Sterowanie peltierem (dalej męczymy kota)

[Behlur_Olderys]

Hej, 

Nie znam się na peltierach. Na elektronice znam się o tyle, ile można się nauczyć na studiach inżynierskich, więc niewiele.

Ale czytałem sporo na temat peltierów internecie i dowiedziałem się, że najlepiej działają gdy są sterowane prądowo, jak LED-y. Czytałem też że sterowanie nimi przy pomocy PWM jest znacznie mniej efektywne.

 

Zatem jeśli chciałbym efektywnie sterować peltierem to potrzebuję de facto sterownika LED (takiego do przyciemniania) stałoprądowego, bez żadnych PWM-ów, działający na 12v wejście z prądem na wyjściu przynajmniej 6A (bo takiego mam - niby - mocnego Peltiera, ale podejrzewam, że więcej niż 3A to on nie pociągnie)

No i najważniejsze: żeby dało się tym sterować z poziomu Arduino/Rpi/itp. Tak naprawdę to wystarczyłoby wejście analogowe 0-5V sterujące prądem wyjściowym.

 

Pytanie brzmi: czy takie rzeczy istnieją i stoją na półkach sklepowych, tylko nie wiem, pod jaką nazwą? Czy muszę sam strugać sobie takie coś?

 

w zasadzie przecież jest to układ w stylu potencjometr + tranzystor bipolarny...

 

[lkosz]

W tym zastosowaniu nie potrzebujesz jakieś super stabilizacji prądu. Wystarczy zgrubna albo przestrajane ograniczanie napięcia i PID.

 

Dobry MOSFET pracujący w PWM lub PDM z większą częstotliwością, za którym będzie filtr oparty o dławik o sporej indukcyjności i spory kondensator. Całość ekranuj np. samoprzylepną taśmą miedzianą podłączoną do masy. Ja tak steruję LEDami, tylko mam jeszcze przed tym zabezpieczenie na LM350 lub innym wysokoprądowym analogu LM317. Peltiery zasilanie napięciem znamionowym takiego czegoś nie wymagają.

 

Prostą alternatywą jest np. DAC (na I2C jeśli nie ma wbudowanego w kontroler), który będzie sterować przetwornicą z ograniczeniem prądowym (na allegrze za kilkanaście złotych, oparte o LM2596 lub XL4015). W miejsce wylutowanego potencjometra podłączasz wyjście z DAC. Też lepiej ekranować, bo sieje zakłóceniami. Wyjście analogowe z mikrokontrolera zabezpieczyłbym buforem analogowym na opampie.

 

Można też użyć specjalizowanych scalaków będących de facto impulsowymi lub liniowymi źródłami prądowymi. Jak będziesz zainteresowany to sprawdzę, w szafce mam jeszcze kilka sztuk, ale głęboko schowanych i nie chce mi się teraz wyciągać Są dość upierdliwe w aplikacji.

 

Kilka źródeł prądowych można podłączać równolegle jakby co.

 

Potencjometr i tranzystor bipolarny to nie jest dobry pomysł z dwóch powodów - strat oraz tego, że w miarę wzrostu temperatury, rośnie prąd i robi się dodatnie sprzężenie zwrotne. Dlatego we wzmacniaczach w obwodzie bazy tranzystorów mocy stosuje się tranzystor, który w miarę rozgrzewania się wzmacniacza dławi prąd spoczynkowy do nominalnego. Takie termiczne ujemne sprzężenie zwrotne. Dlatego regulację prądu spoczynkowego robi się przy rozgrzanym wzmacniaczu

Edytowane 6 Września 2022 przez lkosz

[ZbyT]

LM317 może też pracować jako źródło prądowe

nie będzie to może jakoś specjalnie oszczędne (mała sprawność, dużo wydzielanego ciepła) ale za to proste

 

ale chyba lepszym rozwiązaniem będzie PWM z filtrem na wyjściu

 

pozdrawiam

[Behlur_Olderys]

@lkosz @ZbyT w takim razie powinno dać radę np. coś takiego:
https://botland.com.pl/sterowniki-silnikow-moduly/20683-sterownik-silnikow-24v10a-pwmusb-dfrobot-dri0050-5904422382254.html

+ dławik szeregowo i kondensator równolegle?

[ZbyT]

powinno wystarczyć. Pytanie z jaką częstotliwością pracuje tu PWM? Od tego zależy dobór parametrów filtra

jesteś pewien, że do sterowania peltierem PWM się nie nadaje? Nie bawiłem się nimi jakoś specjalnie ale nie widzę powodu, dla którego nie można by tak nimi sterować

 

pozdrawiam

[lkosz]

Jakby ustawić maksymalną częstotliwość PWM na 46875 Hz, to będzie git. Peltiera tylko sobie zasil z 12V, żeby w razie bloka tego sterownika niczego sobie nie upalić. Doczytaj jeszcze tylko czy można bezpiecznie tym sterować z 3.3V na Raspberry, jeśli wybierzesz akurat ją jako kontroler.
Jeśli planujesz więcej takich sterowników, to wersja I2C zamiast UART będzie wygodniejsza.

Edytowane 7 Września 2022 przez lkosz

[Miesilmannimea]

@Behlur_Olderys Napisz koniecznie jakie rozwiązanie wybrałeś bo chyba też coś będę chłodził

[Behlur_Olderys]

Godzinę temu, ZbyT napisał:

jesteś pewien, że do sterowania peltierem PWM się nie nadaje?

Czy nie nadaje to bym nie przesądzał, ale lektura tego artykułu

https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=https://www.ti.com/lit/pdf/slua979&ved=2ahUKEwjn4J337YL6AhUMxosKHcOCDggQFnoECAgQAQ&usg=AOvVaw3wOFnqAkAzO-GVhhUKWWOs

 

każe mi myśleć, że sterowanie stałoprądowe jest lepsze niż PWM. Ale pewnym nie jest.

 

@Miesilmannimea oczywiście dam znać. 

 

@lkosz peltier ma rezystancję rzędu kilku omów.  Dodajmy do tego dławik 100uH i kondensator 100uF - bo takie akurat mam na składzie. Będzie OK?

 

Ech że też nie ma czegoś takiego po prostu do kupienia tylko muszę się bawić

[komprez]

wersja analogowa na początek to chyba najprostrze co może być do testów która na pająku czy płytce testowej wyjdzie max 20pln

IRF wytrzyma tu ze 20A spokojnie to nawet nie pierdnie przy pracy z malutkim radiatorkiem a nawet zaryzykowałbym bez na początek ..... dołożył bym jakby faktycznie parzyło  

 

[Krzysztof z Bagien]

Nie no, ja się tam za bardzo nie znam, ale tak naprawdę najprostszym rozwiązaniem to będzie zwyczajny termostat

Edytowane 7 Września 2022 przez Krzysztof z Bagien

[lkosz]

44 minuty temu, Krzysztof z Bagien napisał:

Nie no, ja się tam za bardzo nie znam, ale tak naprawdę najprostszym rozwiązaniem to będzie zwyczajny termostat

nie będzie, bo termostat ma gigantyczną bezwładność, a peltier nie

 

2 godziny temu, Behlur_Olderys napisał:

każe mi myśleć, że sterowanie stałoprądowe jest lepsze niż PWM. Ale pewnym nie jest.

ale PWM można tak wyprostować, że będzie niemal stałoprądowe

 

2 godziny temu, Behlur_Olderys napisał:

@lkosz peltier ma rezystancję rzędu kilku omów.  Dodajmy do tego dławik 100uH i kondensator 100uF - bo takie akurat mam na składzie. Będzie OK?

to zawsze dobieram sprawdzając oscyloskopem, ale na początek zwiększ wartości o rząd wielkości

[Mareg]

 

@Behlur_Olderys, koniecznie upewni się, że ten PWM na Peltierze nie zakłóca Ci pracy kamery.

 

[seg]

Driving a Peltier Element (TEC) Efficiency and Aging.pdf

[Krzysztof z Bagien]

3 godziny temu, lkosz napisał:

nie będzie, bo termostat ma gigantyczną bezwładność, a peltier nie

Takie rozwiązanie może być nieefektywne, ale to nie znaczy, że nie jest proste.

[komprez]

Na razie to ja bym w ogóle olał całe sterowanie i termostat i poskładał to w całośc a następnie zapiał pod zasilanie sprawdzając ... czy to ma jaki kolwiek sens  

[lkosz]

Nie no fazę PoC to chyba ma już za sobą i sprawdził czy to w ogóle ma rację bytu

[Behlur_Olderys]

Tak, ogólnie peltier działa i mrozi ładnie. Teraz chciałem zrobić żeby nie mroził aż tak bardzo, a jako że kamera ma czujnik temperatury to będę miał sprzężenie zwrotne, wystarczy dobrać się do parametrów z poziomu ASI SDK i połączyć to regulatorem z sterowaniem Peltiera.

Oczywiście to ogólny zarys. Od strony mechanicznej zostało jeszcze kilka przesyłek z Chin, na które czekam

[Miesilmannimea]

Z która kamerą tak kombinujesz?

[lkosz]

@Behlur_Olderys może się przydać: https://github.com/lkosz/astro_camera_gui/blob/main/camera_vision.py

[Behlur_Olderys]

Godzinę temu, lkosz napisał:

@Behlur_Olderys może się przydać: https://github.com/lkosz/astro_camera_gui/blob/main/camera_vision.py

A, to mam ogarnięte dzięki artykułowi @riklaunim, spoko

Teraz robię serwer na Rpi żeby mieć to pod ręką w polu

 

 

 

Godzinę temu, Miesilmannimea napisał:

Z która kamerą tak kombinujesz?

 

ASI432MM

 

 

 

[Behlur_Olderys]

@lkosz, @ZbyT

Wracam do tematu po wakacjach

Brakuje mi chyba jeszcze Waszych opinii żeby osiągnąć lepsze zrozumienie

 

Znalazłem satysfakcjonujące ogniwo do zadania:

https://www.piekarz.pl/18412-modul-peltiera-ever-red-tec1-03108e-20x20mm-17-4w/

 

Zasadniczo parametry są zaskakujące dla mnie, 3.75V zasilania, domniemane 0.33 Ohm rezystancji i 8A prądu max. to lepiej niż moje najmocniejsze krokowce.

 

Jest jeszcze takie coś:

https://nowyelektronik.pl/index.php?id_product=74605&controller=product

 

2V / 10A w ogóle kosmos, skąd to się bierze?!

 

 

 

Do zasilania widzę taki modulik już gotowy:

https://allegro.pl/oferta/sterownik-pwm-mosfet-3-3v-5v-400w-15a-5v-36v-13135526910

 

Niby da radę nawet do 15A więc powinien wydolić. 

 

Zatem na wejściu wkładam jakieś mocne zasilanie 3.75v, PWM 10kHz z Arduino steruję wg uznania, a na wyjściu Peltier szeregowo z cewką i równolegle z kondensatorem...

 

Pytanie czy bez oscyloskopu będę wiedział, że parametry L i C będą w miarę dobrane?

 

No i te 8A omg, mam nadzieję, że nie będzie aż tyle żarło tego prądu...

 

Jeśli peltier będzie siedział na bloku wodnym o temperaturze powiedzmy 20°C, to uzyskanie 0° na matrycy chyba nie powinno kosztować te 8A?

[Behlur_Olderys]

Podbijam jeszcze raz rysunkiem poglądowym (a'la ekolog)

 

 

Ma to jakiś sens? Bo jak teraz na to patrzę, to całość wydaje się mocno przekombinowana, a z drugiej strony każdy element wydaje się z tego czy innego powodu niezbędny...

[lkosz]

10 godzin temu, Behlur_Olderys napisał(a):

2V / 10A w ogóle kosmos, skąd to się bierze?!

sposób podłączenia pojedynczych złącz półprzewodnikowych w ogniwie. Można uzyskać nawet niższe napięcia zasilania, tylko to niepraktyczne, bo jakoś to trzeba połączyć, a najwygodniej w matrycę. W tym swoim pewnie masz rzędami. Generalnie to napięcie na ogniwie peltiera jest orientacyjne. Ogniwa peltiera steruje się prądowo, nie napięciowo i w miarę wzrostu temperatury rośnie też napięcie wymagane do uzyskania prądu znamionowego.

 

10 godzin temu, Behlur_Olderys napisał(a):

Zatem na wejściu wkładam jakieś mocne zasilanie 3.75v, PWM 10kHz z Arduino steruję wg uznania, a na wyjściu Peltier szeregowo z cewką i równolegle z kondensatorem...

lepiej dać 5V, lepiej mieć zapas. Zamiast cewki - dławik podwójny na wspólnym rdzeniu o sporej indukcyjności, tak ze dwa milihenry lub więcej, tylko przy tym natężeniu będzie drogi. I kondensatory dwa - przed i za dławikiem.

Generalnie jeśli masz tam dostęp do 12V, to lepiej kupić ogniwo na 12V o tej samej mocy lub trochę większej. Z wyższych prądów idących po kablach nie masz z tym 3,7V ogniwem żadnych korzyści, a w zasadzie same wady.

 

10 godzin temu, Behlur_Olderys napisał(a):

Do zasilania widzę taki modulik już gotowy:

https://allegro.pl/oferta/sterownik-pwm-mosfet-3-3v-5v-400w-15a-5v-36v-13135526910

mosfeta lepiej steruj przez tranzystor bipolarny. Ten moduł wygląda na badziew, jakoś cienko widzę te 11 amperów przy 36V idących przez mosfeta sterowanego 3V. Albo zmontuj sam, albo tutaj masz porządny: https://botland.com.pl/przelaczniki-elektroniczne-i-cyfrowe/5118-duzy-przelacznik-push-mosfet-mp-45-40v8a-z-ochrona-przed-pradem-wstecznym-pololu-2812-5903351244879.html

Żeby uzyskać niską rezystancję kanału w mosfecie, na bramce musi być odpowiednie napięcie.

 

10 godzin temu, Behlur_Olderys napisał(a):

Pytanie czy bez oscyloskopu będę wiedział, że parametry L i C będą w miarę dobrane?

to się wylicza ze wzoru na klasyczny filtr na dławiku podwójnym. Można próbować łapać multimetrem na zakresie AC, ale wyższe częstotliwości łapią tylko drogie multimetry. Oscyloskop jest raczej niezbędny żeby to sensownie zmierzyć. Ewentualnie sprawdzić, czy na zdjęciach nie wychodzą zakłócenia.

 

10 godzin temu, Behlur_Olderys napisał(a):

No i te 8A omg, mam nadzieję, że nie będzie aż tyle żarło tego prądu...

no będzie. Przecież to prąd znamionowy. Co nie oznacza, że musisz tyle podawać.

 

10 godzin temu, Behlur_Olderys napisał(a):

Jeśli peltier będzie siedział na bloku wodnym o temperaturze powiedzmy 20°C, to uzyskanie 0° na matrycy chyba nie powinno kosztować te 8A?

nie powinno być problemu ze schłodzeniem nawet niżej

 

13 minut temu, Behlur_Olderys napisał(a):

Podbijam jeszcze raz rysunkiem poglądowym (a'la ekolog)

borze zielony jaki schemat...

Edytowane 29 Lipca 2023 przez lkosz

[lkosz]

w kwestii schematu tak na szybko (poza powyższymi wskazówkami):

- złącza do zmiany, wybierz t-dean. Kto 8A daje jackiem?!!! Takie cyrki to chyba tylko w astro producenci odpier...

- ten wtyk DC też wywal na rzecz porządnego złącza

- połączenia lutowane, nie zaciskane

- pojemność kondensatora i indukcyjność dławika są trochę małe

- jeśli możesz sobie pozwolić na trochę strat, to zamiast przetwornicy można wziąć źródło prądowe na stabilizatorze liniowym

Edytowane 29 Lipca 2023 przez lkosz

[Krzysztof z Bagien]

23 minuty temu, Behlur_Olderys napisał(a):

(a'la ekolog)

To jeszcze brakuje gołej baby w ubraniu