シートヒータの温度調整

ソリオを契約しました。
納車予定日はまだまだ先なのですが、気持ちが高ぶってジッとしていられないのでDIY先行スタートです。

まずは、試乗時に熱すぎると感じたシートヒータの対策です。ヒータへの電源供給ラインの途中に写真の基板を中継させてPWM電源にします。可変抵抗器を回すことでPWM電源のDUTY比を変化させてヒータの温度調整を行えるようにします。
車への接続方法や可変抵抗器の取付場所などは納車された後に考えるとして、とりあえず基板のケース作りと、動作確認までを行います。

◆材料
・モータスピードコントローラ基板
https://amzn.asia/d/cy3BuN9
1388円
・ケース 100円
・絶縁シート
・グロメット TAKACHI NG-79-A1
・入出力電源ケーブル
・六角スペーサ M3 x 8mm 4個
・ネジ M3 x 5mm 8個

基板の穴位置に合わせてφ3mm穴を4箇所と、グロメット取付用にφ8mm穴を1箇所あけます。

基板裏面に突き出したリード線が金属ケースの底に接触しないようにするためのスペーサをネジで取り付けます。念のため絶縁シートもケースの底に敷きました。絶縁シートは、ファイルバインダを切って作りました。
グロメットに各ケーブルを通してケースに取り付けます。

基板に各ケーブルを接続してから、ケースにネジで固定します。

蓋をして完成です。
通電確認した結果、一般的なシートヒータで想定される電流値(2～3A)では今回使用した基板はほとんど発熱がなかったため特に放熱処理は考えませんでした。
実際に車が納車されたら再確認します。

PWM電源出力波形をオシロスコープに表示させたものです。可変抵抗器を回すとDUTY比が0～100%まで無段階で変化します。PWM周波数は約16kHzで固定です。

動作確認に使えそうなヒータはさすがに家には無かったので、比較的消費電力の大きいペルチェ素子で通電確認をしてみました。

◆条件
・入力電源は12V 3A(MAX)のACアダプタ
・ペルチェ素子冷却面の反対側はヒートシンクとファンで放熱
・周囲温度は約25℃
・PWM出力電源のDUTY比を0, 25, 50, 75, 100%にした時のペルチェ素子の表面温度を測定

◆測定結果
DUTY 温度
0% 25.4℃
25% 13.8℃
50% 2.6℃
75% -7.0℃
100% -9.8℃

基板に付属していた可変抵抗器はBカーブ、測定結果もDUTY比 0～75%まではほぼそれに比例した温度変化を確認できました。ただし、100%に至る前に入力電源側が上限の3Aに達したので後半の温度は約-10℃で飽和しました。
基板自体の発熱はほとんどありませんでした。

ちなみに、ペルチェ素子は電源供給するとものの数秒で急激に表面温度が下がります。12V 3Aの電源供給で約-10℃になり、空気中の水分がペルチェ素子表面で凍りつきました。
ペルチェ素子を利用した工作物を何か考えたいのですが、十分な冷却効果を得るには消費電流が大きすぎるので現実的な案が思い浮かばないです。