Hej, jag har kikat lite på nätet om peltierkylning och har lite problem för att få fram vilken typ av kylfläns som passar mig, och kameran som skall kylas.
Jag har en kamera som skall kylas ner till ca 20 grader under omgivningstemp.
Kameran kommer inte bli speciellt varm av sig själv så vi kan förutsätta att den avger tämligen lite värme. (omgivande temp plus 5 grader kan vi räkna med här)
Den har ett eloxerad aluminiumhus som jag kommer ha en 3m thermal pad på mellan peltiern och kamerahuset.
Datan på paden är:
Thermal Conductivity: 1.2w/m-K
Breakdown Voltage: Above 4kv/mm
Tensile Strength:>180 Kgf/cm2
Datan på peltiern är:
TEC1-12706 Thermoelectric Cooler Peltier 12V 60W
Voltage(V): 12V Umax (V): 15.4V Imax (A): 6A
QMax (W) : 92W
Dimensions : 40mm x 40mm x 3.6mm
peltiern kommer väl troligtvis att limmas på kylflänsen, som inte bör vara för stor... kanske max 300gram
Vilken storlek och utformning på kylflänsen är att föredra, fläkt antar jag är ett måste för bästa effekt?
MVH
Räkna fram kylfläns till peltier
Re: Räkna fram kylfläns till peltier
3m mellanlägg verkar vara lite väl häftigt.
Jag skulle nog titta på kylare till datorer.
Jag skulle nog titta på kylare till datorer.
Re: Räkna fram kylfläns till peltier
Haha, kanske skulle förtydliga att det är fabrikatet 3M på pad'en, den är på 0,5mm 
Jo datorkylare har jag kollat på, men frågan är hur stor kylare man behöver för att få den mängden kylning jag vill nå?
Jo datorkylare har jag kollat på, men frågan är hur stor kylare man behöver för att få den mängden kylning jag vill nå?
Re: Räkna fram kylfläns till peltier
Räkna med att du vill kyla bort 100W. Om du har en kylfläns som har en termisk resistans på 0,1K/W så kommer du att ligga 10°C över lufttemperaturen på den varma sidan av din peltier. Bättre kylning är ju alltid bättre, men måste vägas mot kostnad, vikt och storlek.
Re: Räkna fram kylfläns till peltier
så om jag vill ligga på 20 grader under omgivande temp så behöver jag en kylfläns på 0,3K/W eller hur menar du?
Re: Räkna fram kylfläns till peltier
Nej, hur i hela friden kom du fram till det?
0,1K/W*100W=10K=10°C Dvs den temperatur skillnad som flänsen behöver för att transportera ort 100W värme. Om kylflänsen är på 0,3K/W så kommer den att bli 30°C över lufttemperaturen.
0,1K/W*100W=10K=10°C Dvs den temperatur skillnad som flänsen behöver för att transportera ort 100W värme. Om kylflänsen är på 0,3K/W så kommer den att bli 30°C över lufttemperaturen.
Re: Räkna fram kylfläns till peltier
Skjöt från höften... Så det räcker med en kylare med 0,1K/W för mig? 
Re: Räkna fram kylfläns till peltier
Det var ett räkneexempel, vad som är lämpligt i ditt fall får du fundera på. Det skulle nog inte vara fel med en bättre än så.
Re: Räkna fram kylfläns till peltier
Hur stor yta utgör isoleringen "3m thermal pad" ?
Vad slags isolering är det mellan sensor och framsida med optik mm?
Vilken effekt tar sensorn egentligen? ett kylobjekt som förbrukar 0 W kommer att gå till peltierns maximala differens som ligger på runt 60 °C.
Foto eller illustration ??
Vad slags isolering är det mellan sensor och framsida med optik mm?
Vilken effekt tar sensorn egentligen? ett kylobjekt som förbrukar 0 W kommer att gå till peltierns maximala differens som ligger på runt 60 °C.
Foto eller illustration ??
Re: Räkna fram kylfläns till peltier
Hej, ytan på pad'en är också 40x40 mm vilket ger 1600 mm2
Hur isoleringen ser ut mellan optik och chip vet jag ej, men aluhuset kommer kylas bakifrån.
Här finns lite bilder iaf, http://www.zwoptical.com/eng/Cameras/ASI120/index.asp
Här är lite data på sensorn också: http://www.aptina.com/products/image_sensors/ar0130cs/
Den ligger på 270mw så frågan är hur varm den blir...
Hur isoleringen ser ut mellan optik och chip vet jag ej, men aluhuset kommer kylas bakifrån.
Här finns lite bilder iaf, http://www.zwoptical.com/eng/Cameras/ASI120/index.asp
Här är lite data på sensorn också: http://www.aptina.com/products/image_sensors/ar0130cs/
Den ligger på 270mw så frågan är hur varm den blir...
Re: Räkna fram kylfläns till peltier
Vet inte riktigt vart man ska börja.
För att bestämma i förväg exakt hur stort som behövs etc. behöver du veta termiska resistansen för kamerahuset, räkna ut hur mycket du behöver kyla för att sedan räkna ut värmeeffekten som utvecklas på varma sidan.
blueint nämnde maximala temperaturdifferansen för peltier till 60 grader.
Med andra ord, varma delen får inte bli varmare än 40 grader jämfört med omgivningstemperaturen. Du nämnde tidigare att effekten var på 60W, så termiska resistansen borde inte vara högre än 40K/60W (0,666667K/W)
För att bestämma i förväg exakt hur stort som behövs etc. behöver du veta termiska resistansen för kamerahuset, räkna ut hur mycket du behöver kyla för att sedan räkna ut värmeeffekten som utvecklas på varma sidan.
blueint nämnde maximala temperaturdifferansen för peltier till 60 grader.
Med andra ord, varma delen får inte bli varmare än 40 grader jämfört med omgivningstemperaturen. Du nämnde tidigare att effekten var på 60W, så termiska resistansen borde inte vara högre än 40K/60W (0,666667K/W)
Re: Räkna fram kylfläns till peltier
Paden sitter alltså mellan sensor och peltier, inte runtom sensor och peltier för att skydda mot värme?
Re: Räkna fram kylfläns till peltier
Utkast, om man utgår från att padden sitter emellan så blir det:
\(T_{amb}\ =\ R_{kyl}\times(P_{peltier}+P_{sensor}+P_{leak})\ +\ T_{peltdiff}\ +\ R_{pad}\times(P_{sensor}\ +\ P_{leak})\ +\ T_{sensor}\)
\(P_{peltier}\ =\ (P_{sensor}\ +\ P_{leak})\times{k_{COP}}\)
\(T_{amb}\ =\ Omgivande\ lufttemperatur\ [K]\)
\(R_{kyl}\ =\ Termisk\ resistans\ för\ den\ yttersta\ kylflänsen\ [K/W]\)
\(P_{peltier}\ =\ Avgiven\ effekt\ från\ peltier\ elementet\ [W]\)
\(P_{sensor}\ =\ Avgiven\ effekt\ sensorn\ [W]\)
\(P_{leak}\ =\ Effekt från\ läckage\ [W]\)
\(T_{peltdiff}\ =\ Differans\ genom\ peltierelementet\ [K]\)
\(R_{pad}\ =\ Termisk\ resistans\ för\ padden\ [K/W]\)
\(k_{COP}\ =\ Effektivitetsfaktor på kylflänsen\)
För enkelhetens skull kan man förstås räkna i celsius [°C]
\(T_{amb}\ =\ 40^°{C}\)
\(R_{kyl}\ =\ okänd\ [K/W]\)
\(P_{peltier}\ =\ okänd\ [W]\)
\(P_{sensor}\ =\ 0.270\ [W]\)
\(P_{leak}\ =\ 1.0\ [W]\) (gissning!)
\(T_{peltdiff}\ =\ -60\ [K]\)
\(R_{pad}\ =\ 1.2\ [K/W]\)
\(k_{COP}\ =\ 3\) (60% elektricitet 30% kyla dvs för att dra ur 5W termisk energi krävs det tillförsel av 10 W elenergi)
Effekten för peltierelementet:
\(P_{peltier}\ =\ (P_{sensor}\ +\ P_{leak})\times{k_{COP}}\)
\(P_{peltier}\ =\ (0.270\ +\ 1)\times{3}\ =\ 3.81\ W\)
En hake kan vara att för att upprätthålla en viss temperatur kanske peltiern behöver mer elenergi som kräver bättre kylfläns, som kräver mer elenergi som kräver ännu bättre kylfläns osv..!
Samband för temperaturkedjan:
\(T_{amb}\ =\ R_{kyl}\times(P_{peltier}+P_{sensor}+P_{leak})\ +\ T_{peltdiff}\ +\ R_{pad}\times(P_{sensor}\ +\ P_{leak})\ +\ T_{sensor}\)
Bryt ut \(R_{kyl}\):
\(R_{kyl}\ =\ \frac{T_{amb}\ -\ T_{peltdiff}\ -\ R_{pad}\times(P_{sensor}\ +\ P_{leak})\ -\ T_{sensor}}{P_{peltier}+P_{sensor}+P_{leak}}\)
Sätt in:
\(R_{kyl}\ =\ \frac{40+273.15\ -\ (-60)\ -\ 1.2\times(0.270\ +\ 1.0)\ -\ -20}{3.81+0.270+1.0}\ =\ 23.32\ K/W\)
Kylelementet måste klara minst 23.32 K/W (eller?)
Om omgivande luft är 20 °C och sensorn skall hålla 0 °C krävs det istället 15.44 K/W för att kylflänsen skall klara uppgiften.
Edit00: Lagt till beräkning av effekt från peltierelementet
Edit01: Tagit med sensorns temperatur .. och k_COP definition
Edit02: Uträkning
Edit03: Beräkning med omgivande luft = 20 °C
\(T_{amb}\ =\ R_{kyl}\times(P_{peltier}+P_{sensor}+P_{leak})\ +\ T_{peltdiff}\ +\ R_{pad}\times(P_{sensor}\ +\ P_{leak})\ +\ T_{sensor}\)
\(P_{peltier}\ =\ (P_{sensor}\ +\ P_{leak})\times{k_{COP}}\)
\(T_{amb}\ =\ Omgivande\ lufttemperatur\ [K]\)
\(R_{kyl}\ =\ Termisk\ resistans\ för\ den\ yttersta\ kylflänsen\ [K/W]\)
\(P_{peltier}\ =\ Avgiven\ effekt\ från\ peltier\ elementet\ [W]\)
\(P_{sensor}\ =\ Avgiven\ effekt\ sensorn\ [W]\)
\(P_{leak}\ =\ Effekt från\ läckage\ [W]\)
\(T_{peltdiff}\ =\ Differans\ genom\ peltierelementet\ [K]\)
\(R_{pad}\ =\ Termisk\ resistans\ för\ padden\ [K/W]\)
\(k_{COP}\ =\ Effektivitetsfaktor på kylflänsen\)
För enkelhetens skull kan man förstås räkna i celsius [°C]
\(T_{amb}\ =\ 40^°{C}\)
\(R_{kyl}\ =\ okänd\ [K/W]\)
\(P_{peltier}\ =\ okänd\ [W]\)
\(P_{sensor}\ =\ 0.270\ [W]\)
\(P_{leak}\ =\ 1.0\ [W]\) (gissning!)
\(T_{peltdiff}\ =\ -60\ [K]\)
\(R_{pad}\ =\ 1.2\ [K/W]\)
\(k_{COP}\ =\ 3\) (60% elektricitet 30% kyla dvs för att dra ur 5W termisk energi krävs det tillförsel av 10 W elenergi)
Effekten för peltierelementet:
\(P_{peltier}\ =\ (P_{sensor}\ +\ P_{leak})\times{k_{COP}}\)
\(P_{peltier}\ =\ (0.270\ +\ 1)\times{3}\ =\ 3.81\ W\)
En hake kan vara att för att upprätthålla en viss temperatur kanske peltiern behöver mer elenergi som kräver bättre kylfläns, som kräver mer elenergi som kräver ännu bättre kylfläns osv..!
Samband för temperaturkedjan:
\(T_{amb}\ =\ R_{kyl}\times(P_{peltier}+P_{sensor}+P_{leak})\ +\ T_{peltdiff}\ +\ R_{pad}\times(P_{sensor}\ +\ P_{leak})\ +\ T_{sensor}\)
Bryt ut \(R_{kyl}\):
\(R_{kyl}\ =\ \frac{T_{amb}\ -\ T_{peltdiff}\ -\ R_{pad}\times(P_{sensor}\ +\ P_{leak})\ -\ T_{sensor}}{P_{peltier}+P_{sensor}+P_{leak}}\)
Sätt in:
\(R_{kyl}\ =\ \frac{40+273.15\ -\ (-60)\ -\ 1.2\times(0.270\ +\ 1.0)\ -\ -20}{3.81+0.270+1.0}\ =\ 23.32\ K/W\)
Kylelementet måste klara minst 23.32 K/W (eller?)
Om omgivande luft är 20 °C och sensorn skall hålla 0 °C krävs det istället 15.44 K/W för att kylflänsen skall klara uppgiften.
Edit00: Lagt till beräkning av effekt från peltierelementet
Edit01: Tagit med sensorns temperatur ..
och k_COP definitionEdit02: Uträkning
Edit03: Beräkning med omgivande luft = 20 °C
Re: Räkna fram kylfläns till peltier
Känns som något är fel när kallare sensortemperatur kräver sämre kylfläns
Men högre läckageeffekt kräver iaf bättre kylfläns
Sedan behöver man nog ta med kylflänsen i temperaturkedjan men det går nog bra ändå och krånglar till det i onödan.
Men högre läckageeffekt kräver iaf bättre kylfläns
Sedan behöver man nog ta med kylflänsen i temperaturkedjan men det går nog bra ändå och krånglar till det i onödan.
-
Anders Olsson
- Inlägg: 1109
- Blev medlem: 3 september 2010, 15:17:20
- Ort: Lysekil
Re: Räkna fram kylfläns till peltier
Hej!
Jag har lekt en del med liknande grejor genom åren, ska försöka sammanfatta lite.
Till att börja med: Skall du kyla 20 grader så måste du fundera på hur du hanterar kondens/is på den kylda delen.
Vi använde en Alogee Alta U9: http://www.ccd.com/pdf/U9.pdf på jobbet för en massa år sedan.
Vi brukade köra den på -20C och den kyls med en peltier med maxeffekt på ca 40W (men kyleffekten hos peltierelement störtdyker med ökad temperaturskillnad, så den lär bara kylt med några watt vid -20C)
Dom hade löst problemet med kondens genom att endast kyla sensorn och ha sensorn inkapslad i ett utrymme fyllt med torr argongas.
Trots det hade vi problem med isbildning vid några tillfälle, inneslutningen var tydligen inte helt tät.
Att bara kyla 20 grader under rumstemperatur klarar du med en ganska liten kylfläns skulle jag tro.
Jag har precis byggt färdigt en luftkylare som har en peltier snarlik din (drar ca 4A vid 12V, ca 60 grader max temperaturdifferens)
På den kalla sidan som kyler luften sitter det en sån här: http://se.farnell.com/h-s-marston/cp464 ... Ntt=936911
Igenom den går ett luftflöde på ca 0,5-1 liter/sekund och kylflänsen håller då en temperatur på ca 3 grader vid 21 graders rumstemperatur.
Den varma sidan kyls av en sån här: http://www.komplett.se/k/ki.aspx?sku=503504
Det är inte den mest effektiva kylaren och inte den tystaste fläkten, men den är kompakt, vilket var viktigt i min applikation.
Den varma sidan ligger på ca 40 grader inne vid peltierelementet. Termisk resistans för denna kylare är ca 0,4 grader/W.
Du kan lätt hitta en CPU-kulare med 0,2 grader/W om den får vara lite större än ovanstående.
Vid 3 grader på kylflänsen, rumstemperatur 21 grader och 40% luftfuktighet blir det för övrigt snabbt kondens på kylflänsen. Det rinner vattendroppar från den inom en halvtimme eller så.
Jag har lekt en del med liknande grejor genom åren, ska försöka sammanfatta lite.
Till att börja med: Skall du kyla 20 grader så måste du fundera på hur du hanterar kondens/is på den kylda delen.
Vi använde en Alogee Alta U9: http://www.ccd.com/pdf/U9.pdf på jobbet för en massa år sedan.
Vi brukade köra den på -20C och den kyls med en peltier med maxeffekt på ca 40W (men kyleffekten hos peltierelement störtdyker med ökad temperaturskillnad, så den lär bara kylt med några watt vid -20C)
Dom hade löst problemet med kondens genom att endast kyla sensorn och ha sensorn inkapslad i ett utrymme fyllt med torr argongas.
Trots det hade vi problem med isbildning vid några tillfälle, inneslutningen var tydligen inte helt tät.
Att bara kyla 20 grader under rumstemperatur klarar du med en ganska liten kylfläns skulle jag tro.
Jag har precis byggt färdigt en luftkylare som har en peltier snarlik din (drar ca 4A vid 12V, ca 60 grader max temperaturdifferens)
På den kalla sidan som kyler luften sitter det en sån här: http://se.farnell.com/h-s-marston/cp464 ... Ntt=936911
Igenom den går ett luftflöde på ca 0,5-1 liter/sekund och kylflänsen håller då en temperatur på ca 3 grader vid 21 graders rumstemperatur.
Den varma sidan kyls av en sån här: http://www.komplett.se/k/ki.aspx?sku=503504
Det är inte den mest effektiva kylaren och inte den tystaste fläkten, men den är kompakt, vilket var viktigt i min applikation.
Den varma sidan ligger på ca 40 grader inne vid peltierelementet. Termisk resistans för denna kylare är ca 0,4 grader/W.
Du kan lätt hitta en CPU-kulare med 0,2 grader/W om den får vara lite större än ovanstående.
Vid 3 grader på kylflänsen, rumstemperatur 21 grader och 40% luftfuktighet blir det för övrigt snabbt kondens på kylflänsen. Det rinner vattendroppar från den inom en halvtimme eller så.
