¿Cuáles son algunos problemas al ejecutar un elemento de calefacción en el modo PWM?

Activarlo y desactivarlo con un SSR de cruce por cero y una base de tiempo de 10 o 30 segundos no causará una EMI significativa (porque está cambiando en los cruces por cero).

Puede causar parpadeo de luz objetable si las luces están en el mismo circuito, de la misma manera que las impresoras y copiadoras láser a veces causan parpadeo. No debería causar ningún efecto notable en cosas que no están en el mismo circuito.

Los atenuadores y PWM de alta frecuencia pueden causar problemas de ruido / EMI, pero eso no es un problema con el PWM de baja frecuencia con conmutación por cero.

Los elementos calefactores están diseñados para manejar las tensiones mecánicas del ciclo térmico. Encenderlos y apagarlos muchas veces no suele causar problemas.

Una cosa a considerar es la constante de tiempo desde que se aplica energía a un elemento calefactor a la temperatura que cambia en lo que se está calentando. Lo más probable es que esto sea mucho más largo que un ciclo de línea eléctrica. Esto significa que el PWM puede ser bastante lento pero aún así ser mucho más rápido de lo que el sistema puede responder. A menudo, puede hacer arreglos para que los semiciclos de la línea eléctrica completa estén completamente encendidos o apagados.

Observe las ofertas de retransmisión de estado sólido y verá que hay dos tipos básicos. Uno cambia inmediatamente de acuerdo con la señal de entrada, y el otro cambia en el siguiente cruce a cero de la línea eléctrica. Tú quieres lo último. La conmutación en un cruce por cero reduce en gran medida el ruido radiado y conducido.

Una vez hice un proyecto en el que un PIC 18 tenía que controlar 24 calentadores impulsados desde la línea eléctrica y controlados por relés de estado sólido. Para cada relé, solo necesita calcular si necesita estar en este semiciclo de línea de alimentación. Eso requiere muy poco cálculo, y múltiples calentadores pueden ser fácilmente manejados por un pequeño microcontrolador como un PIC 18.

En lugar de un PWM tradicional con un período fijo y un ciclo de trabajo variable, utilicé un algoritmo de Bresenham para decidir el estado de activación / desactivación de cada semiciclo. El resto del sistema proporcionó un valor de 0-255 para cada calentador para indicar qué tan duro debe manejarse, con 0 en modo de apagado completo y 255 en pleno. Para cada calentador, mantenga un acumulador de 8 bits. Cada ciclo (del algoritmo, que es cada 1/2 ciclo de la línea eléctrica), agrega el nivel de unidad deseado 0-255. Si no lleva, mantenga el calentador apagado durante ese ciclo. En el acarreo, encienda el calentador y reste 255 del byte, que es lo mismo que sumar 1. Eso es todo. Sí, realmente es así de fácil.

El contenido de frecuencia en el peor de los casos sigue siendo 255 ciclos, como lo sería con PWM, pero los valores intermedios tienen menos contenido de baja frecuencia debido a la naturaleza inherente de la interpolación del algoritmo de Bresenham. En cualquier caso, suponiendo una frecuencia de línea de alimentación de 50 Hz, el patrón se repetirá cada 2,6 segundos, independientemente del método que utilice.

El PWM normal no es adecuado para cambiar elementos de calefacción. Simplemente porque los elementos calefactores son muy lentos para responder a los cambios en la corriente. Se necesita tiempo para que se calienten y se enfríen. Mucho más largo que cosas como motores o LEDs.

Entonces, tienes que usar una técnica conocida como "PWM lento", que es algo así como PWM, ya que tienes un ciclo de trabajo de encendido / apagado, y la relación de uno a otro define la corriente promedio, pero el período (o base de tiempo) del PWM es considerablemente más largo.

En lugar de cambiar a 500Hz, 1KHz, 20KHz o lo que sea, necesita cambiar a fracciones de Hz, por ejemplo, 0.25Hz, o una base de tiempo de 4 segundos. También se pueden usar bases de tiempo más largas, como los 30 segundos mencionados en la respuesta de Sphero.

También se debe tener en cuenta el hecho de que incluso cuando un elemento de calefacción está "apagado", todavía está muy caliente y calentando el área que lo rodea. En consecuencia, la temperatura de la cosa que intenta calentar sigue aumentando después de apagar el elemento calefactor.

Yo mismo tengo un horno de reflujo casero con un par de elementos de calefacción. Estos estoy cambiando a intervalos de no más de 1 segundo, pero no estoy usando PWM para ellos. En su lugar, estoy usando un algoritmo predictivo que intenta estimar a qué temperatura seguirá aumentando la temperatura después de que se haya eliminado la corriente y eliminar la corriente en un punto adecuado antes de que se alcance la temperatura deseada. Utiliza la pendiente de las temperaturas registradas a lo largo del tiempo, junto con una constante de extensión de calor determinada manualmente.

Me gustaría señalar que muchos controladores de temperatura REX 100, SESTOS D1S-VR, etc. utilizan un SSR estándar y un PWM estándar para controlar los elementos. Me funciona bien usando estos dos controladores.

Estoy utilizando un controlador pwm barato en mi elemento de calentamiento de agua (3kw) sintonizado a 600 vatios. Esta es una forma en que puedo maximizar mi uso solar de un sistema conectado a la red durante un período de tiempo. relé que aumentará la potencia si es necesario temprano en la mañana y tarde en la noche si es necesario. Llevo más de 12 meses funcionando sin problemas.