Nun stellt sich bei mir zu Beginn zunächst die Frage was für ein Platinen-Netzteil ich verwenden.
Bisher verwende ich immer Mean Well IRM, die scheinen nun aber nicht mehr genügend Leistung zu haben.
Das Peltier-Element ist mit einer Stromstärke von 8,5A bei 15,5V angegeben. Macht es Sinn das Element bei vollen ~15V zu betreiben? Mehrfach hab ich schon gelesen, dass die höchste Spannung bei Peltier-Elementen nicht am effektivsten ist. Das Element hätte ich mit einem ESP32 über einen IGBT angesteuert.
Wie bestimme ich die benötigte Spannung/Stromstärke und gibt es dafür Printnetzteile? Reicht das Element überhaupt für meine Box?
Danke bereits im Voraus für sämtliche Hilfestellungen.
Macht es Sinn das Element bei vollen ~15V zu betreiben? Mehrfach hab ich
schon gelesen, dass die höchste Spannung bei Peltier-Elementen nicht am
effektivsten ist.
Wer mit Peltier kühlt, dem ist Effektivität eh egal. Aber für reduzierte Kühlleistung reduziert man am besten die Spannung, denn abschalten (PWM) ist mega-ineffizient (Kühlschrank laufen lassen - stoppen und Kühlschranktür auf - Tur zu und Kühlkompressor laufen lassen - stoppen und Kühlschranktür auf...)
Das Element hätte ich mit einem ESP32 über einen IGBT
angesteuert.
Du beim IGBT ca. 12 W Verlustleistung weggkühlen darfst bei 8.5A (guckst
Du Datenblatt nach Uce sat, und rechnest von 40 auf 8.5A runter))
Vielen Dank die Erklärung war sinnig. Ich hab diesen IGBT erwähnt weil ich ihn wirklich griffbereit hätte stimmt.
Was wäre dann die Alternative zu einem IGBT in diesem Fall? SSR finde ich keine passenden.
Statt Netzteil hätte ich auch den XL4016E1 gefunden. Den gibt es aber leider nur als fertige Platine und nicht zum löten?! Außerdem bräuchte man über 8A eine zusätzliche Kühlung, was könnte man da nehmen?
Wer weiss, wir gut deine Kiste isoliert ist, wie gut der Warmeübergang / Kuhlkörper auf warmer und kalter Seite ist.
Eine handelsübliche peltierbasierte Kühlbox kühlt jedenfalls nicht (und gammelt in 1 Jahr durch Kondenswasser am Peltier durch) und dein Element und Grösse ist vergleichbar.
Das Peltier-Element ist mit einer Stromstärke von 8,5A bei 15,5V
angegeben. Macht es Sinn das Element bei vollen ~15V zu betreiben?
Nein, die Kühlleistung ist in etwa proportional zur Stromstärke, die Verluste sind proportional zum Quadrat der Stromstärke.
Also regelt man das Peltier Element über einen PI Regler. Man braucht dazu ein Netzteil dem der Regler die Spannung als Stellwert vorgeben kann.
Wie bestimme ich die benötigte Spannung/Stromstärke und gibt es dafür
Printnetzteile? Reicht das Element überhaupt für meine Box?
Wie sollen wir wissen ob das Peltierelement eine ausreichende Kühlleistung für DEINE box braucht.
Dazu musst du die Verluste bei den von dir gewünschten Aussen und Innentemperaturen bestimmen und zudem festlegen in welcher Zeit wieviel Kühlgut runtergekühlt werden soll. Über die spezifische Wärmekapazität des Kühlguts kannst du dann die notwendige Kühlleistung berechnen.
Ist der IRFP450 mit 3,3V schaltbar oder erst mit 10V? Ich lese das mal
so mal so in den Datenblättern.
Erst bei 10V. Und dann kann der Drain-Source Widerstand bis zu 0,4Ω sein.
Das bedeutet bei 8,5A eine Verlustleistung von ca. 29W.
=> Also völlig ungeeignet.
Erstmal ist die Kühlleistung von Peltier-Elementen sowieso schlecht. Man braucht viel Strom und muss dann eine Menge Verlustwärme wegbringen, damit so ein Peltier-Modul nennenswert Kälte erzeugt, so daß es vielleicht für eine kleine Kühlbox reicht. Aber damit kann man dann auch nur Dinge kühl halten - etwa eine warme Flasche Bier oder was immer Du magst damit abzukühlen, dauert Jahre.
Wichtig ist, daß am Peltier-Modul eine echte Gleichspannung ankommt. Keine PWM, keine schnell getaktete Ein/Aus-Steuerung, denn in den Zeiten, in denen das Peltier-Element ohne Strom ist, fließt viel Wärme wieder vom aufgeheizten Kühlkörper zur kalten Seite und muss dann erneut transportiert werden.
Nicht direkt vom Controller, denn er hat typisch zwischen 2 und 4V UGth und lässt dann gerade mal 250µA durch.
Entweder nimmst du einen LowLogicLevel MOSFet, der dann direkt mit 3,3V satt durchschaltet, oder einen Getetreiber, der auch aus kleinen Transistoren bestehen kann, oder einen P-Kanal mit NPN Stufe davor, die mit so gut wie jedem Logiklevel schaltet. Siehe beiliegendes Bildchen. Sowas schaltet dann die Plusleitung.
Zur Regelung so einer Bos sollte eine einfache Zweipunkt Regelung ausreichen, wie der Kühlschrank zuhause.
Wäre den ein IRFP450 als Schalter möglich, um den Strom zum MW
LRS-150-15 zu schalten (dann ohne Temperaturregelung)?
Ist der IRFP450 mit 3,3V schaltbar oder erst mit 10V? Ich lese das mal
so mal so in den Datenblättern.
Dietrich hat ja schon das Wesentliche dazu gesagt.
Da Du aber wohl sehr niederfrequent schalten willst:
ein einfacher Levelshifter (= ein BC5xx Transistor + 2 Widerstände) der die 3.3V auf 15 V (aus dem Meanwell umsetzt) -- und schon geht es mit einem "non-logic level FET"
(den du vermutlich auch griffbereit hast wenn Du mal bei dir suchst...)
weil Du dann 0V bzw. 15V am Gate hast.
was genau könntest du bei deiner selbstgemachten Kühlbox anders oder
besser gestalten?
Geplant ist eine Art Mini-Kühlschrank für 6 Saftkrüge in meine Gartenbar einzubauen. Die Kühlbox/schrank würde nur zu Festen genutzt weswegen mit Peltier-Elemente reichen würden. Vorteil: Genaue Anpassung an meine Bar und nazürlich Spaß am selber bauen.
Eigentlich sind wir aber auch vom Thema abgewichen mitlerweile.
Ich suche immer noch nach einer Lösung wie ich ein Peltier-Element auf einer Platine direkt betreiben kann und gleichzeitig die Spannungsversorgung regeln um die Temperatur anzupassen.
--> Irgendeine Art steuerbares Netzteil auf der Platine nicht als stand-alone Netzteil.
Bei dem großen Kühlvolumen mit Wasserlast sollte man mindesten 2 oder sogar 4 Peltiers vorsehen, sonst dauert das mindestens einen Tag zum runterkühlen.
Grobe Vorausberechnung der nötigen Kühlzeit gibt Aufschluß.
Dann erst ein dazu passendes Netzteil suchen und sich Gedanken über die "Regelung" machen. Ein Kühlschrank hat Zweipunktregler.
Gedanken machen sollte man sich auch, wie man die Wärme der dann doch sehr ineffizienten Peltierelemente wegbekommt. Am besten wär’s wohl, der TE lässt sich mal so ein Element kommen, und spielt damit ein bisschen rum – der Eingangsbeitrag sieht mir doch sehr nach Wunschdenken aufgrund fehlender eigener Erfahrung mit solchen Elementen aus.
Hierfür gibt es genügend Beispielprojekte im Internet.
Für deine Regelung auch, so what? Besorg dir so ein Element, häng das ans Labornetzteil und schau, wie sich das verhält. Am besten, bevor du da einen Haufen Zeit und Arbeit in die Peripherie gesteckt hast.
Nachdem ich innerhalb von 25 Jahren 2 Kühlboxen mit "Pelztieren" hatte, wo irgendwann die Lüfter so röhrten, wie ein Elch, habe ich mir jetzt einen Campingkühlschrank mit Kompressor gegönnt.
https://www.cyberport.de/haushalt/garten-balkon/kuehlboxen/dometic/pdp/ke02-017/dometic-coolfun-ck-40d-hybrid-kompressorkuehlbox-38l-12-230v.html
Das Ding ist kaum zu hören, wenn er läuft und wenn er die Solltemperatur erreicht hat, dann läuft er alle 5-10 min mal ne knappe Minute lang, um die Temperatur zu halten.
Und um was zu kühlen, brauche ich keinen Kalender, wann es irgendwann mal kalt ist. Das Geilste ist, das das Teil auch mit -15°C einfrosten kann. Ich kann also theoretisch auch in Norwegen mir nen Lachs kaufen und den dort einfrosten und tiefgekühlt mit nach Hause nehmen.
Ich kann sogar die Autobatterie schonen, indem ich das Ding am Netz auf Solltemperatur bringe und dann kalt ins Auto stelle und dort nur noch die Temperatur halten lasse.
habe ich mir jetzt einen Campingkühlschrank mit Kompressor gegönnt.
...aber dann geht ja der ganze bastel Spaß verloren...
Glaub mir, ich habe so viele Projekte, das ich mich aufs Wesentliche konzentrieren muß, damit nicht zu viel liegenbleibt. Das rein Elektrische mag ja in 2 Stunden zusammengekloppt sein, aber die Mechanik hinter jedem Projekt (Gehäuse, Befestigung der Baugruppen, Durchbrüche für Display und Bedienelemente, KK...) verschlingt die 10 fache Zeit der reinen Elektronik, so meine Erfahrung.
Zudem habe ich noch andere Hobbys und ein Leben jenseits des Bastelraumes :-)
Geplant ist eine Art Mini-Kühlschrank für 6 Saftkrüge in meine Gartenbar
einzubauen.
Mann, dann nimm einen Korb und lege ein paar zuvor in der Gefriertruhe gefrostete Kühlpads rein und fertig ist die Laube das für 1 Abend kühl zu halten. Apropos: Der Saft darf auch gekühlt rein.
Nachdem wir jetzt sehr viel Zeit und Energie auf Lösung eines relativ einfachen Problems (Auswahl geeigneter Fet mit simpler sehr niederfrequenter Treiber Stufe)
Verwandt haben,
können wir den Thread noch gewaltig verlängern mit der der Besprechung eines möglichst komplexen Reglers.
Falls am Ende wirklich noch was gebaut werden soll, ich hätte noch 5 Peltier-Elemente mit ich glaube 4cm Kantenlänge, suche ich nachher mal raus.
Die werden aber eigentlich nicht direkt auf eine Platine gepackt, sondern zwischen zwei Kühlkörper, von denen dann einer heiß und einer kalt wird. Anschluss über Kabel.
Man darf nicht vergessen, dass Peltierelemente gerade einmal 1/10 des Carnot-Prozesses nutzen können.
Um mal mit Zahlen zu hantieren: Außen: 30°C, Innen: 5°C, Temperaturdifferenz: 25K. Der Wirkungsgrad-Peak liegt hier bei etwa 0,3=I/Imax - also 30% vom Nennstrom. In diesem Punkt erhält man einen COP von 0,8.
Mal angenommen, ich habe 6 Liter Wasser mit 25°C und will sie auf 5°C kühlen, dann muss ich dem Wasser die Wärmemenge von 140Wh entziehen. Ich möchte, dass die Getränke nach 1 Stunde abgekühlt sind. Dafür muss ich also eine "Kühlleistung" von 140W aufbringen. Der COP liegt bei 0,8, also liegt die Leistung bei 175W. Jetzt darf ich aber, um diesen COP zu erreichen, die Peltierelemente nur mit 30% vom Nennstrom betreiben. Heißt, ich brauche Peltierelemente mit einer Nennleistung von 580W.
6 Elemente à 100W kosten 300 Euro.
Jetzt sind aber noch keine Wärmeverluste vom Gehäuse berücksichtigt.
Dazu kommt, dass Du einen Innenlüfter brauchst, denn du musst für eine möglichst gute Luftumwälzung sorgen.
Mal angenommen, du baust einen 10W Lüfter ins Gehäuse, dann musst Du natürlich nicht 140W aufbringen, sondern 150W. Dadurch brauchst Du 45W mehr Kühlleistung, also 625W Leistungsaufnahme am Peltier.
Für den Regler kommt ausschließlich der Linearbetrieb in Betracht. Peltierelemente sind nicht zyklenfest. Nach 10.000 Zyklen ist im Durschnitt schluss. Ja, es gibt Elemente, die wirklich robust sind, aber da reden wir vom 5-10-fachen Ebay-Preis. Also: Zweipunktregler: Nein, PWM: Nein.
Es gibt noch einen Grund, warum der Zweipunktregler eine fast noch schlechtere Idee, als eine PWM ist: Du hast jetzt oben 6 Elemente à 16cm², in Summe also knapp 100cm². Peltierelemente haben einen hervorragenden Wärmedurchgang. Sobald die Elemente abgeschaltet sind, erwärmt sich deine innen liegende Kaltseite auf die Außentemperatur, und heizt den Kühlraum wieder auf. Du brauchst einen konstanten Stromfluss, um die Wärmebrücke abzuschalten.
Hier mal die Pelztiere, 5 Stück TEC1-12706, 4 davon neu, an einem sind Reste von Wärmeleitpaste, mit dem wurden evtl. Tests gemacht, sehen auf dem Bild leider dreckiger aus als sie sind. Bei einem fehlt 'ne winzige Ecke, sollte aber so wenig sein, daß das die Funktion nicht beeinträchtigt. Funktionstest würde ich bei ernstem Interesse noch machen, wenn nicht bleiben die eben in der Sammelkiste liegen.
Aber was den Preis angeht... keine Ahnung, wie man hier im Thread auf 300 Euro kommt. So ein 5er Pack bekommt man neu für 25 Euro. Insofern Martin, falls Du sie haben willst, mach mal ein Tauschangebot gegen etwas, was ich brauchen kann. Versand käme auch noch dazu, weiß nicht ob sich das für Dich lohnt.
Eigentlich sind wir aber auch vom Thema abgewichen mitlerweile.
Ich suche immer noch nach einer Lösung wie ich ein Peltier-Element auf
einer Platine direkt betreiben kann und gleichzeitig die
Spannungsversorgung regeln um die Temperatur anzupassen.
--> Irgendeine Art steuerbares Netzteil auf der Platine nicht als
stand-alone Netzteil.
Gibt es denn dafür Tabellen oder Formeln? Wenn ja so habe ich sie noch
nicht gefunden.
Bitte kurz senden, wenn verfügbar.
Das ist ja wohl der Witz, vllt. beschäftigst dich mal selber mit deinem Projekt, u. wenn du weisst was du willst u. selber "kannst" ....
Hast du von irgendwas überhaupt einen Plan? Ja bastel was, dann lernst dabei vllt. auch mal selber etwas. Mei o mei da fehlen ja sämtlichst alle Grundlagen.
Mein Sohn nervt seit Jahren damit, dass er sich einen Mini Kühlschrank mit Peltier-Element ins Kinderzimmer stellen will, um darin Cola-Dosen zu kühlen.
Ich habe das bisher immer abgelehnt, weil ich weiß, was das für ineffiziente Stromfresser sind.
Für den Regler kommt ausschließlich der Linearbetrieb in Betracht.
...PWM: Nein.
Was habt ihr denn alle gegen PWM??
Als wenn es schwierig wäre, den Strom zu glätten, siehe Anhang. Bei 500µH und 47µF kommen gerade noch 15mAss durch. Die abgebildete Drossel ist aus der Speicherdrossel eines alten PC-Netzteils gewickelt. Bei dem Strom von 2A hat sie sogar 1mF. Im 2.Bild die H-Brücke mit Glättung in meinem Thermoschrank gezeigt.
