Peltiercontroller QC-PC-C01C
Bedienungsanleitung
Temperaturregler für Kühlbetrieb
Lieferumfang:
1 Peltiercontroller QC-PC-C01C
1 Temperatursensor NTC 10KΩ (β=3977K)
1 Potentiometer 10KΩ
1 Bedienungsanleitung
Technische Daten:
Abmessung Controller: 65mm x 50mm x 20mm
Temperaturbereich: -20°C…+50°C
Spannungsversorgung: 10V…24V
Max. Ausgangsspannung: entsprechend Eingangsspannung
Max. Ausgangsstrom 10A
1. Einsatz des Reglers QC-PC-C01C
Der Controller QC-PC-C01C wurde entwickelt, um ein Objekt mit Hilfe eines Peltierelementes
auf einen einstellbaren Temperaturwert zu kühlen und diese Temperatur konstant zu halten. Der
Regler wird mit Kleinspannung betrieben und darf keines Falls an Netzspannung angeschlossen
werden. Für den Aufbau einer funktionierenden Regelung ist eine elektrische Verdrahtung
aufzubauen, welche elektrische Grundkenntnis erfordert. Arbeiten Sie an der Verdrahtung nur im
spannungsfreien Zustand. Bedenken Sie, dass der Regler und eventuell angesteuerte Bauteile
zerstört werden können, wenn diese unsachgemäß eingesetzt werden. Trotz der geringen
Eingangsspannung kommt es zu hohen Strömen, die zu erheblichen Erwärmungen an nicht
fachmännisch ausgeführten Kontaktakten und zu dünnen Leitungen führen und Brände auslösen
können. Bitte lesen Sie sich deshalb diese Bedienungsanleitung sorgfältig durch und lassen Sie
sich von einer Elektro-Fachkraft unterweisen, wenn Sie keine solche - sind. Sollten Sie zu einem
Zeitpunkt eine Erwärmung innerhalb der Verdrahtung feststellen, so ist die Schaltung sofort
spannungsfrei zu schalten. Wenn Sie sich bei Ihren Aufbauten an die nachfolgenden Hinweise
halten, werden Sie lange Freude an Ihrem Controller und den eingesetzten Peltierelementen haben.
Quick-Ohm Küpper & Co. GmbH
Bauteile – Wärmemanagement - Industriekeramik
www.quick-ohm.de vXIII/07/wj
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2. Das Grundprinzip:
Wärmeleitpaste
Temperatursensor
Das Peltierelementen ist in der Lage, thermische Energie von der einen - zur anderen Seite zu
verschieben. Infolge dessen, sinkt die Temperatur dort, wo die Energie entnommen wird und steigt
dort an, wo diese Energie hingeleitet wird. Um dieses „Wärmepumpen“ nutzbar zu machen ist ein
Aufbau wie in Bild1 gezeigt herzustellen.
Bild 1:
temperierter Bereich
kalte Seite
Peltierelement
(bedruckte
Seite oben)
oder
Wärmeleitfolie
etc.
Kühlkörper
warme Seite
Hier erkennt man den grundlegenden Aufbau, der sich bei der Arbeit mit Peltierelementen wie ein
roter Faden durch alle Einsatzgebiete zieht. Es gibt einen Bereich, der auf eine gewünschte
Temperatur gebracht werden soll. Dieser Bereich wird mit einem Temperatursensor versehen. Auf
der anderen Seite liegt der Bereich, an, dem im Heizfall Wärmeenergie entzogen wird oder im
Kühlfall überschüssige Wärme zugeführt wird. Dieser zweite Bereich wird in der Regel nicht
temperaturüberwacht. Um ein kollabieren des Aufbaus, verursacht durch übermäßige
Wärmeentnahme oder Wärmezuführung zu vermeiden, wird dieser Bereich mit der Umgebung
intensiv in Kontakt gebracht. Das bedeutet, durch Einsatz eines Kühlkörpers wird die Oberfläche
um ein vielfaches Vergrößert, um den benötigte Kontakt mit der Umgebung herzustellen. Die
Größe dieses Kühlkörpers und die einwandfreie Kontaktierung zwischen Peltierelement und
Kühlkörper auf der einen Seite und Peltierelement und Heiz- bzw. Kühlplatte auf der anderen
Seite sind es in erster Linie, die die Leistungsfähigkeit Ihres Aufbaus bestimmen. Bitte richten Sie
ihr erstes Augenmerk immer auf diesen Grundaufbau, und Ihre Ergebnisse werden stets
erfolgreich sein. Bitte besuchen Sie, zur Vertiefung Ihrer Kenntnisse, die Rubrik Know how im
Wärmemanagement auf unserer unten angegeben Homepage. Hier finden Sie Tipps und
Informationen in verständlicher und gut bebilderter Form.
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3. Der elektrische Aufbau.
10V … 24V
Potentiometer 10K
Ω
Um den Regler betreiben zu können, benötigen sie eine Gleichspannungsquelle. Es sind alle
Quellen im Bereich von 10VDC bis 24VDC einsetzbar. Bitte beachten Sie, dass im Regler keine
Strom- oder Spannungsgrenzen eingestellt werden können. Das heißt, der Controller gibt bei
maximaler Kühlanforderung, wenn also die Zieltemperatur weit unter der aktuellen Temperatur
lieg, die volle Spannung an das Peltierelement weiter. Stellen Sie darum sicher, dass die
Versorgungsspannung nicht über der maximal zulässigen Spannung Ihres Peltierelementes liegt,
oder schalten Sie mehrere Peltierelemente in Reihe, bis die Summe der Einzelspannungen
mindestens den Wert der Versorgungsspannung erreicht. Es ist darauf zu achten, dass nur gleiche
Elemente verschaltet werden, um eine gleichmäßige Aufteilung der Spannungen zu gewährleisten.
Bild 2 zeigt die Verschaltung der einzelnen Komponenten des Regelkreises. Die Farben
entsprechen den Leiterfarben des Controllers.
Bild 2:
Controller
QC-PC-C01C
Orange
10..24V
Schwarz
GND
+ -
Versorgungs-
Blau
-PE
Rot
+PE
Peltierelement
Grau
Sensor
Signal
Temperatur-
Sensor
NTC 10KΩ
Grün
Gnd
Sens/Poti
Gelb
Control
Poti-Signal
Weiß
+5V Poti
Spannung
Wenn Sie sich nach diesem Schaltplan richten und Peltierelemente aus dem Hause QUICK-OHM
verwenden, dann wird die bedruckte Seite kalt und die blanko Seite warm.
4. Einstellen der Temperatur:
Der Controller regelt die Temperatur in einem Bereich von -20°C bis +50°C. Beachten Sie bitte,
dass der Regler nur kühlen kann. Das erreichen von beispielsweise 50°C ist nur möglich, wenn die
warme Seite oberhalb dieser Temperatur liegt und den Vorgang somit zu einem Kühlvorgang
macht. Es ist sinnvoll, dass bei der ersten Inbetriebnahme Markierungen an das Potentiometer
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angebracht werden. Wenn Sie nun vom Linksanschlag angefangen bis zum Rechtsanschlag einige
Zwischenstellungen anfahren und die eingeregelte Temperatur mit einem Thermometer messen, so
können Sie sich durch Beschriftung der einzelnen Potentiometerstellungen eine Skala anlegen.
Es besteht die Möglichkeit, ein Display (QC-PC-D-100) in die Schaltung zu integrieren. Dieses
Gerät ermittelt aus der Potentiometer-Stellung die Zieltemperatur und zeigt sowohl diese als auch
die aktuelle Ist-Temperatur an.
Der Regelcharakter:
Die Bilder zeigen schematisch den Regelverlauf von Temperatur und Strom in Abhängigkeit von
der Zeit. Der Verlauf stellt Beispielhaft die sogenannte Sprungantwort von Temperatur und Strom
dar, ausgelöst durch eine Sollwert-Veränderung von Raumtemperatur auf (hier) -15°C. Die Grafik
zeigt das charakteristische Regelverhalten, man erkennt eine harmonische Regelung, mit
optimalen Bedingungen für eine lange Lebensdauer der eingesetzten Peltierelemente.
Stromverlauf Kühlen
Temperaturv erlauf Kühlen
120
100
80
60
Strom/100%xImax
40
20
0
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
Zeit
50
30
10
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
Temperatur/°C
-10
-30
-50
Zeit
5.Tipps:
1. Wenn die Kühlkörpertemperatur (Bild1) deutlich über die Umgebungstemperatur ansteigt, dann
ist der Kühlkörper zu klein dimensioniert. In diesem Fall ist er entweder zu vergrößern oder ein
Lüfter einzusetzen, um die Leistungsfähigkeit zu erhöhen.
2. Der niedrigste zu erreichende Temperaturwert liegt bei einstufigen Elementen etwa 70K unter
der Temperatur der warmen Seite. Bitte beachten Sie bei der Bewertung Ihres Aufbaus, dass die
Temperatur der warmen Peltier-Seite aus thermodynamischen Gründen immer etwas höher ist, als
auf dem Kühlkörper zu erkennen ist.
3. Bringen Sie den Temperatursensor an eine Stelle des zu temperierenden Bereiches, welche in
der Nähe des Peltierelementes liegt, um die Temperatur zu erfassen, die das Peltierelement
tatsächlich erreicht. (Bild 1)
4. Der Kühlkörper muss in der Lage sein, die Summe aus transportierter Wärmeenergie und der
elektrischen Energie abzuführen.
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