Hallo
Ich möchte gleich zu Beginn vorausschicken: ich habe noch nie eine
Fangspiegelheizung gebaut. Ich möchte hier nur ein paar einfache Formeln
vorstellen, die vielleicht helfen, die Zusammenhänge klarer zu machen
und eine möglichst optimale Lösung zu finden.
Zuerst muß ich zwei Festlegungen treffen:
- welche Heizleistung brauche ich? (Formelbuchstabe P; Einheit "Watt" [W])
- welche Spannung habe ich zur Verfügung? (Formelbuchstabe U; Einheit "Volt" [ V])
Damit ergibt sich der benötigte Heizwiderstand (Formelbuchstabe R;
Einheit "Ohm" [<großes griech. Omega>]) zu:
- R = (U * U) / P
und es fließt ein Strom (Formelbuchstabe I; Einheit "Ampere" [A]) von
- I = P / U
Beispiel: benötigte Heizleistung sei 0,6W; Spannungsquelle sei 9V-Akku
-benötigter Heizwiderstand: R = (9*9)/0,6 = 135 Ohm
-es fließt ein Strom von: I = 0,6 / 9 = 0,067 A = 67 mA
Die Kapazität des Akkus (Formelbuchstabe C; Einheit "Amperestunden" [Ah])
wird mit dem Produkt aus Strom und der Zeit (Formelbuchstabe t; Einheit
"Sekunde" [s] bzw. hier "Stunde" [h]), die dieser fließen kann, angegeben.
Denn die Ladung des Akku wird durch einen hohen Strom schnell, durch
einen niedrigen Strom langsam "verbraucht".
- C = I * t
Beispiel: der bereits genannte 9V-Akku habe eine Kapazität von 250 mAh = 0.25 Ah
der Strom von 0,067A kann dann: t = C / I = 0,25 / 0,067 = 3,75 h fließen
Wichtig ist, daß die Kapazität "unausgesprochen" für die Nennspannung
des Akku gilt und deshalb nicht mit der gespeicherten Energie
(Formelbuchstabe E; Einheit "Wattstunden" [Wh]) gleichgesetzt werden darf.
- E = U * C
Beispiel:
a) ein Mignon-Akku mit 1,2 V und 1800 mAh hat einen Energieinhalt von
E = 1,2 * 1,8 = 2,16 Wh
b) ein 9V-Akku mit 9 V und 250 mAh hat einen Energieinhalt von
E = 9 * 0,25 = 2,25 Wh
Hier hat man übrigens einen 2. Weg, die "Heizdauer" zu berechnen, indem
man einfach die gespeicherte Energie durch die benötigte Leistung teilt:
- t = E / P
unser Beispiel: 9V Akku mit 250mAh (Beispiel (b)); 0,6W Heizleistung
- t = 2,25 / 0,6 = 3,75 h
In der Praxis verändert sich die Akkuspannung während der Entladung. Da
der Heizwiderstand konstant bleibt, hängen Spannung und abgegebene
Leistung wie folgt zusammen:
- P = (U * U) / R
Die Heizleistung fällt also quadratisch mit der abnehmenden Spannung.
Beispiel:
- Abfall auf 70% der Nennspannung: nur noch die halbe Leistung (49%)
- Abfall auf 50% der Nennspannung: nur noch ein Viertel der Leistung (25%)
Auch die Kapazität ist in der Praxis ein variabler Wert: je höher der
Strom, desto geringer ist sie in der Regel. Außerdem nimmt sie leider
auch bei tiefen Temperaturen ab.
Zum Schluß noch eine Anregung: im Netz habe ich Bauvorschläge gesehen,
bei denen der Widerstand (bzw. Widerstandsdraht) einfach auf den
Fangspiegel geklebt wurde. Das führt dazu, daß ein großer Teil der Wärme
einfach in die Luft abgegeben wird. Würde man den Wärmeübergang zum
Spiegel möglichst gut gestalten (möglichst große Fläche; Wärmeleitpaste,...)
und zur Luft möglichst isolieren, käme man mit einer geringeren
Heizleistung aus. Dadurch würde sich unmittelbar die mögliche Heizdauer
verlängern.
Es wäre sozusagen der gleiche Effekt wie der Einsatz eines Akkus mit
höherer Kapazität.
CS,
Stefan
