Регулятор/поддержатель температуры для Пельтье, вопрос.

[Mixa]

Модуль Пельтье вполне линеен, но есть противоборствующие процессы. С одной стороны, тепловой насос Q=kI, с другой стороны тепло Джоуля-Ленца, I*U. Второе растет быстрее, и догоняет и обгоняет первое.
Потерю эффективности можно посмотреть на реальных характеристиках модуля, например, этого:
http://www.lairdtech.com/WorkArea/DownloadAsset.aspx?id=3102
Допустим, целевая рабочая точка это дельта 48C и тепловая мощность 2 Вт.
При питании постоянным током это 1,2 А и 4 В, при питании ШИМ амплитудой 3 А это ~7,7 В и скважность 2.
В первом случае тратится 4,8 Вт, во втором - 11,5 Вт.

Тут потенциальная путаница, если говорить про модуль Пельтье и ШИМ. Если ШИМ как принцип работы DC-DC, это одно, но тогда сам ШИМ тут не при делах, модулю по барабану, каким образом получилось DC для него. Если упоминания про DC-DC нет, то возникает предположение о непосредственной связи модуля и ШИМ, а это другое, и тут уже начинаются подозрения о бездарности разработчика

[Павел Бахтинов]

По-видимому, в данном случае речь не идет о подаче ШИМ непосредственно на Пельтье, ведь по данным измерений

... на элемент пельтье подается изменяемое постоянное напряжение.

Пока у меня нет идей что сделать.

Если нет возможности повлиять на параметры регулятора (алгоритм, зашитый в микроконтроллере), остается искать пути улучшения тепловых контактов между датчиком и "холодным пальцем" (а может быть, также и между "холодным пальцем" и Пельтье).

Силиконовый герметик не теплопроводный?!

Теплопроводный (хотя, наверное, в меньшей степени, чем специальная кремнийорганическая паста).
В приведенном выше описании http://www.starworks.dk/articles/QHY8_modification.pdf прямо сказано: "Use silicone compound to ensure good thermal conductivity". Может иметь значение даже то, что у них там неизолированные выводы термодатчика залиты слоем герметика, лежащим на "холодном пальце" (т.е. имеют с последним некоторый тепловой контакт). Дело в том, что у пластиковых корпусов типа ТО-92 довольно большое тепловое сопротивление кристалл-поверхность корпуса, и через металлические выводы и подключенные к ним провода может утекать сопоставимый (паразитный в данном случае) поток тепла...

[DenisYa]

В приведенном выше описании http://www.starworks.dk/articles/QHY8_modification.pdf прямо сказано: "Use silicone compound to ensure good thermal conductivity". Может иметь значение даже то, что у них там неизолированные выводы термодатчика залиты слоем герметика, лежащим на "холодном пальце" (т.е. имеют с последним некоторый тепловой контакт). Дело в том, что у пластиковых корпусов типа ТО-92 довольно большое тепловое сопротивление кристалл-поверхность корпуса, и через металлические выводы и подключенные к ним провода может утекать сопоставимый (паразитный в данном случае) поток тепла...

Об этом я и не подумал когда делал. Датчики установил с изолированными выводами побоялся открытыми оставить.
Проверил работу контроллера на пониженном питании (9в) и ограничении обдува вентилятором все-равно идет синусоида. Значит следующий шаг переделать крепление датчиков и минимизировать тепловой контакт "холодного пальца" с окружающими объектами.

[Mixa]

В принципе, раз уж Вы любите экспреиментировать, можно попробовать снять характеристики разомкнутой петли регулирования.

Опыт № 1.
Переключить температурный датчик, используемый блоком для регулирования, на вход той системы, которая у вас снимает данные и строит графики.
Включить обдув, дождаться стабилизации температуры, после чего на модуль Пельтье подать фиксированное напряжение значением около того, которое наблюдалось при попытке поддерживать температуру 5C. Что-то около 5В ? Снимаемое датчиком значение температуры пойдет вниз, дождаться стабилизации. График построится сам, я правильно понимаю? Идея - снять отклик одной части разомкнутого контура регулирования на воздействие типа ступенька.

Опыт №2.
Вернуть датчик блоку регулирования, а вместо модуля Пельтье подключить его эквивалент, мощный резистор ом 3 - 5 -10. Подключить к резистору осциллограф, приготовить его снимать показания напряжения в режиме самописца (это возможно?). Дать команду блоку на установление какой-нибудь температуры. Снимать график зависимости напряжения от времени. Идея та же, снять отклик другого звена на ступенчатый импульс. Тут отклик зашит в микроконтроллер, могут быть нелинейные неожиданности. Желательно попробовать "ступеньки" разной амплитуды (различная целевая температура, понятно), чтобы убедиться, что отклик масштабируется пропорционально.

Если графики выйдут вменяемыми (что скорее всего), можно сделать адекватную модель, и параметрами уже играться там.

[DenisYa]

В принципе, раз уж Вы любите экспреиментировать, можно попробовать снять характеристики разомкнутой петли регулирования.

Опыт № 1.
Переключить температурный датчик, используемый блоком для регулирования, на вход той системы, которая у вас снимает данные и строит графики.
Включить обдув, дождаться стабилизации температуры, после чего на модуль Пельтье подать фиксированное напряжение значением около того, которое наблюдалось при попытке поддерживать температуру 5C. Что-то около 5В ? Снимаемое датчиком значение температуры пойдет вниз, дождаться стабилизации. График построится сам, я правильно понимаю? Идея - снять отклик одной части разомкнутого контура регулирования на воздействие типа ступенька.

Опыт №2.
Вернуть датчик блоку регулирования, а вместо модуля Пельтье подключить его эквивалент, мощный резистор ом 3 - 5 -10. Подключить к резистору осциллограф, приготовить его снимать показания напряжения в режиме самописца (это возможно?). Дать команду блоку на установление какой-нибудь температуры. Снимать график зависимости напряжения от времени. Идея та же, снять отклик другого звена на ступенчатый импульс. Тут отклик зашит в микроконтроллер, могут быть нелинейные неожиданности. Желательно попробовать "ступеньки" разной амплитуды (различная целевая температура, понятно), чтобы убедиться, что отклик масштабируется пропорционально.

Если графики выйдут вменяемыми (что скорее всего), можно сделать адекватную модель, и параметрами уже играться там.

Буду пробывать. Мне стало еще интересно снять силу тока для полной картины, но первое я буду переделывать внутри камеры. Вчера вот такую инфу нашел в инете в подтверждение слов Павела Бахтинова.

" * Советы по датчикам температуры типа DS1820.
При изготовлении датчиков пришлось столкнуться с несколькими проблемами:
При измерении температуры жидкости датчик был помещен в медную трубку и залит эпоксидной смолой. Во время работы выяснилось, что небольшая часть трубки над поверхностью является хорошим радиатором, вследствие чего датчик показывал температуру меньше почти на 7 градусов ?!. Поместив датчик в пластмассовую трубку, погрешность удалось уменьшить до 2 градусов. Дальнейшие эксперименты показали, что датчик охлаждается через выводы из корпуса. Пришлось выводы сделать минимальными и к проводам кабеля подключать через провод диаметром 0,1 мм. Таким образом, погрешность составила не более 0,5 градуса.
Самый лучший вариант - поместить датчик в измеряемую среду целиком, и не подключать толстыми проводами. Неплохой корпус получается из "инсулиновых" шприцов (на 4 "кубика"). "
Спасибо огромное за помощь!!!

[Дмитрий Маколкин]

Могу добавить, что в своё время, когда я работал в лаборатории, при монтаже полупроводниковых датчиков температуры, основанных на измерении сопротивления специальным образом легированного полупроводника (температуры жидкого азота и гелия, приходилось измерять температуры в криостате) подключение делалось тонким манганиновым проводом по 4-х проводной схеме, причём достаточно длинный кусок проодов приклеивался к объекту, температуру которого нужно было измерить. В результате практически исключался теплоподвод к датчику из окружающей среды.