Enceinte réfrigérée par module Peltier, MOSFET et µContrôleur

[invitedca01a58]

Bonjour

J'aimerais demander votre avis sur le montage ci-dessous. Je dois réfrigérer une boîte d'environ 25x25x5cm jusqu'à environ 5° pendant 3 à 4 semaines à l'aide d'un module Peltier (pour hibernation artificielle de bourdon).

La température est mesurée avec un DHT22 et décodée à l'aide d'un Arduino NANO. Accessoirement, elle est visible sur un afficheur LCD et la consigne de température est modifiable mais ceci n'est pas représenté sur le schéma pour éviter l'encombrement.

L'Arduino commande l'alimentation du module Peltier TEC1-12706 par l'intermédiaire d'un MOSFET IRF530 commandé par un driver MCP1407.

J'ai prévu une diode aux pattes de la self mais je ne sais pas que choisir ? Est-ce qu'une 1N5822 ou 1N4007 pourrait convenir ? J'ai ça en réserve.

L'alimentation du Peltier provient d'une ancienne alimentation de PC.

Le Peltier est évidemment monté sur un radiateur de microprocesseur refroidi par son ventilateur.

Au départ, je pensais commander le MOSFET par le PWM de l'Arduino, mais après lecture du forum, il semble que le module Peltier n'aime guerre le PWM. Il est peut-être préférable de tester la température toute les minutes (par exemple) et de rendre le MOSFET passant ou non passant selon le résultat de la mesure.
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[PIXEL]

hello ,

as-tu fait un bilan énergétique ( capacité du frigo , isolation, puissance du peletier ) avant de te lancer ?

[DAUDET78]

Un Peltier n'aime pas le PWM car, quand il est alimenté il fait du froid et quand il n'est pas alimenté, c'est un mauvais isolant thermique et il réchauffe le frigo !

Donc, il faut alimenter le PELTIER avec du DC qui provient d'une alimentation à découpage programmable.
Ton schéma est donc mauvais.

[invitedca01a58]

Hello Pixel,

Non, je n'ai pas fait de bilan énergétique. Je ne sais d'ailleurs pas comment on fait ça. Le module dépense 60w au maximum. Avec un rendement de 10% cela fait 6w efficace. L'enceinte mesure 25x25x5cm. Il contient une vingtaine de boîtes d'allumettes avec chaque fois une reine de bourdon en hibernation. La quantité de chaleur qui y rentre dépend du volume de l'enceinte, de son isolation et de la T° extérieure. L'isolation dépendra de la facilité ou la difficulté d'atteindre la consigne de température. On peut certainement aller plus loin dans les calculs mais cela me dépasse.

Hello DAUDET78,

L'alimentation par PWM date du début du projet. Mais peut-on encore parler de PWM si la période "ON" dure un certain nombre de minutes avec une réévaluation par mesure de la T° atteinte toutes les minutes ?

Je crois comprendre que tu aimerais que l'alimentation du module ne soit jamais coupée. Mais il faut quand même une régulation, ne fusse qu'en fonction de la T° extérieure qui peut varier. Faut-il alors faire varier la tension d'alimentation du module ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[DAUDET78]

Je crois comprendre que tu aimerais que l'alimentation du module ne soit jamais coupée.

C'est pas moi qui aimera ... mais le Peltier !

Mais il faut quand même une régulation, ne fusse qu'en fonction de la T° extérieure qui peut varier. Faut-il alors faire varier la tension d'alimentation du module ?

Ta température externe est toujours supérieure à 5° ?
Tes bestioles ne dégagent pas de calorie ?

Donc, il faut toujours refroidir, un peu, beaucoup , passionnément !
Tes 5° , il y a une fourchette de stabilité ou c'est 5,000000° ?

PS : Utiliser un ArduiMachin pour réfrigérer une couveuse .... c'est de la confiture au cochon ! Une CTN, un ampliOP, un convertisseur de puissance et c'est torché !
PS : tu as la datasheet du Peltier ?

[DAT44]

Bonjour,
si tu est en TOR la diode la self et les deux condos ne serve a rien, si tu reste en PWM, la cathode de la diode ne vas pas sur le fil noir, mais sur le fil rouge (+12V) du module Peltier, elle doit être de type rapide et doit pouvoir supporter les 6 ampères que consomme le module.

[DAUDET78]

Je dois réfrigérer une boîte d'environ 25x25x5cm jusqu'à environ 5°

As tu penser à la conception thermique de ta boite ?
Si tu refroidis d'un seul coté, tu va avoir un gradient de température dans ta boite. Le Peltier sera à 3° et la face opposée à 9° (par exemple).
- Soit il faut mettre plusieurs Peltier pour diversifier les sources de froid
- soit il faut faire une enceinte thermique d'égalisation ( genre bain-marie ou une grosse boite de cuivre) qui va répartir les frigories

Evidemment, le tout dans une boite en polystyrène de 10 cm d'épaisseur

Bref, faut faire marcher les neurones avant de penser à l'électronique !
PS : un régulateur sympa http://www.ebay.fr/itm/90V-250V-Digi...oAAOSwInxXM2ly

[invitedca01a58]

Hello DAUDET78,

C'est pas moi qui aimera ... mais le Peltier !

Oui, la T° extérieure est toujours supérieure à 5°. Normalement elle ne descend pas sous les 12°.

Ce n'est pas 5,000° mais aux environs de 5° (fourchette d'environ 2° au-dessus ou en-dessous).

Les Bourdons dégagent certainement de la chaleur mais cela reste probablement négligeable car il n'y en a qu'une vingtaine maximum et ils sont en hibernation.

Je suis prêt a abandonner l'Arduino mais je ne me sens pas à la hauteur pour concevoir une alimentation capable de délivrer le courant nécessaire.

Je ne dispose pas non plus de la datasheet du module peltier. Sais-tu où la trouver ?

Je pensais placer le module Peltier au milieu du couvercle et éviter ainsi un gradient de T° trop important. Evidemment, les coins de la boîte seront un peu plus chauds que le centre mais il ne devrait pas y avoir une différence de T° énorme. A la limite, un petit ventilateur dans la boîte permettrait peut-être de résoudre le problème.

Je possède un contrôleur de T° presque similaire à celui que tu proposes sur ebay. Il me sert à régler la T° d'une boîte servant à faire monter la pâte à pain (30°). Le problème est qu'il fonctionne aussi en mode ON/OFF comme l'Arduino. Quand la T° de consigne est atteinte, il coupe l'alimentation jusqu'à ce que la T° redescende sous l’hystérésis. (En contrôle du froid, il fonctionne évidemment en mode inverse).


Hello DAT44,

Merci pour tes précisions. Je suppose que TOR veut dire "tout ou rien" ?

[DAUDET78]

Je suis prêt a abandonner l'Arduino mais je ne me sens pas à la hauteur pour concevoir une alimentation capable de délivrer le courant nécessaire.

Tu achètes une alimentation 12V X ampères

Je ne dispose pas non plus de la datasheet du module peltier. Sais-tu où la trouver ?

Sans la référence ....

Je possède un contrôleur de T° presque similaire à celui que tu proposes sur ebay. Il me sert à régler la T° d'une boîte servant à faire monter la pâte à pain (30°). Le problème est qu'il fonctionne aussi en mode ON/OFF comme l'Arduino. Quand la T° de consigne est atteinte, il coupe l'alimentation jusqu'à ce que la T° redescende sous l’hystérésis. (En contrôle du froid, il fonctionne évidemment en mode inverse).

Ce n'est pas un problème. En parallèle sur le contact, tu mets une résistance de puissance pour, en position Off, laisse passer en permanence, par exemple, 0,5A. courant suffisant pour maintenir le fonctionnement du Peltier, mais pas congeler tes bestioles

[invitedca01a58]

Tu achètes une alimentation 12V X ampères

Une alimentation PC ne peut-elle convenir ?
Ou bien une comme sur la photo ci-dessous ?

(la datasheet) Sans la référence ....

A part la photo qui est banale, tous les renseignements que j'ai sont ceux-ci:

TEC1-12706 12706 TEC Thermoelectric Cooler Peltier 12V New of semiconductor refrigeration TEC1-12706 2pcs/lot
Description :
Get ice cold in minutes or heat to boiling by simply reversing the polarity, used for numerous applications from CPU coolers to alternate power sources, or even for your own
custom car drink warmer/cooler.
Since they consit primarily of semiconductor material sandwiched between ceramic plates and have no moving parts
Model: TEC1-12706
Size: 40mm x 40mm x 4mm
Operates from 0~15.2V DC and 0~6A
Operates Temperature: -30\'C to 70\'C
Max power consumption: 70 Watts
These devices must be used in conjunction with a heat sink to avoid burned
Each device is full inspected and tested

mais je n'ai pas trouvé le TEC1-12706 dans datasheetcatalog.com

Ce n'est pas un problème. En parallèle sur le contact, tu mets une résistance de puissance pour, en position Off, laisse passer en permanence, par exemple, 0,5A. courant suffisant pour maintenir le fonctionnement du Peltier, mais pas congeler tes bestioles

C'est une exellente idée.
Mais alors, ne puis-je pas placer une telle résistance entre le drain et la source du MOSFET dans mon schéma ? De cette manière, lorsque le MOSFET est non passant, il passe encore 0,5A, c'est à dire 6W ?

[DAUDET78]

Une alimentation PC ne peut-elle convenir ?

Si, à condition de charger le 5V avec un truc qui consomme 2A (certaines alims ATX n'aiment pas être à vide sur le 5V)

mais je n'ai pas trouvé le TEC1-12706 dans datasheetcatalog.com

http://www.thermonamic.com/TEC1-12706-English.PDF

Mais alors, ne puis-je pas placer une telle résistance entre le drain et la source du MOSFET dans mon schéma ? De cette manière, lorsque le MOSFET est non passant, il passe encore 0,5A, c'est à dire 6W ?

Oui, mais pourquoi veux tu utiliser un µC alors que tu as le truc tout fait pour dix balles ???? avec affichage, réglage de tous les paramètres, sonde étanche, modèle alimenté en 230V AC ou 12VDC, joli boitier, réglages sauvegardés en cas de coupure de courant . Tu veux réinventer le fil chaud à couper le beurre ?

Si tu persistes et signes, il faut utiliser un NMOS TTL et tu n'as pas besoin de driver
réponse #10 figure (I) http://forums.futura-sciences.com/el...onique.html#10

[invitedca01a58]

Je m'excuse pour la photo ci-dessus. J'ai oublié de la cadrer avant de l'envoyer.

[invitedca01a58]

à condition de charger le 5V avec un truc qui consomme 2A (certaines alims ATX n'aiment pas être à vide sur le 5V)

Je crois que j'ai l'une ou l'autre alim de PC qui reste allumée sans charge sur le 5V.

Merci beaucoup pour la datasheet du module Peltier.

pourquoi veux tu utiliser un µC alors que tu as le truc tout fait pour dix balles ???? avec affichage, réglage de tous les paramètres, sonde étanche, modèle alimenté en 230V AC ou 12VDC, joli boitier, réglages sauvegardés en cas de coupure de courant . Tu veux réinventer le fil chaud à couper le beurre ?

Suite à ton idée de shunt avec une résistance de puissance laissant passer un peu de courant, mon franc est tombé. J'abandonne l'idée du µC et j'opte pour le thermostat tout fait, d'autant plus que j'en possède encore deux à la maison (version précédante de ce que tu proposes). C'est avec ça que j'ai construit mon enceinte à lever la pâte (voir fichier joint).
Je suis parti du µC Aduino parce qu'au début je pensais utiliser le WPM pour commander un MOSFET. J'ai ensuite changé mon fusil d'épaule quand j'ai envisagé de ne mesurer la T° que toutes les minutes. L'idée du shunt par une résistance de puissance pour éviter de couper entièrement le courant transforme le ON/OFF en "Fort/Faible" et permet d'utiliser directement le thermostat tout fait.
Je vais retravailler la proposition de schéma et je tiendrai le forum au courant.

[DAUDET78]

Je crois que j'ai l'une ou l'autre alim de PC qui reste allumée sans charge sur le 5V.

Qu'elles s'allument, c'est une chose.
Que le 12V soit bien stabilisé sans charge sur le 5V, c'est une autre !

[invitedca01a58]

Si c'est nécessaire, il est encore temps d'ajouter une résistance sur le 5V.

[DAUDET78]

A la louche, je pense qu'en stand-by, il faudrait shunter le contact avec une résistance qui laisse passer 2A. La tension aux bornes du Peltier est alors d'environ 6V.
Donc une résistance de 3 ohm 15W.
On peut approvisionner des 10 Ohm 5W
- Avec 3 résistances en parallèle, on fait une 3,3 Ohm 15W
- Avec 4 résistances en parallèle, on fait une 2,5 Ohm 20W

Pour les tests, avec 6 résistances , on doit pouvoir trouver la bonne valeur
http://www.gotronic.fr/art-resistanc...-8486-2831.htm
http://www.ebay.fr/itm/15-Pcs-5W-Wat...EAAOSwMtxXtXPH

[RomVi]

Bonjour

Ce projet n'est à mon avis pas une très bonne idée. Il faut une bonne conception de la boite et un refroidissement très efficace du module pour atteindre 5°C.

Pourquoi ne pas mettre ces insectes directement un réfrigérateur ?

[PIXEL]

amha , il faut revenir aux fondamentaux , et surtout voir ce qui existe

et ce qui existe : ce sont les glacières de camping

en prenant un exemple au hasard de gogol :

http://www.le-jardin-de-catherine.co...Q&gclsrc=aw.ds

on constate qu'un modèle bien isolé ( c'est une marque sérieuse) offre , pour un volume de 20 litres,
un différentiel de 16° !

ce qui veut dire que si la température ambiante dépasse 21° ce qui est courant , tu ne peux plus atteindre 5° dans l'enceinte !

et ce sans ventilation ! dommage pour les bestioles

donc je plussoie mes camarades : fausse bonne idée, qui va t'expédier dans le mur.

[invitedca01a58]

Pendant que je réfléchissais de mon côté, les messages se sont accumulés. Donc, je réponds dans l'ordre.

Hello DAUDET78

je pense qu'en stand-by, il faudrait shunter le contact avec une résistance qui laisse passer 2A. La tension aux bornes du Peltier est alors d'environ 6V.
Donc une résistance de 3 ohm 15W.

Je n'ai pas trop compris ton calcul ou je n'ai pas trop compris la datasheet (voir graphique ci-dessous). La courbe de 2A correspond à la courbe verte. Elle démarre un peu en-dessous de 4,5V et crée une différence de T° d'environ 40° en montant jusqu'à 6V. Mais n'est-ce pas trop ? Ne vaudrait-il pas mieux se limiter à la courbe de 1A ? Et comment arrives-tu à une résistance de 3 Ohm 15W ?

Hello RomVI

Pourquoi ne pas mettre ces insectes directement un réfrigérateur ?

Parce que les bourdons sont dérangés par le bruit de la porte qu'on ouvre et par le bruit du moteur. Ils doivent rester dans le calme. Cfr aussi la réponse à PIXEL.

Hello PIXEL
La boîte que j'ai choisi a une contenance de 10 litres et le module consomme 120W maximum alors que la glacière de camping contient 20 à 25 litres avec une puissance de 54W et une isolation de 19 mm d"épaisseur. Voilà pourquoi il est limité à un différentiel de 16°, ce qui n'est déjà pas mal pour une batterie de voiture (contrairement à ce que tu penses, il y a une ventilation par ventilateur à travers les fentes qu'on voit à peine sur le couvercle). Je n'ai pas ces limitations puisque je prends le courant du secteur.

[RomVi]

La boîte que j'ai choisi a une contenance de 10 litres et le module consomme 120W maximum alors que la glacière de camping contient 20 à 25 litres avec une puissance de 54W et une isolation de 19 mm d"épaisseur. Voilà pourquoi il est limité à un différentiel de 16°, ce qui n'est déjà pas mal pour une batterie de voiture (contrairement à ce que tu penses, il y a une ventilation par ventilateur à travers les fentes qu'on voit à peine sur le couvercle). Je n'ai pas ces limitations puisque je prends le courant du secteur.

Comme dit précédemment il serait préférable de faire un bilan thermique complet.
Il y a 2 points qui limitent fortement la température à laquelle on peut descendre, ce sont l'isolation de la boite et le qualité de la jonction thermique du module avec l'air coté chaud.
Il n'est pas certain qu'un module de 120W te permette de descendre plus bas, car la chaleur devient alors plus difficile à dissiper.

Le mieux serait que tu fasses un essai avec ta boite et les radiateurs prévus, en alimentant le module en continu, et en regardant la température mini que tu atteins dans la boite.
Si tu peux arriver en dessous de la température souhaitée, en ajustant éventuellement la tension d'alimentation, je te conseillerai alors de ne pas réguler le module directement, mais de réguler la puissance à dissiper coté froid, en ajoutant une petite résistance chauffante.

[DAUDET78]

Et comment arrives-tu à une résistance de 3 Ohm 15W ?

Sur la courbe que tu donnes pour un deltaT de 40° , il faut 6V d'alimentation et donc 2A
Donc la résistance doit faire (12-6)/2= 3 ohm .
Donc la résistance doit faire (12-6)*2= 12 W donc on prend 15W ou plus.

Parce que les bourdons sont dérangés par le bruit de la porte

Donc attention si tu dois mettre une ventilation forcée

[invitedca01a58]

Hello RomVi

Le mieux serait que tu fasses un essai avec ta boite et les radiateurs prévus, en alimentant le module en continu, et en regardant la température mini que tu atteins dans la boite.

C'est effectivement la première chose à faire dès que le montage est fait.

Ci-dessous, le radiateur de refroidissement que je compte utiliser: un Zalman aluminium-cuivre très silencieux (voir photo).

Pour l'isolation thermique, les côtés de la boîte sont légèrement inclinés et je me demandais s'il n'est pas plus facile de monter un coffre externe en bois, avec des parois droites distantes des parois de la boîte d'environ 5 cm et de remplir l'espace entre les deux de mousse isotherme (voir photo).

Le module Peltier est monté sur le couvercle et surmonté du ventilateur.

[DAUDET78]

Et à l'intérieur, comment se fait le contact thermique entre la face froide du Peltier et tes Aliens ?

[invitedca01a58]

Hello DAUDET78

Cette fois, j'ai bien compris ton raisonnement. Je me demande d'ailleurs pourquoi j"étais dans le cirage la première fois.

J'ai trouvé des résistances de 1 Ohm 50W. En en mettant 3 en série, ça le fait, non ?

[invitedca01a58]

Hello DAUDET78

Les bourdons sont chacun dans une boite d'allumette. Une vingtaine de boites sont posées sur le fond. Si nécessaire, le fond peut être surélevé par une plaque de polystyrène expansé, mais pas trop sinon la diffusion du froid risque d'être trop inégale.

[DAUDET78]

Si nécessaire, le fond peut être surélevé par une plaque de polystyrène expansé, mais pas trop sinon la diffusion du froid risque d'être trop inégale.

Surtout pas !
Il faut les poser sur une plaque d'ALU de 10mm (au besoin percé de trou) pour avoir une température uniforme et une inertie thermique importante.
Et tu mets ton capteur de régulation température sur cette plaque

J'ai trouvé des résistances de 1 Ohm 50W. En en mettant 3 en série, ça le fait, non ?

par exemple

[RomVi]

Hello RomVi


C'est effectivement la première chose à faire dès que le montage est fait.

Ci-dessous, le radiateur de refroidissement que je compte utiliser: un Zalman aluminium-cuivre très silencieux (voir photo).

Pour l'isolation thermique, les côtés de la boîte sont légèrement inclinés et je me demandais s'il n'est pas plus facile de monter un coffre externe en bois, avec des parois droites distantes des parois de la boîte d'environ 5 cm et de remplir l'espace entre les deux de mousse isotherme (voir photo).

Le module Peltier est monté sur le couvercle et surmonté du ventilateur.

Il faudrait effectivement l'isoler, sur toutes les faces. Si tu as le temps le mieux serait de faire un petit schéma du montage définitif, et je dois pouvoir estimer les performances du truc.

[invitedca01a58]

Hello DAUDET78,

Je vois que j'ai encore beaucoup de choses à apprendre. Je pensais que relever le fond avec un isolant était une bonne idée. Au lieu de cela, le fond est constitué d'aluminium qui conduit bien la chaleur (et le froid !).

Hello RomVi,

Je vais essayer de faire un schéma demain. Le plus difficile est le couvercle car il ne faut pas que l'isolant gène la circulation de l'air dans le radiateur.

[RomVi]

Dans la boite la ventilation n'est pas indispensable, car la puissance échangée est bien plus faible. Il est possible de mettre également une plaque d'alu sous le couvercle, relié à la face froide du module. La plaque sur la face inférieure n'est pas une mauvaise idée, mais il faut éviter de la mettre en contact avec le fond, on peut la séparer avec une couche d'air, ou un peu d'isolant.

[DAUDET78]

Moi, je verrais bien une boite en polystyrène de 100mm Avec des étagères en ALU de 10mm

le Peltier est plaqué sur l'ALU
Une plaque de cuivre avec un échangeur à eau évacue les calories. L'air est le plus mauvais fluide calorifique, l'eau le meilleur
http://www.banggood.com/fr/One-Pcs-8...p-1075825.html
C'est une idée de base à broder .....