Construcción " cama caliente " para impresora 3d ayuda con algunas fórmulas

[micron]

Hola a todos También me estoy construyendo una impresora 3d y trato de hacerlo con todo lo que encuentro por el taller y con las mínimas compras posibles.

Estoy diseñando de una placa de circuito impreso, de cobre virgen de 35 micras ( 0,035 mm ), algo que, metiéndole 12 voltios, pueda calentarse mas o menos 80 grados centígrados.
He echo un circuito de pistas de unos 18 metros de largo en dicha placa de 2,5 mm de ancho y el grosor del cobre es de 0,035 mm.
Según formula encontrada en google, la resistencia en dicho circuito es:

resistencia igual a longitud por constante de cobre 0,0171 partido todo por el área que sería el ancho de la pista de cobre 2,5mm por el espesor 0,035 mm.

El resultado es 3,52 ohmios

Los amperios 3,41 A

Los watios 41 Watios

¿SON CORRECTOS LOS DATOS ?

Si lo son, ¿ cuanta temperatura se conseguirá ?
Una pista de cobre de 2,5 mm por 0,035 mm de espesor ¿que amperaje soporta?

Con los datos que obtenga, podré variar la longitud o el ancho de las pistas, para adecuarme a la temperatura que necesito
y  no dañar las pistas por excesivamente pequeñas.

Gracias

[agassichan]

Con esta calculadora puedes hacer este tipo de calculos.

http://circuitcalculator.com/wordpress/?p=25/

Usando tus numeros a mi me dan otros valores.  Esta calculadora utiliza los datos al reves, te pide la temperatura maxima que te puedes permitir y a partir de ahi te calcula el ancho necesario de la pista.

Seguro que encontraras otras calculadoras similares que acepten otros parametros.

[micron]

Gracias por tu respuesta agassichan:
Ayer despues de mi pregunta al foro revisé el diseño y lo cambié a 9 mts longitud y 5,5 mm de ancho de pista.
Mis datos según la fórmula que expresé ayer, ( si es correcta ) tengo, 0,7935 ohmios 15,12 A y 181 W

Con estos datos he mirado la tabla de la información que me diste y "algo" cuadra.
Pero al estar en ingles y como bien dices lo calcula en base a la temperatura me "lía" un poco.

La imagen de abajo es como debería quedar la placa despues de mecanizarla 4 agujeros pasantes para 4 tornillos y
en el centro un agujero para el termistor.







Si alguien tiene información mas precisa para saber que temperatura podré obtener, os estaría agradecido.

Gracias

[agassichan]

Con la calculadora que yo te puse tienes que ir poniendo los valores a mano para conseguir lo que quieres.

Si utilizas
Current 15,12 A (corriente que pasa por la pista)
Thickness  35um (grosor del cobre)
Temperature rise 40 (grados centigrados que aumenta la temperatura de la pista)
Ambient temperature 20 (temperatura ambiente)
Trace lenght 9m (longitud de la pista)

Si ves las seccion Result for external layer in air (que se corresponde a las pistas que se ven por arriba o por abajo, la otra seccion es para placas con mas de 2 caras de cobre que van por el interior y no tocan el aire, solo disipan con la fibra)

Required track width 5.49mm (Ancho de pista requerido para cumplir las condiciones de arriba)
Resistance 0.906 ohm (resistencia de la pista)
Voltage drop 13.7V (voltage minimo para poder cumplir las condiciones. Si estas alimentando algo de 5v al otro extremo de esta pista deberias alimentar el conjunto con 13,7+5V)
Power loss 207W (potencia disipada en esta pista)

En resumen. Las pistas se van a poner a 40º por encima de la temperatura ambiente. Hay un generador de calor de 207W aproximadamente.
Eso no quiere decir que si pones algo encima se va a poner a 40º por encima de la temperatura ambiente, porque es muy complicado el calculo termico. El calculo de esta pagina se basa en que la potencia se disipa contra el aire a una temperatura ambiente determinada y eso permite hacer los calculos. Tu objetivo de 80º no se consigue con este tipo de pista. Lo normal es usar combinaciones de nicrom / mylar o kapton, lo que se suele llamar flexible heater:

http://www.ebay.es/itm/MINCO-KAPTON-9-X-7-POLYIMIDE-THERMOFOIL-HEATER-PANEL-10-OHM-HK5528R6-2L12B-/160934332273?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item25786f0771#ht_2305wt_952

Una opcion que puedes hacer es hacer la pista doble, de manera que sumarias 2x207W. Intenta no hacer angulos rectos, no son buenos cuando hay grandes corrientes o temperaturas.
Ademas, si vas a hace algo grande, busca el metodo de la plancha o por insolado, si no te vas a morir a mecanizar toda la placa.

Viendo tu dibujo, seguro que esto esta bien? Es que veo lineas que van a ningun lado... Deberia empezar en un punto y acabar en otro

[micron]

Gracias agassichan por tu respuesta:

Como ves entonces no voy muy descaminado.

La placa esta es para hacer de calefactor.

Se alimenta a 12 voltios y me interesa que se caliente de entre 60 a 100 grados centígrados aproximadamente.

Encima de esta placa de pistas de cobre se le instala un vidrio, espejo ( algo bien plano ), por lo tanto ayudará a
preservar la temperatura.
Ya ha cosas iguales o parecidas a esta echas, pero sin mas datos técnicos.
Ya tengo algo claro la teórica, ahora la haré en cnc y probare si coincide la resistencia y la temperatura.
Siempre tendré otra oportunidad de prueba pues la placa esta es de doble capa de cobre ( una por cada lado ).

Saludos

[forane]

¿Y no se despegará la pista de cobre con esas temperaturas? Tenía entendido que para un calefactor del tipo de los cristales posteriores antivaho de los automóviles, habría de depositarse sobre una base cerámica y se usaba un sistema basado en la serigrafía.
 . 

[micron]

Hola Forane:

Lo que quiero construir es : http://blog.think3dprint3d.com/2012/08/pcb-heatbed-mk2a.html

Y aguanta de entre 60 a 100 grados centígrados que es lo habitual para las impresoras 3D.

Espero que mi invento funcione tal cual, si no, tengo por detrás de esta placa otra capa de cobre
para hacer otra prueba.

Ya os comentaré que tal funciona.

La fresaré en breve y cuando tenga la electrónica que me falta la probaré y ya os diré que tal funciona.

La verdad que comprada cuesta unos 20 euros pero quería ver si podía ahorrarmelos y además que funcione el invento.


Un saludo

[micron]

Bueno... Gracias a todos por vuestras contestaciones:

Ya está construido ( una cosa menos para la impresora 3d).





Ya está probada:


Alimentado a 12 voltios hay entre bornes de la placa 10,40 voltios
Resistencia 1 ohmio
La parte trasera de la placa es de cobre completamente y se caliente aproximadamente 10 grados mas que
la parte de las pistas.
en 1 minuto se calienta a 40 grados
en 4 minutos se calienta a 75 grados y subiendo.

Como todavía no está protegida la placa con un termistor ( que irá en el centro ) no he probado de llevarla a mas temperatura.

Por cierto ¿ cual sería la temperatura máxima sin dañar las pistas ?

Si alguien quiere los ficheros para hacer la placa y ahorrarse unos euros, los pongo a su disposición.

Un saludo a todos

[FHerrero]

microm,
Si estas alimentando el circuito a 12 voltios y solamente te llegan 10,40 voltios quiere decir que los cables que llegan a la placa son de poca sección y te están produciendo mucha caída de tensión, me ha parecido ver que es cable de altavoces y si es así normalmente tienen una sección de 0,75 o 1 mm cuadrado y para la intensidad que estas manejando, +- 10 amperios, debes poner cable de 2,5 mm cuadrados.
Saludos,
FHerrero

[micron]

Hola FHerrero:

Gracias por tu respuesta:


Tienes razón que para la intensidad que tiene que manejar lo mejor es cambiar a un cable algo mayor.

No obstante es de la misma sección que la fuente de alimentación ( de PC ).

La caída de tensión se produce a la salida de la fuente de alimentación ( medida con un voltímetro ) y antes de llegar
a la placa y antes de pasar por el cable rojo negro de altavoces que has visto.
Pensaba que era la caída de tensión " habitual " para dicho consumo, unos 150 watios.

Ya me dirás si estoy errado en algo.

P.D. ya la he probado con un termistor para ajustar temperatura / ohmios de termistor y pasa de 80 grados sin problemas
        pero de momento no voy a sobrepasarlo. Pues todavía nadie me ha contestado cual puede ser el límite.

Un saludo

[FHerrero]

micron,
Si la tensión en vacío de la fuente es de 12 voltios y con la placa conectada es de 10,40 voltios o la fuente es de poca potencia y cae la tensión en carga o la tensión cae "por el camino" léase cables.
Saludos,
FHerrero

[micron]

Hola FHerrero:

Tienes razón:

Pero, la fuente es de 250 w 12 voltios y 18 amperios.

He probado a conectar dos cables que traen 12 voltios de manera que el cable sea mas "gordo".

Pero sigue cayendo la misma tensión.

Puede también que la fuente esta de pc esté algo tocada y no de los 18 amperios, motivo por el cual hay
esa caída de tensión.

Es que no tengo manera de medir tantos amperios con el tester.

Pero la pregunta sigue en el aire ¿sabremos cuanta temperatura aguantará el "invento" sin dañarse?

Un saludo a todos

[tio_gil]

Un truquito para medir tanta corriente: hazte con una R de potencia de muy bajo valor ohmico (p.ej, 50 mohm) (de esas que van en disipador de aluminio) o un shunt directamente (mucho mejor. Suelen aparecer por internet) y en vez de medir Amperios, mide voltios (para ser exactos, milivoltios), y luego aplica la ley de ese pesado.... como se llama....ah si, OHM !! 

Cuanto más bajo el valor de la R, mejor, pero implica que los milivoltios los tengas que medir mucho mejor (aparato de mejor calidad). Hay que llegar a un punto de equilibrio

[cicatral]

Lo mas seguro es que el problema sea la fuente de PC, NO se puede sacar deuna sola toma toda la intensidad declarada por el fabricante, los consumos de las salidas han de estar EQUILIBRADOS, porque si no la fuente hace cosas raras o se bloquea, te pongomun enlace a otro foro, si esto no se piede hacer os ruego me lo digais, pero se habla largo y tendido del tema.

Saludos

http://www.cientificosaficionados.com/foros/viewtopic.php?f=7&t=16011&start=0
http://www.cientificosaficionados.com/foros/viewtopic.php?f=7&t=15925&start=0

[micron]

Hola a todos:

Hoy mismo he desmontado la fuente y he soldado unos cables de mayor calibre tanto al positivo
como al negativo de 12 voltios.

Pero no hay mucha diferencia con la caída de tensión ( algo mejor eso si ).

El motivo entre otros ( como comentáis ) es :

La fuente es antigua, no estas modernas que dan 450 w, esta indica no exceder de 250 w entre las 3 tensiones
disponibles. Por lo tanto veo que esta fuente no me servirá para sacarle los amperios que quería.

No obstante acabo de pedir a China una de 12 voltios 30 amperios por 22.34 Euros y está muy bien sus dimensiones.

Gracias también por recordarme que se podía medir los amperios con ese método.

Un saludo