Men..
Hvor langt over støj-gulvet er du med den måling? og hvordan fandt du ud af hvad det var?
1mK, hvad er måle usikkerheden på det? som udgangspunkt er det jo rart med udstyr der måler 10 x bedre end den værdi man skal måle.
Som I efterhånden har luret, roder jeg mig ofte ud i underlige fysisk/elektroniske experimenter fordi jeg ikke ved hvor svære ting faktisk er.
Lige nu har jeg brug for at holde et pår chips på en meget konstant temperatur til et lille forsøg, så der skulle bygges en ad-hoc termostat der kan finde ud af milliKelvin.
Man kan godt købe den slags, også billigt på eBay, men det er ikke noget jeg skal bruge permanent og så meget plads har jeg heller ikke i lab'et.
Jeg fandt nogle billige peltier-elementer på eBay, ca. 20kr stykket og købte 10 stk. Det ankom fra Hong Kong i ti små pakker hver for sig. Postbudet morede sig.
Jeg konstruerede en ovn bestående af en 50x50x20mm støbt alukasse uden låg der vender på hovedet. Peltierelementet ligger på bunden, fastholdt af vægten af en stor køleplade. Udenom alukassen er der 25mm "armaflex" som isolering.

Til styring af ovnen har jeg en NTC modstand i kontakt med alukassens side og til at se om det faktisk nytter noget, en PT100 føler indeni, men ikke i kontakt med alukassen.
Diverse multimetre og andet blev via GPIB brugt som termostat og efter lidt roderi med at skrive & tune en PI styring i python, så resultatet således ud her til morgen:
X-akse: timer, Y-akse(V) °C, Y-akse(H) Watt.
Det er ret tydeligt at NTC'en blev holdt på konstant modstand og at det svarer nogenlunde til en milliKelvin, men et par cm borte var PT100 føleren ikke overbevist og vandrer rask væk 5-10 milliKelvin.
Ikke helt dårligt for et første forsøg.
Jeg har en mistanke om at den store køleplade i virkeligheden skader mere end den gavner: Blot den mindste smule bevægelse i luften vil forandre dens temperatur og da peltierelementet har glimrende varmeledningsevne vil disse forstyrrelser forplante sig til "ovnen."
Næste forsøg involverer en papkasse hen over det hele, til at mindske termikken og derefter en meget mindre køleplade, det er kun 80mW og Peltierelementet virker som varmepumpe, så kølepladen bliver kølet ned.
NTC'en er en lille "dråbe" type, som bare er klemt ned imellem isoleringen og alukassen, den har i virkeligheden ikke særlig god termisk kontakt.
Den klassiske løsning på det problem er en klat kølepasta og da vi alle ved hvordan det sviner har jeg naturligvis unladt her i de indledende faser.
Efter at have læst Intels instruktioner for brug af den slags på deres CPU'er, er det også langt fra indlysende at det ville gøre nogen gavn: Kølepasta virker tilsyneladende kun hvis laget kun lige er tykt nok til at fylde hulrummet imellem komponent og køleplade.
Mit næste forsøg er at montere den indvendig i hjørnet af kassen, så den kommer tættere på peltierelementet og får 3 kontaktpunkter.
De to hvide firkanter I kan se på billedet er termiske mellemlæg af samme årsag, jeg aner heller ikke om de er under tryk nok til at gøre nogen gavn, men med 80mW er det heller ikke så vigtigt.
...så mange interessante fysiske problemer, så kort et liv...
phk
17. nov 2010 kl 21:00
Hvor langt over støj-gulvet er du med den måling? og hvordan fandt du ud af hvad det var?
1mK, hvad er måle usikkerheden på det? som udgangspunkt er det jo rart med udstyr der måler 10 x bedre end den værdi man skal måle.
17. nov 2010 kl 21:33
Jeg fandt nogle billige peltier-elementer på eBay, ca. 20kr stykket og købte 10 stk. Det ankom fra Hong Kong i ti små pakker hver for sig.
Hvad måtte du så slippe i told og moms, når nu de kommer fra Hong Kong?
1mK, hvad er måle usikkerheden på det?
17. nov 2010 kl 22:19
Umiddelbart siger den rå standard afvigelse for de sidste 100 målinger 0.71 mK for termistoren og 0.63 mK for PT100 elementet. Det er naturligvis lidt misvisende når der kører en feedback sløjfe udenom.
En 'modified Allan Variance' giver 0.46mK for periode 1 og antyder et støjgulv på 0.14µK over 1000 samples, hvilket jeg skal have regnet på ved lejlighed.
17. nov 2010 kl 22:49
Du kunne måske have skrevet lidt om hvilken temperatur, du har brug for - normalt (hvis det kun er for at holde en konstant temperatur) bruger man en temperatur noget højere end omgivelserne, da der ellers nemt opstår en termisk oscillation.
Det er lettere bare at varme end at køle og varme.
(Da du har Peltier elementer kunne du også vælge kun at køle)
Vær opmærksom på at tilledningerne til ntc modstanden leder varmen/kulden væk fra modstanden, hvorfor modstanden ikke har samme temperatur som emnet, og slet ikke hvis ikke der er god mekanisk kontakt (pasta). Dette problem er selvfølgelig mindre, hvis også der er 21 grader hvor du arbejder med opstillingen.
Eventuelt kan et stykke af tilledningerne rulles op inde i ovnen eller klimaskærmen (papkassen).
Lokalt vil du have alle mulige andre temperaturer end det du måler, hvorfor ventilation i ovnen er et must. Endnu bedre et oliebad med pumpe, hvis du
bare vil i nærheden af "milliKelvin".
Måske er du tilfreds med, at ovntemperaturen er nogenlunde konstant!?
I øjeblikket er det kun temperaturen i NTC-modstanden, der er nogenlunde konstant ;o)
God fornøjelse!
Hvis vi er grov og antager modstanden ændre sig lineært mellem 20 og 25°C, giver det 1.94 Ohm / °K eller 1.94mOhm / °mK.
Hvor nøjagtig er din modstandsmåling af PT100 ?
Førnævnte ekspres-tur gjorde mig kun kun mere konfus af at læse kort om denne Allan, [...]
Det er lettere bare at varme end at køle og varme.
(Da du har Peltier elementer kunne du også vælge kun at køle)
og slet ikke hvis ikke der er god mekanisk kontakt (pasta).
Måske er du tilfreds med, at ovntemperaturen er nogenlunde konstant!?
Hjælper pasta faktisk ? Jeg er meget i tvivl om der er nogen gavnlig effekt for andet end tynde lag ?
17. nov 2010 kl 23:36
Bare en generel kommentar til temperaturmåling: NTC er generelt noget hø, Pt100 er til at stole på men Pt1000 er bedre. Uanset om det er Pt100 eller Pt1000 skal man bruge "four wire" forbindelser, hvis man vil noget seriøst. Det er måske mere end du har behov for, men det er let og du har sikkert grejet.
Bare en generel kommentar til temperaturmåling: NTC er generelt noget hø, Pt100 er til at stole på men Pt1000 er bedre.
18. nov 2010 kl 01:39
Hjælper pasta faktisk ?
18. nov 2010 kl 09:19
Hvad måtte du så slippe i told og moms, når nu de kommer fra Hong Kong?
Ikke noget, de er åbenbart under bagatelgrænsen.
Poul-Henning
18. nov 2010 kl 09:57
Hvad måtte du så slippe i told og moms, når nu de kommer fra Hong Kong?
Ikke noget, de er åbenbart under bagatelgrænsen.
Poul-Henning
18. nov 2010 kl 10:12
Kontaktfladen mellem peltierelementet og kølepladen er afgørende, dels for effektiviteten af peltierelementet og dels for støjen.
Det gør underværker at spænde peltierelementet fast til din køleplade med en god kraft - det udligner hovedparten af de små skævheder og ujævneheder der er i køleplade og peltierelement.
Varmepasta er rigtig godt hvis der er ridser (og det er der!) i køleplade og peltierelement.
Som du selv er inde på så kan du isolere dit system incl. køleplade hvis du vil undgå fluktuationer. Det nedsætter dog temperaturintervallet som din ovn/fryser kan operere i (med mindre du sætter opstillingen ind i en bageovn/fryser)... Det er også her at peltier er smart da du godt kan skabe en steady-state temperaturforskel i et termisk lukket system. Vær dog opmærksom på at du kan ende med ret lange tidskonstanter for dit system hvis du isolerer kølepladen med. Et alternativt er at sætte en blæser på kølepladen, da den så bliver mindre følsom for små bevægelser i luften.
18. nov 2010 kl 11:32
Jeg ved ikke om det er til nytte i den aktuelle sag, men jeg mindes et kredsløb hvor man for at forbedre stabiliteten af en spændingsreference brugte en lineær spændingsstabilisator (LM 723 ?). Serietransistoren blev brugt som varmeelement, en diodeovergang som temperatursensor, hvorefter hele chippens temperatur incl. spændingsreferencen var rimelig stabil.
18. nov 2010 kl 13:58
Jeg kan garantere dig for at jeg ikke er villig til at fylde olie i :-)