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Chauffage incubateur autonome avec CTN et pile alcaline: possible?

 

Agachoun
Agachoun ☆☆☆☆☆☆☆ 12/03/2017, 21h03 #1  
Bonjour à tous,
Voici mon challenge: imaginez une petite boîte en polystyrène expansée dont le volume permet juste de mettre un œuf. Je souhaite incuber cet œuf pendant 48 à 72h à une température de 35 à 39C avec une température extérieure de 20C
La difficulté est que cet incubateur doit être autonome (sur pile), très simple (pas de circuit).
J.ai estimé par calcul qu'une pile alcaline de 1,5v en direct sur une resistance de 5 ohms dégagerait une chaleur suffisante, et que la capacité d'une pile format D 16500mA tiendrait suffisamment ( mais test prévu dans la semaine).

Pensez vous que je puisse utiliser une CTN a la place de la resistance afin que la montée en température soit plus rapide, et qu'une fois la température atteinte le chauffage baisse d'intensité pour seulement un effet de maintien?

Merci
PS : je suis une bille en electronique, donc soyez patient et pédagogue :-)
MINUX75
MINUX75 ★★★★★★ 12/03/2017, 22h53 #2  
Le mieux est d'utiliser un thermostat avec une pile & une résistance bobinée. https://www.amazon.fr/SODIAL-Interr...rds=thermostats une CTN ne servirait à rien. Le plus dur sera de calculer la valeur de la résistance.
dspix
dspix ★★★★★★★ 13/03/2017, 09h40 #3  
Salut,

1,5/5 = 0,3A
1,5 x 0,3 = 0,45W

1) Avec une telle puissance, tu as intérêts a avoir un isolant très épais !
Une boite de cubique de 20cm de coté a une surface d'échange vers l’extérieure de 0,24m²
Avec un deltaT de 20° et une puissance max de 0,45W, le coef R mini de l'isolant devra être > 12 (ca commence a faire épais)

2) une conso de 0,3A avec une pile de capacité de 16500mAh donne une autonomie de 55h maxi.
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A+
Damien
Agachoun
Agachoun ☆☆☆☆☆☆☆ 13/03/2017, 12h15 #4  
Bonjour à tous,

Merci Minux75 pour ta proposition. L'ajout d'un thermostat est effectivement une trés bonne solution pour obtenir facilement la température ciblée. Par contre, prix plus élévé et un encombrement plus grand. J'essaye donc de voir si il n'y a pas une autre solution, même si la tolérance sur la température est plus grande.

Dans ma tête, je suis plutôt parti sur une simple pile reliée à une résistance.

Merci dspix pour ta réponse, c'est effectivement ce type de calcul que j'ai fait et qui m'a permis de conclure qu'une pile alcaline de format D pouvait suffire en terme de capacité

Effectivement le matériau doit être épais. Je pars sur un essai avec 35mm de polystyrene expansé.

Donc le montage de départ est: Pile alcaline 1.5V avec résistance bobinée de 5 ohms. Mais peut-on faire mieux?

Je reformule ma question. Si je met une CTN judicieusement choisie (exemple 5 ohms à 20°C). Est ce que le résultat ne sera pas meilleure qu'avec une resistance 5 ohms.? : Même énergiesfournie au départ à 20°C, par contre diminution de l'energie fournie au fur et à mesure de la montée en température?

En fait d'après les calculs théoriques, il me faudrait une puissance de chauffe de 0.3W en régime établi ( quand l'interieur de la boite a atteint les 37°C), et une puissance supérieure (0.5W?) au début à 20°C. Est ce qu'une CTN peut faire le job? Si oui, quelle type de CTN?

Merci de vos retours
AUDIOVALVE
AUDIOVALVE ★★★★★★★ 13/03/2017, 12h31 #5  
j'saisis poin trop le choix de la CTN.....

une CTN , plus elle est chaude plus sa résistance diminue

plus ça résistance diminue , plus le courant augmente

plus le courant augmente , plus elle chauffe ( P = RI² )

ça ce finira par un court-jus , et un oeuf dur bien cuit
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le despotisme règne par la peur la monarchie: l'honneur, la démocratie: la VERTU

Dernière modification par AUDIOVALVE 13/03/2017 à 13h44.
dspix
dspix ★★★★★★★ 13/03/2017, 13h35 #6  
Il faudrait une CTP... 35mm d'isolant sont insuffisant... Pour avoir un R>12 faut au moins 35 a 40 cm d'isolant !
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A+
Damien
tontonchristobal
tontonchristobal ★★★★★☆☆ 13/03/2017, 18h45 #7  
Bonjour Agachoun,
La solution de Minux75 est la plus accessible si tu maitrise mal l'électronique, autrement tu dois réaliser un montage (simple) basé sur un comparateur comme le LM311 ou le LM393 par exemple.
Regarde ici : https://www.sonelec-musique.com/ele...mostat_002.html c'est un montage prévu pour travailler avec le secteur, mais tu peux reprendre le principe et l'adapter. Il faudra envisager une tension d'alimentation plus haute 3 volts ou 4.5 volts.
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La seule certitude que j’ai, c’est d’être dans le doute. (Pierre DESPROGES)
Agachoun
Agachoun ☆☆☆☆☆☆☆ 14/03/2017, 12h20 #8  
Bonjour,
Merci à tous de vous pencher sur le sujet.

@AUdiovalve et @dspix: vous avez entierement raison, c'est une CTP qu'il fallait, pas une CTN. Je suis en train de terminer l'essai avec une CTN: je suis monté à 120°C au bout de 3 heures, maintenant la temperature redescend, la pile doit être quasi-vide.

Je vais commander une CTP autour des 5 ohms à faible toléreance si je trouve pour faire l'essai. J'attends également de recevoir des résistances bobinées pour essai également.

@dspix: Pour les essais, je me suis fabriqué une boite en 30mm d'épaisseur: volume intérieur est 6cm x 6cm x 6cm. Extérieur: 12 x 12 x 12. Surface intérieure: 216 cm² Surface extérieure: 864 cm².Avec du polystyrene expansé, cela me donne une résistance thermique de 0.03/0.035=0.86. J'en déduis 0.43W de puissance nécessaire.

Je prend en compte la surface intérieure, mais je pense que dans un tel cas, il y un calcul à faire, qui donnerait un résultat intermediaire entre celui donné en prenant la surface intérieure et celui donné en prenant la surface extérieure...

@tontoncristobal: la solution doit être la plus simple et la moins onéreuse possible, car ce sera dupliqué en grande quantité.

Merci de vos retours
dspix
dspix ★★★★★★★ 14/03/2017, 12h54 #9  
Salut,

La solution simple ne l'est qu'en théorie ! En pratique la température de 20°C ambiante indiqué est elle constante et fixe ? Vu qu'une pile voit sa tension baisser au fil de sa décharge, le point de fonctionnement va aussi bouger.

Pour voir si c'est faisable avec une CTP, Il faut écrire des équations !La 1ere va donner la puissance a fournir dans la boite pour maintenir 37°C pour diverse température ambiantes comprise entre 10 et 30°C par exemple. Jusque la c’est facile !
La 2nd équation va donner la température que doit atteindre l'élément chauffant pour fournir la puissance voulue.

A partir de la, tu es capable de calculer la température de l’élément chauffant en fonction de la température extérieure (et donc de la puissance a fournir).
A partir de ces donnée, tu peux donc déterminer, pour une tension d'alim donnée (1,5V), quelle devra être la valeur de la resistance en fonction de la température et de la puissance. Tu pourras ainsi deduire la courbe que dois avoir ta CTP.

Et tu recommences pour 1,4V jusqu’à 1V.

Tout ça pour que tu arrives à la conclusion suivante : il ne sera pas possible avec une simple CTP d'assurer une température constante dans la boite quelque soit l'état de décharge de la pile et quelque soit la température extérieure.
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A+
Damien
MINUX75
MINUX75 ★★★★★★ 14/03/2017, 14h19 #10  
la solution serait un thermostat, une résistance de 5 Ohm et une pile de 1,5V. Il y a bien une solution électronique, Arduino, carte DS1820 + Transistor + résistance de 5 Ohm, deux autres piles de 1,5V mais cela devient franchement lourdingue si c'est pour en faire 1 exemplaire. Sauf si on veut faire de l'électronique pour faire de l'électronique...
Agachoun
Agachoun ☆☆☆☆☆☆☆ 14/03/2017, 17h50 #11  
Bonjour,
La temperature ambiante est imposée à 20°C.
Pour la température à l'intérieur, la cible est de 37°C, plus/moins 2°C.

Concernant les équations, le plus dur pour moi, c'est de déterminer par le calcul la puissance nécessaire pour tenir 37°C avec 20°C extérieur. Le volume étant un cube, je ne peux pas assimilier sa surface exterieure ou interieur à une surface plane sans faire une grosse approximation. Par exemple, si je prend en compte la surface intérieur, la puissance doit être de 0,43W. SI je prend en compte la surface extérieure, la puissance doit être de 1,7W.... La valeur exacte doit se situer entre les 2. Idéalement il faudrait l'assimilier à une sphère..

Je pense que je fait la determiner par experimentation, en faisant varier la resistance jusqu'à stabilisation à 37°C ( avec une tension fixe arbitraire de 1,4V)

Ensuite, voici mon raisonnement: admettons par exemple que la T° est stabilisée avec une resistance de 6 ohms:
1) Soit j'utilise une resistance de 6 ohms et effectivement la phase transitoire de montée en temperature risque d'être longue, même si la pleine tension de la pile au départ donnera un peu plus de puissance dans les premieres heures.
2) Soit j'utilise une CTP de valeur 6 ohms à 37°C, qui sera plus favorable qu'une simple resistance au départ, et qui offrira un meilleur maintien ensuite...

Voila!
Et votre frère , il en pense quoi??? :-)


PS: Pour faire des essais, quel type de réistance est préférable: céramique, bobinée? Quelle est la différence à caratéristiques égales (resistance, tolerance, puissance)
MINUX75
MINUX75 ★★★★★★ 14/03/2017, 20h32 #12  
La CTP ça marche pas.
dspix
dspix ★★★★★★★ 15/03/2017, 08h38 #13  
Pour que la CTP puisse transférer de l’énergie, il faut nécessairement que sa température soit supérieure a celle du milieu dans le quel elle se trouve. Toute la difficulté est de déterminer la température de l’élément chauffant qui constitue le point d'équilibre entre les pertes et la puissance à apporter.

Enfin autre élément TRES important : la tension ! Une pile neuve c'est presque 1,6V. Une pile vide c'est en dessous de 1V. La CTP n'ira pas.

Mais tu peux toujours faire l’essai a l 'air libre pour t'en convaincre ! Alimente ta CTP a 1,6V et mesure la puissance électrique fournie et refait la même chose avec 1V.
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Damien
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