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Régulation puissance peltier



  1. #1
    bidbid21

    Régulation puissance peltier


    ------

    Bonjour à tous.
    Je sais que ce sujet des modules peltier a été traité à mainte et mainte reprise mais après pas mal de recherches, j'aurais besoin d’éclaircissements sur le sujet.
    Après avoir réparé une cave à vin dont l’élément peltier avait grillé (les deux faces chaudes), Je me suis mis en tête de vouloir améliorer le fonctionnement.
    Sur internet ces modules ont tendances à avoir mauvaise réputation notamment pour leurs mauvais rendements (0.5 selon tous le monde). Je souhaitais partir sur une régulation PID -> PWM, or apparemment le PWM est très déconseillé sur ces modules (effet seedback en période Off et vibration des matériaux). Par-contre, plusieurs personnes fessaient mention de l'utilisation d'un limiteur de tension ou courant (convertisseur buck)
    Ce qu'il serait possible d'utiliser un arduino avec des capteurs de température qui piloterait un convertisseur buck pour la régulation de puissance du module peltier?
    Sinon concernant le rendement, en regardant les courbes constructeurs, j'ai été surpris de voir que le COP peut être positif dans certaine conditions qui correspondrait à l'utilisation d'une cave à vin.
    Pouvez vous me confirmer ce cas d'usage:
    Dans une pièce à 25°c et une t° de consigne de 12°, au démarrage, I = 100*%/Imax (rendement 0,5). Ensuite au fur et a mesure de la baisse de température la puissance est diminué (le rendement augmente). Si les éléments sont correctement calibrés, il est possible d'avoir un fonctionnement nominal à I = 30*%/Imax soit un rendement de 1,5 (face froide 10° et face chaude 27°). Mon raisonnement est-il correct?
    Merci

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  2. Publicité
  3. #2
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Régulation puissance peltier

    Bonjour,

    Sur internet ces modules ont tendances à avoir mauvaise réputation notamment pour leurs mauvais rendements (0.5 selon tous le monde). Je souhaitais partir sur une régulation PID -> PWM, or apparemment le PWM est très déconseillé sur ces modules (effet seedback en période Off et vibration des matériaux). Par-contre, plusieurs personnes fessaient mention de l'utilisation d'un limiteur de tension ou courant (convertisseur buck)
    La différence entre un buck et ce que tu nommes ici "PWM" est que seul le premier est doté d'un filtre en sortie.

    Ce qu'il serait possible d'utiliser un arduino avec des capteurs de température qui piloterait un convertisseur buck pour la régulation de puissance du module peltier?
    De base, l'arduino est prévu pour générer un PWM à 490 Hz (fonction analogwrite(.)). Il est possible de réaliser un buck complet avec ce PWM en ajoutant un étage LC de filtrage en sortie. Néanmoins, la fréquence de découpage très basse demanderait un "gros filtre". Plusieurs solutions pour éviter cela :
    - changer la fréquence de découpage en la multipliant, par exemple, par 100 ;
    - utiliser la sortie PWM de l'arduino pour générer un PWM de fréquence supérieure mais de rapport cyclique augmenté ;
    - utiliser un "vrai" régulateur buck intégré, réalisant le découpage et la boucle de régulation.
    La première solution est simple à mettre en œuvre et très versatile (http://www.ti.com/lit/an/spra873/spra873.pdf), la seconde est sale, la troisième est simple et propre.
    On trouve également des solutions intégrées pour la gestion de TEC : https://www.analog.com/en/parametricsearch/11053
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  4. #3
    bidbid21

    Re : Régulation puissance peltier

    Bonjour,
    Merci pour ce retour.
    Concernant les modules intégrés spécialisés, je ne suis pas très intéresse car je souhaite garder la main sur la partie gestion de température (affichage écran, lampe...)
    Par-contre j'ai une question concernant la PWM justement (question large aussi bien pour ce cas que d'autre comme des moteur ou sources lumineuses) qui est comment définir la fréquence de travail.Quelle influence à t'elle sur le rendement? que ce passe t'il si elle est trop élevée (en khz?)
    Merci

  5. #4
    penthode

    Re : Régulation puissance peltier

    Commander ton peltier en TOR

    Sera suffisant et bien plus simple
    Là où le mensonge prolifère, la tyrannie s'annonce ou se perpétue.

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Régulation puissance peltier

    Bonjour,

    Le choix de la fréquence d'un PWM n'est généralement pas évident... Il resulte d'un compromis entre des critères poussant à choisir une fréquence basse (rendement, évacuation des pertes, impact des éléments parasites, contraintes CEM...) et d'autres poussant à choisir une fréquence élevée (taille des éléments de filtrage, volonté de ne pas faire de bruit, etc.).
    Suivant le domaine, on trouvera des fréquences de commutation très variées, entre 50 Hz-équivalent dans un convertisseur DC-DC multi-niveau (e.g. MMC), à peine une dizaine de kHz pour un convertisseur de traction ferroviaire, autour de 20-200 kHz pour les convertisseurs secteur pour l'électronique grand-public, et plusieurs centaines de kHz, voire 2 MHz, pour certains convertisseurs basse-tension (e.g. dans un PC).

    En pratique, pour un bricoleur, le choix n'est pas évident. Pour une commande de moteur ou lorsque le filtrage externe n'est pas nécessaire, quelques centaines de Hz à qq kHz peut convenir. Il peut être intéressant de se placer juste au-dessus de 20 kHz pour éviter de rendre audible le convertisseur. Si un bon filtrage est nécessaire, il est possible de découper à 100-200 kHz, mais cela demande de prendre déjà quelques précautions dans la conception & réalisation physique du convertisseur.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

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