UTILISATION DES MODULES A EFFET PELTIER.

[CHRS33]

Ayand vendu à plus de 18 personnes(et c'est pas fini) des kit peltier, je me suis dit qu'il faudrait peu étre faire un petit cours pratique sur l'utilisation des modules à effet peltier (TEC).
Au vu des réalisations plus ou moins audacieuses ,des érreures ont été commises. Je n'ai pas la prétention d'étre un spécialiste dans le domaine néanmoins, j'ai réaliser pas mal de montages et avec l'apuis d'autres membres , ont devrais répondre à la plus part des questions qui se posent dans ce domaine.
Si vous avez des questions, n'hésitez pas, c'est fait pour ca.

Tout dabord la définition d'un module à effet peltier (wikipédia).

"Un module Peltier est constitué d’une série de « couples » constitués d’un matériau semi-conducteur sélectionné pour que les électrons puissent jouer le rôle de fuide caloporteur." en gros , c'est un pompe à chaleur, les calories sont pompé pas les couples de semi-conducteur.

sens d'alim.GIF

Si on polarise le peltier dans un sens, les calories sont tranmise de la face B à la face A donc le face B aura tendance à refroidire et la face B à chauffer.
Si on inverse le sens du courant, c'est l'inverse , les calories passe de la face A à la Face B donc la Face B va chauffer et la face A refroidire.

exemple d'utilisation qui nous concerne : refroidir une diode laser

principe général.GIF

Sur ce schema, la diode chauffe son support , les calories sont tranmisent à la face chaude qui sont évacuées pas les aillettes du radiateur donc la diode est refroidit.
Notez sur ce schéma l'utilitée de la plaque de répartion thermique: la surface du peltier est en céramique fine, la céramique est un bon conducteur thermique que sur une faible épaisseur donc les éléments qui ne sont pas sous le support de diode eux ne sont pas exploités d'ou la présence d'une plaque en alu pour utiliser aux mieux tout les élément du peltier.
On peu représenter ce système sous cette forme.

rendement thermique.GIF

On démarre de la diode laser(bleu), elle consomme 5W . 1W part en lumière donc 4W part en chaleur.
Ces calories sont évacuées par son support pompé par le peltier qui les transmet au radiateur. Le peltier n'est pas parfait, il a lui méme des pertes qui sont aussi à dissiper par le radiateur. donc le radiateur doit étre dimensionné pour absorber la puissance du peltier + celle de la diode - la puissance émise.

La suite demain :
L'emballement thermique et le principe de régulation .

[tidav]

Merci pour ces explications ! Ça commence à être plus clair

[julienlev]

en voilà une idée qu'elle est bonne, je dirais même mieux, une idée grandiose...

[kl79]

vue 26 fois...et 3 merci...

sinon, bien vu ca peut aider a y voir plus clair, mais curieux de voir la suite

[djbastien]

vue 26 fois...et 3 merci...

roo moi j'ai vu mais en vitesse et j'ai pas répondu

le voilà le fameux post dont tu me parlais au meeting!
je pense que ça va être très utile pour tout le monde!

Merci à toi de prendre le temps d'expliquer tout ça!

[jvr]

Voila un sujet bien utile et bien expliqué merci Christian

[jy69]

En effet, c'est une trés bonne idée ce tuto.
Merci a toi, Christian.

[CHRS33]

La suite (ca se complique).
Principe de régulation:
Les modules peltier ne peuvent pas étre juste alimentés, il faut les piloter pour les stabiliser d'ou le driver peltier.

La plus part des montages utilise le principe de l'asservissement.

principe de régulation.GIF

Sur ce schema simplifié on place un capteur de température sur l'élément à stabiliser thermiquement, en locurence au plus prés de la diode laser.
le capteur le plus utilisé , c'est une CTN, une résistance d'on la valeur varie en fonction de la température. La valeur baisse lorsque la température ogmente.
Le comparateur, compare la température mesurée par la CTN par rapport à la valeur de la consigne. Lorsque qu'elle est supèrieure , le comparateur active S1, le peltier est alimenté, il refroidit la diode qui fait chutter la température mesurée.
L'orque cette température passe en dessous du seuil, le comparateur désactive S1 qui intérrompt l'alimentation du peltier.
La dissipation de la diode laser chauffe le capteur qui le refait repasser au dessus de la consigne et ansi de suite.
En fait, mon driver est proportionnel , cela veux dire qu'il module la puissance du peltier , plutot que de fonctionner en tout ou rien, d'ou une stabilité plus important de la régulation et un régime de stabilisation continue.

Emballement thermique.
Le principal défaut des peltiers c'est l'emballement thermique, cause de claquage des diodes de pompe sur les DPSS.
L'emballement thermique se produit l'orsque le refroidissement de la face chaude du peltier n'est pas suffisant.
Radiateur trop petit ou pas assez ventillé. d'autre facteur peuvent le favoriser.

emballement thermique.GIF

Sur cette exemple, la consigne est réglée à 25°C, le radiateur est insuffisant donc il chauffe, plus il chauffe plus il faut de puissance au peltier pour maintenir 25° donc la puissance ogmente. plus la puissance ogmente, plus le radiateur dissipe de la puissance et donc plus il chauffe. au moment ou le peltier atteind sa puissance max, il ne peu plus maintenir les 25°C sur la diode et donc l'emballement se produit, tout se met à chauffer et sans coupure d'alimentation la diode dépasse sa température max et paf.

La suite demain.

[kl79]

t'as pas mis le menu pour demain soir ?

l'emballement est interressant...des pannes se sont produite chez certain sur le forum...et on en devine mieux la cause !

D'ailleur poppy, tu comprends mieux pourquoi tes cales en bois ne sont pas satisfaisante ?

[nain-nain rom]

Super ce tuto !

Il va mettre des cales en alu normalement. On a passé l'aprem à bricoler sur son laser, ça fonctionne au poil maintenant !

[jvr]

Donc si j'ai bien compris pour évité l'emballement thermique, il faut bien choisir son ventilateur, et peut être même surdimensionner le radiateur
encore merci pour ce tutos

[julienlev]

et paf.

ça c'est pas bon!

[jvr]

Voulant en apprendre un peu plus sur la conductivité thermique, j'ai trouvé
http://fr.wikipedia.org/wiki/Conductivi ... _thermique

[CHRS33]

oui ,c'est dans mon prochain post, j'en parle aprés avec la mise en oeuvre pratique .

[laserium2]

http://fr.wikipedia.org/wiki/Conductivi ... _thermique

Ben à la lecture de cette page, j'ai décidé de faire toutes mes montures et mes supports en diamants bleus naturels ! Mon seul problème (mais pas insurmontable) va être l'usinage : j'suis pas sûr que scie et lime vont suffire !

je

[jvr]

Au moins 1 qui as tout lus

[CHRS33]

En OR massif, c 'est pas mal non plus et en plus c'est beau.

[laserium2]

Au moins 1 qui as tout lus

Je ne fais pas QUE raconter des connerie !

En OR massif, c 'est pas mal non plus et en plus c'est beau.

Oui, c'est beau mais pour draguer, le diamant, c'est une autre classe ! "Diamond is a best friend girls ! Pou pou pidou !" (Hein c'est vrai, corinne33 )

C'est pourquoi Laserium2 est transparent ! Vous savez tout maintenant !

[doctoritchy]

moi j'ai fait mes radiateur en diamant pur et je vois emm****

[nain-nain rom]

L'or n'est pas extraordinaire niveau conductivité thermique, vaut mieux du cuivre au même de l'argent !

[laserium2]

L'or n'est pas extraordinaire niveau conductivité thermique, vaut mieux du cuivre au même de l'argent !

Oui mais beaucoup mieux que l'alu !

[CHRS33]

Suite :
Inertie thermique.

La face à réguler thermiquement ne doit pas avoir d'inertie donc étre la moins dense possible.

forte inertie.GIF

sur cette exemple, on veux réguler la diode à 20°C, aprés l'allumage, le temps que va mettre la diode pour passer de 25° à 20° sera plus long si il y a beaucoup d'inertie que dans le 2eme cas ou l'inertie est plus faible donc élévation de la température du radiateur plus importante et donc plus de risque d'emballement thermique.
Par contre une inertie importante coté radiateur va ralentir l'élévation de température et se refroidir l'orsque le peltier est en phase de régulation donc moins gourmand en puissance de plus, ca fait une réserve de "froid" qui peu étre utiliser par le peltier en cas de pic de consomation.

Dans le cas ou la masse importante est inévitable coté diode laser, il faut compenser par une masse équivalente voir supèrieure coté radiateur.

forte inertie compensée.GIF

attention, le cuivre, à volume égale à une densité 3.5 fois supèrieure à l'aluminium.

table conductivité therm.GIF

On remarque dans le tableau que le cuivre est 2 fois plus conducteur thermique que l'alu donc à privilégier pour le support de diode.

Cour-circuit thermique:

cour-circuit thermique.GIF

Eviter que la face chaude entre en contact avec la face froide si non, au lieu de pomper les calories de la diode, elle vont venir de la face chaude, le peltier part en emballement à coup sur puisque la température mesurée ne va pas bouger alors que le peltier est à fond.

Autre info interressante (voir tableau conductivité) l'inox est un trés mauvais conduteur thermique (15 fois moins que l'alu) afin de réduire les cour-circuit thermique l'ors de la fixation du peltier, des vis inox sont préconisées plutot que des vis en acier zingées (source Melcor).

[jvr]

j'ai avec l'accord de christian (chrs33) regroupé tous ces posts sur le sujet gestion de Peltier
dans un fichiers pdf et au format word, que j'ai mis sur le ftp, a disposition de ceux que ca intéresse

http://jvr33.free.fr/pdf_laser/02_laser ... n_peltier/

le fichiers pdf :http://jvr33.free.fr/pdf_laser/02_laser ... 0LASER.pdf

le fichier word: http://jvr33.free.fr/pdf_laser/02_laser ... LASER.docx

voila bonne lecture