Guten Abend, ich versuche die Temperatur eines Peltiers über PWM einzustellen. Ein par Eckdaten: Peltierelement: 12VDC Imax 6,0A Umax 15,5V Qmax 61W Dtmax 67k R (20°C) 4Ohm Ich betreibe das Element an 5V bei einer Frequenz von 100Hz Tastverhältnis 0,5. Damit der FET sicher schaltet wird er mit -9V an Gate Gespeist. Die Pegelwandlung macht ein PNP Transistor. von 0V auf 5V von 5V auf -9V. Damit ich es später an einen µC hängen kann. Ich will das Element Später natürlich mit mehr als 100Hz betreiben und habe auch die Beiträge gelesen nach denen PWM bei Peltiers Alterung hervorruft, man bei hohen Strömen glätten muss etc... das will ich erstmal ausklammern bis ich die ursache für das unten beschriebene Verhalten gefunden habe. Das Problem was ich habe ist, dass sobald das Peltierelement mit dem Drain des FETs verbunden ist beginnt sich die Rechteckspannung langsam nach oben zu verschieben. Wie ein DC Offset, er beträgt ca.1V. Irgendwie wirkt das für mich so als ob ein Teil der Spannung integriert wird weil es nicht schlagartig ansteigt. Dieser verschub tritt bei jeder Frequenz auf (zw.10 und 10Khz -> nicht weiter gemessen) Das bedeutet ja, dass das PelEl. nicht abgeschaltet wird sondern noch ein Strom durch es fließt selbst wenn der FET sperrt. Eine Kapazität konnte ich im FET nicht messen aber mein Multimeter misst auch zu ungenau unter 1nF. Vielleicht hab ich auch nur was simples übersehen weil scheinbar sonst niemand damit probleme hatte... ich bin für stellungnahmen dankbar 7
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noch ein zusatz. Im Oszidiagramm ist Channel2 aktiv. Sry für die schlechte quali ich bekomme die cam von meinem vater nicht gebändigt. Ein kästchen entspricht 2V. Mittellinie ist GND.
Die PWM Idee ansich ist bei Peltierelementen nicht gut. War erst letztens in einem Thread behandelt.
Oder zumindest nur mit starker Glättung... Das Problem ist das die aus winzigen Einzelthermoelementen bestehen, und bei PWM werden die quasi mit der PWM-Frequenz mechanisch belastet, und dann zerstören sich einzelne Teile und erhitzen sich, was die in der Umgebung unter noch höhere Last setzt... und so weiter
> Vielleicht hab ich auch nur was simples übersehen weil scheinbar > sonst niemand damit probleme hatte... Nimm mal dein Peltier, haenge es an dein Multimeter und mache eine Seite waermer als die andere. .-) Wie dir vielleicht schon aufgefallen ist, ist der Wirkungsgrad von so einem Teil sehr schlecht. Auf der heissen Seite kommt nur wenig Waerme an die vor der kalten Seite ruebertransportiert wurde, dafuer aber noch eine grosse Menge zusaetzlicher Waerme die du da reingesteckt hast. Immer wenn deine PWM nun gerade ausgeschaltet ist, kann ein Teil davon zurueckfliessen. Das verschlechtert den Wirkungsgrad nochmal deutlich. Um dann eine bestimmte Kuehlleistung zu erreichen muss dein Element mit PWM staerker arbeiten als wenn es an Gleichspannung haengt, dadurch sinkt dann die Lebensdauer. Olaf
ahhh genau wie konnte ich das übersehen =) danke olaf genau sowas habe ich gesucht. selbstverständlich produziert es dann strom aus der wärme =) Ja kann man nix machen ... also in anbetracht der tatsache das es 3€ gekostet hat und ich es nur kurzeittig benutze und mit deutlich weniger als nennleistung denke ich, dass ich es riskieren kann.
Hi, ich habe beruflich mit Peltier-Modulen zu tun, komme aber eher von der Thermodynamik und nicht von der Elektronik, deswegen schon mal Entschuldigung, dass ich zur PWM nur als "interessierter Laie" sprechen kann. Meine Vorredner haben recht, die empfohlene Frequenz der TEC-Hersteller bei der PWM liegt über 1kHz, also weit von Deinen 100 Hz entfernt. Durch die dynamischen Schwankungen der Temperaturverteilung über die Dicke des Peltiers bei zu geringer PWM-Frequenz wird also massiv Wirkungsgrad geschluckt, dadurch wird das TEC heißer, und dadurch verändert sich auch der Innenwiderstand beträchtlich, der ist nämlich stark temperaturabhängig. Noch ein kleiner Tipp: Peltiermodule können durchaus sehr effizent betrieben werden, sie stellen aber höchste Anforderungen an die thermischen Kontakte und benötigen sehr, sehr gute Kühlkörper-Lüfter-Kombinationen. Z.T. ist schon Wärmeleitpaste zu schlecht (ist ja auch nur besser als ein Luftspalt, aber eben nicht wirklich gut wärmeleitend, auch wenn der Name das vorgaukelt), im guten technischen Anwendungen verwendet man heute Graphitfolien. Meine Firma baut Geräte für Labore, hier werden die Peltiers zum Heizen und Kühlen von Proben verwendet, Lebensdauer ca. 5 Jahre, Temperaturbereich +110°C bis +4°C, max. 100.000 Zyklen. Dafür haben wir aber auch 10 Jahre entwickelt :). Und wir verwenden Heatpipes, Vapor-Chambers, Graphitfolien und z.T. Reinsilber für den Wärmeübergang. Also: Peltier geht gut, aber es bedeutet etwas Aufwand! Je besser Deine Wärmeabfuhr, desto kühler die Umgebungsseite des Peltiers, desto besser der Wirkungsgrad. Wir geben in unseren Geräten fast doppelt so viel Geld für das Heatsink (Vaporchamber-Heatpipes-Kühlrippen) im Vergleich zu den Peltiers aus. Gruss TECCY
Olaf schrieb: > Wie dir vielleicht schon aufgefallen ist, ist der Wirkungsgrad von so > > einem Teil sehr schlecht. Auf der heissen Seite kommt nur wenig Waerme > > an die vor der kalten Seite ruebertransportiert wurde, dafuer aber noch > > eine grosse Menge zusaetzlicher Waerme die du da reingesteckt hast. ...dazu noch eine kleine Anmerkung: Der Wirkungsgrad von Peltier-Modulen hängt stark vom Betriebspunkt ab. Tatsächlich ist der nicht gut, wenn man AUSSCHLIEßLICH KÜHLEN möchte, und GROßE TEMPERATURDIFFERENZEN anstrebt. Z.B. bei Umgebungstemperatur von +30°C +4°C Kühltemperatur (wie im Kühlschrank) erreichen. So etwas kann ein Kompressor mit wesentlich weniger elektrischer Leistung viel besser. Was Peltier im Kühlbereich gut kann, ist WÄRME VON ELEKTRISCHEN VERBRAUCHERN BEI CA. UMGEBUNGSTEMPERATUR ABFÜHREN. Z.B. einen Chip bei Umgebungstemperatur von 25°C auf eben dieser Temperatur oder knapp drüber halten. Dann kann man mit 10W elektrischer Leistung auch 10W Wärme pumpen. Der sogen. COP (Coefficient of Performance = Qc/Pel) kann hier auch > 1,0 werden. Wer etwas tiefer einsteigen möchte, kann das mit der kostenlosen Simulations-Software AZTEC des Herstellers MELCOR tun, siehe http://www.melcor.com/software.html Hier kann man auch etwas über die dahinter versteckte Physik erfahren. Viel Spass und Erfolg. Gruss TECCY
abraxas schrieb: > Das Problem ist das die aus winzigen Einzelthermoelementen bestehen, und > > bei PWM werden die quasi mit der PWM-Frequenz mechanisch belastet, und > > dann zerstören sich einzelne Teile und erhitzen sich, was die in der > > Umgebung unter noch höhere Last setzt... und so weiter ...und auch hier noch eine kleine Anmerkung: Die mechanische Belastung der BiTe-Klötzchen und der beiden Lötstellen pro Klötzchen kommt von der Temperaturänderung im Material, die eine Längenänderung bewirkt (abhängig vom der jeweiligen Materialkonstante). Bei PWM baut sich die Stromstärke im Modul schneller im Vergleich zur Temperaturverteilung auf. Ich bin ja leider kein Elektoniker aber ich gehe hier von Millisekunden aus, bis der Strom bei der PWM "steht". Die Ausbildung der Temperaturverteilung ist dagegen relativ langsam, sie wird gesteuert durch die sogen. Temperaturleitfähigkeit a (a = Lambda/(rho*cp)), welche das Verhältnis aus der Wärmeleitfähigkeit und der Wärmekapazität (= Wärmespeicherfähigkeit) ist. Wenn die PWM also so schnell erfolgt (> 1kHz), dass die Temperaturverteilung im BiTe-Klötzchen gar nicht merkt, dass der Strom pulsiert ("Temperatur-Eigenfrequenz" << PWM-Frequenz), dann wird diese Temperaturverteilung quasi-stationär, die Temperatur bleibt stabil, und der thermo-mechanische Stress geht gegen null. Dann merken die Klötzchen nur noch die Temperaturänderung beim Ein- und Ausschalten, und wenn sich die Regeltemperatur verändert. Also ist nicht die PWM ursächlich für die mech. Belastung, sondern nur die Temperaturänderung. Und eine permanent pulsierende Temperatur im Peltier bekommt man nur, wenn man eine falsche = zu niedrig-frequente PWM einstellt. Gruss TECCY
Bei LTC gibt es zu dem Thema eine ausführliche AppNote. Weiteres Ausführen also unnütze Arbeitsleistung.
Abdul K. schrieb: > Bei LTC gibt es zu dem Thema eine ausführliche AppNote. Weiteres > > Ausführen also unnütze Arbeitsleistung. @Abdul K. (1) danke für den Tipp (2) toller wär es gewesen, wenn du einen Link angeben hättest, oder Linear Technology Corporation und Application Note 89 von 2001 angeben hättest, dann hätte man sich nicht zu Tode googeln müssen. Für meine Kollegen sei das nun hier nachgeholt: http://www.linear.com/pc/downloadDocument.do?navId=H0,C1,C1010,C1095,P1893,D4178 (3) Deinen arroganten, rotzigen Ton kannst Du mit deinen Kumpels pflegen, im Netz bin ich etwas mehr Anstand und Respekt gewöhnt. Nur weil Du etwas mehr über PWM und Peltier weißt, musst Du hier nicht den pubertären Macker geben. Also halt Dich etwas zurück (4) Erzähl anderen Leuten nicht, was die zu tun oder zu lassen haben. Mit Deinem ersten Satz hast Du Dich als arroganter, unsympathischer Besserwisser geoutet. Das ist aber Dein Problem, nicht unseres. Mit dem zweiten Satz gehst Du anderen Leuten auf den Keks, und das wird sich irgendwann rächen. Also - shut up!
Du meinst also im Ernst, das ich alle AppNotes von LTC im Kopf habe und direkt verlinken kann und ich sowieso nichts anderes zu tun habe. Träum weiter. Ich verlange schon von einem Fragenden, das er dann Google selbst bedienen kann. Übrigens weiß ich nichts großartig über Peltier-Elemente. Ich bin sowieso total doof. Gottseidank kann nur ein Moderator Redeverbot geben.
Das Peltierelement ist nicht nur ein Ohmscher Widerstand. Wenn man am Pletierelement eine Temperaturdifferenz hat, kommt da nich eine Thermospannung dazu. Wegen der großen Anzahl der Elemente die Intreihe sind, kommen da schon mal Größenordnungsmäßig 10 mV / K zusammen. Auf 1 V wird man da kaum kommen, aber etwas Offset kann es schon geben.
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