Термостат на элементе Пельтье

Вопросы разработки холодильников на модулях Пельтье
Maedros
Сообщения: 2
Зарегистрирован: 18 июл 2019, 17:40

Термостат на элементе Пельтье

Сообщение Maedros » 07 авг 2019, 13:17

Всем добрый день и прежде всего автору замечательного сайта!
Присоединяюсь ко всем восторженным отзывам :D
Решил завести отдельную тему для своей попытки реализации, тем более есть нюансы. Для моих задач мне требуется не охлаждать, а нагревать до 37 град.С и поддерживать температуру некой области. И решил я выбрать элемент Пельтье в качестве нагревательного элемента. Возможно решение сомнительное (покритикуйте, пожалуйста), но так исторически сложилось. Раньше использовали коммерческий контроллер, но в него не допишешь свои функции и вообще дорого. Решил смастерить свой, "с ардуино и программистками", как говорится, и тут наткнулся на Ваш проект терморегулятора, но только для холодильника, а не нагревателя. Ну думаю по сути это тоже самое, главное есть PID. Со второго подхода мне всё-таки удалось повторить Ваш контроллер.
Развёл как умел плату (на этом закончился первый подход, т.к. оказалось, что при изготовлении дорожки не контачили с дросселем, а осциллографа для проверки тогда под рукой не было). Заменил BC807 и BC817 на BC327 и BC337, т.к. не люблю и особо не умею паять поверхностный монтаж. Так вроде они аналогичные, у них даже даташиты парные. Поверхностный IRF7313 правда оставил на месте - зачем менять то, что работает? Так получилось, что я только сегодня увидел ответ Эдуарда, что дроссель НЕЛЬЗЯ мотать на ферритовое кольцо и намотал дроссель именно на него. У меня вроде в итоге всё работает. Отсюда первый важный вопрос - чем я рискую? У меня при нагреве до 37 токи в системе минимальные. Но в дальнейшем может понадобится греть и до ~90.
Для отображения информации и управления у меня валялась китайская плата с дисплеем и встроенными кнопками. Эти кнопки правда разведены не на цифровые входы, а все 5 штук подключены к одному аналоговому входу через резисторы разного номинала. Считывать и различать их состояние предлагается через значения АЦП на входе. С одной стороны экономит входы, на удобная библиотека Эдуарда на такое не рассчитана. Мои упражнения приводили к страшному "дребезгу" и ложным переключениям. Пришлось покопаться и найти библиотеку AnalogMultiButton.h (ищется в менеджере библиотек), даже с обработкой дребезга вроде как. Единственное неудобство, что для повышения точности измерений у Эдуарда используется опорное напряжение 1,1В, а кнопки питаются от 5В дисплея. Пришлось вкондрячить в плату делитель.
Для преобразования холодильника в нагреватель я поменял знак ошибки рассогласования температуры в регуляторе и переставил полярность питания Пельтье. Отсюда второй вопрос. Можно ли сделать универсальное устройство холодильник-нагреватель? Как можно изменить аппаратную схему, чтобы менять полярность Пельтье находу? Или это бессмысленно?
В качестве датчиков температуры использовал NTC термисторы по схеме из урока 25. Он у меня в корпусе 0603 и приклеен прямо к верхней пластине Пельтье. Такой датчик позволяет измерять температуру гораздо чаще. Но как я не пытался, в какой цикл не перебрасывал регулятор температуры - лучше и быстрее он от этого работать не стал.
В программе изменил пару моментов под себя. Например, на мой взгляд, имеет смысл сбрасывать все звенья регулятора в 0, а ШИМ оставлять, при изменении заданной температуры, чтобы регулятор работал "с чистого листа", иначе влияет предыдущая "история". Также переработал меню для управления кнопками, т.к. у меня в распоряжении их оказалось больше и не нужно зажимать ничего. В общем по мелочи, в остальном программа работает отлично!
В итоге у меня вроде получился регулятор температуры. Вот только коэффициенты совсем другие, не как у Эдуарда. Интегральный коэффициент у меня равен 0. Иначе при начальном нагреве температура сильно переваливает за заданную и потом долго возвращается назад.
Набросок (5).png

Без дифференциального звена начинаются незатухающие колебания, из-за проскакивающего setpoint пропорционального. Также мне пришлось сделать регулятор мощности ещё более медленным, с коэффициентом 0,015. Кстати я думаю, что именно он заменяет собой интегральное звено регулятора температуры, нет? В итоге вроде удалось добиться отличного результата. Если верить термопаре от мультиметра, то колебания температуры составляют 0,2 градуса с редкими выбросами до 0,5 градусов.
Набросок (13).png


Maedros
Сообщения: 2
Зарегистрирован: 18 июл 2019, 17:40

Re: Термостат на элементе Пельтье

Сообщение Maedros » 07 авг 2019, 13:18

Резюмирую, отличный рабочий проект! Огромное спасибо автору!
Вопросы:
1) Если можно поподробнее почему нельзя использовать феритовые тороидальные дроссели. Например такой, https://www.bourns.com/docs/product-datasheets/2300ht_series.pdf?sfvrsn=fc7dedd8_7 (у него заявлен достаточно большой ток Idc. Или это другое?) А такой https://www.bourns.com/docs/product-datasheets/1140_series.pdf?sfvrsn=2ea26299_7?
2) Можно ли не сильно меняя схему, менять полярность на Пельтье и вообще сделать нагреватель-холодильник?
Извиняюсь за много текста,
С огромным уважением, Дмитрий.

Эдуард
Администратор
Сообщения: 446
Зарегистрирован: 30 окт 2016, 20:53

Re: Термостат на элементе Пельтье

Сообщение Эдуард » 08 авг 2019, 22:09

Здравствуйте!
Какой смысл делать нагреватель на элементе Пельтье. Не проще ли использовать резисторный нагреватель, подключенный через ключ к ШИМ,
Я иногда использую в качестве нагревателей биполярные транзисторы. Транзистор включается по схеме стабилизации тока на короткое замыкание. Управляя им через ШИМ можно регулировать мощность.
Ферритовые кольца для дросселя можно использовать только с зазором. А зазор в них делать не технологично. Я писал в уроках, что кроме индуктивности у дросселя есть не менее важный параметр - ток насыщения. Это ток, при котором магнитопровод превращается в воздух. Индуктивность дросселя резко уменьшается. Не забывайте, что в данной схеме через дроссель течет постоянный ток. Он работает в режиме с подмагничивающим током.


Вернуться в «Холодильник на элементе Пельтье»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 0 гостей