Demande aide calcul de consommation pour monter température mini plaque chauffante 12V

[inviteccfe8c14]

Bonjour,

Je souhaiterais chauffer une surface chauffante (avec mini résistances intégrées) à l’aide d’une batterie 12V (ou 24V).
je n’ai pas encore sélectionné cette "mini plaque chauffante" mais j’ai vu qu’il y en avait une qui faisait 500W. Prenons cela pour notre calcul si vous le voulez bien.

Mon souhait serait de pouvoir faire monter la température de cette plaque à 50°C. Il faudrait donc faire passer sa température de 20 (température ambiante) à 50°, si possible en 1 minute ou 2 maxi et tenir cette température pendant 3 minutes, puis arrêter de chauffer.

Pourriez-vous m’aider à calculer la capacité en Ah de la batterie nécessaire pour arriver à réaliser une telle opération ?

Je précise que je ne suis pas bon en math, ni en physique
Dites-moi s’il manque des données …

MERCI par avance pour votre aide.

Robin
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[Antoane]

Bonjour et bienvenue sur Futura !

Il faudrait que tu définisses les contraintes liées à cette plaque chauffante, en particulier sur les dimensions et sur l'uniformité de la chauffe. Dois-tu acheter une plaque du commerce, ou est-il possible d'en créer une (si oui : avec quels moyens) ?
Il faudrait que tu décrives l’environnement thermique de la plaque chauffante : qu'y-a-t-il au-dessus ? comment est-elle isolée en dessous ? comment est-elle constituée (grosse semelle en acier, etc.) ?
Pourrais-tu fournir un lien vers la plaque que tu "as vue" et qui te plairait ? J'imagine qu'elle est prévue pour fonctionner en 230 Vac, et non en 12Vdc.

Quelles sont les contraintes en matière de précision de température ? as-tu réfléchi à quel capteur de température tu entends utiliser ?

[inviteccfe8c14]

Bonjour Antoane et merci pour ta réponse rapide,

En fait il manque des explications apparemment ...

Ce n'est pas une "plaque chauffante" pour chauffer des casseroles mais une plaquette chauffante qui sera montée avec un mini boitier électronique qui commandera la mise en chauffe de cette mini plaque. Ce boitier électronique n'est bien évidemment pas encore réalisé. Il le sera, soit par moi si j'arrive à avoir vraiment toutes les infos, soit par une connaissance plus calée pour le construire.
Ceci m'aidera au quotidien car cette manipulation il me faut la faire plusieurs fois par jour ... et cela changera ma vie !!!

Voici les caractéristiques de cette fameuse mini plaque chauffante qui fera à peu près 12cm x 12cm : Donc 144 cm²
Je vois que la densité en Watt est de 0.1-1.5 W/cm2 Si on prend 1W (pour monter la température de cette plaque à 50°C je pense que ce n'est pas haut) nous aurons donc à peu près 150W de consommation.
Je confirme que c'est bien avec une batterie au plomb (la plus petite possible) 12v que je devrai faire fonctionner ce système (1,2Ah serait bien).

Je sais que W = A x V J'ai donc : 150 = A x 12 donc A = 150/12 = 12,5 Est ce que cela veut dire que je vais consommer 12,5 Ampère si je fais fonctionner le système pendant une heure ? ... En fait il me manque la donnée de la température au bout de combien de temps cette plaque sera à 50°C ??...

Résistance : 750 M&Omega (données d'Alibaba jamais très claires) ...
Je pense qu'il va falloir utiliser la donnée de la résistance en Ohm non ? Peut être bien obtenir des joules ou Kj ... mais là ça me dépasse

Pourriez vous m'aider s'il vous plait ?

Voici le lien pour voir la plaque chauffante :
https://french.alibaba.com/product-d...24b1521aTrrqIO

ATTENTION bien cliquer sur : 12V 50W pour avoir les caractéristiques suivantes :


Industries applicables:
Hôtels, Fermes, Restaurant, Usage domestique, Impression Magasins

Condition:
Nouveau

Type:
Réchauffeur d'air

Source d'énergie:
Électrique

Point d'origine:
Jiangsu, China

Marque nom:
Hongtai

Dimension (L*W*H):
Emballé

Poids:
0.08 kg

Tension:
220 v et peut être personnalisé, 12 V-660 V

Certification:
CE

Service après-vente fourni:
Centre de service outre-mer disponible, Pièces de rechange gratuites, Vidéo soutien technique, Support en ligne

Plage De température:
-60 ~ 250 ° c

Densité en watts:
0.1-1.5 W/cm2

Écart de taille:
±0. 5%

Résistance d'isolation:
750 MΩ

Tension de tenue:
2000 V/min

Taille maximale:
4000*1500mm

Taille minimale:
30*50mm

Épaisseur:
1.5mm

Garantie:
Un an




MERCI pour votre aide.

Robin

[Antoane]

Il faut déterminer en premier lieu la puissance nécessaire. Pour cela, il faut connaitre l’environnement de la plaque :
- est-elle suspendue dans l'air à l'horizontal ?
- est-elle suspendue dans l'air à la verticale ?
- est-elle suspendue dans un bac d'eau de grand volume ?
- est-elle collée à un gros bloc d'acier ?
- etc.

Une fois la puissance définie, on pourra discuter de l'alimentation et du système de régulation à choisir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Janpolanton]

Bonjour,
C'est pour une imprimante 3D ?

[inviteccfe8c14]

Merci pour ta réponse toujours aussi rapide

Antoane : Cette plaque sera entourée autour d'un tube en alliage de type aluminium...

Janpolanton : Heu non ce n'est pas pour une imprimante 3D (c'est pour une raison médicale).

[Antoane]

Antoane : Cette plaque sera entourée autour d'un tube en alliage de type aluminium...

De quelles dimensions (il faut ici donner 3 grandeurs) ?
la surface extérieur est isolée ? à l'air ?

Il y a des normes particulières, "assez" stringentes, pour les dispositifs médicaux.

[inviteccfe8c14]

La plaque chauffante viendra donc entourer un tube... elle aura donc une surface "fermée" (en contact avec le tube) et l'autre coté à l'air libre (dans une pièce de type chambre chauffée l'hiver).
Le tube fait 12 cm de long et 2cm de diamètre. Il est creux mais fermé aux deux extrémités... je ne connais donc pas l'épaisseur de la matière le constituant.

Coté médical non non ne t'inquiète pas il n'y a aucun risque. On n'a aucun contact avec rien de sensible.

[Janpolanton]

Utiliser un produit chinois alibaba pour une appli médicale, je ne m'y risquerais pas.
Pour le chauffage, je verrais bien un module Peltier de 100W utilisé en "Hot side" par exemple.
Pour la régulation de température, une thermistance collé sous la plaque et une régulation PWM / PID (un petit microcontrôleur fera ça très bien).
J'utilise ce système sur une de mes imprimantes 3D (je monte à 50°C sans problème)

[inviteccfe8c14]

Merci pour tes conseils Jampolanton...
Ton système peut il fonctionner avec une batterie ? Au plomb 12v ou lithium 12/36v ?
Pour le côté "médical" je le répète il n'y a aucun risque.

[Janpolanton]

Bien sûr que ça peut fonctionner, mais la question qui tue est : combien de temps compte tu utiliser cette chauffe?

Un calcul rapide avec 100W sous 12V donne une intensité >8A et de 2.7A sous 36V.

[Antoane]

Bonsoir,

Le tube fait 12 cm de long et 2cm de diamètre. Il est creux mais fermé aux deux extrémités... je ne connais donc pas l'épaisseur de la matière le constituant.

Ne connaissant pas l'épaisseur de métal, on peut se placer dans un pire-cas et supposer que le tube est plein de métal, ou faire une supposition raisonnable quant à son épaisseur.
Cela te permet de calculer la capacité thermique C_th du tube, connaissant le volume de métal et la capacité thermique volumique (ou en tous cas massique) de l'aluminium (https://www.engineeringtoolbox.com/s...als-d_152.html).

La plaque chauffante viendra donc entourer un tube... elle aura donc une surface "fermée" (en contact avec le tube) et l'autre coté à l'air libre (dans une pièce de type chambre chauffée l'hiver).

Cela permet de calculer la résistance thermique de convection entre la résistance chauffante et l'air ambiant, en utilisant la formule :
R_th = 1/(h*S) où h = 10 et S est la surface à l'air du tube.

On peut alors déterminer la constante de temps thermique du montage : =R_th *C_th

Le circuit est équivalent à un circuit RC parallèle attaqué par une source de courant (ou de puissance thermique), on le résout pour obtenir que la puissance requise vaut :


où t_th est le temps de chauffe demandé (60 à 120 secondes dans ton cas)
et ΔT = 30 °C (il faut passer de 20 à 50 °C)

C'est un calcul approximatif puisque la valeur de h pourrait aller de 4 à 10 environ suivant les conditions et qu'il y aurait quelques résistances thermiques supplémentaires à prendre en compte, mais cela donne au moins une base de départ.



@Janpolanton : cf post#1 :

Mon souhait serait de pouvoir faire monter la température de cette plaque à 50°C. Il faudrait donc faire passer sa température de 20 (température ambiante) à 50°, si possible en 1 minute ou 2 maxi et tenir cette température pendant 3 minutes, puis arrêter de chauffer.

[Janpolanton]

Merci @Antoane, j'ai de la crotte dans les yeux...

Un module Peltier du type TEC1-12706 par exemple (ceux que j'utilise) a une différence de température d'environ 65°C et une puissance de chauffe de 65W sous 15V (50W sous 12V environ).
J'utilise une plaque chauffante en alu de 200 x 200 x 3.
Avec 2 modules en //, on devrait pouvoir tenir les spécifications demandées.
La grosse conso sera lors de la montée en température jusqu'à la consigne.

On peux, moyennant finances y adjoindre un contrôleur PID / PWM du commerce ou broder un schéma autour d'un µContrôleur.
Mais ça, c'est pour la suite des festivités.

Il est simple dans un premier temps de se procurer le matériel basique (plaque d'alu + modules Peltier) et de faire les premiers essais et mesures en temps réel.

[inviteccfe8c14]

Wahou ! ... le niveau monte et j'ai un peu de mal à suivre en fait.

Merci à vous deux en tout cas. Je vais tenter de bien comprendre ta formule @Antoane et essayer d'avoir un résultat même s'il peut rester très approximatif... Car mon but est bien de valider l'idée de pouvoir alimenter ce système par batterie...

@Janpolanton Merci pour tes conseils également ... il faut que je regarde de plus près de quoi tu parles car là aussi je suis un peu largué ...
Bon pour enlever toute crainte sur le coté "médical" je vais vous dire à quoi va servir ce montage (je ne voulais pas raconter ma vie ici, mais je vois que le mot "médical" fait peur) : Je dois m'appliquer, plusieurs fois par jour et même parfois de nuit, des sortes de cataplasmes. Ces derniers doivent être chauffés à une température approximative afin d'enclencher la réactivité du produit ... A l'heure actuelle je dois faire ça dans un casserole en bain marie (cataplasme dans un sachet de protection) ce qui est contraignant et franchement pas très précis (souvent trop chaud ou pas assez) ... Dans notre système le cataplasme ne touchera pas la partie chauffante et se situera à 10 cm (à peu près). Il ne recouvrira pas tout le tour de la partie chauffée c'est pour ça que je ne l'ai pas précisé @Antoane. Voilà là il est 6h du mat et je viens de faire chauffer le premier bain marie de la journée ... le nombre peut être très variable, mais je peux l'anticiper quelques heures avant ... Si je pouvais utiliser ce système sur batterie ce serait vraiment top pour moi car je pourrais alors le prendre avec moi lors de mes déplacements etc.
Voilà vous savez tout.
Encore un énorme MERCI à vous deux pour votre aide...
Je vais tacher de reprendre tout ça dans la journée afin de tenter d'avoir des valeurs de consommation pour, enfin, savoir si l'alimentation par batterie est jouable ou pas.
A +

[Janpolanton]

Bonjour,

Bon pour enlever toute crainte sur le coté "médical" je vais vous dire à quoi va servir ce montage

Ah! il était temps...

Dans notre système le cataplasme ne touchera pas la partie chauffante et se situera à 10 cm (à peu près)

Par lévitation?

Comment comptes-tu transférer la chaleur de la plaque à la masse à chauffer et quelle est cette masse?

Fais-nous un petit crobard de ce que tu projettes de réaliser.

PS: J'ai de plus en plus de doutes pour le fonctionnement sur batteries où alors il te faudra trimballer une batterie de voiture

A te lire.

[inviteccfe8c14]

En fait j'ai déjà fais des tests en chauffant cette fameuse barre à 45 / 50°C en positionnant les cataplasmes au dessus pendant 2/3 min c'est parfait ... Je sais donc que la bonne température est bien entre 45 et 50°C et que ça fonctionnera.
Je vous propose plutôt de rester concentré sur LA question ... combien le fait de chauffer cette barre à 45/50°C va "manger" d'électricité ...
J'ai tenté de regarder et comprendre les formules d' @Antoane mais je dois avouer que je nage pas vraiment en surface là ...

[Antoane]

As-tu réussi à calculer Rth et Cth ?

Donc tu as pu en déduire =R_th *C_th ?

A défault, je ferais l'application numérique en soirée (ou demain).

[f6bes]

Bjr Robin100,
Il serait bon qu'on ait une vue "d'ensemble" sur ce que tu veux réaliser et e pourquoi de ton choix ?
Là tu divulgues au compte goutte le pourquoi de ta demande. Que ce soit médical:...pourquoi pas.
Nécessité de chauffer par une batterie....POURQUOI ce choix ? (tu aurait pu dire le pourquoi)
Ce montage doit etre "nomade" (utilisation HORS du secteur EDF ).
Les "petits détails" permettent d'aider à comprendre le pourquoi des choses.
Bonne journée

[paulfjujo]

bonjour,



un chauffage par tube infrarouge /rouge est-il envisageable .. chauffe à distance par rayonnement .
mais risque de desecher le cataplasme.

un chauffage par induction .. mini micro-ondes .

un élément Peltier pour chauffer .. pourquoi pas, mais quid du rendement ?
une grosse partie de l'energie est perdue par le coté FROID (inutile ici.)
un vrai élément chauffant serait préférable.

avec 120W 12V =>10A il faudrait une batterie de capacité de 50Ah !
pour limiter le courant usuel à Capacite/5
pour conserver une bonne durée de vie de la batterie.

[Janpolanton]

J'ai proposé un élément Peltier pour éviter l'utilisation de fil résistif et effectivement le rendement est moins bon, mais ça fonctionne!

L'infrarouge pourquoi pas.

Le chauffage par induction me semble difficile à mettre en œuvre dans le cas présent.

Mais laissons lui le soin de nous présenter / dessiner ce qu'il a en tête.

une grosse partie de l'energie est perdue par le coté FROID (inutile ici.)

Il pourra rafraichir une canette de bière...

[omega.067]

Un module Peltier du type TEC1-12706 par exemple (ceux que j'utilise) a une différence de température d'environ 65°C et une puissance de chauffe de 65W sous 15V (50W sous 12V environ).
J'utilise une plaque chauffante en alu de 200 x 200 x 3.

Il est simple dans un premier temps de se procurer le matériel basique (plaque d'alu + modules Peltier) et de faire les premiers essais et mesures en temps réel.

La plaque chauffante viendra donc entourer un tube... elle aura donc une surface "fermée" (en contact avec le tube) et l'autre coté à l'air libre (dans une pièce de type chambre chauffée l'hiver).
Le tube fait 12 cm de long et 2cm de diamètre.


Hello crois tu que ce soit "possible" d'enrouler un élément Peletier, autour d'un cylindre de ±25/30 mm de diamètre ???
Michel

[Antoane]

Bonjour,

Indépendamment de la faisabilité d'enrouler un élément en céramique :
s'il y a une face plus froide que l'ambiant, c'est que de la chaleur est transférée depuis cette face vers... Ailleurs. Hors, ce ailleurs ne peut être que la face chaude. Le "rendement" du peltier est alors >1, meilleurs que celui d'une résistance.

[Janpolanton]

En fait, je me rends compte que je n'ai rien compris à son système.
Au départ, il parlait d'une plaque et ensuite d'un tube qui entourait cette plaque.
Va savoir Charles...

[omega.067]

En fait, je me rends compte que je n'ai rien compris à son système.
Au départ, il parlait d'une plaque et ensuite d'un tube qui entourait cette plaque.
Va savoir Charles...

hé, hé, en fait, c'est une plaque qui entoure un tube
au fait, entourer le tube avec du fil chauffant (résistant) mais faut trouver l'isolant
Michel

[bobflux]

Difficile d'enrouler le peltier autour d'un tube...

[omega.067]

re
En fait j'ai déjà fais des tests en chauffant cette fameuse barre à 45 / 50°C en positionnant les cataplasmes au dessus pendant 2/3 min c'est parfait ... Je sais donc que la bonne température est bien entre 45 et 50°C et que ça fonctionnera.

donc le cataplasme est posé sur le cylindre et pas placé dedans ?
j'dis ça, j'dis rien, mais en "détournant un fer à friser, ce serait pas une piste ??

[bobflux]

Je dois m'appliquer, plusieurs fois par jour et même parfois de nuit, des sortes de cataplasmes. Ces derniers doivent être chauffés à une température approximative afin d'enclencher la réactivité du produit ... A l'heure actuelle je dois faire ça dans un casserole en bain marie (cataplasme dans un sachet de protection) ce qui est contraignant et franchement pas très précis (souvent trop chaud ou pas assez) ... Dans notre système le cataplasme ne touchera pas la partie chauffante et se situera à 10 cm (à peu près).

Si le cataplasme est dans un sachet, ça doit avoir une forme plutôt plate, non ? Dans ce cas pourquoi un tube ? Ce ne serait pas plus simple de mettre le sachet en sandwich entre deux plaques chauffantes ?

Je te pose la question parce que, si tu as une plaque chauffante souple et fine comme celle que tu as mis en lien plus haut et que tu envoies de la puissance dedans... elle va chauffer. Là où elle est en contact avec l'objet à chauffer, elle lui transmettra la chaleur. Mais si le contact n'est pas uniforme et qu'il y a des endroits où ça ne touche pas, alors à ces endroits la chaleur n'ira pas dans le cataplasme, et la plaque chauffante risque de surchauffer. En plus si ton cataplasme est dans un sachet plastique, et qu'il y a des points chauds sur la plaque chauffante là où ça ne touche pas, et que le truc bouge, et que le sachet plastique touche les points chauds, alors il va peut-être fondre !

Le chauffage au bain-marie c'est bien parce que l'eau est en contact avec tout le produit, donc on a un chauffage uniforme sans point chaud.

Si tu veux une version "fixe" perso je prendrais une bouilloire à température réglable, ça se trouve partout. Tu appuies sur un bouton et hop, tu as de l'eau à 50°C.

Pour la version portable, ça va être difficile d'utiliser de l'eau. Donc en gardant la contrainte d'un chauffage uniforme sans point chaud, je vois deux solutions :

1) Mettre le sachet en sandwich entre deux plaques chauffantes, construites avec le film résistif chauffant mentionné plus haut, collé sur de la plaque d'alu qui va égaliser la température et éviter les points chauds. Tu peux aussi utiliser le tube d'alu prévu à l'origine, si il y a moyen de rentrer le sachet dedans et qu'il touche bien les parois.

2) Faire un mini four portable, une petite boîte isolée avec une résistance chauffante et un ventilateur. Réguler la T° de l'air, et hop.

Mais bon, comme j'aime bien les solutions paresseuses, pourquoi ne pas prendre un truc tout fait ?

Tu pourrais prendre des chaufferettes de poche (les petits sachets chauffants à base d'acétate de sodium qui se rechargent en les plongeant dans l'eau bouillante). Tu en mets quelques unes avec ton sachet dans une chaussette épaisse, et hop. L'avantage c'est que t'as pas de batterie, ça prend pas feu, etc.

Sinon il y a des chauffe-mains rechargeables, c'est comme une powerbank USB mais avec une fonction chauffage. Ça me semble une excellente idée de chauffer des batteries au Lithium

Et il y a des tasses de voyage chauffantes avec batterie incorporée, voir chez Xiaomi. En plus tu peux mettre du café dedans.

[inviteccfe8c14]

Ouh là là ... MERCI à tous pour votre participation... je ne pensais pas déclencher toute cette attention. J'en suis gêné
Bon je pense que je vais laisser tomber cette idée car, en effet, ce n'est pas gagné d'arriver à faire fonctionner le système sur batterie (sur des durée convenables et avec une batterie "portable")... est comme c'est bien ce qui intéressait dans ce système...

Je vais plutôt me rapprocher, comme l'a si bien dit @bobflux d'une solution plus conventionnelle et "existante" bouilloire, chaufferette (très bonne idée), etc.

Au fait je ne sais même pas comment on fait pour copier/coller une partie du texte d'un autre Post (chui vraiment pas doué) ...

Encore un énorme MERCI à vous TOUS :

@ Antoane @ Janpolanton @ f6bes @omega.067 et @bobflux

Robin

[bobflux]

En plus si c'est des cataplasmes pour soigner la peau, ce serait ballot de finir brûlé avec un truc DIY à base de batteries au Lithium dans la poche

Chaufferette = non explosif = bien