Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Вопросы разработки холодильников на модулях Пельтье
Сергей
Сообщения: 15
Зарегистрирован: 19 ноя 2016, 16:10

Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Сообщение Сергей » 04 янв 2017, 21:48

Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы.
в данной ветке обсуждаем общие вопросы проекта Ардуино-контроллера элемента Пельтье. технические и схемные вопросы реализации, алгоритм работы, пользовательский интерфейс. и т.д. по улучшению даннго вопроса


Сергей
Сообщения: 15
Зарегистрирован: 19 ноя 2016, 16:10

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Сообщение Сергей » 04 янв 2017, 21:51

для оповещения режима аварии или неисправности считаю необходимым добавить звуковую сигнализацию. например так называемый бипер. пищалка с встроенным генератором. подал на нее 5В она и верещит

Сергей
Сообщения: 15
Зарегистрирован: 19 ноя 2016, 16:10

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Сообщение Сергей » 04 янв 2017, 21:55

отключать элемент Пельте даже при перегреве тоже думаю не надо. пусть себе работает на минимальной мощности при которой нет перегрева радиатора. а то кто его знает когда руки дойдут чтоб заняться ремонтом контроллера. и вино не прокиснет)))

Сергей
Сообщения: 15
Зарегистрирован: 19 ноя 2016, 16:10

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Сообщение Сергей » 04 янв 2017, 22:11

для меня проект Эдуарда очень подходит, за что ему великая благодарность. а еще и программа верхнего уровня обещана. так вообще цены нет)). но мне требуется побольше мощности. поэтому хорошая основа есть. свой вариант планирую на ардуино про мини 5В 16МГЦ и АЦП. АЦП будет вырабатывать управляющее напряжение для ШИМ контроллера на NL494. Кто занимался ремонтом ИБП уже догадались о чем речь.

Эдуард
Администратор
Сообщения: 360
Зарегистрирован: 30 окт 2016, 20:53

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Сообщение Эдуард » 04 янв 2017, 22:40

По поводу звукового оповещения аварийной ситуации соглашусь с чистым сердцем. Есть свободные выходы. Доработать режим не сложно.

По поводу работы элемента Пельтье в аварийном режиме на пониженной мощности, наверное, тоже соглашусь. В принципе, в сделанном варианте радиатор будет остывать, и контроллер будет опять включаться. Но дерганье модуля Пельтье – не самый лучший режим.

На счет управления с помощью платы Ардуино высоковольтным инвертором – категорически не согласен.

    Не стоит в контроллер расположенный рядом с холодильником заводить опасное напряжение 220 В. Лучше снизить его и гальванически развязать на отдельном блоке питания.

    Я не знаю, как Сергей собирается управлять ШИМ высоковольтного инвертора, но быстрого регулятора на Ардуино не получится. Быстрые перепады напряжения сети 220 В будут попадать на элемент Пельтье. При отдельном блоке питания чтобы не случилось – на элемент Пельтье не попадет напряжение выше 12 В.

    Проблема гальванической развязки аналогового сигнала контроллера и высоковольтного инвертора.

    Как-то надо формировать питание для контроллера и платы Ардуино. Еще один блок питания?

    Речь идет о не больших мощностях 100 – 300 Вт. Такие блоки питания стоят относительно не дорого.

    Еще раз подчеркну. Надо думать об электробезопасности устройства.
Следующей публикацией я собираюсь закончить этот вариант контроллера. Если у кого-нибудь есть мысли об улучшении конструкции, а тем более результаты практических испытаний – пишите. Будем дорабатывать устройство.

Следующим этапом я собираюсь доработать резидентную программу таким образом, чтобы появилась функция изменения технологических параметров не через загрузку программы в плату Ардуино, а через последовательный интерфейс в EEPROM контроллера. Схема останется без изменений.

Сергей
Сообщения: 15
Зарегистрирован: 19 ноя 2016, 16:10

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Сообщение Сергей » 04 янв 2017, 23:33

еще один блок питания он же источник дежурного напряжения в инверторах с внешним запуском. стабилизацией напряжения и защитой занимается сам котроллер ШИМ. а инвертор строить с ТГС - трансформатор гальванической развязки. АВР только управляет задает выходное напряжение и контролирует результат. от сетевого напряжения как сам АВР так и выход инвертор развязан

Сергей
Сообщения: 15
Зарегистрирован: 19 ноя 2016, 16:10

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Сообщение Сергей » 04 янв 2017, 23:45

нет. перегрелся отключился. остыл включился. не такой режим. при первом включении опытным путем находим подводимую мощность при которой первый раз включился вентилятор охлаждения радиатора. и в случае аварии теперь эта мощность к которой стремится система регулирования. и критерием регулировки становиться температура радиатора. если не остыли еще понижаем подводимую мощность. пока не достигнем разрешенной температуры работы устройства. без отключения. а если откл. потом выкл. откл. выкл. так ресурс выбьем быстро

Эдуард
Администратор
Сообщения: 360
Зарегистрирован: 30 окт 2016, 20:53

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Сообщение Эдуард » 04 янв 2017, 23:49

Это я понял. Проще говоря делаем регулятор-стабилизатор температуры радиатора.

А на счет своего источника питания у меня все равно сомнения, что дешевле и проще готовый купить. Я блоки питания и на 3 кВт делал. И сейчас занимаюсь разработкой и изготовлением станций катодной защиты. Это мощные стабилизаторы тока для тяжелых условий эксплуатации. Если у тебя получится - я буду рад.

Сергей
Сообщения: 15
Зарегистрирован: 19 ноя 2016, 16:10

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Сообщение Сергей » 04 янв 2017, 23:56

интернет просто пищит от автоматических зарядных устройств из комповых ИБП. а также переделки их на управление от микроконтроллеров. Правда не нашел совершенства. то защиту по отключают. то такого намудрят и накрутят удивляешься

Сергей
Сообщения: 15
Зарегистрирован: 19 ноя 2016, 16:10

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Сообщение Сергей » 05 янв 2017, 00:06

после поездки в Ростов планирую походить посмотреть блоки питания для светодиодных лент на 24 вольта и ампер на 17. потом поискать в инете что у них за внутренности. связываться с ИБП от комп. которым уже по 15 лет не вижу смысла

blur
Сообщения: 23
Зарегистрирован: 03 мар 2017, 08:12

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Сообщение blur » 06 мар 2017, 08:40

Здравствуйте! прошу помочь разобраться.
по поводу «мертвого» времени ШИМ. в соответствующем уроке по тексту сказано:

Если значение ШИМ меньше “мертвого времени”, то ШИМ равен 0.
Если значение ШИМ больше разницы максимального ШИМ и “мертвого времени”, то ШИМ равен максимальному значению.

вот тут вопрос — «значение шим» в ардуино — это цифры от 0 до 255. как от них можно отнимать время — непонятно. далее описан код:

Реализация этого алгоритма в программе выглядит так:
unsigned int pwm = (unsigned int)regPwrInt; // перевод в ШИМ
if (pwm (MAX_PWM — DEAD_TIME)) pwm=MAX_PWM;
analogWrite(9, pwm); // ШИМ

похоже что дело в первой строке unsigned int pwm = (unsigned int)regPwrInt; // перевод в ШИМ

но я тоже не могу понять, какой смысл перевода одной переменной в другую, если у них одна и та же размерность (unsignes int)?

Эдуард
Администратор
Сообщения: 360
Зарегистрирован: 30 окт 2016, 20:53

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Сообщение Эдуард » 06 мар 2017, 10:17

Здравствуйте!
У переменной regPwrInt тип float. Для того, чтобы взять целую часть от нее и происходит преобразование типов.


geometr
Сообщения: 4
Зарегистрирован: 05 июн 2017, 23:05

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Сообщение geometr » 06 июн 2017, 00:20

Здравствуйте, Эдуард. Не могу скрыть своего восхищения вашими уроками по Ардуино. Честно говоря, нигде в сети не встречал такого подробного "разжевывания и в рот покладывания")) информации. Хоть сам я и не совсем новичок по данной тематике, но почерпнул для себя много интересного, в т.ч. и по ПИД регулированию. Набрел на Ваш сайт так как искал инфу по элементам Пельтье, потому как хочу сделать себе автомобильный холодильник. Точнее, корпус уже сделал и использую его как "изотерму", но хочется активной системы охлаждения, поэтому и заказал с Али пару элементов Пельтье 12706 и релейный термостат. И только у Вас наткнулся на информацию о вреде релейного управления элементами Пельтье. С Ардуино давно знаком, поэтому ваш проект термостата мне очень понравился и я решил его реализовать. Но...
Есть несколько вопросов и, самый главный, - мощность. Вы привели расчет мощности для термостабилизированной системы, т.е. когда камера термостата с содержимым находится в температурном равновесии. В сущности, Вы рассчитали только тепловые потери через стенки камеры, считая, что содержимое уже охлаждено до требуемой температуры. Но, как правило, необходимо также охлаждать и продукты. И, к примеру, если необходимо охладить 1 л воды на 10 градусов, то необходимо "отнять" у нее
Q=4200*10=42000 Дж
энергии. При потребляемой мощности 10 Вт с учетом КПД элемента Пельтье эффективная мощность охлаждения будет 3-4 Вт и время охлаждения того же литра воды получится
T=Q/P=42000/4=10500 c = 175 мин.
Да, согласен, для винной камеры это, наверное, так и надо, но для авто холодильника абсолютно неприемлемо. Как правило автохолодильник используется следующим образом: забили его под завязку всякой разнотемпературной фигней и ай-да на природу)). Ну и хотелось бы чтобы вся эта фигня как минимум в дороге не нагрелась, а лучше максимально остыла, а дальше уже пребывала при заданной температуре. Да и лучше использовать максимальную мощность во время поездки до места дислокации дабы после сберечь аккумулятор. В общем, в связи с таким ТЗ есть несколько вопросов.
Я планирую использовать 2 элемента Пельтье в каскадном исполнении для достижения максимального градиента температур. Соответственно, максимальная потребляемая мощность всей системы при 14,4 В (напряжение бортсети при работающем двигателе) будет что-то около 150 Вт. Для такой мощности в вашей силовой схеме необходимо еще что-то менять кроме дросселя и MOSFETов? И, если Вас не затруднит, не могли бы Вы подсказать несколько распространенных наименований выходных транзисторов для схемы с такой мощностью? А то, честно говоря, радиолюбительством занимаюсь уже время от времени и с MOSFETами дела вообще не имел ни разу. Тем более, как Вы пишите, у них должно быть минимальное напряжение срабатывания. Я думаю, тема автохолодильника будет интересна не только мне, и многие будут Вам благодарны за возможность реализовать такой проект.
Извините за многа букафф...

Эдуард
Администратор
Сообщения: 360
Зарегистрирован: 30 окт 2016, 20:53

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Сообщение Эдуард » 06 июн 2017, 19:12

Здравствуйте!
Вопросы увеличения мощности контроллера элемента Пельтье подробно описаны по этой ссылке. Силовые части устройств практически одинаковые. Если останутся вопросы - спрашивайте.

geometr
Сообщения: 4
Зарегистрирован: 05 июн 2017, 23:05

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Сообщение geometr » 07 июн 2017, 15:35

А, спасибо. Что-то я эту тему пропустил. Есть пару вопросов. Подойдет ли для моих целей один MOSFET NTD4860N. Вроде по характеристикам подходит. Конечно, Vgs не 1 вольт, а 1,45-2,5 В и при 4 В транзистор полностью открыт. Да и сопротивление у него "вкусное" - 11 мОм. Входная емкость - 1300 pF. И еще. Мне придется измерять также напряжение питания для корректного расчета мощности, ведь оно в данном случае величина переменная (работа от генератора 14В, аккумулятора - 12 - 13 В). Хватит ли времени прерывания 2 мс для измерения еще одной величины? В комментариях по ссылке видел также вопрос по использованию ОУ для повышения точности измерения тока. Стоит ли заморачиваться? Или вполне хватит приведенного варианта?

geometr
Сообщения: 4
Зарегистрирован: 05 июн 2017, 23:05

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Сообщение geometr » 14 июн 2017, 08:21

И да. В расчетах у Вас ошибка. Смоделировал силовую часть в Протеусе и оказалось, что ток на элементе Пельтье, а, следовательно, и мощность пропорциональна амплитудному значению напряжения на датчике тока. Это, в принципе, и логично при использовании схемы рекуперации. Вы же измеряете среднее значение, и при малых и средних значениях ШИМ получается очень большая погрешность. Аппаратно определить амплитудное значение достаточно сложно даже используя пиковый детектор из-за переменной скважности импульсов, поэтому у себя в скетче я ввел коэффициент пересчета среднего значения в амплитудное с учетом скважности, т.е. Iam = Iaverage * Q, где Q = 255 / pwm.
Скетч с учетом своих требований уже переписал, но выложу когда соберу аппаратную часть и протестирую. Пока не хватает времени и некоторых деталюшек.

Эдуард
Администратор
Сообщения: 360
Зарегистрирован: 30 окт 2016, 20:53

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Сообщение Эдуард » 15 июн 2017, 21:21

Здравствуйте!
Не соглашусь. Я постоянно подчеркиваю, что измеряется ток не через элемент Пельтье, а ток, потребляемый импульсным стабилизатором. Я умножаю его на напряжение питания стабилизатора и получаю потребляемую мощность. Считаю, что КПД стабилизатора 100% и получаю мощность на элементе Пельтье с ошибкой приблизительно 5-10%. При таком подходе надо измерять средний ток. Закон сохранения энергии никто не отменял.

geometr
Сообщения: 4
Зарегистрирован: 05 июн 2017, 23:05

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Сообщение geometr » 16 июн 2017, 00:04

Да. Про закон сохранения энергии все верно. Чего-то я это упустил из виду. Значит Протеус безбожно врет.


Вернуться в «Холодильник на элементе Пельтье»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 0 гостей