Peltier moduli 4 xil sxemada ishlatilishi mumkin: isitish elementi sifatida (inkubatorlarda...), sovutish elementi sifatida (muzlatgichlarda...), elektr energiyasini ishlab chiqarishda (generator...), shuningdek, Peltier yordamida element siz suv hosil qilishingiz mumkin. Bu mening maqolam haqida bo'ladi.

Peltier elementi termoelektrik konvertor bo'lib, uning ishlash printsipi Peltier effektiga asoslangan - elektr toki o'tganda harorat farqining paydo bo'lishi. Ingliz tilidagi adabiyotlarda Peltier elementlari TEC (inglizcha Thermoelectric Cooler - termoelektrik sovutgich) deb belgilangan.

Peltier effektining qarama-qarshi ta'siri Seebek effekti deb ataladi.

Ishlash printsipi

Peltier elementlarining ishlashi o'tkazuvchanlik zonasida turli xil elektron energiya darajalariga ega bo'lgan ikkita Supero'tkazuvchilar materialning aloqasiga asoslangan. Bunday materiallarning kontaktidan oqim o'tganda, elektron boshqa yarimo'tkazgichning yuqori energiya o'tkazuvchanlik zonasiga o'tish uchun energiya olishi kerak. Bu energiya so'rilganda yarimo'tkazgichlar orasidagi aloqa nuqtasi soviydi. Oqim teskari yo'nalishda oqganda, odatdagi termal effektga qo'shimcha ravishda, yarimo'tkazgichlar orasidagi aloqa nuqtasi qiziydi.

Metallar bilan aloqa qilganda, Peltier effekti juda kichik bo'lib, ohmik isitish va issiqlik o'tkazuvchanlik hodisalari fonida sezilmaydi. Shuning uchun amaliy dasturlarda ikkita yarim o'tkazgich o'rtasidagi aloqa ishlatiladi.

Peltier elementi bir yoki bir necha juft kichik yarim o'tkazgichli parallelepipedlardan iborat - bir juft n-tip va bitta p-tipi (odatda vismut tellurid, Bi2Te3 va kremniy germanid), ular metall ko'priklar yordamida juft bo'lib bog'langan. Metall o'tish moslamalari bir vaqtning o'zida termal kontaktlar bo'lib xizmat qiladi va o'tkazuvchan bo'lmagan plyonka yoki keramik plastinka bilan izolyatsiyalanadi. Juft parallelepipedlar shunday bog'langanki, ko'p yarim o'tkazgich juftlarining ketma-ket ulanishi bilan hosil bo'ladi. turli xil turlari o'tkazuvchanlik, shuning uchun yuqorida bir ulanishlar ketma-ketligi (n->p), pastki qismida esa aksincha (p->n) mavjud. Elektr toki barcha parallelepipedlar orqali ketma-ket oqadi. Oqim yo'nalishiga qarab, yuqori kontaktlar sovutiladi va pastki qismi isitiladi - yoki aksincha. Shunday qilib elektr toki issiqlikni Peltier elementining bir tomonidan qarama-qarshi tomonga o'tkazadi va harorat farqini hosil qiladi.

Agar siz Peltier elementining isitish tomonini sovutsangiz, masalan, radiator va fan yordamida, sovuq tomonning harorati yanada past bo'ladi. Bir bosqichli elementlarda, element turiga va oqim qiymatiga qarab, harorat farqi taxminan 70 ° C ga yetishi mumkin.

Afzalliklari va kamchiliklari

Peltier elementining afzalligi uning kichik o'lchamlari, har qanday harakatlanuvchi qismlar, shuningdek, gazlar va suyuqliklarning yo'qligi. Oqim yo'nalishini teskari o'zgartirish orqali sovutish ham, isitish ham mumkin - bu termostat haroratidan yuqori va past haroratlarda termostatni o'rnatishga imkon beradi. Yana bir afzallik - mexanik qismlarning yo'qligi va shovqinning yo'qligi.

Peltier elementining kamchiliklari freondan foydalanadigan kompressorli sovutish moslamalariga qaraganda past samaradorlikdir, bu sezilarli harorat farqiga erishish uchun yuqori quvvat sarfiga olib keladi. Shunga qaramay, issiqlik samaradorligini oshirish bo'yicha ishlanmalar olib borilmoqda va Peltier elementlari texnologiyada keng qo'llanilishini topdi, chunki ularsiz qo'shimcha qurilmalar 0 °C dan past haroratlar amalga oshirilishi mumkin.

Yuqori samaradorlikka ega Peltier elementlarini qurishda asosiy muammo shundaki, moddadagi erkin elektronlar bir vaqtning o'zida ham elektr tokini, ham issiqlikni tashuvchilardir. Peltier elementi uchun material bir vaqtning o'zida ikkita o'zaro xos xususiyatga ega bo'lishi kerak - u elektr tokini yaxshi o'tkazadi, lekin issiqlikni yomon o'tkazadi.

Peltier batareyalarida nazariy jihatdan juda katta harorat farqiga erishish mumkin, 70 darajadan yuqori, shuning uchun impulsli haroratni nazorat qilish usulini qo'llash yaxshiroqdir, buning natijasida energiya sarfi ham kamayishi mumkin. Bunday holda, Peltier elementining xizmat qilish muddatini uzaytirish uchun oqim to'lqinlarini tekislash maqsadga muvofiqdir.

Termoelektrik modulni qo'llash: suv sovutgichlarida, kompyuterlar uchun sovutish tizimlari yoki turli xil kichik o'lchamli qurilmalarning mikrosxemalarida, elektr issiqlik generatorlarida, video kartalarni sovutishda, shimoliy yoki janubiy ko'priklarda, avtomobil muzlatgichlari, havo sovutgichlari, Arduino, CCD matritsalari va infraqizil fotodetektorlarni sovutish uchun, elektr issiqlik generatorlarida, termostatlarda, ilmiy laboratoriya asboblarida, termal kalibratorlarda, termal stabilizatorlarda. Umuman olganda, 60 darajadan ortiq harorat farqiga erishish talab qilinadigan joylarda.

Peltier plitasining o'lchamlari va iste'mol xususiyatlari

Peltier plitalarining o'lchamlari va iste'mol xususiyatlari (quvvat iste'moli, kuchlanish, oqim, maksimal harorat farqi). Ushbu termoelektr generatorlarining belgilari turli saytlarda farq qilishi mumkin, barchasi ishlab chiqaruvchiga bog'liq (masalan: TEG1-241-1.4-1.2; CP1.4-127-06L mahalliy; TB-127-1.4-1.5 Frost-72 ; SP1848-27145; Seebeck termogeneratori TEP1-142T300). Xususiyatlari, o'z navbatida, unchalik farq qilmaydi, lekin ba'zi ko'rsatkichlar sezilarli darajada farq qilmaydi.

Qmax	Umax	Imax	dTmax	Olchamlari, (mm)
(V)	(IN)	(A)	(do'l)	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 muzlatgichi (Peltier moduli)

Bizning mini-muzlatgichimizni qurish uchun biz Peltier elementini (u nima ekanligini va qanday ishlashini quyida o'qishingiz mumkin) va ikkita radiatorni topishimiz yoki sotib olishimiz kerak.

Bu juda Peltier elementi, men uni buzilgan kompyuterdan yirtib tashladim, u protsessor va sovutgich o'rtasida turdi. Men undan eski termal pastani tozaladim. Qisqacha aytganda - bu Peltier elementi unga qo'llanilganda to'g'ridan-to'g'ri oqim quyidagicha ishlay boshlaydi: uning bir tomoni qiziy boshlaydi, ikkinchisi esa sovib keta boshlaydi; agar siz quvvat manbai polaritesini o'zgartirsangiz, elementning tomonlari teskari yo'l tutadi!

Keyinchalik, keraksiz kuchaytirgichdan ikkita katta radiator oldim. Keyin elementni radio do'konida sotib olgan yangi termal pasta bilan yog'ladim va Peltier elementini radiatorlar orasiga mahkamladim. Bu holda termal pastadan foydalanish majburiydir!
dan elementga simlarni ulangan USB kabeli va uni kompyuterga uladi - bitta radiator qiziy boshladi, ikkinchisi esa soviy boshladi! Shunday qilib, hamma narsa tartibda!

Sovutgichni bir-biriga yopishtirish uchun ishlatgan materialim siqilgan ko'pik yoki gözenekli plastmassaga o'xshaydi. Umuman olganda, material har qanday bo'lishi mumkin, uning asosiy sifati issiqlik izolatsiyasidir.
Shisha organik va juda mo'rt ko'rinadi, lekin aslida material bardoshli.
Yelim - super elim.

Keyin qulaylik uchun magnit qisqich yasadim.
Yaxshi chiqdi - u erga bir shisha mineral suv bemalol sig'ardi.

Generator - Peltier elementi yordamida elektr energiyasini ishlab chiqarish

Ushbu generatorning afzalliklari:

- Yoqilg'i - bu yonadigan yoki isitadigan har qanday narsa.
— USB chiqishi 5 volt, 500mA.
— Quyosh, shamol va hokazolarga bog'liq emas.
- Abadiy davom etishi mumkin bo'lgan oddiy va kuchli dizayn.
— Telefoningiz quvvatlanayotgan vaqtda uning ustida ovqat pishirishingiz mumkin.
- Ko'p qirrali.
— Har kim uni uyda 1 kechada yig'ishi mumkin (hatto AvtoVAZ xodimi ham =)).
- Arzon dizayn.

Men buni ixtiro qilganim yo'q, mendan ko'ra yaxshiroq bo'lgan tijorat nusxalari bor. Misol uchun, BioLite CampStove, uning narxi 7900 rubl. Mening nusxam ushbu maqolani yozish va keyingi tajribalar uchun shoshilinch ravishda yaratilgan.

Asos - Peltier elementi. Bu suv sovutgichlari va portativ muzlatgichlarda ishlatiladigan termoelektrik modul bo'lib, u protsessorni sovutish uchun ham ishlatiladi. Unga kuchlanish qo'llanilganda, bir tomoni soviydi, ikkinchisi esa qiziydi. Aksincha, elektr energiyasi ishlab chiqarish uchun bir tomonni qizdiramiz.

Asosiy printsip shundaki, bir tomon qiziydi, ikkinchisi esa o'zgarishsiz qoladi, maksimal samaradorlik uchun 100 daraja Selsiy harorat farqi kerak.

Qani boshladik!


Bizga kerak bo'ladi:
- Peltier elementi, men TEC1-12710 dan foydalandim
- Kompyuterdan keraksiz quvvat manbai
Har qanday odam, hatto yonib ketgan va tanadan boshqa hamma narsa yonib ketgan
- kuchlanish regulyatori
DC-DC kuchaytirish moduli, kirish voltaji 1-5 volt, chiqish har doim 5V.
- Radiator (qanchalik katta bo'lsa, shuncha yaxshi), yaxshisi 5V sovutgich bilan, chunki Radiator asta-sekin qiziydi. Qishda bu muammo emas, chunki siz radiatorni muz ustiga qo'yishingiz mumkin.
- Termal pasta
- asboblar to'plami

TEC1-12710 moduli, 10 A (kamroq yoki undan ko'p) deb baholangan. Ammo kuchliroq bo'lganlar kattaroq bo'ladi. Oqim qanchalik yuqori bo'lsa, u qanchalik samarali va qimmatroq bo'ladi. Men uni Aliexpress-dan taxminan 250 rublga sotib oldim. Bizning elektronika do'konlarida bu taxminan 1500 rublni tashkil qiladi.

Modul 12V maksimal kuchlanish uchun mo'ljallangan, lekin biz uni teskari yo'nalishda ishlatganda past samaradorlik tufayli u qadar ko'p chiqmaydi, ya'ni. tokni qabul qilish.

Barqaror 5 volt bo'lishi va qurilmalar xavfsiz zaryadlanishi uchun sizga kuchaytiruvchi stabilizator kerak bo'ladi. Peltier elementida hali atigi 1 volt mavjud bo'lganda, u 5 volt ishlab chiqarishni boshlaydi.Moduldagi yonayotgan LED orqali hamma narsa zaryadlashga tayyorligini bilishingiz mumkin.


Siz o'zingizni yig'ishingiz mumkin, lekin men xitoylarga ishonishga qaror qildim, ular 80 rubl uchun USB chiqishi bilan tayyor modulni taklif qilishadi. xuddi shu saytda.

Keling, elektr ta'minotini yo'q qilaylik. Havoning yaxshi aylanishi uchun qo'shimcha teshiklar qilishim kerak edi (elektr ta'minoti juda eski edi).

Asosiy printsip shundaki, havo pastdan so'riladi va yuqoridan chiqadi. Oddiy qilib aytganda, siz oddiy pechka qilishingiz kerak. Agar kerak bo'lsa, yog'och chiplarini tashlash uchun teshik va qaynoq suv uchun qozon yoki krujka uchun stend bilan ta'minlashni unutmang.


Keyinchalik, issiqlik pastasini bir tekis qo'llaganingizdan so'ng, Peltier modulini radiator bilan tekis devorga ulashingiz kerak. Kontakt qanchalik qattiq bo'lsa, shuncha yaxshi bo'ladi. Model yozilgan tomon sovuq, biz radiatorni aynan shu tomonga qo'llaymiz. Agar siz aralashtirsangiz, modul kuchlanishni chiqarmaydi, bu holda siz simlarni almashtirishingiz kerak.


Biz kuchaytiruvchi konvertorni lehimlaymiz va uni qaerga yashirishni topamiz. Siz odatda simlarga osilgan holda qoldirishingiz mumkin, lekin siz uni albatta izolyatsiya qilishingiz kerak, masalan, issiqlik qisqarishini qo'ying.

Keling, hamma narsani birlashtiraylik. Buni olishingiz kerak:

U qanday ishlaydi?

Biz shoxlarni, yog'och chiplarini, umuman olganda, ichkarida yonib turgan hamma narsani tashlaymiz. Keyin biz uni yoqamiz. Yong'in pechning devorlarini va bu devorlardan birida joylashgan Peltier elementini isitadi. Radiatorda joylashgan elementning boshqa tomoni tashqi haroratda qoladi. Harorat farqi qanchalik katta bo'lsa, kuch shunchalik katta bo'ladi, lekin uni haddan tashqari oshirmang.

Maksimal samaradorlikka allaqachon 100 daraja farq bilan erishiladi. Vaqt o'tishi bilan radiator isitila boshlaydi va sovutish kerak bo'ladi. Siz qorni tashlashingiz, ustiga suv quyishingiz, radiatorni muz yoki suvga qo'yishingiz yoki ustiga bir stakan sovuq suv qo'yishingiz mumkin. Ko'p variantlar mavjud, eng oddiyi sovutgich, u quvvatning bir qismini oladi, lekin sovutish tufayli umumiy natija o'zgarmaydi.


Elementni yuqori haroratga ta'sir qilmang, u yonib ketishi va yonib ketishi mumkin. Hujjatlar 180 ° C maksimal haroratni ko'rsatadi, lekin juda ko'p tashvishlanishga hojat yo'q, yaxshi sovutish va oddiy o'tin bilan unga hech narsa bo'lmaydi.

Agar siz dangasa bo'lmasangiz va hamma narsani to'g'ri qilsangiz, siz shunday oddiy yog'ochni maydalagichga ega bo'lasiz, unda siz bir vaqtning o'zida ovqatni isitish, qaynatish, suv quyish va gadjetlaringizni zaryad qilishingiz mumkin.

Ichkariga sham qo'yib, elektr uzilishi bo'lsa, uyda foydalanish mumkin. Aytgancha, agar siz unga LEDlarni ulasangiz, yorug'lik shamning o'zidan ko'ra ancha yorqinroq bo'ladi.

Yonayotgan narsalarni topishingiz mumkin bo'lgan har qanday joyda siz elektr energiyasiga, issiqlikka ega bo'lasiz va olov bilan solishtirganda kamroq yoqilg'i ishlatib, ovqatni qulay pishirish imkoniyatiga ega bo'lasiz.

Birinchi sinovlar!

Ishdan keyin men o'rmonga bordim, quyosh deyarli botdi, cho'tka nam edi, lekin pechka 100% to'ladi.

Natija barcha kutganlarimdan oshib ketdi. Yog'och chiplari yonib ketgandan so'ng darhol indikator yondi, men telefonni uladim va u zaryadlana boshladi. Zaryadlash barqaror edi.

Konvertor umuman siqilmadi. Men o'zim bilan noutbuk uchun sovutgichni ham oldim, unda 2 ta sovutgich va LED bor, u munosib miqdorni iste'mol qilishi kerak. Men uni bog'ladim, hamma narsa aylanadi, porlaydi va shabada esadi. Men ham USB ventilyatorni olib, oxirida faqat ko'mir qolganda uni uladim. Hammasi ajoyib aylanmoqda, men yana nimani sinab ko'rishni ham bilmayman.

Natija:

Har bir narsa ajoyib ishlaydi, u o'zining jinsini Amperni beradi. Shunga qaramay, sizga sovutgich kerak, chunki... yarim soat ichida radiator taxminan 40 darajaga qadar isitiladi, yozda u yanada ko'proq bo'ladi. O'zingizga aylanishga ruxsat bering.

Olov yuqoriga otadi, shaxsan menga bunday olov kerak emas, men ba'zi teshiklarni yopaman, shunda u sekinroq yonadi.

Men hamma narsani yangi qilaman, men qalay qutilaridan yasalgan standart yog'och maydalagichni asos qilib olaman, lekin uni qalinroq metalldan va to'rtburchaklar shaklida qilaman. Men mos shakldagi sovutgichli yaxshi radiator sotib olaman va uni tashishda kamroq joy egallashi uchun yig'iladigan versiyani qilishga harakat qilaman.

Peltier moduli yordamida ichimlik suvi ishlab chiqarish

Termojuft (Peltier moduli) termojuftning teskari printsipi bo'yicha ishlaydi - elektr toki oqganda harorat farqining paydo bo'lishi.

Peltier elementi qanday ishlaydi?

Peltier modulidan foydalanish juda oddiy, uning printsipi aloqa paytida issiqlikni chiqarish yoki yutishdir. turli materiallar elektronlarning energiya oqimi aloqa qilishdan oldin va keyin u orqali o'tganda, u boshqacha. Chiqish joyida kamroq bo'lsa, u erda issiqlik hosil bo'ladi degan ma'noni anglatadi. Aloqada bo'lgan elektronlar elektr maydon tomonidan inhibe qilinganda, ular kinetik energiyani kristall panjaraga o'tkazib, uni isitadi. Agar ular tezlashsa, issiqlik so'riladi. Bu energiyaning bir qismi olinganligi sababli sodir bo'ladi kristall panjara va u soviydi.

Katta darajada, bu hodisa yarimo'tkazgichlarga xosdir, bu zaryadlarning katta farqi bilan izohlanadi.

Qo'llanilishi bizning ko'rib chiqishimiz mavzusi bo'lgan Peltier moduli termoelektrik sovutish moslamalarini (TEC) yaratishda qo'llaniladi. Ularning eng oddiylari mis kontaktlari orqali ketma-ket ulangan ikkita p- va n-tipli yarimo'tkazgichlardan iborat.

Agar elektronlar yarim o'tkazgichdan "p" dan "n" ga o'tsa, metall ko'prik bilan birinchi birikmada ular energiya chiqaradilar. Yarimo'tkazgich "p" dan mis o'tkazgichga navbatdagi o'tish elektr maydoni bilan kontakt orqali elektronlarni "tortish" bilan birga keladi. Bu jarayon energiyani yutish va kontakt atrofidagi maydonni sovutishga olib keladi. Quyidagi o'tishlarda jarayonlar xuddi shunday tarzda sodir bo'ladi.

Isitilgan va sovutilgan kontaktlarni turli parallel tekisliklarga joylashtirish orqali usulning amaliy amalga oshirilishi olinadi. Yarimo'tkazgichlar selen, vismut, surma yoki tellurdan tayyorlanadi. Peltier moduli alyuminiy nitridi yoki alyuminiy oksidi keramik plitalari orasiga joylashtirilgan ko'p sonli termojuftlarni o'z ichiga oladi.

TEM samaradorligiga ta'sir etuvchi omillar

• Hozirgi kuch.
• Termojuftlar soni (bir necha yuztagacha).
• Yarimo'tkazgichlarning turlari.
• Sovutish tezligi.

Kam samaradorlik (5-8%) va yuqori narx tufayli kattaroq qiymatlarga hali erishilmagan. TEM muvaffaqiyatli ishlashi uchun qizdirilgan tomondan issiqlikni samarali olib tashlashni ta'minlash kerak. Bu usulni amalda qo'llashda qiyinchiliklar tug'diradi. Agar polarit teskari bo'lsa, sovuq va issiq tomonlar bir-birini teskari aylantiradi.

Modullarning afzalliklari va kamchiliklari

TEMlarga bo'lgan ehtiyoj miniatyura sovutish tizimlarini talab qiladigan elektron qurilmalarning paydo bo'lishi bilan paydo bo'ldi. Modullarning afzalliklari quyidagilardan iborat:

• ixchamlik;
• harakatlanuvchi bo'g'inlar yo'q;
• Peltier moduli polaritni o'zgartirganda teskari ishlash printsipiga ega;
• ortib borayotgan quvvat uchun kaskadli ulanishlarning soddaligi.

Modulning asosiy kamchiligi past samaradorlikdir. Bu kerakli sovutish effektiga erishish uchun yuqori quvvat sarfida o'zini namoyon qiladi. Bundan tashqari, u yuqori narxga ega.

TEMni qo'llash

Peltier moduli asosan mikrosxemalar va kichik qismlarni sovutish uchun ishlatiladi. Harbiy texnikani sovutish elementlarini ishga tushirish boshlandi:

• mikrosxemalar;
• infraqizil detektorlar;
• lazer elementlari;
• kristall osilatorlar.

Peltier termoelektrik moduli asta-sekin maishiy texnikada qo'llanila boshlandi: muzlatgichlar, konditsionerlar, generatorlar va termostatlarni yaratish uchun. Uning asosiy maqsadi kichik narsalarni sovutishdir.

CPU sovutish

Kompyuterlarning asosiy komponentlari doimiy ravishda takomillashtirilmoqda, bu esa issiqlik hosil bo'lishining oshishiga olib keladi. Ular bilan birgalikda innovatsion texnologiyalar va zamonaviy boshqaruv vositalaridan foydalangan holda sovutish tizimlari ishlab chiqilmoqda. Peltier moduli ushbu sohada, birinchi navbatda, sovutish mikrosxemasi va boshqa radio komponentlarida qo'llanilishini topdi. An'anaviy sovutgichlar endi mikroprotsessorlarning majburiy overclocking rejimlariga dosh bera olmaydi. Va protsessorlarning chastotasini oshirish ularning ish faoliyatini oshirishga imkon beradi.

Fan tezligini oshirish sezilarli shovqinga olib keladi. Birlashtirilgan sovutish tizimida Peltier moduli yordamida yo'q qilinadi. Shu tariqa yetakchi kompaniyalar katta talabga ega bo‘lgan samarali sovutish tizimlarini ishlab chiqarishni tezda o‘zlashtirdilar.

Issiqlik odatda protsessorlardan sovutgichlar tomonidan chiqariladi. Havo oqimi tashqaridan so'rilishi yoki tizim blokining ichidan kelishi mumkin. Asosiy muammo shundaki, havo harorati ba'zan issiqlikni olib tashlash uchun etarli emas. Shuning uchun, TEMlar kiruvchi havo oqimini sovutish uchun ishlatila boshlandi tizimli blok, shu bilan issiqlik uzatish samaradorligini oshiradi. Shunday qilib, o'rnatilgan konditsioner an'anaviy kompyuter sovutish tizimining yordamchisi hisoblanadi.

Alyuminiy radiatorlar modulning har ikki tomoniga biriktirilgan. Sovuq plastinka tomondan sovutish havosi protsessorga pompalanadi. Issiqlikni qabul qilgandan so'ng, boshqa fan uni modulning issiq plastinka sovutgichi orqali chiqaradi.

Zamonaviy TEM nazorat qilinadi elektron qurilma harorat sensori bilan, bu erda sovutish darajasi protsessorning isishi bilan proportsionaldir.

Protsessorni sovutishni faollashtirish ham ba'zi muammolarni keltirib chiqaradi.

1. Oddiy Peltier sovutish modullari uzluksiz ishlash uchun mo'ljallangan. Quvvat iste'molining kamligi issiqlik tarqalishini ham kamaytiradi, bu esa chipning haddan tashqari sovishi va keyinchalik protsessorni muzlatib qo'yishi mumkin.
2. Sovutgich va muzlatgichning ishlashi to'g'ri muvofiqlashtirilmasa, ikkinchisi sovutish o'rniga isitish rejimiga o'tishi mumkin. Qo'shimcha issiqlik manbai protsessorning haddan tashqari qizib ketishiga olib keladi.

Shunday qilib, uchun zamonaviy protsessorlar Bizga modullarning ishlashini nazorat qiluvchi ilg'or sovutish texnologiyalari kerak. Ish rejimlarida bunday o'zgarishlar video kartalar bilan sodir bo'lmaydi, ular ham intensiv sovutishni talab qiladi. Shuning uchun TEM ular uchun ideal.

O'z qo'llaringiz bilan avtomobil sovutgichi

O'tgan asrning o'rtalarida mahalliy sanoat Peltier effekti asosida kichik o'lchamli muzlatgichlar ishlab chiqarishni o'zlashtirishga harakat qildi. O'sha davrdagi mavjud texnologiyalar buni amalga oshirishga imkon bermadi. Hozirgi vaqtda cheklovchi omil asosan hisoblanadi yuqori narx, lekin urinishlar davom etmoqda va muvaffaqiyatga allaqachon erishilgan.

Termoelektrik qurilmalarni keng ishlab chiqarish o'z qo'llaringiz bilan avtomobillarda foydalanish uchun qulay bo'lgan kichik muzlatgichni yaratishga imkon beradi. Uning asosi "sendvich" bo'lib, u quyidagicha tayyorlanadi.

1. Yuqori radiatorga KPT-8 tipidagi issiqlik o'tkazuvchi pasta qatlami qo'llaniladi va Peltier moduli keramik sirtning bir tomoniga yopishtiriladi.
2. Xuddi shunday, sovutgich kamerasiga joylashtirish uchun mo'ljallangan, pastki tomondan unga boshqa radiator biriktirilgan.
3. Butun qurilma mahkam siqiladi va 4-5 soat davomida quritiladi.
4. Sovutgichlar ikkala radiatorga ham o'rnatiladi: yuqorisi issiqlikni olib tashlaydi, pastki qismi esa muzlatgich kamerasidagi haroratni tenglashtiradi.

Sovutgich korpusi ichida issiqlik o'tkazmaydigan qistirma bilan yasalgan. Uning mahkam yopilishi muhim. Buning uchun oddiy plastik asboblar qutisidan foydalanishingiz mumkin.

12V quvvat avtomobil tizimidan ta'minlanadi. 220 V tarmog'idan ham amalga oshirilishi mumkin o'zgaruvchan tok, quvvat manbai bilan. O'zgaruvchan tokni doimiy oqimga aylantirishning eng oddiy sxemasi qo'llaniladi. Unda rektifikator ko'prigi va to'lqinli silliqlash kondensatori mavjud. Chiqishda ular nominal qiymatning 5% dan oshmasligi muhim, aks holda qurilmaning samaradorligi pasayadi. Modulda rangli simlardan tayyorlangan ikkita chiqish mavjud. "Plyus" har doim qizil rangga, "minus" esa qora rangga ulanadi.

TEM quvvati qutining hajmiga mos kelishi kerak. Belgilanishning dastlabki 3 ta raqami modul ichidagi yarimo'tkazgich mikroelementlar juftlari sonini ko'rsatadi (49-127 yoki undan ko'p). markirovkaning oxirgi ikki raqami bilan ifodalanadi (3 dan 15 A gacha). Agar quvvat etarli bo'lmasa, radiatorlarga boshqa modulni yopishtirishingiz kerak.

Eslatma! Agar oqim elementning kuchidan oshsa, u har ikki tomondan qizib ketadi va tezda ishdan chiqadi.

Peltier moduli: elektr energiyasi generatori

TEM elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin. Buning uchun plitalar orasidagi harorat farqini yaratish kerak va ular orasida joylashgan termojuftlar elektr tokini hosil qiladi.

Uchun amaliy foydalanish sizga kamida 5 V bo'lgan TEM kerak. Keyin uni zaryad qilish uchun ishlatishingiz mumkin Mobil telefon. Peltier modulining past samaradorligi tufayli DC-DC kuchaytiruvchi konvertor kerak bo'ladi. Jeneratorni yig'ish uchun sizga kerak bo'ladi:

• Plastinka o'lchami 40x40 mm bo'lgan 2 Peltier moduli TEC1-12705;
• konvertor EK-1674;
• qalinligi 3 mm bo'lgan alyuminiy plitalar;
• suv idishi;
• issiqlikka chidamli elim.

Plitalar orasiga elim bilan ikkita modul qo'yiladi, so'ngra butun tuzilish panning pastki qismiga o'rnatiladi. Agar siz uni suv bilan to'ldirib, olovga qo'ysangiz, kerakli harorat farqini olasiz, bu 1,5 V tartibli EMF hosil qiladi. Modullarni kuchaytiruvchi konvertorga ulash orqali siz kuchlanishni 5 V ga oshirishingiz mumkin, bu telefon batareyasini zaryad qilish uchun kerak.

Suv va past isitiladigan plastinka orasidagi harorat farqi qanchalik katta bo'lsa, generator qanchalik samarali bo'ladi. Shuning uchun biz suvni isitishni kamaytirishga harakat qilishimiz kerak turli yo'llar bilan: uni o'tkazuvchi qilib qo'ying, tez-tez yangisiga almashtiring va hokazo. Harorat farqini oshirishning samarali usuli modullarni bir-birining ustiga qatlamlangan holda kaskad qilishdir. Qurilmaning umumiy o'lchamlarini oshirish plitalar orasiga ko'proq elementlarni joylashtirish va shu bilan umumiy quvvatni oshirish imkonini beradi.

Jeneratorning ishlashi kichik batareyalarni zaryad qilish, ishlash uchun etarli bo'ladi LED lampalar yoki radio. Eslatma! Issiqlik generatorlarini yaratish uchun sizga 300-400 0 S da ishlay oladigan modullar kerak bo'ladi! Qolganlari faqat sinov sinovlari uchun javob beradi.

Muqobil elektr energiyasini ishlab chiqarishning boshqa vositalaridan farqli o'laroq, agar siz katalitik isitgich kabi narsalarni yaratsangiz, ular haydash paytida ishlashi mumkin.

Mahalliy Peltier modullari

Yaqinda bizning bozorimizda o'z ishlab chiqargan TEMlar paydo bo'ldi. Ular juda ishonchli va bor yaxshi xususiyatlar. Keng talabga ega bo'lgan Peltier modulining o'lchamlari 40x40 mm. U maksimal 6 A oqim va 15 V gacha kuchlanish uchun mo'ljallangan.

Mahalliy Peltier modulini arzon narxda sotib olish mumkin. 85 Vt quvvatda u 60 0 S harorat farqini yaratadi. Sovutgich bilan birgalikda u 40 Vt quvvat sarfi bilan protsessorni haddan tashqari issiqlikdan himoya qilishga qodir.

Etakchi kompaniyalarning modullarining xususiyatlari

Xorijiy qurilmalar bozorda keng assortimentda taqdim etiladi. Protsessorlarni etakchi kompaniyalardan himoya qilish uchun muzlatgich sifatida PAX56B Peltier moduli ishlatiladi, uning narxi fan bilan to'liq 35 dollarni tashkil qiladi.

30x30 mm o'lchamlari bilan u 25 Vt quvvatga ega bo'lgan protsessor haroratini 63 0 S dan yuqori bo'lmagan darajada ushlab turadi. Elektr ta'minoti uchun 5 V kuchlanish etarli, oqim esa 1,5 A dan oshmaydi.

PA6EXB Peltier moduli protsessorni sovutish uchun juda mos keladi, bu 40 Vt tarqalish quvvati bilan normal harorat sharoitlarini ta'minlaydi. Uning modulining maydoni 40x40 mm, joriy iste'moli esa 8 A gacha. Uning ta'sirchan o'lchamlariga qo'shimcha ravishda - 60x60x52,5 mm (fan bilan birga) - qurilma atrofida bo'sh joyni talab qiladi. Uning narxi 65 dollar.

Peltier modulidan foydalanilganda, spetsifikatsiyalar sovutilgan qurilmalarning ehtiyojlarini qondirishi kerak. Ularning harorati juda past bo'lishi qabul qilinishi mumkin emas. Bu elektronikaga zararli bo'lishi mumkin bo'lgan namlik kondensatsiyasiga olib kelishi mumkin.

Jeneratorlarni ishlab chiqarish uchun modullar, masalan, yuqori quvvat bilan ajralib turadi - mos ravishda 72 Vt va 108 Vt. Ular har doim issiq tomonga qo'llaniladigan belgilar bilan ajralib turadi. Issiq tomonning maksimal ruxsat etilgan harorati 150-160 0 S. Plitalar orasidagi harorat farqi qanchalik ko'p bo'lsa, chiqish kuchlanishi shunchalik yuqori bo'ladi. Qurilma maksimal harorat farqi 600 0 S da ishlaydi.

Peltier modulini arzon narxda sotib olishingiz mumkin - agar siz etarlicha qattiq qarasangiz, har bir dona uchun taxminan 10 dollar yoki undan kam. Ko'pincha sotuvchilar o'z narxlarini sezilarli darajada oshiradilar, ammo agar siz ularni sotuvda sotib olsangiz, ularni bir necha baravar arzonroq topishingiz mumkin.

Xulosa

Peltier effekti endi zamonaviy texnologiyalar uchun zarur bo'lgan kichik muzlatgichlarni yaratishda qo'llanilishini topdi. Jarayonning qaytarilishi elektron qurilmalarning batareyalarini zaryad qilish uchun talab qilinadigan mikroelektr stantsiyalarni ishlab chiqarish imkonini beradi.

Muqobil energiya ishlab chiqarishning boshqa vositalaridan farqli o'laroq, katalitik isitgich o'rnatilgan bo'lsa, ular haydash paytida ishlashi mumkin.

Peltier elementi odatda harorat farqi bilan ishlashga qodir bo'lgan konvertor deb ataladi. Bu kontaktlar orqali o'tkazgichlar orqali elektr tokining oqishi natijasida sodir bo'ladi. Shu maqsadda elementlarda maxsus plitalar taqdim etiladi. Issiqlik bir tomondan ikkinchisiga o'tadi.

Bugungi kunda ushbu texnologiya, birinchi navbatda, muhim issiqlik uzatish quvvati tufayli talabga ega. Bundan tashqari, qurilmalar ixchamligi bilan maqtanishi mumkin. Ko'pgina modellarda o'rnatilgan radiatorlar zaif. Bu issiqlik oqimining juda tez sovishi bilan bog'liq. Natijada, istalgan harorat doimiy ravishda saqlanadi.

Ushbu elementning harakatlanuvchi qismlari yo'q. Qurilmalar mutlaqo jim ishlaydi va bu aniq afzallikdir. Shuni ham aytish kerakki, ular juda uzoq vaqt davomida ishlatilishi mumkin va buzilishlar juda kam uchraydi. Eng oddiy turi kontaktlar va ulash simlari bo'lgan mis o'tkazgichlardan iborat. Bundan tashqari, sovutish tomonida izolyator mavjud. Odatda seramika yoki undan tayyorlanadi

Peltier elementlari nima uchun kerak?

Peltier elementlari ko'pincha muzlatgichlar ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Odatda biz, masalan, yo'lda avtoulovchilar tomonidan ishlatilishi mumkin bo'lgan ixcham modellar haqida gapiramiz. Biroq, bu qurilmalarni qo'llash doirasining oxiri emas. IN Yaqinda Peltier elementlari ovoz va akustik uskunalarda faol o'rnatila boshlandi. U erda ular sovutgichning funktsiyalarini bajarishga qodir.

Natijada, qurilma kuchaytirgichi hech qanday shovqinsiz sovutiladi. Portativ kompressorlar uchun Peltier elementlari ajralmas hisoblanadi. Agar ilmiy sanoat haqida gapiradigan bo'lsak, olimlar lazerni sovutish uchun ushbu qurilmalardan foydalanadilar. Bunday holda, LEDlarning o'rganish to'lqinini sezilarli darajada barqarorlashtirishga erishish mumkin.

Peltier modellarining kamchiliklari

Bunday sodda va samarali qurilmaning kamchiliklari yo'qdek tuyuladi, ammo ba'zilari ham bor. Avvalo, mutaxassislar modulning past kirish qobiliyatini darhol qayd etdilar. Bu odam ega bo'lishini ko'rsatadi muayyan muammolar, agar u 400 V kuchlanishli tarmoqdan ishlaydigan qurilmani sovutmoqchi bo'lsa, bu holda maxsus dielektrik pasta qisman bu muammoni hal qilishga yordam beradi. Biroq, joriy buzilish hali ham yuqori bo'ladi va Peltier elementining o'rashi bunga bardosh bera olmaydi.

Bundan tashqari, ushbu modellarni aniq elektronikada ishlatish tavsiya etilmaydi. Elementning dizayni metall plitalarni o'z ichiga olganligi sababli, tranzistorlarning sezgirligi buzilishi mumkin. Peltier elementining oxirgi kamchiligi past samaradorlikdir. Ushbu qurilmalar sezilarli harorat farqiga erishishga qodir emas.

Regulyator uchun modul

O'z qo'lingiz bilan regulyator uchun Peltier elementini yasash juda oddiy. Buning uchun siz ikkita metall plitani, shuningdek kontaktlar bilan simlarni oldindan tayyorlashingiz kerak. Avvalo, o'rnatish uchun o'tkazgichlar tayyorlanadi, ular bazada joylashgan. Ular odatda "PP" belgisi bilan sotib olinadi.

Bundan tashqari, normal haroratni nazorat qilish uchun chiqishda yarimo'tkazgichlar bo'lishi kerak. Ular issiqlikni yuqori plastinkaga tezda o'tkazish uchun kerak. Barcha elementlarni o'rnatish uchun siz lehimli temirdan foydalanishingiz kerak. Peltier elementini o'z qo'llaringiz bilan bajarish uchun, eng avvalo, ikkita simni ulang. Birinchisi pastki poydevorga o'rnatiladi va eng tashqi o'tkazgichga o'rnatiladi. Plastinka bilan aloqa qilishdan qochish kerak.

Keyinchalik, ikkinchi simni yuqori qismga ulang. Fiksatsiya eng tashqi elementga ham amalga oshiriladi. Qurilmaning ishlashini tekshirish uchun tester ishlatiladi. Buning uchun qurilmaga ikkita simni ulash kerak. Natijada, kuchlanishning og'ishi taxminan 23 V bo'lishi kerak. Bunday vaziyatda ko'p narsa regulyatorning kuchiga bog'liq.

Termistorli muzlatgichlar

Termistorli muzlatgich uchun o'z qo'lingiz bilan Peltier elementini qanday qilish kerak? Bu savolga javob berib, uning uchun plitalar faqat keramikadan tanlanganligini ta'kidlash muhimdir. Bunday holda, taxminan 20 ga yaqin o'tkazgich ishlatiladi. Bu harorat farqi yuqori bo'lishi uchun kerak. Siz uni 70% gacha oshirishingiz mumkin. Bunday holda, hisoblash muhim ahamiyatga ega

Bu uskunaning kuchiga qarab amalga oshirilishi mumkin. Bu holda suyuq freondan foydalanadigan muzlatgich idealdir. Peltier elementining o'zi dvigatelning yonida joylashgan evaporatator yaqinida o'rnatiladi. Uni o'rnatish uchun sizga standart vositalar to'plami, shuningdek qistirmalari kerak bo'ladi. Ular modelni boshlang'ich o'rnidan himoya qilish uchun kerak. Shunday qilib, qurilmaning pastki qismini sovutish ancha tezroq sodir bo'ladi.

O'z qo'llaringiz bilan harorat farqiga (Peltier effekti) erishish uchun sizga kamida 16 o'tkazgich kerak bo'lishi mumkin. Asosiysi, kompressorga ulanadigan simlarni ishonchli izolyatsiya qilish. Har bir narsani to'g'ri bajarish uchun avval muzlatgich quritgichni uzishingiz kerak. Shundan keyingina barcha kontaktlarni ulash mumkin bo'ladi. O'rnatish tugallangandan so'ng, kuchlanish chegarasi tester yordamida tekshirilishi kerak. Agar element noto'g'ri ishlasa, termostat birinchi bo'lib zarar ko'radi. Ba'zi hollarda u paydo bo'ladi

Sovutgich uchun model 15 V

Siz o'zingizning qo'lingiz bilan Peltier muzlatgichini kichik modullar bilan qilishingiz mumkin Modullar asosan radiatorlar yaqinida biriktirilgan. Ularni ishonchli mahkamlash uchun mutaxassislar burchaklardan foydalanadilar. Element filtrga suyanmasligi kerak va buni hisobga olish kerak.

Peltier termoelektrik modulini o'z qo'llaringiz bilan bajarish uchun pastki plastinka asosan zanglamaydigan po'latdan tanlanadi. Supero'tkazuvchilar, qoida tariqasida, "PR20" belgisi bilan ishlatiladi. Ular 3 A maksimal yukga bardosh bera oladilar. Maksimal haroratning og'ishi 10 darajaga yetishi mumkin. Bunday holda, samaradorlik 75% bo'lishi mumkin.

24 V sovutgichlarda Peltier elementlari

Peltier elementidan foydalanib, siz o'z qo'lingiz bilan muzlatgichni faqat yaxshi muhrlangan o'tkazgichlardan yasashingiz mumkin. Shu bilan birga, ular sovutish uchun uchta qatorga joylashtirilishi kerak. Tizimdagi ish oqimi 4 A da saqlanishi kerak. Uni an'anaviy tester yordamida tekshirishingiz mumkin.

Agar element uchun keramik plitalardan foydalansangiz, maksimal harorat og'ishi 15 darajaga yetishi mumkin. Kondensatorga simlar faqat qistirma qo'yilgandan keyin o'rnatiladi. Uni qurilmaning devoriga turli usullar bilan ulashingiz mumkin. Bu vaziyatda asosiy narsa 30 darajadan yuqori haroratga sezgir bo'lgan elimdan foydalanmaslikdir.

Avtomobil sovutgichi uchun Peltier elementi

O'z qo'llaringiz bilan yuqori sifatli avtomatik muzlatgichni yaratish uchun Peltier moduli (modul) qalinligi 1,1 mm dan oshmaydigan plastinka bilan tanlanadi. Modulli bo'lmagan simlardan foydalanish yaxshidir. Ishlash uchun mis o'tkazgichlar ham talab qilinadi. Ularning quvvati kamida 4A bo'lishi kerak.

Shunday qilib, haroratning maksimal og'ishi 10 darajaga etadi, bu normal hisoblanadi. Supero'tkazuvchilar ko'pincha "PR20" belgisi bilan ishlatiladi. Ular yaqinda o'zlarini yanada barqaror ekanligini ko'rsatdilar. Ular turli xil aloqalar uchun ham javob beradi. Qurilmani kondansatkichga ulash uchun lehimli temir ishlatiladi. Yuqori sifatli o'rnatish faqat o'rni blokining qistirmalarida mumkin. Bu holatda farqlar minimal bo'ladi.

Ichimlik suvi sovutgichi uchun elementni qanday qilish kerak?

Sovutgich uchun DIY Peltier moduli (element) juda oddiy. Buning uchun faqat keramik plitalarni tanlash muhimdir. Qurilmada kamida 12 ta o'tkazgich ishlatiladi, shuning uchun qarshilik yuqori darajada saqlanadi. Elementlarning ulanishi odatda lehim yordamida amalga oshiriladi. Qurilmaga ulanish uchun ikkita sim bo'lishi kerak. Element sovutgichning pastki qismiga biriktirilgan bo'lishi kerak. Bunday holda, u qurilma qopqog'iga tegishi mumkin. Holatlarni istisno qilish uchun qisqa tutashuvlar, panjara yoki korpusdagi barcha simlarni tuzatish muhim ahamiyatga ega.

Konditsionerlar

Peltier moduli (element) konditsioner uchun o'z qo'llaringiz bilan faqat "PR12" sinf o'tkazgichlari bilan ishlab chiqariladi. Ular bu vazifani bajarish uchun, asosan, past haroratlar bilan yaxshi kurashgani uchun tanlanadi. Eng ko'p, model 23 V kuchlanish ishlab chiqarishga qodir. Qarshilik ko'rsatkichi 3 ohm darajasida bo'ladi. Harorat farqi maksimal 10 darajaga etadi va samaradorlik 65% ni tashkil qiladi. Supero'tkazuvchilar faqat choyshablar orasiga bir qatorda yotqizilishi mumkin.

Generatorlar ishlab chiqarish

O'z qo'llaringiz bilan Peltier moduli (elementi) yordamida generator yasashingiz mumkin. Qurilmaning ishlashi jami 10% ga oshadi. Bunga dvigatelning ko'proq sovishi tufayli erishiladi. Qurilma maksimal 30 A yukga bardosh bera oladi. Ko'p sonli o'tkazgichlar tufayli qarshilik 4 ohm bo'lishi mumkin. Tizimdagi haroratning og'ishi taxminan 13 daraja. Modul to'g'ridan-to'g'ri rotorga biriktirilgan. Buning uchun birinchi navbatda markaziy milni uzishingiz kerak. Ko'p hollarda stator aralashmaydi. Rotor o'rashining induktordan qizib ketishining oldini olish uchun keramik plitalar ishlatiladi.

Kompyuterda video kartani sovutish

Video kartani sovutish uchun siz kamida 14 o'tkazgichni tayyorlashingiz kerak. Mis modellarini tanlash yaxshidir. Ularning issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti ancha yuqori. Qurilmani taxtaga ulash uchun modul bo'lmagan turdagi simlar ishlatiladi. Model video karta sovutgichi yaqinida o'rnatiladi. Uni ta'minlash uchun odatda kichiklar ishlatiladi.

Ularni tuzatish uchun siz oddiy yong'oqlardan foydalanishingiz mumkin. Ish paytida haddan tashqari shovqin paydo bo'lishi qurilmaning to'g'ri ishlamayotganligini ko'rsatadi. Bunday holda, simlarning yaxlitligini tekshirish kerak. Bundan tashqari, o'tkazgichlarni tekshirishingiz kerak.

Konditsioner uchun Peltier elementi

Konditsioner uchun o'z qo'llaringiz bilan yuqori sifatli Peltier elementini yaratish uchun er-xotin plitalar ishlatiladi. Ularning minimal qalinligi kamida 1 mm bo'lishi kerak. Bunday holda, siz 15 daraja haroratning og'ishiga umid qilishingiz mumkin. Modullarni jihozlagandan so'ng, konditsionerlarning ishlashi o'rtacha 20% ga oshadi. Bu holatda ko'p narsa atrof-muhit haroratiga bog'liq. Tarmoq kuchlanishining barqarorligini ham hisobga olish kerak. Kichkina shovqin bilan qurilma taxminan 4 A yukga bardosh bera oladi.

O'tkazgichlarni lehimlashda ular bir-biriga juda yaqin joylashtirilmasligi kerak. Peltier modullarini o'z qo'llaringiz bilan to'g'ri bajarish uchun kirish va chiqish kontaktlari faqat ikkita plastinkadan biriga o'rnatilishi kerak. Bunday holda, qurilma yanada ixcham bo'ladi. Bunday vaziyatda jiddiy xato modulni to'g'ridan-to'g'ri jihozga ulash bo'ladi. Bu elementning muqarrar shikastlanishiga olib keladi.

Modulni kondansatkichga o'rnatish

Uni o'zingiz o'rnatish uchun kondansatkichning quvvatini baholash muhimdir. Agar u 20 V dan oshmasa, u holda element "PR30" yoki "PR26" bilan belgilangan o'tkazgichlar bilan o'rnatilishi kerak. Peltier modulini (elementini) o'z qo'llaringiz bilan kondansatkichga mahkamlash uchun kichik metall burchaklardan foydalaning.

Ularni har tomondan to'rttadan o'rnatish yaxshidir. Ishlash nuqtai nazaridan, kondansatör oxir-oqibat plyus 10% qo'shishi mumkin. Agar issiqlik yo'qotishlari haqida gapiradigan bo'lsak, ular ahamiyatsiz bo'ladi. Qurilmaning samaradorligi o'rtacha 80% ni tashkil qiladi. Uchun yuqori kuchlanishli kondansatörler modullar hisoblanmaydi. Bunday holda, hatto ko'p sonli o'tkazgichlar ham yordam bermaydi.

Sovutgich uskunalari bizning hayotimizga shu qadar mustahkam o'rnashganki, ularsiz qanday boshqarishimizni tasavvur qilish qiyin. Lekin klassik sovutgich dizaynlari mos emas mobil foydalanish, masalan, sayohat qiluvchi sovutgich sumkasi sifatida.

Shu maqsadda ishlash printsipi Peltier effektiga asoslangan qurilmalar qo'llaniladi. Keling, ushbu hodisa haqida qisqacha gapiraylik.

Bu nima?

Bu atama 1834 yilda frantsuz tabiatshunosi Jan-Sharl Peltier tomonidan kashf etilgan termoelektrik hodisaga ishora qiladi. Ta'sirning mohiyati elektr toki o'tadigan o'xshash o'tkazgichlar aloqada bo'lgan hududda issiqlikni chiqarish yoki yutishdan iborat.

Klassik nazariyaga muvofiq, hodisa uchun quyidagi tushuntirish mavjud: elektr toki turli materiallardan yasalgan o'tkazgichlardagi kontakt potentsial farqiga qarab, ularning harakatini tezlashtirishi yoki sekinlashtirishi mumkin bo'lgan metallar orasidagi elektronlarni uzatadi. Shunga ko'ra, kinetik energiyaning ortishi bilan u issiqlik energiyasiga aylanadi.

Ikkinchi o'tkazgichda fizikaning asosiy qonuniga muvofiq energiyani to'ldirishni talab qiladigan teskari jarayon kuzatiladi. Bu termal tebranish tufayli yuzaga keladi, bu esa ikkinchi o'tkazgich ishlab chiqarilgan metallning sovishini keltirib chiqaradi.

Zamonaviy texnologiyalar maksimal termoelektr ta'sirga ega yarimo'tkazgichli elementlar-modullarni ishlab chiqarish imkonini beradi. Ularning dizayni haqida qisqacha gapirish mantiqan.

Dizayn va ishlash printsipi

Zamonaviy modullar ikkita izolyatsion plastinadan (odatda keramika) tashkil topgan struktura bo'lib, ular orasida ketma-ket bog'langan termojuftlar joylashgan. Bunday elementning soddalashtirilgan diagrammasini quyidagi rasmda topish mumkin.

Belgilar:

• A - quvvat manbaiga ulanish uchun kontaktlar;
• B - elementning issiq yuzasi;
• C - sovuq tomon;
• D - mis o'tkazgichlar;
• E - p-o'tishga asoslangan yarim o'tkazgich;
• F - n-tipli yarim o'tkazgich.

Dizayn modulning har bir tomoni p-n yoki kontaktda bo'ladigan tarzda qilingan n-p o'tishlari(qutblanishga qarab). Kontaktlar p-n qizdirish, n-p - salqinlash (3-rasmga qarang). Shunga ko'ra, elementning yon tomonlarida harorat farqi (DT) paydo bo'ladi. Kuzatuvchi uchun bu effekt modulning yon tomonlari o'rtasida issiqlik energiyasini uzatish kabi ko'rinadi. Shunisi e'tiborga loyiqki, quvvat polaritesini o'zgartirish issiq va sovuq yuzalarning o'zgarishiga olib keladi.

Guruch. 3. A – termoelementning issiq tomoni, B – sovuq tomoni

Texnik xususiyatlari

Termoelektrik modullarning xarakteristikalari quyidagi parametrlar bilan tavsiflanadi:

• sovutish quvvati (Q max), bu xususiyat maksimal ruxsat etilgan oqim va modulning tomonlari orasidagi harorat farqi asosida aniqlanadi, vattlarda o'lchanadi;
• elementning tomonlari orasidagi maksimal harorat farqi (DT max), parametr ideal sharoitlar uchun berilgan, o'lchov birligi daraja;
• maksimal harorat farqini ta'minlash uchun zarur bo'lgan ruxsat etilgan oqim - I max;
• maksimal kuchlanish U max oqim uchun zarur bo'lgan I max tepalik farqiga erishish uchun DT max;
• modulning ichki qarshiligi - Qarshilik, Ohmda ko'rsatilgan;
• samaradorlik koeffitsienti - COP (ingliz tilidan qisqartma - ishlash koeffitsienti), aslida bu sovutishning quvvat sarfiga nisbatini ko'rsatadigan qurilmaning samaradorligi. Arzon elementlar uchun bu parametr 0,3-0,35 oralig'ida, qimmatroq modellar uchun u 0,5 ga yaqinlashadi.

Belgilash

Keling, 4-rasmdagi misoldan foydalanib, odatiy modul belgilari qanday shifrlanganligini ko'rib chiqaylik.

Shakl 4. Peltier moduli TEC1-12706 bilan belgilangan

Belgilanish uchta mazmunli guruhga bo'linadi:

1. Elementni belgilash. Birinchi ikkita harf har doim o'zgarmaydi (TE), bu termoelement ekanligini ko'rsatadi. Keyingisi o'lchamni bildiradi, "C" (standart) va "S" (kichik) harflari bo'lishi mumkin. Oxirgi raqam elementda qancha qatlam (kaskad) borligini ko'rsatadi.
2. Fotosuratda ko'rsatilgan moduldagi termojuftlar soni 127 ta.
3. Nominal oqim Amperda, biz uchun bu 6 A.

TEC1 seriyasining boshqa modellarining belgilari xuddi shu tarzda o'qiladi, masalan: 12703, 12705, 12710 va boshqalar.

Ilova

Samaradorligi ancha past bo'lishiga qaramay, termoelektrik elementlar o'lchash, hisoblash va maishiy texnikada keng qo'llaniladi. Modullar quyidagi qurilmalarning muhim operatsion elementi hisoblanadi:

• mobil sovutish moslamalari;
• elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun kichik generatorlar;
• shaxsiy kompyuterlarda sovutish tizimlari;
• suvni sovutish va isitish uchun sovutgichlar;
• namlagichlar va boshqalar.

Keling, termoelektrik modullardan foydalanishning batafsil misollarini keltiramiz.

Peltier elementlaridan foydalangan holda muzlatgich

Termoelektrik sovutish moslamalari kompressor va assimilyatsiya analoglaridan sezilarli darajada past. Ammo ular sezilarli afzalliklarga ega, bu esa ularni muayyan sharoitlarda foydalanishni tavsiya qiladi. Ushbu afzalliklarga quyidagilar kiradi:

• dizaynning soddaligi;
• tebranish qarshiligi;
• harakatlanuvchi elementlarning yo'qligi (radiatorni puflaydigan fandan tashqari);
• past shovqin darajasi;
• kichik o'lchamlar;
• har qanday lavozimda ishlash qobiliyati;
• uzoq xizmat muddati;
• kam energiya iste'moli.

Bu xususiyatlar mobil qurilmalar uchun ideal.

Peltier elementi elektr generatori sifatida

Termoelektrik modullar, agar ularning bir tomoni majburiy isitishga duchor bo'lsa, elektr generatorlari sifatida ishlashi mumkin. Tomonlar orasidagi harorat farqi qanchalik katta bo'lsa, manba tomonidan ishlab chiqarilgan oqim shunchalik yuqori bo'ladi. Afsuski, termal generator uchun maksimal harorat cheklangan, u modulda ishlatiladigan lehimning erish nuqtasidan yuqori bo'lishi mumkin emas. Ushbu shartning buzilishi elementning ishdan chiqishiga olib keladi.

Issiqlik generatorlarini ommaviy ishlab chiqarish uchun o'tga chidamli lehimli maxsus modullar qo'llaniladi, ular 300 ° S haroratgacha qizdirilishi mumkin. Oddiy elementlarda, masalan, TEC1 12715, chegara 150 daraja.

Bunday qurilmalarning samaradorligi past bo'lganligi sababli, ular faqat elektr energiyasining yanada samarali manbasidan foydalanish mumkin bo'lmagan hollarda qo'llaniladi. Biroq, 5-10 Vt issiqlik generatorlari sayyohlar, geologlar va chekka hududlar aholisi orasida talabga ega. Katta va kuchli statsionar qurilmalar, yuqori haroratli yoqilg'i bilan quvvatlanadi, gaz taqsimlash bloklari, meteorologik stansiyalarning jihozlari va boshqalarni quvvatlantirish uchun ishlatiladi.

Protsessorni sovutish uchun

Nisbatan yaqinda ushbu modullar CPU sovutish tizimlarida qo'llanila boshlandi shaxsiy kompyuterlar. Termoelementlarning past samaradorligini hisobga olsak, bunday tuzilmalarning foydalari juda shubhali. Masalan, 100-170 Vt issiqlik manbasini sovutish uchun (eng ko'p mos keladi zamonaviy modellar CPU), siz 400-680 Vt sarflashingiz kerak bo'ladi, bu kuchli quvvat manbaini o'rnatishni talab qiladi.

Ikkinchi muammo shundaki, yuklanmagan protsessor kamroq issiqlik energiyasini chiqaradi va modul uni shudring nuqtasi ostida sovutishi mumkin. Natijada, kondensatsiya shakllana boshlaydi, bu elektronikaga zarar etkazishi kafolatlanadi.

Bunday tizimni mustaqil ravishda yaratishga qaror qilganlar, ma'lum bir protsessor modeli uchun modulning quvvatini tanlash uchun bir qator hisob-kitoblarni amalga oshirishlari kerak.

Yuqoridagilarga asoslanib, ushbu modullarni protsessor sovutish tizimi sifatida ishlatish tejamkor emas, qo'shimcha ravishda ular ishdan chiqishiga olib kelishi mumkin. kompyuter uskunalari Xizmatdan tashqari.

Gibrid qurilmalarda vaziyat butunlay boshqacha, bu erda termal modullar suv yoki havo sovutish bilan birgalikda ishlatiladi.

Gibrid sovutish tizimlari o'zlarining samaradorligini isbotladilar, ammo yuqori narx ularning muxlislari doirasini cheklaydi.

Peltier elementlariga asoslangan konditsioner

Nazariy jihatdan, bunday qurilma klassik iqlim nazorati tizimlariga qaraganda tizimli ravishda ancha sodda bo'ladi, ammo bularning barchasi past ishlashga to'g'ri keladi. Sovutgichning kichik hajmini sovutish, xonani yoki avtomobilning ichki qismini sovutish uchun boshqa narsa. Termoelektrik modullardan foydalanadigan konditsionerlar sovutgichda ishlaydigan uskunaga qaraganda ko'proq (3-4 marta) elektr energiyasini iste'mol qiladi.

Sifatida foydalanish haqida avtomobil tizimi iqlim nazorati, keyin standart generatorning kuchi bunday qurilmani ishlatish uchun etarli bo'lmaydi. Uni yanada samarali uskunalar bilan almashtirish sezilarli darajada yoqilg'i sarfiga olib keladi, bu esa iqtisodiy jihatdan samarali emas.

Tematik forumlarda vaqti-vaqti bilan ushbu mavzu bo'yicha munozaralar bo'lib o'tadi va turli xil uy qurilishi dizaynlari ko'rib chiqiladi, ammo to'liq ishlaydigan prototip hali yaratilmagan (hamster uchun konditsionerni hisobga olmaganda). Qabul qilinadigan samaradorlikka ega modullar keng tarqalgan bo'lganda vaziyat o'zgarishi mumkin.

Sovutish suvi uchun

Termoelektrik element ko'pincha suv sovutgichlari uchun sovutish suvi sifatida ishlatiladi. Dizayn quyidagilarni o'z ichiga oladi: sovutish moduli, termostat bilan boshqariladigan kontroller va isitgich. Ushbu dastur kompressor pallasiga qaraganda ancha sodda va arzonroq, qo'shimcha ravishda u ishonchli va oson ishlaydi. Ammo ba'zi kamchiliklar ham mavjud:

• suv 10-12 ° S dan past sovib ketmaydi;
• sovutish kompressorli hamkasbiga qaraganda ko'proq vaqt talab etadi, shuning uchun bunday sovutgich ofis uchun mos emas katta miqdor ishchilar;
• qurilma tashqi haroratga sezgir, issiq xonada suv minimal haroratgacha sovib ketmaydi;
• Changli xonalarga o'rnatish tavsiya etilmaydi, chunki fan tiqilib qolishi va sovutish moduli ishlamay qolishi mumkin.

Peltier elementidan foydalangan holda stol usti suv sovutgichi

Peltier elementlariga asoslangan havo quritgichi

Konditsionerdan farqli o'laroq, namlagichni amalga oshirish yoqilgan termoelektrik elementlar juda mumkin. Dizayn juda oddiy va arzon. Sovutish moduli radiatorning haroratini shudring nuqtasidan pastga tushiradi, natijada qurilma orqali o'tadigan havo tarkibidagi namlik uning ustiga joylashadi. O'rnatilgan suv maxsus saqlash idishiga quyiladi.

Kam samaradorlikka qaramasdan, bu holda qurilmaning samaradorligi ancha qoniqarli.

Qanday ulanish kerak?

Modulni ulashda hech qanday muammo bo'lmaydi, siz chiqish simlariga quvvat berishingiz kerak. doimiy bosim, uning qiymati elementning ma'lumotlar varag'ida ko'rsatilgan. Qizil simni musbatga, qora simni salbiyga ulash kerak. Diqqat! Polaritni teskari o'zgartirish sovutilgan va isitiladigan sirtlarning o'rnini o'zgartiradi.

Peltier elementining funksionalligini qanday tekshirish mumkin?

Eng oddiy va ishonchli yo'l- taktil. Modulni tegishli kuchlanish manbaiga ulash va uning turli tomonlariga teginish kerak. Ishlaydigan element uchun ulardan biri issiqroq, ikkinchisi sovuqroq bo'ladi.

Agar qo'lingizda mos manba bo'lmasa, sizga multimetr va zajigalka kerak bo'ladi. Tasdiqlash jarayoni juda oddiy:

1. problarni modul terminallariga ulang;
2. yonib turgan zajigalkani yon tomonlardan biriga olib keling;
3. Biz qurilmaning o'qishlarini kuzatamiz.

Ishchi modulda, tomonlardan biri qizdirilganda, qurilma displeyida ko'rsatiladigan elektr toki hosil bo'ladi.

O'z qo'lingiz bilan Peltier elementini qanday qilish kerak?

Uyda uy qurilishi modulini qilish deyarli mumkin emas, ayniqsa, ularning nisbatan past narxini (taxminan 4-10 dollar) hisobga olgan holda, buni qilishning ma'nosi yo'q. Ammo siz yurish uchun foydali bo'lgan qurilmani, masalan, termoelektr generatorini yig'ishingiz mumkin.

Kuchlanishni barqarorlashtirish uchun L6920 IC chipida oddiy konvertorni yig'ish kerak.

Bunday konvertorning kirishiga 0,8-5,5 V oralig'idagi kuchlanish beriladi, chiqishda u barqaror 5 V ishlab chiqaradi, bu ko'pchilikni qayta zaryadlash uchun etarli. mobil qurilmalar. Agar an'anaviy Peltier elementi ishlatilsa, isitiladigan tomonning ish harorati oralig'ini 150 ° C gacha cheklash kerak. Kuzatish bilan bog'liq qiyinchiliklarga duch kelmaslik uchun, issiqlik manbai sifatida qaynoq suv idishidan foydalanish yaxshiroqdir. Bunday holda, element 100 ° C dan yuqori qizib ketmasligi kafolatlanadi.

Xo'sh, barcha grafikalar chizilgan, barcha jadvallar to'ldirilgan, endi siz orzu qilishingiz mumkin. Umuman olganda, agar siz sayohatda energiya sarfini maksimal darajada baholasangiz, siz quyidagilarni olasiz:
GPS-navigator - kuniga 0,3 Vt x 10 soat = 3 Vt*h;
kamera (Canon DSLR) - 4 kun davomida 8 Vt batareya = kuniga 2 Vt;
videokamera (sayohatning qiziqarli lahzalarini suratga olish uchun videoregistrator, kuniga taxminan 1 soat video) - kuniga 1,6 Vt;
uyali telefon- kuniga taxminan 0,2 Vt*soat;
led chiroq kechqurun to'xtash joyini yoritish uchun - kuniga 2 Vt * soat.
Jami biz olamiz: kuniga 3 + 2 + 1,6 + 0,2 + 2 = 8,8 Wh. Ushbu qurilmalarning akkumulyatorlarini zaryadlashda yo'qotishlarni va kutilmagan xarajatlarni hisobga olgan holda, siz bu ko'rsatkichni kuniga 10 Vt ga osongina yaxlitlashingiz mumkin, bu taxminan uchta AA NiMH batareyasiga (har biri 3,2 Vt) tengdir. Bu sizning ijodiy istaklaringizni cheklamasdan, oldindan rejalashtirilgan marshrut bo'ylab qulay sayohat qilish imkonini beradigan elektr quvvati miqdori deb taxmin qilamiz. Bu hisob-kitob yakkaxon chiqish yoki ikki kishilik guruh uchun ko'proq yoki kamroq to'g'ri. Agar ko'proq odam bo'lsa, har bir kishi uchun qo'shimcha iste'molchi qo'shiladi, xoh u uyali telefon yoki boshqa kamera. O'ylaymanki, har bir "qo'shimcha" ishtirokchi uchun siz 1 Vt soatni xavfsiz qo'shishingiz mumkin, ya'ni 6 kishilik guruh uchun qulay energiya iste'moli darajasi 14 Vt yoki taxminan 4,5 AA batareyani tashkil qiladi. Aytaylik, yurish 10 kun davom etadi, keyin 2 kishilik guruh uchun sizga 100 Vt energiya kerak bo'ladi, bu umumiy og'irligi 31 x 31,5 = 976,5 g bo'lgan 31 ta NiMH batareyasi. Ya'ni deyarli 1 kg batareya. Agar siz gidroksidi batareyalarni olsangiz, eng yaxshilari 2,2 Vt quvvat beradi va sizga ulardan 45 tasi kerak bo'ladi. Men ularning vaznini bilmayman, lekin ularning har biri 25 g bo'lsa ham, jami bir kilogrammdan oshadi. 6 kishilik guruh uchun umumiy elektr quvvati 140 Vt soatni tashkil qiladi, bu 1386 g og'irlikdagi deyarli 44 ta batareya yoki undan ham ko'proq og'irlikdagi 64 ta batareyadir. Agar siz o'zingiz bilan LiPo batareyalarini olsangiz, masalan, modelerlar ishlatadigan bo'lsak, u holda ikki kishi uchun 100 Vt ÷ 160 Vt / kg = 0,625 kg yoki 625 g batareya bo'ladi.6 kishilik guruh uchun LiPo batareyasining massasi 875 g bo'ladi.
Endi termogenerator bilan ishlar qanday ketayotganini aniqlaylik. Aytaylik, bizda TEC1-12709 moduli (yoki modullari) bor, uni 150 ° C dan yuqori bo'lmagan darajada qizdiring, uni 15 ° C haroratli oqimda sovutib oling, ya'ni sovuq tomonda u 20 ° C bo'ladi, harorat farqi 150 - 20 = 130 ° S ni tashkil qiladi. Harorat farqining bunday qiymati uchun menda samaradorlik ko'rsatkichi yo'q, men hisoblashim kerak. TEC1-12709 uchun samaradorlik va oqim grafigida ikkita maksimal qiymatni olamiz, masalan, o'rtacha harorat farqi 71 °C uchun 13,6 mVt/°C va 87 °C uchun 15,7 mVt/°C va qancha miqdorda hisoblab chiqamiz. harorat farqini 87 - 71 = 16 ° S ga oshirishda samaradorlik oshdi. Bu 2,1 mVt/°C bo'lib chiqadi. Va keyin mutanosib ravishda: agar 16 ° S farqning oshishi samaradorlikning 2,1 mVt / ° S ga oshishiga olib kelgan bo'lsa, u holda farqning 130 - 87 = 43 ° C ga oshishi samaradorlikning oshishiga olib keladi. (43 x 2,1) ÷ 16 = 5,6 mVt/°C. Bu shuni anglatadiki, 130 ° C harorat farqida samaradorlik 15,7 + 5,6 = 21,3 mVt / ° S ga teng bo'ladi. Natijada, biz 21,3 x 130 = 2769 mVt yoki 2,8 Vt ni olamiz. Bu qiymat haqiqatga juda yaqin, ba'zi video tajribalarda ikkita modul 4...6 Vt ishlab chiqarilgan. Bitta modul yordamida 10 Vt energiya olish uchun generator 10 ÷ 2,8 = 3,57 soat, 14 Vt soat esa 5 soat ishlashi kerak. Ya'ni, agar siz 2 ta Peltier elementidan iborat termogeneratordan foydalansangiz, hatto katta guruh uchun ham elektr energiyasini ishlab chiqarish juda uzoq davom etmaydi.
Ushbu usuldan foydalangan holda lager paytida elektr energiyasini ishlab chiqarishning yagona asosiy muammosi sovuq tomonda issiqlik tarqalishidir. Eng yaxshi va eng maqbul suvni sovutishdir, chunki suv yuqori issiqlik quvvatiga ega. Shu nuqtai nazardan, suv sayyohlari velosipedchilardan ko'ra omadliroqdir: ularning tashish usuli ayniqsa suv bilan bog'liq va agar siz generatorning dizayni orqali o'ylab ko'rsangiz (nega u sanoat miqyosida hali o'ylab topilmagan va amalga oshirilmaganligi juda g'alati) , keyin ular haydash paytida elektr energiyasini ishlab chiqarishlari mumkin. Jeneratör qisman suvga botiriladi va qisman sirtda suzadi. Yoqilg'i iste'mol qilinganda o'choqqa yuklanadi va hamma narsa tashqaridan suv bilan sovutiladi. Dam olish to'xtash joyida yoqilg'i yig'iladi va tayyorlanadi.
Agar siz o'tin va qarag'ay konuslarini yig'ish bilan bezovta qilishni xohlamasangiz, unda siz gaz pechining dizayni haqida o'ylashingiz mumkin. Bu erda bir oz matematika bilan shug'ullanishga arziydi. Shunday qilib, bizda:
450 g og'irlikdagi yoqilg'i bilan gaz brülörleri uchun suyultirilgan gaz balloni;
tarkibi: izobutan - 72%, propan - 22%, butan - 6%, vazni bo'yicha bu mos ravishda 324 g, 99 g va 27 g;
bu gazlar uchun kaloriya qiymatlari mos ravishda 49,22 MJ / kg, 48,34 MJ / kg va 49,34 MJ / kg ni tashkil qiladi.
Ko'paytirish va qo'shishdan so'ng bizda bitta suyultirilgan gaz tsilindrida 22,07 MJ bor. Biz generatorimizning samaradorligini 1% deb olamiz, shuning uchun biz 220 kJ elektr energiyasini olamiz, bu 61,3 Vt soat. Uni nima bilan solishtirish mumkin? Masalan, 19 ta NiMH AA batareyalari bilan. Ko'p emas va juda qimmat, gaz arzon emas.
Gazdan foydalanish qimmat bo'lgani uchun siz suyuq yoqilg'idan foydalanib, benzin kabi narsalarni o'ylab topishingiz mumkin. Men katalitik yondirgichlar uchun arzon katalizator uchun Internetni biroz qidirdim, ammo ammoniy dixromatdan olingan xrom (VI) oksididan boshqa hech narsa topa olmadim. Ha, va u bilan hamma narsa unchalik silliq emas, lekin agar xohlasangiz, ma'lum miqdordagi tajribalar orqali bu erda ham barqaror ijobiy natijalarga erishishingiz mumkin. Xitoyda ishlab chiqarilgan katalitik isitish prokladkalari, ehtimol, platina guruhi elementlarining iz miqdoridan foydalanadi. Qaniydi, bu isitish maydonchasidagi kabi katalizator bo'lsa, lekin Peltier elementlari uchun kattaroq. Natijada ixcham va engil generator bo'ladi. Benzinning kalorifik qiymati 44,5 MJ / kg, zichligi 0,74 kg / l, bir litr benzindan bizda 33 MJ energiya bor, 1% samaradorlikda bu 330 kJ yoki 91,6 Vt soat elektr energiyasi (28 AA batareyasi). Ko'proq byudjet varianti, ammo tabiatda mavjud bo'lgan narsalarni to'plash va tayyorlash ozod yoqilg'i tabiiy ravishda foydaliroq va unda unchalik ham yo'q yoqimsiz xususiyat, do'konda sotib olingan aktsiyalarga xosdir - u eng mos bo'lmagan vaqtda tugamaydi.