Verwendung von Peltier-Elementen

[mlippert]

Im Prinzip ist das die Leistung die ein guter CPU-Kühler mit Ventilator, der sich praktischerweise auch an ein Netzteil anschließen lässt, noch wegschaffen kann.

[Segu]

Und wenn man einen LM317 als Stromregler missbraucht und einen Transistor dahinter packt, der die 10mA - 1.5A um den gewünschten Betrag multipliziert?

Oder ein paar LM317 parallel schliessen?



R1 könnte ja auch ein Poti sein.

@mlippert,

ich habe Nicolas am Anfang falsch verstanden. Ich dachte, es gehe im darum, dass eine Schaltung gegen Ströme ab 8A gesichert sind. Nicht, dass er im Prinzip ein Drosselventil einbauen will. 

[K. Koch]

Hallo Thorsten,

Eine Kühlbox oder eine Gefierschrank sind zwar Ideal aber nicht zwingend erforderlich. Ich hab sogar noch solch ein Gefrierschlittenmikrotom von Satorius und müsste nur den Gefrierhalter auf mein Jung-Rotationsmikrotom umbauen. Laut Anleitung gibt es diese Halter sogar als Zubehör, aber das Handling mit der CO2 Flasche, ist mir zu umständlich, daher grübele ich an einer Peltier-Lösung, ich auf mein Rotationsmikrotom aufsetzten kann.

ja, das wäre dann auch eine Idee das Rotationsmikrotom in einen Mini-Gefrierschrank zu stellen, mit einer Kurbelverlängerung durch ein Loch an der Seite, und einer halbhohen Glasabdeckung vorne. Dann hat man schon mal die -18°C, und das Peltier Element kühlt noch weiter runter. Das Messer ist dann auch schön kühl.

Übrigens mache ich mir beim Scheiden mehr sorgen über die mechanische Belastung, die auf die empfindlichen Halbleiter-Elemente wirken. Es müsste schon irgendwie ein Sandwich sein, bei dem das Peltier eine Trägerpatte kühlt. Dabei ist das Peltier mit Distanzhülzen so zwischen Trägerplatte und Kühlkörper montiert, dass die Verschiebungskräfte nur auf die Trägerplatte und die Montageschrauben wirkt. Hierzu gibt es Anleitungen im Internet, um den optimalen Wärmeübertrag bei gegebenen Anpressdruck zu gewährleisten.

Dazu hatte ich diese Aluplatte mit 2 Kunstoffschrauben oben draufgeschraubt, bzw. das Peltier-Element damit eingeklemmt. Wobei das aber wohl nicht so extreme Kräfte aushält. Aber beim Schneiden konnte ich da kein Problem feststellen.

Als Kühlflüssigkeit habe ich normales Wasser aus einem Kanister mit Tauchpumpe verwendet: Das Wasser ist nach Durchfließen des Kühlkörpers wieder in den Kanister zurückgeflossen, der Wasserdruck war niedrig genug dass mein geklebter Kühlkörper nicht geplatzt ist.
Wenn man es richtig gut machen will könnte man als Kühlflüssigkeit vielleicht Wasser mit Frostschutzmittel nehmen, und den Kanister vorher in der Tiefkühler stellen. Ist sicherlich ein Unterschied ob auf der heißen Seite +10°C oder -18°C sind...

Über Fotos von Basteleien anderer Forumsteilnehmer würde ich mich freuen

Viele Grüße
K. Koch

[Wolfgang Prüfert]

Hallo,

ich verstehe in dem Thread momentan nicht, warum man versuchen sollte, bei konstanter Spannung die Stromstärke zu regeln.

Peltiers funktionieren in weiten Bereichen unabhängig von der angelegten Spannung. Also kann man bequem die Spannung so regeln, dass die Stromstärke (und nur die bestimmt den Temperaturgradient) den gewünschten Kühleffekt hat. In meiner Diss hatte ich jedenfalls eine Konstantstromquelle am Peltier, um kleine Temperaturdifferenzen zu erzeugen, und habe mich niemals um die angelegte Spannung kümmern müssen. Ich brauchte aber auch keine 100W Leistung - damit kann man ja ein halbes Hähnchen einfrieren ;-)

Mechanisch würde ich mir keine Sorgen machen - die Peltiers, die ich benutzt habe, verwenden zwei verschieden dotierte Siliziumkristalle. Diese sind mechanisch nicht totzukriegen und halten auch rohe Behandlung (z.B die mechanischen Spannungen, wenn man sie in flüssiges Helium taucht) klaglos aus.

Ich verstehe auch nicht, warum man auf -20 Grad kommen will für eine Mikrotom-Anwendung. Ich schneide am liebsten bei -1, damit die Klinge an der Schnittfläche durch Druck(!) das Eis verflüssigt. Bei wieviel Grad funktionieren denn professionelle Gefriermikrotome?? Große Temperaturgradienten sind mit normalen Peltiers nicht so gut zu bewerkstelligen, da der warme und der kalte Pol je nach Bauart nur unter einem Zentimeter entfernt liegen.

Zugegeben - ich schneide nur Pilze und nur mit der Hand, und verwende ein kleines Peltier nur gelegentlich, um sehr kleine Pilzstückchen im Eis mechanisch zu fixieren, damit ich leichter einen Handschnitt machen kann. Die Regler hat mal ein Pilzfreund in Kleinserie vertrieben, aber so weit ich das überblicke, ist im wesentlichen ein Potentiometer drin.

Grüße,


Wolfgang Prüfert

[mlippert]

Nönö, es geht nicht wirklich darum bei konstanter Spannug den Strom zu regeln, ich wüsste auch nicht wie das gehen sollte. Die LM317 würde ich da eher nicht empfehlen, dass ist doch recht umständlich damit auf 8 A zu kommen. Ich würde auch nur entweder die Spannung regeln oder eine Festspannung (12 V) anlegen wenn es RICHTIG kalt werden soll. Ansonsten sollte man eher über eine Temperaturreglung nachdenken ;-)

[K. Koch]

Hallo,
wenn ich mich recht entsinne hatte ich auch einfach ein 12V/15A Netzteil angeschlossen. Bei 12V (bzw. 13,1V oder so...) war der Strom < 10 A, sonst hätte das mein Multimeter nicht messen können 
Viele Grüße
K. Koch

[T. Ebbinghaus]

Hallo Herr Prüfert,

erstmal vielen Dank für die wertvollen Tipps. In diesem Text demonstriere ich gerne mal meine Unkenntnis, ich bin auf dem Gebiet Anfänger, aber irgendwo muss man ja mal anfangen...

Ich brauchte aber auch keine 100W Leistung - damit kann man ja ein halbes Hähnchen einfrieren ;-)

Sie fragen warum - ich frage mich, wie  das Vieh ins Mikrotom einzuspannen kann und woher ich so breite Messer bekomme 

Mechanisch würde ich mir keine Sorgen machen - die Peltiers, die ich benutzt habe, verwenden zwei verschieden dotierte Siliziumkristalle. Diese sind mechanisch nicht totzukriegen und halten auch rohe Behandlung (z.B die mechanischen Spannungen, wenn man sie in flüssiges Helium taucht) klaglos aus.

Ich habe den Link so verstanden, das lateral wirkende Stösse schleichend zu einem Bruch der Halbleiter führen können. Wenn es nur einer ist macht es wohl nichts aus, aber es werden mit der Zeit immer mehr. Irgendwie finde ich das auch verständlich, da es sich um eine spröde Keramik handelt. Da Sie bei einem Rotationsmikrotom schnell hintereinander einige hundert solche Lateralstösse auf die Keramik geben, kann ich mir Schäden dieser Art sehr gut vorstellen. Ich weiss nicht, wie oft sie ein und den selben Peltier in fl. Helium getaucht haben und ob die Kraftwirkung vergleichbar ist: Beim Mikrotom haben Sie immer die selbe Stossrichtung. Wie oft konnten Sie das machen, bevor der Peltier seine Leistung verändert hat?

Ich verstehe auch nicht, warum man auf -20 Grad kommen will für eine Mikrotom-Anwendung. Ich schneide am liebsten bei -1, damit die Klinge an der Schnittfläche durch Druck(!) das Eis verflüssigt. Bei wieviel Grad funktionieren denn professionelle Gefriermikrotome?? Große Temperaturgradienten sind mit normalen Peltiers nicht so gut zu bewerkstelligen, da der warme und der kalte Pol je nach Bauart nur unter einem Zentimeter entfernt liegen.

Weil es geschrieben steht
Nein, ernsthaft. ich weiss es nicht. Die CO2 Köpfe arbeiten bei ca. dieser Temperatur. Ich halte aber eine Regelung je nach Anwendungszweck bis ca. -20°C für sinnvoll. Dazu muss der Aufbau diese Minimaltemperatur grundsätzlich erreichen. Auch sollte eine Messerkühlung vorgesehen werden. Aufgrund des geringen Abstandes denke ich über die Kopplung zweier Elemente und eine Wasserkühlung nach ....

Übrigens arbeitet ein mir sehr nahe stehendes Jung Gefriermikrotom ( - nein ich habe nichts damit zu tun, kann bei den Kollegen aber jederzeit vorsprochen) zwischen -5 und -40°C, die Hauptenwendungen sind jedoch zwischen -15 und -20°C. Daher bin ich auf die -20°C gekommen.

Beste Grüsse
Thorsten

[Wolfgang Prüfert]

Hallo,

Irgendwie finde ich das auch verständlich, da es sich um eine spröde Keramik handelt.

Silizium kristallisiert in Diamant-Struktur. Die 1:1-Mischung - SiliciumCarbid, - ebenfalls im selben Kristallgitter - wird als Schleifmittel auf Schmirgelpapier verkauft. Ich habe mal versucht ein Stück Silicium im Achat-Mörser kleinzumahlen. Das geht, aber ist ein ganz schöner Kraftakt. Von "spröder Keramik" also keine Spur.

Aber am Peltier gibt es natürlich mechanisch empfindlichere Teile ...

Da Sie bei einem Rotationsmikrotom schnell hintereinander einige hundert solche Lateralstösse auf die Keramik geben, kann ich mir Schäden dieser Art sehr gut vorstellen.

Hier demonstriere ich meine Unkenntnis über Mikrotome. So beschrieben, haben Sie natürlich Recht. Ich habe meinen einen Peltier über Jahre benutzt und keine Störungen erlebt, aber laterale Stöße sind natürlich eine andere Belastung.

Stellen Sie sich ein Peltier als zwei Platten vor, die über 100 -1000 kleine Silicium -Säulen miteinander verbunden sind. Wenn Sie das in der beschriebenen Weise ständig im gleichen Winkel lateral Schock-belasten, würden irgendwann die Säulen aus ihrer Verankerung gerissen. Ich weiß gar nicht, wie die Säulen elektrisch leitend paarweise miteinander verbunden werden. Eine Bruchstelle reicht aber, damit das ganze Bauteil einen "Wackelkontakt" bekommt (also keine schleichende Leistungsveränderung).

Grüße,


Wolfgang Prüfert