DIY Peltier element

Na engleskom se termin naziva TEC - termoelektrični hladnjak. Peltierov element "uradi sam" je temperaturno-električni pretvarač koji radi na principu temperaturne razlike koja se javlja u trenutku primjene električne struje. Da li ga je moguće sami sastaviti i za šta se može koristiti?

DIY Peltier element

Gotovo je nemoguće napraviti uređaj kod kuće, pogotovo jer nema puno smisla s obzirom na njegovu nisku tržišnu vrijednost.

Ali većina majstora i dalje radije izrađuje Peltierov element vlastitim rukama, navodeći niz njegovih prednosti:

1. Kompaktan, jednostavan za ugradnju na domaći elektronski plato.
2. Nema pokretnih dijelova, što produžava njegov vijek trajanja.
3. Mogućnost povezivanja više elemenata u kaskadno kolo radi smanjenja vrlo visokih temperatura.

Međutim, DIY Peltier ima određene nedostatke: nisku efikasnost, potrebu za snabdijevanjem velikom strujom kako bi se dobila primjetna temperaturna razlika i poteškoće u uklanjanju toplinske energije sa ohlađene površine.

Pogledajmo primjer dijagrama kako napraviti Peltier vlastitim rukama:

• Koristite ga kao dio termoelektričnog generatora, prema dijagramu povezivanja.
• Sastavite jednostavan pretvarač na L6920 IC čip (slika 1).

Slika 1. DIY Peltierov element: univerzalno kolo

1. Primijenite napon u rasponu od 0,8-5,5V na ulaz rezultirajućeg pretvarača kako biste imali stabilan izlaz od 5V.
2. Kada koristite uređaj konvencionalnog tipa, postavite temperaturnu granicu zagrijane strane na 150 stepeni.
3. Za kalibraciju koristite posudu s kipućom vodom kao izvor topline, koja se sigurno neće zagrijati iznad 100 stupnjeva.

Opis tehnologije i principa rada

Način rada termoelektričnog hladnjaka je prilično jednostavan. DIY Peltierov efekat se zasniva na kontaktu dva strujna provodnika koji imaju različite nivoe energije elektrona u zoni provodljivosti.

Slika 2. Princip rada elementa

Kada se električna struja primeni kroz takvu vezu, elektron dobija visoku energiju, omogućavajući mu da se pomeri u provodni pojas više energije drugog poluprovodnika. Kada se ova energija apsorbuje, nastaje područje hlađenja provodnika (slika 2).

Kada se proces odvija u suprotnom smjeru, reakcija dovodi do zagrijavanja kontaktne površine i uobičajenog toplinskog efekta.

Nakon što ste vlastitim rukama pogledali Peltier video, možete izvući određene zaključke o principu njegovog rada:

1. Količina dovedene struje bit će proporcionalna stupnju hlađenja - ako je na jednoj strani modula napravljen dobar hladnjak, kada se koriste radijatorski krugovi, njegova hladna strana će osigurati najnižu moguću temperaturu.
2. Kada se promijeni polaritet struje, ravni grijanja i hlađenja mijenjaju stranu.
3. Kada predmet dođe u dodir s metalnom površinom, on postaje toliko mali da se ne može vidjeti na pozadini omskog zagrijavanja ili drugih efekata toplinske provodljivosti, zbog čega se u praksi koriste dva poluprovodnika.
4. Zahvaljujući različitom broju termoparova - od 1 do 100, može se postići skoro svaki kapacitet hlađenja.

Tehničke karakteristike Peltierovog elementa

Komponenta se široko koristi u različitim rashladnim krugovima.

Što nije iznenađujuće, budući da DIY peltier ima sljedeće tehničke karakteristike:

1. Sposoban za postizanje niskih temperatura, što je odlično rješenje za hlađenje električnih uređaja i opreme koja se zagrijava.
2. Savršeno obavlja posao konvencionalnog hladnjaka, što ga omogućava ugradnju u moderne zvučne i akustične sisteme.
3. Apsolutno tih - tokom rada ne proizvodi nikakve strane ili intenzivne zvukove.
4. Ima snažan prijenos topline dok održava željenu temperaturu na radijatoru prilično dugo.

Frižider uradi sam sa Peltier elementima

Za sastavljanje rashladne jedinice trebat će vam dovoljan broj električnih provodnika i specijalnih alata (slika 3).

DIY Peltier hladnjak zahtijeva poseban pristup montaži i korištenim materijalima:

1. Osnova za ploču treba biti izdržljiva keramika;
2. Za maksimalnu temperaturnu razliku potrebno je pripremiti najmanje 20 priključaka;
3. Ispravni proračuni su ključ za povećanje efikasnosti za 70%;
4. Freon će pružiti najveću snagu korištenoj opremi;
5. Domaći modul je ugrađen u blizini njegovog isparivača, pored motora;
6. Instalacija se izvodi standardnim setom alata pomoću brtvila;
7. Oni su neophodni za izolaciju radnog modela od startnog releja;
8. Izolacija će također biti potrebna za samo ožičenje, prije spajanja na kompresor;
9. Da bi se izbjegao kratki spoj, tester naziva jačinu graničnog napona.

Slika 3. Koristeći Peltierov element, možete jednostavno sastaviti hladnjak za kampiranje

Slična shema se može koristiti za hladnjak automobila. Peltier automobilski hladnjak sastavlja se vlastitim rukama na keramičkoj ploči debljine ne manje od 1 milimetra. Koristi nemodularne bakrene veze kapaciteta 4A i koristi provodnike sa oznakom “PR20”, pogodne za različite vrste kontakata. Za spajanje uređaja na kondenzator koristite obično lemilo.

DIY Peltier klima uređaj

U ovom slučaju, za proizvod se mogu koristiti samo provodnici tipa “PR12” (slika 4).

Uradi sam Peltier klima uređaji montiraju se samo na njih, jer mogu izdržati abnormalne temperature i proizvoditi napone do 23V:

1. Uglavnom se koristi za hlađenje kompjuterskih video kartica.
2. Njegov otpor varira unutar 3 oma.
3. Temperaturna razlika je 10 stepeni, a efikasnost je 65%.
4. Potrebno je 14 bakarnih provodnika.
5. Za povezivanje se koristi nemodularni adapter.
6. Uređaj je montiran pored ugrađenog hladnjaka na video kartici.
7. Konstrukcija je učvršćena metalnim uglovima i običnim maticama.

Slika 4. Element se takođe koristi za izradu prenosivih klima uređaja

Ako se tokom rada klima uređaja primijeti jaka strana buka ili drugi nekarakteristični zvukovi, provjerava se funkcionalnost multimetrom.

DIY Peltier generator

Nije tako teško sami sastaviti takav uređaj. DIY Peltier generator ima svoje karakteristike: performanse sklopljenog uređaja povećavaju se za 10% zbog većeg hlađenja motora, ali se ne preporučuje zagrijavanje glavnih komponenti na preko 200 stupnjeva. Uređaj može izdržati maksimalno opterećenje od 30A, a njegov otpor može biti 4 Ohma zbog većeg broja provodnika (slika 5).

Vrijedno je zapamtiti da vlastitim rukama generator baziran na Peltierovim elementima:

1. Ima temperaturno odstupanje u sistemu od približno 13 stepeni.
2. U većini slučajeva montaže i demontaže konstrukcije, stator ih ne ometa.
3. Modul je pričvršćen direktno na rotor, za što je potrebno odvojiti središnju osovinu.
4. Da bi se izbjeglo zagrijavanje namota rotora od induktora, treba koristiti keramičke ploče.

Slika 5. Peltierov element će pomoći u stvaranju generatora za kampiranje

DIY Peltier generator toplote je sastavljen od dve ploče 10*10cm, debljine 1mm, fiksirane termalnom pastom, koje pokrivaju četiri potrebna modula. Na njih se stavlja limenka ili bilo koja druga posuda da zapali vatru koja će dati 170-180 stepeni. Bakarni ili aluminijumski radijator pričvršćen je na dno jedne od ploča vijcima. Na njega je pričvršćena još jedna ploča 20*12cm na koju je pričvršćen još jedan takav dio. Na njemu je ugrađeno tvornički izrađeno kućište baterije na koje je zalemljen konektor za punjenje pametnog telefona.

DIY Peltier odvlaživač

Za razliku od istog klima uređaja, implementacija ove ideje je potpuno opravdana. DIY Peltier sušilica je jednostavnog dizajna i niske cijene, a njen modul za hlađenje snižava temperaturu radijatora ispod tačke rose, što dovodi do taloženja vlage sadržane u zraku koji prolazi kroz uređaj. Zatim se taložena voda šalje u poseban rezervoar za skladištenje (slika 6).

Uprkos niskoj efikasnosti, efikasnost takvog uređaja može se nazvati sasvim zadovoljavajućom.

Peltier odvlaživač vazduha uradi sam:

1. Povezuje se bez problema - na izlazne žice se dovodi konstantan napon, čija je vrijednost upisana u njegovu listu podataka.
2. Ima standardni polaritet - crvena žica ide na plus, crna na minus; ako se pomiješaju, ohlađene i zagrijane površine će promijeniti mjesta.
3. Provjerava se taktilno - kada je spojen na izvor napona, jedna strana će biti hladna, druga će biti topla.
4. Ako u blizini nema izvora struje, spajamo sonde na terminale modula i na jednu od strana prinesemo upaljenu šibicu ili upaljač i promatramo očitanja uređaja.

Slika 6. Dijagram sklopa sušača zraka

Kako spojiti Peltierove elemente na modul

Ako govorimo o jednostavnom regulatoru, ne bi trebalo biti poteškoća u povezivanju ako postoji krug. DIY Peltier modul se sastoji od dvije metalne ploče i ožičenja s kontaktima. Za ugradnju se pripremaju "PP" provodnici koji se postavljaju u podnožje. Za kontrolu temperaturnog režima, na izlazu se koriste poluvodiči. Da biste sastavili sve komponente zajedno, koristite lemilo srednje snage. Na kraju spojite dvije žice kroz koje prolazi električna struja.

DIY Peltier modul ima sljedeće nijanse povezivanja:

1. Prva provodljiva žica je montirana na donjoj bazi konstrukcije.
2. Fiksiran je blizu najudaljenije provodne veze.
3. U tom slučaju treba izbjegavati svaki kontakt sa metalnim dijelom.
4. Zatim je drugo takvo ožičenje pričvršćeno u gornjem dijelu.
5. Popravlja se na isti način kao i prethodni.

Testiranje samo-sastavljenog Peltierovog modula

S obzirom na jednostavnost montaže, nije teško napraviti uređaj sami. Testiranje Peltierovog elementa napravljenog od dioda vlastitim rukama, kao i bilo kojeg drugog, također nije teško. Glavna stvar u početnim fazama je korištenje pravih materijala - priprema dvije metalne ploče i ožičenja s potrebnim kontaktima, poluprovodnicima s oznakom "PP". Možete provjeriti sve da li se servisira pomoću multimetra ili običnog testera, a diode bi trebale zasvijetliti kada je uređaj spojen na mrežu.

Koristeći jednostavne uređaje, možete iskoristiti gubitak topline od zagrijavanja zraka ili tekućina. U ovom članku ćemo vam reći kako iskoristiti otpadnu energiju peći, kotlova i otvorene vatre, pretvarajući je u jednosmjernu električnu struju male snage.

Svaki hemijski proces se odvija uz oslobađanje različitih vrsta energije. Tako snažan izvor kao što je sagorijevanje korišten je u svakom trenutku. Može se nazvati primarnim izvorom topline i svjetlosti. Gotovo sve tvari na Zemlji gore, oslobađajući toplinu i svjetlost u različitim količinama. Pretvaranje toplinske energije u električnu nije teško ako imate pri ruci ispravnu parnu turbinu, sličnu onima instaliranim u termoelektranama. Ovo je glomazan i složen uređaj za koji je malo vjerovatno da će naći mjesto u kotlovnici seoske kuće. Pokušat ćemo iskoristiti toplinu koju proizvodi grijanje peći ili grijanje vode.

Peltierov efekat je fenomen temperaturne razlike kada termoparovi dva različita tipa provodnika (p-tipa i n-tipa) interaguju kada jednosmjerna struja prolazi kroz njih. Seebeckov efekat je posljedica Peltierovog efekta, kada se električna struja stvara kada se jedan od termoparova zagrije. Nećemo detaljno opisivati ​​termodinamiku procesa - ove teško razumljive informacije mogu se lako pronaći u referentnoj literaturi. Zanimaju nas rezultat i mogućnosti njegove praktične upotrebe.

Dizajn termoelektričnog modula

Termoelektrični modul (TEM) se sastoji od mnogih termoparova povezanih jedan s drugim bakarnom pločom. Polje termoelementa je zalijepljeno između dvije keramičke ploče. Takav modul je moguće montirati samo u fabričkom okruženju. Ali možete sastaviti nekoliko TEM-ova za svoje potrebe kod kuće. Peltier-Seebeck elementi dostupni su za slobodnu prodaju u specijaliziranim prodavaonicama (i na web stranicama) koje prodaju tehnološku opremu.

Sastavljanje 5 V TEM

Šta će vam trebati:

• Peltier modul TEC1-12705 (40x40) - 2 kom.;
• pojačani DC pretvarač napona EK-1674;
• duralumin lim debljine 3 mm;
• posuda za vodu sa savršeno ravnim dnom (kuvačka);
• vruće ljepilo;
• lemilica

Iz lima duralumina izrezali smo dvije identične ploče, nešto veće od dva modula koji leže jedan pored drugog. Ploče na modulima s obje strane ojačavamo vrućim ljepilom. Dobiveni "sendvič" fiksiramo (vrućim ljepilom) na dno kutlače. Ovaj dizajn se već može zapaliti, ali ćemo na izlazu dobiti beskorisnih 1,5 V. Da bismo poboljšali performanse, potreban nam je pojačivač, koji zalemimo u kolo. Povećat će napon na 5 V, a to je već dovoljno za punjenje mobilnog telefona.

Pažnja! Pretvarač je dimenzija 1,5x1,5 cm.Ako nemate stručne vještine, povjerite lemljenje stručnjaku.

Temperaturna razlika u našem dizajnu se dobija zagrijavanjem jedne strane (iz peći ili plamena) i hlađenjem druge (voda u loncu). Naravno, što je veća razlika, to je modul efikasniji. Stoga će vam za rad u mikrogeneratorskom režimu biti potrebna relativno niska temperatura vode u loncu (bolje ga je povremeno mijenjati). Za generiranje željenih 5 V, dovoljno je postaviti strukturu na staklo sa upaljenom svijećom.

Proporcionalnim kombinovanjem više modula dobijamo efikasniji sistem za proizvodnju energije. Shodno tome, povećanjem strukture, proporcionalno povećavamo izmjenjivač topline. U tom slučaju, površinu koja se hladi treba potpuno prekriti posudom s vodom (najjednostavnija i najpristupačnija opcija).

Sve je tako jednostavno da odmah osjetite želju da sastavite više modula u jedan sistem i generirate 220 V iz vatre. Zatim spojite grijač ulja ili klima uređaj. Ovako jednostavan sistem ima svoje nedostatke, a glavni je niska efikasnost. Obično ova brojka ne prelazi 5%. To rezultira relativno malom strujom od 0,5 - 0,8 A i vrlo malom snagom - do 4 W.

Za pumpu ili lampu sa žarnom niti ovo je zanemarivo, ali sasvim dovoljno za:

• punjenje baterija do akumulatora za motocikle (u varijantama proporcionalnim zahtjevima);
• rad sijalica koje emituju diode (LED);
• radio prijemnik

Zimi će sistem postavljen na izvor toplote koji se nalazi napolju raditi što je moguće efikasnije.

Materijalni troškovi za montažu 5V termoelektričnog mikrogeneratora:

*- ovaj model elementa je odabran iz razloga cijene. Raspon TEM-ova kompanija dobavljača je prilično širok, što vam omogućava da odaberete produktivnije (do 8 V) modele (znatno su skuplji).

Tvornički proizvodi ovog dizajna tek se počinju pojavljivati ​​u prodaji. Serijska proizvodnja se odvija u malim serijama, a asortiman je mali. Cijena takve "kante" počinje od 2.500 rubalja.

Tvornički termalni generator je uređaj baziran na Peltier-Seebeck efektu, koji se može pričvrstiti direktno na zagrijanu površinu. Od gore opisanog dizajna razlikuje se po tvorničkoj izvedbi (a samim tim i po pouzdanosti), odsustvu tečnog izmjenjivača topline (umjesto rebara za hlađenje zraka) i višoj cijeni.

Standardni "putujući" termogenerator ima sljedeće karakteristike:

Kao što se može vidjeti iz tabele, fabrička pouzdanost i korisnost nisu jeftini. Međutim, ne može se reći da je funkcionalno superiorniji od domaće verzije s kantom. Impresivnih 13,5 V ubrzat će punjenje vašeg mobilnog telefona, ali za to ćete morati ponijeti 2 kg težine sa sobom na planinarenje, a ovo je nedopustiv luksuz (s obzirom na veličinu uređaja). I, naravno, cijena vas tjera na razmišljanje. Sa ovom količinom možete sastaviti ne "termičku kutlaču", već "termičku tavu" i lako napuniti laptop. I još jedna nijansa - uređaj i dalje zahtijeva pričvršćivanje na metalnu ploču ako se koristi otvorena vatra.

Sve u svemu, ovo je lijep i zgodan dodatak za one koji nemaju problema s novcem i slobodnim prostorom u prtljažniku.

Energetska peć

Danas je energetska peć apoteoza upotrebe TEM-a u svakodnevnom životu. Ovo je fabrički proizvod, u suštini ložište "trbušna peć" za bilo koju vrstu čvrstog goriva sa integrisanim termoelektričnim modulom. Idealna opcija za lovačke kuće, ljetne vikendice, udaljene zimovnike i općenito bilo koju vrstu života daleko od civilizacije. Dizajniran za autonomnu upotrebu (bez perifernih hladnjaka), ima samo ognjište i dimnjak. Uključuje pripremu hrane. Na ovoj peći ugrađeni su najsnažniji Peltier-Seebeck elementi.

Karakteristike energetskih peći:

Iako je peć prenosiva, svakako je "super teška" među kućanskim aparatima. Međutim, raspon zadataka za energetsku peć je prilično širok - može čak puniti automobilske baterije i osvijetliti cijele prostorije LED lampama. Za to ima mjesta u ekspedicijskom konvoju i u lovačkom terenskom vozilu, u tehničkoj prostoriji i na dachi. Drugim riječima, u ovom slučaju izvor topline uvijek imamo sa sobom, sve što treba da uradimo je da pronađemo gorivo.

U svojoj niši, energetska peć je nezamjenjiva, iako je vijek trajanja koji je deklarirao proizvođač malo alarmantan - 10 godina. Treba napomenuti da, kao i kod termogeneratora, postoji mogućnost preventivne (ili hitne) zamjene svih dijelova do kućišta.

Termoelektrični moduli su izuzetno zanimljivi objekti. Osim opisanih metoda primjene, koriste se i za vodu i klimatizaciju. Istovremeno, istosmjerna struja se dovodi na isti element i radi "u suprotnom smjeru" - hladi zrak. Ova tehnologija se uspješno koristi u automobilskim klima uređajima i rashladnim uređajima za vodu, u automobilskoj industriji i proizvodnji mikroprocesora. Ove uređaje ćemo opisati u sljedećem članku.

Vitalij Dolbinov, rmnt.ru

Mnoge nove električare zanima jedno vrlo popularno pitanje - kako električnu energiju učiniti besplatnom i u isto vrijeme autonomnom. Vrlo često, na primjer, prilikom izlaska u prirodu katastrofalno nedostaje utičnica za dopunu telefona ili upaliti lampu. U ovom slučaju pomoći će vam domaći termoelektrični modul sastavljen na bazi Peltierovog elementa. Koristeći takav uređaj, možete generirati struju s naponom do 5 volti, što je sasvim dovoljno za punjenje uređaja i spajanje lampe. Zatim ćemo vam reći kako napraviti termoelektrični generator vlastitim rukama, pružajući jednostavnu majstorsku klasu na slikama i s video primjerom!

Ukratko o principu rada

Da biste u budućnosti shvatili zašto su potrebni određeni rezervni dijelovi prilikom sastavljanja domaćeg termoelektričnog generatora, prvo razgovarajmo o strukturi Peltierovog elementa i kako on funkcionira. Ovaj modul se sastoji od serijski povezanih termoparova koji se nalaze između keramičkih ploča, kao što je prikazano na slici ispod.

Kada električna struja prođe kroz takav krug, javlja se takozvani Peltierov efekat - jedna strana modula se zagrijava, a druga hladi. Zašto nam ovo treba? Sve je vrlo jednostavno, ako djelujete obrnutim redoslijedom: zagrijte jednu stranu ploče i ohladite drugu, u skladu s tim možete proizvesti električnu energiju niskog napona i struje. Nadamo se da je u ovoj fazi sve jasno, pa prelazimo na majstorske tečajeve koji će jasno pokazati šta i kako napraviti termoelektrični generator vlastitim rukama.

Master klasa montaže

Dakle, na internetu smo pronašli vrlo detaljna i istovremeno jednostavna uputstva za sastavljanje domaćeg generatora električne energije na bazi peći i Peltierovog elementa. Za početak morate pripremiti sljedeće materijale:

• Sam Peltierov element sa parametrima: maksimalna struja 10 A, napon 15 volti, dimenzije 40 * 40 * 3,4 mm. Oznaka – TEC 1-12710.
• Staro napajanje sa računara (od njega je potrebno samo kućište).
• Stabilizator napona sa sljedećim tehničkim karakteristikama: ulazni napon 1-5 volti, izlazni napon – 5 volti. Ovo uputstvo za sastavljanje termoelektričnog generatora koristi modul sa USB izlazom, koji će pojednostaviti proces punjenja modernog telefona ili tableta.
• Radijator. Možete ga odmah uzeti iz procesora sa hladnjakom, kao što je prikazano na fotografiji.
• Termalna pasta.

Nakon što ste pripremili sve materijale, možete nastaviti s izradom uređaja sami. Dakle, da vam bude jasnije kako sami napraviti generator, nudimo korak po korak majstorsku klasu sa slikama i detaljnim objašnjenjem:

Termoelektrični generator radi na sljedeći način: stavite drva u peć, zapalite je i pričekate nekoliko minuta dok se jedna strana ploče ne zagrije. Za punjenje telefona potrebno je da razlika između temperatura različitih strana bude oko 100 o C. Ako se rashladni dio (radijator) zagrije, potrebno ga je ohladiti svim mogućim metodama - lagano sipati vodu, staviti šolja leda na njemu itd.

A evo i videa koji jasno pokazuje kako radi domaći električni generator na drva:

Proizvodnja električne energije iz požara

Također možete instalirati kompjuterski ventilator na hladnu stranu, kao što je prikazano u drugoj verziji domaćeg termoelektričnog generatora s Peltierovim elementom:

U ovom slučaju, hladnjak će koristiti mali dio snage generatorskog seta, ali će rezultirajući sistem biti efikasniji. Pored telefonskog punjenja, Peltier modul se može koristiti kao izvor električne energije za LED diode, što je jednako korisna opcija za korištenje generatora. Usput, druga verzija domaćeg termoelektričnog generatora malo je slična po izgledu i dizajnu. Jedina nadogradnja, pored sistema hlađenja, je mogućnost podešavanja visine gorionika tzv. Da bi to učinio, autor elementa koristi "tijelo" CD-ROM-a (jedna od fotografija jasno pokazuje kako možete sami napraviti dizajn).

Ako vlastitim rukama napravite termoelektrični generator ovom metodom, možete imati do 8 volti napona na izlazu, tako da za punjenje telefona ne zaboravite spojiti pretvarač koji će ostaviti samo 5 V na izlazu.

Pa, posljednja verzija domaćeg izvora napajanja za dom može biti predstavljena sljedećim dijagramom: element - dvije aluminijske „cigle“, bakrena cijev (vodeno hlađenje) i plamenik. Rezultat je efikasan generator koji vam omogućava stvaranje besplatne struje kod kuće!

Zdravo, moje ime je Danil i paranoičan sam. Moja paranoja leži u činjenici da sam uvjeren u skori dolazak velike arktičke lisice. Nije važno u kakvom će obličju doći ova ista arktička lisica - ako ostanemo živi, ​​onda ćemo, najvjerovatnije, morati početi živjeti od nule. A život je mnogo zabavniji kada imate čime da napunite baterije u svojoj baterijskoj lampi i dozimetru. Za one koji isto misle (kao i sve one koji su radoznali) molim da isečete ispod (pazite, teške fotografije).

Istraživački dio

Zapravo, zašto Peltierov element? Mnogo je logičnije kupiti baterijsku lampu sa mišićnim pogonom („zemlja“), solarnim panelima ili, u najgorem slučaju, izgraditi vjetrenjaču. Ranije sam također mislio da je sasvim moguće proći i sa zemljanim bubama. Ali ima puno pokretnih dijelova, koje je ujak Liao napravio od jeftine plastike. Prvi kvar u uslovima velike arktičke lisice - i ostali ste bez struje.

Pa, pitate, zašto ne solarni paneli? Nema pokretnih dijelova. Slažem se, odgovoriću, ali u uslovima nuklearne ili vulkanske zime ili pod dvometarskim betonskim krovom skloništa nije tako lako uhvatiti sunce.

Vjetrenjača? Koja bi površina trebala biti njegova oštrica da se može okretati čak i na slabom vjetru? Pokretni dijelovi, opet. Vjetrenjača je pogodna za trajnu ugradnju kod opremanja dugotrajnog skloništa.

Razmotrivši ove argumente, postao sam očajan. Ali ubrzo sam slučajno naišao na web stranicu nepropadu.ru (bez reklama, samo link na izvorni materijal). Sedeo sam na njemu neprekidno dva dana, a pritom sam naišao na veoma interesantan članak o peći na iverje napravljenoj od kompjuterskog napajanja sa Peltier elementom sa strane (link na kraju posta). Bilo je dosta skeptika u komentarima, ali autor je napisao da je mirno punio telefon iz spojenog kineskog DC-DC konvertera... Navukao sam se.

Dizajnerski dio

Za početak, naručio sam isti Peltier element od Kineza na e-Bayu (dovoljno za eksperimente). Koštalo me je 320 rubalja. Ono što me oduševilo je ubrzana, praćenje, ali besplatna dostava. Osim toga, roba je poslana bukvalno sat vremena nakon uplate (a bilo je to u nedjelju).

Dok je Peltierov element putovao, razmišljao sam o dizajnu budućeg termoelektričnog generatora, pronašao odgovarajući radijator s ventilatorom (stari radijator procesora je savršeno radio), a također sam iskopao na internetu krug za DC-DC pretvarač sa maksimalna izlazna struja od 1 amper pri naponu od 5 volti.

Nisam smatrao preporučljivim da pravim peć na iver po uzoru na taj članak. Metal od kojeg je napravljen kompjuterski hardver je veoma mekan, "potonuti" će kada je izložen visokim temperaturama i brzo će izgoreti. Stoga je odlučeno da se napravi "uklonjiva verzija" generatora, koja bi se mogla montirati sa strane stacionarne peći ili nasloniti na lonac koji stoji na vatri. A kako bi se izbjeglo prženje Peltierovog elementa na otvorenoj vatri u takvim uvjetima, bila je potrebna brtva otporna na toplinu, ali toplinu provodljiva. Da bih to učinio, uspio sam nabaviti komad debele aluminijske ploče dimenzija 100x120x5 milimetara.

Kako bih Peltierov element pritisnuo na aluminijsku podlogu, a zauzvrat pritisnuo radijator na njega, odlučio sam koristiti dječji metalni konstrukcioni set koji sam jednom kupio za potrebe robotike.

Ali Peltierov element je stigao i došlo je vrijeme za sklapanje.

Tehnološki dio

Imali smo radijator, aluminijsku ploču, Peltierov element, pregršt radio komponenti, komadić PCB-a od folije i razne šrafove i matice. ne sjećam se dalje.

Dakle, sve komponente su sastavljene, možete početi sa sastavljanjem.

Izvinjavam se na pločici koja je bila obeležena i izbušena na dva mesta - tek mi je kasnije palo na pamet da bi bilo lepo slikati ceo proces montaže od samog početka.

Prvi problem koji me je čekao bio je standardni ventilator od 12 volti na hladnjaku. Budući da ću proizvoditi samo 5 volti, pa čak i pri prilično maloj maksimalnoj struji, to bi moglo stvoriti problem.

Prvo sam bacio mamac po svim radio i kompjuterskim radnjama u Permu, ali nigdje nije bilo ventilatora od 5 volti 80x80 milimetara. A da je i bilo, bili su manje veličine i sa strujom većom od 200 mA, što je bilo previše.

Onda sam malo kopao po eBayu i otkrio da ventilator koji mi je trebao košta od 300 rubalja. Ali bilo je besmisleno nadati se brzoj isporuci, pa sam ovu opciju ostavio kao rezervnu kopiju.

I tek nakon svih pretraga pogodio sam da spojim standardni ventilator od 12 volti na izvor napona od 5 volti. Pokazalo se da dosta dobro puše, a da pritom ne troši mnogo struje. Stoga sam odlučio da ga za sada ostavim, a nakon testiranja, ako je potrebno, naručim ventilator na eBayu.

Označio sam aluminijsku ploču i u njoj izbušio dvije rupe za montažu radijatora i dvije za ploču pretvarača napona. Napravio sam rupe promjera 4 milimetra (za šrafove od dizajnera), a sa vanjske strane sam ih proširio na 7,5 milimetara da sakrijem glave vijaka. Nakon toga sam turpijom zaokružio oštre kutove i grubim brusnim papirom prošao po svim površinama ploče, te finim brusnim papirom gdje je utisnut Peltier element.

U ovom trenutku smatrao sam da je obrada podloge završena i počeo sam sa proizvodnjom naponskog pretvarača.
Pretvarač impulsnog pojačanog napona sastavljen je na L6920 IC, koji počinje raditi na ulaznom naponu od 0,8 volti i omogućava vam da uklonite fiksni napon od 3,3 ili 5 volti, ili varijabilni od 1,8 do 5,5 volti, sa svog izlaza.

Šematski dijagram pretvarača je tipičan i preuzet iz tablice podataka.

Za dobivanje 5 volti na izlazu kruga, krak 1 je spojen na zajedničku žicu. Takođe je konfigurisan za izlaz niskog nivoa na pin 3 kada ulazni napon padne ispod 1,5 volti.

Za kolo je postavljena štampana ploča na kojoj je predviđeno pričvršćivanje na bazu-podlogu pomoću istih dijelova iz dječjeg dizajnerskog seta. Ne brinem se zbog pregrijavanja ploče, jer je prisilno hlađena strujom zraka iz hladnjaka.

Morao sam da se pozabavim makroom kućišta u kojem se nalazi mikrokolo koje sam kupio. Na web stranici radnje je navedeno da se radi o slučaju SSOP-8. Kako se ispostavilo, takav slučaj ne postoji u standardnom skupu makroa Sprint Layout. Našao sam crtež kućišta SSOP-8 i napravio makro, nakon čega sam rutirao ploču. Nakon probnog otiska, pokazalo se da je mikrokolo nešto šire i da ne stane na njegove kontaktne pločice. Guglanje određenog modela čipa (L6920D) dovelo me je do web stranice Chip-Dip, gdje sam saznao da se IC sa indeksom D proizvodi u TSSOP-8 paketu. Češajući se po glavi, pronašao sam crtež ovog kućišta, napravio makro i ponovo usmjerio ploču. Sada se sve ispostavilo da je tačno.

Ploča je napravljena pomoću LUT-a i sastavljena. Ispostavilo se da je lemljenje kućišta TSSOP-8 bez sušila za kosu vrlo nezgodno. Ali mi smo iskusni ljudi, zalemili smo FTDI mikrokola sa nagibom pinova od 0,4 milimetra.

Sada možete započeti ugradnju Peltierovog elementa i radijatora. Podlogu i radijator na mjestima dodira sa elementom premazao sam termo pastom. Zatim je dobiveni "sendvič" stegnuo orasima.

Ispostavilo se da ploča pretvarača ne odgovara, ulazni konektor leži na radijatoru, malo sam pogrešno izračunao. Okrenuo sam montažne konzole, okačio ploču izvana i dodao još dva nosača da zaštitim elemente od mehaničkih oštećenja. Evo šta smo završili:

Sada možete provjeriti funkcionalnost generatora. Zagrijao sam ga na plinskom gorioniku. Odlučio sam da za sada ne instaliram ventilator.

Za početak se pokazalo da sam pomiješao polaritet povezivanja elementa na pretvarač. Iako se činilo da je sve ispravno - crna žica je na minus, crvena na plus. Međutim, generator nije htio raditi. Zatim sam promijenio polaritet povezivanja elemenata.

Generator je počeo raditi - prvo su se upalile obje LED diode, signalizirajući prisutnost 5 volti na izlazu i niskog napona na ulazu, zatim se crvena LED dioda ugasila - napon je porastao iznad jedan i pol volta.

Na moje nezadovoljstvo, pokazalo se da je bez ventilatora, nakon nekoliko minuta rada sistema, radijator postao primjetno vruć. To neće raditi na taj način.

Sutradan sam prošetao pijacom metala i nekoliko kompjuterskih buvljaka, ali kada sam pitao za 5-voltne ventilatore, svuda su slegli ramenima i savetovali me da odem "na ono tamo mesto" na kojem sam već bio. prije par minuta. Kao rezultat toga, otišao sam kući praznih ruku.

Kod kuće sam proveo eksperiment sa napajanjem standardnog 12-voltnog ventilatora iz 5-voltnog izlaza pretvarača. Rezultati me nisu zadovoljili - pretvarač je, s očitom nevoljkošću, isključio crvenu LED diodu, a ventilator se lagano trzao nekoliko sekundi, pokušavajući pokrenuti. Protok zraka iz ventilatora koji radi na pola snage nije bio dovoljan za normalno hlađenje - radijator se jednako brzo zagrijao, iako mi više nije pekao prste. Na kraju sam odlučio naručiti ventilator sa Ebaya.

Rezultat

Uprkos niskoj efikasnosti Peltierovog elementa u režimu generisanja, ipak sam dobio srednji rezultat - pri povezivanju prenosne baterije sa navedenom strujom punjenja od 1000 mA na izlaz pretvarača, generator je mogao proizvesti struju od oko 600 mA. Mislim da je ova struja sasvim dovoljna za punjenje većine spravica u uslovima velike arktičke lisice.

Kad dođe ventilator (Ibay obećava od sredine marta do početka aprila), provjerit ću hlađenje. Osim toga, morat ćete testirati rad generatora u "borbenim" uvjetima - na požaru.

Izvinjavam se na kvalitetu fotografija - nisam baš neki fotograf. Link na članak koji me je inspirisao.

Rashladna oprema i sistemi za hlađenje zraka sastavni su elementi svakodnevnog života. Međutim, standardni dizajni na bazi rashladnog sredstva nisu praktični za mobilne aplikacije kao što su torbe za hlađenje. U takvim slučajevima koriste se uređaji koji se temelje na Peltierovom efektu, o čemu ćemo detaljno govoriti u ovom materijalu.

Peltierov element ili termoelektrični hladnjak baziran je na termoparu koji se sastoji od dva elementa p- i n-tipa provodljivosti, koji su povezani spojnom bakrenom pločom. Dijelovi su u većini slučajeva napravljeni od bizmuta, telura, antimona i selena. Takvi uređaji se koriste u domaćim rashladnim sistemima, a imaju i mogućnost stvaranja energije.

Šta je to?

Fenomen i izraz Peltier upućuju na otkriće koje je 1834. napravio francuski naučnik Jean-Charles Peltier. Suština otkrića je da se toplota neprestano oslobađa ili apsorbuje u oblasti gde postoji kontakt između dva različito usmerena provodnika kroz koja teče električna struja.

Klasična teorija objašnjava ovaj fenomen na ovaj način: uz pomoć električne struje, elektroni se prenose između metala, ubrzavajući ili usporavajući, ovisno o kontaktnoj potencijalnoj razlici na metalnim provodnicima s različitim razinama vodljivosti. Peltierovi elementi tako doprinose pretvaranju kinetičke energije u toplotnu energiju.

Suprotan efekat se javlja na drugom provodniku, gdje je nadopuna energije neophodna na osnovu osnovnog zakona fizike. Ova situacija nastaje zbog procesa toplinske vibracije, zbog čega se metal drugog vodiča hladi.

Koristeći moderne tehnologije, moguće je proizvesti Peltierov modul sa maksimalnim termoelektričnim efektom.

Dizajn i princip rada

Moderni Peltier moduli su dizajn u kojem postoje dvije izolacijske ploče, a termoelementi su povezani između njih u strogom redoslijedu. Standardni dijagram ovog elementa za bolje razumijevanje njegovog funkcioniranja prikazan je na slici.

Oznake konstrukcijskih elemenata:

• A – kontakti preko kojih se vrši priključak na izvor napajanja;
• B – vruća površina;
• C – hladna strana;
• D – bakarni provodnici;
• E – poluprovodnik p-spoja;
• Poluprovodnik tipa F – n.

Element je proizveden tako da su obe površine u kontaktu sa p-n ili n-p spojevima, na osnovu polariteta. P-n kontakti se zagrijavaju, a n-p temperatura opada. Kao rezultat, na krajevima elementa pojavljuje se temperaturna razlika DT. Ovaj efekat znači da toplotna energija koja se kreće između elemenata modula reguliše temperaturu u zavisnosti od polariteta. Takođe treba napomenuti da kada se polaritet promeni, topla i hladna površina se menjaju.

Specifikacije

Tehnički parametri Peltierovog elementa pretpostavljaju sljedeće vrijednosti:

• kapacitet hlađenja (Qmax) – izračunava se na osnovu trenutnog ograničenja i temperaturne razlike između krajeva modula. Jedinica mjerenja – vat;
• maksimalna temperaturna razlika (DTmax) – mjereno u stepenima, ova karakteristika je data za optimalne uslove;
• Imax je maksimalna električna struja potrebna da bi se osigurala veća temperaturna razlika;
• maksimalni napon Umax, koji je potreban da bi električna struja Imax postigla maksimalnu temperaturnu razliku DTmax;
• Otpor – unutrašnji otpor uređaja, mjereno u omima;
• COP je koeficijent efikasnosti ili efikasnost Peltierovog modula, koji odražava omjer hlađenja i potrošnje energije. Ovisno o karakteristikama uređaja, za jeftine uređaje indikator je u rasponu od 0,3-0,35, za skuplje modele varira do 0,5.

Prednosti mobilnog Peltierovog elementa su njegova mala veličina, reverzibilnost procesa i mogućnost korištenja kao prijenosni električni generator ili hladnjak.

Nedostaci modula su visoka cijena, niska efikasnost unutar 3%, visoki troškovi energije i potreba za stalnim održavanjem razlike u temperaturnim uvjetima.

Aplikacija

Čak i uzimajući u obzir nizak koeficijent efikasnosti, ploče u Peltierovom modulu se široko koriste u mjernim i računskim instrumentima, kao iu prijenosnim kućanskim aparatima. Evo liste uređaja u kojima su modeli sastavni dio:

• Prijenosni rashladni uređaji;
• mali generatori električne energije;
• Rashladni kompleksi u računalima i prijenosnim računalima;
• Hladnjaci za grijanje i hlađenje pitke vode;
• odvlaživači.

Kako se povezati

Možete sami spojiti Peltierov modul; to neće zahtijevati puno vremena i truda. Izlazni kontakti moraju biti napajani konstantnim naponom, što je navedeno u uputama za upotrebu uređaja. Crvena žica je spojena na plus, a crna na minus. Imajte na umu da kada je polaritet obrnut, zagrijane i ohlađene površine će zamijeniti mjesta.

Prije povezivanja preporučuje se provjeriti funkcionalnost elementa. Jedan od jednostavnih i pouzdanih načina provjere uređaja je taktilna metoda: da biste to učinili, trebate spojiti uređaj na električni izvor i dodirnuti različite kontakte. Uređaj koji normalno funkcioniše će imati neke kontakte tople, a druge hladne.

Također možete provjeriti pomoću multimetra i upaljača. Da biste to učinili, morate spojiti sonde na kontakte uređaja, pomaknuti upaljač na jednu stranu i promatrati očitanja multimetra. Ako Peltierov element radi u standardnom režimu, tokom procesa grijanja na jednoj strani će se generirati električna struja, a podaci o naponu će biti prikazani na ekranu multimetra.

Kako napraviti Peltierov element vlastitim rukama

Nije preporučljivo proizvoditi Peltierov element kod kuće zbog niske cijene i potrebe za posebnim znanjem za izradu radnog elementa. Međutim, možete sastaviti učinkovit mobilni termoelektrični generator vlastitim rukama, koji će vam biti od koristi u zemlji ili na kampiranju.

Da biste stabilizirali električni napon, morat ćete sami sastaviti standardni pretvarač pomoću L6920 IC čipa. Na ulaz uređaja mora se primijeniti napon od 0,8-5,5 V, a na izlazu će proizvesti 5 V, ova vrijednost je dovoljna za punjenje baterije mobilnih uređaja u standardnom načinu rada. Ako se koristi standardni Peltier elektronski uređaj, tada će biti potrebno ograničiti temperaturnu granicu grijane površine na 150 stupnjeva. Za laku kontrolu temperature preporučljivo je koristiti lonac s kipućom vodom, tada se model neće zagrijati iznad 100 stepeni.

Peltier ploče se naširoko koriste za hlađenje modernih kućanskih aparata, u klima-uređajima; dokazana je efikasnost uređaja, posebno za stabilizaciju termičkog režima i hlađenje moćnog procesora. Na osnovu Peltierovog elementa, efikasni mobilni frižideri se često prave kod kuće za letnjikovac ili automobil, koji napajaju radijator. Zbog reverzibilnosti procesa, domaći elementi se koriste kao mobilne male elektrane u područjima bez izvora električne energije.