Calcul de la longueur maximum d'une bande de cuivre en resistance chauffante ?

[inviteb56a99fc]

Bonjour à tous, je cherche à fabriquer un plateau chauffant à partir de bande de cuivre mais je ne parviens pas à me rassurer avant d'assembler tout ça et de faire des essais empiriques. Voici les donnés de ma situation:

Je souhaite placer des bandes de cuivre de 5 ou 6 mm de large et 0,06mm d'épaisseur parallèlement les unes aux autres (pattern simple) pour chauffer le plateau d'une imprimante custom. Maximum 55°C, soit une augmentation entre 30 et 45°C au dessus de la température ambiante. Le chemin ainsi réalisé est isolé thermiquement par du Kapton puis un isolant épais d'un coté, et de l'autre une couche de silicone thermique et une plaque d'aluminium de 4mm d’épaisseur (660x220x4mm) qui emmagasine et dissipe la chaleur uniformément.

La surface du tracé ne couvre pas la totalité de la surface de la plaque d'alu, elle n’atteint pas les bord, et les bandes sont espacées de plusieurs mm. Si je les espace de 6mm pour des bandes de 6mm, cela représente tout de même près de 40m de piste...

Vous comprenez sans doute maintenant mon projet. Là où je me questionne c'est au sujet de l'alimentation. Comment calculer la consommation de ce montage et in-fine, quelle alimentation est adaptée à cette résistance chauffante ?

Merci
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[XK150]

Salut ,

Du cuivre pour faire une résistance ? Ah bon ...

Calculez la section de la bande , voir le courant maxi admissible et calculez la résistance linéaire de la bande .

[inviteb56a99fc]

Oui... Disons en nichrome alors. Ca à l'air très simple en qques mots, mais si trouver le courant admissible est dans mes cordes, calculer la resistance linéaire et en déduire la puissance necessaire à atteindre les 55°C reste mysterieux. Je vois bien que votre but n'est pas de me donner une solution toute faites, mais svp, un peu moins de cynisme ça fera pas de mal :/

[inviteb56a99fc]

... Je ne peux pas modifier le titre ni le mesage original. Je ne cherche pas à maitriser le sujet, simplement à réaliser ce montage. Je suis curieux et je tacherai de comprendre les explications que vous pouvez donnez à vos conseils et remarques, mais si j'ai vous me réorientez simplement vers les lois d'ohms et de joules, mon post ne m'est pas utile. Litteralement. Je peux tout à fait trouver la théorie sur google, merci. Nous ne sommes pas tous disposez à faire certains efforts, aujourd'hui je ne cherche pas à améliorer ma comprehension d'un sujet qui me dépasse mais qui me passionne.

Je souhaite uniquement savoir quelle type d'alimentation est nécessaire à faire chauffer à 55°C, soit environ 35°C de plus que la température ambiante, une piste en nichrome (donc...) de 1,6mm² de section et de 30m de long. Quelqu'un a t-il une réponse ou un conseil utile ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[f6bes]

Bjr à toi,
Connaitre la résistance ne suffit pas , pour déterminer une puissance.
Il faut connaitre aussi la TENSION qui sera appliquée à cette résistance ( 12v,24v ,48v, 230 v....autres ?)
Si tu ne "stabilises" pas la température (thermostat) la température ne sera pas constante.
Il faut aussi que qq" chose" absorbe cette chaleur, sinon ça risque de monter fort haut en température.
De plus 55 °....n'informe en rien sur la puissance voulue.
Une résistance de 1 watt peut facilement atteindre les 55°, mais ça ne fera...qu'un watt.
Alors qu'une de 100 watts peut rester quasiment froide.
C'est une question de surface de...dissipation de la puissance.
Bonne journée

[antek]

Oui... Disons en nichrome alors. Ca à l'air très simple en qques mots, mais si trouver le courant admissible est dans mes cordes, calculer la resistance linéaire et en déduire la puissance necessaire à atteindre les 55°C reste mysterieux.

La puissance électrique consommée a peu à voir avec la température atteinte.
Il faut d'abord déterminer les échanges thermiques entre le produit à chauffer et l'ambiant.
Personnellement, sans schéma compréhensible j'ouvre même pas un œil !

[inviteb56a99fc]

Si un modo passe il peut clors et même effacer ce topic.

[RomVi]

Bonjour

Il y a toutes les infos pour répondre. Pour chauffer cette surface il faudra environ 0.66*0.22*45*10 = 65W.
En théorie il serait possible d'utiliser des bandes de cuivre, mais pour ça il faudra une alim capable de délivrer une grande intensité sous une faible tension.
Il serait plus judicieux d'utiliser des résistances plus "conventionnelles". Du fil résistif pourrait faire l'affaire.

[inviteb56a99fc]

Merci RomVi. Dans ton calcul, le 10 vaut pour 10w/m/mm² de section je suppose. C'est une approximation valable pour le cuivre ou pour le nichrome?

Le montage serait alimenté en 12V ou en 24V. la sonde est une NTC 100K (qui ne reflect pas tant la temperature de la bande que celle du plateau en aluminium :/ difficulté suplementaire omise jusque là mais ces un detail important c'ets vrai). L'ensemble est contrôlé par un Arduino (PID et tout le toutim pour éviter l’hystérie).

[inviteb56a99fc]

Hum. Ce lien est pas mal : http://nononux.free.fr/index.php?pag...surface-cuivre

[inviteb56a99fc]

Et selon wikipedia, la conductivité thermique du nichrome est de 11,3 W/°C/m, les mètres étant ici la representation de l'epaisseur*la surface (m/m²)?.

donc pour passer de 15 à 60 degrès il y a 45°C à gagner, pour m valant lxLxh soit 0,249, ça donnerait 11,3 x 45 x 0,249 ? soit 126 W, donc 12V à environ 10,5A? C'est correct ?

[f6bes]

Remoi, Ta façon de raisonner n'est pas la bonne.
On t'as déjà dit qu'il n'y a pas de lien DIRECT entre la température et la puissance .
Crois tu que tu vas rester bien gentiment à 60° si tu AMENES TOUJOURS des calories
de façon continu?
Il faut connaitre le "point d'équilibre" qui va conserver cette temprérature et pour cela il
faut connaitre les déperditions, mais mieux un thermostat est conçu pour cela.
Tu oublies d'intégrer la masse à chauffer et le TEMPS nécessaire pour arriver à ta température.
Tu ne sembles pas avoir compris ..."comment ça marche".
Bonne journée

[Antoane]

Bonjour,

Remoi, Ta façon de raisonner n'est pas la bonne.
On t'as déjà dit qu'il n'y a pas de lien DIRECT entre la température et la puissance .
[...]
Tu ne sembles pas avoir compris ..."comment ça marche".

Romvi, qui est bien plus compétent que toi est capable de dire qqch de pertinent et pourtant tu persistes ? Peut-être faudrait-il cesser de prendre tes interlocuteurs pour des incompétents ?

Le modèle proposé par Romvi, si je comprend bien, suppose une température homogène au sein du plateau et une évacuation négligeable de la chaleur par la face arrière du plateau.
Il calcule alors la résistance thermique R_th=1/(S*h) entre la surface S du plateau et l'air en prenant un coefficient d'échange avec l'air classique, de h = 10 W/K/m².
Est alors déduite de cette résistance et de l'écart de température ΔT entre le plateau et l'ambiant la puissance P à dissiper au sein du plateau : P=ΔT/R_th.

Ce modèle permet donc d'estimer la puissance à dissiper au sein du plateau indépendamment de la manière dont elle est dissipée : résistance en cuivre, en nichrome, allumettes ou réaction nucléaire.

Si cette puissance est celle requise pour maintenir à température le plateau, il faut une puissance éventuellement supérieure pour le faire chauffer "rapidement". Il faut choisir cette puissance P_peak de manière à ce qu'il soit possible de chauffer "suffisamment rapidement" le plateau lorsqu'il est alimentée de manière nominale (la puissance dissipée étant ensuite réduite par le contrôleur*).
La constante de temps thermique vaut approximativement R_th*C_th, où C_th est la capacité thermique du plateau (probablement assimilable à celle de l'aluminium), soit le produit du volume V par la masse volumique ρ, par la capacité thermique massique c_p : C_th = Vρc_p

L'étape suivant consiste à déterminer comment dissiper cette puissance P_peak. La résistance électrique de la résistance de chauffe peut être ajustée en jouant sur la longueur et le diamètre du fil résistif. Etant donnée la tension d'alimentation nominale V_psu (12, voire 24 V, semble en effet une bonne valeur a priori) et la puissance P_peak voulue, la résistance doit avoir une valeur proche de R_heater=V_psu²/P_peak. La longueur de fil résistif à utiliser vaut alors : L_w = R_heater*S_w/ρ_w, où S_w et ρ_w sont, respectivement, la section du fil et sa résistivité.
Accessoirement (cette grandeur sert au dimensionnement de l'alimentation), la courant max dans la résistance vaut alors V_psu/R_heater

(*) : Une méthode simple consistera à alimenter la résistance par PWM (ou assimilable).

[inviteb56a99fc]

Merci Antoane, je vais prendre le temps d'étudier tout ça...

[RomVi]

Antoane a répondu à ma place.
J'ajouterai juste que j'ai pris une valeur de coefficient d'échange de 10W/m²K pour avoir une marge, mais en pratique on sera plutôt aux alentours de 6 à 7W/m²K (en raison de la faible émissivité du plateau d'aluminium). En comptant un peu de perte par le bas et la puissance requise pour la mise en chauffe ça devrait coller, mais effectivement il faut une régulation, sinon la température risque de se stabiliser plus haut que la consigne souhaitée.

En ce qui concerne la résistance on peut aussi utiliser des petits pads chauffants que l'on trouve sur Ebay aux alentours de 1 euro pièce. Personnellement j'en utilise pour réchauffer les optiques en astro pour éviter la buée.
Ils sont conçus pour être alimenté en USB, mais en les branchant 2 par 2 en série ça devrait convenir. Il en faudra une 10aine.
Je n'ai jamais essayé de les monter à 60°C donc il serait peut être prudent d'en acheter juste 2 pour faire un essai.

Un lien vers le produit : https://www.ebay.fr/itm/Protable-USB...sAAOSwWiBY-biC

[albanxiii]

Si un modo passe il peut clors et même effacer ce topic.

Bonjour,

La règle constante sur ce forum est qu'un fil qui a reçu des réponses n'est pas effacé. Si vous voulez exposer vos motivations pour cette demande, contactez un modérateur par MP.

albanxiii, pour la modération.

[f6bes]

Bonjour,

Romvi, qui est bien plus compétent que toi est capable de dire qqch de pertinent et pourtant tu persistes ? Peut-être faudrait-il cesser de prendre tes interlocuteurs pour des incompétents ?

Bjr Antoane,
Je me permets de te répondre en direct, puisque tu m'interpelles en direct.

Pour commencer je ne m'adressais pas à Romvi comme tu le as l'air de le supposer!
Donc je ne met nullement en cause les compétences de Romvi.
Je m'adressais à celui qui a posté (Facco) le message précédent le mien.
Je pensais que c'était assez clair.

Je formulais qq base s, il me semble, de bon sens (mais je suis peut etre idiot).
Bases à prendre à compte dans la démarche .
Je vois bien souvent le belles formules, mais lorqu'on voit (suppose) le niveau de
l'interlocuteur ( ça n'a rien de péjoratif ) , faut peut etre en revenir à plus FACILEMENT
assimilable.
Mais bon, je me méprends...certainement.
Bonne journée

Bonne journée