Peltier modul se može koristiti u 4 različite sheme: kao grijaći element (u inkubatorima...), kao rashladni element (u frižiderima...), za proizvodnju električne energije (generator...), a također i korištenjem Peltierovog element koji možete generirati vodu. O tome će biti moj članak.

Peltier element je termoelektrični pretvarač, čiji se princip rada zasniva na Peltierovom efektu - nastajanju temperaturne razlike kada teče električna struja. U literaturi na engleskom jeziku, Peltierovi elementi su označeni TEC (od engleskog Thermoelectric Cooler - termoelektrični hladnjak).

Suprotan efekat Peltierovog efekta naziva se Seebeckov efekat.

Princip rada

Rad Peltierovih elemenata zasniva se na kontaktu dva provodna materijala sa različitim nivoima energije elektrona u vodljivom pojasu. Kada struja teče kroz kontakt takvih materijala, elektron mora steći energiju kako bi prešao u višu energetsku vodljivost drugog poluvodiča. Kada se ova energija apsorbuje, kontaktna tačka između poluprovodnika se hladi. Kada struja teče u suprotnom smjeru, kontaktna točka između poluvodiča se zagrijava, pored uobičajenog termičkog efekta.

Kada metali dođu u kontakt, Peltierov efekat je toliko mali da je neprimjetan na pozadini fenomena omskog zagrijavanja i toplinske provodljivosti. Stoga se u praktičnim primjenama koristi kontakt između dva poluvodiča.

Peltierov element se sastoji od jednog ili više parova malih poluvodičkih paralelepipeda - jednog n-tipa i jednog p-tipa u paru (obično bizmut telurid, Bi2Te3 i silicijum germanid), koji su povezani u parove pomoću metalnih mostova. Metalni kratkospojnici istovremeno služe i kao termički kontakti i izolirani su nevodljivim filmom ili keramičkom pločom. Parovi paralelepipeda su povezani na način da se formira serijski spoj više parova poluprovodnika sa različite vrste provodljivosti, tako da na vrhu postoji jedan niz veza (n->p), a na dnu suprotan (p->n). Električna struja teče uzastopno kroz sve paralelepipede. Ovisno o smjeru struje, gornji kontakti se hlade, a donji zagrijavaju - ili obrnuto. Dakle struja prenosi toplinu s jedne strane Peltierovog elementa na suprotnu i stvara temperaturnu razliku.

Ako hladite grijaću stranu Peltierovog elementa, na primjer pomoću radijatora i ventilatora, tada temperatura hladne strane postaje još niža. Kod jednostepenih elemenata, u zavisnosti od tipa elementa i trenutne vrednosti, temperaturna razlika može dostići približno 70 °C.

Prednosti i nedostaci

Prednost Peltierovog elementa je njegova mala veličina, odsustvo bilo kakvih pokretnih dijelova, kao i plinova i tekućina. Obrnutim smjerom struje moguće je i hlađenje i grijanje - to omogućava termostatiranje na temperaturama okoline i iznad i ispod temperature termostata. Još jedna prednost je odsustvo mehaničkih dijelova i odsustvo buke.

Nedostatak Peltierovog elementa je njegova niža efikasnost od one kod kompresorskih rashladnih uređaja koji koriste freon, što dovodi do velike potrošnje energije za postizanje primjetne temperaturne razlike. Uprkos tome, u toku je razvoj za povećanje toplotne efikasnosti, a Peltierovi elementi su našli široku primenu u tehnologiji, jer bez ikakvih dodatnim uređajima Mogu se ostvariti temperature ispod 0 °C.

Glavni problem u konstruisanju Peltierovih elemenata visoke efikasnosti je taj što su slobodni elektroni u supstanci istovremeno nosioci i električne struje i toplote. Materijal za Peltierov element mora istovremeno imati dva međusobno isključiva svojstva - dobro provodi električnu struju, ali slabo provodi toplinu.

U Peltier ćelijskim baterijama moguće je postići teoretski vrlo veliku temperaturnu razliku, više od 70 stepeni Celzijusa, stoga je bolje koristiti pulsnu metodu kontrole temperature, zahvaljujući kojoj se može smanjiti i potrošnja energije. U ovom slučaju, poželjno je izgladiti strujne talase kako bi se produžio vijek trajanja Peltierovog elementa.

Primjena termoelektričnog modula: u rashladnim uređajima za vodu, sistemima za hlađenje računara ili mikro kola raznih malih uređaja, u električnim termalnim generatorima, hlađenju video kartica, severnim ili južnim mostovima, automobilski frižideri, zračni hladnjaci, Arduino, za hlađenje CCD matrica i infracrvenih fotodetektora, u električnim termalnim generatorima, u termostatima, u naučnim laboratorijskim instrumentima, termalnim kalibratorima, termalnim stabilizatorima. Općenito, gdje je potrebno postići temperaturne razlike veće od 60 stepeni.

Dimenzije Peltier ploče i karakteristike potrošnje

Dimenzije Peltier ploča i karakteristike potrošnje (potrošnja energije, napon, struja, maksimalna temperaturna razlika). Oznake ovih termoelektričnih generatora mogu biti različite na različitim lokacijama, sve zavisi od proizvođača (na primjer: TEG1-241-1.4-1.2; CP1.4-127-06L domaći; TB-127-1.4-1.5 Frost-72 SP1848-27145 Seebeck termogenerator TEP1-142T300). Karakteristike se, zauzvrat, neće mnogo razlikovati, ali se neki pokazatelji ne razlikuju značajno.

Qmax	Umax	Imax	dTmax	Dimenzije, (mm)
(W)	(IN)	(A)	(zdravo)	A	B	H
36,0	16,1	3,6	71	30,0	30,0	3,6
36,0	16,1	3,6	71	40,0	40,0	3,6
62,0	16,3	6,2	72	40,0	40,0	3,9
65,0	16,7	6,3	74	40,0	40,0	3,9
80,0	16,1	8,0	71	40,0	40,0	3,4
80,0	16,1	8,0	71	48,0	48,0	3,4
94,0	24,9	6,1	70	40,0	40,0	3,9
115,0	24,6	7,6	69	40,0	40,0	3,6
120,0	24,6	7,9	69	40,0	40,0	3,4
131,0	24,6	8,6	69	40,0	40,0	3,3
172,0	24,6	11,3	69	40,0	40,0	3,2
156,0	15,7	16,1	70	48,0	48,0	3,4
223,0	15,5	23,4	68	55,0	59,0	3,3
310,0	24,6	20,6	69	62,0	62,0	3,2

DIY USB frižider (Peltier modul)

Da bismo napravili naš mini frižider, moramo pronaći ili kupiti Peltierov element (šta je to i kako radi možete pročitati u nastavku) i dva radijatora.

Ovaj baš Peltierov element, istrgnuo sam ga iz pokvarenog kompjutera, stajao je tu između procesora i hladnjaka. Očistio sam staru termalnu pastu sa njega. Ukratko - ovaj Peltierov element kada se primjenjuje na njega jednosmerna struja počinje raditi na sljedeći način: jedna strana počinje se zagrijavati, a druga se počinje hladiti; ako promijenite polaritet izvora napajanja, tada će se strane elementa ponašati suprotno!

Zatim sam uzeo dva masivna radijatora iz nepotrebnog pojačala. Zatim sam element podmazao novom termalnom pastom, koju sam kupio u radio prodavnici, i stegao Peltierov element između radijatora. Upotreba termalne paste u ovom slučaju je obavezna!
Spojio žice na element iz USB kabl i priključio na kompjuter - jedan radijator je počeo da se greje, a drugi da se hladi! Dakle, sve je u redu!

Materijal koji sam koristio za lijepljenje hladnjaka je sličan komprimiranoj pjeni ili poroznoj plastici. Općenito, materijal može biti bilo koji, njegova glavna kvaliteta je toplinska izolacija.
Staklo je organsko i izgleda prilično krhko, ali u stvari je materijal izdržljiv.
Ljepilo - superljepilo.

Zatim sam, radi praktičnosti, napravio magnetnu kopču.
Ispalo je dobro - boca mineralne vode je lako mogla stati unutra.

Generator - proizvodi električnu energiju pomoću Peltierovog elementa

Prednosti ovog generatora:

— Gorivo je sve što gori ili zagrijava.
— USB izlaz 5 volti, 500 mA.
— Ne zavisi od sunca, vetra itd.
- Jednostavan i snažan dizajn koji može trajati zauvijek.
— Na njemu možete kuhati hranu dok se vaš telefon puni.
- Svestranost.
— Svako ga može sastaviti kod kuće za 1 veče (čak i zaposlenik AvtoVAZ-a =)).
- Jeftin dizajn.

Nisam ja to izmislio, postoje komercijalne kopije koje su mnogo bolje od mojih. Na primjer, BioLite CampStove, njegova cijena je 7900 rubalja. Moj primjerak je napravljen u žurbi za pisanje ovog članka i daljnje eksperimente.

Osnova je Peltierov element. Ovo je termoelektrični modul koji se koristi u rashladnim uređajima za vodu i prenosivim frižiderima, a koristi se i za hlađenje procesora. Kada se na njega dovede napon, jedna strana se hladi, a druga se zagreva. Naprotiv, zagrejaćemo jednu stranu da bismo proizveli električnu energiju.

Glavni princip je da se jedna strana zagreva, a druga ostane nepromenjena, za maksimalnu efikasnost potrebna vam je temperaturna razlika od 100 stepeni Celzijusa.

Hajde da počnemo!


trebat će nam:
— Peltierov element, koristio sam TEC1-12710
- Nepotrebno napajanje iz računara
Bilo ko, čak i onaj koji je izgorio, i sve je izgorjelo osim tijela
- Regulator napona
DC-DC modul za pojačavanje, ulazni napon 1-5 Volti, izlaz uvijek 5V.
— Radijator (što veći to bolji), po mogućnosti sa hladnjakom od 5V, jer Radijator će se postepeno zagrijavati. Zimi to nije problem, jer radijator možete staviti na led.
— Termalna pasta
- Set alata

TEC1-12710 modul, na 10 A (manje ili više). Ali moćniji će biti veći. Što je struja veća, to je efikasnija i skuplja. Kupio sam ga sa Aliexpressa za oko 250 rubalja. U našim prodavnicama elektronike to košta oko 1.500 rubalja.

Modul je dizajniran za maksimalni napon od 12V, ali ne daje toliko zbog niske efikasnosti kada ga koristimo u suprotnom smjeru, tj. za primanje struje.

Da bi postojalo stabilnih 5 volti i da bi se uređaji sigurno punili potreban vam je pojačani stabilizator. Počinje proizvoditi 5 volti kada je na Peltier elementu još samo 1 V. Po upaljenoj LED diodi na modulu možete znati da je sve spremno za punjenje.


Možete sami sastaviti, ali odlučio sam vjerovati Kinezima, oni nude gotov modul s USB izlazom za 80 rubalja. na istom sajtu.

Ispraznimo naše napajanje. Morao sam napraviti dodatne rupe za bolju cirkulaciju zraka (napajanje je bilo jako staro).

Glavni princip je da se vazduh usisava odozdo i izlazi kroz vrh. Jednostavno rečeno, morate napraviti običnu peć. Ne zaboravite obezbijediti rupu za bacanje iverja i stalak za lonac ili kriglu za kipuću vodu, ako vam zatreba.


Zatim morate pričvrstiti Peltierov modul s radijatorom na ravan zid, nakon što prvo ravnomjerno nanesete termalnu pastu. Što je čvršći kontakt, to bolje. Strana na kojoj je napisan model je hladna, na ovu stranu stavljamo radijator. Ako ga pomiješate, modul neće dati napon; u ovom slučaju, trebate samo zamijeniti žice.


Zalemimo pojačani pretvarač i pronađemo gdje da ga sakrijemo. Općenito ga možete ostaviti da visi na žicama, ali svakako ga morate izolirati, na primjer, staviti termoskupljajući na njega.

Hajde da sve spojimo. Ovo bi trebalo da dobijete:

Kako radi?

Bacamo grane, sječku, općenito, sve što gori unutra. Onda ga upalimo. Vatra zagrijava zidove peći i Peltierov element koji se nalazi na jednom od ovih zidova. Druga strana elementa, koja se nalazi na radijatoru, ostaje na vanjskoj temperaturi. Što je veća temperaturna razlika, veća je i snaga, ali nemojte pretjerivati.

Maksimalna efikasnost se postiže već sa razlikom od 100 stepeni. S vremenom se radijator počinje zagrijavati i morat će se ohladiti. Možete baciti snijeg, polivati ​​ga vodom, postaviti radijator na led ili u vodu, ili na njega staviti kriglu hladne vode. Postoji mnogo opcija, najjednostavniji je hladnjak, on će oduzeti dio energije, ali zbog hlađenja ukupan rezultat se neće promijeniti.


NE izlažite element visokim temperaturama, može izgorjeti i izgorjeti. U dokumentaciji je naznačena maksimalna temperatura od 180 °C, ali nema potrebe da brinete previše, uz dobro hlađenje i sa jednostavnim drvima za ogrev ništa mu se neće desiti.

Ako niste lijeni i radite sve kako treba, dobit ćete tako jednostavnu sjeckalicu na kojoj možete grijati hranu, kuhati, vodu i puniti svoje sprave u isto vrijeme.

Može se koristiti kod kuće ako dođe do nestanka struje postavljanjem svijeće unutra. Usput, ako spojite LED diode na njega, svjetlo će biti mnogo svjetlije nego od same svijeće.

Na svakom mjestu gdje možete pronaći nešto gori, imat ćete struju, grijanje i mogućnost da zgodno kuhate hranu, koristeći manje goriva u odnosu na vatru.

Prvi testovi!

Nakon posla sam otišao u šumu, sunce je skoro zašlo, grmlje je bilo mokro, ali peć se isplatila 100%.

Rezultat je nadmašio sva moja očekivanja. Odmah nakon što je sječka izgorjela, upalio se indikator, priključio sam telefon i počeo se puniti. Punjenje je bilo stabilno.

Konverter se uopšte nije naprezao. Sa sobom sam poneo i rashladnu podlogu za laptop, ima 2 hladnjaka i LED diode, trebalo bi da potroši pristojnu količinu. Spojio sam, sve se vrti, sija, i povjetarac puše. Uzeo sam i USB ventilator i spojio ga na kraju, kada je ostao samo ugalj. Sve se vrti odlično, ne znam ni šta drugo da probam.

rezultat:

Sve radi odlično, odaje svoj rod Ampera. Ipak, potreban vam je hladnjak, jer... za pola sata radijator se zagrijao na oko 40 stepeni, ljeti će biti i više. Pustite se da se vrtite.

Plamen puca visoko uvis, meni lično ne treba takva vatra, pokriti ću neke rupe da sporije gori.

Uradiću sve novo, za osnovu ću uzeti standardnu ​​drobilicu koja se pravi od limenki, ali ću je napraviti od debljeg metala i pravougaonog oblika. Kupit ću dobar radijator sa hladnjakom odgovarajućeg oblika i pokušati napraviti sklopivu verziju tako da zauzima manje prostora prilikom nošenja.

Proizvodnja pitke vode pomoću Peltierovog modula

Termopar (Peltier modul) radi na obrnutom principu termoelementa - pojava temperaturne razlike kada teče električna struja.

Kako funkcioniše Peltierov element?

Prilično je jednostavno koristiti Peltierov modul, čiji je princip oslobađanje ili apsorbiranje topline u trenutku kontakta različitih materijala kada energetski tok elektrona prolazi kroz njega prije i nakon kontakta, to je drugačije. Ako je manji na izlazu, to znači da se tamo stvara toplina. Kada su elektroni u kontaktu inhibirani električnim poljem, oni prenose kinetičku energiju na kristalnu rešetku, zagrijavajući je. Ako ubrzaju, toplina se apsorbira. To se događa zbog činjenice da se dio energije uzima iz kristalna rešetka i hladi se.

U velikoj mjeri, ovaj fenomen je svojstven poluvodičima, što se objašnjava velikom razlikom u nabojima.

Peltierov modul, čija je primjena tema našeg pregleda, koristi se u izradi termoelektričnih rashladnih uređaja (TEC). Najjednostavniji od njih sastoji se od dva poluvodiča p- i n-tipa povezana u seriju preko bakrenih kontakata.

Ako se elektroni kreću od poluvodiča "p" do "n", na prvom spoju s metalnim mostom rekombinuju se, oslobađajući energiju. Sljedeći prijelaz sa poluvodiča "p" na bakarni provodnik je praćen "povlačenjem" elektrona kroz kontakt električnim poljem. Ovaj proces dovodi do apsorpcije energije i hlađenja područja oko kontakta. Procesi se odvijaju na sličan način u sljedećim prijelazima.

Postavljanjem zagrijanih i hlađenih kontakata u različite paralelne ravnine, dobiće se praktična implementacija metode. Poluprovodnici se prave od selena, bizmuta, antimona ili telura. Peltierov modul sadrži veliki broj termoparova postavljenih između aluminij nitrida ili aluminij oksida keramičkih ploča.

Faktori koji utiču na efikasnost TEM-a

• Snaga struje.
• Broj termoparova (do nekoliko stotina).
• Vrste poluprovodnika.
• Stopa hlađenja.

Veće vrijednosti još nisu postignute zbog niske efikasnosti (5-8%) i visoke cijene. Da bi TEM radio uspešno, potrebno je obezbediti efikasno odvođenje toplote sa zagrejane strane. To stvara poteškoće u praktičnoj implementaciji metode. Ako je polaritet obrnut, hladna i topla strana se obrću.

Prednosti i nedostaci modula

Potreba za TEM-ovima pojavila se pojavom elektronskih uređaja koji zahtijevaju minijaturne sisteme hlađenja. Prednosti modula su sljedeće:

• kompaktnost;
• nema pokretnih zglobova;
• Peltierov modul ima reverzibilni princip rada prilikom promjene polariteta;
• jednostavnost kaskadnih priključaka za povećanu snagu.

Glavni nedostatak modula je niska efikasnost. To se očituje u velikoj potrošnji energije za postizanje potrebnog efekta hlađenja. Osim toga, ima visoku cijenu.

Primjena TEM-a

Peltierov modul se prvenstveno koristi za hlađenje mikro krugova i malih dijelova. Započeto je hlađenje elemenata vojne opreme:

• mikro kola;
• infracrveni detektori;
• laserski elementi;
• kristalni oscilatori.

Peltier termoelektrični modul postupno se počeo koristiti u kućanskim aparatima: za stvaranje hladnjaka, klima uređaja, generatora i termostata. Njegova glavna svrha je hlađenje malih predmeta.

CPU hlađenje

Glavne komponente računara se stalno poboljšavaju, što dovodi do povećanja proizvodnje toplote. Zajedno sa njima razvijaju se sistemi hlađenja koristeći inovativne tehnologije i moderne kontrole. Peltierov modul je pronašao primenu u ovoj oblasti prvenstveno u hlađenju mikro kola i drugih radio komponenti. Tradicionalni hladnjaci više ne mogu da se nose sa prisilnim overklok režimima mikroprocesora. A povećanje frekvencije procesora omogućava povećanje njihovih performansi.

Povećanje brzine ventilatora dovodi do značajne buke. Eliminiše se korišćenjem Peltierovog modula u kombinovanom sistemu hlađenja. Na ovaj način vodeće kompanije su brzo savladale proizvodnju efikasnih rashladnih sistema, za kojima je počela velika potražnja.

Toplotu iz procesora obično odvode hladnjaci. Protok vazduha se može usisati spolja ili dolaziti iznutra sistemske jedinice. Glavni problem je što je temperatura zraka ponekad nedovoljna za odvođenje topline. Stoga su se TEM-ovi počeli koristiti za hlađenje protoka zraka koji ulazi sistemska jedinica, čime se povećava efikasnost prenosa toplote. Dakle, ugrađeni klima uređaj je pomoćnik tradicionalnog kompjuterskog sistema hlađenja.

Aluminijski radijatori su pričvršćeni na obje strane modula. Sa strane hladne ploče, rashladni vazduh se upumpava u procesor. Nakon što uzme toplinu, drugi ventilator je izduva kroz rashladni rashladni element modula.

Savremeni TEM je kontrolisan elektronski uređaj sa temperaturnim senzorom, gde je stepen hlađenja proporcionalan zagrevanju procesora.

Aktiviranje hlađenja procesora također stvara određene probleme.

1. Jednostavni Peltier moduli za hlađenje dizajnirani su za kontinuirani rad. Manja potrošnja energije također smanjuje rasipanje topline, što može uzrokovati prehlađenje čipa i potom zamrzavanje procesora.
2. Ako rad hladnjaka i hladnjaka nisu pravilno usklađeni, potonji se može prebaciti na grijanje umjesto hlađenja. Dodatni izvor topline će uzrokovati pregrijavanje procesora.

Dakle, za savremeni procesori Potrebne su nam napredne tehnologije hlađenja sa kontrolom rada samih modula. Takve promjene u režimima rada se ne dešavaju kod video kartica, koje također zahtijevaju intenzivno hlađenje. Stoga je TEM idealan za njih.

Frižider za auto uradi sam

Sredinom prošlog stoljeća domaća industrija pokušala je ovladati proizvodnjom malih hladnjaka na bazi Peltierovog efekta. Postojeće tehnologije tog vremena to nisu dozvoljavale. Danas je uglavnom ograničavajući faktor visoka cijena, ali pokušaji se nastavljaju, a uspjeh je već postignut.

Rasprostranjena proizvodnja termoelektričnih uređaja omogućava vam da vlastitim rukama napravite mali frižider, pogodan za upotrebu u automobilima. Njegova osnova je "sendvič", koji se pravi na sljedeći način.

1. Na gornji radijator nanosi se sloj toplovodne paste tipa KPT-8, a na jednu stranu keramičke površine se lijepi Peltierov modul.
2. Slično, na njega je sa donje strane pričvršćen još jedan radijator, namijenjen za postavljanje u rashladnu komoru.
3. Cijeli uređaj se čvrsto stisne i suši 4-5 sati.
4. Na oba radijatora ugrađeni su hladnjaci: gornji će odvoditi toplinu, a donji će izjednačiti temperaturu u komori hladnjaka.

Kućište frižidera je napravljeno sa termoizolacionom zaptivkom iznutra. Važno je da se dobro zatvori. Za to možete koristiti običnu plastičnu kutiju za alat.

12V se napaja iz sistema vozila. Može se raditi i iz mreže od 220 V naizmjenična struja, sa napajanjem. Koristi se najjednostavniji krug za konverziju AC u DC. Sadrži ispravljački most i kondenzator za ublažavanje talasa. Važno je da na izlazu ne prelaze 5% nominalne vrijednosti, inače se smanjuje efikasnost uređaja. Modul ima dva izlaza od obojenih žica. “Plus” je uvijek povezan sa crvenom, a “minus” sa crnom.

Snaga TEM-a mora odgovarati zapremini kutije. Prve 3 cifre oznake označavaju broj parova poluvodičkih mikroelemenata unutar modula (49-127 ili više). izraženo posljednje dvije cifre oznake (od 3 do 15 A). Ako snaga nije dovoljna, potrebno je zalijepiti još jedan modul na radijatore.

Bilješka! Ako struja premašuje snagu elementa, zagrijati će se s obje strane i brzo će propasti.

Peltierov modul: generator električne energije

TEM se može koristiti za proizvodnju električne energije. Da biste to učinili, potrebno je stvoriti temperaturnu razliku između ploča, a termoparovi koji se nalaze između njih stvarat će električnu struju.

Za praktična upotreba potreban vam je TEM sa najmanje 5 V. Onda ga možete koristiti za punjenje mobilni telefon. Zbog niske efikasnosti Peltierovog modula, bit će potreban DC-DC pojačivač. Za sastavljanje generatora trebat će vam:

• 2 Peltier modula TEC1-12705 sa veličinom ploče 40x40 mm;
• pretvarač EK-1674;
• aluminijumske ploče debljine 3 mm;
• posuda za vodu;
• ljepilo otporno na toplinu.

Dva modula se postavljaju između ploča ljepilom, a zatim se cijela konstrukcija pričvršćuje na dno posude. Ako ga napunite vodom i zapalite, dobijete potrebnu temperaturnu razliku, koja proizvodi EMF reda veličine 1,5 V. Povezivanjem modula na pojačani pretvarač možete povećati napon na 5 V, što je potrebno za punjenje baterije telefona.

Što je veća temperaturna razlika između vode i niže zagrijane ploče, to je generator efikasniji. Stoga moramo pokušati smanjiti zagrijavanje vode Različiti putevi: učinite ga protočnim, češće ga zamijenite svježim, itd. Efikasan način povećanja temperaturne razlike je kaskadno slanje modula, kada su slojevito postavljeni jedan na drugi. Povećanje ukupnih dimenzija uređaja omogućava vam da postavite više elemenata između ploča i time povećate ukupnu snagu.

Performanse generatora će biti dovoljne za punjenje malih baterija, rad LED lampe ili radio. Bilješka! Za izradu termalnih generatora trebat će vam moduli koji mogu raditi na 300-400 0 C! Ostalo je pogodno samo za probno testiranje.

Za razliku od drugih sredstava alternativne proizvodnje električne energije, oni mogu raditi i tokom vožnje ako napravite nešto poput katalitičkog grijača.

Domaći Peltier moduli

TEM-ovi vlastite proizvodnje pojavili su se na našem tržištu ne tako davno. Veoma su pouzdani i imaju dobre karakteristike. Peltierov modul, koji je veoma tražen, ima dimenzije 40x40 mm. Dizajniran je za maksimalnu struju od 6 A i napon do 15 V.

Domaći Peltier modul se može kupiti po niskoj cijeni. Sa 85 W stvara temperaturnu razliku od 60 0 C. Zajedno sa hladnjakom, u stanju je zaštititi procesor od pregrijavanja sa disipacijom snage od 40 W.

Karakteristike modula vodećih kompanija

Strani uređaji su predstavljeni na tržištu u većoj raznolikosti. Kako bi se procesori zaštitili od vodećih kompanija, kao hladnjak se koristi PAX56B Peltier modul čija je cijena, zajedno sa ventilatorom, 35 dolara.

Sa dimenzijama 30x30 mm, održava temperaturu procesora ne većom od 63 0 C sa izlaznom snagom od 25 W. Za napajanje dovoljan je napon od 5 V, a struja ne prelazi 1,5 A.

PA6EXB Peltierov modul je vrlo pogodan za hlađenje procesora, pružajući normalne temperaturne uslove sa snagom disipacije od 40 W. Površina njegovog modula je 40x40 mm, a trenutna potrošnja je do 8 A. Pored svojih impresivnih dimenzija - 60x60x52,5 mm (uključujući ventilator) - uređaj zahtijeva slobodan prostor oko sebe. Cijena mu je 65 dolara.

Kada se koristi Peltier modul, specifikacije mora zadovoljiti potrebe hlađenih uređaja. Neprihvatljivo je da im je temperatura preniska. To može dovesti do kondenzacije vlage, što može biti štetno za elektroniku.

Moduli za proizvodnju generatora, kao što su, odlikuju se većom snagom - 72 W i 108 W, respektivno. Odlikuju se oznakama koje se uvijek nanose na vruću stranu. Maksimalna dozvoljena temperatura tople strane je 150-160 0 C. Što je veća temperaturna razlika između ploča, to je veći izlazni napon. Uređaj radi na maksimalnoj temperaturnoj razlici od 600 0 C.

Možete kupiti Peltierov modul jeftino - oko 10 dolara ili manje po komadu, ako pogledate dovoljno. Nerijetko prodavači značajno naduvaju cijene, ali možete ih naći nekoliko puta jeftinije ako ih kupite na rasprodaji.

Zaključak

Peltierov efekat je sada našao primjenu u stvaranju malih hladnjaka neophodnih za modernu tehnologiju. Reverzibilnost procesa omogućava proizvodnju mikroelektrana koje su tražene za punjenje baterija elektronskih uređaja.

Za razliku od drugih sredstava za alternativnu proizvodnju energije, oni mogu raditi tokom vožnje ako je instaliran katalitički grijač.

Peltierov element se obično naziva pretvarač koji može raditi na temperaturnoj razlici. To se događa propuštanjem električne struje kroz provodnike kroz kontakte. U tu svrhu u elementima su predviđene posebne ploče. Toplota prelazi s jedne strane na drugu.

Danas je ova tehnologija tražena prvenstveno zbog svoje značajne snage prijenosa topline. Osim toga, uređaji se mogu pohvaliti kompaktnošću. Radijatori instalirani na mnogim modelima su slabi. To je zbog činjenice da se toplinski tok prilično brzo hladi. Kao rezultat, željena temperatura se stalno održava.

Ovaj element nema pokretne dijelove. Uređaji rade apsolutno nečujno, a to je definitivna prednost. Također treba reći da se mogu koristiti jako dugo, a kvarovi se događaju izuzetno rijetko. Najjednostavniji tip se sastoji od bakrenih vodiča s kontaktima i spojnim žicama. Dodatno, postoji izolator na strani hlađenja. Obično se izrađuje od keramike ili

Zašto su potrebni Peltierovi elementi?

Za izradu frižidera najčešće se koriste Peltierovi elementi. Obično govorimo o kompaktnim modelima koje mogu koristiti, na primjer, vozači na cesti. Međutim, ovo nije kraj raspona primjena uređaja. IN U poslednje vreme Peltierovi elementi počeli su se aktivno ugrađivati ​​u zvučnu i akustičnu opremu. Tamo su u mogućnosti da obavljaju funkcije hladnjaka.

Kao rezultat toga, pojačalo uređaja se hladi bez ikakve buke. Za prijenosne kompresore Peltierovi elementi su nezamjenjivi. Ako govorimo o naučnoj industriji, naučnici koriste ove uređaje za hlađenje lasera. U ovom slučaju moguće je postići značajnu stabilizaciju studijskog talasa LED dioda.

Nedostaci Peltierovih modela

Čini se da tako jednostavan i efikasan uređaj nema nedostataka, ali ih ima. Prije svega, stručnjaci su odmah primijetili nizak kapacitet penetracije modula. Ovo ukazuje da će osoba imati određene probleme, ako želi da ohladi uređaj koji radi iz mreže napona od 400 V. U ovom slučaju specijalna dielektrična pasta će djelomično pomoći u rješavanju ovog problema. Međutim, strujni kvar će i dalje biti visok i namotaj Peltierovog elementa ga možda neće izdržati.

Osim toga, ovi modeli se ne preporučuju za upotrebu u preciznoj elektronici. Budući da dizajn elementa sadrži metalne ploče, osjetljivost tranzistora može biti smanjena. Posljednji nedostatak Peltierovog elementa je niska efikasnost. Ovi uređaji ne mogu postići značajnu temperaturnu razliku.

Modul za regulator

Izrada Peltierovog elementa za regulator vlastitim rukama prilično je jednostavna. Da biste to učinili, trebali biste unaprijed pripremiti dvije metalne ploče, kao i ožičenje s kontaktima. Prije svega, provodnici se pripremaju za ugradnju, koji će se nalaziti u bazi. Obično se kupuju sa oznakom "PP".

Dodatno, za normalnu kontrolu temperature, na izlazu treba osigurati poluvodiče. Oni su neophodni kako bi se brzo prenijela toplina na gornju ploču. Za ugradnju svih elemenata trebate koristiti lemilo. Da biste dovršili Peltierov element vlastitim rukama, na kraju spojite dvije žice. Prvi je montiran na donjoj bazi i fiksiran na krajnjem vanjskom vodiču. Treba izbjegavati kontakt sa pločom.

Zatim pričvrstite drugu žicu na gornji dio. Fiksiranje se također vrši na krajnji vanjski element. Za provjeru funkcionalnosti uređaja koristi se tester. Da biste to učinili, dvije žice moraju biti spojene na uređaj. Kao rezultat toga, odstupanje napona bi trebalo biti približno 23 V. U ovoj situaciji mnogo ovisi o snazi ​​regulatora.

Frižideri sa termistorom

Kako vlastitim rukama napraviti Peltierov element za hladnjak s termistorom? Odgovarajući na ovo pitanje, važno je napomenuti da su ploče za to odabrane isključivo od keramike. U ovom slučaju koristi se oko 20 provodnika. To je neophodno kako bi temperaturna razlika bila veća. Možete ga povećati do 70%. U ovom slučaju važno je izračunati

To se može učiniti na osnovu snage opreme. Hladnjak koji koristi tečni freon je idealan u ovom slučaju. Sam Peltierov element je ugrađen u blizini isparivača, koji se nalazi pored motora. Da biste ga instalirali, trebat će vam standardni set alata, kao i brtve. Oni su neophodni kako bi se model zaštitio od startnog releja. Tako će se hlađenje donjeg dijela uređaja odvijati mnogo brže.

Da biste postigli temperaturnu razliku (Peltierov efekat) vlastitim rukama, možda će vam trebati najmanje 16 vodiča. Glavna stvar je pouzdano izolirati žice koje će biti spojene na kompresor. Da biste sve učinili kako treba, prvo morate isključiti sušilicu hladnjaka. Tek nakon toga moguće je povezati sve kontakte. Kada je instalacija završena, ograničenje napona treba provjeriti pomoću testera. Ako element pokvari, termostat je prvi koji trpi. U nekim slučajevima se javlja

Model za frižider 15V

Peltier hladnjak možete napraviti vlastitim rukama s malim modulima.Moduli su pričvršćeni uglavnom u blizini radijatora. Kako bi ih sigurno pričvrstili, stručnjaci koriste uglove. Element se ne smije naslanjati na filter i to treba uzeti u obzir.

Da biste vlastitim rukama dovršili Peltier termoelektrični modul, donja ploča je uglavnom odabrana od nehrđajućeg čelika. Provodnici se u pravilu koriste sa oznakom "PR20". Mogu izdržati maksimalno opterećenje od 3 A. Maksimalno odstupanje temperature može doseći 10 stepeni. U ovom slučaju, efikasnost može biti 75%.

Peltierovi elementi u frižiderima od 24 V

Koristeći Peltierov element, možete napraviti hladnjak vlastitim rukama samo od vodiča s dobrim brtvljenjem. Istovremeno se moraju slagati u tri reda radi hlađenja. Radna struja u sistemu mora se održavati na 4 A. To možete provjeriti pomoću konvencionalnog testera.

Ako za element koristite keramičke ploče, maksimalno odstupanje temperature može se postići na 15 stepeni. Žice za kondenzator se postavljaju tek nakon postavljanja brtve. Možete ga pričvrstiti na zid uređaja na različite načine. Glavna stvar u ovoj situaciji je ne koristiti ljepilo koje je osjetljivo na temperature iznad 30 stepeni.

Peltier element za hladnjak automobila

Da biste vlastitim rukama napravili visokokvalitetni automatski hladnjak, odabire se Peltierov modul (modul) s pločom čija debljina nije veća od 1,1 mm. Najbolje je koristiti nemodularne žice. Za rad će biti potrebni i bakarni provodnici. Njihov kapacitet mora biti najmanje 4A.

Dakle, maksimalno odstupanje temperature će dostići 10 stepeni, što se smatra normalnim. Provodnici se najčešće koriste sa oznakom "PR20". Nedavno su se pokazali stabilnijim. Pogodni su i za razne kontakte. Za spajanje uređaja na kondenzator koristi se lemilica. Visokokvalitetna ugradnja je moguća samo na brtvi bloka releja. Razlike će u ovom slučaju biti minimalne.

Kako napraviti element za hladnjak za pitku vodu?

DIY Peltierov modul (element) za hladnjak je prilično jednostavan. Za to je važno odabrati samo keramičke ploče. U uređaju se koristi najmanje 12 provodnika, tako da će otpor biti visok. Spajanje elemenata se obično vrši lemljenjem. Moraju postojati dvije žice za povezivanje na uređaj. Element mora biti pričvršćen na dno hladnjaka. U tom slučaju može doći u kontakt s poklopcem uređaja. Da bi se isključili slučajevi kratki spojevi, važno je pričvrstiti sve žice na rešetku ili kućište.

Klima uređaji

Peltierov modul (element) izrađen je vlastitim rukama za klima uređaj samo s vodičima klase "PR12". Odabrani su za ovaj zadatak uglavnom zato što se dobro nose s niskim temperaturama. Najviše, model može proizvesti napon od 23 V. Indikator otpora će biti na nivou od 3 oma. Temperaturna razlika dostiže maksimalno 10 stepeni, a efikasnost je 65%. Provodnici se mogu polagati samo u jednom redu između listova.

Proizvodnja generatora

Možete napraviti generator koristeći Peltier modul (element) vlastitim rukama. Performanse uređaja će se povećati za ukupno 10%. To se postiže većim hlađenjem motora. Uređaj može izdržati maksimalno opterećenje od 30 A. Zbog velikog broja provodnika otpor može biti 4 oma. Odstupanje temperature u sistemu je približno 13 stepeni. Modul je pričvršćen direktno na rotor. Da biste to učinili, prvo morate odspojiti središnju osovinu. U mnogim slučajevima stator ne ometa. Da bi se spriječilo zagrijavanje namota rotora od induktora, koriste se keramičke ploče.

Hlađenje video kartice na računaru

Za hlađenje video kartice potrebno je pripremiti najmanje 14 vodiča. Najbolje je odabrati bakrene modele. Njihov koeficijent toplotne provodljivosti je prilično visok. Za povezivanje uređaja na ploču koriste se žice nemodularnog tipa. Model je postavljen u blizini hladnjaka video kartice. Za njegovo osiguranje obično se koriste male.

Da biste ih popravili, možete koristiti obične matice. Pojava prekomjerne buke tokom rada ukazuje na to da uređaj ne radi ispravno. U tom slučaju potrebno je provjeriti integritet ožičenja. Također morate pregledati provodnike.

Peltier element za klima uređaj

Za izradu visokokvalitetnog Peltierovog elementa vlastitim rukama za klima uređaj koriste se dvostruke ploče. Njihova minimalna debljina treba biti najmanje 1 mm. U ovom slučaju možete se nadati odstupanju temperature od 15 stepeni. Nakon opremanja modula, performanse klima uređaja se u prosjeku povećavaju za 20%. Mnogo toga u ovoj situaciji ovisi o temperaturi okoline. Takođe treba uzeti u obzir stabilnost mrežnog napona. Uz manje smetnje, uređaj može izdržati opterećenje od približno 4 A.

Prilikom lemljenja vodiča ne treba ih postavljati preblizu jedan drugom. Da biste pravilno dovršili Peltierove module vlastitim rukama, ulazni i izlazni kontakti moraju biti instalirani samo na jednoj od dvije ploče. U ovom slučaju uređaj će biti kompaktniji. Ozbiljna greška u ovoj situaciji bila bi povezivanje modula direktno na jedinicu. To će dovesti do neizbježnog oštećenja elementa.

Ugradnja modula na kondenzator

Da biste ga sami instalirali, važno je procijeniti snagu kondenzatora. Ako ne prelazi 20 V, tada element treba montirati provodnicima označenim "PR30" ili "PR26". Da biste vlastitim rukama pričvrstili Peltierov modul (element) na kondenzator, koristite male metalne kutove.

Najbolje ih je ugraditi po četiri sa svake strane. Što se tiče performansi, kondenzator na kraju može dodati plus 10%. Ako govorimo o toplinskim gubicima, oni će biti beznačajni. Efikasnost uređaja je u prosjeku 80%. Za visokonaponski kondenzatori moduli se ne računaju. U ovom slučaju, čak ni veliki broj provodnika neće pomoći.

Rashladna oprema je toliko ušla u naše živote da je teško i zamisliti kako bismo mogli bez nje. Ali klasični dizajni rashladnog sredstva nisu prikladni za mobilnu upotrebu, na primjer, kao putna rashladna torba.

U tu svrhu koriste se instalacije u kojima se princip rada zasniva na Peltier efektu. Hajde da ukratko porazgovaramo o ovom fenomenu.

Šta je to?

Ovaj izraz se odnosi na termoelektrični fenomen koji je 1834. otkrio francuski prirodnjak Jean-Charles Peltier. Suština efekta je oslobađanje ili apsorpcija topline u području gdje su u kontaktu različiti provodnici kroz koje prolazi električna struja.

U skladu s klasičnom teorijom, postoji sljedeće objašnjenje za pojavu: električna struja prenosi elektrone između metala, koji mogu ubrzati ili usporiti njihovo kretanje, ovisno o kontaktnoj potencijalnoj razlici u provodnicima od različitih materijala. U skladu s tim, s povećanjem kinetičke energije, ona se pretvara u toplinsku energiju.

Na drugom provodniku se uočava obrnuti proces koji zahtijeva dopunu energije, u skladu sa osnovnim zakonom fizike. To se događa zbog termičkih vibracija, koje uzrokuju hlađenje metala od kojeg je napravljen drugi provodnik.

Savremene tehnologije omogućavaju proizvodnju poluvodičkih elemenata-modula sa maksimalnim termoelektričnim efektom. Ima smisla ukratko govoriti o njihovom dizajnu.

Dizajn i princip rada

Moderni moduli su konstrukcija koja se sastoji od dvije izolacijske ploče (obično keramičke), između kojih se nalaze serijski povezani termoparovi. Pojednostavljeni dijagram takvog elementa može se naći na donjoj slici.

Oznake:

• A – kontakti za povezivanje na izvor napajanja;
• B – vruća površina elementa;
• C – hladna strana;
• D – bakarni provodnici;
• E – poluprovodnik na bazi p-spoja;
• F – poluprovodnik n-tipa.

Dizajn je napravljen na način da je svaka strana modula u kontaktu ili p-n ili n-p prelazi(u zavisnosti od polariteta). Kontakti p-n zagrejati, n-p – ohladiti (vidi sliku 3). Shodno tome, na stranama elementa dolazi do temperaturne razlike (DT). Posmatraču će ovaj efekat izgledati kao prijenos toplinske energije između strana modula. Važno je napomenuti da promjena polariteta napajanja dovodi do promjene toplih i hladnih površina.

Rice. 3. A – vruća strana termoelementa, B – hladna strana

Specifikacije

Karakteristike termoelektričnih modula opisuju se sljedećim parametrima:

• kapacitet hlađenja (Q max), ova karakteristika se određuje na osnovu maksimalno dozvoljene struje i temperaturne razlike između strana modula, mjerene u vatima;
• maksimalna temperaturna razlika između strana elementa (DT max), parametar je dat za idealne uslove, jedinica mere je stepeni;
• dozvoljena struja potrebna za osiguranje maksimalne temperaturne razlike – I max;
• maksimalni napon U max potreban da struja I max dostigne vršnu razliku DT max ;
• unutrašnji otpor modula – Otpor, naznačen u Ohmima;
• koeficijent efikasnosti - COP (skraćenica od engleskog - koeficijent performansi), u suštini ovo je efikasnost uređaja, koji pokazuje omjer hlađenja i potrošnje energije. Za jeftine elemente ovaj parametar je u rasponu od 0,3-0,35, za skuplje modele približava se 0,5.

Označavanje

Pogledajmo kako se dešifriraju tipične oznake modula na primjeru sa slike 4.

Slika 4. Peltierov modul sa oznakom TEC1-12706

Označavanje je podijeljeno u tri smislene grupe:

1. Oznaka elementa. Prva dva slova su uvijek nepromijenjena (TE), što znači da je riječ o termoelementu. Sljedeći označava veličinu, mogu biti slova "C" (standardno) i "S" (malo). Posljednji broj označava koliko slojeva (kaskada) ima u elementu.
2. Broj termoparova u modulu prikazanom na fotografiji je 127.
3. Nazivna struja je u Amperima, za nas je 6 A.

Oznake ostalih modela serije TEC1 čitaju se na isti način, na primjer: 12703, 12705, 12710, itd.

Aplikacija

Unatoč prilično niskoj efikasnosti, termoelektrični elementi se široko koriste u mjernim, računarskim i kućanskim aparatima. Moduli su važan radni element sljedećih uređaja:

• Pokretne rashladne jedinice;
• mali generatori za proizvodnju električne energije;
• Rashladni sustavi u osobnim računalima;
• Hladnjaci za hlađenje i grijanje vode;
• odvlaživači vazduha itd.

Navedimo detaljne primjere upotrebe termoelektričnih modula.

Frižider sa Peltierovim elementima

Termoelektrične rashladne jedinice znatno su inferiornije u performansama od kompresorskih i apsorpcionih analoga. Ali oni imaju značajne prednosti, što čini njihovu upotrebu preporučljivom pod određenim uvjetima. Ove prednosti uključuju:

• jednostavnost dizajna;
• otpornost na vibracije;
• odsustvo pokretnih elemenata (osim ventilatora koji duva radijator);
• nizak nivo buke;
• male dimenzije;
• sposobnost rada na bilo kojoj poziciji;
• dug radni vek;
• niska potrošnja energije.

Ove karakteristike su idealne za mobilne instalacije.

Peltierov element kao generator električne energije

Termoelektrični moduli mogu raditi kao generatori električne energije ako je jedna od njihovih strana podvrgnuta prisilnom grijanju. Što je veća temperaturna razlika između strana, to je veća struja koju generiše izvor. Nažalost, maksimalna temperatura za termalni generator je ograničena; ne može biti viša od tačke topljenja lema koji se koristi u modulu. Kršenje ovog uslova će dovesti do kvara elementa.

Za masovnu proizvodnju termogeneratora koriste se specijalni moduli sa vatrostalnim lemom koji se mogu zagrijati do temperature od 300°C. U običnim elementima, na primjer, TEC1 12715, granica je 150 stupnjeva.

Budući da je efikasnost ovakvih uređaja niska, koriste se samo u slučajevima kada nije moguće koristiti efikasniji izvor električne energije. Međutim, među turistima, geolozima i stanovnicima udaljenih područja traženi su termalni generatori od 5-10 W. Veliki i moćni stacionarne instalacije, pogonjene na visokotemperaturno gorivo, koriste se za napajanje gasnih distributivnih jedinica, opreme meteoroloških stanica itd.

Za hlađenje procesora

Relativno nedavno, ovi moduli su počeli da se koriste u sistemima za hlađenje procesora personalni računari. S obzirom na nisku efikasnost termoelemenata, prednosti takvih struktura su prilično sumnjive. Na primjer, za hlađenje izvora topline od 100-170 W (odgovara većini moderni modeli CPU), morat ćete potrošiti 400-680 W, što zahtijeva instalaciju snažnog napajanja.

Druga zamka je da će neopterećen procesor osloboditi manje toplotne energije, a modul može da ga ohladi ispod tačke rose. Kao rezultat toga, kondenzacija će se početi stvarati, što će zajamčeno oštetiti elektroniku.

Oni koji se odluče za samostalno kreiranje takvog sistema morat će izvršiti niz proračuna kako bi odabrali snagu modula za određeni model procesora.

Na osnovu gore navedenog, korištenje ovih modula kao CPU sistema za hlađenje nije isplativo; osim toga, mogu uzrokovati kvar kompjuterska oprema ne radi.

Sasvim je drugačija situacija kod hibridnih uređaja, gdje se termalni moduli koriste u kombinaciji s vodenim ili zračnim hlađenjem.

Hibridni rashladni sistemi su dokazali svoju efikasnost, ali visoka cijena ograničava krug njihovih obožavatelja.

Klima uređaj baziran na Peltier elementima

Teoretski, takav uređaj će biti strukturno mnogo jednostavniji od klasičnih sistema za kontrolu klime, ali sve se svodi na niske performanse. Jedna stvar je hlađenje male zapremine frižidera, druga stvar hlađenja prostorije ili unutrašnjosti automobila. Klima uređaji koji koriste termoelektrične module će trošiti više električne energije (3-4 puta) od opreme koja radi na rashladno sredstvo.

Što se tiče upotrebe kao automobilski sistem kontrola klime, tada snaga standardnog generatora neće biti dovoljna za rad takvog uređaja. Zamjena efikasnijom opremom će dovesti do značajne potrošnje goriva, što nije isplativo.

Na tematskim forumima povremeno se javljaju rasprave o ovoj temi i razmatraju se različiti domaći dizajni, ali punopravni radni prototip još nije stvoren (ne računajući klima uređaj za hrčka). Sasvim je moguće da će se situacija promijeniti kada moduli sa prihvatljivijom efikasnošću postanu široko dostupni.

Za rashladnu vodu

Termoelektrični element se često koristi kao rashladno sredstvo za hladnjake vode. Dizajn uključuje: modul za hlađenje, termostatski kontrolirani kontroler i grijač. Ova implementacija je mnogo jednostavnija i jeftinija od kruga kompresora; osim toga, pouzdanija je i lakša za rukovanje. Ali postoje i određeni nedostaci:

• voda se ne hladi ispod 10-12°C;
• hlađenje traje duže od svog kompresorskog kolege, stoga takav hladnjak nije prikladan za kancelariju sa veliki iznos radnici;
• uređaj je osjetljiv na vanjsku temperaturu, u toploj prostoriji voda se neće ohladiti na minimalnu temperaturu;
• Ne preporučuje se instalacija u prašnjavim prostorijama, jer se ventilator može začepiti i rashladni modul pokvariti.

Stolni hladnjak vode sa Peltierovim elementom

Sušač zraka na bazi Peltierovih elemenata

Za razliku od klima uređaja, implementacija odvlaživača je uključena termoelektrični elementi sasvim moguće. Dizajn je prilično jednostavan i jeftin. Modul za hlađenje snižava temperaturu radijatora ispod tačke rose, zbog čega se vlaga sadržana u vazduhu koji prolazi kroz uređaj taloži na njemu. Taložena voda se ispušta u poseban rezervoar.

Uprkos niskoj efikasnosti, u ovom slučaju je efikasnost uređaja sasvim zadovoljavajuća.

Kako se povezati?

Neće biti problema s povezivanjem modula, potrebno je napajati izlazne žice. konstantan pritisak, njegova vrijednost je navedena u tablici podataka elementa. Crvena žica mora biti spojena na plus, a crna na minus. Pažnja! Obrnuti polaritet obrće pozicije ohlađenih i zagrijanih površina.

Kako provjeriti funkcionalnost Peltierovog elementa?

Najjednostavniji i pouzdan način– taktilno. Potrebno je spojiti modul na odgovarajući izvor napona i dodirnuti njegove različite strane. Za radni element, jedan od njih će biti topliji, drugi hladniji.

Ako nemate odgovarajući izvor pri ruci, trebat će vam multimetar i upaljač. Proces verifikacije je prilično jednostavan:

1. spojite sonde na terminale modula;
2. donesite upaljeni upaljač na jednu od strana;
3. Posmatramo očitanja uređaja.

U radnom modulu, kada se jedna od strana zagrije, stvara se električna struja koja će biti prikazana na displeju uređaja.

Kako napraviti Peltierov element vlastitim rukama?

Gotovo je nemoguće napraviti domaći modul kod kuće, pogotovo jer nema smisla to raditi, s obzirom na njihovu relativno nisku cijenu (oko 4-10 dolara). Ali možete sastaviti uređaj koji će vam biti od koristi na planinarenju, na primjer, termoelektrični generator.

Za stabilizaciju napona potrebno je sastaviti jednostavan pretvarač na L6920 IC čipu.

Na ulaz takvog pretvarača dovodi se napon u rasponu od 0,8-5,5 V; na izlazu će proizvesti stabilnih 5 V, što je sasvim dovoljno za punjenje većine mobilnih uređaja. Ako se koristi konvencionalni Peltierov element, potrebno je ograničiti opseg radne temperature grijane strane na 150 °C. Da biste izbjegli gnjavažu sa praćenjem, bolje je koristiti lonac kipuće vode kao izvor topline. U tom slučaju se garantuje da se element neće zagrijati iznad 100 °C.

Pa, svi grafikoni su nacrtani, sve tabele su popunjene, sada možete sanjati. Općenito, ako maksimalno procijenite potrošnju energije na pješačenju, dobit ćete sljedeće:
GPS navigator - 0,3 W x 10 h = 3 W*h dnevno;
kamera (Canon DSLR) - 8 Wh baterija za 4 dana = 2 Wh dnevno;
video kamera (video snimač za snimanje zanimljivih trenutaka putovanja, oko 1 sat videa dnevno) - 1,6 Wh dnevno;
mobilni telefon- oko 0,2 W*h dnevno;
led baterijska lampa za osvetljavanje parkinga uveče - 2 W*h dnevno.
Ukupno dobijemo: 3 + 2 + 1,6 + 0,2 + 2 = 8,8 Wh dnevno. Uzimajući u obzir gubitke pri punjenju baterija ovih uređaja i neočekivane troškove, ovu cifru možete lako zaokružiti na 10 Wh dnevno, što je otprilike jednako tri AA NiMH baterije (po 3,2 Wh). Pretpostavićemo da je to količina električne energije koja vam omogućava da udobno putujete prethodno planiranom rutom bez ograničavanja kreativnih poriva. Ova računica je manje-više tačna za solo izlazak ili grupu od dvije osobe. Ako ima više ljudi, onda se dodaje dodatni potrošač za svaku osobu, bilo da se radi o mobitelu ili drugom fotoaparatu. Mislim da za svakog "dodatnog" učesnika možete sa sigurnošću dodati 1 Wh, odnosno za grupu od 6 ljudi ugodan nivo potrošnje energije će biti 14 Wh ili oko 4,5 AA baterije. Pretpostavimo da planinarenje traje 10 dana, tada će vam za grupu od 2 osobe trebati 100 Wh energije, to je 31 NiMH baterija ukupne težine 31 x 31,5 = 976,5 g. Odnosno skoro 1 kg baterija. Ako uzmete alkalne baterije, one najbolje daju 2,2 Wh i trebat će vam ih 45. Ne znam njihovu težinu, ali čak i ako su po 25 g, ukupno se zbroji više od kilograma. Za grupu od 6 osoba, ukupna količina električne energije je 140 Wh, što je skoro 44 baterije težine 1386 g ili 64 baterije teže čak i više. Ako sa sobom ponesete LiPo baterije, kakve koriste modelari, onda će za dvije osobe to biti baterija težine 100 Wh ÷ 160 Wh/kg = 0,625 kg ili 625 g. Za grupu od 6 osoba, masa LiPo baterije bit će 875 g.
Hajde sada da shvatimo kako stvari idu sa termogeneratorom. Recimo da imamo TEC1-12709 modul (ili module), zagrejte ga na ne više od 150 °C, ohladite ga u mlazu sa temperaturom od 15 °C, odnosno na hladnoj strani će biti 20 °C, temperaturna razlika je 150 - 20 = 130 °C. Za takvu vrijednost temperaturne razlike nemam indikator efikasnosti, morat ću računati. Uzimamo dvije maksimalne vrijednosti na grafikonu efikasnosti u odnosu na struju za TEC1-12709, na primjer 13,6 mW/°C za prosječnu temperaturnu razliku od 71 °C i 15,7 mW/°C za 87 °C i izračunamo za koji iznos efikasnost je povećana povećanjem temperaturne razlike za 87 - 71 = 16 °C. Ispostavilo se da je 2,1 mW/°C. I onda proporcionalno: ako je povećanje razlike od 16 °C dovelo do povećanja efikasnosti za 2,1 mW/°C, onda će povećanje razlike za 130 - 87 = 43 °C dovesti do povećanja efikasnosti za (43 x 2,1) ÷ 16 = 5,6 mW/°C. To znači da će efikasnost pri temperaturnoj razlici od 130 °C biti jednaka 15,7 + 5,6 = 21,3 mW/°C. Kao rezultat, dobijamo 21,3 x 130 = 2769 mW ili 2,8 W. Ova vrijednost je prilično blizu stvarnosti, sudeći po činjenici da su u nekim video eksperimentima dva modula proizvodila 4...6 W. Da bi pomoću jednog modula dobio 10 Wh energije, generator mora raditi 10 ÷ 2,8 = 3,57 sati, a 14 Wh - 5 sati. Odnosno, ako koristite termogenerator koji se sastoji od 2 Peltierova elementa, tada proizvodnja električne energije čak i za veliku grupu ne traje dugo.
Jedini veliki problem s proizvodnjom električne energije tokom kampiranja korištenjem ove metode je rasipanje topline na hladnoj strani. Najbolje i najoptimalnije je hlađenje vodom, jer voda ima veliki toplotni kapacitet. S tim u vezi, vodeni turisti imaju više sreće od biciklista: njihov način transporta je posebno povezan s vodom, a ako razmislite o dizajnu generatora (vrlo je čudno zašto još nije osmišljen i implementiran u industrijskoj mjeri) , tada mogu proizvoditi električnu energiju tokom vožnje. Generator je djelimično uronjen u vodu, a dijelom pluta na površini. Gorivo se ubacuje u peć kako se troši, a sve se hladi vodom izvana. Gorivo se prikuplja i priprema na odmorištu.
Ako se ne želite zamarati sakupljanjem drva za ogrjev i šišarki, onda možete razmisliti o dizajnu plinske peći. Ovdje vrijedi malo matematike. Dakle, imamo:
boca za tečni plin za plinske gorionike sa gorivom težine 450 g;
sastav: izobutan - 72%, propan - 22%, butan - 6%, po težini to je 324 g, 99 g i 27 g, respektivno;
kalorijske vrijednosti za ove plinove su 49,22 MJ/kg, 48,34 MJ/kg i 49,34 MJ/kg, respektivno.
Nakon množenja i sabiranja imamo 22,07 MJ u jednoj boci za tečni plin. Uzimamo efikasnost našeg generatora od 1%, tako da dobijemo 220 kJ kao električnu energiju, što je 61,3 Wh. Sa čime ga možete uporediti? Pa, na primjer, sa 19 NiMH AA baterija. Nije puno i prilično skupo, plin nije jeftin.
Budući da je korištenje plina skupo, možete smisliti nešto koristeći tečno gorivo, kao što je benzin. Malo sam pretražio internet u potrazi za jeftinim katalizatorom za katalitičke gorionike, ali nisam mogao pronaći ništa osim krom (VI) oksida dobivenog iz amonijum dihromata. Da, i nije sve tako glatko s njim, ali ako želite, uz određenu dozu eksperimentiranja i ovdje možete postići stabilne pozitivne rezultate. Katalitički jastučići za grijanje proizvedeni u Kini najvjerovatnije koriste tragove elemenata platinske grupe. Kad bi barem postojao katalizator kao u ovom jastučiću za grijanje, ali veći za Peltierove elemente. Rezultat bi bio kompaktan i lagan generator. Kalorična vrijednost benzina je 44,5 MJ/kg, gustina 0,74 kg/l, iz jednog litra benzina imamo 33 MJ energije, pri 1% efikasnosti to je 330 kJ ili 91,6 Wh električne energije (28 AA baterija). Budžetnija opcija, ali ipak prikupite i pripremite ono što je dostupno u prirodi besplatno gorivo je prirodno isplativije, a nema ga baš neprijatna karakteristika, svojstveno onim zalihama koje se kupuju u trgovini - ne ponestaje u najnepovoljnijem trenutku.