Pravděpodobně potřebujete ochlaďte něco ve svých kutilských projektech. K tomu byste potřebovali Peltierovu buňku. Toto polovodičové zařízení založené na termoelektrických jevech umožňuje velmi rychlé chlazení. V některých si ji můžete koupit obchody jako Amazon, nebo jej jednoduše vyjměte z poškozeného zařízení, kde je. Zařízení, které můžete získat, jsou typické dávkovače studené vody a některé odvlhčovače bez kompresoru.
Tento typ Peltierových článků se široce používá v různých průmyslových odvětvích pro chlazení. Důvodem je, že má mnoho výhody oproti jiným tradičním chladicím systémům. Například ve dvou příkladech, které jsem uvedl výše, je v případě dávkovače vody určen k ochlazování nádrže na vodu tak, aby zůstala čerstvá, zatímco v odvlhčovači ochlazuje přiváděný vzduch, takže vlhkost kondenzuje a odkapává nádrž na kondenzát ...
Termoelektrické efekty
L termoelektrické efekty jsou ty, které převádějí teplotní rozdíl na elektrické napětí nebo naopak. Toho je dosaženo pomocí termočlánků nebo velmi specifických typů materiálů, obvykle polovodičů. V nich teplotní přechody produkují nosiče náboje v materiálu, buď elektrony (-) nebo díry (+).
Tento efekt lze použít k velké množství aplikací, od vytápění, chlazení, měření teplot, výroby elektřiny atd. A to díky různým účinkům, které existují v takzvaných termoelektrických. Někteří z nich jsou:
- Seebekův efekt: pozoroval Thomas Seebek, je to jev, při kterém termočlánky, na které se aplikuje teplotní rozdíl, vyrábějí elektřinu. Bylo zjištěno, když bylo pozorováno, že na dva kovy spojené jedním z jejich konců byl aplikován teplotní rozdíl a že na svých oddělených koncích generovaly potenciální rozdíl. Díky tomu by bylo možné použít teplo generované nějakým zdrojem k jeho transformaci na elektřinu.
- Thomsonův efekt: popisuje ohřev nebo chlazení proudového vodiče s teplotním spádem. Popsali to Williams Thomson nebo Lord Kelvin.
Obecně platí, že Seebek, Thomson a Peltier efekty může být reverzibilní, i když tomu tak není v případě Jouleova topení.
Peltierův efekt
El Peltierův efekt je to podobné a na tom jsou založeny buňky, o kterých pojednáváme v tomto článku. S touto vlastností, kterou objevil Jean Peltier v roce 1834, a je obdobou Seebeku. Stává se to, když elektrické napětí způsobí teplotní rozdíl mezi dvěma různými materiály nebo termočlánky. V případě současných zařízení se jedná o polovodiče, ale mohou to být také kovy známé jako Peltierovy spoje.
To znamená, že pokud je na tato zařízení aplikován elektrický náboj, jedna strana se zahřeje a druhá ochladí. Je to proto, že elektrony cestují z oblasti s vysokou hustotou do oblasti s nízkou hustotou, expandují stejným způsobem jako ideální plyn, a proto tuto oblast ochlazují.
Mimochodem, jednostupňový TEC může generovat a teplotní rozdíl mezi jeho částmi až do 70 ° C. Pokud tedy necháte horkou část vychladnout, tím větší chladicí kapacitu bude mít tato TEC nebo Peltierova buňka. Toto absorbované teplo bude úměrné dodávanému proudu a času.
Výhody a nevýhody TEC
Jako každý systém má TEC nebo Peltierova buňka své výhody a nevýhody. To je důvod, proč některé chladicí systémy stále dávají přednost použití jiných konvenčních metod. Mezi výhody Jsou to:
- Nemá žádné pohyblivé části, takže nevyžaduje žádnou údržbu a je spolehlivější.
- Nepoužívá kompresory žádné znečišťující CFC plyny.
- To může snadno a velmi přesně regulují teplotu, až do zlomků stupně změnou aplikovaného proudu.
- Malé rozměry, i když je lze vyrobit s různé velikosti.
- Má dlouhá životnost až 100.000 XNUMX hodin ve srovnání s tím, co poskytují některé mechanické chladničky.
the Nevýhody používání TEC Zvuk:
- Můžete jen rozptýlit omezené množství tepelný tok.
- Není efektivní energeticky vzato ve srovnání se systémy pro kompresi plynu. Díky novým pokrokům je však stále efektivnější.
vlastnosti
A Peltierova deska, jako je TEC1 12706 Cena může být pár eur, takže je velmi levná. Tato deska má rozměry 40x40x3mm a uvnitř obsahuje 127 polovodičových párů. Elektrický výkon je 60 W a jeho jmenovité napájecí napětí 12 V a jmenovitý proud 5 A.
S ní můžete generovat maximální teplotní rozdíly mezi jejich tvářemi 65 ° C, což je docela dobré. Může pracovat mezi -55 ° C a 83 ° C, aniž by se poškodilo, takže pokud se pohybujete mimo tyto hodnoty, riskujete nepoužitelnost. Pokud v tom udržíte hodnoty, může vám dokonce perfektně vydržet 200.000 XNUMX hodin práce, tedy mnoho let ...
Účinnost tohoto modelu je asi Extrahováno 12-15 W tepla, to je účinnost kolem 20 nebo 25% vzhledem k tomu, že spotřebovává přibližně 60 W. Každopádně musíte mít na paměti, že tato hodnota bude také výrazně ovlivněna teplotou okolí.
Pokud dáváte přednost, můžete místo nákupu pouze buňky TEC nebo Peltier koupit také na Nebyly nalezeny žádné produkty. kompletní chladicí systém.
Aplikace Peltierových buněk
No, Peltierova buňka lze použít především pro chlazení. Můžete s ním například ochladit vodu nebo jakoukoli jinou kapalinu nebo si vytvořit vlastní domácí odvlhčovač. Ať je to cokoli, jeho nastavení je velmi jednoduché. Jakmile získáte nebo získáte buňku, budete muset pouze přivést stejnosměrný proud přes kladné a záporné kabely, které má. Tímto způsobem bude jedna strana horká a druhá strana chladná. Musíte dobře identifikovat jeho strany podle toho, co hledáte.
Příklad aplikace s Arduino
Můžete použít schéma připojení jako ten, který jsme pro něj vyrobili reléový modul, ale místo napájení Peltierova článku a ventilátoru střídavým proudem 220 V je napájen stejnosměrným proudem 12 V. Můžete použít stejné schéma a připojit svůj chladič k desce Arduino.
Jakmile máte vše připojeno, můžete vytvořte jednoduchý kód pro Arduino IDE aby bylo možné ovládat váš chladicí systém, jako je tento, aby ovládal relé podle toho, za jakých podmínek lze systém aktivovat (můžete použít další snímače vlhkosti, teploty atd.):
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
}