Beste leden,
In deze tutorial zal ik uitleggen hoe je voor 2 euro een warmtematje kan maken.
Aangezien ik mijn kolonie op een mooie temperatuur wou houden had ik een warmtematje nodig. Ik had geen zin om er een te kopen en te moeten wachten tot het matje in mijn brievenbus zat dus heb ik de armen uit de mouwen gehaald. Ik had al wat ervaring met elektronica en had genoeg natuurkunde kennis om er zelf een te maken met behulp van de Wet van Joule in de vorm van weerstandsdraad.
Deze wet stelt dat wanneer stroom door een weerstand gaat elektrische energie wordt omgezet in energie in de vorm van hitte volgens dit verband: Q = I x I x R .
Laat je niet afschrikken door deze makkelijke formule aangezien het maken van een warmtemat erg makkelijk is, zowel op elektronisch, natuurkundig en praktisch vlak. Als je de middelbare school hebt afgemaakt moet je genoeg bagage hebben. Een leerling uit 2VWO zou het makkelijk moeten kunnen maken. In totaal ben je ongeveer een half uur bezig met het maken als je handig bent en de kosten bedragen ongeveer 2 euro.
Eindresultaat zonder aansluiting met de spanningsbron:
Merk hierbij op dat ik niet erg slim uitkwam waardoor beide einden uit overliggende hoeken komen, dit is verder geen probleem.
Theorie
Wanneer stroom door een weerstand gaat ontstaat er hitte. Het verband tussen spanning, stroom en weerstand wordt gegeven in de volgende formule: R= U/I. Waarin R de weerstand in Ohms is, U de spanning in volt is en I de stroomsterkte in amperes is. Het verband tussen stroomsterkte, weerstand en energie verlies in de vorm van hitte bij een weerstand is gegeven met het volgende verband: Q = I x I x R. Hierin is Q het aantal Watt energie er vrijkomt als warmte en I is weer de stroomsterkte en R weer de weerstand.
Stel men heeft een voedingsbron met een spanning van 12 V en een maximale stroomsterkte van 0.7 Ampere en men verbind hiervan de plus en min via een weerstand van 100 Ohm dan is de warmteontwikkeling in de weerstand als volgt te berekenen:
Eerst de stroomsterkte door de weerstand berekenen:
R = U/I
R = 100 Ohm en U = 12V
I is dus 12/100 Ampere = 0.12 Ampere
Vervolgens de warmteontwikkeling berekenen:
Q = 0.12 x 0.12 x 100 = 12 x 0.12 = 1.44 Watt
In dit voorbeeld lekt er dus 1.44 Watt aan warmteontwikkeling uit de weerstand. Ik zal nu laten zien hoe je met behulp van weerstandsdraad een goed werkende, goedkope en makkelijk te maken warmtemat kan maken met behulp van dit principe.
Benodigdheden:
- Weerstandsdraad van ongeveer 7ohm/meter (stel je gebruikt 4 meter dan is de totale weerstand dus 28 Ohm)( te koop bij elke goede electronica winkel)
- Een spanningsbron bijv. een oude adapter van 9V en maximaal 0.7A
- Een schaar
- Schilderstape of ander plakband dat tegen max. 40 graden kan.
- Een stukje dun karton (oude ansichtkaart o.i.d.)
- Een stuk normaal elektrisch draad om mee te verbinden
Werkwijze
Stap1. Begin door een stuk weerstandsdraad af te meten. Een handige truc wanneer je geen lang meetlint hebt o.i.d. is steeds de uiteindes bij elkaar te vouwen zo wordt de totale lengte van het gevouwen draad steeds een factor 2x kleiner waardoor je het uiteindelijk kan meten met een liniaal, anders kun je altijd een meetlint gebruiken. Je hebt in totaal tussen de 2 en 4 meter nodig dit maakt weinig uit. In de bovenstaande afbeelding heb ik het draad 5 maal dubbelgevouwen dit zorgt voor een lengteverkleining van een factor 2 tot de 5de = 32. Het samengevouwen draad was 10 cm lang dus de draad was in totaal 32 x 10cm = 3.2 Meter lang.
Stap2. Nu neem je een stuk dun karton bijv. een oude ansichtkaart en hier knip je een vierkant van, van 10 cm x 10 cm.
Bij mij was het 8cm x 8 cm geworden maar dat maakt niet veel uit. Het idee is dat het draad gelijkmatig verdeeld moet worden over het stukje karton. Stel ik heb 3.2 meter draad en het stukje karton is 8cm x 8 cm dan moeten daar dus 20 banen van 8 cm op. Ik zet dus aan de zijkanten om de 8cm/20 = 4mm een streep zodat ik daar een draad over heen kan voeren en zo 20 banen per kant krijg:
Stap 3. Vervolgens knip ik aan de rand de baan een heel klein beetje in, zeg 2 mm:
Deze inkeping is nodig om het draad mooi op zijn plaats te houden en over de banen te kunnen spannen. Dit brengt ons bij de volgende stap:
Stap 4. Het voeren van de draad over de banen door de inkepingen. Hiermee bedoel ik dat het draad nu door de inkepingen gevouwen kan worden over de banen zodat we dit idee krijgen:
Het is handig om het begin van het draadje tijdelijk vast te plakken met wat tape. Het is belangrijk dat de draden elkaar niet raken aangezien dit zou zorgen voor een parallel schakeling en dat wil je niet! Stap 5. Vervolgens kun je de hele boel op zijn plaats vastzetten met behulp van tape:
Stap 6. Na het stevig vastplakken van alle draadje en alles stevig aan te drukken is het matje klaar om getest te worden door het te verbinden aan een spanningsbron.
Stap 7. Hierbij is het belangrijk dat je alvorens stroomsterkte door het draad berekend aangezien de adapter een maximaal amperage heeft meestal rond de 0.7 Ampère. Om dit te controleren vermenigvuldig je de lengte van de draad in meters met het aantal ohm/meter van de draad ( dit staat als het goed is op het zakje waarin je het krijgt anders moet je het vragen bij de elektronicawinkel), zo krijg je de totale weerstand van het matje. In mijn geval 3.2 meter x 7 Ohm/meter = 22.4 Ohm in totaal. Nu kun je de stroomsterkte door de draad berekenen met U/R = I in mijn geval 9Volt / 22.4 Ohm = 0.4 Ampere. Het Amperage is dus kleiner dan het maximum van de adapter dus zal de adapter niet stuk gaan. NU kun je ook al de warmte ontwikkeling van het matje berekenen met Q = I x I x R. In mijn geval dus 0.4 Ampere x O.4 Ampere x 22.4 Ohm = 3.5 Watt . Dit is dezelfde soort waarde die je ook bij commerciële warmtematjes ziet. Als je weet dat er niet teveel stroom door de adapter gaan (onder het aangegeven maximum) kun je het matje veilig aansluiten aan de adapter:
Nu kun je zelf voelen of je het matje te heet vind worden of een thermometer gebruiken. Als het matje lauw aanvoelt is ie rond de 40 graden. Wanneer je hiermee de mieren verwarmt wordt als het goed is de warmte genoeg verspreid over hetgeen je wilt verwarmen waardoor de temperatuur daar rond de gewenste temperatuur komt.
Je kunt de temperatuur van het matje ook nog zeer gemakkelijk verlagen d.m.v. het gebruik van weerstanden. Dit doe ik zelf.
Als je een gewone weerstand in serie met het matje schakelt gaat de stroomsterkte omlaag volgens U/Rtotaal=I en hierdoor gaat de warmte ontwikkeling omlaag volgens Q = I x I x Rmatje.
Stel ik vergroot de totale weerstand met een factor twee dan daalt de warmte ontwikkeling in het matje met een factor 4 aangezien de warmteontwikkeling een kwadratisch verband heeft met de stroomsterkte. De overige warmte gaat verloren bij de weerstand die je niet gebruikt om de mieren mee te verwarmen.
Hiermee kun je zelf experimenteren, ikzelf heb het Wattage van mijn matje verlaagd met een factor 4 omdat ik het matje iets te warm vond, nu ben ik tevreden. Ik heb dit zelf gedaan door 4 100Ohms weerstanden parallel te schakelen waardoor de totale weerstand 25 Ohm wordt zodat het de stroomsterkte wordt gehalveerd en de warmte ontwikkeling gedeeld door 4 wordt.
Je zou het matje ook nog waterdicht kunnen maken door het geheel in te pakken in iets dat waterdicht is, bijv. een boterhamzakje. (bedankt voor de opmerking Phantom)
Ik hoop dat jullie veel geleerd hebben van dit lesje natuurkunde, elektronica en handvaardigheid en erg veel profijt hebben van de kostenbesparing en het matje. Mochten er vragen of opmerkingen zijn dan zou ik graag beantwoorden of behandelen.
Veel succes met het maken van je eigen warmtematje voor slechts 2 euro en een half uurtje werk!
Met vriendelijke groet,
Willem
PS: Als je het draad te kort maakt (stel korter dan 1 meter) dan ontstaat er als het ware kortsluiting: Er is te weinig weerstand dus de stroom door de draad wordt te groot. Hierdoor zal de adapter kapot gaan en het draad roodgloeiend heet worden.
Als er kromme zinnen instaan graag de verbetering sturen via een persoonlijk bericht.
) oplossing. De commerciële variant bestaat uit geseald plastic met daarin enkele strips weerstandsmateriaal. Het plastic (ik vermoed PET of PVC) is moeilijk brandbaar en stoot water af.
Antwoorden op veel gestelde vragen zijn te vinden in de 
