Guten Tag zusammen, ich befinde mich derzeit auf einer Technikerschule für welche ich als Abschlussarbeit eine Art regelbaren Weinkühlschrank bauen muss/möchte. Da ich kaum fertige Bauteile dafür verwenden darf ist mein Plan das ganze mit einem ESP32 einem Relay Modul und 2 Peltier-Elementen zu realisieren Am ESP32 ist zum einen ein Temperatursensor angeschlossen welcher die Temperatur am im Innenraum des Kühlschranks misst und den Port an dem sich das Relay Modul mit dem dahintergeschalteten Peltier-Element ein- bzw auschaltet um eine bestimmte Temperatur zu halten. Da ich mich bereits seit einigen Tagen mit diesem Thema auseinandersetze bin ich mir aber nicht sicher ob das so funktioniert wie ich es mir vorstelle. In einigen Foren (auch hier) wird teilweise ein PWM Signal empfohlen mit welcher das Peltier-Element angesteuert wird. Welcher Vorteil bzw. Nachteil ergibt sich dadurch anstelle meiner 2 Punkt-Regelung und habt ihr evtl. noch andere Ideen das ganze zu realisieren? Vielen Dank schonmal für die Infos
> In einigen Foren (auch hier) wird teilweise ein PWM Signal empfohlen mit > welcher das Peltier-Element angesteuert wird. Naja, in Foren sind nicht immer die hellsten Koepfe unterwegs. > Welcher Vorteil bzw. Nachteil ergibt sich dadurch anstelle meiner 2 > Punkt-Regelung Beides geht nicht. Mach dir folgendes klar, jedesmal wenn deine PWM oder dein Regler gerade aus ist, dann fliesst Waerme von der heissen Seite auf die kalte Seite zurueck. Das sorgt dafuer das der sowieso schon schlechte Wirkungsgrad unterirdisch wird. PWM geht wenn sie schnell ist und man den Ausgang so glaettet das man Gleichstrom bekommt. Allerdings kann man dann vermutlich auch gleich einen Schaltregler nehmen. Olaf
Tim W schrieb: > In einigen Foren (auch hier) wird teilweise ein PWM Signal empfohlen mit > welcher das Peltier-Element angesteuert wird. Ich weiss nicht ob dir das bei deinem Kenntnisstand weiterhilft, aber du kannst dich ja mal versuchen zu informieren über: 1. Gesteuerter Stromregler - eine geglättete PWM-Schaltung ist eine Möglichkeit. 2. PI-Regler Ich hoffe du hast es nicht mit fanatischen Weinkennern zu tun, die eine Temperaturgenauigkeit besser als 1 Grad erwarten. Georg
Schrank und Peltier vertragen sich nicht, ausser man macht Kompromisse. Also aus Schrank mach ein Volumen von 7x7x7cm oder kleiner. Oder aus Peltier mach ein Peltier Panel, mit vielleich 10x10 Peltiers, den Grossen. Denn die spezifizierte Waermepumpleistung bezieht sich auf Delta-T gleich Null. Und auf der warmen Seite musst du richtig effizient kuehlen. Das laeuft gerne weg. Und ja, wie schon erwaehnt, kein PWM, sondern DC, also ein gesteuertes Schaltnetzteil. Mein Vorschlag .. wenn's denn kein Kompressor sein darf... Nimm nasse Tuecher und regle den trockenen Luftstrom um die Feuchte wegzubringen. Das kuehlt effizienter.
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Tim W schrieb: > ich befinde mich derzeit auf einer Technikerschule für welche ich als > Abschlussarbeit eine Art regelbaren Weinkühlschrank bauen muss/möchte. > > Da ich kaum fertige Bauteile dafür verwenden darf ist mein Plan das > ganze mit einem ESP32 einem Relay Modul und 2 Peltier-Elementen zu > realisieren Welche Rolle spielt der ESP32 in diesem Schauspiel? Jetzt ist G. schrieb: > Denn die spezifizierte Waermepumpleistung bezieht sich auf Delta-T > gleich Null. Und auf der warmen Seite musst du richtig effizient > kuehlen. Das laeuft gerne weg. Auf gut deutsch: das Peltierelement ist im Prinzip eine Heizung, die die hineingesteckte Energie verheizt. Und zum Dank auf einer Seite kühler wird als auf der anderen. Diese heiße Seite muss so gekühlt werden, dass die Wärme der kalten Seite plus die von der Versorgung zugeführte Energie so gut abgeführt werden kann, dass die Zieltemperatur auf der kalten Seite trotzdem zum Kühlen taugt. Denn wenn durch die zugeführte Energie eine Temperaturdifferenz von 50°C erreicht wird, die heiße Seite aber 80°C warm ist, dann ist "kühlt" das Element auf der kalten Seite immerhin auf 30°C... Mein Tipp: nimm dein Peltierelement und ein paar Kühlkörper mit Wärmeleitpaste und ein Labornetzteil und versuche, deinen Weinkühler damit manuell zu betreiben. Wenn das geht, dann denk dir eine Elektronik dazu aus, die dir das Schalten oder Drehen am Labornetzteil abnimmt. Olaf schrieb: > Mach dir folgendes klar, jedesmal wenn deine PWM oder dein Regler gerade > aus ist, dann fliesst Waerme von der heissen Seite auf die kalte Seite > zurueck. Juckt doch eigetnlich nix. Denn zu diesem Zeitpunkt wird die optimale und maximale Kühlleistung offenbar auch nicht benötigt... Und ab wann wird denn von PWM gesprochen? Wenn ich 1 mal pro Minute schalte, dann ist das noch geschaltet, aber keine PWM? Wenn ich das einmal pro 10 Sekunden mache? Oder einmal pro Sekunde? Oder 100 mal pro Sekunde?
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> Juckt doch eigetnlich nix. Denn zu diesem Zeitpunkt wird die optimale > und maximale Kühlleistung offenbar auch nicht benötigt... Klar, wenn du dein System einschaltest und es gerade runterkuehlt und der Peltier 100% Einschaltdauer hat dann ist das egal. Aber sobald du im Regelbetrieb bist dann wird der Wirkungsgrad massiv verschlechtert und du hast ja sowieso schon das Problem das du riesige Waermemengen abgeben musst. Das geht dann auf die Lebensdauer des Peltiers. Und gut fuer die Stromrechnung ist es auch nicht. > schalte, dann ist das noch geschaltet, aber keine PWM? Wenn ich das > einmal pro 10 Sekunden mache? Oder einmal pro Sekunde? Oder 100 mal pro > Sekunde? Alles egal. Ich hab sowas schon mit etwa 20khz gebaut und musste den Ausgang massiv filtern. Heute ist es wirklich am besten da ein Schaltnetzteil zu nehmen und die Ausgangsspannung vom Regler einstellbar zu machen. Zumal man ja auch typisch so von 50-60W Leistung redet. Da ist ein moderner vollintegrierter Regler sicher die beste und einfachste Loesung. Bloss der ESP8266 ist dann vielleicht ueberfluessig. :-) Olaf
Olaf schrieb: > Alles egal. Ich hab sowas schon mit etwa 20khz gebaut und musste den > Ausgang massiv filtern. Aber nicht wegen des Peltierelements, sondern weil du da die ganze Umgebung mit dem geschalteten Storm verseucht hast. > Aber sobald du im Regelbetrieb bist dann wird der Wirkungsgrad massiv > verschlechtert Hast du da Untersuchungen dazu? Denn der "Regelbetrieb" beginnt ja z.B. schon bei 99,5% PWM. Und ich kann mir beim besten Willen keine Mechanismus vorstellen, der hier eine gewaltige Degradation mit sich bringt... > und du hast ja sowieso schon das Problem das du riesige > Waermemengen abgeben musst. Ich muss das mit der PWM und der Kühlung echt mal selber ansehen. Da kursieren mir irgendwie zu viele Gerüchte... > Heute ist es wirklich am besten da ein Schaltnetzteil zu nehmen und > die Ausgangsspannung vom Regler einstellbar zu machen. Ich würde das auch so machen, denn da geht man durch die Gleichspannung und vor allem den Gleichstrom auf jeden Fall einigen EMV-Problemen aus dem Weg. Ob ich den Schaltregler selber baue oder fertig kaufe, das steht dann auf dem nächsten Blatt ;-)
was macht denn eigentlich ein Schaltregler anders als eine geglättete PWM ? bei beden kommt doch eine Gleichspannung raus?
Thomas S. schrieb: > was macht denn eigentlich ein Schaltregler anders als eine geglättete > PWM ? bei beden kommt doch eine Gleichspannung raus? Der Verbraucher(Peltier-Element) sieht da keinen Unterschied. Nur die Anteuerung zum einstellen der Ausgangsspannung ist unterschiedlich.
Tim W schrieb: > In einigen Foren (auch hier) wird teilweise ein PWM Signal empfohlen mit > welcher das Peltier-Element angesteuert wird. Kaum. Der sowieso schon schlechte Wirkungsgrad eines Peltier wird durch PWM noch schlechter. Für Wein reicht sicher eine Zweipunktregelung, denn auch wenn die Temperatur den kalten Kühlkörpers um 5 GradC Hysterese dabei schwankt, bleibt der Wein sicherlich auf 0.5 GradC gleichkalt. Den technischen Overkill mit ESP kannst du also stecken lassen, ein Bimetall tuts und spart noch das Relais. Allerdings konnte das ein Ingenieur schon vor 100 Jahren. Ja, mit PID Regelung kannst du den Wein auf 0.1 GradC temperieren, aber dazu müsstest du erst mal so genau messen können. Die üblichen DS1820 oder TSIC sind nicht so genau und analog ist zwar genau aber nur mit zusätzlicher Schaltung für die die meisten zu faul sind.
MaWin schrieb: > Für Wein reicht sicher eine Zweipunktregelung Damit kommst du bei allen Sommeliers auf die schwarze Liste. Georg
Lothar M. schrieb: > Hast du da Untersuchungen dazu? Denn der "Regelbetrieb" beginnt ja z.B. > schon bei 99,5% PWM. ja, bei 99,5% macht es tatsächlich keinen zu großen Unterschied. Am interessantesten ist es bei 50% PWM. Lothar M. schrieb: > Da > kursieren mir irgendwie zu viele Gerüchte... Das für mich relevante "Gerücht", das für die "Glättung" der PWM zum DC-Strom spricht, ist die unterschiedliche Wirkung auf Wärmestrom und Verlustleistung. Der Wärmestrom ist proportional zum Mittelwert des Stroms. Ob man eine 50% PWM mit I_0 macht, oder ob man 100% der Zeit den halben Strom I_0/2 fließen lässt, wäre aus Sicht des unmittelbaren Wärmestroms erst mal ziemlich gleichwertig. Aber die Verlustleistung ist aber proportional zum Strom zum Quadrat. Lässt man die Hälfte der Zeit den vollen Strom fließen, dann bekommt man eine doppelt so große Verlustleistung, als wenn man die volle Zeit den halben Strom fließen lässt. Und die Verlustleistung ist ohnehin deutlich über der transportierten Wärmeleistung (da Peltiers von Hause aus keinen dollen Wirkungsgrad haben). Damit haut so eine (unnötige) Verdopplung der Verluste gleich nochmal richtig rein. Tim W schrieb: > Da ich kaum fertige Bauteile dafür verwenden darf ist mein Plan das > ganze mit einem ESP32 einem Relay Modul und 2 Peltier-Elementen zu > realisieren Es wurde schon von anderen gesagt, ich mags nochmal unterstreichen: wenn du eine spürbare Kühlwirkung auf einen Schrank (noch dazu mit Wein drin) haben willst, dann brauchst du viele Peltiers. Zwei kleine Peltier-Elementchen wirst du in der Temperaturentwicklung des Weins fast nicht spüren.
Thomas S. schrieb: > was macht denn eigentlich ein Schaltregler anders als eine > geglättete PWM ? bei beden kommt doch eine Gleichspannung raus? Ein Regler regelt, PWM reduziert nur. Aber geglättete PWM, mit Spule und Freilaufdiode geglättet, ist ja fast Gleichspannung und für den Wirkungsgrad beim Peltier ganz anders als PWM (Kühlleistung = Strom = Spannung/Widerstand, Verlust = Strom*Spannung, 50% PWM = halber Verlust, halber Strom dauerhaft = halbe Spannung dauerhaft = viertel Verlust, also effektiver)
https://www.maximintegrated.com/en/products/power/switching-regulators/MAX1969.html Ich lasse das mal hier.
georg schrieb: > MaWin schrieb: > Für Wein reicht sicher eine Zweipunktregelung > > Damit kommst du bei allen Sommeliers auf die schwarze Liste. > > Georg Bla bla Georg Dummschwatz, alle Weinkühler werden derzeit Bimetallregelung (des Kompressorkühlets) haben.
MaWin schrieb: > Ein Regler regelt, PWM reduziert nur. naja, ein Schaltregler verrichtet auch seine Arbeit mittels PWM nur das dort das Ganze gesammtheitlich betrachtet wird und der "Regler" die Ausgangsspannung konstant hält. Bei der geglätteten PWM wird das Puslverhältnis abhängig von dem Wert des Temperaturfühlers geregelt damit die Temperatur "konstant" gehalten werden soll, also auch ein Regler, nur einfacher aufgebaut, da ich keinen Regelkreis benötige der mir zwischendrinn irgendwelche Spannung konstant halten will, die ich dann je nach Temperatur anhebe oder senke PWM: Tempsensor -> PWM -> geglättet als Spannung für Peltierelement Schaltregler Tempsensor -> erzeugen eines Signals für Schaltregler -> erzeugt über PWM daraus eine Gleichspannung für Peltierelement
> Aber nicht wegen des Peltierelements, sondern weil du da die ganze > Umgebung mit dem geschalteten Storm verseucht hast. Nein. Du denkst zuviel an Etechnik. Denk mal ueber die Physik dahinter nach. Ein Peltierlement ist leider auch ein sehr guter Waermeleiter. Wenn die PWM eingeschaltet ist dann transportiert es Energie von der kalten auf die heisse Seite. Wenn die PWM aber gerade aus ist dann fliesst diese Energie wieder zurueck. Und das was da zurueckgeflossen ist musst du beim naechsten Ein-Zyklus wieder rueberbringen, aber multipliziert mit der Energie die das Peltier fuer seine Funktion braucht. Olaf
Olaf schrieb: > Wenn die PWM aber gerade aus ist dann fliesst diese > Energie wieder zurueck. Das passiert nicht nur, wenn der Strom für 50% der PWM-Periode ausgeschaltet ist, sondern ständig: die Temperaturdifferenz zwischen beiden Seiten des Peltiers treibt immer einen Wärmestrom zum Temperaturausgleich. Der entgegengesetzte Wärmestrom aufgrund des Peltiereffekts muss erst mal diesen ausgleichen. Nur das was übrig bleibt wirkt als "Netto-Kühlleistung". Wenn man von identischer Temperaturdifferenz ausgeht macht es in dieser Hinsicht keinen Unterschied, ob du 50% PWM mit I_0 oder 100% Dauerstrom mit I_0/2 machst. Nach der Mittelung über eine PWM-Periode hat man identische Verhältnisse Der eigentliche Unterschied wurde oben beschrieben: da die Verlustleistung des Peltiers quadratisch mit dem Strom geht (nicht linear wie die Wärmeleistung), mittelt sich deren Einfluss nicht weg. Im worst case (50% PWM) hat man die doppelte Verlustleistung, wenn man den Strom wirklich per PWM moduliert und nicht glättet. Damit hat man fast die doppelte Wärmeleistung an der heißen Seite und fast die doppelte Temperaturdifferenz und fast den halbierten Wirkungsgrad.
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