Hallo zusammen,
ich möchte die Temperaturdifferenz zwischen einem heißen und einem
kalten Rohr anzeigen lassen - und zwar ohne externe Stromversorgnung. Es
muss nicht sonderlich genau sein (+/- 0.5 °C).
Nach meinen Laien-Verständnis, müsste man doch mit einem Peltier-Element
einen (sehr) kleinen Stromfluss mit einer Spannung erzeugen können. Die
Spannung ist lt. meinen recherchen ungefähr proportional zur
Temperaturdifferenz. (Quelle:
https://www.strauch-nw.de/KPK/Materialien_fuer_den_Unterricht/Entropie%20Peltier.pdf)
Der Stromfluss müsst eigentlich reichen um ein kleines statisches LCD
sceen zu betreiben(bei kleinen Temperaturdifferenzen werden mehrere mA
erzeugt, https://www.rolandsteffen.de/seebeck.pdf, benötigt werden nur
ein paar micro-A,
https://focuslcds.com/journals/what-is-the-best-monochrome-lcd-screen-display-for-my-product/)
Meine Fragen:
1. ist sowas aus eurer Experten-Sicht grundsätzlich machbar?
2. Müsste es dann nicht schon fertige Bauteile mit Peltierelement
u.static LCD-Screen geben? - Wo finde ich sowas? Falls nicht: Wie könnte
ich mich dem Thema nähern um selbst eine Schaltung aufzubauen?
Danke euch vielmals :)
Viele Grüße
Thomas
Thomas schrieb:> muss nicht sonderlich genau sein (+/- 0.5 °C).
Das ist aber schon sehr genau. Eigentlich sind selbst fertige,
handelsübliche Temperaturmesser ungenauer. :-)
> Spannung ist lt. meinen recherchen ungefähr proportional zur> Temperaturdifferenz.
Das Problem ist, dass bei kleinen Temperaturdifferenzen die Spannung
sehr klein ist. Du müsstest diese Spannung erstmal hochtransformieren um
deine Elektronik zu versorgen. Das ist bei diesen kleinen Spannungen
keineswegs trivial.
--> allerdings steht und fällt alles mit der zu erwartenden
Temperaturdifferenz. Beträgt diese nur wenige Grad, wird es ein Ding der
Unmöglichkeit sein, aus der winzigen Spannung eine nutzbare Spannung zu
generieren.
Ein Peltierelement wie es zur Kühlung verwendet wird, besteht aus der
Reihenschaltung von vielen Thermoelementen, wodurch die Spannung höher
wird, je mehr Thermopaare auf dem Peltierelement verbaut sind. Das
Problem wird sein, die beiden Flächen möglichst genau auf die Temperatur
der Rohre zu bringen. Da die Peltierelemente Strom (Energie) erzeugen,
muss ein Wärmestrom zwischen den Rohren durch das Element fließen,
wodurch das wärmere Rohr gekühlt und das kältere erwärmt wird. Die
Spannung muss für den Betrieb einer LCD-Anzeige vermutlich noch nicht
ausreichen und müsste hochgesetzt werden. Dafür ist ein Schaltregler
weniger geeignet. Besser sind CMOS-Bausteine, die Kondensatoren parallel
aufladen und ähnlich einer Hochspannungskaskade hintereinander schalten.
(Solche ICs gab es von Maxim. Wer so etwas jetzt anbietet, weiß ich
allerdings nicht.) Da die Ausgangsspannung des Peltierelements von der
Temperaturdifferenz abhängt, wird die Anzeige erst ab einer gewissen
Temperaturdifferenz möglich sein, andererseits muss bei einer hohen
Temperaturdifferenz eventuell Vorsorge getroffen werden, damit die
Spannungen nicht zu hoch werden.
Thomas schrieb:> Nach meinen Laien-Verständnis, müsste man doch mit einem Peltier-Element> einen (sehr) kleinen Stromfluss mit einer Spannung erzeugen können.
Kann man.
Thomas schrieb:> Der Stromfluss müsst eigentlich reichen um ein kleines statisches LCD> sceen zu betreiben
Ja, reicht.
Thomas schrieb:> ist sowas aus eurer Experten-Sicht grundsätzlich machbar?
Ja, LTC3108> Müsste es dann nicht schon fertige Bauteile mit Peltierelement u.static> LCD-Screen geben?
Es ist montagetechnisch und damit finanziell grosser Blödsinn
Wenn man eine energiesparende Schaltung hst (energiesparend wie seit 50
Jahren möglich, denk an LCD Armbanduhr) dann reicht eine winzige
Knopfzelle für 10 Jahre.
Man braucht dann nicht aufwändig und teuer eine andere Energiequelle
anzuzapfen. Eine Knopfzelle tut es fur cents, jahrelang.
Man braucht halt nur einen ordentlichen uC (kein Arduino, auch mit
Atmega88 bin ich nicht unter 35uA gekommen bei LCD
Multiplexansteuerung).
Hallo zusammen,
erstmal sehr großes Danke für eure schnelle und kompetente Antwort auf
meine Frage(n).
Ich ziehe daraus, dass ich nun doch den Weg mit einer Stromquelle gehen
muss (Knopfzelle) - die Temperaturdifferenz ist dann wohl einfachzu
klein und wenn es überhaupt geht, ist es dann doch vom Aufbau her
irrsinnig. Schade, das wäre die elegantere Lösung gewesen.
Mit der Grundlage komme ich jetzt schon mal weiter, danke :)
Viele Grüße
Thomas
> ich möchte die Temperaturdifferenz zwischen einem heißen und einem> kalten Rohr anzeigen lassen - und zwar ohne externe Stromversorgnung.
Differenz-Thermometer, s. Bild ;-)
Btw, zwei normale Thermometer auf die Rohre geschraubt zeigen auch die
Differenz an ...
Früher hätte man einfach die Spannung des Peltier-Elements mit einem
Zeigerinstrument angezeigt. Das war Old-School, das würde heute keiner
mehr machen. (Außer mir vielleicht;-)
Der Zahn der Zeit (🦷⏳) schrieb:> Früher hätte man einfach die Spannung des Peltier-Elements mit> einem Zeigerinstrument angezeigt. Das war Old-School, das würde heute> keiner mehr machen. (Außer mir vielleicht;-)
Bestimmt hätte das niemand gemacht, so dumm war keiner, schau dir mal
ein Zeiger-Messinstrument an, wie mühsam dessen Herstellung ist. Kein
Wunder, dass die teurer waren als 1 Stundenlohn.
Man nutze Differenzthermometer, auch als Kapillarthermometer um die
Distanz zu überbrücken, oder Bimetallkonstruktionen, weil das viel
einfacher ist.
MaWin schrieb:> Bestimmt hätte das niemand gemacht
Natürlich hätte man früher die Spannung eines Peltier-Elements mit einem
Zeigerinstrument angezeigt. Es gab keine einfachere Alternative zur
Anzeige einer Spannung.
Was man alternativ benutzen würde, stand in der Frage nicht zur
Diskussion. Alternativ könnte man z. B. auch was Fertiges kaufen, und
braucht hier keine Frage zu stellen.
Und heute ist ein Zeigerinstrument billig und, im Gegensatz zu den
anderen Vorschlägen, kann man es als Bastler ganz, ganz schnell in
Betrieb nehmen.
Schneller Test mit 'nem (4cm)² TEC und einem +-25µA Analoginstrument:
kurzes Antippen (~1s) mit der Fingerkuppe genügt für einen 1µA (einen
Teilstrich)
Ein 3mm Pt100 steigt bei auch etwa 1s messzeit nicht 0,5°
(Beides ausgehend von Raumtemperatur (~22°)
TEC zwischen die Finger, gewinnt der Daumen :)
Eine noch größere Auflösung dann mit Spiegelgalvanometer (Mein Multiflex
hat 1mm~6nA) .. da reicht ggf auch schon ein Thermoelement .... braucht
aber die Glühbirne zum Ablesen.
Das klappt ja wunderbar. So viel Ausschlag, obwohl nur ein kleiner Teil
der Oberfläche berührt wird. Jetzt noch mit dem Handballen die ganze
Fläche erwärmen, und auf der Rückseite angemessen kühlen...
Anzumerken wäre, dass das Instrument nicht einen besonders geringen
Strom, sondern eine besonders geringe Spannung anzeigen können muss,
wenn eine höhere Empfindlichkeit gewünscht ist. Die Ströme bleiben so
klein, dass das mit wenigen Ohm sehr niederohmige Peltier-Element
praktisch im Leerlauf betrieben wird.
Beispiel: Bei Reichelt gibt es für 10 € Drehspul-Instrumente:
30 µA, 6,5 kΩ: 210 mV Vollausschlag
50 µA, 3 kΩ: 150 mV Vollausschlag
100 µA, 1 kΩ: 100 mV Vollausschlag
Keine Angabe gibt's zu den Instrumenten für mehr Strom, aber ich gehe
davon aus, dass es 100 µA-Messwerke mit Shunts sind, also alle 100 mV
Messbereich bzw. Spannungsabfall haben.
Für die Messung ist das TEC-Element etwas ungünstig. Wegen der relativ
guten Wärmeleitfähigkeit ist die Temperaturdifferenz über dem TEC
Element nicht gleich die zwischen den Rohren.
Aus einem früheren Experiment habe ich etwa 15 mV/K für die
Empfindlichkeit in Erinnerung. Das gibt halt nur eine eher kleine
Spannung.
Henrik V. schrieb:> Schneller Test mit 'nem (4cm)² TEC und einem +-25µA> Analoginstrument:> kurzes Antippen (~1s) mit der Fingerkuppe genügt für einen 1µA (einen> Teilstrich)
Ich biete: 'Hand - 10cm Luft -TEC1-12706' = 1,5mV/13µA bei Ta=19°C
Es soll sogar Stirling-Motoren geben, die mit der Temperatur der
Handfläche gegenüber der Umgebungstemperatur noch anlaufen. Antreiben
kann man aber nichts sinnvolles mehr.
Muss das ganze mal mit meinem kleine Pelztier ausprobieren. Ich habe ein
altes Zeigerinstrument, das ein guter Futterverwerter ist, besser als
die heute üblichen. Beim SW-Foto-Vergrößerungsgerät mit einer Solarzelle
darunter als Belichtungsmesser hat es ordentlich ausgeschlagen.
