Peltiercontroller QC-PC-C01H-100
Bedienungsanleitung
Temperaturregler für Heizbetrieb
Lieferumfang:
1 Peltiercontroller QC-PC-C01H-100
1 Temperatursensor NTC 10KΩ (β=3977K)
1 Potentiometer 10KΩ
1 Bedienungsanleitung
Technische Daten:
Abmessung Controller: 65mm x 50mm x 20mm
Temperaturbereich: 0°C – 100°C
Spannungsversorgung: 10V – 24V
Max. Ausgangsspannung: entsprechend Eingangsspannung
Max. Ausgangsstrom 10A
1. Einsatz des Reglers QC-PC-C01H-100
Der Controller QC-PC-C01H-100 wurde entwickelt, um ein Objekt mit Hilfe eines
Peltierelementes zu erwärmen und die Temperatur konstant zu halten. An Stelle des
Peltierelementes ist auch der Einsatz einer Heizfolie oder Ähnlichem möglich. 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
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2. Das Grundprinzip:
Wärmeleitpaste
Temperatursensor
Das Heizen mit Peltierelementen unterscheidet sich fundamental von herkömmlichen
Heizvorgängen, die Energie in Wärme umwandeln, wie etwa eine konventionelle Herdplatte.
Denn hier wird die Wärme auf der eine Seite des Peltierelementes von der angrenzenden
Umgebung abgeführt und auf der anderen Seite wieder abgegeben. Um dieses „Wärmepumpen“
nutzbar zu machen ist ein Aufbau wie in Bild1 herzustellen.
Bild 1:
temperierter Bereich
warme Seite
Peltierelement
(bedruckte
Seite unten)
oder
Wärmeleitfolie
etc.
Kühlkörper
kalte 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 Heizanforderung, wenn also die Zieltemperatur weit über 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
(Heizfolie) liegt, oder schalten Sie mehrere Peltierelemente in Reihe, bis die Summe der
Einzelspannungen mindestens den Wert der Versorgungsspannung erreicht. Es ist dabei 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-C01H100
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.
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4. Einstellen der Temperatur:
Der Controller regelt die Temperatur in einem Bereich von 0°C und 100°C. Beachten Sie bitte,
dass der Regler nur heizen kann. Das erreichen von beispielsweise 0°C ist nur möglich, wenn die
kalte Seite unterhalb dieser Temperatur liegt und den Vorgang somit zu einem Heizvorgang
macht. Es ist sinnvoll, dass bei der ersten Inbetriebnahme Markierungen an das Potentiometer
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) +80°C. Die Grafik
zeigt das charakteristische Regelverhalten. Man erkennt eine harmonische Regelung, mit
optimalen Bedingungen für eine lange Lebensdauer der eingesetzten Peltierelemente.
Stromverlauf Heizen
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
100
90
80
70
60
50
40
Temperatur/°C
30
20
10
0
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
Temperaturv erlauf Heizen
Zeit
5.Tipps:
1. Wenn die Kühlkörpertemperatur (Bild1) deutlich unter die Umgebungstemperatur absinkt, dann
kann die maximal erreichbare Temperatur absinken. Außerdem benötigt Ihr System mehr Energie.
In diesem Fall ist der Kühlkörper entweder zu vergrößern oder ein Lüfter einzusetzen, um die
Leistungsfähigkeit zu erhöhen.
2. Die maximale Heizleistung entspricht etwa der Summe aus thermischer Leistung und
elektrischer Leistung (U mal I)
3. Bringen Sie den Temperatursensor an eine Stelle des zu temperierenden Bereiches, welche in
der Nähe des Peltierelementes liegt. Damit laufen Sie nicht Gefahr, dass Ihr Element auf Grund
unkontrollierten Temperaturgefälles überhitzt.
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