TEC Regelung

[starburst]

Hi Leute

http://cgi.ebay.de/mCubed-T-Balancer-Lu ... dZViewItem

Ich suche immer noch nach der passenden Temperaturregelung für den roten Laser den ich baun will. 4 Dioden sollen kombiniert werden. Könnte man dieses Kästchen in das Gehäuse einbaun und damit 12 Volt Peltier Elemente ansteuern? (ganz kleine versteht sich) Dann könnte man 2 pro Diode legen und 2 Temperatursensoren.

Das Teil wäre ja echt cool, weil man die Kurven auch einstellen kann. Vielleicht träum ich mal wieder dahin, aber ist es möglich???

[dstar]

Boah ist das kompliziert.
Bei mir bekommt das Peltier fest x.x A bei 12V, und nach ca.5min hat mein rotes Modul konstant 10°-12° bei Projektor Innentemp von 23-28°
(Notfalls die Temperatur Untergrenze über nen simplen Thermoschalter sichern)

1x30Watt Peltier, kühlt von unten die Grundplatte auf der die Dioden montiert sind. Funktioniert ganz gut.
Tiefer kühlen möchte ich nicht, wegen Kondeswasser und Temp Spannungen...
Ist noch aus Alu, werde ich aber im neuen Projektor aus Kupfer basteln. Vorteile liegen auf der Hand. Besserer Wärmeübergang, das Peltier wird ne Nummer kleiner, und kommt nicht mehr unten ran, sondern gewinkelt an die Seite vom Kühltunnel. So bekomm ich die Abwärme fast restlos aus dem Projektor. Das Kupfer bringt die Kälte locker zu Diode weiter. Hab das schon mal grob getestet.

Grübel nur noch, wie ich das Modul optimal justiert bekomme.
Zur Zeit steht das auf starken Federn, und wird über die Schrauben zur Grundplatte eingestellt.
Aber im neuen hängt das quasi an ner Seitenwand.... naja, findet sich auch ne Lösung.

Interessant wäre eventuell eine Lüfterregelung, die den Projektor auf ner festen Betriebstemperatur hält. Da würden alle Komponenten von Profitieren. Stellt sich nur die Frage, ob die effizent auf 2-4° Unterschied anspricht.

Gruß
Christian

[jan]

Grundsätzlich kann man ein Peltier-Element zwar mit PWM betrieben, die Grundfrequenz sollte dann aber deutlich über 10kHz liegen und man sollte einen Tiefpass vorschalten. Darauf auch achten! By the way: Zweipunktregelung ist Gift für Pelztiere!

[random]

Hi,

ich glaub, 15W sond etwas wenig ...
Bei meiner TEC-Regelung mit AVR brauche ich 1,6A @ 12V für das Tierchen...
Das wären schon mal 20W...


Nimm doch ne Brücke oder nur einen FET und bau dir das selber auf...

Greetz,
medra

[starburst]

Aber man kann 4 x 15 W anhängen. Es war nur so eine Idee, weil es da billig war und man kann die Temperatur auch noch toll einstellen. Man könnte auch 6 für Peltiers nehmen und 2 Ausgänge für Lüfter... Vielleicht versuch ich das mal... Danke

durch standardmäßige analoge Vorglättung und Filterung ergibt sich ein ruhiger und schonender Lauf

sollte also auch ohne Filter klappen

Hier vielleicht die bessere Variante! 25 W analog Dauerbelastung des Ausgangs:
http://cgi.ebay.de/TOP-1-Kanal-Luefters ... dZViewItem

[kollimann]

schau doch mal hier

viewtopic.php?t=38687

die benutze ich und auch einige andere Freaks soweit ich weiß. Ich betreibe damit 2 Pellies für meinen Grünen. Es gibt mitlerweile auch ein neues Layout für die Platine, hab ich neu geroutet und ist nur noch halb so groß. Evtl hilft dir das weiter.

[starburst]

Das hab ich natürlich schon gesehen! Nur hab ich kaum die möglichkeit das mir jemand eine Platine macht. Und für eine Platine eine Firma anheuern ist auch nicht gerade "günstig". Deswegen suche ich schon seit einiger Zeit eine fertige Platine die das kann. Hab bei ML angefragt. Die haben eine für 75 Euro. Aber das muss doch günstiger gehen.

[floh]

das bisserl Elektronik kann man auch auf ein Veroboard (Streifenrasterplatine) löten. Wenn man es ein wenig vorplant geht das wunderbar.

[kollimann]

Nur hab ich kaum die möglichkeit das mir jemand eine Platine macht

Naja es gibt ja die PM Funktion hier im Board

Der "Entwikler" Tschosef ist ja dort benannt....... und derjenige der die Schaltung in Eagle gemacht hat auch und ich sagte ja bereits das ich die Platine neu geroutet hab weil die ursprüngliche mir viel zu groß war. Ich habe die "neue" Platine erfolgreich in Betrieb in meinem Projektor, also die geht.
Wenn du diese Schaltung nachbauen möchtest oder nachbauen lässt hast du nur ein Problem mit der Garantie......weil die wird keiner übernehmen.

Und diese Schaltung kostet keine 75Euro.....das "teuerste" sind die Pellies

ist und bleibt aber eine Hobbyschaltung, hast also keine Professionelle Platine usw.



Bild ohne Kühlkörper

[franklin]

Ich hab auch mal was entwickelt, zwar nur mit 2 Temperaturpunkten und nichts mit PWM oder so, aber dafür "Open Source" und für jedermann frei verfügbar und verbesserbar.

http://www.laserblog.de/archives/201-Kl ... chenk.html

Einfach mal angucken und Feedback geben.

Gruß,

Frank

[coldbeam]

hi frank,

nette schaltung!!!! da fühlt sich das pelztier richtig wohl.... werde in den nächsten tage die schaltung etwas abgeändert mit inte h-brücke ins pcb einhauchen...

cu @ all

micha

[franklin]

freut mich, wenns gefällt =)

was ich mir noch überlegt habe: vielleicht dem peltier nen dicken vorwiderstand verpassen. so 5 ohm bei 10W .. je nach zu kühlendem objekt, um ein überschwingen etwas zu dämpfen.

wenn ich mal bock habe, bastel ich auch mal was mit PWM, vielleicht sogar mit µC und PID. aber da habe ich grad noch keinen bock drauf

gruß,

frank

[nohoe]

Hallo

Bietet das einer von euch auch fertig aufgebaut an. Möchte 2 rote Dioden damit kühlen um die Farbe etwas zu verschieben und damit eine Leistungsoptimierung hinzukriegen.Dioden sind jetzt in 30x30x16mm ALU gepackt.Da solltzesich ja wohl ein Pelztier drauf kleben lassen. Gerne auch mit Pelztier und Temperaturfühler das ganze von Wegen Abstimmung.

Habe selbst nicht das beste Verhältniss zu Elektronik, besonders wenn ich einen Lötkolben ergreifen soll.

Gruß
Norbert

[franklin]

habe das auch mal probiert, die wellenlänge zu verschieben...und kann sagen: lohnt nicht. nicht wirklich sichtbar.
das einzige was passiert ist, dass die ausgangsleistung ein wenig steigt. aber wirklich nur messbar, nicht sichtbar.
aber eine regelugn für TEC braucht es da nicht wirklich... da reicht auch schon ein konstantstrombetrieb des peltiers... den erreicht man dadurch,
dass man das peltier im kollektorkreis eines leistungstransistors betreibt. und dieser leistungstransistor bekommt eine konstante spannung an der basis.. z.b. von einem poti als spannungsteiler. das reicht da schon.
TEC braucht man nur, wenns wirklich auf die temperatur ankommt, zb bei pumpdioden.

[pulslaser]

freut mich, wenns gefällt =)

wenn ich mal bock habe, bastel ich auch mal was mit PWM, vielleicht sogar mit µC und PID. aber da habe ich grad noch keinen bock drauf

gruß,

frank

Hallo Frank, was soll das bringen ein TEC mit PWM anzusteuern ausser hochfrequente Störungen? Es ist doch egal ob man die Verlustleistung vom TEC oder vom Stellglied (BUZ11 in Deinem Fall) abführt. Ich hab das mal durchgerechnet. Wenn man den Leistungstransistor auf denselben Kühlkörper schraubt wie das Peltier ist es egal ob PWM oder Linearregelung.

Gruß Puls

[coldbeam]

hi@all

pwm...hm hört sich immer wichtig an...

denke aber, dass man linear doch den selben effekt erhält. sollte nur eine
dämpfung eingebaut sein, damit nicht das gute teil zum schwingen anfängt.

gruss micha

[afrob]

Wenn man nur heizen will war der TEC eh´ eine Fehlinvestition, es hätte auch ein Widerstand oder eine Glühbirne getan. Soll der TEC kühlen ist es nicht so sinnvoll ihn mit einem Linearregler zu heizen...
Grüsse,
afrob

[pulslaser]

Wenn man nur heizen will war der TEC eh´ eine Fehlinvestition, es hätte auch ein Widerstand oder eine Glühbirne getan. Soll der TEC kühlen ist es nicht so sinnvoll ihn mit einem Linearregler zu heizen...
Grüsse,
afrob

Schau Dir mal die Kühlleistungskurve und die Verlustleistungskurve eines TEC an. Die Kühlleistung steigt linear mit dem Strom während die Verlustleistung im Quadrat steigt. Ein TEC ist im Ersatzschaltbild auch ein ganz normaler Ohmscher Widerstand. Mit einem PWM Regler bleibt zwar der Leistungstransistor kalt aber dieselbe Abwärme entsteht dafür dann am TEC auf der heissen Seite. Ergo ist es wurscht ob diese Wärme am Transistor oder am TEC entsteht, wegkühlen muss man sie in jedem Fall wegen der Temperaturdifferenz die man erzeugen will. Ein TEC hat den größten Wirkungsgrad bei ca. 75% seiner maximalen Betriebsdaten (max. Stromaufnahme).

Ich weiß ganz genau von was ich rede, habe bei der Entwicklung meiner CCD Kamera für Astrofotografie an einer 2 stufigen Peltierkühlung sehr lange herumgedoktert bis ich am Chip die -30°C +-0,1°C bei einer Aussentemperatur von +30°C einregeln konnte und zwar ohne dass der Chip zufriert. Das einfachste, billigste und beste war das mit einem Linearregler (BUZ12 als steuerbaren Widerstand) zu machen. PWM brachte in dem Fall zu viele Störungen weil der Analogteil ziemlich hoch verstärkend ausgelegt war. Hab das in jeder Richtung durchgerechnet und konnte dabei sehr tief in dieses Thema TEC-Kühlung und Effizienz eindringen. Als Module war die beste Wahl ein größeres mit 12V/4,5A und ein kleineres mit 5V/4,5A übereinander zu Stapeln und elektrisch in Reihe zu schalten. Das ganze lief dann am besten (höchste Kühlleistung) mit max. 12V wobei als Grenzwert 17V (12V+5V) rechnerisch möglich gewesen wären.

Für alle TEC Selbstbauer vieleicht hilfreich: http://www.melcor.com/typdev.html

Gruß Puls

[afrob]

Du hast schon Recht, dass man die Stromwelligkeit der PWM per LC-Filter glätten sollte. Wegen der recht gemütlichen Zeitkonstante der Temperaturregelung ist das meist kein Problem. Das ist wesentlich effizienter als ein Linearregler und in vielen hochwertigen DPSS-Lasern auch so zu finden.

Grüsse,
afrob

[franklin]

@ pulslaser

der vorteil einer PWM ist einfacherer umgang mit regeltechniken über µC.
also z.b eine PID regelung.

[vakuum]

wieso macht man wohl PWM?? um Verlustleistung einzusparen....

wenn du nur Heizen willst dann nimmst du auch kein Peltier... beim Kühlen musst du dies.... und dann möchtest du so wenig wärme wie möglich erzeugen.. ganz einfach.....

[franklin]

@vakuum

aber die erzeugte wärme einer herkömmlichen regelung beeinflusst ja nicht die temperatur der LD. also ists eigentlich egal. das einzige, was man merkt, sind 5 cent stromkosten mehr im jahr.

[vakuum]

@Franklin

daas stimmt natürlich die Temp. der LD wird nicht grösser aber die Innentemp. des Projektors bzw. Du musst mehr kühlen...

Wenn ich ein 50 Watt Peltier habe um irgend ne Platte zu Kühlen kommt wohl darauf an ob ich mit 50 oder 90% Wirkungsgrad rechnen kann...

bei nem kleinen Peltier für ne LD (weiss nicht was die haben 5 Watt?) macht PWM wohl keinen Sinn....

[franklin]

oder man umgeht das ganze indem man die elektronik in eine separate etage baut. dann hat man den ärger nicht mehr.

[pulslaser]

@ pulslaser

der vorteil einer PWM ist einfacherer umgang mit regeltechniken über µC.
also z.b eine PID regelung.

PWM nützt nur was wenn die Taktfrequenz so hoch ist (<100kHz), dass man am Verbraucher, dessen Parameter man regeln will, keine Rechteckimpulse mehr hat sondern eine/n glatte/n Spannung/Strom hinbekommt. Ein µC der eine variable Pulsbreite bei 100kHz oder höher ausgeben kann ist schon nicht mehr so einfach bzw. günstig. Da spendiere ich doch lieber einen DAC, die sind billig und schnell, müssen sie aber nicht sein weil die Temperaturänderungen relativ träge sind. Über einen billigen DAC kann ich dann einen beliebigen Temperatursollwert vorgeben und über einen langsamen billigen ADC den Istwert einlesen. Analogteil muß sowieso immer sein wenn es einigermassen genau sein soll.

Da mir die Parameter einer Kühlung mit Peltiermodul in der Regel bekannt sind kann ich von festen Regelparametern ausgehen. Das ganze passt dann in einen SMD 4-fach OP z.B. TL074. Ist am günstigsten und einfachsten ohne Aufwand zu realisieren.

Gruß Puls

[jan]

PWM nützt nur was wenn die Taktfrequenz so hoch ist (<100kHz), dass man am Verbraucher, dessen Parameter man regeln will, keine Rechteckimpulse mehr hat sondern eine/n glatte/n Spannung/Strom hinbekommt.

Dies kann ich in dieser allgemeinen Form nicht stehenlassen. Selbstverständlich kann man eine PWM auch mit 100Hz und ohne Filterung betreiben, und es funktioniert sehr wohl. Es kommt darauf an, welche physikalische Größe das Stellglied ausgibt. Für eine Heizung spielen die Frequenz (fast) und die Kurvenform keine Rolle, bei einer Lampe würde ich eine etwas höhere Frequenz wählen, damit es nicht flackert, bei einem Motor sollte es noch mehr sein, sonst bekommt man eine unangenehme Geräuschkulisse. Hier wäre vielleicht ein wenig Filterung nicht schlecht, muss aber nicht sein. Was bei einem Peltierelement erforderlich ist, schrieb ich oben schon (entnommen aus einem Merkblatt der Fa. Eureca Messtechnik GmbH).

[pulslaser]

Dies kann ich in dieser allgemeinen Form nicht stehenlassen. Selbstverständlich kann man eine PWM auch mit 100Hz und ohne Filterung betreiben, und es funktioniert sehr wohl. Es kommt darauf an, welche physikalische Größe das Stellglied ausgibt.
Was bei einem Peltierelement erforderlich ist, schrieb ich oben schon (entnommen aus einem Merkblatt der Fa. Eureca Messtechnik GmbH).

Kann ich so unterschreiben. Ich hatte das eben nur auf das Thema TEC bezogen. Wichtig beim Betrieb eines Peltiermoduls ist nur was viele nicht wissen, man sollte es nicht bei max. Spannung und Strom betreiben weil es da den schlechtesten Wirkungsgrad hat.

Kann man leicht sehen wenn man sich so ein Datenblatt mal anschaut z.B. ein Modul von Melcor, 33 Watt Kühlleistung bei max. Strom von 3,9A und 15,4 Volt ergibt eine Eingangsleistung von 60,6 Watt. Verlustleistung = Eingangsleistung - Kühlleistung also 60,6 Watt - 33 Watt ergeben 27,6 Watt. Diese Verlustleistung (Wärme) produziert das Modul selbst und muß erst mal mit der Kühlleistung eliminiert werden, folgedessen stehen dem Anwender von den 33 Watt nur noch 6,6 Watt zur Verfügung. Bleibt man aber im Betrieb unter den max. Grenzen sieht das schon ganz anders aus. Bei 3,2 A und 10,9 Volt sind es 32,5 Watt Kühlleistung und 35 Watt Aufnahmeleistung. Bleibt als Verlustleistung also 2,5 Watt und immer noch eine Kühlleistung von 30 Watt übrig. Man sieht den feinen Unterschied....

Wenn ich eine PWM Regelung aufbaue nehme ich dazu einen fertigen Baustein an dem nur noch der MosFet angeschlossen wird. Das läuft meistens dann mit 200kHz, Filterung wird kleiner und einfacher und man hat keine Probleme mit Schwingungen, Störungen oder Geräuschentwicklung am Stellglied. Sowas ist mir viel sympatischer und kann im Prinzip für alles verwendet werden.

Gruß Puls

[Dr. Burne]

Hi,

was meinst du hier mit Verlustleistung?

Wenn ich 60Watt reinstecke, um 33W zu kühlen, dann muss ich 93Watt Wärme abführen, je effizienter ich das gestalte, desto mehr Kühlleistung habe ich, weil weniger Wärme zurück auf die kalte Seite geleitet wird.

Ohne Kühlkörper wie du es beschreibst, habe ich nicht 6,6W Kühlleistung, sondern reine 27,6W Wärme, ohne Wärmeabfuhr stirbt das Teil sehr schnell.

Das TEC muss als Wärmepumpe angesehn werden, ähnlich einer Kompressorkühlung!


Gruß Stefan

[pulslaser]

Hi,

was meinst du hier mit Verlustleistung?

Wenn ich 60Watt reinstecke, um 33W zu kühlen, dann muss ich 93Watt Wärme abführen, je effizienter ich das gestalte, desto mehr Kühlleistung habe ich, weil weniger Wärme zurück auf die kalte Seite geleitet wird.

Das TEC muss als Wärmepumpe angesehn werden, ähnlich einer Kompressorkühlung!


Gruß Stefan

Also Stefan, ein Gerät nimmt 60 Watt elektrische Leistung auf. Für mich davon nutzbar zum Kühlen sind 33 Watt. Ergo habe ich 27 Watt Verlust hier in Form von Wärme die das Modul selbst produziert. Dieses nennt man im allgemeinen Verlustleistung. Nur ist es bein TEC so, dass ich, um eine Temperaturdifferenz zu bekommen, diese Verlustwärme mit der Kühlleistung des Moduls erst mal wegbekommen muß, soll heißen auf die heiße Seite pumpen. Was dann noch übrig bleibt kann ich zum eigentlichen Kühlen verwenden und das ist bei Vollast eines TEC's herzlich wenig. Siehe Produktinformationen z.B. bei Melcor.

Das Prinzip eines TEC ist mir bekannt. Auch ging ich davon aus, dass man die heiße Seite selbstverständlich mit einem Kühlkörper so kalt wie möglich hält. Ich hatte nie gesagt ohne Kühlkörper.

Gruß Puls

[Dr. Burne]

Hi,


das bedeutet also, die Verlustleistung tritt ja auf beiden Seiten gleichzeitg auf.

Also je Seite 30W.
33Watt werden von der einen Seite transportiert, bleiben noch 3 Watt über.
Du nimmst aber die Gesamtverlustleistung beider Seiten und Ziehst 33Watt ab, was ist nun richtig?


Gruß Stefan

[pulslaser]

Hi,


das bedeutet also, die Verlustleistung tritt ja auf beiden Seiten gleichzeitg auf.

Also je Seite 30W.
33Watt werden von der einen Seite transportiert, bleiben noch 3 Watt über.
Du nimmst aber die Gesamtverlustleistung beider Seiten und Ziehst 33Watt ab, was ist nun richtig?


Gruß Stefan

Hi Stefan, man oh man ich habe das Gefühl chinesisch zu sprechen obwohl ich das gar nicht kann. Ein TEC besteht aus Halbleiterwürfeln. Die sind elektrisch alle in Reihe geschaltet und mechanisch so angeordnet, dass die P-Seite an einer Keramikplatte und die N-Seite an der anderen Platte ist. Wenn ein Strom durch die Würfelchen fließt wird eine Seite kalt und die andere warm, aber die Würfel erwärmen sich zusätzlich durch den Stromfluss. Jetzt weiss ich nicht was daran so kompliziert sein soll. Die Verlustleistung bezieht sich auf das gesamte Modul genau so die Kühlleistung. Wenn ich an derselben Stelle gleich viel Wärme produziere wie ich Kühlleistung habe, dann betreibe ich das Modul falsch und genau so verhält es sich bei Betrieb in Vollast.

Nochmal, wenn ich 60 Watt hineinstecke und 30 Watt herausbekomme habe ich folgedessen 30 Watt verloren in Form von Wärme. Weil diese Wärme an derselben Stelle entsteht wie die Kälte heben sie sich gegenseitig auf und ich habe 0 Null Nutzen. Bleibe ich aber bei einem TEC unterhalb von Vollast ist die Sache ok. In einem TEC steckt elektrisch gesehen auch ein normaler Widerstand von wenigen Ohm (2 bis 5 Ohm) der parallel zum Modul liegt. Die Leistung an einem Widerstand berechnet sich aus dem Produkt von Strom mal Spannung. Das heisst, doppelter Strom = doppelte Spannung = 4 fache Leistung (Wärme) und speziell für die Kühlleistung eines TEC: doppelter Strom = doppelte Kühlleistung. Somit steigt die interne Verlustwärme um das 4 fache während die Kühlung nur 2 fach steigt. Daher ergibt sich der beste Betriebspunkt bei maximaler Effizienz zwischen 40 und 80% der max. Leistung. Umgekehrte Parabel.

Uff, ich hoffe das war verständlich...

Gruß Puls

[Dr. Burne]

Hi,


ja soweit alles klar, nur die Kühlleistung von der Gesamtleistung abziehen und dann diese Summe von der Rohkühlleistung abziehen, und 6,6Watt?
Das ist irgendwie komisch.



Gruß Stefan

[franklin]

was rechnet ihr da durch die gegend?

wenn wir ein peltier sagen wir einmal 100W elektrische leistungsaufnahme hat, "erzeugt" es MEHR als 100W wärme.
das, was mehr "erzeugt" wird, ist die wärme, die von einer seite zur andren geschaufelt wird.

beispiel:


aufgenommene elektrische leistung: 100W
kühlleistung: 20W
abgegebene wärme: 120W

man muss also 120W abführen um 20W wärme vom zu kühlenden objekt wegzuschaufeln.

[ch.m]

ich würde mal sagen daß diese behauptung falsch ist WEIL

bei einer aufgenommenen leistung von 100watt und einer abgegebenen leistung von 120watt hätte man aber einen wirkungsgrad >100% = perpetuum mobile

[franklin]

nö..das ist korrekt. kommt nur aufs bezugssystem an. habe auch "erzeugt" in anführunghszeichen geschrieben. die 20W, die zusätzlich "erzeugt" werden, werden nämlich von einem bezugssystem ins andre geschoben.

aus dem selben grund gibt man bei klimaanlagen auch die kälteleistung und nicht den anschlusswert an. eine klimaanlage mit 3kw kälteleistung hat vielleicht einen anschlusswert von 1kw.

kann man sich so vorstellen:

eine pumpe, die heisses wasser durch ein rohr pumpt, bewegt auch mehrere kilowatt wärmeenergie..bei einem anschlusswert, der viel geringer liegt.