Skocz do zawartości

Ogniwa Peltiera w ATM chłodziarkach


jolo

Rekomendowane odpowiedzi

Ogniwa Peltiera cieszą się sporą popularnością wśród amatorów astronomii - w szczególności astrofotografii. Dzięki nim, możemy schłodzić nasze rozgrzane matryce, które pracując w zimnie odwdzięczają się mniejszymi szumami. Przeglądając w internecie różne rozwiązania ATMowych chłodziarek napotkałem kilka, które zostały zaprojektowane niezbyt optymalnie - najprawdopodobniej wynikało to z niedokładnego przeanalizowania sposobu, w jaki pracują ogniwa termoelektryczne.

Żeby wykorzystać do końca możliwości ogniwa TEC, wystarczy przeanalizować jeden wykres. Poniżej przykładowy wykres dla ogniwa typu 12705, ale wszystkie są podobne, różnią się jedynie wartością odprowadzanego ciepła:

567a9d8277a3b_Zrzutekranu2015-12-23o14.0

QC to moc, jaką ogniwo potrafi "przepompować" z jednej strony na drugą. Delta T to różnica temperatury pomiędzy zimną i gorącą stroną ogniwa. Z wykresu wynika jedna ważna informacja - ogniwo ma największą sprawność wtedy, kiedy obie jego strony mają jednakową temperaturę (delta T = 0). To oczywiście ma się nijak do naszych potrzeb :5640dc6ec0764_04Wink: ale należy w czasie projektowania ATMowej chłodziarki starać się zapewnić jak najmniejsze opory cieplne na drodze otoczenie - radiator zewnętrzny - peltier - radiator wewnętrzny - chłodzone wnętrze, dzięki czemu różnica temperatury pomiędzy obiema stronami ogniwa będzie jak najmniejsza.

peltier.jpg.806b3ddbbaeeac8c14dd3e886cb9

Powyżej rysunek poglądowy pokazujący przykładowy rozkład temperatury w różnych punktach naszego urządzenia. Temperatura otoczenia to 16*C, gorąca strona ogniwa ma 20*C, zimna strona -18*C, a wewnątrz chłodziarki jest -10*C. Są to "dobre" wartości zapewniające skuteczną pracę naszego ogniwa. Różnica temperatury pomiędzy obiema stronami ogniwa to 38*C, co dla ogniwa 12705 przekłada się na moc chłodzącą ok. 15W. 

Gdyby radiatory były o mniejszej sprawności mogłoby się okazać, że np rozkład temperatur byłby taki:  -10*C  ...  -22*C .... +27*C .... +16*C . Wtedy różnica temperatury pomiędzy obiema stronami peltiera byłaby większa o 11*C i jego zdolność odprowadzania ciepła byłaby znacznie mniejsza - dla ogniwa 12705 byłoby to ok. 7W.

Oczywiście moc chłodząca i temperatury są ze sobą powiązane. Przy mocy chłodzącej 7W na pewno nie bylibyśmy w stanie osiągnąć takiego spadku temperatury, jak na rysunku, ale kierunek działania jest widoczny. Żeby uzyskać chłodziarkę o jak największej sprawności musimy:

  • stosować radiatory z wentylatorem o niskich oporach cieplnych, a więc spore, z dobrych materiałów, gęsto żebrowane, z rurkami cieplnymi. Niestety nie wszyscy producenci podają takie dane techniczne, ale powinniśmy celować w urządzenia o oporze cieplnym co najwyżej 0.5K/W. Chcąc np odprowadzić z naszego pudełka 30W mocy cieplnej radiator o oporze 0.5K/W zapewni nam temperaturę gorącej strony peltiera wyższą o 15*C od otoczenia, a dobry radiator o oporze 0.2K/W zapewni nam temperaturę gorącej strony wyższą o 6*C - to duża różnica, która się przełoży bezpośrednio na możliwości chłodzące naszego urządzenia
  • podobnie po chłodnej stronie peltiera trzeba zastosować dobry radiator z wentylatorem z tych samych powodów, co w poprzednim punkcie, ale może on być mniejszy, ponieważ przez niego przepływa jedynie ciepło ze środka chłodziarki na zewnątrz. A radiator zewnętrzny dodatkowo musi odprowadzić ciepło, które dostarczyliśmy w postaci energii elektrycznej do ogniwa TEC
  • stosować pasty termoprzewodzące na powierzchni ogniwa
  • nasze chłodzone pudełko powinno być dobrze zaizolowane i nie powinno mieć mostków termicznych. Styropian czy pianka o grubości 10-15mm jest rozsądnym kompromisem pomiędzy rozmiarem izolacji, a gabarytami chłodziarki
  • dobrze jest zaprojektować wnętrze chłodzonej obudowy z blachy aluminiowej, która styka się z ogniwem peltiera. A na niej dodatkowo oczywiście pasta plus radiator z wentylatorem. Zapewni to jeszcze mniejsze opory cieplne pomiędzy ogniwem i wnętrzem obudowy. Izolację termiczną dajemy wtedy na zewnątrz pudełka wykonanego z blachy.
  • zasilając ogniwo peltiera sygnałem PWM należy stosować filtr LC. Bez niego w czasie, kiedy sygnał PWM jest wyłączony, ciepło będzie "uciekało" przez ogniwo, które będzie po prostu wyłączone i będzie działało jako mostek termiczny.

Podsumowując - dobra izolacja chłodziarki oraz dobre radiatory i pasta termoprzewodząca. 

  • Like 3

jolo-astrojolo.png

Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

I to może komuś się przydać, mój rysunko-projekcik, który się sprawdził u Szymka w lodówce do Canona, w tabelce w czerwonej ramce parametry Peltierka, wentylatorki - 1 od procesora PII drug w środku skrzyneczki od karty graficznej.

Pelt.jpg.3a7e6a642749f2b130cc4297035a1a6

Serdecznie pozdrawiam i kryształowego nieba życzę - Jacek  ?
TS T APO 90/600 z TSFLAT2 + Samyang 135 f2 ED z QHY183C + AS 60/240 z RC IMX290M + Canon 550D - sadzane na ZEQ25GT + Nikon 12x50 EX do podglądania.

Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

Szymon ma tam ogniwo 12708? Nie wiedziałem. To wg mnie wymiana radiatora zewnętrznego na lepszy może sporo dać, taki od PII jest trochę za słaby. Przy zasilaniu 12V trzeba z peltiera 12708 po ciepłej stronie skutecznie odprowadzić prawie 100W ciepła. 

jolo-astrojolo.png

Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

14 minut temu, jolo napisał:

Szymon ma tam ogniwo 12708? Nie wiedziałem. ...

Dokładnie to co w czerwonej ramce - Tak mi doradzili 2 albo 3 lata temu fachowcy z Astropolis, a on ma wszystkie niemal części byłe moje ;). http://www.forumastronomiczne.pl/index.php?/topic/3787-ch%C5%82odzenie-canona-450d/&page=1

Serdecznie pozdrawiam i kryształowego nieba życzę - Jacek  ?
TS T APO 90/600 z TSFLAT2 + Samyang 135 f2 ED z QHY183C + AS 60/240 z RC IMX290M + Canon 550D - sadzane na ZEQ25GT + Nikon 12x50 EX do podglądania.

Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

37 minut temu, jolo napisał:

Aaa, to jednak dość spory kawałek radiatora - jakoś na zlocie nie wpadł mi aż tak w oko :5640dc79beb52_40Alien2:

Tak - to porządny i wydajny radiatorek, oryginałka od boxowanych PII Intela :)

P.S. Na Allegro mozna dostać za 20 - 30 zł. Wysmarować pasta lub nakleić taśmę termo-przewodzącą i będzie pożytek :)

Serdecznie pozdrawiam i kryształowego nieba życzę - Jacek  ?
TS T APO 90/600 z TSFLAT2 + Samyang 135 f2 ED z QHY183C + AS 60/240 z RC IMX290M + Canon 550D - sadzane na ZEQ25GT + Nikon 12x50 EX do podglądania.

Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

Dołącz do dyskusji

Możesz dodać zawartość już teraz a zarejestrować się później. Jeśli posiadasz już konto, zaloguj się aby dodać zawartość za jego pomocą.

Gość
Dodaj odpowiedź do tematu...

×   Wklejono zawartość z formatowaniem.   Usuń formatowanie

  Dozwolonych jest tylko 75 emoji.

×   Odnośnik został automatycznie osadzony.   Przywróć wyświetlanie jako odnośnik

×   Przywrócono poprzednią zawartość.   Wyczyść edytor

×   Nie możesz bezpośrednio wkleić obrazków. Dodaj lub załącz obrazki z adresu URL.

  • Ostatnio przeglądający   0 użytkowników

    • Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.
×
×
  • Dodaj nową pozycję...

Powiadomienie o plikach cookie

Umieściliśmy na Twoim urządzeniu pliki cookie, aby pomóc Ci usprawnić przeglądanie strony. Możesz dostosować ustawienia plików cookie, w przeciwnym wypadku zakładamy, że wyrażasz na to zgodę.

© Robert Twarogal * forumastronomiczne.pl * (2010-2023)