane]

Bonjour,
avec une alim 24V, tu auras au maximum 24/10=2,4A dans un fil de 0.3 de 50cm. Mais 58W, c'est trop peu. Deux solutions :
- augmenter la tension ;
- diminuer la résistance du fil, par exemple en en mettant 2 en parallèle (comme tu le proposais plus haut) si c'est mécaniquement possible.

En doublant la section effective du fil, tu obtiendras une résistance de 5ohm, et donc un courant de 4,8A, soit une puissance de 115W ; sous 24V et 50cm de fil.

La seule plieuse qu'il m’ait été donné d'utiliser (au collège) avait son fil nu, à qq millimètres du plastique.

Pour le régulateur, on verra quand tout aura été décidé : il y a des chances qu'il soit inutile.

[gortex3D]

Le soucis comme je l'ai dit au dessus ce n'est pas de diminuer ma résistance aucun soucis la dessus c'est pour le moment pour moi de faire des essais pour voir si la puissance suffira ou non. J'ai pas trop envie non plus d'acheter une alim 24V 15A pour qu'elle ne convienne pas (tension trop faible, puissance trop faible, tension non utilisable pour une régulation, ...) et donc devoir refaire des achats derrière.

Pour en mettre 2 en // aucun soucis il suffit de les mettre bien parallèles puis de les monter dans une mandrin de viseuse. Une fois allumer ils vont se torsader ensemble sans soucis.

[gortex3D]

Je suis vraiment bête. J'ai pas penser que pour corriger mon soucis de puissance je pouvais changer de kanthal. Ce soir j'ai donc changer mon kanthal avec mon alim de 24V et est donc utiliser mon 0.20 à 46 ohm/m

A 13 ohm j'ai la puissance nécessaire pour faire un pliage a première vu. Il faut que je fasse l'essais plus long demain dans la journée par contre à cette longueur la je n'ai que 25cm de kanthal utile. Ca me donne donc P=(UxU)/R=(24x24)/13=44 watt

Je pense qu'a 50 watt pour 25cm c'est pas mal du tout. J'ai fait un essais à 10 ohm ca me donne moins de 20cm utile mais le fils devient très très rouge et une simple vibration l'a fait casser et ca me donnait une puissance proche de 60 watt.

Il me faudra donc à priori une puissance de 100 watt pour 50cm pour avoir une bonne température du moins a condition que le kanthal en 0.20 est les mêmes températures à la même puissance que le 0.30.

Donc si je ne dis pas de bêtise si je torsade 2 fils résistif de kanthal de 0.30 ca devrait me donner 5 ohm pour 50cm et donc si je fais P=(24x24)/5=115 watt et je devrais avoir une temperature qui devrait être pas mal. Qeue pensez vous de mon raisonnement

[Antoane]

Bonjour,

le kanthal en 0.20 est les mêmes températures à la même puissance que le 0.30.

Oui, température et puissance sont directement liés.

Donc si je ne dis pas de bêtise si je torsade 2 fils résistif de kanthal de 0.30 ca devrait me donner 5 ohm pour 50cm et donc si je fais P=(24x24)/5=115 watt et je devrais avoir une temperature qui devrait être pas mal. Qeue pensez vous de mon raisonnement

Oui, c'est ce qui t'est proposé en #19

J'ai pas trop envie non plus d'acheter une alim 24V 15A pour qu'elle ne convienne pas (tension trop faible, puissance trop faible, tension non utilisable pour une régulation, ...) et donc devoir refaire des achats derrière.

Avec un double fil 0.3 de 50cm, tu as 5ohm et 115W sous 24V, soit ~5A.
Tu pourras légèrement jouer sur le courant en ajoutant qq cm de fil résistif en série avec le fil utile proprement dit. Un régulateur per se ne se justifie ici pas, à moins que tu veuilles pouvoir faire varier la température du fil lors de l'utilisation.

Avec un fil de 2,5ohm/m et une alimentation de PC (de récupération) dont tu utilises le 12V, tu évites d'avoir à acheter une alim 24V...

[gortex3D]

En même temps une alim 24V 5A va me couter dans les 15€. Du fils résistif de 2.5ohm ca va me couter un peu près 9€ + une alim d'ordinateur a racheter car la seul que j'avais est HS. Donc pas sur que se soit rentable. A voir si j'arrive a trouver une alim pas trop cher.

Sinon si je souhaite avoir une régulation de la température quel montage me faudrait il ?

[alainav1]

bonjour,
"Sinon si je souhaite avoir une régulation de la température "
quelle temperature veux tu reguler ?
pour info un fil pas cher et solide
http://www.conrad.fr/ce/fr/product/4...f=searchDetail

[gortex3D]

Merci pour l'info pour le fils résistif.

Je me suis mal exprimer. SI je souhaite faire un variateur de température quel montage me faudrait il ?

[alainav1]

puisque la resistance est fixe
tu fais varier la tension donc l'intensité va varier et comme la temperature est fonction de la'intensité tu la feras varier
ou tu fais un generateur d'intensité
l'avantage d'un variateur d'intensité c'est que la longueur du fil n'a pas d'importance .
cordialement
Alain

[gortex3D]

Merci pour ces explications. Est ce que vous auriez un montage à me proposer (un schéma, un kit, ...) pour créer un générateur d'intensité qui pourrais convenir à mon usage?

[Antoane]

Bonjour,
En PJ deux schémas.
A gauche un régulateur d'intensité, à droite un régulateur de tension avec protection contre les court-circuits.


Le régulateur de gauche fonctionne en comparant la tension présente aux bornes d'une résistance de valeur connue (R1) à une consigne fournie par le potentiomètre U1. Avec les valeurs du schéma, le courant max est d'environ 10A.
R1 doit tenir ces 10A, c'est à dire qu'elle doit faire au minimum 5W. Elle peut être constituée de 2 réssitances de 0,1ohm mises en parallèle.
Si tu ne souhaites pas aller au delà de 5A (ce qui apparemment serait serait moins dangereux pour ton fil), tu peux mettre un potentiomètre de 500ohm.
Accessoirement, R1 peut être constituée de fil kanthal de la bonne section / longueur (ex : 4 fils 0.3 de 1cm torsadés). Difficulté : ce fil ne se soude pas à l'étain-plomb, il faudra probablement le sertir.
U2 est un AOP qqcq.
M1 est un transistor MOSFET de puissance qqcq (>50V, 20A), à la Rds_on la plus faible possible (qq milliohms à dizaine de mohm).

Le régulateur de tension, à droite compare la tension appliquée à la résistance chauffante à une tension de consigne fournie par le potentiomètre U3.
Q1-R5 réalisent la protection contre les court-circuits. R5 est du même type que R1, détaillée plus haut.
M2 = M1.
Q1 est un NPN qqcq (BC557, 2N2222...)


Une difficulté particulière dans ces circuits est que l'on travaille avec de forts courant et des résistances très faibles, pour lesquelles la résistance des fils n'est plus négligeable. Les connections doivent donc être particulièrement soignées, en particulier autours de R1/R5. Ces deux résistances doivent être montées en "4 fils", c'est à dire avec deux fils pour la puissance (celui qui va vers la masse et celui qui va vers M1/2) et deux autres pour la mesure de tension.
C'est pour ca que les liaisons peuvent paraitre étrangement dessinées sur les schémas : elles représentent non seulement les liaisons électriques mais également leur agencement physique.
Ceci dit, autant c'est important autour de R1, autant le reste... Un peu moins

[Antoane]

Bonjour,
Les deux schémas proposés en post#28 sont des régulateurs linéaires, donc M1/2 chauffent, ils doivent être montés sur un radiateur de taille conséquente.

En PJ un montage à découpage.

Ici, on ne régule pas, la boucle est ouverte. Néanmoins, comme la charge n'est pas appelée à varier beaucoup, une régulation n'est pas forcément nécessaire. L'avantage principal est que les composants dissipent dans ce montage très peu.
Les mêmes conseils sont de mise quant R3, et le câblage.
M1 devrait "ne pas être trop gros" pour pouvoir commuter relativement rapidement. Le IRF2907z n'est donc ici pas le meilleurs choix.

[terriblement]

Salut,
j'ai un petit peu de mal avec ton montage #28 en mode tension:

Par où le courant est sensé passer dans la charge ?meme si M2 est saturé, on aura au max Ualim/(charge+R5), non ?