Peltier Element

[Martin Clausen]

Hallo NG,

ich möchte gerne ein Peltier Element zur Kühlung eines Photomultipiers
einsetzen.
Meine Frage: Wie montiert man die Dinger eigentlich? Die sind doch
sicherlich bruchempfindlich, oder? Geht nur klemmen?
Dann habe ich bei dem Datenblatt (von Reichelt) folgendes gelesen:
"Die Lebenserwartung eines RS-TE-Elements liegt erfahrungsgemäß bei
mindestens 120.000 Arbeitszyklen."
Was bedeutet dabei ein Arbeitszyklus? Wenn ich die Temperaturregeln möchte,
dann werde ich das Element ständig ein und ausschalten, da sind 120K
schnell zu sammen. Es muß sich also um Zyklen RT => Arbeitstemperatur => RT
handeln, oder?

Alle weiteren Hinweise zum Betrieb erwünscht!

Schon mal Danke für alle Tips.

Gruß
Martin

 

[MaWin]

Martin Clausen <XnoiseXAT@XrotgradpsiXDOTX.de> schrieb im Beitrag <Xns93D3C0894200Enoiserotgradpside@194.97.5.16>...

Die sind doch sicherlich bruchempfindlich,

Noe. Metall.

Geht nur klemmen?

Genau. Loecher reinbohren sollte man nicht

Es muß sich also um Zyklen RT => Arbeitstemperatur => RT handeln, oder?

Ja.

Alle weiteren Hinweise zum Betrieb erwünscht!

Korrosion ist ein Problem bei Kondenswasser. Dann gehen sie in 1 Jahr kaputt.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

 

[Olaf Kaluza]

Martin Clausen <XnoiseXAT@XrotgradpsiXDOTX.de> wrote:

Meine Frage: Wie montiert man die Dinger eigentlich? Die sind doch
sicherlich bruchempfindlich, oder? Geht nur klemmen?

Also so richtig offiziell werden die geklemmt und mit
Drehmomentschluessel angeschraubt.

Dann habe ich bei dem Datenblatt (von Reichelt) folgendes gelesen:
"Die Lebenserwartung eines RS-TE-Elements liegt erfahrungsgemäß bei
mindestens 120.000 Arbeitszyklen."

Keine Ahnung, aber meine Erfahrung sagt etwa 2-4 Jahre
Dauerbetrieb. Die sind dann aber nicht kaputt sondern verlieren an
Wirkungsgrad. Allerdings gehen sie dann exponentiell in den Zustand
'kaputt' ueber.

Alle weiteren Hinweise zum Betrieb erwünscht!

Denke daran das sich kein Wasser auf/in dem Teil niederschlagen darf
wenn es kaelter als seine Umgebung ist. Es gibt dafuer extra welche
die mit Silikon verschlossen sind.

Olaf


--
D.i.e.s.S. (K.)

 

[Frank Scheffski]

On 10 Aug 2003 16:53:08 GMT, Martin Clausen
<XnoiseXAT@XrotgradpsiXDOTX.de> wrote:

Hallo NG,

ich möchte gerne ein Peltier Element zur Kühlung eines Photomultipiers
einsetzen.
Meine Frage: Wie montiert man die Dinger eigentlich? Die sind doch
sicherlich bruchempfindlich, oder? Geht nur klemmen?

Kleben mit Wärmeleitkleber wäre eine Alternative, einspannen ist wohl
der übliche Weg. Kommt halt ein bißchen auf die mechanischen
Gegebenheiten an (Bauform des Photomultipliers).
Wenn Du das Element zwischen zwei Kühlkörper einspannst, wirst Du
einen Distanzklotz brauchen, damit zwischen kalter und warmer Seite
etwas Platz für die Isolierung bleibt. Denk dran, daß auf der heißen
Seite, gegenüber der kalten, etwa die doppelte Energie abgeführt wird
und der Distanzklotz somit auf die kalte Seite gehört.

Dann habe ich bei dem Datenblatt (von Reichelt) folgendes gelesen:
"Die Lebenserwartung eines RS-TE-Elements liegt erfahrungsgemäß bei
mindestens 120.000 Arbeitszyklen."
Was bedeutet dabei ein Arbeitszyklus? Wenn ich die Temperaturregeln möchte,
dann werde ich das Element ständig ein und ausschalten, da sind 120K
schnell zu sammen. Es muß sich also um Zyklen RT => Arbeitstemperatur => RT
handeln, oder?

Ein optimaler Teillastbetrieb sollte im getakteten Zustand erfolgen.
In dem Moment, in dem Du das Element abschaltest, schlägt die
Temperatur der heißen Seite sofort auf die kalte durch. Die
Energiebilanz ist besch... und die Temperatur auf der kalten Seite ist
nie auf einen konstanten Wert zu bekommen.

Wenn Du dann eine PWM baust, sollte es ein leichtes sein, die
Pulsbreite in Abhängigkeit zur Außentemperatur zu bringen, um ein
zwangsweises Abschalten bei Untertemperatur zu Vermeiden.

Das Kondenswasserproblem ist übrigens auch nicht zu verachten.

Viel Erfolg

Frank

 

[Frank Scheffski]

On 10 Aug 2003 17:37:05 GMT, "MaWin" <me@privacy.net> wrote:

Martin Clausen <XnoiseXAT@XrotgradpsiXDOTX.de> schrieb im Beitrag <Xns93D3C0894200Enoiserotgradpside@194.97.5.16>...

Die sind doch sicherlich bruchempfindlich,

Noe. Metall.

Innen ja, außen relativ spröde Keramik.
Die erste Ecke war schneller ab, als ich "papp" sagen konnte!


MfG

Frank

 

[kai-martin knaak]

On Sun, 10 Aug 2003 16:53:08 +0000, Martin Clausen wrote:

Meine Frage: Wie montiert man die Dinger eigentlich? Die sind doch
sicherlich bruchempfindlich, oder?

Mäßig.
Man _kann_ sie zerbrechen, wenn man es darauf anlegt.
Beim Klemmen sollte man mit einer hauchdünnen Schicht
Wärmeleit-Paste den Wärme-Übergangswiderstand kein halten.

Geht nur klemmen?

Man kann auch kleben. Das hat den Vorteil, dass Du keine
Bolzen und Scharuben hast, über die die ein Teil der Wäeme
als thermischen Kurzschluss gleich wieder zurück fließt.
Für besondere Ansprüche bei denen besonders viel Wärme
durch das Peltier-Element gepumpt wird, gibt es teuren
Spezialkleber. Wenn die Wärmelast nicht so riesig ist,
wie das zum Beispiel beim Photomultiplier der Fall sein
dürfte, tut es auch ordinärer Zweikomponenten Epoxidkleber.
Man sollte nur darauf achten, dass man mit wenig Kleber
auskommt. Schließlich hat auch der Spezial-Kleber einen
deutlich höheren Wärmewiderstand als das Alu des Kühlkörpers.

Dann habe ich bei dem Datenblatt (von Reichelt) folgendes gelesen:
"Die Lebenserwartung eines RS-TE-Elements liegt erfahrungsgemäß bei
mindestens 120.000 Arbeitszyklen."
Was bedeutet dabei ein Arbeitszyklus? Wenn ich die Temperaturregeln möchte,
dann werde ich das Element ständig ein und ausschalten, da sind 120K
schnell zu sammen. Es muß sich also um Zyklen RT => Arbeitstemperatur => RT
handeln, oder?

Damit ist wohl in der Tat jeweils ein Heiz-Puls gemeint.
Ein gepulster Betrieb ist für Peltierelemente nicht wirklich gut
geeignet. Zum einen geht die Effizienz in den Keller. Zum anderen
führen die ständigen Temperaturwechsel auf die Dauer zu Mikrorissen.

Was hält Dich davon ab, das Peltierelement mit Dauerstrom
zu betreiben? Gerade bei Photomultiplier kommt es doch auf
die absolute Temperatur nicht so sehr an, wenn es nur schön
kalt ist.

Die in den Datenblättern angegebene maximal erreichbare
Differenztemperaturen zwischen oben und unten ist übrigens
nur unter günstigen Umständen erreichbar. Du ersparst Dir
Ärger, wenn Du bei der Auswahl eher von der Hälfte ausgehst.
Wenn höhere Temperaturdifferenzen gewünscht sind, sollten man
zwei oder Peltiers übereinander stapeln.

Die Hersteller (z.B. Melcor) haben meist recht informative
Seiten im WWW.

Tschüss,
---<(kaimartin)>---


--
Kai-Martin Knaak
kmkn@tem-messtechnik.de
gpg-key: http://pgp.mit.edu:11371/pks/lookup?search=kai-martin&op=index&exact=on

 

[Frank Scheffski]

On Mon, 11 Aug 2003 01:27:54 +0200, kai-martin knaak
<kmk@familieknaak.de> wrote:

Damit ist wohl in der Tat jeweils ein Heiz-Puls gemeint.

Dann hätte mein Peltier nach 60sec zu 2kHz kaputt sein müssen!

Ein gepulster Betrieb ist für Peltierelemente nicht wirklich gut
geeignet. Zum einen geht die Effizienz in den Keller. Zum anderen
führen die ständigen Temperaturwechsel auf die Dauer zu Mikrorissen.

Die 120.000 Zyklen meinen mit Sicherheit Raumtemperatur ->
Minimalthemperatur -> Raumtemperatur.
Alles andere ist IMHO Quatsch.


MfG

Frank

 

[kai-martin knaak]

On Mon, 11 Aug 2003 04:48:42 +0200, Frank Scheffski wrote:

Damit ist wohl in der Tat jeweils ein Heiz-Puls gemeint.

Dann hätte mein Peltier nach 60sec zu 2kHz kaputt sein müssen!

Der OP meinte:

Wenn ich die Temperatur regeln möchte,
dann werde ich das Element ständig ein und ausschalten

Das habe ich als ich einen 2-Punkt-Regler (miss?)deutet,
der dann im Minuten- bis Sekundentakt ein- und aus-schaltet,
ähnlich wie eine ordinärer Kühlschrank.
Bei den Pulsen von schneller Pulsweitenmodulation kommt es
in der Tat kaum zu großartigen thermischem Hub zwischen den
Perioden. Entsprechend "zählen" die Pulse auch sinnvollerweise
nicht als Zyklus.

Die 120.000 Zyklen meinen mit Sicherheit Raumtemperatur -
Minimalthemperatur -> Raumtemperatur.
Alles andere ist IMHO Quatsch.

Ich war wie gesagt auf die 2-Punkt-Regelschine eingeschwenkt.
Wir sind uns schätzungsweise darin einig, dass die wiederholte
thermische Ausdehnung das Problem macht.

---<(kaimartin)>---

--
Kai-Martin Knaak
kmkn@tem-messtechnik.de
gpg-key: http://pgp.mit.edu:11371/pks/lookup?search=kai-martin&op=index&exact=on

 

[Frank Scheffski]

On Tue, 12 Aug 2003 22:55:10 +0200, kai-martin knaak
<kmk@familieknaak.de> wrote:

Wir sind uns schätzungsweise darin einig, dass die wiederholte
thermische Ausdehnung das Problem macht.

Nicht nur schätzungsweise ;-)


MfG

Frank

 

[Uwe Bonnes]

Frank Scheffski <fscheffski@t-online.de> wrote:
: On 10 Aug 2003 16:53:08 GMT, Martin Clausen
: <XnoiseXAT@XrotgradpsiXDOTX.de> wrote:

:>Hallo NG,
:>
:>ich möchte gerne ein Peltier Element zur Kühlung eines Photomultipiers
....

: Wenn Du dann eine PWM baust, sollte es ein leichtes sein, die
: Pulsbreite in Abhängigkeit zur Außentemperatur zu bringen, um ein
: zwangsweises Abschalten bei Untertemperatur zu Vermeiden.

Auch bei PWM sollte das Peltier nicht mit gepulsten Strom betrieben werden,
also noch eine LC Filter zwischen PWM und Peltierelement schalten...
Die Verlustleistung ist proportional zu sqr(I), die Kuehlleistung aber nur
zu (I) proportional.

Bye

--
Uwe Bonnes bon@elektron.ikp.physik.tu-darmstadt.de

Institut fuer Kernphysik Schlossgartenstrasse 9 64289 Darmstadt
--------- Tel. 06151 162516 -------- Fax. 06151 164321 ----------

 

[Martin Clausen]

kai-martin knaak <kmk@familieknaak.de> wrote in
newsan.2003.08.10.22.20.33.587451@familieknaak.de:

Was hält Dich davon ab, das Peltierelement mit Dauerstrom
zu betreiben? Gerade bei Photomultiplier kommt es doch auf
die absolute Temperatur nicht so sehr an, wenn es nur schön
kalt ist.
Der PMT ist mit Elektronik, die kann laut Hersteller ab ca. 0° aussetzen,

außerdem verschärft sich das Kondenswasserproblem bei niedrigern
Temperaturen und damit die Gefährdung der Elektronik.

Der nächste PMT hat doch besser externe Elektronik.

Gruß
Martin

 

[Andreas Bockelmann]

Martin Clausen schrieb:

Was hält Dich davon ab, das Peltierelement mit Dauerstrom
zu betreiben?

Der PMT ist mit Elektronik, die kann laut Hersteller ab ca. 0° aussetzen,
außerdem verschärft sich das Kondenswasserproblem bei niedrigern
Temperaturen und damit die Gefährdung der Elektronik.

Dennoch könntest Du über eine Stromregelung nachdenken. Steuere das
Peltier mit PWM an, und glätte den Strom mit einem Tiefpass. So hast Du
geringere Verluste als mit einem Linearregler und das Peltier fühlt sich
bei richtiger Dimensionierung des Tiefpasses sauwohl.

--
Mit freundlichen Grüßen
Andreas Bockelmann

Andreas.Bockelmann@gmx.de V+49-162-9850173
Xotzil@T-Online.de xotzil@gmx.de