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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Peltier-Regler "analog" ohne µC


Autor: freddy (Gast)
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Hallo allwissende Elektronik-Gemeinde,

hab da mal ne Frage, und zwar such ich nach nem Bauplan für einen
Regler ( PID !? ) für ein Peltier - Element!
Es soll ein Bauteil von der ca. Grösse 20 x 20mm temperiert werden.
Also je nach Bedarf gekühlt oder geheizt werden.

Der Regler sollte aber ohne µC auskommen, falls es sowas überhaupt gibt!

Das Peltier hat die Abmessungen 40 x 40 mm
V=12-15V und max. 8,5 A

Die einstellbare "Zieltemperatur" liegt grob im Bereich 20°C +/- 10°C
(je nach zu kühlendem Objekt)

Ich hoffe die Angaben reichen für die ersten Tips !

Grüsse freddy

Autor: 6633 (Gast)
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Schau mal bei Analog Deices und Linear Technology. Beide haben je einen 
chip dafuer.

Autor: ... (Gast)
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Sprungantwort aufnehmen,
PI Regler aus: Op, C, R basteln,
C,R gem. Ziegler-Nichols wählen.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Stimmt, Linear hat einen "Bang-Bang"-Controller für 
Thermostatanwendungen, den LTC1041
http://www.linear.com/pc/downloadDocument.do?navId...
"BANG-BANG loops are characterized by turning the control element fully 
ON or fully OFF to regulate the average value of the parameter to be 
controlled."
http://en.wikipedia.org/wiki/Bang-bang_control

Hier kommt noch die Forderung dazu, dass die Stromrichtung durch das 
Pelztier umkehrbar sein muß.

Autor: Berti (Gast)
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Das klingt jetzt aber nach 2 Punkt Regler, da reicht ein Komperator 
dafür!
Ein PID Regler is das schon was anderes!

Autor: Maxim S. (maxim) Benutzerseite
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Peltier sollten nicht mit PWM betrieben werden. Dadurch sinkt die 
Effizienz unter Umständen erheblich. In manchen Datenblättern ist eine 
Restwelligkeit des PEltierelementes angegeben. Sie gibt die Schwankungen 
der Spannung in Prozent an. Überschreitet die Restwelligkeit den 
angegebenen Wert, sind die Effizienz auf einen ebenfalls angegebenen 
Wert. Ich hatte mal ein Datenblatt, wo sogar ein Graph mit 
Effizienz/Restwelligkeit angegeben war.

Also wenn schon PWM, dann mit hoher Frequenz und sehr gut geglättet. 
Aber bei dem Stromverbrauch dürfte das Glätten auch nicht ohne sein ...

Autor: freddy (Gast)
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OK, danke erstmal für die schnellen Antworten...
aber bitte nicht so schnell

( 1. liegt mein Studium schon etwas zurück, und 2. konnte ich damals das 
Fach Regelungstechnik mit 2 "einfacheren" Fächern ausgleichen....:-( 
)

also ein "Bang-Bang"-Controller ist mir zu "brutal" .... es geht hier 
nicht um eine wahnsinnig schnelle Regelung.... da sich das zu kühlende 
Bauteil nur langsam erwärmt, aber so langsam wie die Prozesse auf die 
sich die Reglereinstellungen nach Ziegler-Nichols beziehen nun auch 
wieder nicht !

Und, sind nicht alle Pelztiere "umkehrbar" also durch umpolen zum Kühlen 
oder Heizen zu bewegen ?

Grüsse
freddy

Autor: Maxim S. (maxim) Benutzerseite
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> Und, sind nicht alle Pelztiere "umkehrbar" also durch umpolen zum Kühlen
> oder Heizen zu bewegen ?

Ich hatte einen Peltier, bei dem der Hersteller eine Polung und eine 
kalte bzw. warme Seite angab. Durch umkehrung der Spannung hat das 
Element aber genau wie alle anderen den Energietransport umgedreht.

Hast du denn kein Datenblatt?

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Es geht mir nur um die Leistungselektronik, das müssen zwei 
Gegentaktendstufen sein. Für eine Heizung reicht eine.

Autor: freddy (Gast)
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@ Maxim W:
nee, ein Datenblatt hab ich noch nicht, da ich das Peltier noch nicht 
habe! Die Randdaten hab ich vom grossen Online-Auktionshaus....

@all:
ich dachte mir einfach, dass es irgendwo in den grossen Weiten des 
Netzes schon ne fertige Schaltung gibt, die ich nachbauen könnte....
Nur bin ich bei meiner Suche nicht wirklich fündig geworden.

Zwar gibt es etliche Verweise zum Thema Laser oder besser gesagt 
Laserdioden - Kühlung mittels Peltier und Regelung, was ja eigentlich so 
meinem Einsatz ziemlich ähnlich ist, nur ist diese Lasergemeinde schon 
eine ganz spezielle, da gibts anscheinend ohne Geld keine Infos bzw. 
fertige Produkte .....

(ich will hier jetzt bei Leibe keine Diskussion lostreten.... ich beiss 
mir da manchmal nur selber in den Hintern, wenn ich daran denke wie 
"grosszügig" ich immer wieder war, wenns drum ging selbsterarbeitet 
Infos, uneigennützig weiterzugeben .... ...)

weitersuchende Grüsse
Freddy

Autor: 6633 (Gast)
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Doch, der LTC1923, ist PWM. Nachbaubar. guenstig. Der ADN8830 ist auch 
PWM. Fertige Produkte... zB http://www.ibrtses.com/products/tec.html, es 
gibt noch mehr. Die sind meist einiges teurer als nur der chip.
Schemas ... es geht ja eigentlich nur um eine bipolare Stromquelle, plus 
noch etwas drum herum. Die kann man so oder anders machen.

Autor: freddy (Gast)
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Danke 6633,

der LTC1923 hört sich interessant an ! ...

aber gabs hier im Forum nicht mal ein Thread zum Thema PWM und Pelztiere 
?

soweit ich mich noch erinner, hieß es, dass die Peltier-Elemente keine
Modulation mögen, und sehr schnell den Geist aufgeben !

Oder gibts zu diesem Thema neue Erkenntnisse ?

Grüsse
freddy

Autor: Olaf (Gast)
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> Fach Regelungstechnik mit 2 "einfacheren" Fächern ausgleichen....:-(

Ein grosser Fehler wie dir sicher bereits aufgefallen ist. :-P

> (ich will hier jetzt bei Leibe keine Diskussion lostreten.... ich beiss
> mir da manchmal nur selber in den Hintern, wenn ich daran denke wie
> "grosszügig" ich immer wieder war, wenns drum ging selbsterarbeitet
> Infos, uneigennützig weiterzugeben .... ...)

Daran muss man sich wohl gewoehnen. Die Dummen sind immer in der 
Ueberzahl, aber man gehoerte ja selbst auch mal irgendwann dazu und es 
bleibt immer die Hoffnung das was haengenbleibt.

> soweit ich mich noch erinner, hieß es, dass die Peltier-Elemente keine
> Modulation mögen, und sehr schnell den Geist aufgeben !

Das ist so nicht ganz richtig. Ich betreibe seit Jahren Peltierelemente 
mit einer PWM-Regelung in grossen Stueckzahlen und es funktioniert. Man 
muss aber den Gesamtzusammenhang sehen.
Die Frage ist, was passiert wenn du ein Peltierelemnt ausschaltest, also 
der PWM in seiner Off-Phase ist. Dann wandert deine mit groesser Muehe 
und enorm beschissenem Wirkungsgrad auf die andere Seite verschobene 
Waerme wieder zurueck. Mit anderem Worten dein Wirkungsgrad 
verschlechtert sich.
Wenn dein System so ausgelegt ist das es da genug Reserven hat dann kann 
das okay sein. Besonders dann wenn der Gesamtwirkungsgrad (=Waerme in 
deiner Schaltung/Luefter usw.) deutlich gesteigert wird. Du musst halt 
nur das Peltier deutlich ueberdimensionieren (teuer).
Aber wie so oft der beste Freund des Ingenieurs wurde von HP gebaut. :-D 
(HP48)

> der LTC1923 hört sich interessant an ! ...

Nur fuer Bastler die sich mal ein Einzelstueck goennen, oder grosse 
Firmen die richtig Stueckzahl auflegen. Alle anderen haetten zuviel 
Angst das sie ein SpezialIC nach einem Jahr ploetzlich nicht mehr 
bekommen.

> Also je nach Bedarf gekühlt oder geheizt werden.

Die Frage ist, muss es durchgaengig sein? Wenn du dein Geraet einfach 
zwischen heizen und kuehlen umschalten kannst dann ist es recht einfach. 
Nimm einfach irgendeine STandardschaltung.

Wenn es durchgaengig sein muss wird es interessant. :-)

Man koennte das Modul dann z.B in einer Brueckenschaltung betreiben. 
(Endstufen fuer Schrittmotore) Allerdings wird die Regelung insbesondere 
um den Umschaltpunkt (Umgebungstemperatur) aufwendig. Wie aufwendig 
genau haengt von deinen Anspruechen an die Genauigkeit ab. Ausserdem 
bedeutet Aufwendig in dem Zusammenhang wahrscheinlich das du einen 
Microcontroller brauchst und das willst du ja nicht.

Die zweite Moeglichkeit besteht darin eine Seite des Peltierelemnents 
auf halbe Betriebsspannung zu legen, und die andere normal zu regeln. 
Nimm also z.B 24V und lege einen Anschluss auf 12V. Dann kannst du einen 
ganz normalen analogen Regler nehmen.
Interessant ist jetzt natuerlich wie kommst du von deiner 
Betriebsspannung auf 12V. Du brauchst ja eine Spannungsquelle die 
gleichzeitig Spannungssenke sein kann. Also kein normales 
Schaltnetzteil!

Von der Idee her wuerde sich da wohl ein IC anbietet wie es fuer 
Audioverstaeker genutzt wird. Idealerweise wohl fuer ClassD.

Noch viel Spass beim basteln. .-)

Olaf

Autor: 6635 (Gast)
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Es gibt PWM und PWM. Mit einem neiderfrequenten macht man das Peltier 
kaputt. Mit einem hochfrequenten, der auch noch ein LC hintendran hat 
eben nicht, da dort dann ein DC rauskommt. Beachte, dass die ein-chip 
losungen eine begrenze Speisespannung haben. zB 5V. Was fuer ein kleines 
Laser Setup genuegend ist, fuer ein grosses nicht.

Autor: Jorge (Gast)
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Ich habe auch schon mal ein Peltierelement über PWM - gut geglättet- 
geregelt. LM2576 + Leistungsschalttransistor - irgendsone Japantype - 
seit heute weiss ich also warum das nix gebracht hat. Die Eigenerwärmung 
hat den ganzen Kühleffekt fast aufgefressen.

Autor: Jorge (Gast)
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Einen Tipp habe ich noch. Die Peltierelemente vom Pollin sind nicht 
schlecht. Wenn man davon 2 Stück mechanisch/thermisch 
hintereinanderschaltet fängt es an effektiv zu werden. Ich hatte da mal 
so einen kleinen Kühlschrank von Privileg, der nicht schlechter im 
Wirkungsgrad war als eine Kompressorlösung. Noch besser wird es 
natürlich mit 3 hintereinandergeschalteten Peltiers aber nur wenn der 
maximale Temperaturbereich nicht überschritten wird.

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

>Ich habe auch schon mal ein Peltierelement über PWM - gut geglättet-
>geregelt.

Dann ist es keine PWM sondern ein DC-DC Wandler.

> LM2576 + Leistungsschalttransistor - irgendsone Japantype -
>seit heute weiss ich also warum das nix gebracht hat. Die Eigenerwärmung
>hat den ganzen Kühleffekt fast aufgefressen.

???
Also DOCH PWM.

MFG
Falk

Autor: Jorge (Gast)
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@Falk

ACK!

Autor: freddy (Gast)
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so hab mir jetzt mal 2 samples vom LTC1923 geordert, mal schaun ob und 
wann die kommen !

Werd euch dann für die Schaltungsauslegung wieder belästigen ;-)

Grüsse
freddy

Autor: Der wahre Wolle (Gast)
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Hallo.

@ freddy:

Hattest du schon erfolg mit deiner Schaltung bzw. den Samples. 
Interessiere mich nämlich auch dafür und wäre über deine Infos echt 
erfreut.

Habe meine Peltier nämlich der PWM mit dem U2352B geregelt aber da bei 
PWM der Wirkungsgrad noch geringer ist als eh schon, wollte ich nun eine 
neue Schaltung basteln....

Schonmal nen Dankeschön im Voraus.

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