Элементы пельтье, Можно ли включать последовательно? Опции

[Vend]

Добрый день, уважаемые форумчане.
Сейчас работаю над проектом термостабилизации некого замкнутого объема воздушного пространства, а точнее шкафа с коммуникационным оборудованием. Возникла идея испосьзовать для этой цели элементы пельтье. Типа таких:http://www.chipdip.ru/catalog/show/thermoelectric-modules.aspx
Но есть сложность:для питания климатической системы присутствует только постоянное напряжение 50V. В связи с этим вопрос: нажежно ли будет последовательное включение, скажем, четырех 12V-вых элементов?

[Tanya]

Добрый день, уважаемые форумчане.
Сейчас работаю над проектом термостабилизации некого замкнутого объема воздушного пространства, а точнее шкафа с коммуникационным оборудованием.

Этот элемент - тепловой насос. Он переносит тепло с одной стороны на другую + добавляет туда собственное тепловыделение. Если Вас такое устраивает... А теплоперенос пропорционален току, а уж напряжение...

[Vend]

Да, хотелось бы сделать что то подобное:http://www.chipdip.ru/product/kryotherm-120-24-aa.aspx
Может кто-нибудь поможет с информацией по элементам; к примеру, зависимость внутреннего сопротивления от температуры, предельные эксплуатационные характеристики, кпд и т.п.?

[Microwatt]

Да. последовательно включать можно, это чисто токовый прибор.
Но вообще эти вещи... не для шкафов, это для маленьких объемов. КПД-то вдвое ниже паровозного.
Хотя, если это лабораторный стенд, то за ценой не стоят.

[Tanya]

Да, хотелось бы сделать что то подобное:http://www.chipdip.ru/product/kryotherm-120-24-aa.aspx

Если Вы хотите шкаф охлаждать, то он должен быть теплоизолирован, как холодильник. Иначе толку не будет. Посчитайте тепловыделение внутри. А параметры на сайтах производителей этих штук приводятся.

[injener]

Для шкафов мы ставим фанкойлы

[andron86]

Извините что вклиниваюсь. Вот тут стоит про умах, это что его нельзя превышать? А если превысить, что будет?

[Herz]

Извините что вклиниваюсь. Вот тут стоит про умах, это что его нельзя превышать? А если превысить, что будет?

Элемент Пельтье - полупроводниковый прибор. Что будет, если, например, превысить "умах" транзистора?

[andron86]

Элемент Пельтье - полупроводниковый прибор. Что будет, если, например, превысить "умах" транзистора?

Что то у меня с английским туго, не пойму это:

25. What does the specification, VMax, mean?
Contrary to what many people might expect, this quantity is not the maximum voltage that the device can
withstand before failing. Actually, VMax is the DC voltage which will deliver the maximum possible DT across
the thermoelectric device at a given THot. At voltages below VMax, there is insufficient current to achieve
the greatest DT; at voltages above VMax, the power dissipation within the Peltier device begins to elevate the
system temperatures and diminish DT. Note that VMax is temperature dependent—the higher the temperature,
the higher the VMax rating for a specific device.

Цитата из Thermoelectric Cooling FAQ

[Dog Pawlowa]

Что то у меня с английским туго, не пойму это:

ИМХО из опыта более важно обеспечить идеальный теплоотвод от обеих поверхностей и идеальную (по возможности) теплоизоляцию радиаторов на обеих поверхностях друг от друга.
Мы заказывали дорогущую мехобработку и двухкомпонентную теплопроводящую "грязь".

Если прикинуть мощность теплообмен шкафа, выйдет ватт 400, это около 20-30 элементов Пельтье, и учитывая КПД охлаждения, это около 1 кВт потребления по питанию. Соответственно при КПД источника 80 %, добавите 200 Вт к тем 600 Вт тепла.

Какое-то безумие - без расчета энергетики начать заниматься мелкими вопросами.
Любительщина в худшем смысле этого слова.

Ничего личного, успехов.

[andron86]

ИМХО из опыта более важно обеспечить идеальный теплоотвод от обеих поверхностей и идеальную (по возможности) теплоизоляцию радиаторов на обеих поверхностях друг от друга.
Мы заказывали дорогущую мехобработку и двухкомпонентную теплопроводящую "грязь".

Тоесть в принципе превышать можно? Просто проблема, мне пришлось перенять проект (биохимия,подготовка пробы),прототип прибора есть и работает, теплоотвод сама проба, но температура отслеживается и превысить максимально допустимую не может. Но меня смутило, что 2 в серию Пельтье 4.2в на 12В подключены. Никогда с Пельтье не работал, а информации по ним почти ноль.

Сообщение отредактировал andron86 - Mar 7 2011, 13:58

[Oldring]

Тоесть в принципе превышать можно? Просто проблема, мне пришлось перенять проект (биохимия,подготовка пробы),прототип прибора есть и работает, теплоотвод сама проба, но температура отслеживается и превысить максимально допустимую не может. Но меня смутило, что 2 в серию Пельтье 4.2в на 12В подключены. Никогда с Пельтье не работал, а информации по ним почти ноль.

Вам охлаждать или греть?

Пельтье - токовый прибор. Потому что его производительность зависит от тока, а напряжение равно падению на внутреннем сопротивлении прибора плюс термо-ЭДС, и из-за этого термо-ЭДС может гулять достаточно сильно в зависимости от текущего перепада температур. В статике характеристика ток-производительность параболическая. Это связано с тем, что перекачиваемый тепловой поток пропорционален току, а тепловыделение на внутреннем сопротивлении пропорционально квадрату тока, и в некоторый момент при повышении тока прирост тепловыделения начинает превышать прирость перекачиваемого теплового потока, и поэтому эффективность начинает снижаться. Поэтому подавать на элемент ток больше характеристического никакого смысла нет. Но и не вредно. Вредно только его перегреть.

[andron86]

Спасибо Oldring и Dog Pawlowa, в общем понятно.

Вам охлаждать или греть?

И охлаждать и греть и всё это циклически, управлять буду мостом H-Bridge. Может есть ещё какие-нибудь советы, буду очень благадарен.

[alexkok]

И охлаждать и греть и всё это циклически, управлять буду мостом H-Bridge. Может есть ещё какие-нибудь советы, буду очень благадарен.

И ещё элементы Пельтье плохо переносят тепловые удары.
Так что только плавное наращивание мощности и никаких регуляторов с релейной характеристикой.

[MaslovVG]

По моему охлаждать шкаф элементами пельтье все равно что гвозди микроскопом забивать.
Много дешевле агрегат от холодильника/кондиционера. Существуют фреоновые холодильные системы для PC.

[vvs157]

И ещё элементы Пельтье плохо переносят тепловые удары.
Так что только плавное наращивание мощности и никаких регуляторов с релейной характеристикой.

И они еще не любят ШИМ. Во-первых, в ШИМ питании присутствует переменная составляющая, а эта составляющая приводит только к паразитному тепловыделению, а на перенос тепла влияет только постоянная составляющая. Во-вторых низкочастотный (<1 кГц) ШИМ может вызвать механическое повреждение из-за деформаций.

[andron86]

И ещё элементы Пельтье плохо переносят тепловые удары.
Так что только плавное наращивание мощности и никаких регуляторов с релейной характеристикой.

Спасибо учтём.

И они еще не любят ШИМ. Во-первых, в ШИМ питании присутствует переменная составляющая, а эта составляющая приводит только к паразитному тепловыделению, а на перенос тепла влияет только постоянная составляющая. Во-вторых низкочастотный (<1 кГц) ШИМ может вызвать механическое повреждение из-за деформаций.

Спасибо. Вот сейчас как раз всё на шиме(1MHz) и сделано - придётся исправлять

[Dog Pawlowa]

мне пришлось перенять проект (биохимия,подготовка пробы),прототип прибора есть и работает,

Очень интересно.
Производим прибор для биохимических исследований в течение 10 лет.
Механику придумывали немцы, я разрабатывал электронику.
Обращайтесь, ежели что. Есть готовый контроллер на три канала. Диапазон поддержания температуры от 5 до 70 градусов.
Ух ты.... даже нашел ролик в инете. Прибор предыдущей модификации.
Покажите начальству
http://video.yandex.by/search.xml?text=Bio...;id=93608647-00

[andron86]

Очень интересно.
Производим прибор для биохимических исследований в течение 10 лет.
Механику придумывали немцы, я разрабатывал электронику.
Обращайтесь, ежели что. Есть готовый контроллер на три канала. Диапазон поддержания температуры от 5 до 70 градусов.
Ух ты.... даже нашел ролик в инете. Прибор предыдущей модификации.
Покажите начальству

Прикольно, завидую таким насосам, калибрировать почти не надо. А в этом проекте у нас всё микро, и вся флюидика в картуше. Покажу начальству.

[Dog Pawlowa]

А в этом проекте у нас всё микро, и вся флюидика в картуше.

Я потратил полтора года на проект с рабочим объемом 250 микролитров (обработка стандартных слайдов)
Макет работал, но все ушло в мусорку

[andron86]

у нас есть дозатор с объёмом 500нл , калибрируется в специальной камере.

[DSIoffe]

Спасибо. Вот сейчас как раз всё на шиме(1MHz) и сделано - придётся исправлять

Вот вопрос, надо ли исправлять. Я недавно запрашивал "Криотерм" - это питерский производитель Пельтье - насчёт управления через ШИМ. Вот ответ:
-------------------------
На термоэлектрические модули нужно подавать постоянное напряжение. Но т.к. он имеет большую тепловую инерцию, то импульсный режим с
частотой больше 1 кГц ему будет не страшен и никак не повлияет на характеристики. А вот низкие частоты он будет воспринимать как отключение, что повлечет за собой снижение срока службы и такой модуль должен быть со специальной дополнительной опцией - циклирование.
-------------------------
То есть от ШИМ 1 МГц Пельтью не поплохеет. А вот линейный регулятор на такую мощность даже грустно себе представить.
А не поделитесь схемой Вашего ключа на 1 МГц? Заранее признателен.

[MiklPolikov]

Автору нужен источник постоянного тока. На каком-то импульсном преобразователе. Все импульсы будут сглажены конденсаторами параллельно элементу пельтье.
Поэтому вообще не вижу смысла обсуждать импульсы- их просто не будет если всё делать по человечески.


Решение задачи выглядит так : берётся достаточно мощный импульсный стабилизатор. Последовательно с элементами пельтье включается небольшой резистор. Напряжение обратной связи снимается с этого резистора. Получается источник постоянного тока. Всё.

[DSIoffe]

Автору нужен стабилизатор температуры, насколько я понимаю, а не тока. А что, ключ будет работать прямо на ёмкость? В datasheet на изделия вроде ADN8830 предлагают ставить LC фильтр.

[Tanya]

Автору нужен стабилизатор температуры, насколько я понимаю, а не тока. А что, ключ будет работать прямо на ёмкость? В datasheet на изделия вроде ADN8830 предлагают ставить LC фильтр.

Чтобы регулировать температуру, нужно дозировать теплоперенос, который, в свою очередь, пропорционален току.

[MiklPolikov]

А что, ключ будет работать прямо на ёмкость?

Очевидно что индуктивность там должна быть. Наберите в яндексе "импульсный преобразователь схема"

[andron86]

То есть от ШИМ 1 МГц Пельтью не поплохеет. А вот линейный регулятор на такую мощность даже грустно себе представить.
А не поделитесь схемой Вашего ключа на 1 МГц? Заранее признателен.

Да всё просто Дмитрий, H-Bridge и в каждую сторону на нагрузку/направление LC, ну и какой-нибудь драйвер HIP80xx.

Сообщение отредактировал andron86 - Mar 9 2011, 19:27

[alexkok]

Да всё просто Дмитрий, H-Bridge и в каждую сторону на нагрузку/направление LC, ну и какой-нибудь драйвер HIP80xx.

Есть контроллеры MAX1978

[DSIoffe]

Чтобы регулировать температуру, нужно дозировать теплоперенос, который, в свою очередь, пропорционален току.

Я к тому, что в контуре управления измерять надо температуру, а не ток. То есть датчиком будет измеритель температуры где-то в том шкафу - терморезистор или что-то вроде него, а не датчик тока в цепи элемента Пельтье.

H-Bridge и в каждую сторону на нагрузку/направление LC, ну и какой-нибудь драйвер HIP80xx

А из чего мост? Это я спрашиваю, чтобы самому не думать - вдруг у Вас уже готовая схема на 1 МГц с наименованиями деталей. Мне даже моста не надо, у меня Пельтье будет работать только на охлаждение.
Спасибо.

[alexkok]

А из чего мост? Это я спрашиваю, чтобы самому не думать - вдруг у Вас уже готовая схема на 1 МГц с наименованиями деталей. Мне даже моста не надо, у меня Пельтье будет работать только на охлаждение.

Я уже привел ссылку, мост внутри MAX1979

[Tanya]

Я к тому, что в контуре управления измерять надо температуру, а не ток. То есть датчиком будет измеритель температуры где-то в том шкафу - терморезистор или что-то вроде него, а не датчик тока в цепи элемента Пельтье.

В контуре сигнал управления (некоторая функция от нашего желания, температуры и времени) должен бороться с сигналом от датчика тока в этой самой цепи. Еще точнее сказать - заряда, если немного поинтегрировать их.

[Dog Pawlowa]

у нас есть дозатор с объёмом 500нл

Здорово!

Что касается ШИМ для Пельтье, то его опасность преувеличена. У меня используется ШИМ с частотой 1 Гц и отказов элементов Пельтье не было.
Правда, российские мы никогда не использовали.

[Tanya]

Что касается ШИМ для Пельтье, то его опасность преувеличена. У меня используется ШИМ с частотой 1 Гц и отказов элементов Пельтье не было.

Как тут уже писали, сглаживающий дроссель делает ШИМ малозаметным для пельтье, но уменьшает тепловыделение. А частота совсем не играет роли.

[Oldring]

В контуре сигнал управления (некоторая функция от нашего желания, температуры и времени) должен бороться с сигналом от датчика тока в этой самой цепи. Еще точнее сказать - заряда, если немного поинтегрировать их.

Не точнее. Уже для тока рациональное приближение передаточной характеристики этого холодильника вместе со шкафом будет иметь первый полюс с постоянной времени десятки или даже сотни секунд. Без пропорционального звена в регуляторе обеспечить стабильность и, тем более, отсутствие перерегулирования (что, наверное, для биологических исследований важно), будет очень не просто.

Что касается ШИМ для Пельтье, то его опасность преувеличена. У меня используется ШИМ с частотой 1 Гц и отказов элементов Пельтье не было.
Правда, российские мы никогда не использовали.

1 Гц - это довольно низкая частота. Она у вас используется видимо потому, что велика теплоемкость системы, и за 1 секунду температура изменяется на доли градуса.

Пямоугольный ШИМ с током, равным характеристическому (соответствующий положению вершины параболы) имеет один побочный положительный эффект - он линеаризует характеристику Пельтье для режима охлаждения, не изменяя его максимальную производительность. Правда, при этом снижается КПД холодильника при малых токах - всегда много тепла рассеивается на радиаторе.

[andron86]

А из чего мост? Это я спрашиваю, чтобы самому не думать - вдруг у Вас уже готовая схема на 1 МГц с наименованиями деталей. Мне даже моста не надо, у меня Пельтье будет работать только на охлаждение.
Спасибо.

Ну тогда в схеме что мне досталась: HIP4082, PSMN2R6 и дроссель CHI 211B 4,5/1x0

[DSIoffe]

Во спасибо.

[Tanya]

Не точнее.

Нет, точнее. Количество тепла пропорционально протекшему заряду. А обратный тепловой поток пропорционален разности температур, - постоянен в стационарном режиме.
Тут в ветке шкаф смешался с микролитровыми пробами.

[Oldring]

Нет, точнее. Количество тепла пропорционально протекшему заряду. А обратный тепловой поток пропорционален разности температур, - постоянен в стационарном режиме.
Тут в ветке шкаф смешался с микролитровыми пробами.

И теплоемкость постоянна, с точностью до содержимого шкафа-дозатора. А физические коэффициенты пропорциональности точно неизвестны и, как всегда, их неизвестность компенсируется обратной связью. А количество выделившегося на внутреннем сопротивлении холодильника тепла вообще пропорционально интегралу квадрата тока. А приближение рациональной функцией передаточной характеристикой очень и очень примерно из-за уравнения теплопроводности, играющей существенную роль правее первого полюса, образуемого стационарной теплопроводностью и теплоемкостью. Так что с точки зрения управления система с Пельтье это нелинейный объект с преобладающим первым полюсом. И поэтому интегратор в его регуляторе - он не более "точнее", чем в любом ПИД регуляторе. На нулевой частоте дает нулевую ошибку, но и только. Более никаких чудес. С точки зрения достижения точности тут лучше линеаризовать холодильник, скомпенсировав его параболическую характеристику.

Или вы предлагаете добавить в контур прямую связь по расходу в этом дозаторе? Да, это уменьшит влияние переменного расхода на температуру. Но при этом контур должен быть всё равно с состоянием по итоговой производительности Пельтье, и подмешивать в него линейно нужно именно сигнал расхода, а интегрировать нужно уже ошибку обычным образом в контуре регулятора.

[Dog Pawlowa]

1 Гц - это довольно низкая частота ... и за 1 секунду температура изменяется на доли градуса.

.. он линеаризует характеристику Пельтье для режима охлаждения...

Так получилось, что я не представляю системы охлаждения без радиаторов на стороне нагрева и стороне охлаждения, поэтому система с низкой теплоемкостью не укладывается в голове Тем более для биохимии.
В качестве радиаторов алюминиевая пластина 10 мм. Датчик температуры стоит у внешней поверхности, разрешение 0.01 градуса и за секунду вообще ничего не реагирует. Тут речь шла о том, что такие перепады мощности уменьшают время жизни элемента Пельтье, так вот я этого не заметил. Время жизни уменьшается из-за перепадов температуры, а они возможны при плохом теплоотводе.

По поводу линеаризации немного сложнее, потому что характеристика зависит от уставки и температуры на второй стороне. Чтобы было легче жить ПИ-регулятору, я ввел составляющую прямого управления (аналог погодозависимого регулирования в теплотехнике) на основе данных о внешней температуре.

[Oldring]

Так получилось, что я не представляю системы охлаждения без радиаторов на стороне нагрева и стороне охлаждения, поэтому система с низкой теплоемкостью не укладывается в голове Тем более для биохимии.
В качестве радиаторов алюминиевая пластина 10 мм. Датчик температуры стоит у внешней поверхности, разрешение 0.01 градуса и за секунду вообще ничего не реагирует. Тут речь шла о том, что такие перепады мощности уменьшают время жизни элемента Пельтье, так вот я этого не заметил. Время жизни уменьшается из-за перепадов температуры, а они возможны при плохом теплоотводе.

По поводу линеаризации немного сложнее, потому что характеристика зависит от уставки и температуры на второй стороне. Чтобы было легче жить ПИ-регулятору, я ввел составляющую прямого управления (аналог погодозависимого регулирования в теплотехнике) на основе данных о внешней температуре.

У вас очень большая постоянная времени. Возможно, даже второй полюс имеет частоту меньше герца. Бывает, нужно быстро регулировать температуру холодной стороны по внешнему сигналу, и тогда её теплоемкость минимизируют. Тогда за секунду температура может меняться на единицы градусов, почти как у голого холодильника без нагрузки.

Что такое "вторая сторона"? Физические свойства термоэлементов зависят от темпеературы, конечно, но это уже второе приближение. Поэтому в первом приближении там парабола, и она линеаризуется довольно неплохо. Температура горячей стороны к линеаризации параболы холодильника прямого отношения не имеет, если там радиатор гораздо больше с соответствующей огромной постоянной времени.

Да и перепад температур на горячей стороне всё равно пропорционален полному тепловому потоку, который уже линеаризуется внутри, так что снаружи не остается ничего нелинейного.

[Tanya]

я ввел составляющую прямого управления (аналог погодозависимого регулирования в теплотехнике) на основе данных о внешней температуре.

И очень правильно сделали, а если еще добавить интегратор тока элемента, будет еще лучше. Сигнал от ПИД и сигналы от тока датчика и внешней температуры должны суммироваться и управлять ШИМом. Коэффициенты нужно подобрать только.

[Oldring]

Сигнал от ПИД и сигналы от тока датчика и внешней температуры должны суммироваться и управлять ШИМом. Коэффициенты нужно подобрать только.

Нет. Внутренний контур должен быть чисто токовым, чтобы компенсировать большие изменения термо-ЭДС. Перед ним должен быть линеаризатор параболы (предполагаю, что линеаризуют не ШИМ), на входе которого - сигнал производительности. Внешняя температура (лучше температура горячей стороны) в простейшем случае подмешивается пропорционально к сигналу производительности к выходу ПИД регулятора, но в общем случае лучше реализовать регулятор общего вида с несколькими входами, используя подходящую физическую модель горячего радиатора. В цифре это не сложно.

[Tanya]

Нет. Внутренний контур должен быть чисто токовым, чтобы компенсировать большие изменения термо-ЭДС. Перед ним должен быть линеаризатор параболы (предполагаю, что линеаризуют не ШИМ), на входе которого - сигнал производительности.

Какой-такой параболы? А про токовый я и пишу. Ток (забудем о сигнале внешней температуры) должен быть пропорционален сигналу системы управления (стабилизации) температуры (ПИД или др.). Но, так как ШИМ дает импульсы, то интегратор с компаратором тут помогут сделать автоматический ШИМ с постоянным временем включения. Это для быстрого времени. Медленное время - работа регулятора температуры.

[andron86]

Какой-такой параболы? А про токовый я и пишу. Ток (забудем о сигнале внешней температуры) должен быть пропорционален сигналу системы управления (стабилизации) температуры (ПИД или др.). Но, так как ШИМ дает импульсы, то интегратор с компаратором тут помогут сделать автоматический ШИМ с постоянным временем включения. Это для быстрого времени. Медленное время - работа регулятора температуры.

это что то типа схемы заряда аккумулятора получается

[Oldring]

Какой-такой параболы? А про токовый я и пишу. Ток (забудем о сигнале внешней температуры) должен быть пропорционален сигналу системы управления (стабилизации) температуры (ПИД или др.). Но, так как ШИМ дает импульсы, то интегратор с компаратором тут помогут сделать автоматический ШИМ с постоянным временем включения. Это для быстрого времени. Медленное время - работа регулятора температуры.

Вы видимо пишите про т. н. релейный регулятор, то есть "интегратор с компаратором". Его недостаток - частота зависит от скважности. Вы пишите про "средний ток" и питаете холодильник прямо меандром? Тогда, да, параболы нет, но тепловыделение на горячем радиаторе больше, чем нужно.

Регулятор температуры у вас тоже аналоговый? Да, подбирать коэффициенты регулятора подстроечником для уникального изделия, существующего в одном экземпляре - тоже такая технология существует.

[Tanya]

Вы видимо пишите про т. н. релейный регулятор, то есть "интегратор с компаратором". Его недостаток - частота зависит от скважности. Вы пишите про "средний ток" и питаете холодильник прямо меандром? Тогда, да, параболы нет, но тепловыделение на горячем радиаторе больше, чем нужно.

Регулятор температуры у вас тоже аналоговый? Да, подбирать коэффициенты регулятора подстроечником для уникального изделия, существующего в одном экземпляре - тоже такая технология существует.

Дроссель сглаживает, интегратор интегрирует. Регулятор температуры частично аналоговый - интегратор, чтобы не использовать 20-разрядный ЦАП. Но иногда и такой. Мороки в 100 раз больше. А настройка на одном. Ведь не все приборы должны работать на северном полюсе... А то, что частота зависит от скважности... так нет там никакой частоты... только импульсы... сигма-дельта модулятор получается... Слыхали, наверное.

это что то типа схемы заряда аккумулятора получается

А элемент Пельтье - почти конденсатор, немного испорченный. Но не аккумулятор. Нет.

[Oldring]

Дроссель сглаживает, интегратор интегрирует. Регулятор температуры частично аналоговый - интегратор, чтобы не использовать 20-разрядный ЦАП. Но иногда и такой. Мороки в 100 раз больше. А настройка на одном. Ведь не все приборы должны работать на северном полюсе... А то, что частота зависит от скважности... так нет там никакой частоты... только импульсы... сигма-дельта модулятор получается... Слыхали, наверное.

Дроссель сглаживает? Тогда парабола. Однозначно и общеизвестно. Писал ранее. Переносимый поток пропорционален току, а выделяемое внутри элемента Пельтье на его сопротивлении тепло пропорционално квадрату тока. Половина выделяемого тепла должна быть перекачана самим холодильником обратно. Поэтому и парабола с максимумом разности температур при некотором "характеристическом токе".

20-разрядный ЦАП и не нужен. Для интегратора достаточно 20-разрядного сумматора. И многоразрядного АЦП термометров.

У сигма-дельта модулятора есть задающий частоту внешний генератор. Иначе вы путаете.

[Tanya]

Дроссель сглаживает? Тогда парабола. Однозначно и общеизвестно. Писал ранее. Переносимый поток пропорционален току, а выделыемое внутри элемента Пельтье на его сопротивлении тепло пропорционално квадрату тока. Половина выделяемого тепла должна быть перекачана самим холодильником обратно. Поэтому и парабола с максимумом разности температур при некотором "характеристическом токе".

20-разрядный ЦАП и не нужен. Для интегратора достаточно 20-разрядного сумматора. И многоразрядного АЦП термометров.

У сигма-дельта модулятора есть задающий частоту внешний генератор. Иначе вы путаете.

Ну... не буду с Вами спорить... Есть задающий генератор - контроллер по таймеру измеряет сигнал с интегратора (не ПИД), а того, который интегрирует разность сигналов ПИД и тока. И включает или не включает ток на фиксированное время.
А по поводу сумматора непонятно. Вот как выдавать сигнал с ПИДа без многоразрядного ЦАПа? Там почти все от интегральной части.. В стационаре никакой-такой параболы не нужно учитывать для постоянной температуры, а только вариации тока. А импульс размазывается дросселем для удобства интегратора и др.

[Oldring]

А по поводу сумматора непонятно. Вот как выдавать сигнал с ПИДа без многоразрядного ЦАПа? Там почти все от интегральной части.. В стационаре никакой-такой параболы не нужно учитывать для постоянной температуры, а только вариации тока. А импульс размазывается дросселем для удобства интегратора и др.

С интегратора нужно выдавать старшие битики. Разрядность интегратора имеет прямое отношение к его постоянной времени, но никак не к разрядности ЦАП. Разрядность ЦАП имеет отношение к СКО шума на его цифровом входе. Достаточно, чтобы шум превышал несколько младших разрядов, тогда шум квантования самого ЦАП будет несущественен. В ПИД регуляторе и так обычно есть достаточный шум от дифференциального звена, поэтому большая разрядность не нужна. Но даже если и нету - всегда можно подмешать дополнительный цифровой шум, при желании даже занявшись шэйпингом этого шума. Так как объект управления обычно интегрирующий некоторого порядка, и период обрабортки петли стараются сделать достаточно малым, чтобы не вносить заметных фазовых сдвигов, что тем более просто при управлении медленными Пельтье, этот шум эффективно фильтруется. В конце концов, можно управлять скважностью ШИМ даже потактово, просто со счетчиками с небольшой разрядностью, реализовав передискретизацию и шэйпинг цифрового шума.

[Tanya]

С интегратора нужно выдавать старшие битики. Разрядность интегратора имеет прямое отношение к его постоянной времени, но никак не к разрядности ЦАП. ....подмешать дополнительный цифровой шум, при желании даже занявшись шэйпингом этого шума.
.... счетчиками с небольшой разрядностью, реализовав передискретизацию и шэйпинг цифрового шума.

Ну-ну. Если мне нужно держать точно температуру, то основной сигнал с интегратора в стационарном режиме. И он не меняется, и выдает нужную мощность... Сколько стоит ОУ с конденсатором?
И не уговаривайте меня делать его внутри контроллера... заниматься шейпингом я предпочитаю в другом месте.

[Microwatt]

С интегратора нужно выдавать старшие битики. Разрядность интегратора
Разрядность ЦАП имеет отношение к СКО шума
В ПИД регуляторе и так обычно есть достаточный шум от дифференциального звена,
чтобы не вносить заметных фазовых сдвигов,
можно управлять скважностью ШИМ даже потактово, просто со счетчиками с небольшой разрядностью, реализовав передискретизацию и шэйпинг цифрового шума.

Братцы, сама задача и схема по сложности чуть мудрее утюга.
А мы опять в эмбеддерщину....
великолепно, когда человек оперирует и фазой, и ошибками квантования, и ПИД, и знает что с этим делать. Но не в утюге же?

[Tanya]

Братцы, сама задача и схема по сложности чуть мудрее утюга.
А мы опять в эмбеддерщину....
великолепно, когда человек оперирует и фазой, и ошибками квантования, и ПИД, и знает что с этим делать. Но не в утюге же?

Вы это зря. Элементы Пельтье - это элементы Пельтье. Даже в утюге. И применяются не только для переноса тепла, но и для количественного измерения этого переноса. Например, в некоторых калориметрах. И довольно большой динамический диапазон...
И точность. Только параболы там не видно почему-то.

[Oldring]

Только параболы там не видно почему-то.

Таня, вы меня удивляете. Как можно там не заметить параболу? Тем более, что в любой книжке по расчетам холодильников Пельтье она упомянута. Думаю, в Ленинке еще сохранились те книжки, которые я там брал, когда был студентом. И в любом советском паспорте на холодильники Пельтье было написано "характеристический ток такой-то".

Вы, наверное, применяете свои холодильники с большим запасом производительности вдалеке от пресловутого "характеристического тока". Или нагрузка изменяется мало, и поэтому линеаризация вблизи одной точки адекватна.

[Tanya]

Таня, вы меня удивляете. Как можно там не заметить параболу?

Вы, наверное, применяете свои холодильники с большим запасом производительности вдалеке от пресловутого "характеристического тока".

Не знаю ничего про параболу. Не интересует в моем случае тепловыделение, а только теплоперенос, который пропорционален току (заряду).
Если использовать для измерения теплового потока, то вот 20-разрядный ЦАП (почему-то лучше ничего не придумалось) задает ток. Мне показалось, что проще не измерять ток, интегрировать, измерять...., а сразу его задавать. Все линейно.
Так говорит калибровка...

[Oldring]

Не знаю ничего про параболу. Не интересует в моем случае тепловыделение, а только теплоперенос, который пропорционален току (заряду).
Если использовать для измерения теплового потока, то вот 20-разрядный ЦАП (почему-то лучше ничего не придумалось) задает ток. Мне показалось, что проще не измерять ток, интегрировать, измерять...., а сразу его задавать. Все линейно.
Так говорит калибровка...

Не-а. Нелинейно.
Подумайте, какой именно физический процесс ограничивает предельно достижимый на холодильнике перепад температур? Если всё линейно - то увеличивая ток можно было бы достичь хоть абсолютного нуля. А у лучших однокаскадных холодильников перепад ограничен величиной 50-70 градусов, и то, под ватой.
Ваша калибровка врёт, значит, если "всё линейно". Мои калибровки давали очень красивую параболу.
Да, вершина параболы, разумеется, именно при этом "характеристическом токе", а не в нуле.

[Tanya]

Не-а. Нелинейно.
Подумайте, какой именно физический процесс ограничивает предельно достижимый на холодильнике перепад температур? Если всё линейно - то увеличивая ток можно было бы достичь хоть абсолютного нуля. А у лучших однокаскадных холодильников перепад ограничен величиной 50-70 градусов, и то, под ватой.
Ваша калибровка врёт, значит, если "всё линейно". Мои калибровки давали очень красивую параболу.
Да, вершина параболы, разумеется, именно при этом "характеристическом токе", а не в нуле.

Мы о разном. У меня нет разности температур. Она убивается этим самым Пельтье. В чем и смысл. А с точки зрения теплового КПД, я не спорю и даже писала о том, что выгоднее для охлаждения постоянный, а не пульсирующий ток при условии перетекания одинакового заряда (и тепла). Однако, если говорить о другой системе с ШИМ, то при достаточно редких импульсах (чтобы не перекрывались совсем) или частых, то дроссель помогает увеличить КПД.

[Oldring]

Мы о разном. У меня нет разности температур. Она убивается этим самым Пельтье. В чем и смысл. А с точки зрения теплового КПД, я не спорю и даже писала о том, что выгоднее для охлаждения постоянный, а не пульсирующий ток при условии перетекания одинакового заряда (и тепла). Однако, если говорить о другой системе с ШИМ, то при достаточно редких импульсах (чтобы не перекрывались совсем) или частых, то дроссель помогает увеличить КПД.

Это не имеет значения, есть разность температур или нет. Производительность холодильника при нулевом перепаде температур есть разность тех же самых двух членов, линейного и квадратичного, которые в результате дают ту же параболу уже в производительности с тем же самым характеристическим током. И ввиду симметрии ровно половина выделившегося внутри столбиков тепла уходит на холодный спай. Характеристический ток (вершина параболы) вообще говоря не зависит от внешней линейной нагрузки. С точностью до независимости от температуры физических характеристик столбиков, которые обычно в подобных задачах принимаются постоянными.

Для чистого меандра с постоянным током тепловыделение на внутреннем сопротивлении материала столбиков пропорционально скважности, и поэтому тоже линейно. Но диапазон получаемой производительности при этом ограничен диапазоном возможного изменения скважности. А вот если его начать фильтровать, особенно, устранив пульсации достаточно хорошо, то тепловыделение пропорционально квадрату тока, и появляется парабола. При этом можно ожидать, что для неперекрывающихся сглаженных импульсов одной длины будет всё линейно, но зависеть некоторым нелинейным образом от амплитуды импульсов (параболическим, разумеется, там суммируются полиномы максимум второго порядка), а когда импульсы начнут существенно перекрываться и осредняться - тут и начнет проявляться у вас парабола во всей красе.

"Если вам кажется, что всё идет хорошо - значит, вы что-то не заметили". Это не я придумал.

[Tanya]

Это не имеет значения, есть разность температур или нет. Производительность холодильника при нулевом перепаде температур есть разность тех же самых двух членов, линейного и квадратичного, которые в результате дают ту же параболу уже в производительности с тем же самым характеристическим током. И ввиду симметрии ровно половина выделившегося внутри столбиков тепла уходит на холодный спай. Характеристический ток (вершина параболы) вообще говоря не зависит от внешней линейной нагрузки. С точностью до независимости от температуры физических характеристик столбиков, которые обычно в подобных задачах принимаются постоянными.


"Если вам кажется, что всё идет хорошо - значит, вы что-то не заметили". Это не я придумал.

Что Вы пишите? У меня оба спая холодные. А вот если бы были не холодные, то тепло бы текло к холодному. И о чем мы спорим... Никто (даже я...) не будет оспаривать тот факт, что ток вызывает нагрев... Но речь идет о переносе тепла с одного конца на другой.
Вы будете оспаривать тот факт, что перенос тепла пропорционален заряду? Я вот это измеряю и проверяю. Все сходится.

[Oldring]

Вы будете оспаривать тот факт, что перенос тепла пропорционален заряду?

Да, буду оспапаривать. Перенос тепла равен связанному с эффектом Пельтье члену, пропорциональному заряду, минус тепло, выделившееся внутри столбиков холодильника на их сопротивлении и попавшее на холодный спай (тот, с которого переносится тепло) за счет теплопроводности. Это перенос тепла с холодного спая. Для горячего спая выделение тепла есть переносимое эффектом Пельтье тепло с холодного спая плюс половина выделившегося тепла внутри столбиков, что в результате дает переносимое с холодного спая внешенее тепло плюс всё выделившеся внутри холодильника тепло. Вы будете оспаривать тот факт, что совершенно однородный материал столбиков, по которому протекает электрический ток, наверняка не является сверхпроводником, по крайней мере, при ваших температурах, и поэтому нагревается протекающим через него электрическим током, в добавление к эффекту Пельтье на спаях, причем, зависимость выделяемой тепловой мощности от протекающего тока квадратична?

Я вот это измеряю и проверяю. Все сходится.

"Значит, вы что-то не заметили"

[MaslovVG]

Да, буду оспапаривать. Перенос тепла равен связанному с эффектом Пельтье члену, пропорциональному заряду, минус тепло, выделившееся внутри столбиков холодильника на их сопротивлении и попавшее на холодный спай (тот, с которого переносится тепло) за счет теплопроводности.

Позволю себе заметить. Что задача еще сложнее.
При ненулевой разности температур на спае, в паузах между шим импульсами "тепло" еще передается в обратном направлении.

Нужно расматривать несколько потоков энегии: наружу за счет эфекта пельтье, внутрь за счет теплопроводности, и нагрев на активном сопротивлении

[Oldring]

Позволю себе заметить. Что задача еще сложнее.
При ненулевой разности температур на спае, в паузах между шим импульсами "тепло" еще передается в обратном направлении.

Нужно расматривать несколько потоков энегии: наружу за счет эфекта пельтье, внутрь за счет теплопроводности, и нагрев на активном сопротивлении

Нет, не сложнее. Это линейный член, который по своему действию неотличим от линейной внешней нагрузки.

Я, кажется понял, что именно Таня делает. У неё полностью симметричная установка с двумя камерами, в одной из которых что-то сжигается. Тогда ей всё равно, сколько тепла выделилось в Пельтье, так как тепло уходит в две камеры симметрично и на разность между ними не влияет. Это неприменимо для большинства несимметричных применених холодильников, в которых тепло, выделившееся на горячем спае, никто не учитывает, лишь бы не перегрелось.

[Tanya]

Я, кажется понял, что именно Таня делает.

Кажется, да.

[andron86]

Братцы, сама задача и схема по сложности чуть мудрее утюга.
А мы опять в эмбеддерщину....
великолепно, когда человек оперирует и фазой, и ошибками квантования, и ПИД, и знает что с этим делать. Но не в утюге же?

Ну не знаю, когда тебе задание делают разброс температуры +-1%, выход в рабочий режим +-5°/sec у меня почему-то рука к затылку тянется и начинаю в сторону контроллера думать. Хотя автору топика, да, утюг...