Sps an Dreieckgenerator an H-Brücke an Peltier Element

[Explora]

Guten Abend allerseits,

ich hoffe mir kann jemand helfen und zwar möchte ich ein Peltier-Element mit einer S7 SPS steuern. Das Peltierelement braucht zum Heizen/Kühlen in meinem worst-case fall -10V/+10V und entsprechend -6A/+6A.
Der ohmsche Widerstand vom Peltierelement ist kleiner als 2 Ohm!!!

Die SPS kann zwar die Spannung liefern,aber nicht den Strom (wäre ja auch zu einfach hehe). Also möchte ich mittels PWM eine H-Brücke ansteuern wo halt das Peltier-Element angeschlossen werden kann!

Ich habe mir das so vorgestellt das ich ein Dreiecksgenerator-IC (MAX038,frequenz soll 20khz betragen,ist aber variabel ,Ausgang 5V/-5V diese Spannung werde ich mit einer verstärkerschaltung auf 10V/-10V bringen) an einen Komparator anschliesse und mit der SPS-Analogausgangsspannung vergleiche und so das Steuersignal für die H-Brücke erhalte.

Ich habe mittels PSpice schon eine H-Brücke entworfen,mein Professor aber sagte ich soll ein fertiges Modul kaufen da ich sonst zu viel Zeit aufwende!

Ich brauche eine H-Brücke welche bei 10V 8A liefern kann (ein bisschen reserve ist immer gut).Gibt es da ein fertiges Modul? Wenn ja welches,ich habe beim Googeln nichts gefunden,was ich brauchen könnte, dort gibt es H-Brücken die mehrere 100 Volt und viele Amperes können, ich brauche nur 10V und 8A!

Jetzt weiss ich noch nicht wie ich diese H-Brücke benutzen kann!!!
Reichen 10V als Vcc aus? Welche spannung fällt an Drain-source ab?(frequenzabhängig?)
Welche Spannung benötige ich fürs Gate damit der FET sauber durchschaltet und somit die Verlustleistung minimal wird?Wollte da die Spannung vom Komparatorausgang anlegen! Kann die H-Brücke 20khz schalten im worst case fall?

In diesem Bereich fehlt mir leider absolut die Erfahrung
Zudem ist es wichtig das der Strom der von der H-Brücke kommt kaum schwingen darf,also keine Welligkeit grösser 10% da sonst das Peltier Element nicht richtig arbeitet.

Mir ist dieses Projekt sehr wichtig da es ein Teil meiner Diplomarbeit ist und ich fertig werden möchte hehe!

[BastelWastel]

Schau mal bei http://www.robotikhardware.de..die glaub ich haben Chips bis 30A

[malthy]

Hallo!

Wie Du selbst schreibst, sollte man Peltier-Elemente eben nicht mit Spannungen betreiben, die AC-Anteile haben. Eine PWM direkt (sei sie nun noch in der Polarität variabel oder nicht) aufs Element zu geben, ist also nicht ratsam (auch wenn es z. T. trotzdem so gemacht wird). Du müsstest aus dem PWM-Signal also auf jeden Fall noch ein DC-Signal machen, bevor Du es verstärkst - z. B. mit einem Tiefpass. Was die Polaritätsumkehr angeht, würde ich wohl eher auf die altmodische Variante setzen und ein (gutes) Relais verwenden. Das ist einfach anzusteuern und schaltet (je nach Typ) beliebig hohe Ströme und Spannungen. Es hat natürlich eine maximale Schaltfreq., aber auch bei Verwendung einer H-Brücke müsstest Du verhindern, dass die Polarität mehrmals pro Sekunde wechselt (nicht wegen der H-Brücke, sondern wegen dem Peltier-Element).

Gruß,
Malte

[Explora]

Hmmmm, ich dachte eigentlich das würde funktionieren, ich hatte vor noch eine Spule in Reihe zu dem Peltierelement zu schalten, der Sinn ist bei einer "hohen" Frequenz die Spannungszeitfläche so zu verringern das die Stromschwankung unter 10% kommt:

bei 20 khz dauert eine Periode 50us.Der worst case Fall stellt sich dann ein wenn die SPS 0V rausgibt und das PWM-Signal somit 25us ein high Signal rausgibt (bei mir aktuell 10V) und 25us ein low signal (-10V)

Die Spule müsste dann eine Spannungszeitfläche von 10V*25us "fressen" => 250uVs. Da der höchste Strom 6A betragen soll und die Schwankung <=10% betragen soll folgt daraus 250uVs/0,1*6A = 416uVs/A = 416uH muss die Spule gewählt werden!!!

Ich habe genau dies mal simuliert und durch die jetzt entstandene RL-Last bekomme ich eine Phasenverschiebung in mein System.Ist aber nicht tragisch da die Temperaturregelung ein PT3 Verhalten aufweist und ich bei der simulation einmal Heizen und Kühlen (jeweils bis zum maximum, von 3 °C auf 70° wieder nach 3°C) in 20ms eingestellt habe was natürlich völlig unrealistisch ist! solch ein Vorgang dauert bei meinem real existierenden Aufbau 90 minuten und nicht 20ms hehe

Die grüne Kurve entspricht der Spannung am Peltier , rote Kurve Strom.

Sollte ich was falsch gemacht haben bitte ich um Aufklärung :-& .

MfG Explora

PS in dem angehängten Bild hatte ich nur ein PWM Signal von etwa 2 kHz, die "Welligkeit sollte mit 20kHz noch kleiner werden(entsprechende Glättungsspule vorrausgesetzt),hoffe ich mal.

[Explora]

Hm, ich glaube ich stehe hier auf verlorenem Posten, schade das mir hier anscheinend keiner weiterhelfen kann bezüglich einer geeigneten H-Brücke, da ich nicht weiter warten kann werde ich dieses Problem wohl "analog" lösen!

Explora

[PICture]

Hallo Explora!

Ich finde schnelle PWM bei einem träge Verbraucher als überflüssig und unnötig komplieziert. Wenn ein Vorgang dauert (wie Du geschrieben hast) 90 Minuten, dann kannst Du mit einer Frequenz um 1/Min. auch 0-100% PWM mit einer Auflösung von 1% mit einem Relais realisieren.

MfG

[Explora]

Ich brauche zwingend eine hohe Frequenz wegen des wellengehaltes des Stromes welcher sich nunmal bei reinen 2 Ohm einstellt (ohne Spule).

Mit Glättungsinduktivität kann man den Wellengehalt verringern, Vorraussetzung ist halt eine hohe Frequenz wodurch die Spannungszeitfläche die die Spule aufnehmen muss kleiner wird. Unabhängig wie Träge die Last ist brauche ich für mein Peltier Element im besten Fall eine Gleichspannung egal wie das Verhältnis vom PWM aussieht.

[malthy]

Hallo Explora!

Vielleicht solltest Du nochmal sagen, was genau du hast, und was Du brauchst - noch zunächst mal OHNE irgendwelche Ansprüche für die Lösung. Ich habe nämlich ein bisschen das Gefühl, dass Du den falschen Weg wählst. Mal vorausgesetzt (so habe ich Dich bisher verstanden) Du hast ein irgendwie normiertes Signal von der SPS, das den Betrag des Stellwertes repräsentiert, und vielleicht noch ein Signal, das das Vorzeichen des Stellwertes wiedergibt. Dann würde ich mit letzterem ein Relais als Umpoler steuern, und mit dem Stellwertsignal eine einfache Stromsteuerung mittels eines Linearreglers (OpAmp + Leistungstransistor) aufbauen. Das ist VIEL praktikabler. Das was Du vor hast, läuft ja im Prinzip auf einen Schaltregler hinaus (zumindest wenn es richtig funktionieren soll), und das ist nicht ganz ohne, ich zumindst könnte Dir da nicht so einfach weiterhelfen...

Gruß,
malte

[malthy]

Hallo nochmal,

eine H-Brücke, die Du bis 30A und 40V verwenden kannst ist übrigens der VNH3SP30, der kommt in der RN-Mini H-Bridge zum Einsatz (wie oben bereits erwähnt). Aber wie gesagt: ich würde das Problem anders angehen!

Gruß,
Malte