Sterowanie peltierem (dalej męczymy kota)

lkosz · 12 Sierpnia 2023

No to złą przetwornicę kupiłeś. Potencjometr napięcia jest w pętli sprzężenia zwrotnego i on tam musi pozostać. To musi być przetwornica dokładnie taka jak podesłałem, w niej stabilizacja natężenia odbywa się z pomocą rezystora pomiarowego i wzmacniacza operacyjnego, do wejścia którego dostarczane jest napięcie z potencjometru CC. I dlatego można się tam podpiąć DACiem i sterować prądem napięciowo. Jak jest zbudowana ta którą podesłałeś - nie wiem. Niekoniecznie musi to zadziałać. Muszą być spełnione pewne warunki żeby można było takie coś robić.

Mareg · 13 Sierpnia 2023

W dniu 12.08.2023 o 08:15, Behlur_Olderys napisał(a):

Ech ...

U mnie jest tylko jeden - chyba tutaj popełniłem błąd, bo to pewnie CV... Kupiłem takie:

https://allegro.pl/oferta/przetwornica-step-down-xl4015-dc-dc-1-25-32v-cv-5a-9157033788

Ale układ to też XL4015...

(...)

Z regulacją jest tak jak pisze @lkosz i atakować nóżek potencjometru w Twojej przetwornicy bezpośrednio się nie da, ALE:

Pętla sprzężenia zwrotnego reguluje napięcie wyjściowe Vo tak, jakby napięcie referencyjne Vr (wewnętrzne XL4015) było "wzmacniane" do wyjścia według wzoru
Vo = Vr (1 + R2/R1),
gdzie R2 to jest rezystancja "górnego" rezystora wyjściowego dzielnika napięcia (u Ciebie pewnie potencjometr pomiędzy wyjściem a nóżką 2 = FB XL4015),
natomiast R1 jest dolnym rezystorem tego dzielnika (od nóżki 2 = FB do masy).
Można pętlę regulacji "oszukać" wrzucając jej dodatkowe napięcie z Twojego DACa, ale trzeba to zrobić tak, żeby pętla dalej sobie pracowała.
Jeśli podłączysz napięcie DACa Vd PRZEZ REZYSTOR o takiej samej wartości jak R1 do nóżki 2 = FB, to napięcie wyjściowe będzie wynosić:
Vo = Vr + R2/R1 (2 Vr - Vd)
Vr dla XL4015 wynosi 1.25 V, czyli jak będziesz zmieniał napięcie wyjściowe DACa od 0 do 2 Vr = 2.5 V, to będziesz mógł regulować napięcie wyjściowe przetwornicy od wartości maksymalnej do Vr = 1.25 V.
Regulacja działa "do tyłu", dla Vd = 0 napięcie wyjściowe jest największe.
R2 = potencjometr można nadal używać do regulacji maksymalnego napięcia wyjściowego, jedynie jego wartość musi być większa niż 0, bo wtedy regulacja nie będzie działać.
Podłączając drugi rezystor R1 pomiędzy nóżkę 2 = FB a DACa zwiększamy dwukrotnie napięcie wyjściowe przetwornicy dla napięcia z DACa Vd = 0.
Jest to zgodne z pierwszym wzorem, bo wtedy wartość pojedynczego R1 maleje dwa razy (ponieważ R1 jest równolegle z drugim R1).

Jeszcze nie sprawdzałem w praktyce, czy ten trick z drugim R1 działa (mogę sprawdzić jak wrócę do roboty), ale on po prostu musi działać.

Gdyby jednak Ci nie zadziałał, to daj znać.

Aha, jakbyś chciał użyć innego rezystora od DACa do nóżki 2 = FB niż R1, nazwijmy go R3, to wtedy napięcie wyjściowe będzie:

Vo = Vr (1 + R2/R1) + R2/R3 (Vr - Vd)

EDIT:

Szybka symulacja uproszczonego zasilacza potwierdza, że trick z DACem przez drugi R1 działa, oraz że wtedy Vo = Vr + R2/R1 (2 Vr - Vd).
Przy zwiększaniu Vd ponad 2 Vr napięcie wyjściowe znowu zaczyna rosnąć, czyli najniższe możliwe napięcie wyjściowe to Vr dla Vd = 2 Vr.

Edytowane 13 Sierpnia 2023 przez Mareg

Behlur_Olderys · 14 Sierpnia 2023

7 godzin temu, Mareg napisał(a):

Regulacja działa "do tyłu", dla Vd = 0 napięcie wyjściowe jest największe.

A nie wymaga to żeby przez DAC płynął jakiś spory prąd?

Dzięki za pomysł. Rozumiem, że musiałbym najpierw dojść do tego, ile wynosi R1, no i jak się bezpiecznie podpiąć na FB - chociaż może w ostateczności do nóżki bezpośrednio bo one są całkiem spore...

No ale to wszystko po wakacjach

Mareg · 14 Sierpnia 2023

1 godzinę temu, Behlur_Olderys napisał(a):

A nie wymaga to żeby przez DAC płynął jakiś spory prąd?

Dzięki za pomysł. Rozumiem, że musiałbym najpierw dojść do tego, ile wynosi R1 (...)

Jeśli zdjęcie płytki przetwornicy na stronie z Twojego linku jest autentyczne, to potencjometr R2 ma pewnie 50 kiloomów, zaś R1 = 1.8 kilooma.
Maksymalne napięcie wyjściowe byłoby więc 1.25 V * (1 + 50/1.8) = 36 V, co jest dość zgodne z opisem, biorąc pod uwagę tolerancje.
Napięcie na węźle FB wynosi 1.25 V, maks potrzebne z DACa to 2.5 V, więc maksymalny prąd DACa to (2.5 - 1.25) / 1.8 mA = ~ 0.7 mA.

Udanych wakacji Bartek !

Behlur_Olderys · 14 Sierpnia 2023

Godzinę temu, Mareg napisał(a):

potencjometr R2 ma pewnie 50 kiloomów, zaś R1 = 1.8 kilooma.

ALBO

R2 to 10k a R1 360R,

możliwe? Czy to coś zmienia?

Mareg · 14 Sierpnia 2023

1 minutę temu, Behlur_Olderys napisał(a):

ALBO

R2 to 10k a R1 360R,

możliwe? Czy to coś zmienia?

Możliwe, ale mało prawdopodobne, bo wtedy maks. prąd dzielnika R2/R1 byłby bez potrzeby aż 3 mA.

Wtedy DAC musiałby dać około 3.5 mA (= 1.25 V / 360 R), czyli dalej rozsądnie, najprawdopodobniej w zasięgu DACa, i wtedy to nic nie zmienia.

GDYBY zaś maks. prąd DACa był np. 1 mA, to R1 może być maksymalnie 1.3 kilooma (= 1.25 V / 1 mA).
Wtedy także wymieniasz R1 na płytce na 1.3 kilooma, kosztem redukcji maksymalnego napięcia przetwornicy do 1.25 V * (1 + 2 * 10k/1.3k) = ~20 V.

Twoje Peltiery potrzebują sporo mniej, więc R1 może być jeszcze większy nawet z potencjometrem 10 k.

aleksyb · 1 Września 2023

@Behlur_Olderys

Taka uwaga odnośnie modyfikacji kamerki. Jeśli Pan przedłuża tasiemkę matryca <-> płytka z elektroniką, to polecam sprawdzić czy nie występują zakłócenia i ewentualnie skracać lub obkleić tasiemkę ekranem. W moim przypadku po rozciągnięciu histogramu ładnie wyszły mi poziome przerwy (w odczycie z matrycy?) których normalnie widać nie było. Na krótkiej taśmie wszystko wraca do normy.

Sam w tym tygodniu przerabiam 585

Pozdrawiam

Behlur_Olderys · 1 Września 2023

2 godziny temu, aleksyb napisał(a):

ewentualnie skracać lub obkleić tasiemkę ekranem

Ja tą tasiemkę to może na 3cm wydłużyłem, troszeczkę... Choć w sumie nie sprawdzałem przed i po histogramu tak dokładnie. A jakim ekranem można okleić taką tasiemkę?

lkosz · 1 Września 2023

taśma miedziana, dwa kawałki, lutujesz do każdego po druciku i dokręcasz do masy w kamerce, taśmę przyklejasz z obu stron

Behlur_Olderys · 2 Września 2023

Chciałbym tylko podzielić się dobrą wiadomością:
Działa!
Po długich bojach, kilku nietrafionych przetwornicach i jednym spalonym peltierze, uzyskałem pożądany efekt!

Próbowałem różnych konfiguracji ale ostatecznie zadziałała taka:

- jedna mała przetwornica 12v->6v zasila mi ESP32 które wszystkim steruje przez wygodną stronkę WWW.

- na stronce mam "wajchę" do ustawiania napięcia na DAC-u (MCP4728 przez SPI do ESP32)

- duża przetwornica (X4016 z max. prądem 8A) przez filtr (dwie diody Schottky-ego, cewka 200uH, dwa kondensatory 1mF: przed i za cewką) zasila peltiera

- obie przetwornice muszą mieć wspólne zasilanie bo inaczej masa DAC-a nie będzie taka sama, jak masa w dużej przetwornicy - to jest chyba dość ważne

- do potencjometru CC na środku przylutowałem wyjście z DAC-a.

- potencjometr CV ustawiam np. na 2V - na razie nie potrzeba więcej, docelowo pewnie dam tam 3.5v

- napięcie ok. 0.2V ustawia prąd na przetwornicy ok. 2A, ogólnie działa to dość liniowo

- koniec końców: na stronce WWW ustawiam wajchę a na peltiera idzie odpowiedni prąd

mały problemik jest tylko taki, że jeśli do ESP32 podłączę jeszcze miernik wilgotności/temperatury BME280 to czasami przy włączaniu dużej przetwornicy przychodzą mi bezsensowne odczyty (same zera czy coś). Podejrzewam, że powinienem jeszcze przylutować jakiś kondensator między masą a zasilaniem w ESP32 żeby temu zapobiec?

Pozdrawiam!

lkosz · 3 Września 2023

Jakiś nieduży elektrolit nie zaszkodzi, ale to niekoniecznie musi być przysiadanie zasilania. Jakim protokołem się łączysz z tym czujnikiem? I2C czy SPI?

Behlur_Olderys · 3 Września 2023

15 godzin temu, lkosz napisał(a):

Jakiś nieduży elektrolit nie zaszkodzi, ale to niekoniecznie musi być przysiadanie zasilania. Jakim protokołem się łączysz z tym czujnikiem? I2C czy SPI?

I2C do MCP a SPI do BME280, problem jest z tym drugim

lkosz · 3 Września 2023

a to zrób BME280 po I2C też... jeśli nie chcesz, to sprawdź czy przewody nie idą w pobliżu przetwornicy - ona powinna być z dala od wszystkiego, a najlepiej za ekranem. Trochę może pomóc skręcenie przewodów sygnałowych z przewodem masowym. Jeśli i to nie pomoże, to trzeba będzie sprawdzić oscyloskopem co się tam dzieje.

Mareg · 3 Września 2023

54 minuty temu, Behlur_Olderys napisał(a):

I2C do MCP a SPI do BME280, problem jest z tym drugim

Jeśli problemem jest szarpanie zasilaniem przy włączaniu przetwornicy, możesz zasilić modulik BME280 przez szeregową diodę Schottkiego.
Wtedy moduł może zachować swoje "lokalne" zasilanie z kondensatora blokującego nawet jak "główne" napięcie chwilowo spadnie podczas włączania przetwornicy.
Dodatkowy kondensator za diodą Schottkiego blokujący zasilanie BME280 może wydłużyć "czas niezależności" od głównego napięcia zasilającego.

Możesz też spróbować dać na wejście tej problematycznej przetwornicy jakąś indukcyjność, aby zmniejszyć natężenie impulsu prądowego przy jej włączaniu.

Może zacznij od opcji, która wydaje Ci się prostsza w realizacji.

r.ziomber · 24 Września 2023

W dniu 29.07.2023 o 14:42, Behlur_Olderys napisał(a):

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

XL4016 ma 180KHz Switching Frequency

Multimetr musiałby mieć odpowiedni bandwidth, by to mierzyć w trybie AC (sprawdź w specyfikacji).

Zwyczajowo parametry zasilaczy podaje się przy bandwith ustawionym na 20 MHz (nawet czasem specjalnie ogranicza się go na oscyloskopie do takich pomiarów).

EDYCJA.

Teraz widzę, że pierwotnie chciałeś filtrować PWM z tego. Tutaj częstotliwości będą niższe, bardziej "przyjazne" dla pomiarów multimetrem.

Edytowane 24 Września 2023 przez r.ziomber

Miesilmannimea · 25 Września 2023

Tak na marginesie - nie myślałeś, żeby zamiast mocować peltiera do pleców przetwornika chłodzić go nadmuchem suchego, zimnego powietrza?

Nie powinno stanowić specjalnego problemu przygotowanie takiego...

bartolini · 25 Września 2023

55 minut temu, Miesilmannimea napisał(a):

Tak na marginesie - nie myślałeś, żeby zamiast mocować peltiera do pleców przetwornika chłodzić go nadmuchem suchego, zimnego powietrza?

Nie powinno stanowić specjalnego problemu przygotowanie takiego...

Transfer ciepła będzie (optymistycznie) na poziomie ~50W/m^2*K. Żeby przetransferować 20-30W mocy cieplnej peltier->powietrze->pcb potrzeba dwóch dość dużych radiatorów 😕

Behlur_Olderys · 25 Września 2023

3 godziny temu, Miesilmannimea napisał(a):

Tak na marginesie - nie myślałeś, żeby zamiast mocować peltiera do pleców przetwornika chłodzić go nadmuchem suchego, zimnego powietrza?

Myślałem, nawet jest gdzieś cała dyskusja na temat: dlaczego to zły pomysł

https://astropolis.pl/topic/72263-chłodzenie-powietrzem/?do=findComment&comment=824729