Hallo allerseits, ich bin schon eine Weile am Googeln (und AIs konsultieren), und dachte ich frage jetzt einfach mal: Für eine wissenschaftliche Anwendung möchte ich eine LED mittels Peltier (4V, 4A) auf konstanter Temperatur halten (nur kühlen). Dies möchte ich grundsätzlich mit einem Raspberry Pi steuern. Folgende Optionen hab ich mir schon überlegt: 1. DCDC Buck converter auf 4V, und dann mit Mosfet an / aus wenn Temp. Sensor über / unter Temperatur ist. --> Ein wenig ungenau, PID steuerung wäre dann doch ganz nett. 2. Steuerung des Stroms mit Entwicklerboard via I2C o.Ä., sowas in die Richtung wie TI TPS55288EVM-053. --> Groß, Teuer, Overkill. 3. (Aktueller Favorit): DCDC Buck converter mit steuerbarer Ausgangsspannung via Resistor (gesteuert über Raspi). Sowas in die Richtung wie ein Omnion ATA006A0XZ + Analog Devices AD8402ANZ10 --> So wie ich das verstehe, sollten Peltiers eigentlich Strom- und nicht Spannungsgesteuert werden. Ich hab das Gefühl, ich übersehe etwas. Ich bin ja nicht der erste in der Geschichte, der einen Strom von ein paar Ampere halbwegs präzise mit einem microcontroller steuern möchte. Gibt es da eine bessere Option als die in 3. genannte? Bin über jeden Hinweis dankbar. Viele Grüße Jonathan
Jonathan schrieb: > 1. DCDC Buck converter auf 4V, und dann mit Mosfet an / aus wenn Temp. > Sensor über / unter Temperatur ist. --> Ein wenig ungenau, PID steuerung > wäre dann doch ganz nett. Was hält dich davon ab, das Peltier mit PWM zu regeln?
Sebastian R. schrieb: > Jonathan schrieb: >> 1. DCDC Buck converter auf 4V, und dann mit Mosfet an / aus wenn Temp. >> Sensor über / unter Temperatur ist. --> Ein wenig ungenau, PID steuerung >> wäre dann doch ganz nett. > > Was hält dich davon ab, das Peltier mit PWM zu regeln? PWM ist fürs Peltier ungesund. Wurde hier schon paar mal durchgekaut
Robert G. schrieb: > PWM ist fürs Peltier ungesund. Wurde hier schon paar mal durchgekaut Hier zum Beispiel: Beitrag "Peltier und PWM?" Mit dem Konsens, dass man ausreichend schnelles PWM glätten kann und es dann doch okay ist.
Jonathan schrieb: > Für eine wissenschaftliche Anwendung möchte ich eine LED mittels Peltier > (4V, 4A) auf konstanter Temperatur halten (nur kühlen). Muss das per Peltier sein, reicht nicht ein geregelter Lüfter (-Aggregat)? Mit Peltier musst du am Ende etwa die 4-fache Leistung wegkühlen.
Jonathan schrieb: > So wie ich das verstehe, sollten Peltiers eigentlich Strom- und nicht > Spannungsgesteuert werden. Irrelevant, es sind Widerstände, I=U/R, aber kein PWM. Sebastian R. schrieb: > Mit dem Konsens, dass man ausreichend schnelles PWM glätten kann und es > dann doch okay ist. Dann ist es halt kein PWM mehr, sondern ein step down Buck Konverter. Jonathan schrieb: > Strom von ein paar Ampere halbwegs präzise Präzise willst du die Temperatur regeln, der Strom sollte nur monoton folgen, präzise muss er nicht sein.
Moin, Jonathan schrieb: > 3. (Aktueller Favorit): DCDC Buck converter mit steuerbarer > Ausgangsspannung via Resistor (gesteuert über Raspi). Sowas in die > Richtung wie ein Omnion ATA006A0XZ + Analog Devices AD8402ANZ10 --> So Wie in den anderen 99% der Faelle, wo ein Digitalpoti oder sowas eingesetzt werden soll: Braucht's nicht. Jeder "normale" Spannungsregler hat einen Steuereingang, ueber den ueber irgendein Widerstandsnetzwerk die Ausgangsspannung zurueckgekoppelt wird. Da kann man auch prima zusaetzlich eine externe Spannung via weiterem Widerstand einspeisen, um die Ausgangssspannung des Reglers zu beeinflussen. Diese externe Spannung kann z.b. ihrerseits prima aus einer PWM stammen, die ordentlich tiefpassgefiltert wurde. > wie ich das verstehe, sollten Peltiers eigentlich Strom- und nicht > Spannungsgesteuert werden. Was bei deiner Regelung ja eher wurscht sein wird, ich glaube nicht, dass Peltiers so derartig nichtlinear sind in den Bereichen, wo du sie betreiben willst. Gruss WK
Jonathan schrieb: > Für eine wissenschaftliche Anwendung möchte ich eine LED mittels Peltier > (4V, 4A) auf konstanter Temperatur halten Also willst du die Temperatur regeln. Und weil das der überlagerte Regler ist, ist es unwichtig, ob der drunterliegende Stromregler des völlig linear ist. Er sollte lediglich stetig sein. Und weil der Strom durch das Peltierelement vorrangig von der anliegenden Spannung abhängt, reicht es aus, wenn du die Spannungs regelst. Man nimmt also im einfachstne Fall einen fertigen Buck-Regler und speist einen zusätzlichen Strom in den Feedback-Knoten ein. Diesen Strom kann man leicht aus einer RC geglätteten PWM abgreifen. Aufwand dafür: 3 Bauteile.
1 | µC ____ ____ Stepdown |
2 | PWM ---|____|-------o-------|____|------- Feedback-Pin |
3 | | |
4 | === |
5 | | |
6 | GND ----------------o-------------------- GND |
Ergebnis: je mehr Spannung am C umso niedriger ist die Ausgangsspannung des Stepdown.
Danke erstmal an die ganzen super fixen Rückmeldungen! Ich versuche mal auf das meiste einzugehen. Arno R. schrieb: > Muss das per Peltier sein, reicht nicht ein geregelter Lüfter > (-Aggregat)? Sollte ein Peltier sein, da wir unter Raumtemperatur kühlen möchten. Sebastian R. schrieb: > Mit dem Konsens, dass man ausreichend schnelles PWM glätten kann und es > dann doch okay ist PWM + Kondensator wäre vmtl. tatsächlich eine Möglichkeit. In dem Fall würde ich dann aber tatsächlich eher einen DCDC Buck nehmen, da ich mir dann da sicher(er) sein kann, dass die richtigen Kondensatoren etc. verbaut sind (bin kein E-Techniker). Michael B. schrieb: > Irrelevant, es sind Widerstände, I=U/R Dachte ich mir auch, hab das aber öfter gelesen, und dachte mir, scheint wohl dann doch recht nichtlinear zu sein. --> Stand jetzt wäre also der DCDC mit regelbarer Spannung + digitalpoti ne ordentliche Möglichkeit. Dergute W. schrieb: > Wie in den anderen 99% der Faelle, wo ein Digitalpoti oder sowas > eingesetzt werden soll: Braucht's nicht. > Jeder "normale" Spannungsregler hat einen Steuereingang, ueber den ueber > irgendein Widerstandsnetzwerk die Ausgangsspannung zurueckgekoppelt > wird Interessant, da werde ich mich mal einlesen. Danke für den Hinweis. Dergute W. schrieb: > Diese externe Spannung kann z.b. ihrerseits prima aus einer PWM stammen, > die ordentlich tiefpassgefiltert Oder auch einfach ein DAC, richtig? Wie schon erwähnt, halte ich es gerne simpel :D
Jonathan schrieb: > PWM + Kondensator wäre vmtl. tatsächlich eine Möglichkeit. In Nein, natürlich nicht. Jedes mal wenn die PWM einschaltet aber der Kondensator nicht ganz geladen ist (schon etwas entladen) gibt es einen Kurzschluss zwischen diesen beiden Potentialen. Man baut NATÜRLICH eine Spule dazwischen, und landet beim Jonathan schrieb: > einen DCDC Buck nehmen,
>…Für eine wissenschaftliche Anwendung Wird die LED cw oder gepulst betrieben? Im letzteren Fall muss dir klar sein, dass es unmöglich ist, den LED-Chip mittels Regelung auf konstanter Temperatur zu halten. Was aber geht, ist, das Peltierelement auf sehr genau konstanter Temperatur zu halten, so dass jeder Lichtpuls sich optisch gleich verhält (Wellenlängenshift z.B.). Für die ultragenaue Stabilisierung von Laser- und SLED-Quellen verwenden wir den MAX1978. Der kann heizen und kühlen. Bei sehr ausgeklügeltem Schaltungs- und Reglerdesign erreichen wir damit eine Stabilität im einstelligen Millikelvinbereich!
Christoph Z. schrieb: > Wird die LED cw oder gepulst betrieben? CW. Tatsächlich geht es darum, dass die Wellenlänge der LED temperaturabhängig ist. Deswegen wäre es gut, die Temperatur auf ca. 1 Grad zu regulieren, das reicht dann aber auch schon. Christoph Z. schrieb: > Für die ultragenaue Stabilisierung von Laser- und SLED-Quellen verwenden > wir den MAX1978 Noch aus Interesse, das dann mit MAX1978EVKIT zusammen?
Jonathan schrieb: > CW. Tatsächlich geht es darum, dass die Wellenlänge der LED > temperaturabhängig ist. Nenne bitte mal den Typ der LED und Zahlen, wie sich die Wellenlänge gegen Temparatur ändert.
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Es handelt sich um eine UV LED des Herstellers Tianhui Electronics. Die Temperaturabhängigkeit ist mit ca. 0.1 nm / Grad recht gering, allerdings für unsere Anwendung trotzdem relevant.
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Jonathan schrieb: > Christoph Z. schrieb: >> Wird die LED cw oder gepulst betrieben? > > CW. Tatsächlich geht es darum, dass die Wellenlänge der LED > temperaturabhängig ist. Deswegen wäre es gut, die Temperatur auf ca. 1 > Grad zu regulieren, das reicht dann aber auch schon. > > Christoph Z. schrieb: >> Für die ultragenaue Stabilisierung von Laser- und SLED-Quellen verwenden >> wir den MAX1978 > > Noch aus Interesse, das dann mit MAX1978EVKIT zusammen? Wir haben die (Regel)Schaltung teilweise selbst gestrickt und auch noch ausgebaut und optimiert. Mit dem EVKIT richtig angewendet müssten aber gefühlt deutlich unter +-0.5K drinliegen. Der Chip ist gut und auf besonders genaue absolute Temperatur kommt es ja meist nicht an, nur stabil muss sie sein. Nachteil ist der oft etwas knappe Ausgangsstrom des MAX1978.
Jonathan schrieb: > Es handelt sich um eine UV LED des Herstellers Tianhui > Electronics. Die > Temperaturabhängigkeit ist mit ca. 0.2 nm / Grad recht gering, > allerdings für unsere Anwendung relevant. Vielen Dank für das Diagramm! Ich lese dort im Titel "Ambient Temperature", also Umgebungstemperatur. Wie willst Du denn diese per Peltier stabil halten? Ich denke, die LED muß an / in einem Metallkörper mit konstanter Temperatur montiert werden.
Christoph Z. schrieb: > Für die ultragenaue Stabilisierung von Laser- und SLED-Quellen verwenden > wir den MAX1978. Die Verwendung wird auch in diesem Artikel beschrieben: https://www.researchgate.net/publication/277957276_Precise_Temperature_Control_through_Thermoelectric_Cooler_with_PID_Controller
>Es handelt sich um eine UV LED des Herstellers Tianhui Electroics.
Hoppala, 240nm! Besser nicht per Auge prüfen, ob’s leuchtet!
Christoph Z. schrieb: > Wir haben die (Regel)Schaltung teilweise selbst gestrickt und auch noch > ausgebaut und optimiert. Mit dem EVKIT richtig angewendet müssten aber > gefühlt deutlich unter +-0.5K drinliegen. Der Chip ist gut und auf > besonders genaue absolute Temperatur kommt es ja meist nicht an, nur > stabil muss sie sein. > Nachteil ist der oft etwas knappe Ausgangsstrom des MAX1978 Ok interessant. Ein EVKIT würde definitiv unseren Anforderungen genügen. Ist aber glaube ich overkill. Ich denke meine Methode Nr. 3 sollte ich auch 1 K genau regulieren können. Manfred P. schrieb: > Ich lese dort im Titel "Ambient Temperature", also Umgebungstemperatur. Stimmt, das ist mir gar nicht aufgefallen. Ich vermute stark, dass das ein Chinesisch --> Englisch Übersetzungsfehler ist, und die damit die Temperatur des Kühlkörpers meinen, auf dem die LED sitzt. Physikalisch relevant sollte es nur sein, welche Temperatur die Diode selbst hat. Alexander S. schrieb: > Die Verwendung wird auch in diesem Artikel beschrieben: Danke, werde ich mir morgen mal durchlesen. Christoph Z. schrieb: > Hoppala, 240nm! Besser nicht per Auge prüfen, ob’s leuchtet! Wir hoffen auf unter 230 nm. Aber falls hier jemand zufällig an Quellen für noch kürzere Wellenlängen sitzt (210 wären optimal), wären wir durchaus interessiert :D
> Aber falls hier jemand zufällig an Quellen für noch > kürzere Wellenlängen sitzt (210 wären optimal) Vielleicht die LED noch weiter runterkühlen oder funktioniert sie nicht mehr wenn man sie zu kalt macht?
Ben B. schrieb: > Vielleicht die LED noch weiter runterkühlen oder funktioniert sie nicht > mehr wenn man sie zu kalt macht? Wäre definitiv eine Option, über die man nachdenken kann. Ich wüsste nicht, warum eine LED da nicht mehr funktionieren sollte. Ich hab allerdings bedenken wegen Kondensation der Luftfeuchtigkeit auf der Leiterplatte. Zuerst wird aber der Peltier geregelt, und dann schau ich mal weiter :D
Jonathan schrieb: > Wir hoffen auf unter 230 nm. Aber falls hier jemand zufällig an Quellen > für noch kürzere Wellenlängen sitzt (210 wären optimal), wären wir > durchaus interessiert :D Bei Roithner schauen/fragen.
Jonathan schrieb: > Ben B. schrieb: >> Vielleicht die LED noch weiter runterkühlen oder funktioniert sie nicht >> mehr wenn man sie zu kalt macht? > > Wäre definitiv eine Option, über die man nachdenken kann. Ich wüsste > nicht, warum eine LED da nicht mehr funktionieren sollte. Weil man die Ladungsträger einfriert. > Ich hab > allerdings bedenken wegen Kondensation der Luftfeuchtigkeit auf der > Leiterplatte. Muss man eben in trockener Luft betreiben.
Jonathan schrieb: > ich bin schon eine Weile am Googeln (und AIs konsultieren) Jonathan schrieb: > Wir hoffen auf unter 230 nm. Aber falls hier jemand zufällig an Quellen > für noch kürzere Wellenlängen sitzt (210 wären optimal), wären wir > durchaus interessiert :D Google zeigt in einem der ersten Treffer die 215nm-Dioden von Poseon an. Gibt einen Grund, warum die nicht geeignet sind? Gruß Klaus (der soundsovielte)
Jonathan schrieb: > Für eine wissenschaftliche Anwendung möchte ich eine LED mittels Peltier > (4V, 4A) auf konstanter Temperatur halten (nur kühlen). Wie misst du die (Chip-)Temperatur deiner LED? Oder welche Temperatur möchtest du konstant halten? Christoph Z. schrieb: > Wird die LED cw oder gepulst betrieben? Im letzteren Fall muss dir klar > sein, dass es unmöglich ist, den LED-Chip mittels Regelung auf > konstanter Temperatur zu halten. Das kommt auf die Pulsfrequenz an. Thermisch ist so ein Chip doch relativ träge. Ein gepulster Betrieb würde die Möglichkeit eröffnen, zwischen den Pulsen die LED als Temperatursensor zu benutzen und damit direkt die Chip-Temperatur zu erfassen.
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Moin, Von dem ganzen LEDKram hier hab ich keine Ahnung, aber ich denke doch, dass man den Temperaturanstieg der LED recht gut im Vorraus "errechnen" kann. Ich kann ja recht simpel die Spannung an und den Strom durch die LED messen (oder von mir aus auch Leistungsaufnahme vor dem Buck-Regler). Waermewiderstand vong der gesamte Geraet laesst sich auch (zumindest mal experimentell) bestimmen. Damit kann ich doch bei meiner Temperaturregelung noch eine Stoergroessenaufschaltung machen, so dass da wirklich nur noch das geregelt werden muss, was nicht durch dieses Modell beruecksichtigt wurde. Gruss WK
Klaus S. schrieb: > Google zeigt in einem der ersten Treffer die 215nm-Dioden von Poseon an. > Gibt einen Grund, warum die nicht geeignet sind? Ich finde bei denen dazu nichts. Nur "Protein- und Elementaranalyse ist bei 215 nm oder 220 nm über unsere laserbasierten Lichtquellen möglich". Rainer W. schrieb: > Wie misst du die (Chip-)Temperatur deiner LED? > Oder welche Temperatur möchtest du konstant halten? Ich werde die Temperatur am Alu - PCB montieren. Der Chip ist dann natürlich wärmer. Am ende des Tages ist es auch nicht so relevant wie warm die Diode an sich ist. Solange man die Diode im steady state betreibt, kann man sie Wellenlängenkalibrieren.
Wenn ihr outsourcen wollt/könnt/dürft: https://www.uweelectronic.de/de/temperaturmanagement-2/peltier-kuehlgeraete-heizgeraete.html
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Jonathan schrieb: > Ich werde die Temperatur am Alu - PCB montieren. Der Chip ist dann > natürlich wärmer. Am ende des Tages ist es auch nicht so relevant wie > warm die Diode an sich ist. Dann musst du für konstanten Wärmefluss sorgen, sonst variiert die Chip-Temperatur mit Umgebungstemperatur und Kühlkörperanströmung.
Diesmal glaub ich ja auch das es ein Troll ist. Ich meine man kann nicht wirklich ALLES falsch machen wollen ohne das man weiss wie es richtig geht. Das ist statistisch einfach nicht drin. :-D Vanye
Vanye R. schrieb: > Diesmal glaub ich ja auch das es ein Troll ist. Ich meine man kann nicht > wirklich ALLES falsch machen wollen ohne das man weiss wie es richtig > geht. Das ist statistisch einfach nicht drin Meinst du mich, oder bist du im Thread verrutscht?
Für die Steuerung per PWM gab es glaube ich Konsens. Hier eine Realisierung für einen Wärmeschrank mit Brücke zum Heizen und Kühlen und Filterung des Stroms. Beitrag "Re: Netzteil für Peltier-Element"
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