Grzałka do teleskopu

Pav1007 · 11 Sierpnia 2016

Częstym elementem nocnych obserwacji (prowadzonych jesienią, zima, wiosna) jest rosa lub szron osiadający na optyce teleskopu.

Są różne sposoby zapobiegania zjawisku:

można pożyczyć od dziewczyny suszarkę do włosów
- zaleta: metoda szybka i skuteczna
- wada: trzeba mieć pod ręka siec elektryczna 230V lub przetwornice akumulatorowa
- wada: 'suszenia' trzeba dokonywać okresowo, co kilkanaście minut

grzałka fabryczna
- zaleta: wybór mocy i napiec zasilania
- zaleta: w droższych modelach możliwość regulacji mocy
- zaleta: podłączamy i grzeje aż nam padnie akumulator
- wada: cena
przewód grzejny do terrarium
- zaleta: bezpieczny, tani, skuteczny, bezobsługowy
- wada: zasilanie 230V

Jeśli nie podoba Ci się żadna z powyższych opcji, jest jeszcze alternatywa, a nawet kilka:Zainteresowany?? Let's do this!

własnoręcznie wykonana grzałka rezystorowa
- zaleta: dowolne napięcie zasilania i wydzielana moc, sami decydujemy o tym przy projektowaniu
- zaleta: możliwość wykonania układu regulacji mocy oraz sterownika
- zaleta: podłączamy i grzeje aż nam padnie akumulator (o ile dobrze wykonaliśmy grzałkę)
- wada: trzeba samemu wykonać, do czego potrzeba minimum wiedzy, chęci, czasami lutownicy ;]
własnoręcznie wykonana grzałka z drutu oporowego
- zaleta: niska cena
- zaleta: duży zakres napięć zasilania
- zaleta: prostsza konstrukcja niż grzałki rezystorowej
- wada: trzeba wykonać samemu

Dobieramy grzałkę do elementu

Grzałka rezystorowa

Zmagania z teoria

Można by pominąć ten dział, wziąć losowe oporniki, polutować, podłączyć do prądu i... no i nic. Co najwyżej uda nam się coś podpalić, co raczej nie jest sukcesem.
Teoria to bardzo ważna rzecz, a tej dostarcza nam fizyka na poziomie szkoły średniej

(I tu jeszcze przypomnę -> 'rezystancja' (ang. resistance) to to samo pojęcie co 'opór', analogicznie rezystor i opornik)

Wzory

Teoria daje nam 2 podstawowe wzory:

I=U/R gdzie I-natężenie prądu w Amperach, U - napięcie prądu w Voltach,  R - opór układu w Ohmach

oraz:

P=U*I gdzie P - moc w watach

Tu dobrze jest przekształcić ostatni wzór do postaci: (właściwie nie wykorzystany w artykule, ale pomocny w praktyce)

P=(U^2)/R  czytaj U kwadrat przez R

To dlatego, że U - napięcie zasilania oraz W - moc układu to znane nam parametry jakie dobierzemy. Następnie wyliczymy opór układu i dobierzemy rezystory.

Teoria mówi nam również że łącząc oporniki szeregowo:

--|R1|---|R2|---

ich opory się sumują:

Rc=R1+R2  (Rc - opór całkowity, (R1, R2) - opory poszczególnych oporników

natomiast przez oporniki układu płynie prąd o takim samym natężeniu,

Uc = U1+U2 gdzie Uc - napięcie całkowite (na wejściu układu),
U1, U2 - napięcia panujące na rezystorach

tak wiec występuje spadek napięcia, proporcjonalny do oporu rezystora

A łącząc równolegle:

        /----||R1||---\
    ----               ----
        \----||R2||---/

opór całkowity opisany jest wzorem:

(1/Rc)=(1/R1)+(1/R2)

natomiast natężenie rozkłada się na poszczególne części obwodu zgodnie z II prawem Kirchoffa:

(I1/I2)=(R2/R1) gdzie I1, I2 - prąd na opornikach R1 i R2

napięcie na poszczególnych opornikach jest równe, bez względu na ich opór.

Po cóż ta wiedza?.
Równolegle możemy łaczyc oporniki po to by:

zmniejszyć opór całkowity (konsekwencja łączenia równoległego)
zwiększyć maksymalna moc wydzielaną w układzie
zmniejszy natężenie prądu płynącego przez poszczególne części układu

Szeregowo by zwiększyć opór.

W grzałkach polecane jest łączenie równoległe - można układ ułożyć na kształt drabinki, dzięki czemu jest elastyczny, ma dużą powierzchnie grzewczą.

Projektowanie grzałki

Ustalamy parametry naszej grzałki. Powiedzmy że ma być zasilana z 12V i wydzielać moc 4W (po bezpośrednim podłączeniu do źródła zasilania o napięciu 12V).

Obliczamy opór

I=U/R
P=U*I

ze wzoru 2 obliczamy natężenie I --> przekształcamy do:

I=P/U

u nas I=4/12 = 1/3 A.

Znamy już natężenie, korzystamy ze wzoru 1 i obliczamy opór układu przekształcając wzór do postaci:

R=U/I

u nas R=12/(1/3) = 36 Ohm

Dobieramy wartości rezystorów

Przyszedł czas na dobranie wartości rezystorów. Ten element zazwyczaj cechują 2 ważne tu parametry - opór oraz moc. ''moc rezystora'' to maksymalna moc jaka może wydzielać się na rezystorze. Będziemy dobierać rezystory ze względu na te 2 parametry.

W naszym przykładzie opór całkowity układu to 36 Ohm. Jest kilka opcji jakie można zastosować:

połączyć szeregowo np. 36 rezystorów 1 Ohm, co da 36 Ohm oporu całkowitego
łączymy równolegle 5 rezystorów 180 Ohm lub 10 rezystorów 360 Ohm, co daje 36 Ohm oporu całkowitego
połączenie mieszane: łączymy równolegle 2 szeregowe układy 5 rezystorów po 360 Ohm, co również da 36 Ohm

Sposób obmyślimy łatwo -> patrz teoria łączenia szeregowego i równoległego (wyżej)

Pozostaje pytanie o ilość, a ta zależy od przewidywanej długości paska (grzałki) jaki zrobimy. Im dłuższy tym więcej rezystorów wypada zastosować, by ciepło było równomiernie wytwarzane na całej długości grzałki.

Wybieramy 10 rezystorów po 360 Ohm.

Dobieramy moc: Łatwo jest dobrać moc w układzie szeregowym lub równoległym, w mieszanym jest to nieco bardziej skomplikowane. Studium przypadku obejmuje tylko układy szeregowe oraz równoległe. Dla uproszczenia obliczeń stosujemy te same wartości wszystkich oporników.

I tak gdy wszystkie oporniki mają takie same wartości, w układzie:

szeregowym: moc pojedynczego rezystora = moc całkowita / ilość resytorów w układzie
równoległym - analogicznie

W przypadkach rożnych wartości: wyciągnij wnioski z teorii :]

My mamy 10 oporników 360 Ohm i założone 4W mocy wyjściowej: 4/10 = 0.4 W. Czyli 0.4 W na opornik.

Z reguły w sklepach dostępne są oporniki 1/4 W, 1/2 W, 1W, my wybierzemy 1/2 W, jest to wartość wystarczająca do tych zastosowań. Oczywiście można zastosować oporniki słabsze, odpowiednio modyfikując obwód - wystarczy zastosować dajmy na to 20 oporników 720 Ohm.

Praktyka: Czyli jak to zrobi w praktyce

Wszystko policzone, projekt gotowy:

Idziemy do sklepu

600szt. rezystorów

Zakupiony pasek rezystorów (tu 2 KOhm)

Wymóżdżyliśmy 10 oporników po 360 Ohm, 1/2 W. Wchodzimy do lokalnego przedstawiciela społeczności elektronicznej, prosimy i.... Nie ma ;] Bez obawy, to normalne. Nikt nie produkuje wszystkich oporników o kolejnych całkowitych wartościach, tym bardziej że stosowane są oporniki np 10M Ohm (10 000 000 Ohm - 10 milionów omów)

Wartości są ustandaryzowane. Możemy zakupić np. 380 Ohm, przy 10 opornikach, 12V spadnie nam nieco moc, więc - dołożymy jeden opornik. Lekkie odchylenia to rzecz normalna, byle by nie przekroczyć jakiejś wartości (np moc na 1 opornik nie może przekroczyć dopuszczalnej mocy jaką można wydzielić na pojedynczym zakupionym oporniku).

Inną rzeczą jest ich cena. Napędziłem strachu? Już tłumacze, cena jednego typowego opornika małej mocy w sprzedaży detalicznej rzadko przekracza... 2 grosze za sztukę. Więc nie dziwmy się gdy sprzedawca każe nam kupić np. minimum 10 sztuk. Poza tym oporniki można dużo taniej kupić w sklepach internetowych, np autor tematu zakupił hurtowo 600 szt za 3zł 40 groszy.

Montujemy

A więc montujemy... Ale jak? Jest tyle sposobów ilu projektantów, każdy może zrobi to po swojemu. Najbardziej sprawdzone są drabinki. Wykonany przez nas układ uzyska kształt drabinki. Tu mamy klika technik wykonania.

Drabinka owijana

Druty miedziane, sztywne (tu już przy pracy)

Tak owijamy

Gdy stosujemy dużo rezystorów dużej oporności umieszczamy je blisko siebie

Gdy stosujemy niewiele rezystorów małej oporności, umieszczamy je nieco dalej od siebie, by równomiernie rozmieści je na całej długości grzałki

Będziemy owijać... końcówki oporników dookoła drutu.

Potrzebujemy:

drut miedziany (raczej nie stosujemy linki) 1mm-1.5mm (w zależności od mocy grzałki)
oporniki
tasme izolacyjną
taśma piankowana

I robimy:

tniemy 2 kawałki drutu o pożądanej długości
owijamy końcówki oporników wokół drutów by uzyskać obwód równoległy (całość nabierze kształtu drabinki) (pamiętamy że do jednego z drutów podłączymy + do drugiego - )
dołączamy kabelek zasilania (w miarę dobry kabel dwużyłowy, pierwsza żyła do pierwszego druta, druga analogicznie)
zabezpieczamy układ taśmą, szczelnie i dokładnie oklejając by oporniki nie mogły się poprzesuwać.
jednostronnie oklejamy drabinkę taśmą piankowaną, by ciepło oddawać tylko jedną stroną drabinki, tą przylegającą do ogrzewanego elementu (oklejamy stronę przeciwną).

Uzyskana konstrukcja jest sztywna, więc możemy wygiąć ją w dowolny kształt, pasujący do elementu który będziemy ogrzewać.

Drabinka lutowana

Dla bardziej zaawansowanych adeptów sztuki.
Wszystko analogicznie jak w konstrukcji owijanej, jedyna różnica: zamiast owijac nóżki lutujemy do drutu, nadmiar odcinamy

Drabinka elastyczna

Będzie to układ elastyczny, dlatego warto również wyposażyć w coś co utrzyma go na miejscu, np rzep (patrz rozdział 'zapięcie').

Potrzebujemy

plecioną linkę miedzianą, w miarę grubą (1-1,5mm)
rezystory
taśmę izolacyjną, taśmę piankowaną
lutownice, cynę, kalafonie

Do dzieła:

plecioną linkę dzielimy na dwie odpowiednio długie części
do linek lutujemy oporniki, wystające nadmiarowo nóżki obcinamy, pilnujemy by nie zrobi zwarcia - obie linki nie maja prawa mieć ze sobą innego kontaktu jak poprzez oporniki
zabezpieczamy układ taśmą izolacyjna
jednostronnie zabezpieczamy taśmą piankowaną
dołączamy kabelek zasilający (+ i - do linek 1 i 2 lub na odwrót byle do różnych linek ;] )

Tak zbudowany układ będzie elastyczny, uniwersalny.

Układ szeregowy
Układ szeregowy zazwyczaj lutujemy. Ma on niestety wadę w porównaniu do równoległego (np. drabinki): mniejsza powierzchnia grzewcza. Żeby tego uniknąć trzeba zastosować układ mieszany, dlatego polecane są drabinki

Zapięcie
Do wykonanych układów (nawet tych sztywnych) dobrze jest mieć odpowiednie zapięcie np. rzepę: do prawego końca drabinki/układu od góry przyklejamy rzepę z 'haczykami', do lewego, od dołu cześć 'puchową'. Uzyskujemy skuteczne zapięcie pozwalające zamontować grzałkę na wybranym elemencie.

Zasilanie
Kabel zasilający
Jak wyżej opisano, do układu przez zabezpieczeniem należy dołączyć kabel zasilający. Konieczne jest przylutowanie go do grzałki (uchroni przed przypadkowym zwarciem). Kabel dobieramy w zależności od mocy grzałki (płynącego przez nią prądu i napięcia zasilania). Pamiętajmy że:

P=U*I --> I=P/U

Tak więc im większa moc przy stałym napięciu tym większe natężenie płynącego prądu, a więc i odpowiednio grubszy kabel. Zbyt cienki może grzać się bardziej od samej grzałki (skrajne przypadki ;]) Natężenie zmniejszamy poprzez stosowanie wyższego napięcia, co jednak wymaga grubszej izolacji kabla. Zazwyczaj dla grzałek zasilanych napięciem do 20V i mocy do 10W wystarcza cienki kabelek dwużyłowy (10W/20V=0.5A czyli sensowna wartość).

Akumulator/bateria
W warunkach polowych grzałkę będziemy zasilać z baterii lub akumulatora (zalecany akumulator - tańszy w eksploatacji bo można podładować). Dobrze jest wtedy wiedzieć czy nasz sprzęt podoła grzałce i jak długo możemy liczy na skuteczne działanie grzałki. Akumulatory oprócz napięcia cechuje pewien parametr poprzez który wyrażana jest jego pojemność: pisze że ma X Ah lub X mAh (x to liczba). Co kryje się pod tym kodem?

Ah --> A/h czyli Amperogodzin -> Amper na godzinę --> akumulator jest w stanie dostarczac prad o danym natężeniu X przez czas jednej godziny.
mAh -> mili Amper na godzine (domena małych akumulatorków np. paluszków lub litowo jonowych z telefonów)

Tak więc zabierając ze sobą akumulator ołowiowy (stosowany np. w motocyklach) 12V 5.5 Ah możemy z niego 'zasysac' prąd o natężeniu 5.5 A przez jedną godzinę. Nasza przykładowa grzałka pobiera prąd o natężeniu 1/3 A ( 0.(33) A ), i tak 5.5Ah/0.(33)A = 16.5h - tyle bedzie pracowac nasza grzałka do czasu rozładowania akumulatora.

Używamy
W rzeczywistości sama grzałka to niewiele. Podłaczona do zasilania daje stałe ciepło, (tu 4W), tak więc trzeba by miec ze 20 róznych grzałek i dobierac w zależnosci od temperatury na zewnątrz. Do grzałki potrzebny jest odpowiedni sterownik lub przynajmniej regulator mocy:

Regulator mocy grzałki
Mikrokontrolerowy sterownik grzałki

Tego typu gadżety dają nam pełną kontrole nad grzałką i są niesamowicie przydatne.

Wersja dla ubogich/skąpców:
Sterownik po części można wykluczy budując nieco inną, bardziej skomplikowaną grzałkę - obwód mieszany. Założenie jest proste: budujemy np 5 osobnych 1 Watowych obwodów (grzałek, ale nie zaizolowanych taśmą piaskowana), najlepiej szeregowych, które łączymy w obwód równoległy, ale... nie na stale. Montujemy do tego 5 przełączników, lub najlepiej przełącznik 6-pozycyjny (lub 5, jedna część grzała by stale) i montujemy układ tak by w razie potrzeby włączać kolejne 'podgrzałki' ;].

W zasadzie jest to konstrukcja prostsza niż budowanie sterowników ale:

mamy 5 zakresów pracy pomiędzy którymi przeskakujemy SKOKOWO - brak płynnej regulacji w rezultacie czego prawie zawsze grzałka będzie grzać zbyt mocno lub zbyt słabo.
koszt przełącznika (lub przełączników) może być większy niż koszt budowy prostego regulatora na potencjometrze i tranzystorze

Dlaczego opisałem te koncepcje? Mimo wszystko może jednak by zastosowana tymczasowo / w przypadku braku części etc.

Przykładowe wyliczenia grzałek rezystorowych (obwód równoległy)
Podane wynikowe wartości oporów są wartościami teoretycznymi, w rzeczywistości niekoniecznie można dostać dokładnie takie oporniki więc można te wartości nagiąć
W nawiasach podano ilość dla wartości często spotykanych w sprzedaży.

Wartosci podane według wzorca:

NxW gdzie N - ilosc, W - opór

np: 10x360 Ohm - 10 oporników po 360 Ohm każdy

Moc pojedynczego opornika można policzyc według wzoru:

W = Wg/N gzie W - obliczona moc pojedynczego opornika,
Wg - moc grzałki, N - ilośc oporników

W przybliżeniu taka moc wydzieli się na pojedynczym oporniku. Należy dobrać opornika z zapasem mocy.

Ilość oporników można obliczy ze wzoru:

    N = Ro / Rc gdzie N - ilośc, Ro - opór pojedynczego opornika
    Rc opór całości układu

Jak obliczyć Rc --> Patrz: Teoria.

Podane tu sposoby dotyczą przypadków gdzie wszystkie oporniki są tego samego oporu.

Wartości podane są w Ohmach lub KOhm (kilo Ohmach - 1 KOhm = 1000 Ohm)

Grzałka 2W

Zasilanie 6V
I = 0.(33) A, Rc = 18 Ohm
Układ równoległy: 10x180 Ohm, 20x360 Ohm (18x330 Ohm), 40x720 Ohm
Zasilanie 12V
I = 0.1(66) A, Rc = 72 Ohm
Układ równoległy: 10x720 Ohm, (14x1 KOhm), 20x 1.44 KOhm, (25x1.8 KOhm, 29x2 KOhm)

Grzałka 4W

Zasilanie 6V
I = 0.(66) A, Rc = 18 Ohm
Układ równoległy: 10x180 Ohm, 20x360 Ohm (18x330 Ohm), 40x720 Ohm
Zasilanie 12V
Patrz: przykład omawiany w artykule.

Grzałka 8W

Zasilanie 6V
Ogólnie niepolecane.
I = 1.(33) A, Rc = 4.5 Ohm
Układ równoległy: 40x180Ohm, (18x220 Ohm),(73x330 Ohm)
Zasilanie 12V
I = 0.(66) A, Rc = 18 Ohm
Układ równoległy: 10x180 Ohm, 20x360 Ohm (18x330 Ohm), 40x720 Ohm

Grzałka 12W

Zasilanie 6V
Ogólnie niezalecane ze względu na duże natężenie i mały opór całkowity.
I = 2 A, Rc = 3Ohm
Układ równoległy: (33x100 Ohm), 100x300 Ohm, (110x330 Ohm)
Zasilanie 12V
I = 1 A, Rc = 12 Ohm (ok)
Układ równoległy: (8x100 Ohm), (18x220 Ohm), (27x330 Ohm) 30x360 Ohm
Zasilanie 24V
I=0.5 A, Rc = 24 Ohm
Układ równoległy: 10x240 Ohm, (9x220 Ohm), (14x330 Ohm), 30x720 Ohm, (41x1 KOhm)

Grzałka 14W

Zasilanie 6V
Ogólnie niezalecane ze względu na duże natężenie i mały opór całkowity.
Zasilanie 12V
I = 1.1(66) A, Rc = 10.2 Ohm (ok)
Układ równoległy: (10x100 Ohm), (22x220 Ohm), (33x330 Ohm) 36x360 Ohm
Zasilanie 24V
I=0.58(33) A, Rc = 41.1 Ohm
Układ równoległy: 10x410 Ohm, (8x330 Ohm), 17x720 Ohm, (24x1 KOhm)

Grzałka 16W

Zasilanie 12V
I = 1.(33) A, Rc = 9 Ohm
Układ równoległy: 10x90 Ohm, (11x100 Ohm), (24x220 Ohm), (37x330 Ohm) 40x360 Ohm
Zasilanie 24V
I=0.(66) A, Rc = 36 Ohm
Układ równoległy: 10x360 Ohm, (9x330 Ohm), 20x720 Ohm, (27x1 KOhm)

Grzałka z drutu oporowego
Grzałka z drutu oporowego to świetne rozwiązanie do ogrzewania teleskopów. Koszt drutu oporowego o oporze 1-50 Ohm / m (1-50 Ohm na metr) zazwyczaj oscyluje w okolicy 5zł za metr bieżący. Zakupiony drut umieszczamy w koszulce termokurczliwej lub skutecznie izolujemy.

Obliczenia
Ustalamy ile drutu nam potrzeba. Dla teleskopu 8" jest to ok 72cm (na podstawie tabelki). Teraz moc, zgodnie z tabelką jest to 14W, ale pogoda jest nieprzewidywalna, jeśli trafi nam się ostra zima... lepiej jest mieć nieco zapasu. Kolejna rzecz to opór jaki obliczymy - niekoniecznie dostaniemy drut o dokładnie takim oporze, więc trzeba uwzględni i ten szkopuł. Założymy 16W mocy.

Napięcie zasilania: standardowe 12V (akumulator samochodowy, pakiet 8 baterii 1.5V etc.) Przy zapasie mocy konieczny jest również regulator mocy grzałki lub sterownik.

Liczymy opór drutu.

P = (U^2)/R
przekształcamy:
R = (U^2) / P

w naszym wypadku:

R = (12^2)/16 = 9 Ohm. 
9 Ohm i 72cm --> 0.72 metra.

Liczymy opór drutu:

9/0.72 = 12.5 Ohm / m

W przykładowym sklepie internetowym, gdzie zajrzał autor, najbliższa wartość to 10.75 Ohm / m

Rg = 10,75*0.72 = 7.74
P=(U^2)/R --> P=144/7.74 = 18.6 W

Taką uzyskamy moc, czyli nieco więcej niż założyliśmy. To właśnie dlatego trzeba brać pod uwagę to że wybrany przez nas drut może nie by produkowany.

Mamy grzałkę o mocy 18.6W

Obliczymy teraz napięcie potrzebne by uzyskać moce 16 i 14 W Jako że nasza grzałka ma 18.6W mocy przy zasilaniu 12V, to mniejszą moc uzyska przy mniejszym napięciu zasilania.

P = (U^2)/R
U = sqrt(P*R)    gdzie sqrt(x) to pierwiastek z x, R opór grzałki

Pamiętajmy ze tym razem R to wyliczone wcześniej Rg - opór odcinka drutu już zakupionego, o nieco mniejszym oporze.

U14 = sqrt(14*7.74) = 10.41 V
U16 = sqrt(16*7.74) = 11.12 V

Pamiętajmy funkcja mocy od napięcia w tym wypadku nie jest funkcja liniowa lecz kwadratowa ! Ten sam skok (zmiana napięcia o x volt) przy napięciu bliskim maksymalnemu spowoduje zmianę mocy o większą wartość niż przy wartościach bliskich 0.

Patrz(napięcia dla 12,8,4,2 W)

U12 = sqrt(12*7.74) = 9.6  V
U8 = sqrt(8*7.74)   = 7.86 V
U4 = sqrt(4*7.74)   = 5.56 V
U2 = sqrt(2*7.74)   = 3.93 V

Zauważ że różnica pomiedzy napięciem zasilania:

dla 8 i 12 W wynosi: 1.74 V
dla 4 i 8 W wynosi: 2.3 V

czyli sa różne.

Grzałki na napięcie sieciowe

Grzałka rezystorowa, w układzie mieszanym, na napięcie sieciowe o mocy 5 Watt, czyli układy zasilane z sieci 230V. Ogólnie samodzielne wykonanie nie jest polecane amatorom. Napięcie 230V wymaga dobrej izolacji, bezpośredni kontakt z niezaizolowanym kablem MOŻE ZABIĆ NALEŻY ZACHOWAĆ SZCZEGÓLNĄ OSTROŻNOŚĆ

Kolejnym elementem układanki jest MOC. Siec to prąd zmienny, a nie omawiany w teorii wyżej, prąd stały. Wartość napięcia w czasie przedstawiona na wykresie daje sinusoidę o okresie 1/50 sekundy czyli częstotliwość prądu w polskiej sieci energetycznej jest ustalona na poziomie 50 Hz. W związku z tym w prądzie zmiennym następuje rozróżnienie parametrów (moc, napięcie, natężenie) na parametry chwilowe oraz skuteczne.

Grzałka rezystorowa 230V
Podam tylko kilka przykładowych układów. Dla grzałek zasilanych z sieci budujemy układy szeregowe, które później dokładnie izolujemy taśmą, lub NAJLEPIEJ umieszczamy w koszulce termokurczliwej. Grzałki na napięcie sieciowe wykorzystuje się zwykle do ogrzewania teleskopów, ponieważ grzałka z oporników łączonych szeregowo ma większa długość. Nie ma również większych problemów z dużymi mocami, gdzie przy grzałkach niskonapięciowych występują duże natężenia. Staramy się stosować oporniki o dużej mocy jednostkowej by układ nie był zbyt długi (chyba że na tym nam zależy). Stosujemy odpowiedni kabel zasilający (poprośmy o odpowiedni w sklepie elektrycznym / elektronicznym) oraz dobrej jakości wtyczkę.

UNIKAMY ŁĄCZENIA NA STYK, POPRZEZ PĘTELKI, WKŁADANIE KABLI DO KONTAKTU.

Wartosci podane według wzorca:
NxW gdzie N - ilosc, W - opór
np: 10x360 Ohm - 10 oporników po 360 Ohm każdy

Rc - opór całkowity układu podany w Ohmach lub Kilo Ohmach.

Przykłady grzałek na napięcie sieciowe
Grzałka 24W

Rc = 2.2 KOhm
Układ szeregowy: 10x220 Ohm, 22x100 Ohm, 44x50Ohm, 73x30 Ohm

Grzałka 20W

Rc = 2.645 KOhm
Układ szeregowy: 12x220 Ohm, 26x100 Ohm, 52x50 Ohm, 88x30 Ohm

Grzałka 16W

Rc = 3.3 KOhm
Układ szeregowy: 10x330 Ohm, 15x220 Ohm, 33x100 Ohm, 66x50Ohm

Grzałka 14W

Rc = 3.77 KOhm
Układ szeregowy: 11x330 Ohm, 17x220 Ohm, 37x100 Ohm

Grzałka 12W

Rc = 4.4 KOhm
Układ szeregowy: 13x330 Ohm, 20x220 Ohm, 44x100 Ohm

Grzałka 8W

Rc = 6.6 KOhm
Układ szeregowy: 20x330 Ohm, 30x220 Ohm, 66x100 Ohm

Grzałka z drutu oporowego - 230V
Sytuacja analogiczna jak w grzałce z drutu na niskie napięcia. Zalecane jest wcześniejsze zapoznanie się z analogicznym tematem dla niskich napiec.

Obliczenia
Ustalamy ile drutu nam potrzeba. Dla teleskopu 8" jest to ok 72cm (na podstawie tabelki). Teraz moc, zgodnie z tabelką jest to 14W, i tu już nieco inaczej niż przy niskich napięciach. Spróbujemy zbudować grzałkę zasilana stałym napięciem. Ew. bardziej zaawansowani mogą zbudować grzałkę z regulacja mocy wykorzystując np. sciemniacz do świateł w domu.

W przykładowym sklepie znalazłem druty wysokooporowe o parametrach:

1070 Ohm/m
1910 Ohm/m
4300 Ohm/m

czyli duży rozrzut, trzeba będzie się dostosować.

Założyliśmy 14W, napięcie sieciowe 230V
Jako że 230V to napięcie skuteczne, zastosowanie ma wzór na moc skuteczną:

P = (U^2) / R

Przekształcamy i liczymy opór:

R = (U^2)/P
u nas:
R = (230^2)/14 = 3.778 KOhm

Obwód z tabelki to 72 cm --> 0.72m oczywiście można mieć pewien zapas.

Wybieramy drut 4300 Ohm/m i liczymy ile drutu potrzeba by osiągnąć opór 3.778 kOhm
długość = 3778 / 4300 = 0.87 m czyli wartość nieco zbyt duża, ale nie mamy wielkiego wyboru, chyba ze potrafimy zbudować regulator (na podobieństwo ściemniacza do świateł domowych).

Wtedy możemy obliczyć moc dla odcinka 0.72m drutu 1910ohm/m