Страница 1 из 1

Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Добавлено: 04 янв 2017, 21:48
Сергей
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

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Добавлено: 04 янв 2017, 21:51
Сергей
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

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Добавлено: 04 янв 2017, 21:55
Сергей
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)))

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Добавлено: 04 янв 2017, 22:11
Сергей
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.

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Добавлено: 04 янв 2017, 22:40
Эдуард
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.

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Добавлено: 04 янв 2017, 23:33
Сергей
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

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Добавлено: 04 янв 2017, 23:45
Сергей
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

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Добавлено: 04 янв 2017, 23:49
Эдуард
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.

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Добавлено: 04 янв 2017, 23:56
Сергей
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

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Добавлено: 05 янв 2017, 00:06
Сергей
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

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Добавлено: 06 мар 2017, 08:40
blur
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)?

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Добавлено: 06 мар 2017, 10:17
Эдуард
Здравствуйте!
У переменной regPwrInt тип float. Для того, чтобы взять целую часть от нее и происходит преобразование типов.

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Добавлено: 06 мар 2017, 10:19
blur
спасибо.

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Добавлено: 06 июн 2017, 00:20
geometr
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...

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Добавлено: 06 июн 2017, 19:12
Эдуард
Здравствуйте!
Вопросы увеличения мощности контроллера элемента Пельтье подробно описаны по этой ссылке. Силовые части устройств практически одинаковые. Если останутся вопросы - спрашивайте.

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Добавлено: 07 июн 2017, 15:35
geometr
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?

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Добавлено: 14 июн 2017, 08:21
geometr
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.

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Добавлено: 15 июн 2017, 21:21
Эдуард
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.

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Добавлено: 16 июн 2017, 00:04
geometr
Да. Про закон сохранения энергии все верно. Чего-то я это упустил из виду. Значит Протеус безбожно врет.

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Добавлено: 20 июл 2019, 14:29
Shaeto
Вопрос: Есть ли смысл гнаться за частотой и использовать 100 кГц PWM ? Моих знаний не хватает для оценки вопроса

Я сконфигурировал timer1 (на 100kHz) соответствующим образом все вроде работает но не нравится поведение ключевого IRLZ44Z на малых показателях duty мне почему то кажется что не полностью открывается и он начинает греться, я сниму осциллограмму, возможно это и нормально потому что емкость затвора у него довольно высокая и возможно короткий сигнал начинает терять уровень

На всякий случай прикрепляю схемы обеих плат - силовой (по схеме Эдуарда но апгрейд до 12v/12A) и управляющей (рассчитана на работу с двумя силовыми)

на всякий случай замечу что INA260 считывает падение напряжения на TEC то есть нужно еще производить перерасчет, ток считает корректно

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Добавлено: 20 июл 2019, 14:48
Эдуард
Здравствуйте!
От частоты коммутации ключа зависят параметры дросселя. А это самый габаритный и трудоемкий в изготовлении элемент. Также от него во многом зависит КПД. Так что за высокой частотой гнаться стоит. Конечно, в разумных пределах.

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Добавлено: 21 июл 2019, 21:12
Shaeto
вот осциллограммы которые мне не нравятся, похоже что atmega не может нормально управлять irlz44z (logic level mosfet) на такой частоте

форум не дает прикреплять больше трех изображений поэтому добавил PWM 10% на 100 кГц снятые с контроллера и с непосредственно с затвора MOSFET и 20% с затвора, видимо нужно управление организовать через транзистор ?

DS1104Z_DS1ZA193214420_2019-07-21_21.00.43.png
на выходе контроллера, PWM 10% 100 кГц


DS1104Z_DS1ZA193214420_2019-07-21_21.00.59.png
на затворе, данные сенсоров OV:273mV OC:10mA OP:2mW PWM:10%


DS1104Z_DS1ZA193214420_2019-07-21_21.02.38.png
на выходе контроллера PWM 20% 100 кГц,

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Добавлено: 21 июл 2019, 21:14
Shaeto
сигнал с затвора irlz44z PWM 20% 100 кГц

DS1104Z_DS1ZA193214420_2019-07-21_21.02.52.png
на затворе, данные сенсоров OV:1768mV OC:675mA OP:1193mW PWM:20%


на 40% PWM уже мощность на пельте нелинейно выросла до OV:4615mV OC:1998mA OP:9220mW PWM:40%

9 Ватт
DS1104Z_DS1ZA193214420_2019-07-21_21.26.12.png
PWM 40%, называется мы наконец проснулись

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Добавлено: 21 июл 2019, 21:26
Эдуард
Здравствуйте!
У транзистора irlz44zstrlpbf входная емкость 1,6 нФ. С резистором 470 Ом и внутренним сопротивлением выхода микроконтроллера получается RC-фильтр с приличной задержкой. Для управления MOSFET транзисторами существуют драйверы. Я использовал простейший.

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Добавлено: 21 июл 2019, 21:29
Shaeto
большое спасибо, понял, значит детская ошибка посмотрю какие есть в наличии готовые драйвера

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Добавлено: 21 июл 2019, 21:41
Эдуард
Любой одиночный драйвер нижнего ключа, например FAN3100TSX.

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Добавлено: 21 июл 2019, 21:56
Shaeto
спасибо, и правда хороший драйвер - очень быстрый, пока для отладки возьму из вашей схемы - на транзисторах :)

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Добавлено: 23 июл 2019, 13:48
Shaeto
еще вопрос возник про связку FAN3100 + irlz44z - не хочется менять регулятор 5V, но правильно ли я понимаю что если запитать fan3100 от 12v то есть риск что возникнет ситуация наоборот и время закрытия (то есть падение менее 3V для данного mosfet) уже будет слишком велико ?

насколько могут подсказать мои скудные знания лучше поставить дополнительный ldo 5v/1a чтобы этого избежать

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Добавлено: 24 июл 2019, 17:27
Shaeto
вопрос снят я почитал рекомендации к питанию драйверов, можно уложиться в возможности 5v lp2985 при использовании двух конденсаторов вблизи драйвера по питанию, ltspice при симуляции подтвердил

Re: Разработка Ардуино-контроллера элемента Пельтье. Общие вопросы

Добавлено: 14 авг 2019, 23:27
Shaeto
для информации - по схеме Эдуарда драйвер mosfet на двух транзисторах потребляет максимум 30ma для управления irlz44zstrlpbf при поддержке по питанию 47uF конденсатором, 100% заполнение цикла 100kHz, нагрузка 12v x 5A