Peltier-Alterungsdiagnose mit Meerstetter TEC Controller (demnächst verfügbar)

Neue Funktion: Diagnose der Alterung von Peltier-Elementen

Peltier-Elemente gelten als verschleissfrei, doch unter bestimmten Betriebsbedingungen können sie trotzdem altern. Hohe Temperaturen, schnelle Temperaturzyklen und übermässige Betriebsströme beschleunigen den Alterungs-Prozess. Typische Anzeichen für die Alterung sind ein sinkender COP (Coefficient of Performance) und ein steigender Innenwiderstand.

Mit der neuen kostenlosen Funktion der Meerstetter TEC Controller können Sie den Innenwiderstand Ihres Peltier-Elements in Echtzeit überwachen. Ein Anstieg des Innenwiderstands bezogen auf eine Referenztemperatur deutet auf eine fortschreitende Alterung hin. Überschreitet der gemessene Innenwiderstand einen benutzerdefinierten Schwellwert, gibt der TEC Controller optional eine Fehlermeldung aus. Der gemessene Innenwiderstand sowie der definierte Schwellwert sind in der TEC Configuration Software sichtbar. Der Schwellenwert kann dort zudem individuell konfiguriert werden. Beide Werte können über digitale Schnittstellen ausgelesen werden und es kann bei Bedarf ebenfalls ein GPIO-Pin zur Signalisierung verwendet werden.

Die Messung des Innenwiderstand erfolgt durch eine kurzzeitige Modulation einer Sinuswelle auf dem bestehenden Ausgangssignal. Aus der resultierenden Wechselspannung und dem Wechselstrom wird der effektive Innenwiderstand berechnet – ohne den laufenden Betrieb merklich zu stören.

Demonstration: Beschleunigte Alterung durch Überlastung

In einem internen Test wurde ein Peltier-Element über 2,5 Tage hinweg mit 125 % des maximal zulässigen Stroms betrieben und schnellen Temperaturzyklen ausgesetzt. Die Temperaturtransienten lagen im Bereich von 10 °C/s. Während des Versuchs wurde der Innenwiderstand kontinuierlich überwacht.

Das folgende Diagramm zeigt den Verlauf des Innenwiderstands über der Zeit:

Diagramm der Peltier-Alterungsdiagnose
Abbildung 1: Innenwiderstand über Zeit

Hinweis: Der Innenwiderstand ist temperaturabhängig. Daher wurden alle Messungen bei zwei ausgewählten Temperaturen durchgeführt, um vergleichbare Ergebnisse zu gewährleisten.

Empfehlung: Austausch bei 15 % Anstieg des Innenwiderstands

Basierend auf unseren Tests empfehlen wir, das Peltier-Element auszutauschen, wenn der Innenwiderstand bei gleicher Temperatur um 15 % gegenüber dem Startwert angestiegen ist. Diese proaktive Massnahme hilft, Systemausfälle zu vermeiden und die Effizienz Ihrer Anwendung zu erhalten.

Messmodi und Verhalten der Alterungsdiagnose von Peltier-Elementen

Für maximale Flexibilität stehen drei Betriebsmodi zur Verfügung:

  • Single: Eine einzelne Widerstandsmessung wird durchgeführt. Danach wird die Funktion automatisch deaktiviert.
  • Continuous: Der Innenwiderstand wird kontinuierlich alle 100 ms gemessen.
  • Periodic: Die Messung erfolgt in einem benutzerdefinierten Intervall.

Eine Einzelmessung dauert rund 100 ms. Während dieser Zeit sind Spannung und Strom „eingefroren“ – die Temperatur wird in stabilen Systemen jedoch kaum beeinflusst. Wichtig: Die Funktion sollte nicht während kritischer Betriebszustände oder während des Autotunings des Reglers aktiviert werden.

.

Die maximale Amplitude für die Modulation von Strom und Spannung während der Messung werden in der TEC Configuration Software eingestellt. Die global eingestellten Strom- und Spannungsgrenzen der Ausgangsstufe werden eingehalten. Die Amplitude der Modulation passt sich an die konfigurierten Output-Limits an.

Die Aktivierung und Konfiguration der Peltier-Alterungsdiagnose erfolgt über die TEC Configuration Software von Meerstetter. Dort wird der Grenzwert für den Innenwiderstand festgelegt und das Verhalten bei Überschreitung konfigurieret. Im folgenden Tutorial-Video führen wir Sie Schritt für Schritt durch die Einrichtung in der Software und erklären alle relevanten Funktionen.



Weitere ausführliche Informationen zur Einrichtung finden Sie auch im TEC Family User Manual.

Downloads

Hinweis: Bitte passen Sie den Imax in der Konfigurationsdatei an Ihre spezifischen Bedürfnisse und an Ihren Aufbau an.

Für weitere Informationen oder Unterstützung kontaktieren Sie unser Support-Team unter support@meerstetter.ch.

Bald verfügbar - aber Sie können es schon heute testen

Wir bieten ausgewählten Kunden einen frühzeitigen Zugang an. Wenn Sie die Funktion vor der Veröffentlichung testen möchten, melden Sie sich einfach bei uns - wir unterstützen Sie gerne.

Meerstetter TEC Controller – Präzision, Zuverlässigkeit, Kontrolle

Die TEC Controller von Meerstetter Engineering stehen für Präzision und bieten modernste Funktionen für die Temperaturregelung mit Peltier-Elementen – jetzt inklusive Diagnose der Alterung von Peltier-Elementen. Entwickelt für anspruchsvolle Anwendungen in Industrie, Forschung, Medizintechnik und darüber hinaus. Entdecken Sie unsere Produkte und finden Sie den passenden TEC Controller für Ihre Anwendung.