Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Regelung von Peltier-Elementen
Hallö Halli!
Ich stosse bei der konstruktion meiner experimentellen Kaskadenkühlung auf erhebliche probleme
Es ist mir ein unmögliches meine Peltier-Elemente zu regeln!
Mein grösstes saugt immerhin ganze 18A bei 12V, da lacht mich der LM317 aus.
Ist jemandem ein spannungsregler IC oder eine schlatung bekannt die mir helfen könnte dieses Monster an peltier zu kontrollieren?
Edit: Ziel ist es die "Wärmepumpleistung" des Pelties zu kontrollieren und eventuell diese dann über einen µC automatisch zu regulieren
ergo: Leistungsregelung
BASTIUniversal
19.05.2007, 10:45
Hallo!
Ein Peltier-Element mit einer Leistung von 216W linear zu Regeln ist ein ganz falscher Ansatz! Wenn du keine Leistung benötigst, muss dein Spannungsregler 216W verbraten...das ist noch Unwirtschaftlicher als die Peltiers selbst.
Was du brauchst, ist eine Leistungsregelung mittels PWM. Damit schaltest du das Element mehr oder weniger schnell an und wieder aus, je nach gemessener Temperatur. Das hat den riesen Vorteil, dass man FETs verwenden kann, welche im Schalterbetrieb kaum Verlustleistung freisetzen. Da Temperaturänderungen sehr träge vor sich gehen, braucht man keine spezial IC's sondern kann einen einfachen Komparator mit Hysterese einsetzten. Dieser Schaltet bei überschreiten einer Temperatur die Elemente ein, und bei erreichen der gewünschten Temperatur schaltet er wieder aus.
Dieses Vorgehen erspart dir die zusätzliche Kühlung der Regeltechnik!
Ich hoffe du weißt auch, dass bei 18A deine Leitungen richtig stark belastet werden.
Wenn du ne Beispielschaltung haben willst...einfach fragen.
MfG
216W in wärme umzudübeln wäre wirklich blöde 8-[
Per PWM ist ein sehr schöner ansatz, ich bräuchte dann eben eine frequenz von 5-20Hz um den ohnehin schon mehr als kläglichen wirkungsgrad nicht noch zusätzlich zu beleidigen, die dimensionierung der leitungen ist mir durchaus bewusst 216W sind ganz und gar nicht zu verachten
eine frage: ist es möglich FETs schlicht und einfach parralel zu betrieben um die schaltleistung zu erhöhen?
und ja bitte eine beispielschaltung mit bauteilvorschlägen würde mir sehr helfen danke ^^
BASTIUniversal
19.05.2007, 12:19
Hi!
Also FET's kannst du nur dann parallel schalten, wenn du sie als Schalter verwendest. Und du musst dann auch beachten, dass sich die Gate Kapazität dementsprechend erhöht!
Ne ganz einfache Schaltung hast du hier:
http://home.arcor.de/basti_knoedler/Bilder/Komparator%20mit%20FET.png
An die Klemme "LM335" kommt der Temperatursensor LM335, der geht bis -40°C und liefert ein Signal von 10mV/K. Bei 0°C liefert er eine Spannung von 2,73V (-> 273K = 0°C), bei -40°C dann 2,33V (-> 233K = -40°C).
Wenn die Spannung am + Pin höher wird, als die mit R2 eingestellte Spannung am - Pin, so wird der FET Q2 über die Gegentakt Stufe (BC547/557) geschaltet. Das Peltier fängt an zu kühlen.
Der Widerstand R1 und der Kondensator C1 am LM335 bilden einen Tiefpass mit einer Grenzfrequenz von 20Hz und sollte ein Schwingen des LM393 verhindern.
Die 12V Spannung musst du natürlich sehr großzügig Stabilisieren!
Der FET hat einen Rds Widerstand von ca. 4mOhm (-> gibt's bei Reichelt), sollte aber dennoch ein kleines Kühlblech erhalten. Ohne wird er kanpp 100°C heiß, was zwar noch innerhalb der Grenzen ist, aber auf die Lebensdauer geht!
Diese ganze Schaltung hab ich aus dem Kopf gezeichnet, sie wurde nicht getestet...also wenn du das ganze nachbaust, nicht gleich dein 200W Element hinhängen [-X
MfG
sehr schöner ansatz, muss mir noch ein paar teile besorgen dann werd ich das ding mal testen
beim googlen hab ich allerdings das hier gefunden, das sprcht leider gegen PWM O.o
http://www.elektronik-kompendium.de/forum/board_entry.php?id=25765&page=1&category=all&order=time&descasc=DESC
ich bin verwirrt!
PS: wie heisst das zeichenprogramm das du verwendet hast? das gefällt mir
BASTIUniversal
19.05.2007, 15:03
Hi!
Prinzipbedingt liefert meine Schaltung nur Gleichspannung, denn das Vorzeichen der Spannung wechselt ja nicht [-(
Wenn das Vorzeichen wechseln würde, dann würde dein Peltier einmal kühlen und einmal heizen. Aber so schaltet man ja nur ein und aus!
Wenn du auf Nummer sicher gehen willst, kannst du ja (wie dort beschrieben) eine Spule und einen Kondensator dahinter hängen...Richtwerte wären da ~1H und 40mF :-b
Wenn man die Frequenz erhöht (von 20Hz auf ca. 20kHz), dann werden die Bauteile erschwinglich O:)
Das Programm heißt "Eagle" und ist von Cadsoft. Ist ein Standard-Programm das auch hier im Forum wahrscheinlich viele benutzen.
MfG
1hdsquad
19.05.2007, 15:19
Jepp, es lebe Eagle. Kannst du das Peltier nicht einfach Anschalten, bis du die Temperatur erreicht hast, die du willst, und dann wieder ausschalten?
BASTIUniversal
19.05.2007, 15:35
@1hdsquad: Im Prinzip ist die oben gezeichnete Schaltung genau für diesen Zweck da!
Ist die Kalte Seite (am Anfang) warm, dann wird eingeschaltet bis die gewünschte Temperatur erreicht ist. Dann wird solange abgeschaltet bis sich die Temperatur wieder erhöht hat.
MfG
1hdsquad
19.05.2007, 16:11
Ja, aber dann brauchst du kein PWM. Einfach 10 Sekunden an, dann wieder aus. Du musst ja nicht an/aus/an/aus/an/aus/an/aus machen ;-)
BASTIUniversal
19.05.2007, 16:24
Doch, du musst immer wieder An und Aus Schalten, sonst hast du eine Steuerung und keine Regelung!
Nehmen wir mal an, das Peltier wird auf der warmen Seite optimal gekühlt, während die andere Seite im Vakuum hängt. Nun will ich eine Temperatur von stets -10°C +- 5°C. Im Vakuum wird die Kälte sehr schlecht abgeführt, ich muss also das Peltier selten und nur kurz an schalten.
Befindet sich jetzt auf der kalten Seite z.B. ein Gefäß mit kochendem Wasser, welches ich abkühlen will, so wird die Kälte schnell abgeführt und ich muss das Peltier erstmal dauernd an lassen bis sich das Wasser abgekühlt hat (sagen wird 2°C). Jetzt bleibt das Wasser erstmal kalt bis es wieder langsam von der Umgebung aufgewärmt wird. Nach einer längeren Zeit muss ich jetzt wieder das Peltier anschalten, um das Wasser wieder abzukühlen.
Wenn ich z.B. im ersten Fall für 10 Sekunden angeschaltet hätte, dann hätte ich ggf. -30°C auf der kalten Seite. Im zweiten Fall hätte sich nichts getan.
Wenn du also nicht die ganze Zeit neben deinem Peltier stehen willst um es im Richtigen Moment an bzw. aus zu schalten, dann muss eine Regelung her der deine Soll-Temperatur mit der Ist-Temperatur ständig vergleicht und dementsprechend Schaltet. Das ist dann im Prinzip eine PWM mit wenigen mHz O:). Man könnte auch Zweipunkt Regler sagen.
MfG
1hdsquad
19.05.2007, 16:33
Mach doch, was du willst ;-)
@ M@zzää: Haengt eine Seite deines Elements im Vakuum? ;-)
BASTIUniversal
19.05.2007, 16:42
Darf ich mal zitieren:
"Wer A sagt, muß nicht B sagen. Er kann auch erkennen, dass A falsch ist."
:-b
MfG
1hdsquad
19.05.2007, 16:45
Ok, ich habe mich geirrt. Tut mir leid. Ich gebe Ihnen mein Ehrenwort, ich wiederhole, mein Ehrenwort, dass ich mich geirrt habe. Ich trete freiwillig von meinem Amt zurueck. Reicht das? ^^
BASTIUniversal
19.05.2007, 16:50
Ich hab doch nur gewollt das du sagst "A ist falsch"...aber wenn du meinst deine Beiträge sind falsch, dann ist das deine Sache :-b O:)
1hdsquad
19.05.2007, 16:53
A WAR FALSCH UND JETZT HOER MIT DER OFFTOPIC ******** AUF!!! ;-)
Ja,Back 2 Topic.
Ich beiden habt aber im Grunde vom gleichen geredet.
Warum ?
Erklär ich gleich.
1hdsquad-Methode:
Das Peltier wird einschalten und bei erreichen der Temperatur am Objekt (Tempfühler ist vorhanden) wird wieder abgeschaltet.
Bei unterschreiten einer bestimmten Temperatur wird wieder eingeschaltet.
BASTIUniversal-Methode :
Das Peltier wird mit PWM Betrieben und beim Einschalten mit 100% also "Voll an" beaufschlagt.
Bei steigender Temperatur am Zielobjekt (Auch hier ist nen Fühler vorhanden) verändert sich das Puls/Pausenverhältnis entsprechend.
============================
Fazit:
Naaaaaaaaaaa ?
Merkt ihr was ? ;)
Eure Methoden sind bis auf die Schaltgeschwindigkeit im Grunde das gleiche und unterscheiden sich nur in der Modulation. (Temp->Schaltpunkt / Temp -> Tastverhältnis)
Solange das Peltier träge genug ist und nicht zu empfindlich spielt es keine besonmdere Rolle was man nimmt.
Also kein Grund zum Streiten.
Ich würde aber mit Rücksicht auf die gleichmäßigere Energieverteilung PWM den Vorzug geben.
Das ist auch Schaltungstechnisch nicht komplizierter als die Termostatmethode (Ausser der Termostat ist Mechanisch.Das ist an einfachheit kaum zu toppen)
1hdsquad
19.05.2007, 20:07
Aber hat man denn mit PWM mehr Schaltverluste? Und wer braucht gleichmaessige Energieverteilung *gg* ;-)
Schaltverluste hat man nur wenn man den Mosfet schlampig ansteuert.
*lol* nein die kalte seite befindet sich nicht im vakuum ^^
da das ganze über einen oder mehrere µC gesteuert/geregelt werden soll/muss würde ich auch PWM über MOSFET den vorzug geben
die temperatur soll mit einer genauigkeit von +-10°C gehalten werden
ich bräuchte nur noch eine brauchbare schaltung ich habe leider keinen plan was mosfets angeht, würde das erste mal mit diesen arbeiten 8-[
Wie wäre es mit der Betrachtung des Wirkungsgrads von Peltierelementen in Abhängigkeit vom Arbeitspunkt?
Wenn die Kühlleistung proportional mit dem Strom steigt und die Verluste proprotional zum Quadrat des Stroms dann wird bei gleichem Mittelwert des Stroms ein Schaltbetrieb stets schlechter sein als ein kontinuierlicher Betrieb.
Manfred
1hdsquad
20.05.2007, 12:36
*freu* Habe ich wohl recht gehabt ;-)
@ M@zzää: Was genau wilst du? Eine Schaltung, die eine Temperatur misst und sie mittels Peltier haelt? Oder ist da noch mehr? Sonst sollte das kein Problem sein...
okay mein plan ist es (wobei es UNBEDINGT ein "Delta -" von der raumtemperatur sein muss, ergo peltier):
µC misst temp: ist 25°C, soll 5°C
Peltier schaltet ein
µC misst temp: ist 4°C soll 5°C
Peltier wieder aus
wobei der µC 5-10 Pelties unterschiedlich regelt und die soll temperatur von einigen variablen abhängig ist sprich sie ändert sich alle 2stunden und das ganze teil muss allerdings autonom laufen
okay mein plan ist es (wobei es UNBEDINGT ein "Delta -" von der raumtemperatur sein muss, ergo peltier):
µC misst temp: ist 25°C, soll 5°C
Peltier schaltet ein
µC misst temp: ist 4°C soll 5°C
Peltier wieder aus
wobei der µC 5-10 Pelties unterschiedlich regelt und die soll temperatur von einigen variablen abhängig ist sprich sie ändert sich alle 2stunden und das ganze teil muss allerdings autonom laufen
Wie wäre es mit der Betrachtung des Wirkungsgrads von Peltierelementen in Abhängigkeit vom Arbeitspunkt?
Wenn die Kühlleistung proportional mit dem Strom steigt und die Verluste proprotional zum Quadrat des Stroms dann wird bei gleichem Mittelwert des Stroms ein Schaltbetrieb stets schlechter sein als ein kontinuierlicher Betrieb.
Manfred
Ja,das wäre der Vergleich zwischen Zweipunkt- und und Linearbetrieb.
1hdsquad
20.05.2007, 14:45
Das ist ja nicht schwer. Ne Schaltung kann ich dir jetzt nicht machen, weil ich nicht meinen PC habe, sondern im oeffentlichen PC-Raum sitze (bin in Schottland). Aber vl. kann der Manf oder so das?
Damit die Leistung dann nicht in einem Linearregler verbraucht wird ist es sicher vorteilhaft, eine PWM Ansteuerung mit Induktivität einzusetzen.
Zur Auslegung wären dann die charakterisitischen Daten der Elemente einzusetzen. Peltierkonstante, Elektrischer Widerstand, ...
Manfred
1hdsquad
20.05.2007, 15:09
Also machst du das?
mit induktivität? ergo ne drossel um die spannung etwas zu "glätten"?
1hdsquad
20.05.2007, 18:51
Wuerde ich sagen. Dann bricht sie beim Einschalten nicht so ein...
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