Entwurf der Reglerschaltung

Ich muss einen Regler für meine Abschlussarbeit entwerfen, aber ich brauche wirklich Hilfe, bitte!

Das Thema: - Ein Temperaturregler für einen kleinen Kühlschrank

Einige Details: - der Regler muss ein Peltier-Element steuern, das die Luft im Kühlschrank kühlt - das Peltier-Element arbeitet mit 12 V und 5 A - zuerst brauche ich eine Schaltung, die die Temperatur misst, dann wird ihr Ergebnis mit a verglichen festen Wert, und abhängig von der Differenz zwischen den 2 Werten wird das Peltier-Element gesteuert

Was ich getan habe: - das Bild zeigt eine handgezeichnete Schaltung handgezeichnete Schaltung, die ich auf einer Testplatine getestet habe  die Ergebnisse des Tests sind rot geschrieben - ich habe die Temperatur über einen pn-Übergang (ein als Diode geschalteter Bipolartransistor) gemessen -
seitdem Die Spannungsänderung mit der Temperatur ist sehr gering (ca. 2,5 mV / Grad), ich habe sie durch einen Operationsverstärker verstärkt, der so realisiert wurde, dass eine Offsetspannung erhalten wurde, um nur die Spannungsänderung von einigen mV zu verstärken. - dann gibt es einen Komparator, der die gemessene Spannung mit einer gegebenen Spannung (über ein Potentiometer) vergleicht
- am Ausgang gibt es einen Leistungs-MOSFET, der das Peltier-Element steuert

Nachdem ich diese Schaltung realisiert hatte, verstand ich, dass ich zur Steuerung des Peltier-Elements 5A am Ausgang des Komparators benötige. Außerdem muss die Gruppe MOSFET-Peltier mit 20 V versorgt werden, damit das Peltier-Element 12 V saugen kann und es für den MOSFET noch 8 V bleiben. Ich habe die Schaltung in Spice 4 simuliert würzen(unter Verwendung einiger ähnlicher Komponenten wie in der Realität und Simulation des Peltiers durch einen Widerstand von 2,4 Ohm), um die Komponenten dann richtig dimensionieren zu können. Aber schon nach dem Amp ist die Spannung nicht gleich der auf dem Testboard gemessenen und später steigen die Differenzen. Ich habe versucht, die Widerstände des Komparators so zu variieren, dass ich an seinem Ausgang 5 A erhalte, aber egal wie sehr ich sie variiere, das Ergebnis bleibt ungefähr gleich.

Was ich noch nicht verstehe: Mir wurde gesagt, ich solle den Peltier per PWM ansteuern, aber erstens habe ich in diesem Forum gelesen, dass das keine gute Idee ist und zweitens verstehe ich nicht, warum ich PWM brauchen sollte, da die Schaltung, die ich bereits realisiert habe, den Peltier steuert. Wie auch immer, ich habe eine Schaltung mit einem 555-Timer unter der ursprünglichen Schaltung gezeichnet.

Bitte helfen Sie mir, meine Schaltung so zu ändern, dass sie funktioniert! Und wenn Sie könnten, helfen Sie mir auch zu verstehen, wie und warum ich PWM verwenden sollte.

Vielen Dank!

Ich habe gerade alles geändert, was Sie vorgeschlagen haben, und auch die Schaltung für PWM hinzugefügt. Denkst du, es ist in Ordnung?komplette Schaltung

Wenn Sie die PWM und einen Thermistor verwenden, würde dies den Arbeitszyklus ändern, um die Temperatur zu ändern?
Warum nicht einfach einen kleinen Mikrocontroller verwenden?
Ich realisiere diese Schaltung für meine Diplomarbeit und darf keinen Mikrocontroller verwenden. Alles muss mit diskreten Komponenten gemacht werden.
Ist ein Thermistor nicht ein diskretes Bauteil? Die Verwendung des Ebers-Moll-Modells, um Temperatur und Spannung in Beziehung zu setzen, klingt nach einem ziemlich ungenauen Prozess.
Ja, du hast recht! Leider hat mich mein Professor gebeten, es zu benutzen, aber er wird mir danach nicht mit Ratschlägen helfen ...

Antworten (1)

Ich habe Ihre Schaltung in LTSpice gezeichnet und konnte sie überhaupt nicht zum Laufen bringen.

Ich habe Q1 und R1 durch eine Spannungsquelle und einen Simulations-DC-Sweep ersetzt. Ihre erste OP07-Stufe hat keine Versorgung, ich habe das hinzugefügt, aber das OP-Modell scheint fehlerhaft zu sein. Ich habe es durch einen LTC7652 ersetzt, der in LTSpice bereitgestellt wird.

Ich verstehe den Sinn von R2 nicht (bitte kläre mich auf!), also habe ich das entfernt.

Ich bin mit dem Konzept der pn-Übergangsmessung nicht ganz vertraut, aber für diese Anwendung brauchen Sie wahrscheinlich nur einen Auslösepunkt, an dem der Peltier beginnt. Der Auslösepunkt an U3 (zweite OP-Stufe) scheint vom Potentiometer auf fast 5 V eingestellt zu sein. Um diese Spannung zu erreichen, muss die Eingangsspannung von 0,62 V um das 8-fache verstärkt werden. Aber die erste Stufe ist so eingestellt, dass sie 1+825/1 = x826 verstärkt. Ich habe R4 auf 8k umgestellt.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich bin sicher, Sie möchten dies ein wenig modifizieren, aber die Simulation scheint gut zu laufen. Übrigens ist die Body-Diode des MOSFET in Ihrem handgezeichneten Schaltplan in die falsche Richtung gezeichnet.

Die PWM-Lösung würde in Kombination mit der obigen Schaltung funktionieren, wenn Sie Pin 4 (Reset) an den Ausgang des zweiten OP (Komparator) anschließen. Sie müssen jedoch die Spannungen vom Komparator anpassen, damit die 555-Schaltung nicht gebraten wird. Überprüfen Sie das Datenblatt des von Ihnen verwendeten 555-Chips und teilen Sie die Ausgabe des OP entsprechend auf. Der 555 kann dann den NMOS direkt von seinem Ausgang aus ansteuern.

Ich gebe keinen Hinweis darauf, ob Sie PWM für Peltziers verwenden sollten oder nicht, da ich die Informationen nicht schlüssig finde. Olin hat in der anderen Peltzier-Frage im Forum einen Punkt, dass mechanische Belastung das Element mit der Zeit zerstören könnte.

Ich habe gerade die von Ihnen vorgeschlagenen Änderungen vorgenommen, mit dem einzigen Unterschied, dass ich ein anderes NMOS verwendet habe, da ich das von Ihnen verwendete in Spice nicht finden konnte, und tatsächlich scheint alles zu funktionieren. Ich hoffe nur, dass es auch auf dem Testboard funktioniert :) Nochmals vielen Dank für Ihre Hilfe!
Hat jemand einen Rat bezüglich der Verwendung von pwm?
Hinweis zu PWM hinzugefügt.
Meinst du, ich sollte von Pin 3 den 1k-Widerstand und dann direkt den NMOS anstelle des Bipolartransistors in meiner handgezeichneten Schaltung anschließen? Oder sollte ich eine andere Schaltung verwenden, zum Beispiel die hier: learn.sparkfun.com/tutorials/led-light-bar-hookup/…
Ich habe in der Anfangsfrage ein Bild der kompletten Schaltung hinzugefügt, da ich es nicht geschafft habe, in diesem Kommentar Bilder hinzuzufügen.
Ja, Sie können den 555-Ausgang über einen Widerstand mit dem NMOS-Gate verbinden. Vielleicht ist 1k in Ordnung, der 555 kann wahrscheinlich mit noch geringerem Widerstand umgehen. Das 555-Reset-Signal kann direkt mit dem Ausgang des zweiten OP verbunden werden, wenn der Chip damit umgehen kann (die meisten können).
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