Vjerovatno vam treba ohladite nešto u svojim „uradi sam“ projektima. Za ovo bi vam trebala Peltierova ćelija. Ovaj poluvodički uređaj zasnovan na termoelektričnim efektima omogućava vrlo brzo hlađenje. Možete ga kupiti u nekim trgovine poput Amazonaili ga jednostavno uklonite sa oštećenog uređaja na kojem se nalazi. Uređaji među kojima možete dobiti su tipični dozatori za hladnu vodu i neki odvlaživači bez kompresora.
Ova vrsta Peltierovih ćelija široko se koristi u različitim sektorima industrije za hlađenje. Razlog je taj što ih ima mnogo prednosti u odnosu na druge tradicionalne rashladne sisteme. Na primjer, u dva primjera koja sam dao gore, u slučaju dozatora vode, on je posvećen hlađenju spremnika za vodu tako da ostane svjež, dok u odvlaživaču hladi dolazni zrak tako da se vlaga kondenzira i kaplje u spremnik za kondenzaciju ...
Termoelektrični efekti
u termoelektrični efekti su oni koji temperaturnu razliku pretvaraju u električni napon ili obrnuto. To se postiže pomoću termoparova ili vrlo specifičnih vrsta materijala, obično poluprovodnika. U njima gradijenti temperature stvaraju nosače naboja u materijalu, bilo elektrone (-) ili rupe (+).
Ovaj efekat se može iskoristiti za mnoštvo aplikacija, od grijanja, hlađenja, mjerenja temperatura, proizvodnje električne energije itd. A to je zbog različitih efekata koji postoje unutar takozvanih termoelektričnih. Neki od njih su:
- Seebekov efekt: primijetio Thomas Seebek, to je fenomen u kojem termoparovi na koje se primjenjuje temperaturna razlika proizvode električnu energiju. Otkriveno je kada je primijećeno da su dva metala spojena jednim od svojih krajeva primijenili temperaturnu razliku i da su na svojim odvojenim krajevima stvorili potencijalnu razliku. Ovim bi moglo biti moguće koristiti toplotu koju generiše neki izvor za njenu transformaciju u električnu energiju.
- Thomson efekat: opisuje grijanje ili hlađenje provodnika struje s gradijentom temperature. Opisao ga je Williams Thomson ili Lord Kelvin.
Generalno, efekti Seebek, Thomson i Peltier može biti reverzibilna, iako to nije slučaj u slučaju džulovskog grijanja.
Peltierov efekt
El Peltierov efekt slično je i na tome se temelje stanice o kojima raspravljamo u ovom članku. Ovim posjedom koji je otkrio Jean Peltier 1834. godine, i sličnim Seebeku. To se događa kada električni napon uzrokuje temperaturnu razliku između dva različita materijala ili termoparove. U slučaju trenutnih uređaja, oni su poluvodiči, ali mogu biti i metali poznati kao Peltierovi spojevi.
To znači da ako se na ove uređaje primijeni električno punjenje, jedna strana će se zagrijati, a druga strana ohladiti. To je zato što elektroni putuju iz područja visoke gustine u područje niske gustine, šire se na isti način kao što to čini idealan gas, pa prema tome hlade to područje.
Inače, jednostepeni TEC može generirati a temperaturna razlika između njegovih dijelova do 70ºC. Dakle, ako vrući dio održavate hladnim, veća će sposobnost hlađenja imati ova TEC ili Peltierova ćelija. Ova apsorbirana toplota bit će proporcionalna isporučenoj struji i vremenu.
Prednosti i nedostaci TEC
Kao i svaki sistem, TEC ili Peltierova ćelija ima svojih prednosti i nedostataka. Zbog toga neki rashladni sistemi i dalje radije koriste druge konvencionalne metode. Između prednosti Oni su:
- Nema pokretnih dijelova, pa ne zahtijeva održavanje i jest pouzdaniji.
- Ne koristi kompresore nema CFC plina koji zagađuje.
- Možete kontrolirati temperaturu lako i vrlo precizno, do djelića stupnja promjenom primijenjene struje.
- Male veličine, iako se mogu proizvesti različite veličine.
- Ima a dug život do 100.000 sati, u poređenju sa onim što pružaju neki mehanički frižideri.
u Mane upotrebe TEC-a To su:
- Samo ti možeš rasipati ograničenu količinu protok toplote.
- Nije efikasan energetski gledano u poređenju sa sistemima za kompresiju plina. Međutim, nova dostignuća čine ga sve efikasnijim.
Propiedades
Una Peltier ploča kao što je TEC1 12706 Cijena mu je par eura, pa je vrlo jeftina. Ova ploča ima dimenzije 40x40x3mm i sadrži 127 parova poluvodiča u sebi. Električna snaga je 60w, a nominalni napon napajanja je 12v, a nominalna struja 5A.
S njom možeš generiraju maksimalne temperaturne razlike između njihovih površina od 65ºC, što je prilično dobro. Može raditi između -55 ° C i 83 ° C, a da se ne ošteti, pa ako se pomaknete izvan ovih vrijednosti, riskirate da postanete neupotrebljivi. Ako zadržite vrijednosti unutar toga, može vam savršeno trajati i 200.000 XNUMX sati rada, odnosno mnogo godina ...
Efikasnost ovog modela je približno Izvučena toplota od 12-15w, to je efikasnost oko 20 ili 25% s obzirom da troši oko 60w. U svakom slučaju, morate imati na umu da će na ovu vrijednost u velikoj mjeri utjecati i temperatura okoline.
Ako želite, umjesto da kupujete samo TEC ili Peltier ćeliju, možete je kupiti i na Nije pronađen nijedan proizvod. kompletan sistem hlađenja.
Primjena Peltierovih ćelija
Pa, Peltierova ćelija može se koristiti prvenstveno za hlađenje. Na primjer, njome možete hladiti vodu ili bilo koju drugu tečnost ili stvoriti vlastiti domaći odvlaživač. Što god da je, njegovo postavljanje je vrlo jednostavno. Jednom kada nabavite ili nabavite ćeliju, morat ćete primijeniti istosmjernu struju samo preko pozitivnih i negativnih kabela koje ona ima. Na taj će se način jedna strana zagrijati, a druga strana ohladiti. Morate dobro prepoznati njegove strane prema onome što tražite.
Primjer primjene sa Arduinom
Možete koristiti a šema povezivanja poput one koju smo napravili za njega relejni modul, ali umjesto da napajaju Peltierovu ćeliju i ventilator 220v AC, on se napaja DC na 12v. Možete koristiti istu shemu i povezati hladnjak s Arduino pločom.
Jednom kad sve povežete, možete stvoriti jednostavan kod za Arduino IDE tako da se vašim rashladnim sustavom može upravljati, poput ovog za upravljanje relejem u skladu s kojim uvjetima, tako da se sustav može aktivirati (možete koristiti dodatne senzore vlage, temperature itd.):
const int pin = 9; //Debe ser el pin conectado al relé para su control
const float thresholdLOW = 20.0;
const float thresholdHIGH= 30.0;
bool state = 0; //Celda Peltier desactivada o desactivada
float GetTemperature()
{
return 20.0; //sustituir en función del sensor de temperatura (o lo que sea) empleado
}
void setup() {
pinMode(pin, OUTPUT); //el pin de control se define como salida
}
void loop(){
float currentTemperature = GetTemperature();
if(state == 0 && currentTemperature > thresholdHIGH)
{
state = 1;
digitalWrite(pin, HIGH); //Se enciende el TEC
}
if(state == 1 && currentTemperature < thresholdLOW)
{
state == 0;
digitalWrite(pin, LOW); //Se apaga el TEC
}
delay(5000); //Espera 5 segundos entre las mediciones de temperatura en este caso
}