Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Peltierelement mit Step-Up Wandler


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von Christoph H. (herrx)


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Hallo Forum,

ich habe mich gerade an ein neues Projekt mit einem Peltierelement 
gemacht.
Ganz einfach: Peltierelement von beiden Seiten einen Kühler. Unten 
passiv oben mit Lüfter. Von unten wird der Kühler mit einem Teelicht 
heiß gemacht und oben gekühlt.
Das Peltierelement gibt eine Spannung von ~1,05V max. aus. Mein Plan ist 
es, dass der Lüfter von mit der Energie aus dem Peltierelement betrieben 
wird.
Habe zwei Step-Up Wandler hintereinander geschaltet (auf 5V -> auf 12V) 
dabei waren aber die Verluste zu groß und der Lüfter startete nicht.

Warum gibt es kein Step-Up Wandler der direkt 0,9V->12V macht? Muss ich 
den unteren passiven Kühler noch kleiner Wählen? Soll ich zwei 
Teelichter testen um die Temperatur zu erhöhen?

Vielen Dank für die Antworten schon mal.

: Verschoben durch Moderator
von hfhd (Gast)


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5V lüfter nehmen und darauf achten das er einen sehr kleinen anlaufstrom 
hat

von Mawin-Sympathisant (Gast)


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Christoph H. schrieb:
> Warum gibt es kein Step-Up Wandler der direkt 0,9V->12V macht?

Zwar hasse ich diese Hipster-Bezeichnung und das Getue um die 
sogenannten "Joule Thieves", aber die gehen in die Richtung.

Mit JFET habe ich hier einen der macht aus min. 0,3V erstmal 5 und dann 
ein Sperrschwinger dahinter der eine LED Lampe bei 290VDC/0.8mA 
betreibt.

Bastelanleitungen hier im Forum, durch Zufall selbst heute Nacht mal 
wieder gelesen.

Es gibt auch Step-Ups die das direkt können, ohne Gebastel. IIRC AIC1633 
oder so?

von Boris (Gast)


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> Muss ich den unteren passiven Kühler noch kleiner Wählen?

So wählen, dass die seitliche überschüssige Wärme nicht den oberen 
Kühlkörper aufheizen kann.

> Soll ich zwei Teelichter testen um die Temperatur zu erhöhen?

Eine gute Trennung des warmen und des kalten Teils ist erstrebenswerter.

Kannst du noch ein Bild vom gesamtem Aufbau posten?

von Mawin-Sympathisant (Gast)


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Boris schrieb:
> Eine gute Trennung des warmen und des kalten Teils ist erstrebenswerter.
>
> Kannst du noch ein Bild vom gesamtem Aufbau posten?

Mir kommt da sofort ein Kragen aus Alu-Folie in den Sinn. Evtl. zu 
Würsten gedreht einmal um das Element herum (H natürlich, nicht V!).

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Christoph H. schrieb:
> Das Peltierelement gibt eine Spannung von ~1,05V max. aus.
Und welche Leistung kannst du dabei entnehmen? Denn nur wenn zu dieser 
Spannung auch ein wahrnehmbarer Strom kommt, wird der Lüfter 
irgrendeinen Muckser tun..

von Jens M. (schuchkleisser)


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Hatte Elektor nicht vor kurzem eine Peltierlampe mit Teelicht, die eine 
Ikea-USB-LED-Funzel betrieb?
Die Kerze erzeugt genug Energie für die (hellere) LED, und ich meine ein 
Lüfti war auch dabei.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Sorry für die ganz blöde Frage: Aber wozu der Aufbau? die Kerze gibt 
ihre Wärme so oder so in den Raum ab, egal ob Du das möchtest oder 
nicht. Ob da nun oben ein Peltier-Element mit erwärmt wird oder 
zusätzlich noch ein Lüfter verschleißt, ist für das Gesamtergebnis 
völlig egal.

von Boris (Gast)


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Ben B. schrieb:
> Sorry für die ganz blöde Frage: Aber wozu der Aufbau? die Kerze gibt
> ihre Wärme so oder so in den Raum ab, egal ob Du das möchtest oder
> nicht. Ob da nun oben ein Peltier-Element mit erwärmt wird oder
> zusätzlich noch ein Lüfter verschleißt, ist für das Gesamtergebnis
> völlig egal.

Wird die kalte Seite zusätzlich durch einen Lüfter gekühlt, ergibt die 
höhere Temperaturdifferenz einen höheren Wirkungsgrad des Elements. 
Geprüft werden muss natürlich, ob der Lüfter nicht mehr Energie 
aufnimmt, als sein Einsatz zusätzlich bewirkt.

von Marek N. (bruderm)


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Ben B. schrieb:
> Sorry für die ganz blöde Frage: Aber wozu der Aufbau? die Kerze
> gibt ihre Wärme so oder so in den Raum ab, egal ob Du das möchtest oder
> nicht. Ob da nun oben ein Peltier-Element mit erwärmt wird oder
> zusätzlich noch ein Lüfter verschleißt, ist für das Gesamtergebnis
> völlig egal.

Weil die Sovjets so schon vor 60 Jahren Radios betrieben haben: 
http://www.douglas-self.com/MUSEUM/POWER/thermoelectric/thermoelectric.htm#rl

von Bernd (Gast)


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Mit den 40x40mm Peltier wie TEC1-12704 lassen sich über einem Teelicht 
etwa 0,4W erzeugen. Nicht viel, aber funktioniert der Boost-Converter 
auf 5V und 12V ohne Last?
Dein Lüfter wird sicherlich mehr Leistung brauchen, vor allem zum 
Anlaufen. Evtl. einen Lüfter mit geringerer Leistungsaufnahme probieren.
Lüfter mit PWM-Eingang wäre auch noch eine Idee, erst einen Puffer 
aufladen und dann über den PWM-Eingang loslaufen lassen.

von MaWin-Sympathisant (Gast)


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0.4W ist schon einiges, wenn man davon in gummibärchenfarbenem LED-Licht 
geblendet wird. Das reicht auch gut zum Lesen.
Die Lampe bei mir bringt (inkl Verlusten) 0.232W. Die steht immer 
irgendwo in der Wohnung, lutscht alte Batterien aus und macht viel 
Licht...

Ich fürchte jedoch der Stromverbrauch deiner Blackboxen ist zu hoch, 
davon dann gleich noch 2...

"Step Up" bezeichnet viele Dinge und Bauteile. Was wissen wir denn 
schon, was du da hast ;)

Deshalb kam ich auf die Joule Thieves.

Lüfter kommen selten mit weniger als 1W aus. Wird also mau so wie es 
jetzt aussieht bei dir.

von InterWebz (Gast)


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weils vorhin jemand erwähnt hat:
https://www.elektor.de/peltier-lamp-1


der Wärmegradient wird, denke ich, durch die große untere Fläche negativ 
beeinflusst. du verteilst die wärme der Kerze auf eine deutlich größere 
Fläche als das Element hat.
Ein anderes Problem könnten die Heatpipes sein die zwar viel thermische 
Leistung abführen können, aber dafür muß der Lüfter auch ordentlich 
drehen. Eine weitere Frage wäre noch wie sich die Flüssigkeiten in der 
Pipe verhält. Würde an deiner Stelle erstmal drauf verzichten, oder 
zumindest die Temperaturen an verschiedenen Stellen untersuchen/den 
Lüfter oben erstmal extern antreiben um deinen Gradienten stabil zu 
bekommen.

Wir ham sowas damals unten rum im Eisbad, und oben drauf die heiße 
Kaffekanne probiert, langt für ein paar LEDs, war aber nur Spielerei :D

von Patrick C. (pcrom)


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Mehr peltiers in serie wuerde denke ich verschiedene vorteilen haben

von MaWin-Sympathisant (Gast)


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Patrick C. schrieb:
> Mehr peltiers in serie wuerde denke ich verschiedene vorteilen haben

Dazu müssen sie aber auch absolut gleich erwärmt/gekühlt werden, sonst 
ist der Wirkungsgrad gleich durch den Kellerboden gerutscht...

Besser parallel+brauchbarer Step-Up.

von Christoph H. (herrx)


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Boris schrieb:
>> Muss ich den unteren passiven Kühler noch kleiner Wählen?
>
> So wählen, dass die seitliche überschüssige Wärme nicht den oberen
> Kühlkörper aufheizen kann.
>
>> Soll ich zwei Teelichter testen um die Temperatur zu erhöhen?
>
> Eine gute Trennung des warmen und des kalten Teils ist erstrebenswerter.
>
> Kannst du noch ein Bild vom gesamtem Aufbau posten?

Ja also das ist aktuell mein Aufbau.

0,4W ist ja nicht so viel. Aber das mit dem USB-Step Up und einer 
LED-Lampe werde ich mal versuchen.

Danke schon mal

von Karl K. (karl2go)


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Die Heatpipe ist an der Stelle schrott. Heatpipes arbeiten mit 
Verdampung und sind für Elektronik auf einen maximalen Wirkungsgrad bei 
90°C eingestellt.

Damit die Heatpipe nennenswert Wärme abführen kann, muss ihre "warme" 
Seite deutlich über Raumtemperatur liegen, so ab 50°C wirds interessant.

Die 50°C an der "kalten" Seite des Peltier sind dem aber schon zu viel, 
da sinkt der Wirkungsgrad und wenns blöd kommt geht es kaputt.

Besser das Peltier direkt kühlen.

von Christoph H. (herrx)


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Karl K. schrieb:
> Die Heatpipe ist an der Stelle schrott. Heatpipes arbeiten mit
> Verdampung und sind für Elektronik auf einen maximalen Wirkungsgrad bei
> 90°C eingestellt.
>
> Damit die Heatpipe nennenswert Wärme abführen kann, muss ihre "warme"
> Seite deutlich über Raumtemperatur liegen, so ab 50°C wirds interessant.
>
> Die 50°C an der "kalten" Seite des Peltier sind dem aber schon zu viel,
> da sinkt der Wirkungsgrad und wenns blöd kommt geht es kaputt.
>
> Besser das Peltier direkt kühlen.

Meinst du den oberen Kühler mit Heatpipe?

Gut ich werde die untere Seite mal mit Alufolie isolieren damit ich 
einen höheren Temperaturunterschied erzielen kann.

Weiter habe ich mir jetzt auch 5V Lüfter bestellt.

Ich stelle mir vor, dass ich den unteren Kühler auf 70-80°C bekomme mit 
meinem Teelicht und den oberen mit den Lüftern auf 20-30°C Kühlen kann.

von Lurchi (Gast)


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Karl K. schrieb:
> Die Heatpipe ist an der Stelle schrott. Heatpipes arbeiten mit
> Verdampung und sind für Elektronik auf einen maximalen Wirkungsgrad bei
> 90°C eingestellt.
>
> Damit die Heatpipe nennenswert Wärme abführen kann, muss ihre "warme"
> Seite deutlich über Raumtemperatur liegen, so ab 50°C wirds interessant.
>
> Die 50°C an der "kalten" Seite des Peltier sind dem aber schon zu viel,
> da sinkt der Wirkungsgrad und wenns blöd kommt geht es kaputt.
>
> Besser das Peltier direkt kühlen.

So pauschal kann man nicht sagen für welchen Temperaturbereich eine 
Heatpipe ist. Es gibt auch welche für niedrige Temperaturen (deutlich 
unter 0 C). Ich würde schon davon ausgehen dass die Kühler für eine CPU 
auch deutlich unter 50 C noch gut arbeiten - etwas Vorsicht und ggf. 
nachmessen ist aber schon angebracht. Der Kritische Punkt ist die 
Temperatur der heißen Seite.

von Dieter (Gast)


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von Teo D. (teoderix)


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Lurchi schrieb:
> So pauschal kann man nicht sagen für welchen Temperaturbereich eine
> Heatpipe ist.

Die arbeiten alle mit Wasser. Warum ist aus der Tabelle gut ersichtlich.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/35/Evaporating_temperature_of_fillings_for_heat_pipes.png

Christoph H. schrieb:
> Ich stelle mir vor, dass ich den unteren Kühler auf 70-80°C bekomme mit
> meinem Teelicht und den oberen mit den Lüftern auf 20-30°C Kühlen kann.

So ein Peltier-Element schafft nicht mehr als 20°K 
Temperaturunterschied!
Der Rest fließt einfach nur ungenutzt durch, erzeugt nur Arbeit für 
den Kühler.

von flips (Gast)


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Nur ein Gedanke am Rande:

Statt einem Peltierelement, welches zum Kühlen oder Wärmen ausgelegt 
ist, solltest du ev. ein TEG Element nutzen. Diese Elemente arbeiten 
zwar nach dem gleichen Grundprinzip, aber sie sind besser geeignet und 
liefern mehr Spannung was den STEP-UP Betrieb erleichtert.

von flips (Gast)


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Nachtrag: Hier eine Liste mit TEGs:

http://www.thermalforce.de/de/product/thermogenerator/index.php?ref=

Auf einer Fläche von 40X40mm² lassen sich schon mehrere Volt und mehrere 
W Leistung erzeugen. Viel mehr als mit den billig-Peltiers

von Dieter (Gast)


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Teg Element ist auch ein Peltierelement und zwar von Teg. Also erklaere 
mal..

von Karl K. (karl2go)


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Christoph H. schrieb:
> Meinst du den oberen Kühler mit Heatpipe?

Ich meine die abführende Seite des Peltiers. Also die "warme" Seite der 
Heatpipe, die an der "kalten" = zu kühlenden Seite des Peltiers anliegt.

In den PC-Heatpies ist schlichtweg Wasser mit etwas Unterdruck, die 
gönnen sich da aus Preis- und "die Leute könnten sich vergiften"-Gründen 
keine speziellen Kühlflüssigkeiten.

Ein nennenswerter Wärmetransport setzt bei 50°C ein, was für eine CPU ok 
ist, aber für das Peltier schon zu viel, wenn dann die heisse Seite 
nochmal 40-50K wärmer ist geht die eh schon miese Effizienz in den 
Keller. Übrigens, aber 138°C schmilzt das Lot.

Lurchi schrieb:
> Ich würde schon davon ausgehen dass die Kühler für eine CPU
> auch deutlich unter 50 C noch gut arbeiten - etwas Vorsicht und ggf.
> nachmessen ist aber schon angebracht.

Ich hab das mal nachgemessen, weil ich damit passiv Wärme an eine 
Gehäuserückwand führen wollte - und bin drauf gekommen, dass bei 
niedrigen Temperaturen ein massives Stück Kupfer oder Alu besser ist. 
Unter 50°C basiert die Wärmeleitung nur auf der Leitung des Kupferrohres 
der Heatpipe.

von flips (Gast)


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Dieter schrieb:
> Teg Element ist auch ein Peltierelement und zwar von Teg. Also
> erklaere
> mal..

Thermoelektrische Generatoren (TEG) :-)

von Karl K. (karl2go)


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Dieter schrieb:
> Teg Element ist auch ein Peltierelement und zwar von Teg.

Der Vorteil von TEG ist anscheinend, dass sie anderes Lot verwenden und 
damit die Elemente nicht schon bei 138°C auseinanderfließen.

Wenn die Teile nicht so schweineteuer wären. 50 Eur und dann bekommt man 
da 8W raus bei 200°C.

Da muss das Teil 2,5 Jahre 24 Stunden am Tag laufen, um seinen Preis 
wieder reinzuholen.

Für 50 Eur bekomme ich ein 50W Solarmodul und das muss ich nur in die 
Sonne hängen, und nicht mit brennendem Zeugs rummachen.

von Kolja L. (kolja82)


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Karl K. schrieb:
> Ich hab das mal nachgemessen, weil ich damit passiv Wärme an eine
> Gehäuserückwand führen wollte - und bin drauf gekommen, dass bei
> niedrigen Temperaturen ein massives Stück Kupfer oder Alu besser ist.

Mist, da wollte ich was aus meiner Erfahrung beitragen und dann hat Karl 
dieselbe gemacht...

Mein Vorschlag:

ein CPU KK unten, auch wenn der mit der Zeit ziemlich verußt, in der 
Größe des Thermoelementes, damit die Finnen die Wärme einsammeln.
ein KK mit Lüfter oben drauf, möglichst schmal und hoch, damit ist die 
thermische Isolierung nicht mehr notwendig.

Lustige Spielerei :-)

von Karl K. (karl2go)


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Kolja L. schrieb:
> Lustige Spielerei

Ich wollte schon immer mal welche an meinen Rauchabzug kleben, mit 
Kühlkörper nach aussen. Aber leider zu teuer, das Zeugs...

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