ИНТЕРЕСНО Самодельный измеритель мощности лазерного излучения на элементе Пельтье.

[Alsan]

Нашел интересную статью. Решил выложить её здесь, почти полностью с дополнениями из других источников, возможно заинтересует.

Самодельный измеритель мощности лазерного излучения на элементе Пельтье (термоэлектрический калориметр).

Понадобиться:
1. Элемент Пельтье.
2. Радиатор, от какого нибудь старенького компа или видеокарты.
3. Термопаста.
4. Суперклей.
5. Герметик или любой другой полимерный наполнитель.
6. Прямые руки.

Критерий к радиатору - радиатор не должен быть массивный, не должно быть толстым основание,должен полностью покрывать элемент Пельтье.

Не ровное основание радиатора нужно исправлять для хорошего контакта с элементом Пельтье. Берем мелкую наждачную бумагу (индекс 600), и кусок стекла. Наждачную бумагу на стекло предварительно намочив водой и шлифуем основание радиатора.
Далее нужно элемент аккуратно и равномерно покрыть термопастой предварительно обезжирив спиртом. Берем пластиковую карточку и малярный скотч, оклеил элемент(Чтобы паста не испачкала края и не попала внутрь).
Элемент нужно размещать стороной с проводами к радиатору.

Обезжирив основание радиатора спиртом, нужно плотно прижать элемент, чтобы там не осталось воздуха.
Выровнять элемент на радиаторе и удалить остатки пасты с радиатора и элемента.Зафиксировать элемент на радиаторе проклеив суперклеем.

Для создания поверхности с хорошим поглощением на ту сторону, куда будем светить лазером, наносим термопасту, предварительно обезжирив и обклеив торцы скотчем. Очень тонким и равномерным слоем, пасту желательно брать с максимальными теплопроводными характеристиками. Далее берём обычную свечку, и зажигаем. Об кончик пламени коптим нашу термопасту, до равномерного окрашивания в глубокий, чёрный цвет.
Будьте аккуратны - покрытие как легко наноситься, так и легко стирается.

Удаляем скотч, делаем рамку, например, из картона, чтобы не повредить поглощающее покрытие.

Для калибровки нужен источник нагрева известной мощности, можно применить низкоомный резистор в качестве нагревателя. Зная ток , напряжение нетрудно расчитать мощность.
При нагреве с определенной рассеиваемой мощность измеряем напряжение на выходе Пельтье. Меняя мощность калибруем получившийся датчик.

Можно подключать к мультиметру, на измерение напряжения и измеряя милливольты наблюдать за мощностью лазера или сравнивать мощность разных лазеров.

• плюсы:
  • измерения вразумительных мощностей (от 50 мВт )
  • измерения в почти любом спектре (главное, чтобы хорошо поглощалось поверхностью)
  • показания слабо зависят от длины волны,
  • калибровка возможна по эталонному источнику тепла (например, по наклеенному резистору известного номинала, по которому пропускается известный ток)
  • практически линейная характеристика.
  • показания слабо зависят от температуры самого датчика, (зависят только от разности температур)
• минусы:
  • низкое быстродействие - надо ждать прогрева лучом.
  • измерена может быть только мощность дающая существенный нагрев (при некотором опыте и аккуратных измерениях

 

[nicam78]

Т.к. радиатор нужен для сброса тепловой мощности в окружающую среду, то
критичными параметрами влияющим на точность измерения - будет температура, влажность, сквозняки, загрязненность поверхности радиатора, состояние чувствительного элемента (закопченной стороны). Измерение мощности лазера, по этому принципу, требует продолжительного времени, до выхода на устойчивый режим. Т.е. пока сброс тепла в окружающую среду не будет равен притоку тепла от лазера. После чего производится измерение температуры с помощью элемента Пельтье. Но, чем дольше будет производиться измерение, тем значительнее будет погрешность из-за влияния параметров окружающей среды теплоотвод.

Ваши сообщения автоматически объединены: 01.01.2020

На сколько я понял, автор статьи предлагает использовать элемент Пельтье в качестве термопары, напрямую измеряя термоЭДС на его выводах. При этом радиатор используется в качестве охладителя. Но, веть элемент Пельтье и сам охладитель. А значит, можно работать по компенсаторной схеме. В этом случае не будет громоздкого радиатора завязанного на не стабильные параметры окружающей среды. Для калибровки надо прикрутить к датчику ТЭН, сопоставимой с измеряемым лазером мощности, и термометр. Подключить к Пельтье регулируемый источник питания. Измерить электрическую мощность потребляемую элементом Пельтье, когда его температура будет равна температуре окружающей среды. Выбор такой температуры нивелирует теплоотдачу, т.к. движущей силой процесса теплопередачи является разность температур. Процесс первичной калибровки и градуировки потребуется повторить несколько раз при разных номиналах ТЭНов.

Ваши сообщения автоматически объединены: 01.01.2020

Элемент Пельтье можно использовать например такой - TEC1-12706 стоимостью примерно 150 руб. Рабочий ток 4.3-4.6 A (при напряжении 12 В). Номинальное напряжение 12 В. Максимальное напряжение 15 В. Мощность охлаждения 55Вт. Максимальная потребляемая мощность 70 Вт. Диапазон температур рабочей среды -55 °C до + 83°C. Размер 40х40х4 мм.

 

[BiFoot]

Вопрос калибровки так и не раскрыт. Можно взять тот же термодатчик процессора, посадить его на какой то поглотитель тепла, и мерить. Вот только вопрос, а что? Китайцы так и делают, на глазок. Можно взять терморезисторы, сделать мостик, который будет учитывать фактор внешней температуры, а измеряться будет разбалансировка моста при нагреве только термистора. Вот только вопрос, а как сопоставить измеренное хоть какому то эталону? Мощность лазера, если говорить грубо, это температура до которой нагревает луч предмет, точку на предмете. Если зажигает спичку, это 200° и больше. А дальше? Схему придумать и слепить не проблема, проблема адекватно привязать полученные показания к конкретным мощностям. Нужно, как минимум, два эталона мощность которых известна.

 

[LeopoldMoon]

Вот только вопрос, а как сопоставить измеренное хоть какому то эталону? Схему придумать и слепить не проблема, проблема адекватно привязать полученные показания к конкретным мощностям. Нужно, как минимум, два эталона мощность которых известна.

1) В качестве эталонов можно использовать магазин прецизионных сопротивлений с малой крутизной зависимости Температура-Сопротивление (дорогое удовольствие);
2) Зачем элемент Пельте? Чем не годится термопара мультиметра?;
3) Можно изготовить чёрную кубическую бобышку с двумя полостями, пять сторон покрыть теплоизоляцией, в одной полости постоянно находится термопара мультиметра (класс точности прибора считаем достаточным); первая стадия - во вторую полость вкладываем грузик равный по массе прецизионного сопротивления, греем лазером снаружи и по шкале времени записываем температуры бобышки; вторая стадия - во второй полости грузик заменяем сопротивлением и делаем ряд подборов, нагреваем бобышку сопротивлением при некоторых заданных напряжениях, полученные мощности считаем тепловыми, в итоге получаем, при некоторой мощности нагревателя получится кривая нагрева похожая на кривую нагрева лазером. Не забываем, что каждое измерение надо начинать с равной температуры бобышки. Если хочется получить точный результат, то учим тему Ряды Стьюдента.

 

[Vladymyr]

Не могу найти нформацию по элементу пельтье TZ370109-01. Буду очень признателен если кто подскажет его параметры или где поискать.