Plateau chauffant

[invitee2bc629d]

Bonjour lecteurs de Futura Science,...

J'aimerais réaliser un plateau chauffant pour chauffer du plastique à 70°C,
mais n'ayant aucune notion dans le domaine de l'électronique, et après de nombreuses recherches... je me permet de lancer un nouveau sujet

Les contraintes que je me fixe sont ;
- 70°C uniformément reparties sur la plaque à 70% de sa capacité,
- Alimentation 12V de PC,

Je vois la plaque comme ceci :

- Une plaque de bois de 5mm d'epaisseur et de taille 500mmx500mm.
- Sur le dessous de la plaque, l'installation de fil électrique dénudé scotché sur le fond. comme un quadrillage
- Installation d'une thermo résistance.
- Isoler l'ensemble avec de la mousse polyuréthane

Mes questions sont donc :
- A quelle puissance doit-je m'attendre ?
- Combien de résistances dois-je prévoir ? Ainsi que quelles résistances choisir ?
- Quelle doit être la distance mini entre deux câbles ?
- Quel diamètre de câble dois-je choisir ?

Je met à la suite du texte une image qui représente ce que je souhaite faire....


En vous remerciant par avance.


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[Boumako]

Bonjour

Pourquoi prendre du bois, sachant qu'il n'est pas bon conducteur de chaleur ?
Quel type de plastique, quelle quantité et quelle forme vas tu poser dessus, en combien de temps doit il chauffer ?

[invitee2bc629d]

Merci pour ta réponse Boumako,

J'ai choisi le bois par facilité d'approvisionnement, j'hésite avec du verre,
Mais je crains que si il y a un problème dans la répartition de chaleur, le verre craque.

Ce plateau chauffant doit servir pour une imprimante 3D, donc le plastique sur la plaque sera toujours coulé à plat.
La quantité ne doit pas poser de problèmes car c'est juste pour une question d'adhérence.
Mais je souhaiterai pouvoir utiliser toute la surface de 500mmx500mm

Le type de plastique est PLA et ABS.

[Boumako]

Du verre ne devrait pas casser avec des différences de températures aussi basse, mais pour ne prendre aucun risque tu peux prendre une plaque de métal (alu, cuivre, inox). On en trouve en magasin de bricolage.
Le problème du bois c'est que la résistance va devoir beaucoup monter en température pour atteindre 70°C sur l'autre face, elle risque même de consumer le bois.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitee2bc629d]

Je n'avais pas pensé au fait que le bois peut se consumer, tu fait bien de le faire remarquer.

Du coup, je partirai surement sur de l'aluminium, car il a la dilatation la plus faible... ( le cuivre est légèrement inférieur mais plus cher)

Sinon, en restant sur mes contraintes de base et en prenant une plaque en alu d'épaisseur inférieur à 2mm,
pense tu pouvoir m'aider dans le calcul de resistance et de puissance,
Ainsi que de m'aider dans le choix des composants et des cables ?

Car je connais les contraintes, mais je suis incapable de le chiffrer.

[Boumako]

Pour commencer il faut calculer la puissance nécessaire pour maintenir le plateau à 70°C. Avec une plaque d'aluminium non peinte tu as un coefficient d'échange d'environ 6W/m²°C.
Ta plaque fait exactement 0.25m², et tu dois la monter de 70 -20 = 50°C au dessus de la température ambiante, il faut donc une puissance de 6*0.25*50=75W.

Pour chauffer cette plaque on va utiliser du fil résistif (pas de fil électrique, la résistance serait trop faible). Comme tu l'as dis plus haut il faut isoler la face du dessous, on va plutôt utiliser du Depron, qui ne coute pas très cher et se travaille facilement. Exemple ici : http://www.bricodepot.fr/toulon/plaq...rude/prod3553/
La fiche technique du Depron stipule 70°C maxi, or les résistances seront forcément plus chaudes que le plateau, il faut donc mettre un isolant intermédiaire. Je te conseille de simplement mettre une plaque de carton ondulée.
Entre la plaque d'alu et le fil résistif il faut réaliser une isolation électrique. Pour ceci tu peux prendre un carré de tissu de verre : http://www.bricodepot.fr/toulon/fibr...dard/prod3578/

J'ai réalisé une simulation avec 10mm de Depron, 4mm de carton, le fil résistif, une feuille de tissu de verre et la plaque d'alu:


La simulation confirme une puissance 75W pour 70°C, avec une puissance perdue par le bas de 35W. La résistance doit donc fournir un total de 110W. On vérifie également que la plaque de Depron atteint 60°C maximum au point le plus chaud.

La température reste homogène 5cm autour du fil. Tu pourrais les espacer de 10cm, mais afin de limiter la puissance surfacique je te conseille d'en mettre environ 1 tous les 5cm comme des barreaux, pas besoin de faire une "grille". Je te conseillerai également de mettre tous les passages de fil en parallèle sinon le fil ne sera pas évident à trouver (faible résistance).

En ce qui concerne le fil si tu fais 10 passages il faut donc quelque chose capable de produire 110/10=11W, sous 12V avec une longueur de 50cm.
R=12²/11=13 ohms, soit 26 ohms/m.

Si rien n'est disponible à cette valeur précise il est toujours possible de varier un peu les longueurs pour retrouver la bonne puissance. Il est également possible de rajouter un peu de Depron en dessous pour diminuer (légèrement) la puissance requise.

Idéalement il serait tout de même préférable de surdimensionner un peu la chauffe, mesurer la température et de faire une petite régulation.

[invitee2bc629d]

Merci encore Boumako,

J'ai encore quelques petites questions,...

Je souhaite faire un plateau chauffant fonctionnant à 70°C à 70% de sa capacité,
si je reprend tes calculs cela donnerait : 100-20= 80°C Soit ; 6*0.25*80=120W.

Combien de puissance perdu par le bas cela ferait selon toi ?

Est ce que le carton, comme mon choix d'une plaque en bois, ne risquerait pas de prendre feu ?

Est ce que le depron serait suffisant avec ses nouvelles données ?

Existe t'il un meilleur isolant thermique d'une bonne résistivité peu onéreux ?

Je ne suis pas sur de mon coup, mais à la fin de ton message, tu utilise la formule 2*R(0,5m)=U²/P
mais si l'on fait R/mètre=U²/(P/mètre) je trouve un résultat différent soit R/m=12V²/(11W*2)= 6,54 ohms/mètre.

Mais bon je n'y connais rien donc dsl si je dit n'importe quoi...


Pour les câbles, j'ai trouvé ces câbles sur conrad :
http://www.conrad.fr/ce/fr/overview/...onnement~~V=12

Est ce que ce type de câble fonctionnerait dans mon cas ?
Sur quels paramètres je peut jouer pour baisser la puissance requise ?

Je vais un test pour savoir quelle épaisseur exacte doit avoir ma plaque d'aluminium.


En tout cas merci pour tes éclairages.

Cdt.

[invite6a6d92c7]

Bonjour,

Pour la source, cherche à "Fil résistif", Le Kanthal est un exemple! Tu trouves plusieurs valeurs de résistances. Il faut raisonner ainsi : partir de la tension disponible => 12V. Puis la puissance maximale que l'on veut obtenir. On obtient la résistance totale. La résistance est la combinaison de la résistance linéaire (un certain nombre d'ohms par mètre de fil) et de la longueur. Donc, en fonction de la longueur que tu veux, tu retrouveras facilement la valeur de résistance linéaire à choisir!

[Boumako]

Non le carton ne vas pas trop chauffer car la résistance va monter à 80°C maximum. L'aluminium permet de dissiper la chaleur tout de suite. Bien sur tu peux utiliser autre chose que du carton, une bonne alternative pourrait consister à prendre des dalles isolantes de parquet (ce sont des sortes de fibres de bois agglomérées), par contre ce n'est pas un isolant très performant donc si possible il faut mettre un isolant de qualité en dessous pour diminuer les pertes, Depron, polystyrène, fibre de verre, de bois etc. L'avantage du Depron est qu'il se découpe et se colle facilement, et ne laisse pas de morceaux partout, et tu peux juste acheter une seule plaque.

Le câble que tu indiques serait parfait, dans ce cas tu peux te passer du tissu de verre vu qu'il est isolé, par contre il serait préférable de mettre quelques épaisseurs de papier alu en dessous de la résistance. pour mieux diffuser la température.

Pour ce qui est de la régulation l'idéal serait de faire une alimentation de la résistance gérée par PWM, et cette fois il faudra forcément un peu d’électronique.

[invite6a6d92c7]

Utiliser la MLI (à proprement parler) pour du chauffage, c'est un peu donner de la confiture à des cochons... L'inertie thermique permet toujours de faire des cycles "longs", après long ça peut être 0,1s, 1s ou 5 min, ça dépend! Cela permet de réduire les pertes de commutation et de simplifier la commande des interrupteurs, ce n'est pas rien. Bonne soirée!

[Boumako]

Que le cycle dure 1ms ou 1min ça reste du MLI, dans les 2 cas il faudra utiliser de l’électronique.

[invite6a6d92c7]

Il y a des limites, parce que sinon absolument tous les systèmes fonctionnent en MLI : ton ordinateur que tu allumes le matin et éteins le soir (par exemple), c'est de la MLI sur une durée de 24h. Ca serait ridicule, il faut établir une limite...

Une régulation TOR asservie ne se fait pas de la même manière qu'une vraie modulation de largeur d'impulsion, la deuxième est beaucoup plus complexe et coûteuse. Le chauffage se fait rarement en continu en forte puissance (pas moins efficace mais simplement sans intérêt!), donc on utilise des gradateurs... Commande en angle de phase en faible inertie (ce qu'on peut assimiler à de la MLI), commande en train d'ondes avec de grandes inerties (ce qui n'en est pas au sens pratique du terme, ça n'a rien à voir même si, théoriquement, ça revient toujours à découper un signal à rapport cyclique variable).

Je pense que l'on peut différencier les deux par le nombre de commutations électriques au cours d'un cycle de fonctionnement pratique, et donc au cours de la durée que la grandeur contrôlée mettra pour varier d'une façon significative! L'électronique n'est pas du tout la même dans le cas d'un découpage à 20kHz que dans une commutation toutes les 10 secondes... "Il faudra de l'électronique", certes, c'était assez prévisible puisqu'il faut une régulation! Mais il faut comparer ce qui est comparable.

[Boumako]

Non il n'y a pas de limite du durée. le principe du MLI est varier une largeur d'impulsion sur un cyce donné, de cette façon on piloter un transistor avec un arduino avec une fréquence de l'ordre du kHz, ou un four sur des durées de plusieurs minutes. Ça n'a rien à voir avec le fait d'allumer un ordi, et le simple fait que tu utilises ça comme contre argument est ridicule.
Réguler la température du plateau par MLI ne sera pas plus compliqué que de faire une régulation en tout u rien, avec les variations de température en moins.

[Boumako]

Au passage ce genre d'échange n'a pas sa place ici : Si tu veux expliquer aux pauvres incultes que nous sommes en quoi consiste une alimentation en MLI je te conseille d'ouvrir un sujet spécifique et ne pas venir troller celui ci.

[invite6a6d92c7]

Il n'y a que toi qui "trolles" ici, par ton agressivité et ton manque de respect. Les choses ont un nom, tu appelles "carottes" des pommes si ça te chante, mais moi pas! Regrouper des choses qui ont très peu en commun en pratique sous un même terme est complètement inutile et contre-productif! Si tu y vois un intérêt autre que la quasi-certitude de ne pas savoir de quoi on parle lorsqu'on l'emploie, je t'écoute...

[Boumako]

Je ne vais pas entrer dans ton jeu, je pense que l'auteur du sujet saura faire la part des choses entre les éléments que je lui ai communiqué et les tiens.