Peltierelemente / Heizen -Kühlen

Alle allgemeinen Themen zu Elektronik und Elektro

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Neuer Beitragvon Erfinderlein am Samstag 25. Januar 2003, 13:53

Hallo,

habe mir über Ebay zwei Peltierelemente ersteigert. Weiss jemand näher bescheid, ob man über den Strom respektive die Spannung deren Leistung regeln kann oder müssen die unbedingt eine feste Spannung angelegt bekommen?
In letzterem Falle müsste ich praktisch eine Art Schaltregler basteln, welcher diese nach Bedarf ein- und ausschaltet ?

Die Dinger scheinen ideal dafür zu sein, meinen lange gehegten Wunsch eines präzise temperierten Mikroskoptisches zu realisieren.

Gruss aus GR ( wo es gerade scheuslich regnet :(
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Neuer Beitragvon JosefScholz am Samstag 25. Januar 2003, 19:58

Hi

Ich kann dir auf diese Frage nicht antworten, aber falls du dich allgemein für die Kältetechnik interessierst, so kenn ich eine gute Seite, sogar mit Forum.

Bild Treffpunkt Kälte

Tip:
Gehe dort auf >suchen< und gib den Begriff >Peltier< ein
--
Gruß aus dem Sauerland
von Josef
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Zuletzt geändert von JosefScholz am Samstag 25. Januar 2003, 20:24, insgesamt 2-mal geändert.
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Neuer Beitragvon JosefScholz am Sonntag 26. Januar 2003, 08:36

Zur Information für alle, die dieses Thema interessiert, füge ich hier mal die Antwort ein, die im Forum des Treffpunkt Kälte auf dieses Thema gegeben wurde.

ZITAT:
Posted by Matthias (212.144.130.156) on January 26, 2003 at 09:20:49:

In Reply to: Peltierelement posted by Lothar Gutjahr on January 25, 2003 at 21:26:22:

Hallo,

: Frage 1: Darf man diese Bauteile mit variablem Strom/Spannung betreiben um mit einer Stetigregelung zu arbeiten ? ( selbstverständlich mit Strombegrenzung)

natürlich darf man das, in der Praxis arbeitet man jedoch häufig mit pulsweitenmodulierter Regelung, weil damit die Verluste im Stellglied (Transistor) geringer werden.

: Frage 2: ich habe gelesen, dass dieser Wärmetransport durch umpolen der Betriebsspannung umkehrbar ist
: ( Heizen / Kühlen ) darf man das mit den auf dem Markt erhältlichen Peltier-Bauteilen tun ? Vielen Dank für jeglichen Kommentar.

Auch das funktioniert klaglos, viele Autokühlboxen sind auf genau diese Weise zwischen Wärmen und Kühlen umzuschalten. Dort wird ebenfalls einfach das Peltierelement umgepolt.

Gruß Matthias
ZITAT ENDE:

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Neuer Beitragvon Erfinderlein am Sonntag 26. Januar 2003, 09:42

Hallo Matthias,

vielen Dank für Deine Antwort. Das war die entscheidende Starthilfe, jetzt kann die Bastelei losgehen. Habe noch ein paar Angebote mit kleineren und grösseren Peltieren in ebay beboten um dann auch mit Kaskaden experimentieren zu können.

Gruss aus GR --- regnet jetzt den dritten Tag---
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Neuer Beitragvon anders am Montag 10. März 2003, 03:35

Beim Hersteller www.melcor.com werden Dir alle diese Fragen kompetent beantwortet.

Hier nur soviel:
1) Ein Peltier verhält sich ohmsch, erzeugt aber, wenn es arbeitet, eine ziemlich hohe Thermo-Gegen-EMK.

2) Für maximale Kühlleistung brauchen Peltiers eine saubere Gleichstromversorgung, weil der Ripple wegen RI<sup>2</sup> am Innenwiderstand zusätzliche Wärme produziert.

3) Gebräuchliche Peltier Elemente (eigentlich sind es ja Batterien aus vielen Elementen) und auch die speziellen Hochtemperatur-Versionen eignen sich nur sehr bedingt zum Heizen, weil die Warmseite nicht sehr heiß werden darf.

mfg
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Peltierelement in der Wärmemengenmessung ?

Neuer Beitragvon Erfinderlein am Montag 10. März 2003, 15:42

Hallo Perl,

schönen Dank für Deine Unterstützung. Inzwischen habe ich mir das alles auch schon ausgegraben und habe hier den ersten Flüssigkeitsgekühlten Stack im Probebetrieb. Hatte Glück im Internet recht preiswert an gleich 4 verschiede Baugrössen zu kommen.
Hier auch meine erste Aussage "erfinderischer Art" zu den Peltierelementen.:

Das Peltierelement als Sensor betrachtet, bringt die Betrachtung der Wärmemengenmessung auf den einfachsten Nenner !

einfach zwischen Vorlauf und Rücklauf klemmen, gibt es eine der Wärmedifferenz (temp.Differenz sorry edit 11.03) entsprechende Spannung ab, welche von der Höhe der Temperatur unabhängig ist. Nur noch mit der gemessenen Menge multiplizieren.
Dabei sind noch keinerlei Untersuchungen gemacht, wie genau solche Elemente untereinander sind usw.

Für den Fall, dass diese Erkenntnis neu ist, stelle ich fest:
Das ist hiermit vorveröffentlicht und daher nicht mehr patentierbar und kann von jedem frei genutzt werden.


Gruss aus GR
Zuletzt geändert von Erfinderlein am Dienstag 11. März 2003, 11:20, insgesamt 1-mal geändert.
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Peltier- und Thermoelemente

Neuer Beitragvon anders am Dienstag 11. März 2003, 10:49

..... gibt es eine der Wärmedifferenz entsprechende Spannung ab.....


Wenn Du mit Wärmedifferenz die Temperaturdifferenz meinst, hast Du das klassische Thermoelement.
Für dessen Spannungsausbildung ist allerdings nicht der Peltier- sondern der Seebeck-Effekt zuständig.
Und der ist leider, weil wie beim Peltier-Effekt thermisch erzeugte Ladungsträger verantwortlich sind, temperaturabhängig.

Wenn Du allerdings die Wärmemenge meinst, die durch die Lötstelle geht, so kann ich Dir gleich sagen, daß auch die Wärmeleitfähigkeit temperaturabhängig ist. Möglicherweise bringt auch eine Strommessung interessante Ergebnisse, da ist dann noch der Tk der elektrischen Leitfähigkeit drin.

Daß man mit einem im Kurzschluss betriebenen Thermoelement kräftige Magnetfelder erzeugen kann, ist ein alter Hut, und wurde z.B. in Zündsicherungen von Gasboilern verwendet.
Diesen Magnetismus hat übrigens auch Seebeck mit einer Tangentenbussole gemessen.

Wie wäre es mit folgender Idee:
Ein passives Bauteil mit steuerbarer Wärmeleitfähigkeit. Ein Wärmegate sozusagen. Man benötigt dazu eine Peltierbatterie, deren elektrische Anschlüsse man wahlweise kurzschließt oder offenläßt.
Die Steuerung könnte auch ein Bimetall- oder Quecksilberschalter oder sogar ein NTC oder PTC erfolgen, wodurch sich bestimmte Temperaturabhängigkeiten erzielen ließen.

Sic !
Spätestens jetzt ist das nun auch nicht mehr patentfähig, und es möge dem Patentamt zeigen, daß es bessere Ideen gibt, als Trennwände in Tintenpatronen.


mfg
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Neuer Beitragvon Erfinderlein am Dienstag 11. März 2003, 12:01

Mit Wärmedifferenz war natürlich Temperatur gemeint. Der eigentliche pep in meiner Idee ist der, nur dieses eine Element anstatt zwei Thermoelementen mit zwei Messkanälen zu brauchen. Mit "von der Höhe der Temperatur unabhängig" (m.c.)habe ich mich auch ungünstig ausgedrückt und wollte sagen, dass das ein Signal wird, welches bei beliebigen Vor-und Rücklauftemperaturen anzeigen wird und auch bei maximaler Vorlauftemperatur Null anzeigt, wenn der Rücklauf die Vorlauftemperatur erreicht. Horrido jetzt hab ichs.

Deine Idee mit dem Wärmegate werde ich untersuchen. Es fällt einem zunächst nicht viel dazu ein; aber in "Präzisionstemperaturregelungsaufgabenstellungspflichtenheften**" wie zum Beispiel Nullpunktthermostate oder ähnlichem könnte das wohl Einzug halten.
Die erste Anwendung wird dann vieleicht auch in meiner Mikroskoptischtemperierung Anwendung finden.

(Sic lässt sich übrigens auch spritzgiesstechnisch zu komplizierten Teilen verarbeiten.)


** Wort kann noch verlängert werden. :lol:

Gruss aus GR
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Neuer Beitragvon anders am Dienstag 11. März 2003, 13:09


....Der eigentliche pep in meiner Idee ist der, nur dieses eine Element anstatt zwei Thermoelementen mit zwei Messkanälen zu brauchen.


Für einen Temperaturvergleich brauchst nicht zwei Meßkanäle, sondern kannst die Thermoelemente direkt gegeneinanderschalten. Mechanisch ist das sicher günstiger als ein Peltierelement.

Der wirkliche Vorteil der käuflichen Peltierelemente ist die riesige Thermospannung, die eine solche Batterie von Thermoelementen zu einem akzeptablen Preis produziert, sodass man auch ohne Verstärker etwas damit anstellen kann.
Die üblichen metallischen Thermoelemente bringen ja nur rund 10..50 µV/K, aber mit einem Chopperverstärker ist das kein Thema. Dafür kostet das Thermolelement selbst fast nichts und ist winzig.
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Neuer Beitragvon Erfinderlein am Dienstag 11. März 2003, 14:05

hallo anders,

weiss ich nicht so recht ob das sich so rechnen lässt. Für 5 Euro möchte ich erst mal zwei anschlussfertige Thermolelemente sehen. Wenn Du natürlich von den Drahtkosten ausgehst und diese selbst lötest usw. hast Du natürlich recht. Auch sprechen die niedrigen Spannungen nicht gerade für ein einfaches Auswerten wenn Du die gegeneinander schaltest. Aber die Idee als solche OK !

Im grossen und ganzen wollte ich ja nur unter Beweis stellen, dass seit dem ersten posten obigen Beitrages ich mir diese Peltiere schon einigermassen angeeignet habe.
Denke zur Zeit über Sebeckeffekt nach, wie müssten Elemente aussehen um damit Nutzstrom zu erzeugen ?

Aber nun eines nach dem anderen.

Gruss aus Gr
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Seebeck-Effekt

Neuer Beitragvon anders am Dienstag 11. März 2003, 15:05

...Denke zur Zeit über Sebeckeffekt nach, wie müssten Elemente aussehen um damit Nutzstrom zu erzeugen ?
....


Das gibts schon lange. Heutzutage werden solche thermoelektrische Generatoren in Satelliten verwendet. Als Wärmequelle dient ein radiokatives Isotop z.B. Curium.
Im Internet wirst Du sicher einiges dazu finden.

Ich erinnere mich, daß ich in meiner Jugend einen Artikel las, daß in Rußland TEG-n zum Betrieb von Radios verwendet wurden. Damals waren Röhren Stand der Technik. Mit 12V Anodenspannung läßt sich schon einiges machen.
Soweit ich mich erinnere, diente eine Petroleumlampe als Antrieb und der TEG hatte etwa die Ausmaße einer Konservendose.
Er sah ähnlich aus wie der Kühltopf einer luftgekühlten Senderöhre.
In der Mitte heizte die Flamme etliche hundert radial angebrachte (damals wahrscheinlich metallische) Thermoelemente.


Ein Rechenbeispiel:
Angenommen, Du hast innen 400°C und außen 100°C, dann liefert ein Typ-J (Eisen/Kupfer-Nickel) Thermoelement etwa 16,5mV.
Bei 800 Stück (diese Zahl spukt mir in dem Zusammenhang im Kopf), ergibt das 13,2 V.

Ein echtes Dampfradio also. :lol:

mfg
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Peltierstack

Neuer Beitragvon anders am Mittwoch 12. März 2003, 16:11

Du hast also einen flüssigkeitsgekühlten Peltier-Stack.
Wie tief willst du damit kommen ?
Für LN2 reichts gewiß nicht.
Ich weiß das, weil ich mal mit den Melcor Leuten gesprochen habe, als es darum ging ein 2-stufiges Kompressorkühlaggregat zu ersetzen, das ein CID auf -70°C gekühlt hat.
Der Spezialist verzog das Gesicht und meinte, daß das mit Peltier viiiieleicht noch gerade soeben geht.
Der Grund ist, daß für den Peltiereffekt auf der Kaltseite thermisch erzeugte Ladungsträger zur Warmseite transportiert werden. Wenn es zu kalt wird, werden keine Ladungsträger mehr erzeugt, ergo gibts keinen Stromfluß.

Das Kompressoraggregat läuft übrigens seit mehr als fünf Jahren störungsfrei im Dauerbetrieb. Luftgekühlt, auch im Sommer bei fast 30°C Raumtemperatur.
Lästig ist allein die Geräuschentwicklung, die hauptsächlich vom Ventilator stammt.
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Neuer Beitragvon Erfinderlein am Mittwoch 12. März 2003, 18:06

Hallo Perl,

die Hauptaufgabe spielt sich um den Nullpunkt ab, will aber auch Kristallbildungen unterkühlen können um zu sehen was passiert. Das heisst vieleicht bis minus 30 oder 40; tiefer nicht.

Die grösste Herausforderung ist aber die Bereitstellung einer gleichmässigen Umgebung um den Gefrierpunkt herum, wobei auch kleine Änderungen mit einstellbarer Rate möglich sein sollen.

Das musst Du Dir ähnlich einem Windkanal vorstellen wo der Wind aber gerade soviel Bewegung bekommt dass die Kälte transportiert werden kann, mit der Möglichkeit mal eben "10 Januar 9:00 Uhr bei schönem Wetter" zu simulieren oder per Tastendruck eine kleine kühlere Brise auszulösen, welche die Kristallbildung an der Wasseroberfläche auslöst.

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Neuer Beitragvon anders am Mittwoch 12. März 2003, 22:51

Bemerkenswert !
Lawinenforschung in der Ägäis. :mrgreen:
anders
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