Wärmekammer?

Am 05.07.2019 um 00:12 schrieb Gerald Oppen:

Damit eine Temperatur zu messen und sie somit als Thermometer zu verwenden ist nicht ganz trivial.[1] Daher weiß ich nicht, ob ich sie so einsortieren würde.

Holger

Es ist eine Behauptung, daß ich nicht verstanden hätte.

|Im Peltierelement bekommst Du thermische Spannungen, quasi feine |Vibrationen, die nicht wirklich hilfreich und förderlich für |dessen Haltbarkeit sind und der Wirkungsgrad wird unterirdisch.

Vorstehendes von Dir bezieht sich auf pulsierende Gleichspannung 100 Hz.

Das ist widersprüchliches Wunschdenken. Die Temperatur wechselt in 20 s von -20⁰C kontinuierlich auf +120⁰C. Da entspannt sich gar nichts, denn es gibt keinen Ruhezustand. Und wenn die +120⁰C erreicht sind, geht es sofort in die Gegenrichtung, also von +120⁰C nach -20⁰C, usw.

1. Can I use pulse-width modulation to control my Peltier device if I keep the voltage at VMax or below?

------------------------------------------------------------------ Yes, and this is one of the most electrically-efficient ways to control voltage to your device—although you must observe some precautions. As long as you keep the voltage at VMax or below, you will effectively pump heat whenever the duty cycle applies voltage to your system; when the power is turned off, the heat pumping will stop. By pulse-width modulating a suitable voltage, you can easily control the extent of heat pumping by simply varying the duty cycle of the pulses. The great thing about this approach, is that it allows you to minimize power dissipation in your control circuit—especially if you use power MOSFET’s for switching. Significant precautions must be employed with PWM, however. First of all, the PWM should be at a high enough frequency to minimize thermal stresses to the TE devices. The “Rule Of Thumb” recommended by Tellurex, is that thermoelectric devices should be pulsed at a frequency of 2000 Hz or higher.

------------------------------------------------------------------

Die meinen hier die Wärmekapazität als Grund für eine mindestens

,---------- |First of all, the PWM should be at a /high enough/ frequency |/to minimize/ thermal stresses to the TE devices. `----------

Bei 100 Hz sind Wechsel zwischen -20⁰C und +120⁰C gar nicht möglich! Je schneller die Wechsel, desto weniger schädlich! Auch hier wünschst Du Dir etwas herbei, das jedoch nicht vorliegt.

Ich kenne so etwas seit etwa 1975. Wärmeausdehnungen sind nur zu beobachten bei geringen Schaltfrequenzen. Deshalb sind die 200 kHz in Schaltnetzteilen auch vollkommen unschädlich. Schädlich ist es, das Schaltnetzteil oft wieder in Betrieb zu nehmen, nachdem es abkühlte.

Ich fühle mich an typischen Foren-Betrieb erinnert.

Am 05.07.19 um 13:35 schrieb Helmut Schellong:

Ja, ich mich auch - bei dir. O-Ton Helmut Schellong:

--- cut --- Im Internet lese ich: "Die pulsierende Gleichspannung schadet dem Peltier in keiner Weise."

Und das versuchst du jetzt gegen das Fach- und Praxiswissen einiger hier bekannt kompetenter Stammgäste zu verteidigen. Ja nee, is klar.

Hanno

Am 05.07.19 um 13:33 schrieb Helmut Schellong:

Und das ist ziemlich offensichtlich falsch. Wie ich bereits in snipped-for-privacy@mid.individual.net> schrieb:

"Der Wärmetransport geht linear mit dem Strom, die Verlustleistung quadratisch (P=I^2*R). Für den besten Wirkungsgrad möchte man daher mit dem minimal möglichen (Spitzen)strom auskommen, und das bedeutet daher: kein Ripple, kein PWM."

PWM wäre sozusagen der maximal mögliche Ripple. - Jetzt mal thermische Belastung völlig außen vor: In den abgeschalteten Phasen der PWM findet recht offensichtlich kein Peltier-Pumpen der Wärme statt, sondern stattdessen ein *Rückfluß* wegen Temperaturdifferenz und Wärmeleitung des Elements, der den Wirkungsgrad verschlechtert. Warum zum Geier sollte man das wollen, wenn man den *gleichen* Effektivstrom mit PWM + Glättung (letztendlich Schaltnetzteil) reinsteckt, aber dadurch weder Ripple noch Totphasen mit wirkungsgradverschlechterndem Wärmerückfluß hat??

Hanno

Nein, ich versuche das nicht. Der Link ist lediglich eine Ergänzung zu meinem schon lange vorhandenen Wissen.

Was genau soll hier falsch sein?

Und Du wischst Aussagen dieser Firma zu deren eigenen Produkten ganz einfach hinweg, als offensichtlich falsch!

Die Formel kenne ich, aber ich sehe keinen Zusammenhang. Auch "Der Wärmetransport geht linear mit dem Strom" verstehe ich nicht.

Peltier: Abwärme = Kälteleistung + U*I

Die Abwärme wird durch den Kühlkörper der Warm-Seite fast zu 100% abgeführt.

Irrtum: Ein Rücktransport findet _ständig_ statt, wegen der Wärmeleitfähigkeit des Peltier. Das Pumpen kämpft dagegen an.

Am 04.07.2019 um 20:40 schrieb Joerg:

Das ist bei Euch definitiv anders. Wie stand es im Heftchen unserer Kreuzfahrt (amerikanisches Schiff) zu Martinique "Europeen bathing style may be observed" - ob als Warnung oder Ermunterung, keine Ahnung ;-)

Gruß, Rainer

Hi Helmut,

Die Frequenzbereiche, die hier interessieren, sind ziemlich vom mechanischen System abhängig. Anscheinend geht ab ca. 2 kHz die thermische Trägheit stärker ein.

Nein, ist es nicht, aber ich schenk mir den Rest.

Ein Zitat ohne Quelle ist leider wenig hilfreich.

Ist durchaus plausibel

Das ist durchaus möglich

Das hast Du anscheinend immer noch nicht kapiert: Interessant ist der Punkt der höchsten Steigung der Temperatur. Jetzt schaust Du Dir noch ein PT2-Glied an, nach dessen Charakter die Kurve verlaufe dürfte, dann weißt Du auch, warum es Frequenzen gibt, bei denen es wieder ruhig wird.

Marte

Nicht immer:

Das diente vermutlich dazu, den Amerikanern unter den Fahrgaesten den "Kulturschock" etwas abzumildern :-)

Wie mal jemand hier sagte, sei das alles ja ganz nett, aber nicht, wenn die entkleideten Leute zu der Spezies Mensch gehoeren, die gewichtsmaessig voellig aus dem Leim gegangen sind.

Am 05.07.19 um 14:43 schrieb Helmut Schellong:

Das hatte ich beschrieben.

Sind dir noch nie fehlerhafte Datenblätter untergekommen?

Dann gib dir bitte mehr Mühe.

"Der Wärmetransport geht linear mit dem Strom" heißt soviel wie, der Wärmetransport läßt sich grob mit P=I*const beschreiben. Die Verlustleistung entsteht überall im Peltierelement, muß also zusätzlich zum erwünschten Wärmetransport von der kalten Seite transportiert werden, verringert demnach den erzielbaren Wärmetransport von der kalten Seite. Da die Verlustleistung quadratisch wächst, die Kühlleistung aber nur linear, ist es offensichtlich, daß irgendwann nur noch die Verlustleistung transportiert wird und daher die Kühlleistung auf Null sinkt. Siehe z.B. die mittlere Grafik hier:

Jetzt nehmen wir die lila Kurve (40° Temperaturdifferenz) und eine PWM mit 50% Zyklus und 5A Spitzenstrom. Wir sehen: bei den 5A wird gar keine Wärme mehr gepumpt, das Peltier ist nur noch mit sich selber beschäftigt. Allerdings geht in den Pausenzeiten der PWM der Wärmestrom in die andere Richtung... netto wäre der Kühlwärmestrom daher negativ.

Nehmen wir jetzt aber einen Gleichstrom von 2,5A, also mit gleichem Effektivwert wie eine PWM mit 50% Zyklus und 5A Spitzenstrom, dann sehen wir in dem Diagramm durchaus noch einen Wärmetransport. (Und obendrein zu keinem Zeitpunkt in die falsche Richtung).

Preisfrage: In welchem Fall ist der Wirkungsgrad größer?

Eine andere Betrachtung für nicht ganz so extreme Fälle wäre: Ein Gleichstrom mit Ripple entspricht einem Gleichstrom mit überlagertem Wechselstromanteil. Der Wechselstromanteil trägt *nichts* zum Wärmetransport bei, da der Wärmetransport bei der einen Halbwelle in die eine Richtung geht und beider anderen Halbwelle in die andere, das hebt sich auf. Die Verluste P=I^2*R dabei heben sich allerdings nicht auf. Um diese Verluste zu vermeiden sollte man daher keinerlei Wechselstromanteil beim Strom durchs Peltierelement haben.

Hanno

ISTR "abdichten, aber vorher trockene Luft rein und auf keinen Fall essigvernetzendes Silikon nehmen -- Aquariensilikon geht oft". Oder Mechanikerlösungen mit Nut, Dichtringen usw.

Irgendwo hatte ich mal einen Spickzettel von einem Hersteller, der da eine Reihe Tipps zusammengestellt hatte -- ist aber entsorgt und war sicher auf Papier.

Thomas Prufer

"Entsorgen", das ist das Problem. Meine Frau meint staendig, es muesse jetzt im weitgehenden Ruhestand aufgeraeumt werden. Sehe ich ja auch so, aber dann kommt der Moment, wo man was haette gebrauchen koennen. So wie das alte Winkelblech aus der Garage, was man letzte Woche leider weggeschmissen hat und jetzt in den Abmassen nirgends bekommen kann.

Ich war haarscharf davor, meinen Winz-Netbook auf Linux umzustellen. Danach haette die Software fuer meinen "gesichtslosen" Spectrum Analyzer darauf nicht mehr funktioniert. Brauche ich ja auch nicht mehr. Dachte ich. Nun kam ein Anruf, dass ich ganz dringend ... <schweiss_abwisch>

Ja, ich meinte den unerwünschten Temperaturgang eines Bauteils/Sensors/Systems. Ist ja oft ein zu kompensierender oder wegzurechnender Dreckeffekt.

Mir fällt ja wasanders ein: Es wollte wer winzige NTC-Perlen mit seh schneller thermische Antwortzeiten gegenüber eine PT100 kalibrieren. Dazu packte er NTC-Perle und ein PT100 dicht in ein Marmeladenglas, das in Schaumgummi in eine Styroporkiste und hat munter mit einem R geheizt. Irgendsoein Keitheley-Vierpol-Dingens am HPIB-Gartenschlauch maß die Widerstände.

Kannjanixschiefgehen.

Periodisch gabs gewaltige Ausreißer!!! NTC zeigt Temperatursprünge nach oben an, PT100 nix. Irgenwann stellten wir kollektiv fest: wenn wer die Türe (im wirklich großen) Raum zumacht, gibt's eine Druckwelle, adiabate Erwärmung der Luft im Marmeladenglas, NTC-Perle mit ihren Nullkommawas Millimeter macht das mit, PT100 nicht. Auch Fensteröffnen usw. konnte man verfolgen.

Wollten wir dann als Einbruchsmelder patentieren:-)

Thomas Prufer

Die werden 2 kHz als sicheren Wert auch bei den kleinsten verwendeten Kühlkörpern festgelegt haben.

Die Quelle ist Tellurex Corp. und wurde bereits vor Tag(en) von Joerg genannt.

Und ich nannte Tellurex ebenfalls in unserer Diskussion.

Das sind doch typische e-Funktionen, die durch die Wärmekapazität des Kühlkörpers bestimmt werden. Die Tester wechseln die Polarität schlagartig, und die Kurven entstehen daraufhin. An den Kurven steht doch 'T Al-plate'. Die haben die Periodenzeit von 60 s auf 30 s reduziert, und es ergibt sich ein Temperaturwechsel von nur noch +40⁰C auf +90⁰C anstatt -20⁰C auf +120⁰C.

Nun erkennt man auch, warum ich schrieb: "Bei 100 Hz sind Wechsel zwischen -20⁰C und +120⁰C gar nicht möglich!"

Bei einer Periode von 10 ms anstatt 60000 ms oder 30000 ms geht die delta-Temperatur-Amplitude vergleichsweise gegen Null!

Grob überschlagen: delta 140⁰ --> delta 0,000088⁰

Unter dem Link steht eine FAQ mit 70 Antworttexten.

Der Wirkungsgrad ist bei reinem Gleichstrom stets höher. Dies darf aber nicht absolut gesehen werden, denn bei Peltier ist weniger mehr.

Die ersten drei Zeilen sind korrekt.

Am 05.07.19 um 17:52 schrieb Helmut Schellong:

Aha.

Du redest wirr.

Die restlichen auch. Oder du widersprichst dir selber (s.o.)

Das hier ist übrigens eine sci Gruppe und nicht eins deiner Foren. Hier ist es gestattet, sich klar auszurücken. Und auch, still zu sein, wenn man nichts qualifiziertes beizutragen hat.

Hanno

Am 05.07.19 um 16:58 schrieb Hanno Foest:

Ok, Verständnisfrage: Welchen Vorteil sollte also ein Betrieb mit PWM überhaupt haben?

Am 05.07.19 um 18:08 schrieb Hartmut Kraus:

Die Stromversorgung wird ggf. einfacher. Aus Sicht des Peltierelements hat es *nur* Nachteile.

Ich weiß auch nicht, warum man sich überhaupt darüber unterhalten muß. Schaltfrequenz auf 200kHz, Drossel, Filterkondensator und der Drops ist gelutscht. Keine Probleme mit EMV, keine Probleme mit thermischen Zyklen, keine Probleme mit dem Wirkungsgrad.

Wenn selbst in einem Philips Perfect Draft Bierkühler der Siebungsaufwand im Schaltnetzteil höher zu sein scheint als in einer PC-Stromversorgung (ok, die Elkos waren dick, aber irgendwas ist ja immer...), dann ist das kein Zufall. Bei Consumer-Krempel würde als erstes an sowas gespart - wenn es denn ginge.

Hanno