Temperaturregelung mit PID-Regler und SSR Relais für 15€

Artikel vom 06.05.2018 um 15:12


An meinem Pizza- und Härteofen, die ich für die Wärmebehandlung von Stählen und zum Bearbeiten von Thermoplasten verwende, habe ich nur eine analoge Temperaturanzeige mit einer einfachen An/Aus-Steuerung. Dies war mir schon lange ein Dorn im Auge, da ich weder die genau Temperatur ablesen noch einstellen konnte. Meinen Härteofen habe ich mittels Thermoelement und Multimeter selbst auf genaue Temperatur "geregelt", beim Pizzaofen war eine Temperatursteuerung dabei, die sehr Überschwungen hat.

Daher habe ich mich im Internet zu Temperaturreglen informiert und dabei einen sehr günstigen und einfachen Lösungsansatz gefunden. Aus Fernost kann ein Set für knapp über 10€ bestellt werden, welches bereits nahezu alles, was man braucht, beinhaltet. Da der Kostenaufwand sehr gering ist, habe ich nicht lang gezögert und mir das Set und eine Aufbewahrungsbox dazu gekauft.

Die Stückliste



Für ca. 10€ als Set erhältlich:
  • REX/Berme C100
  • SSR 40A (Solid state relais)
  • Thermoelement Typ K (bis 1200°C)

  • Zusätzlich ein Thermoelement Typ K - 2€
  • Kunststoffbox zur Aufbewahrung der elektronischen Komponenten - 5€
  • Altes Verlängerungskabel/Steckdosenleiste
  • Kabelendklemmen/Steckhülsen/Lüsterklemmen und Kabel(was halt vorhanden ist) 2€


Lieferumfang vom Rex/Berme PID SSR Set





Sowohl das Set als auch die Kunstoffbox habe ich bei eBay bestellt, die Kunstsoffbox war kurze Zeit später da. Da das Set auch China versandt wurde, kam dieses erst nach ca. 1-2 Monaten an (Sparversand). Da ich Temperaturen von 150°C bis 1100°C messen und Einstellen muss, habe ich mich für ein Set mit einem Thermoelement entschieden.

Sollen kleinere Temperaturbereiche gemessen werden, kann man auch zu einem PT100 Messwiderstand zurückgreifen, wodurch man in niederigeren Temperaturberiechen genauere Messwerte erreicht.

Die PID-Regler selbst haben unterschiedliche Messbereiche, Ausgabebereiche und Schaltausgänge - je nach Bestellbezeichnung. Mir ist jedoch aufgefallen, dass man die Temperaturbereiche und Ausgabebereiche auch noch nachträglich ändern kann. Dazu kann die COD-Konfiguration (in der Bedienungsanleitung von Berme beschrieben) verwendet werden.

So konnte ich zum Beispiel einen PID-Regler mit der Bezeichnung C100FK02-M*AN kaufen, obwohl diese nur für Messbereiche von 0-400°C angegeben werden (man kann diesen dann in der COD-Einstellung auf den Typen C100FK07-M*AN ändern).

Ich habe mir zusätzlich ein anderes Typ-K Thermoelement gekauft, welches etwas länger ist, damit ich tiefer in den Brennraum meines Härteofens damit komme. Dies kann auf dem Video gesehen werden.

Zusammenbau der Komponenten



Da die Kunststoffbox als erste kam, habe ich zuerst den Durchbruch für den PID-Regler angebracht. Dazu habe ich mir die 45x45mm auf der Box angezeichnet und mit einem 2mm Bohrer die Kontur in etwa ausgebohrt. Mit einem Cuttermesser und etwas Kraft konnte dann der Druchbruch rausgedrückt werden.

Man kann den Regler sowohl stationör an dem gewünschten Gerät anbauen oder, so wie ich es gemacht habe, mit einem Verlängerungskabel oder einer Steckdosenleiste mobil ausführen. Dazu habe ich meine Steckdosenleiste in der Kabelmitte zertrennt und abisoliert. Damit ich im Bedarfsfall alles wieder auseinander bauen kann, habe ich Steckverbinder gewählt.



Die Verkabelung des PID-Reglers ist relativ einfach. Es selbst wird bei uns mit normaler Wechselspannung betrieben (230VAC). Der Regler hat insgesamt 10 Kontakte, die Netzspannung muss an 1, und 2 angeschlossen werden. Kontakt 4 und 5 sind für die Ausgänge des jeweiligen Relais (mechanisch oder SSR) gedacht. Dabei ist jedoch auf die Polung zu achten. Der Plus-Anschluss muss auch an den Plus anschluss des SSR gehen und umgekehrt. Kontakt 6 und 7 sind für eine Alarmfunktion gedacht, diese wird ausgelöst, sobald der Messewert 10°C (Grundeinstellung) höher ist, als der Sollwert. Dies kann zum Beispiel von Bedeutung sein, falls das SSR defekt ist und mit den Kontakten 6 und 7 ein Öffnerrelais ausgelöst wird, was die Spannung trennt. An den Kontakten 8, 9 und 10 ist das jeweilige Messelement angebracht - in meinem Fall des Thermoelements kommt dieses an 9 und 10.



Anbei noch ein Bild von meiner Verkabelung. Das SSR Relais habe ich mit einer Hilfsplatte an den Steckrillen der Kunststoffbox befestigt. Das mitgeliferte SSR kann maximal 40A Stromfluss aushalten bei Spannungen zwischen 32-380V. Dabei ist jedoch zu beachten, dass SSR Relais nicht zu heiß werden dürfen. Daher sollte man diese ggf. mit Wärmeleitpaste an einem Kühlkörper befestigen.

Der PID-Regler und die Temperatursteuerung ist sowohl zum Heizen als auch zum Kühlen geeignet. Soll etwas gekühlt werden, kann dazu ein Parameter in den Einstellungen verwendet werden. Dazu bitte in die jeweilige Bedienungsanleitung schauen.

PID-Regler mit einem Wasserkocher testen





Ich habe alle Komponenten in der Kunststoffbox befestigt und verkabelt. Danach konnte ich meine Schaltung und meinen Aufbau mit einem Wasserkocher realtiv einfach testen. Dazu habe ich das Thermoelement in den mit kaltem Wasser befüllten Wasserkocher gelegt und einen Messwert von 60°C eingestellt. Dieser Versuchsaufbau kann auf folgendem Video beobachtet werden. Den Wasserkocher selbst habe ich an die Steckdosenleiste angeschlossen, dort sieht man auch immer gut, wann das SSR ausgelöst ist.





Dabei sieht man gut, wie sich der Messwert langsam dem Sollwert annähert und dieser dann durch an- und abschalten des Wasserkochers (Anschluss über Relais) gehalten wird. Nach diesem Test habe ich den Wasserkocher aufgemacht, damit dieser nicht bei kochendem Wasser ausschaltet. Damit konnte ich die Höchsttemperatur von Wasser (bei üblichen Luftdrücken ca. bei 100°C) mit dem Messwert des PID-Reglers vergleichen. Dieser Zeigte dann 101°C an, was für meine Anwendungen ausreichend genau ist. Sollte der Regler einen falschen Wert anzeigen (zum Beispiel durch Kontakt- oder Leitungswiderständen) kann ein Korrekturwert in dem Regler abgespeichert werden (siehe jeweiliges Benutzerhandbuch).


Hier gibt's folgende Artikel zu kaufen:



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