Контроллер для элементов пельтье

alexgard
Offline
Зарегистрирован: 07.11.2016

Здравствуйте. Сразу скажу, что с Arduino ни разу не работал...
Есть задача, сделать не большой походный холодильник на базе элементов пельтье. Готовые регуляторы температуры не подходят, так как они работают по принципу вкл./выкл. реле, а мне нужно регулировать температуру ограничивая силу тока подаваемую на элемент. Хочу сделать контроллер на Arduino, так как давно хотел с ним поработать... Функционал должен быть минимальным. Желательно, что бы была возможность выставить несколько температурных режимов, к примеру: -5°C, 0°C, +5°C.

Буду благодарен за любую информацию!

reticular
Offline
Зарегистрирован: 09.06.2016

т.к. температурные процессы намного медленней быстродействия электроники, для упрощения исполнительной и програмной части комплекса, ИМХО! применяйте реле.

походный на батарейках?

пельтье любят кушать оч. хорошо. заранее продумайте на каких аккумуляторах будет ваш холодильник.

 

alexgard
Offline
Зарегистрирован: 07.11.2016

Реле точно не подходит. Холодильник будет питатся от автомобильного аккумулятора.
Цитата с сайта http://mypractic.ru/kontroller-dlya-xolodilnika-na-elemente-pelte.html

"

Вывод – регулятор должен постоянно держать охлаждающий модуль включенным, плавно меняя мощность на нем. Частое включение - выключение модуля Пельтье недопустимо.

  • Какой параметр надо регулировать на элементе Пельтье для стабилизации температуры в холодильнике: ток или напряжение? Вольт-амперная характеристика модуля Пельтье нелинейная и крутая. Т.е. при небольшом изменении напряжения ток меняется значительно. И вдобавок, характеристика меняется от температуры поверхностей модуля. Регулировать надо мощность. Охлаждающая способность элемента Пельтье напрямую связана с электрической мощностью.

Вывод – для стабилизации температуры надо регулировать электрическую мощность на элементе Пельтье, т.е. произведение тока через модуль на напряжение на нем.

  • Большой соблазн регулировать мощность с помощью широтно-импульсного модулятора.

Совершенно недопустимо применение ШИМ по причине тех же 5% пульсаций.

  • Аналоговый регулятор применять на таких мощностях тоже нельзя из-за низкого кпд.

Вывод – необходим импульсный регулятор мощности с фильтром на выходе.

"

xDriver
xDriver аватар
Offline
Зарегистрирован: 14.08.2015

ссылка битая, вот правильная

http://mypractic.ru/uvelichenie-vyxodnoj-moshhnosti-kontrollera-elementa-pelte.html#more-2825

Так что за вопрос ? там все расписано.

И не надо цитатами от туда пуляться, для вас же темный лес что Arduino, что ШИМ, что ПИД.

Конкретно что нужно, написать за вас все это дело на Arduino ?

 

alexgard
Offline
Зарегистрирован: 07.11.2016

Меня интересует разработка именно на Arduino. Я прошу подсказать какую схему нужно и формулу использовать..

ЕвгенийП
ЕвгенийП аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.05.2015

alexgard пишет:

Меня интересует разработка именно на Arduino. Я прошу подсказать какую схему нужно и формулу использовать..

Понимаете, можно использовать 100500 разных схем и столько же разных формул (хотя, что такое формула в данном контексте - ХЗ), но за Вас никто этого делать не будет. Или Вы публикуете свои наработки, говорите что в них хорошо, а что не получается, и тогда Вам помогают, Или Вы идёте в другой раздел и там просто заказываете эту работу за плату.

Phoenix
Phoenix аватар
Offline
Зарегистрирован: 02.11.2016

чуть-чуть поофтоплю.

Прежде чем делать холодильник на элементах пельтье, рекомендую попробовать заморочиться с одним элементом, посмотреть сколько он жрёт и как работает, собрать в миниатюре так сказать.

К сожалению столкнётесь с бедой, что жрёт пельте много, а "едет"  - мало, к тому же этому мало нужен офигеннейший теплоотвод, что бы он вообще с места сдвинулся. Так что скорее всего вы просто откажитесь от этой затеи (либо аккумуляторы льда, либо драконить какой нить водяной кулер компрессорный).

Затем, если мы имеем ввиду, что будет летний холодильник - т.е. вам не надо поддерживать внутри температуру одну, а снаруже будет от - 30 до +30 , следовательно вам не нужен Н мост, или мостовой комутатор, для смены полярности (т.е. что бы то грел, то охлаждал пельте), пельте будет только охлаждать. Следовательно вы можете применить транзистор, а не реле, при чём можно даже взять один достаточно мощный.

Если хотите выставлять температуру - это тоже не проблема по сути, каким образом - дело хозяйское.
На самом деле, для подобной вещи, даже не нужна ардуина, она слишком избыточна, т.е. вообще не нужен ни какой микроконтроллер. Собирается всё на компораторе, терморезисторе, подстроечнике.

Но если всё же делать на ардуино.
Вам нужен
1. Терморезистор - можно посмотреть на сайте амперки какой, и сразу опыт с ним. (я бы взял 2-4 сразу, регулировать температуру в камере, на элементе со стороны охлаждения, на элементе с внешней стороны и окружающей среды, гулять так гулять)
2. Мощный полевой транзистор - к примеру irl3705n - он избыточной дорогой (110 рублей в магазине где я беру) - но током обеспечит за глаза, и на малых будет холодным. Резистор к нему стягивающий, и диод не помешает тоже.
3. Если у вас "ручка крутилка" - 5 ... 0 ... +5  - тогда подстроечный резистор или переменный резистор (но не многооборотный), ищите что бы ручка к нему была, сопротивление от 1Ком и более если на ардуину вешать. 

Остальное по желанию и баловство - дисплей, блютус, светодиоды....

Обязательно пару тройку кулеров компьютерныйх наройте, с радиаторами хоооооорошими - очень пригодятся ,если всё же решите делать. Подумайте над водяным охлаждением пельтьехи.

Касательно видения. Регулировать пельтье ШИМ-ом, не зачем. Ему не обязательно работать постоянно. Если вы конечно не хотите сделать очень точное нечто, полагаю оно вам не надо. Потому можно прописать логику как:

внутренняя температура в камере +7, заданная 2 градуса. Буферный порог 1 градус. 
Включается пельтье. Охлаждает до тех пор пока не будет в камере 1 градус, выключается.
Температура потихоньку растёт, до +2, +3 градуса, сново включается пельтье пока не установит +1 градус.

Внутрь лучше ставить кулер, для циркуляции во время работы пельте, а то получится что около него -5, а у крышки +5, так и выйдет "средняя температура по больнице 36,6".

П.С. Я всё же проти ЦАП - считаю не рациональным. Хотя на вкус и цвет - фломастеры разные.
Конечно если есть бооооольшое желание можно взять и ШИМ, примонстрячить конденсаторов что бы сглаживать пульсации, ещё на синюю изоленту токоизмеритель, и заделать всё через туеву хучу формул сложных, которые так же буду учитывать теплоёмкость ваших радиаторов охлаждения, теплопроводность самого элемента пельте, теплопотери относительно температуры окружающей среды... но оно как бы точно надо?

alexgard
Offline
Зарегистрирован: 07.11.2016

Спасибо! 

axill
Offline
Зарегистрирован: 05.09.2011

Посмотрел статью. Надож, а я когда баловался питал модули ШИМом. Неужто деградируют?

ну да ладно. Если следовать статье т.е. Держать всегда включенным и регулировать мощность то по большому счету не важно чем управлять - напряжением или током. В обоих случаях будет меняться мощность, только характер изменения будет разный. Собственно от характера зависимости мощности надо будет строить обратную связь

рекомендую сначала определиться со схемой регулирования, а уже потом используя ее и ардуино строить термостат

схему надо брать или готовую или строить на микросхемах dcdc преобразователей. Чтобы понять какая подойдет надо определиться с максимальной мощностью

alexgard
Offline
Зарегистрирован: 07.11.2016

Учитывая что я буду использовать этот холодильник только раз в году и максимум неделю, то все таки склоняюсь к ШИМ...

Нашел интересные статьи:

http://full-chip.net/arduino-proekty/110-pid-regulyator-dlya-nagrevaohlazhdeniya.html
http://full-chip.net/arduino-proekty/111-pid-regulyator-versiya-2.html

Но пока не могу понять некоторые моменты в самой схеме.
VD1 - 1N4004 подойдет?
VT2 - ?
И как подключится к RS232?

xDriver
xDriver аватар
Offline
Зарегистрирован: 14.08.2015

axill пишет:

Посмотрел статью. Надож, а я когда баловался питал модули ШИМом. Неужто деградируют?

ну да ладно. Если следовать статье т.е. Держать всегда включенным и регулировать мощность то по большому счету не важно чем управлять - напряжением или током. В обоих случаях будет меняться мощность, только характер изменения будет разный. Собственно от характера зависимости мощности надо будет строить обратную связь

рекомендую сначала определиться со схемой регулирования, а уже потом используя ее и ардуино строить термостат

схему надо брать или готовую или строить на микросхемах dcdc преобразователей. Чтобы понять какая подойдет надо определиться с максимальной мощностью

Да блин, я пять лет назад,сделал термостолик (PIC-DS18B20-MOSFET-ШИМ-ПИД) до сих пор работает и проблем нет. Потом была модификация (надо нагуглите - ПЦР), там температурный режим более жосткий и просто снимать (убавлять)  напряжение с ПЕЛЬТЬЕ не катило, надо было резко из нагрева переходжить в охлаждение. Мостовая схема помогла и работала тоже на ура (кста схема была сплогиатина с одного из термостатов). А в статье автор пользует полевик без индекса L и не с лучшим RDS, + самопальный драйвер с питаниемот то го же 5в. зато на выходе есть катушка с кондером и куча умных доводов.

пойду ребятам скажу, а то не знают,,что скоро кремний деградирует.... мля, а что мне с моим компом делать ?  его процессор (его ножки) постоянно переходит из состояния 0 в 1 и обратно ?

 

оффтоп:

не могу удержаться... читаешь тут топики: ХОЧУ УМНЫЙ ДОМ НА "МАДЖАДОРМ" НА ТРИ ЭТАЖА + ДИСПЛЕЙ + АДРОИД + еще чего ни будь хочу...

ну что это ? воспаленная фантазия ? ,андроид приложения написанные другими,  или картинка с деградацией кремния ?  как людей отучать задавать такие вопросы ? я купил (или хочу) ардуино, как мне сделать ОФИГИТЕЛЬНЫЙ спутник земли. Впечатление ,что гуманитария им вкладывают столько, что на уроках естественных наук они либо деградируют (как кремний) , либо о пестиках и тычинках думают.

 

alexgard
Offline
Зарегистрирован: 07.11.2016

Я вроде нормально объяснил, что есть задача и есть желание узнать что-то новое. Я не прошу за меня все сделать. Есть возможность мне помочь - буду благодарен, а нет - так нет...

ЕвгенийП
ЕвгенийП аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.05.2015

alexgard пишет:

Я вроде нормально объяснил, что есть задача и есть желание узнать что-то новое. Я не прошу за меня все сделать.

Вам вроде тоже нормально объяснили - здесь помогают тем, кто делает сам. Покажите что Вы уже сделали (схему, программу, структуру системы, что там у Вас есть). Объясните что в полученном результате Вас устраивает, а что Вы не можете решить. Вам помогут.

Пока же Вы изложили хотелки и ждёте, что схему/программу сделает кто-то другой. С таким подходом - в "Ищу исполнителя".

alexgard
Offline
Зарегистрирован: 07.11.2016

Прежде чем делать, я хотел собрать информацию..
У меня есть вопрос по схеме: 

1. VT2 - какой транзистор использовать?

xDriver
xDriver аватар
Offline
Зарегистрирован: 14.08.2015

Я вам скажу сразу после того, как вы мне скажите зачем вам в холодильнике MAX485 и два разъема (улица, объект), вы же понимаете зачем нужны эти элементы в схеме ?

alexgard
Offline
Зарегистрирован: 07.11.2016

MAX485 для подключения к компьютеру и настройке ПИД регулятора с помощью специальной программы. 
улица, объект - датчики температуры..

axill
Offline
Зарегистрирован: 05.09.2011

К компьютеру проще было бы прицепить usb-ttl адаптер, получите полноценную full duplex связь с возможностью работать не только в специальной программн, но и в любом терминале, да и подключение будет напрямую к USB

транзистор там стоит для экономии одного пина МК. Можно убрать транзистор и подключить еще одну ногу МК. Транзистор любой general purpose. Я в таких случаях ставлю bc817

alexgard
Offline
Зарегистрирован: 07.11.2016

Понял. Спасибо!

Andrey_Y_Ostanovsky
Offline
Зарегистрирован: 03.12.2012

alexgard пишет:
VT2 - какой транзистор использовать?

Ну посмотрите: у Вас транизстор коммутирует 12 вольт через резистор 4.7К на корпус. По закону Ома тока там будет 12/4700=2.5 миллиампера, с логических выводов микросхемы - тоже не стоит ждать большего тока. Значит можно смело брать любой транзистор "общего назначения" соответствующей проводимости в компоновке smd или to-92.

knack
knack аватар
Offline
Зарегистрирован: 27.03.2012

Почему DS на разных ногах? Для чего?

Кнопки можно на одну аналоговую ногу певесить, 4 штуки нормально распознаёт.

И подсветку дисплея на шим.

alexgard
Offline
Зарегистрирован: 07.11.2016

Здравствуйте. Сделал почти все по схеме, что прикрепил выше. Все работает, но есть один неприятный момент. Мосфет и резистор на 10k очень сильно греется. Меня смущает, что в документации по IRLZ34N, Gate Threshold Voltage min 1.0v max 2.0v. А замеры показывают  ~4,54в. 
http://www.tme.eu/sl/Document/f653dbe9333e147cb8aa877002549848/irlz34n.pdf

Видел, что некоторые делают через оптопару...

wdrakula
wdrakula аватар
Offline
Зарегистрирован: 15.03.2016

Если резистор на 10К сильно греется, то это бывает ТОЛЬКО потому, что он не на 10К. Проверьте, даже полоски могут врать, не врет только мультиметр.

wdrakula
wdrakula аватар
Offline
Зарегистрирован: 15.03.2016

alexgard пишет:

Gate Threshold Voltage min 1.0v max 2.0v.

это значит, что НИЖНИЙ ПРЕДЕЛ, с которого транзистор НАЧИНАЕТ открываться - 1-2В. Больше - лучше, до максимума, который в вашем случае не имеет значения, так как заведомо не достижим. Vgs max в даташите +/- 16В.

axill
Offline
Зарегистрирован: 05.09.2011

Резистор может пассивно греться от транзистора

alexgard
Offline
Зарегистрирован: 07.11.2016

Точно 10k.
То есть при 5в он не полностью открыт?
Пассивно не может нагревать.

wdrakula
wdrakula аватар
Offline
Зарегистрирован: 15.03.2016

полность открыт, не переживай... частота шима стандартная?

alexgard
Offline
Зарегистрирован: 07.11.2016

Да

 

alexgard
Offline
Зарегистрирован: 07.11.2016

И если он полностью открыт, то почему напряжение подаваемое на элемент ~4,5?

 

xDriver
xDriver аватар
Offline
Зарегистрирован: 14.08.2015

Источник 12 какой ? Без транзистора напрямую подключите пельтье к источнику, сколько там вольт будет ?

И сколько это - "частота шима стандартная" ?

alexgard
Offline
Зарегистрирован: 07.11.2016

Импульсный источник питания на 10A 12,2в. При подключеном модуле, падение до 11,8в.

alexgard
Offline
Зарегистрирован: 07.11.2016

приблизительно 490 Hz.

xDriver
xDriver аватар
Offline
Зарегистрирован: 14.08.2015

Вместо пельтье нагрузку другую воткните, вентилятор, лампа на 12в.

в голову лезет только одно, попутаны ноги мосфета или изъян в соединении.

alexgard
Offline
Зарегистрирован: 07.11.2016

Подключил вентилятор. Напряжение 11,8в.

xDriver
xDriver аватар
Offline
Зарегистрирован: 14.08.2015

Частоту ШИМ убавьте в 2 раза, напряжение меняется ?

alexgard
Offline
Зарегистрирован: 07.11.2016

С этим мне еще сложно разобратся.. 
На сколько я понял, то стандартная частота на 9 ноге 31250 Hz.

TCCR1B = TCCR1B & 0b11111000 | <Константа>;

Но минимальная константа, только 0x02 (31250/8 = 3906

Или я что-то не то делаю?

alexgard
Offline
Зарегистрирован: 07.11.2016

И еще один странный момент. При включении, напряжение ~4,4в но со временем (3 мин) медленно поднимается напряжение до 5,5 и далее.. 

xDriver
xDriver аватар
Offline
Зарегистрирован: 14.08.2015

Извиняюсь, я имел ввиду скваженость конечно же. Частоту оставьте в покое пока.

alexgard
Offline
Зарегистрирован: 07.11.2016

analogWrite(PELTIER,255/2); ?

xDriver
xDriver аватар
Offline
Зарегистрирован: 14.08.2015

да

alexgard
Offline
Зарегистрирован: 07.11.2016

Напряжение и сила тока уменьшилось в два раза..

alexgard
Offline
Зарегистрирован: 07.11.2016


Ничего не згорит если с такими номиналами попробовать подключить?)

xDriver
xDriver аватар
Offline
Зарегистрирован: 14.08.2015

Судя по тому что вы говорите, ШИМ и мосфет работает.

Я чет, пропустил может, про сильно греется, мосфет на радиаторе я надеюсь ? 

з.ы. Картинки не видно.

alexgard
Offline
Зарегистрирован: 07.11.2016

На радиаторе от северного моста пк. За пару минут радиатор нагривается примерно до 60С.
Какой именно картинки?

xDriver
xDriver аватар
Offline
Зарегистрирован: 14.08.2015

Картинки из поста #40.

Я бы начал все с начала...

я надеюсь и у пельтье на горячей стороне висит радиатор "БОЛЬШОЙ", кстати марку пельтье тоже хорошобы озвучить.

TEC127.... ? 

1) подключаем пельтье напрямую к БП 12в меряем напряжение и ток, делаем вывод о работоспособности пельтье по холодной стороне.

2) берем мосфет и подключает пельтье через него, из схемы убираем резистор 150 ом и соединяем затвор мосфета, через сопротивление 10-50 ом,с начало с +5 вольтами, потом с +12. Меряем напряжение и ток на пельтье.

пишем все это сюда.потом будем разбираться с ШИМ.

alexgard
Offline
Зарегистрирован: 07.11.2016

Радиаторы стоят на обеих сторонах.
Модуль Пельтье TEC1-12706 40х40х3,75мм, 6А, 15,5В, T max. = 68°C, охлаждающая мощность 60-72 Вт.

1) При подключенном модуле на прямую: 11,8в, 4,8А. 
2) Так? https://drive.google.com/open?id=0B8He5zSgQzSsNFprbENTdzhmMW8

alexgard
Offline
Зарегистрирован: 07.11.2016
xDriver
xDriver аватар
Offline
Зарегистрирован: 14.08.2015

для 12в вольт да

xDriver
xDriver аватар
Offline
Зарегистрирован: 14.08.2015

Для 5 вольт...

alexgard
Offline
Зарегистрирован: 07.11.2016

От другого источника на котором проверял, напряжение падает до 11в при прямом подключении.
Использовал резистор на 10ом. 

5в - 10.9, 4.4А
12в- 10.9, 4.5А

Показания тока очень приблизительные, так как значение все время падает..

alexgard
Offline
Зарегистрирован: 07.11.2016

Проблему решил. Я не знаю как это возможно, но первоначально все было разведено на макетке и 1000 раз все проверенно. Решил все таки нормально все развести на плате и все заработало так как должно..  Радиатор немного только теплый.

Всем спасибо!

alexgard
Offline
Зарегистрирован: 07.11.2016

Может еще в одном вопросе поможете? Хочу еще сделать, что бы включались два вентилятора по надобности, но есть одна проблема - все цифровые выводы уже заняты...