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Come calcolare induttore e condensatore in un filtro LC

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[21] Re: Come calcolare induttore e condensatore in un filtro LC

Messaggioda Foto UtenteAleEl » 27 set 2019, 11:43

Foto UtenteMarcoD
Link datasheet:

https://www.google.com/url?sa=t&source= ... LqFe4th0vf

L'isteresi che imposto è di circa un grado centigrado.
La necessità di regolare la potenza delle celle, come già detto, deriva dal fatto che diminuendo o aumentando la potenza, diminuiscono o aumentano i consumi elettrici e il rumore del raffreddamento (ventole).

Il problema dell'induttore è legato al fatto che, le Peltier, con il PWM si abbassano di rendimento, in quando vengono accese e spente, generando fenomeni di scambi di calore tra lato caldo e freddo. (se ho ben capito da google e dalle discussioni fatte qui sul forum)
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[22] Re: Come calcolare induttore e condensatore in un filtro LC

Messaggioda Foto UtenteAleEl » 27 set 2019, 22:58

Foto UtenteMarcoD scusa l'insistenza, ma con il circuito alla fine cosa devo fare? come devo procedere? Devo modificare qualcosa?

Foto UtenteEcoTan tu mi dicevi di eliminare i condensatori. Devo? perché?
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[23] Re: Come calcolare induttore e condensatore in un filtro LC

Messaggioda Foto UtenteEcoTan » 28 set 2019, 8:39

Di celle di Peltier non so nulla pertanto non posso suggerire modifiche. Il circuito originale prevede una limitazione della corrente istantanea, può darsi che vada bene così com'è per quel particolare tipo di carico. I suoi punti deboli sono:
- La limitazione di corrente è di tipo passivo pertanto il transistor finale scalderà se questa interviene.
- L'alimentazione alle celle è intermittente, non so che inconvenienti potrebbe comportare.
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[24] Re: Come calcolare induttore e condensatore in un filtro LC

Messaggioda Foto UtenteAleEl » 28 set 2019, 9:19

EcoTan ha scritto:- L'alimentazione alle celle è intermittente, non so che inconvenienti potrebbe comportare.


Su questo posso dirtelo:

Le celle di peltier con correnti intermittenti hanno un rendimento ancora più basso (e penso che tu sappia che le Peltier hanno già di loro un rendimento basso).

Ieri sera mi sono documentato per l'ennesima volta, e so dirti che:

- Avere il PWM è utile, in quanto se si spegne di colpo una cella che sta funzionando, le giunzioni tenderanno a trasferire il calore nel lato caldo, su quello freddo, e viceversa, avendo una piccola percentuale di rischio che i cristalli delle giunzioni, o la ceramica stessa, si crepino.


Inoltre, sempre tramite ricerche online, ho scoperto che le specifiche tecniche delle Peltier richiedono un ripple minore dell'1%, per evitare danni e diminuzioni di rendimento.

Testo di un documento dagli USA:

"Ideally, thermoelectric coolers should operate on purely direct current for the best performances. However, a ripple factor of 10% will only result in 1% degradation in temperature difference."

Io l'1% non vorrei averlo come problema. E, dal testo, consigliano un comando in corrente diretta, non pulsante.

Motivo per cui si consiglia un comando PWM con filtro con diodo, induttore e condensatore, per spianare la tensione.

Detto ciò: chi sa aiutarmi a fare questo circuito?
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[25] Re: Come calcolare induttore e condensatore in un filtro LC

Messaggioda Foto UtenteEcoTan » 28 set 2019, 11:31

Secondo me, progettare un circuito non è come progettare una struttura. La seconda deve stare in piedi al primo tentativo, e puoi avvalerti di un coefficiente di sicurezza (nonché di imprese specializzate per la realizzazione, e comunque ci vuole una direzione lavori). Il circuito invece funziona o non funziona, non ci sono coefficienti di sicurezza per questo ma ci sono laboratori di ricerca e sviluppo o esperienze pregresse da riadattare con molta cautela.
Detto questo, confermo che lo stesso comando PWM già presente all'uscita di Arduino, puoi inviarlo a un buck converter tradizionale per avere una uscita regolata in tensione (quasi) continua. La limitazione di corrente continuerà a funzionare ma in modo impreciso come soglia e non più istantaneo, salvo soluzioni miste switching-lineari.
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[26] Re: Come calcolare induttore e condensatore in un filtro LC

Messaggioda Foto UtenteAleEl » 28 set 2019, 11:34

EcoTan ha scritto:Detto questo, confermo che lo stesso comando PWM già presente all'uscita di Arduino, puoi inviarlo a un buck converter tradizionale


E come si fa? Puoi spiegarmelo?
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[27] Re: Come calcolare induttore e condensatore in un filtro LC

Messaggioda Foto UtenteEcoTan » 28 set 2019, 11:54

Fai una bozza con Fidocad e qualche volenteroso si potrà trovare.
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[28] Re: Come calcolare induttore e condensatore in un filtro LC

Messaggioda Foto UtenteAleEl » 28 set 2019, 11:59

EcoTan ha scritto:Fai una bozza con Fidocad e qualche volenteroso si potrà trovare.


Una bozza del circuito che ho messo come screenshot?




Ce l'ho fatta
Spero che sia decente
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[29] Re: Come calcolare induttore e condensatore in un filtro LC

Messaggioda Foto UtenteEcoTan » 28 set 2019, 13:15

Intanto ho girato Q2 ed ho messo il diodo. La parte con R1 è tutta da rivedere, dipende dalle caratteristiche elettriche del finale e del micro, buona l'idea di usare una uscita open collector protetta con uno zener.
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[30] Re: Come calcolare induttore e condensatore in un filtro LC

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 28 set 2019, 17:09

"Ideally, thermoelectric coolers should operate on purely direct current for the best performances. However, a ripple factor of 10% will only result in 1% degradation in temperature difference.".

l'enunciato sopra pare tranquillizzante:
con un ben 10 % ho un degrado della temperatura del 1%,
Supponendo un delta T di 30 C°, 1% corrisponde a 0,3 C°

Nel tuo post iniziale avresti dovuto specificare come requisito del filtro di ridurre il ripple a 62kHz
al 10 % del valore medio.

Io avevo imposto una XL pari a 10 volte la Rcelle, e mi pare lo soddisfi.

Per dimensionare i condensatori, poni una XC pari a 1/10 della Rcelle.
Non ho voglia di fare i calcoli, ma a naso, per C1 e C2 una capacità di 1 uF dovrebbe andare bene. Ceramici, poliestere, elettrolitici ? Da investigare ?

Sei certo che la frequenza del segnale PWM sia 62kHz ? Misurata con oscillo?
62kHz >> periodo 0,16 ms
per esempio duty 50% >> 0,08 ms ON, 0,08 ms OFF.

con quale risoluzione del duty cicle? 8 bit ? >> 1 su 256 valori ? Se cosi OK.
Io mi accontenterei di molto meno ( 4 bit 16 valori)

Il caso peggiore, per il filtraggio, mi pare sia quando il duty cicle del PWM è il 50 %

Io l'1% non vorrei averlo come problema.
Io lo tollererei. :-)

Ho esaminato il data sheet delle celle.
Dai grafici ho ricavato:
che la resistenza è quasi costante a 2,5 ohm.
Il rendimento ( rendimento = Qc(W) / Pelettrica(W) ) per (Th 25C* e deltaT 30 C°)
passa da 0,6 con I = 3 A a 0,3 con I=6 A.
Quindi è meglio alimentare in modo continuo con 3 A, piuttosto che PWM al 50% con 6 A.
Però sarebbe da verificare con delle prove/misure di temperatura


Ora, se vuoi continuare ad essere aiutato, devi rispondere alle seguenti domande:

-Quanto stai facendo è per lavoro o per diletto (studio/sperimentazione senza lucro)?

-Non pari particolarmente esperto in elettronica analogica,
in quale settore le tue competenze sono migliori?

-A cosa ti servono le celle ?

-Stai costruendo un esemplare unico o prevedi di realizzare una preserie/serie ?

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