ich möchte verschiedene TEGs charakterisieren und würde zu diesem Zweck gerne eine Leistungskurve aufnehmen, sprich die Leistung und die Spannung, also folglich auch den Strom bestimmen bei unterschiedlichen Temperaturdiffenzen.
Die erwearteten Leistungen würde ich konservativ zwischen 0,5 und 3W und die Spannungen zwischen 0,5 und 2V abschätzen.
Für die Temperaturmessung und die Regelung der Heizelemente, sowie die Übertragung der Messwerte habe ich soweit schon alles zusammen, da ich etwas ähnliches schon einmal umgesetzt habe und auch sehr gute Erklärungen gefunden habe. Wo es bei mir etwas hapert ist eine Idee und vielleicht auch etwas der Hintergrund für die Strommessung.
Meine Überlegung besteht darin, dass ich die Spannung über einen Anlogeingang direkt messen, da der Bereich ja abgedeckt sein sollte. Wie würde ich am besten an die gleichzeitige Strommessung herangehen? Ich bin des öfteren auf den Ansatz gestoßen einen Shunt in die Schaltung zu bauen und den Spannungsabfall über diesen zu messsen und daraus auf den Strom zu schließen. Ist das machbar und wenn ja, wie müsste ich diesen in etwa dimensionieren und schalten.
Ein Thermoelektrischer Generator. Simpel gesagt generiert man aus einem Temperaturgradient über das TEG elektrische Leistung, allerdings mit sehr sehr geringen Wirkungsgraden.
Für die reine Messung der Leistung ist das allerdings nicht ausschlagebend.
AHA
Du willst die Leistung in Funktion der Temperaturdifferenz/ Temperaturen bei konstanter Last oder mehrere Leistungskurven bei variabler Last bzw variabler Temperaturdifferenz?
Im ersten Fall (konstante Last gegeben durch einen Leistungswiderstand) brauchst Du nur die Spannung messen da der Strom proportional zur Spannung ist. Bei variabler Last wenn diese Durch zugeschaltete Widerstände realisiert wird gilt das gleiche wie schon gesagt. P = U^2*R.
Wenn Du die Last durch einen geregelten Transistor simulierst brauchst Du auch eine Strommessung.
Für die Strommessung bieten sich Hall-Sensoren an wie zum Beispiel der ACS712. Die geben je nach fließendem Strom eine analoge Spannung aus, die Du ja problemlos bereits messen kannst.
Der ACS712 ist mit seinen 185mV/A eher weniger geeignet.
Es sein denn, man stellt den AD auf die interne 1.1V Referenz.
Dann könnte man aber auch einen Shunt nehmen.
2V und 3W, das wären 1.5A. Ein Shunt mit ca. 0.5R würde hier 0.75V Spannungsabfall erzeugen, also im Messbereich. Die Spannungsmessung müßte man also über Widerstandsteilung machen.
Schaltung:
Spannungsquelle - Thermoelement - Shunt - GND
Von + Spannungsquelle über einen Spannungsteiler die Spannung messen, am Shunt den Spannungsabfall am Shunt messen um den Strom daraus zu errechen. Die Differenz der beiden Spannungen ergibt die Spannung am TEG.
Ersteinmal vielen Dank. Vielleicht ist es tatsächlich besser ich konkretisiere mein Vorhaben etwas, ich wollte hier nur nicht unnötig mit für die Frage überflüssigen Infos um mich werfen.
Also möchte die Leistung von thermoelektrischen Generatoren bei verschiedenenen Temperaturdiffenzen bestimmen. Aus dieser Differenz über das Bauteil erhalte ich eine kleine Leistung, welche ich wie bereits erwähnt mit kleiner als 3W bei weniger als 2V erwarte.
Ich habe eine Kaltseite, welche konstant gehalten wird und eine Heißseite die ich mittels Heizelement regeln kann. Auf beiden Seiten sind folglich auch zwei Thermocouples. Ziel ist es bei den verschiedenen Temperaturengradienten Spannung und Leistung zu ermitteln wofür ich dann auch eine Messung des Stromes brauche. Aus den verschiedenen Leistungen und Spannungen bei den vorgegebenen Temperaturdifferenzen erhalte ich dann Messpunkte für eine grobe Leistungskurve um die TEGs besser anpassen zu können.
Die Spannung dachte ich könnte ich direkt am TEG durch das Arduino messen, indem ich einen AnalogPin an den Plus- und den GND an den Minuspol des TEGs klemme und den Messwert entsprechend auflöse.
Den Shunt müsste ich für die Strommessung in Reihe Schalten:
Also Stromquelle + (TEG)---Shuntwiderstand(R_S)---- Stromquelle GND (TEG) ? Vor und nach dem Shuntwiderstand würde ich dann über einen weiteren AnalogPin die Spannung messen, wobei R_S durch die gemessene Spannung U meinen Strom ergibt?
Marfiosie:
Die Spannung dachte ich könnte ich direkt am TEG durch das Arduino messen, indem ich einen AnalogPin an den Plus- und den GND an den Minuspol des TEGs klemme und den Messwert entsprechend auflöse.
Den Shunt müsste ich für die Strommessung in Reihe Schalten:
Also Stromquelle + (TEG)---Shuntwiderstand(R_S)---- Stromquelle GND (TEG) ? Vor und nach dem Shuntwiderstand würde ich dann über einen weiteren AnalogPin die Spannung messen, wobei R_S durch die gemessene Spannung U meinen Strom ergibt?
Das ist im Prinzip korrekt, allerdings würde ich den shunt in die Masseleitung setzen.
Nun ist die Frage, wie genau du den Strom brauchst. Du kannst die Referenz des AD einfach auf 5V lassen und damit alles messen. Allerdings hast du dann die 2% des 5V Reglers mit dabei, und eine theorethische Auflösung von ca. 10mA/bit (Shunt 0,47R). wenn dir das reicht, ok.
Wenn nicht, dann würde ich den AD auf die interene Refernz (ca. 1.1V) setzen, damit verbessert sich die Auflösung auf ca. 2mA/bit. Die Spannungsmessung müsste dann über einen Spannungsteiler erfolgen.
Also Stromquelle + (TEG)---Shuntwiderstand(R_S)---- Stromquelle GND (TEG) ?
Das geht nicht. Du kannst den TEG nicht in Kurzschluß messen. Das würdest Du tun wenn Du nur den Meßwiderstand (Shund) zwischen die Klemmen des TEG schließen würdest. Außerdem würde (mal von den Verlusten an den Leitungswiderständen abgesehen) die Klemmenspannung gleich der Spannung am Shund sein und darum wie gesagt P = U^2*R_S
Du braucht auf alle Fälle einem den TEG angepasste Last (Leitungswiderstand) damit der TEG die max Leistung geben kann. Bei zu großer oder zu kleiner Last ist die Leistung niedriger.
Vielen Dank für die viele Hilfe