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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Peltierelement und H-brücke


Autor: Basti (Gast)
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Hallo,

Ich habe folgendes Problem, bzw. folgende Idee. Ich würde gerne ein 
Kleines Peltierelement zum Heizen und Kühlen einer sehr kleine Kammer 
nehmen. Das ganze wollte ich mit einem PID regeln. Nun stellt sich mir 
die Frag. Kann ein einzelner PID regler überhaupt das kühlen und Heizen 
regeln und kann ich zum Umschalten der Polarität am Pelztier eine 
H-Brücke einsetzen? Über Hilfreiche Ideen wäre ich sehr verbunden. Fals 
eine H-brücke gehen sollte bin ich mir bei der Auslegung noch etwas 
unsicher (also kleine schalthifen wären auch super).

mehr als 2-3A wollte ich dem kleinen Pelztier nicht geben. Das ein 
peltier-element von Conrad (QC-127-1.0-3.9). Leider ist das Datenblatt 
bei Conrad recht nichtssagend. :-(

Danke schonmal im Voraus

MFG
Basti

Autor: Basti (Gast)
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Achso, generel wollte ich alle OPs mit +/- 5V versorgen. die spannung 
für das Peltierelement wollte ich aus einem PC-Netzteil ziehen.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Basti schrieb:
> Kann ein einzelner PID regler überhaupt das kühlen und Heizen
> regeln
Ja, klar.
> und kann ich zum Umschalten der Polarität am Pelztier eine
> H-Brücke einsetzen?
Logisch.

Jetzt ist nur noch die Frage, ob du dann zusammen mit einer Spule über 
PWM den Strom regelst (dazu würde mir spontan der L292 einfallen), oder 
ob du das Element über längere Einschaltpulse (im Sekundenbereich) auf 
die entsprechende Temperatur einstellen willst.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Basti (Gast)

>die Frag. Kann ein einzelner PID regler überhaupt das kühlen und Heizen
>regeln

Ja.

>und kann ich zum Umschalten der Polarität am Pelztier eine
>H-Brücke einsetzen?

Ja. Wobei das bei einem kleinen Peltier möglicherweise nicht notwenig 
ist. Ein OPV mit einem starken Treiber dahinter reicht wahrscheinlich.

>mehr als 2-3A wollte ich dem kleinen Pelztier nicht geben.

Naja, das ist schon recht viel, aber machbar.

>peltier-element von Conrad (QC-127-1.0-3.9).

So klein ist das ja non eher nicht! Das Ding schluckt bis zu 64W!

> Leider ist das Datenblatt bei Conrad recht nichtssagend. :-(

Das sagt alles, was man wissen muss.

Naja, für dieses Pletier sollte man schon eine H-Brücke nehmen. Aber bei 
den Leistungen will man nicht mehr im Linearbetrieb arbeiten, das 
verbrät noch mehr sinnlose Leistung. Da muss ein LC Filter dahinter und 
man hat letztendlich einen Schaltregler mit bipolarem Ausgang. Das ist 
aber nix für Anfänger.

MFG
Falk

Autor: Basti (Gast)
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wie darf man sixh denn so ein Schaltreglr vorstellen?

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Basti schrieb:
> wie darf man sixh denn so ein Schaltreglr vorstellen?
"Einfach" eine H-Brücke und dazu eine Spule mit Peltierelement in Reihe.

Autor: Basti (Gast)
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hmmm, klingt nicht schön. Gäbe es denn eine einfacheren Weg die 
anforderung zu erfüllen? Ich habe leider noch nie mit einer H-Brücke 
gearbeitet, was die sache Schwierig macht :-(

Autor: Klaus Wachtler (mfgkw)
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M.W. darf man ein Peltierelement ohnehin nicht mit PWM
beaufschlagen, weil die das nicht gut vertragen sollen.
Kann aber auch sein, daß ich mich irre.
Zudem ist die Temperaturmessung ausgesprochen träge.
Das hieße, daß man die Stellgröße (also den mittleren Strom)
gar nicht schnell schalten kann und muß (übliche PWM), sondern
mindestens genauso gut langsam an- und abschalten darf/muß,
bspw. im Takt von einer oder mehreren Sekunden.
Dann würde ich mir den ganzen Halbleiter-Kram in der H-Brücke
vielleicht gar nicht antun, sondern einfach mit Relais
schalten.

Autor: Basti (Gast)
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Also 4 Relais in einer Brückenschaltung anordnen und die dann jeweil 
ansteuern? mit der idee kann ich mich sorag fast anfreunden. die frage 
ist wie kann ich ein Relais mit negativer Spannung ansteuern? also ich 
denke mal wenn ich kühlen will, wird der PID mir am Ausgang ja ein 
negatives Signal liefern.

Sry, wenn die Fragen bissl blöd sind.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Basti schrieb:
> hmmm, klingt nicht schön.
Wie schon am Rande erwähnt: der L292 (leider abgekündigt) macht das 
alles von sich aus. Du mußt dann nur noch einen entsprechenden Sollwert 
am Eingangspin vorgeben...
Aber es gibt auch andere Motor-Endstufen, dort mußt du den Stromregler 
u.U. dann selber dazubauen. Aber das ist keine Raktetentechnik und 
findet sich dann in entsprechenden Application-Notes.

Klaus Wachtler schrieb:
> M.W. darf man ein Peltierelement ohnehin nicht mit PWM beaufschlagen,
Da kommt wie gesagt die Spule ins Spiel. Dann sieht das Peltierelement 
immer einen schönen gleichmäßgen Strom...

Basti schrieb:
> Also 4 Relais in einer Brückenschaltung anordnen und die dann jeweil
> ansteuern?
Wenn du so eine langesame Ein- und Ausschalterei betreiben willst (das 
dürfte wegen der thermischen Trägheit wohl gehen), dann kannst du jede 
H-Brücke, die den Strom mitmacht verwenden. Zum Steuern würde ich dann 
einen uC empfehlen.

Autor: Basti (Gast)
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> Wenn du so eine langesame Ein- und Ausschalterei betreiben willst (das
> dürfte wegen der thermischen Trägheit wohl gehen), dann kannst du jede
> H-Brücke, die den Strom mitmacht verwenden. Zum Steuern würde ich dann
> einen uC empfehlen.

Kann ich nicht einfach das Ausgangssignal des PID nehmen und auf die 
Relais geben? gegebenfalls vorher verstärken.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Basti schrieb:
> Kann ich nicht einfach das Ausgangssignal des PID nehmen und auf die
> Relais geben?
Vergiss mal die Relais. Du willst das Geklapper nicht wirklich wollen. 
Und auch die Umschaltung der Relais will gut überlegt sein...

> Also 4 Relais...
Es sind nur 2 Wechsler nötig...  :-o

Autor: Basti (Gast)
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> Vergiss mal die Relais. Du willst das Geklapper nicht wirklich wollen.
> Und auch die Umschaltung der Relais will gut überlegt sein...

Okay vergessen ich die mal. :-) Dann bleibt ja nur noch 
Halbleitertechnik. Also mit FETs und / oder Transitor. Wie gesagt ich 
habe leider nicht alzuviel Ahnung von den Brücken. Ich habe mal aus 
einen anderen Beitrag eine Brücke verlinkt. So in etwa darf ich mir das 
also vorstellen?! und dann in Reihe zum Peltier eine Spule. Ist es dabei 
egal wieviel Induktivität die Spule hat?

Und dann ja noch die große Frage, wenn ich mit dem Peltier eine 
bestimmte Temoperatur erreicht habe, darf ich dann gleich umschalten, 
sodass er mir quasi in einer rampe die temperatur runterfährt?

Autor: Basti (Gast)
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hier die Schaltung

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Basti schrieb:
> hier die Schaltung
Gruselig...  :-o
Wieso die vielen Pusteln (aka. Junctions, Verbindungspunkte)?

Warum immer alles selber bauen? Nimm doch was Fertiges... :-/
Google mal nach: integrierte h-brücke motor
Und du findest z.B. eine TLE5205

Autor: Basti (Gast)
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Stimmt eigendlich. daran habe ich noch garnicht gedacht. ich dachte 
immer, dass der Fall mit dem Peltierelement so speziell ist, das es 
keine Fertigtüte dazu gibt.

Autor: Dieter Werner (Gast)
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Von Maxim gibt es den MAX1968, leider nur im bastlerunfreundlichen 
Gehäuse und mit der bekannten Einschränkung: extrem schwierig einen 
Lieferanten zu finden.

Autor: Basti (Gast)
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Aso, eine Frage noch. Wie groß sollte denn dei Oule sein die in reihe 
zum Pelztier liegt ( also Induktivität)?

Autor: analoger (Gast)
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Du kannst auch einen/zwei TDA2030(L165) dafür missbrauchen. Vorteil... 
billig (ca. 50ct/stück). Oder einen L298 (2 Euro). Jener ist normal für 
Ansteuerung von Schrittmotoren gedacht ist, geht aber auch für andere 
sachen. Das sind zwar ziemlich alte Knochen... aber wie gesagt billig 
und überall (Reichelt) erhältlich.

Autor: Basti (Gast)
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Nicht Oule sonder Spule. So eine kaputte Hand ist doch echt mist zum 
schreiben.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Basti schrieb:
> Wie groß sollte denn dei Oule sein die in reihe
> zum Pelztier liegt ( also Induktivität)?
Die brauchst du nur, wenn du tatsächlich PWM mit z.B. 10kHz PWM-Frequenz 
verwendest. Und dann kannst du dir eine Induktivität ausrechnen, indem 
du den maximalen Ripplestrom festlegst...

Wenn du das Peltierelement aber im (einfacheren) Schaltbetrieb (mit 
Zykluszeiten im Sekundenbereich) fährst, dann ist die Spule hinfällig.

Autor: Basti (Gast)
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Wie würde das denn über den TDA2030 funktionieren? Das ist doch ein 
HIFI-Verstärker.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Basti schrieb:
> Das ist doch ein HIFI-Verstärker.
Das ist grob gesagt ein Leistungs-Operationsverstärker. Und du kannst 
die Endstufentransistoren bei entsprechender Ansteuerung auch als 
Schalter verwenden...
Aber du bist mit deinen 2-3A doch ziemlich an der oberen Kante des ICs. 
Und für eine vollständige H-Brücke brauchst du 2 davon...  :-/

Autor: Basti (Gast)
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Und wenn ich die Versorgung des der Peltierelements auf 10v und 1-2A 
senke, dann sollte das doch gehen oder?

Autor: Clair Grube (Gast)
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Basti schrieb:
> Nun stellt sich mir
> die Frag. Kann ein einzelner PID regler überhaupt das kühlen und Heizen
> regeln

Die Strecke integriert doch schon.
Mit einem I-Regler auf eine I-Strecke, das wird mindestens 
abenteuerlich, aber sicher nicht schnell oder genau.

Autor: Basti (Gast)
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Wäre es dann vlt. sinniger das ding mittels Zweipunktregelung 
anzusteuern? wäre vlt. vom schaltungsaufwand auch etwas einfacher.

Autor: Pieter (Gast)
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moin moin,

das Datenblatt zum LTC1923 beantwortet doch alle Fragen.

MfG
Pieter

Autor: Basti (Gast)
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und wo kann man sowas kaufen?

Autor: Clair Grube (Gast)
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Basti schrieb:
> Wäre es dann vlt. sinniger das ding mittels Zweipunktregelung
> anzusteuern? wäre vlt. vom schaltungsaufwand auch etwas einfacher.

Mit nem 2Punkt-Regler musst du halt damit rechnen, dass es zu 
Überschwingern kommt. Und der tatsächliche Temperaturwert wird nicht 
genau auf dem Sollwert liegen, sondern im Bereich der Hysterese 
schwanken. Wenn das kein Problem ist, dann ist das sicher die einfachste 
Lösung.

Autor: Basti (Gast)
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Ich kann mir eine schwankungsbreite von +/-0,5°C erlauben. Also ein 
bischen kann es um den sollwert oszillieren. nur habe ich absolut keine 
vorstellung wie das auszusehen hat.

Autor: Stefan K. (Gast)
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Hallo

ich habe sowas mal gemacht, allerdings mit anderen Peltiers.
Der LTC1923 bietet dir gute Grundlage zur Theorie dahinter.

Wenn du hauptsächlich kühlen willst darfst du nicht 5sec ein/3sec aus 
oder so mit deinem Regler machen, dafür brauchst du Gleichstrom durch 
das Element.In den Aus Zeiten des Reglers funktioniert das Element 
nämlich wie ein Generator, und die Wärmefluss kehrt sich um. Damit wird 
das ganze ineffizient.

Wenn du es hauptsächlich zum Heizen willst, kannst ruhig mit einem 
langsam Taktgeber im sec. Bereich arbeiten. Verlustleistung führt 
ohnehin immer zur Erwärmung des Elements.


Für hohe Temperaturen brauchst du immer mehr Spannung, für niedrigere 
Temperaturen brauchst du immer höhere Ströme als draufsteht auf dem 
Element.


Beim LT1923 wird ja eine H-Brücke im MHz bereicht getaktet. Für Anfänger 
ist das eher nichts.

Ich habe es damals mit einem integrierten Vollbrücken-IC gemacht, und 
eine Taktfrequenz von 20kHz verwendet. da braucht man leider schon recht 
große Speicherdrosseln um wieder einen schönen Gleichstrom zu bekommen.

PS: Vergiss bitte nicht auf adequate Kühlung, sonst wird das nix.

Autor: Basti (Gast)
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oh gott, das klingt alles ziemlich schwer. Im Datenblatt der LTC1923 
habe ich eine schaltung gefunden die beiden beherscht, die frage ist ob 
ich die genau so nutzen kann. ich habe halt eine ander 
temperatusensorschaltung.

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