Amplifique la corriente de un controlador de temperatura de 4-20 mA para manejar un módulo Peltier

En cuanto a las preocupaciones de eficiencia, otros carteles tienen razón. Desea conducir el Peltier con un voltaje de CC constante. Para lograrlo, necesitamos algún tipo de fuente de alimentación de modo conmutado para suministrar ese voltaje de CC.

Las fuentes de alimentación de conmutación y los amplificadores de audio de Clase D están disponibles a bajo costo en el rango de voltaje y corriente objetivo. Tienen la capacidad de manejo de potencia para conducir el Peltier, la pregunta es cómo lograr que proporcionen un voltaje de CC controlado electrónicamente.

Si bien los amplificadores de audio tienen la topología correcta, manejan el Peltier en ambas direcciones, sería más difícil modificarlos para la operación de CC. Eche un vistazo a éste por ejemplo. En algún lugar de allí hay algunos condensadores que, si se cortocircuitan, lo convertirían en una fuente de voltaje de CC controlable. Yo personalmente no querría tener que encontrarlos. Las fuentes de alimentación, con algunos circuitos de control externos, son las más fáciles de hacer funcionar.

Eche un vistazo a este módulo . Utiliza el LT3800 DC-DC step down controller . Es muy adecuado para lo que tengo en mente. El potenciómetro azul de múltiples vueltas cerca del lado de entrada. El que tiene el pequeño tornillo de bronce que giras para cambiar el voltaje de salida. Este terminal será la entrada de retroalimentación.

La tensión de salida del convertidor se alimenta a un divisor de resistencia. La tensión de realimentación resultante se alimenta al controlador de conmutación. El controlador intenta mantener el voltaje de realimentación a 1.23 voltios en el caso del LTC3800. Esto lo hace variando el ciclo de trabajo de PWM. Esto produce un voltaje de CC estable en la salida, que es lo que queremos impulsar al peltier.

Dalavueltaaltableroyveráslosterminalesdetrimpotexpuestos.EsbastantefácilrastreareldiseñoydecircuálseconectaalpinVfb.cuandoelconvertidorestéfuncionando,tendráelvoltajedereferenciaenlahojadedatos.Sueldeuncableaeseterminalyconécteloauncircuitoexternoatravésdeunaresistencia.Estolepermitevariarelvoltajedelafuentedealimentaciónelectrónicamente.Tengacuidadodenoaplicarmásqueelmáximoabsolutoclasificado(5v)aesepin.

Paraconducirenunadirección,(solocalefacción/solorefrigeración),conecteunterminaldelPeltieralafuentedealimentaciónyelotroatierra.LafuentedealimentaciónactúacomofuediseñadayproporcionaunvoltajedeCCvariablequevaríalacantidaddecalefacciónorefrigeraciónsuministrada.Uncircuitodecontrolexternoseconectaríacomosedescribeanteriormente.Solonecesitaríasunamplificadoroperacional,algunasresistenciasyunpotenciómetro.

ParaconducirelPeltierdemanerabidireccional,necesitarádosdeellos.Esencialmente,elcircuitodecontrolestableceráunafuentedealimentaciónenVxylaotraen(Vsupply-Vx).Losconvertidorestendríanquesermodificados,yaqueestánconfiguradosparasernoreversibles.Parasolucionaresteproblema,ateelpindehabilitaciónderáfagaaVccenlugardeVfb(elfabricanteacabadecopiareldiseñodeejemplodelahojadedatos).PuedesverloenlaimagenenlapáginadeEbay.LostercerosycuartospinesICdeladerechaestáncortocircuitados.CorteelrastroquevaalpinVburstysueldeuncablequeloconectaalpinVccdelotroladodelchip.

Elcircuitodecontrolsoloseríaunreguladorde5voltios,unamplificadoroperacionalyalgunasresistencias,uncondensadoryunpuntodeajusteparaelpuntodeajuste.Seelige5Vparaqueelvoltajeenelpinderealimentacióndelconvertidorpermanezcapordebajodelvoltajemáximoabsoluto.

Loscomponentesseeligenparadaralcomponenteintegralunaconstantedetiempode10segundos.

Ladesventajadeestoesquenecesitacambiarlosvaloresdeloscomponentesparasintonizarelcircuito.Utilizandounmicrocontrolador(EG:Arduino).paraleerelvalorde4-20m,leaunpotenciómetroparaobtenerelpuntodeajusteyproduzcaunvoltajeanalógicoparaqueelcontroladorseamásfácildesintonizar.Solocambialasconstantesenelprograma.Elcódigoseríamuysimpleyestopermitiríaqueunacomputadoracontroleelpuntodeajuste.Asíescomosevería:

Ustedescribe código para el Arduino . Lee la tensión analógica que entra, la convierte en una temperatura, la alimenta en un bucle de control y escribe algún valor analógico que establece la tensión que va al peltier. Incluso puede obtener otra biblioteca para ajustar el bucle de control por usted .

Cuando adquiere PWM a un modelo, ejecuta un dispositivo de relativamente baja eficiencia con una eficiencia aún menor. El calor bombeado a través del peltier es \ $ \ propto I_p \ $, mientras que las pérdidas debidas al calentamiento de julios son \ $ \ propto I_p ^ 2 \ $, es decir (\ $ I ^ 2R \ $).

Si no necesita ejecutar su Peltier con la máxima eficiencia para su aplicación, PWM es un enfoque mucho más simple.

Tendrá que decidir si desea tener una salida bipolar, es decir, corriente de fuente / sumidero o unipolar, donde solo genera corriente en una dirección proporcional a su señal de control de 4-20 mA.

Una fuente de alimentación programable de 4 cuadrantes como algunas de las Kepcos es un enfoque.

Un controlador de corriente constante de LED con una entrada de atenuación sería un enfoque de menor costo.

Por supuesto, puede diseñar un amplificador personalizado completo con una etapa de salida bipolar, o ejecutar el peltier como una carga atada al puente.

EDITAR:

Si va a la ruta pwm, un modulador PWM de muestra LTC6992 simula directamente en LTSpice y tiene un < a href="http://www.linear.com/tools/Products/LTC6992/LTC6992.php"> configuración de componentes para hacer la vida más fácil.

Creo que ya estás en la respuesta. Debe convertir su señal analógica de 4-20 mA en una señal PWM para ejecutar el Peltier. El Peltier no se ve afectado por la ejecución de PWM siempre que mantenga la velocidad de cuadros alta, cualquier cosa por encima de 1 KHz debería estar bien.

Hay soluciones profesionales para 20 mA a PWM o, por supuesto, se puede convertir a voltaje y listo. del voltaje a PWM.

Mientras se libra la batalla entre aquellos a favor y en contra de PWM de los módulos peltier, tiendo a creer en profesionales como TE, que producen casi exclusivamente controladores PWM. Este papel muestra las pruebas de los módulos Peltier en diferentes frecuencias PWM. Observe particularmente que en estas pruebas PUEDE ver cambios en la unidad de control con el tiempo, pero el efecto es inferior al 2% en 2500 horas de operación.
También este bastante interesante artículo de Masters muestra una razón para usar DC control de ruido bajo (que es una excepción a la mayoría de los requisitos).

TE tiene un rango de controladores (todos los discos PWM) con una gran cantidad de información técnica en el sitio