Schaltung für Peltier Kühlung

Diskutiere Schaltung für Peltier Kühlung im Forum Off-Topic & Sonstige Tipps und Probleme im Bereich DIVERSES - Moin moin! Ich brauche eure Hilfe. Momentan baue ich eine Kühlung mit Peltier Elementen. Oder ich versuche es zumindest :) Sowohl die Kälte als...
Ich weiß, dass Gleichspannung erforderlich ist und habe auch nie etwas anderes behauptet :)

Die Lüfter zu regeln ergibt durchaus Sinn, da Fullspeed sicherlich übertrieben ist.

Der Tripplerad kann mehr Wärme abführen, als die Elemente erzeugen können.
Da braucht es auch keinen Typhoon, sondern nur einen stetigen Luftzug
 
Also, PWM bedeutet für mich: (pumukl) ein geplantes Ein- und- Ausschalten. Im Unterschied zu einem Längsregler...

Der Sensor taugt garnicht, der kann nur Ein/Aus.

Bleibt man auf der analogen Schiene (patois), kommt man um Längsregler nicht drumrum.

Alternativ könnte man einen analogen Sensor verbauen, und das Signal zum Beispiel dem Eingang zweier kaskadierter Fensterdiskriminatoren Telefunken TCA 965 zuführen. Damit ist aber auch schon A-D gewandelt.

Da könnte man dann aber auch analog die Spannung für die Lüfter- und Pumpen- Steuerung abgreifen.
Und da dann jeweils eine, wunschentsprechende, PWM oder linear gesteuerte Drehzahlsteuerung anbauen.

Leprechaun
 
PWM ist das sehr schnelle Ein und Ausschalten mit Frequenzen im kHz Bereich. Das bedeutet die Peltierelemente werden mehrmals in der Sekunde ein und ausgeschaltet. Für thermische Halbleiterbauelemente ist das nicht gerade optimal. Es kommt dadurch zu erhöhter Alterung und auch zu vorzeitigem Verschleiß.
Werden die Pelztiere nun aber bei Bedarf abgestuft zu und abgeschaltet laufen diese eben deutlich länger. Der Regler sorgt dafür das sie eben mit einer Hysterese über längere Zeit laufen und durch die thermische Trägheit des Wassers wird die Temperatur auch deutlich stabiler gehalten. Oder für Leute die etwas nachdenken müssen nicht immer 5 Pelztiere laufen das tun sie nur bei max erforderlicher Leistung. Wobei dann eben ein oder 2 Pelztiere die Grundversorgung im Dauerlauf sicherstellen.
Mal als Beispiel Du willst eine Temperatur um 18 bis 20 Grad halten
1 eingestellt auf 18,0-18,5 Grad Dann schaltet das Teil bei Temperaturen über 18,5 Grad ein und bei 18 Grad aus.
2 eingestellt auf 18,3 -18,8 Grad das Teil schaltet bei 18,3 Grad aus.
3 eingestellt auf 18,6- 19,1 Grad das Teil schaltet bei 18,6 Grad aus
4 eingestellt auf 18,9- 19,4 Grad das Teil schaltet bei 18,9 Grad aus
5 eingestellt auf 19,2- 19,7 Grad das Teil schaltet bei 19,2 Grad aus
Somit wird die Temperatur zwischen 18 und 19,2 Grad gehalten. Den je Mehr Wärme weg muss um so mehr Pelztiere laufen Gleichzeitig und mit deutlich längerer Laufzeit.
Machst du nun eine PWM werden die Ständig ein und ausgeschaltet wobei sich nur das Verhältnis von ein zu Ausschaltzeit ändert. Das ändert aber eben nichts an der Häufigkeit der Ein und Ausschaltzyklen die bleiben eben im kHz Bereich. Wir gesagt PWM ist eben eine Pulsweitenmodulation.
Mit der vorgeschlagenen Lösung laufen die Teile länger und bleiben auch länger abgeschaltet. Du kannst aber auch alle auf 18 Grad aus einstellen und nur die Zuschalttemperatur staffeln.
So und Längsregler bei Peltier erzeugen einen relativ hohen Verlust im Längsregler.
Bei den Lüftern mit max 2 A kannst du das Verschmerzen . Aber die Lüfter kannst du auch per PWM ansteuern die Vertragen das . Zudem sorgt die PWM dafür das die Verluste deutlich reduziert werden
Wie ich schon sagte ich würde die Ansteuerung der Relais für die Pelztiere über einen µC machen dann benötigst du nur 1 nen Fühler zur Erfassung der Temperatur . Und der µC steuert die Relais und mit weiteren Fühlern auch die Lüfter und deren Drehzahl so nebenbei.
Wasserkühlung mit Zusatzkühlung.GIF
 
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Irgendwie habe ich das Gefühl, dass der Fragesteller noch nicht über ein Konzept verfügt,
auf welche Art er TECs und/oder Lüfter zu steuern gedenkt.

Es tauchen immer wieder (auch bei den Ratgebern) die Begriffe steuern und regeln auf.
"Regeln" ist mit dem vom TE gewählten Temp.-Fühler nur sehr begrenzt möglich; da käme eine "Zweipunkt-Regelung"
in Frage, wobei noch nicht einmal bekannt ist, ob die Größe der Hystere wählbar ist.

Meine Frage, wo das eigentliche Temperaturfühler-Element die Temperatur erfasst,
wurde noch nicht beantwortet.
Also nochmals: wird die Wassertemperatur gemessen oder die Temp. des Kühlkörpers.
Das "Regelungskonzept" muss die Platzierung des Temp.-Fühlers beachten,
da sich daraus ableiten lässt, ob es besser ist die TEC-Ströme zu "regeln" oder
die Lüfter-Geschwindigkeit zu beeinflussen, oder beides !

Anmerkung: dieses Kühlsystem besitzt, -regelungstechnisch betrachtet-, eine große Trägheit.
Die Probleme, die daraus für eine Regelung entstehen, kann man, -zum besseren Verständnis
für Elektriker-, mit einer Wasser führenden Fußbodenheizung vergleichen.
Fazit: als Regelkreis (auch wenn nur Zweipunkt-Regelung) ist diese Anlage schwer in den Griff zu bekommen.

Nur interessehalber: wie hoch ist dir Fließgeschwindigkeit des Kühlwassers? (sehr pingelig, ich bin, ich weiß ;))
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Im Sinne von "Jugend forscht" könnte man sich auch vorstellen den ARDUINO einzusetzen.

Damit könnte man sich schrittweise die optimale Lösung erarbeiten.
Vor allem könnte man einige andere Temp.-Fühler zum Durchprobieren anschließen.

Man wäre mit dem ARDUINO in jeder Hinsicht sehr flexibel ...
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So, weiter geht's. Vielen Dank für euren Hirnschmalz!

Ein grobes Konzept habe ich, aber ohne "elektrisches Hintergrundwissen".

Die kühle Seite endet in einem Aquarium. Dort wird auch die Wassertemperatur gemessen.

Eine Softwaresteuerung möchte ich eigentlich vermeiden, da die Steuerung nicht so komplex ist, denke ich zumindest.

Ohne Wissen hätte ich einfach 3 Potis verbaut. Eins regelt die Elemente, eins die Lüfter und eins die Pumpen. Da diese Werte sicherlich nicht oft geändert werden müssen, würde das ausreichend sein.

Natürlich weiß ich, dass es nicht so einfach ist. Daher bin ich hier!

Das System kann ruhig träge sein da ein großes Reservoir temperiert wird.

Die Fließgeschwindigkeit ist mit 240l/h angegeben. Diese hat aber nahezu keine Auswirkung auf die Leistung, das kenne ich von PC.

Kleine Fließgeschwindigkeit = mehr Wärme wird aufgenommen und mehr Zeit wird im Radiator verbracht, um diese loszuwerden.

Schnelle Fließgeschwindigkeit = weniger Zeit zum erwärmen und erkalten.

Also eher zu vernachlässigen.

Ich werde wohl den Kältekreislauf mit Vodka füllen, damit mir der. Nicht zufriert :p
 
Eine Softwaresteuerung möchte ich eigentlich vermeiden, da die Steuerung nicht so komplex ist, denke ich zumindest.
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Nach dieser Aussage würde ich dir empfehlen, dass du dich mit Pumuckels Vorschlag aus Beitrag #23 auseinander setzt,
da dieser wohl deinen Wünschen nahekommt.

Vermutlich musst du dir einige Detail seines Schaltungsvorschlags näher erklären lassen.
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Für die ersten Testläufe der Anlage könnte man alle Geräte ganz einfach über Lüsterklemmen "ansteuern".

Man kann beliebig Geräte ausklemmen, um verschiedene Konstellationen durchzutesten.

Den Temperatur-Fühler würde man während dieser Testphase nur als LED-Abzeige nutzen.

TEC_Version_2.jpg
Statt Lüsterklemmen hätte man natürlich auch Schalter nehmen könnenn,
aber das wäre dann schon wieder ins Geld gegangen.

Wie soll die nächste Ausbaustufe aussehen ?

Vor allem die Meinung des TE wäre von Interesse ...
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Wo Ist das Problem jedem Pelztier einen Sensor zu Spendieren und jeden Sensor entsprechend einzustellen? Und weil der Sensor eben nicht den Strom für ein Pelztier schalten kann wird ein KFZ -Relais als Leistungsverstärker nachgeschaltet! So wie ich es gezeichnet habe ist die Mechnik mit den Pelztieren nur eine zusätzliche Kühlung, den Hauptanteil an der Wärmeabfuhr schafft die "normale" Wasserkühlung. Die Pumpen brauchen nicht geregelt werden und die Lüfter könnten auch ungeregelt sein. Probleme wirst du aber bei dem Aufbau der Zusatzkühlung bekommen den beide Seiten der Pelztiere benötigen Kühlkörper die vom Wasser umschlossen werden, Ohne das ein Thermischer Kurzschluss entsteht.
 
Pumukel, so ganz habe ich dein Konzept nicht verstanden. Was für eine Zusatzkühlung?

Die Elemente sind eingesandwicht von zwei Wasserblöcken. Ein Kreislauf schafft die Wärme in einen Radiator, der andere schafft die Kälte weg.

Ich möchte ungern nachher 5 Temperatur Sensoren einbauen.

Kann ich nicht über ein Relais alle Elemente anschmeißen, wenn der Temperatursensor meldet, dass es zu warm ist?

Es wäre schön, die Lüfter und die Pumpen Steuern zu können, allein schon wegen der Geräuschkulisse :)
 
Du hast es noch immer nicht begriffen warum jedes Pelztier einzeln geschaltet werden soll . Nur so kannst du erreichen das sich Leistung entsprechend der Temperatur anpasst. Als Beispiel läuft bei geringem Kühlbedarf eben ein Pelztier als Grundlast dauernd und steigt die erforderliche Kühlleistung schalten sich dann die restlichen zu oder eben ab. Würdest du alle Pelztiere ständig ein und Ausschalten gibt das unterm Strich ein Ständiges ein und Ausschalten.Die Pelztiere sind eine Zusatzkühlung zu einer gewöhnlichen Wasserkühlung! Besonderheit bei den Peltierelementen die benötigen sowohl auf der Heißen wie auch auf der kalten Seite einen Kühlkörper! Dabei sollte allerdings die Temperaturdifferenz zwischen Kalt und warm nicht über 40 Grad gehen aber auch nicht zu gering werden. Rechne doch mal du hast mit 1 Peltier ca 50 W was das Teil an Wärme pumpt und mit 5 Stück ca 250 W! So und wenn du nur 100 W wegschaffen musst reichen 2 Peltierelemente im Dauerlauf!
So und ob du nun einen Temperaturfühler oder eben 5 Fühler an das Kaltwasserrohr baust ist kein großer Unterschied . Aber bei einem Fehler fällt dann eben nur ein Peltier aus und nicht alle! Ob du die Lüfter oder die Pumpen zusätzlich regelst spielt erst mal keine Rolle . Entsprechende Lüfter die relativ leise Laufen gibt es reichlich am Markt und das Könnten durchaus auch Große Lüfter mit Netzspannung sein! Je kleiner ein Lüfter ist um so lauter werden die !
 
Zuletzt bearbeitet:
Würdest du alle Pelztiere ständig ein und Ausschalten gibt das unterm Strich ein Ständiges ein und Ausschalten.

Ja, das ist mir klar. Ich sehe aber noch nicht das Problem damit. Der Plan ist, dass sich die Elemente z.B. bei 21°C einschalten und dann bei 18°C wieder abschalten.
Die Toleranz verhindert, dass im Sekundentakt geschalten wird. So zumindest der Plan.
 
Selbst alle Elemente unter Vollast schaffen es doch nicht, das Wasser einzufrieren :D
Zumindestens nicht so schnell.

Dazu möchte ich, wie schon gesagt, alle Elemente lieber mit geringerer Leistung laufen lassen.
So halten sie länger und die Leistung wäre sicherlich ausreichend.
 
So zumindest der Plan.
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Wenn du drei Grad Temperaturunterschied verwirklichen willst, dann solltest du endlich nachschauen,
was das Datenblatt des von dir vorgesehenen Temperaturauswertungsgerätes hinsichtlich der
Hysterese zu sagen hat. Gibt es bei diesem Gerät eine Einstellmöglichkeit,
um die Größe der gewünschten Hysterese vorwählen zu können ?

Man könnte sich überlegen die TECs in zwei Gruppen zusammenzufassen.
Ob man dann die Zweiergruppe oder die Dreiergruppe schaltet, wäre noch zu entscheiden.
Zwei Elemente kann der Kontakt bestimmt schalten, ob er auch drei Elemendte verkraftet, ist fraglich.
Auf jeden Fall wäre der Geräteaufwand minimal, denn eine grüppe wäre immer voll am Netzgerät,
und die zweite Gruppe würde vom Relaiskontakt des Temp-Fühlers bei Bedarf zugeschaltet.
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Hysterese musste ich erstmal nachschlagen. Das Datenblatt sagt, dass man bis auf 0,1°C genau steuern kann.

Temperature Control Range: -50 ~ 110 C
Resolution at -9.9 to 99.9: 0.1 C
Resolution at all other temperatures: 1 C
Measurement Accuracy: 0.1 C
Control Accuracy: 0.1 C
Refresh Rate: 0.5 Seconds
Input Power (DC): 12V
Measuring Inputs: NTC (10K 0.5%)
Waterproof Sensor: 0.5M
Output: 1 Channel Relay Output, Capacity: 10A
 
In der Abbildung wird eine der Varianten gezeigt, die den Relaiskontakt des Fühlers
mit in die Schaltung einbeziehen:

TEC_Version_3.jpg

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Die Elemente sind eingesandwicht von zwei Wasserblöcken. Ein Kreislauf schafft die Wärme in einen Radiator, der andere schafft die Kälte weg.

Zeichne doch mal einen Hydraulikplan.

Sinn und Zweck der TEC habe ich noch nicht verstanden.

Leprechaun
 
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