Du har sandsynligvis brug for det køle noget i dine DIY-projekter. Til dette har du brug for en Peltier-celle. Denne halvlederindretning baseret på termoelektriske effekter tillader meget hurtig afkøling. Du kan købe det i nogle butikker som Amazon, eller bare fjern den fra en beskadiget enhed, hvor den er. De apparater, du kan få en af, er de typiske koldtvandsdispensere og nogle affugtere uden kompressor.
Denne type Peltier-celler anvendes i vid udstrækning i forskellige sektorer af industrien til køling. Årsagen er, at den har mange fordele i forhold til andre traditionelle kølesystemer. I de to eksempler, jeg har givet ovenfor, er det for vanddispenseren dedikeret til at afkøle vandtanken, så den forbliver frisk, mens den i affugteren afkøler den indkommende luft, så fugt kondenserer og drypper i kondensvandstank ...
Termoelektriske effekter
masse termoelektriske effekter er dem, der konverterer en temperaturforskel til elektrisk spænding eller omvendt. Dette opnås ved hjælp af termoelementer eller meget specifikke materialetyper, normalt halvledere. I disse producerer temperaturgradienterne ladningsbærere i materialet, enten elektroner (-) eller huller (+).
Denne effekt kan bruges til mange applikationer, fra opvarmning, køling, måling af temperaturer, generering af elektricitet osv. Og det skyldes de forskellige effekter, der findes inden for den såkaldte termoelektriske. Nogle af dem er:
- Seebek effekt: observeret af Thomas Seebek, er det et fænomen, hvor termoelementer, som der anvendes en temperaturforskel, producerer elektricitet. Det blev opdaget, da det blev observeret, at to metaller, der blev forbundet med den ene af deres ender, blev anvendt en temperaturforskel, og at de genererede en potentiel forskel i deres adskilte ender. Med dette kunne det være muligt at bruge varmen genereret af en kilde til at omdanne den til elektricitet.
- Thomson-effekt: beskriver opvarmning eller afkøling af en strømførende leder med en temperaturgradient. Det blev beskrevet af Williams Thomson eller Lord Kelvin.
Generelt påvirker Seebek, Thomson og Peltier kan være reversibel, skønt dette ikke er tilfældet i tilfælde af Joule-opvarmning.
Peltier-effekt
El Peltier-effekt det er ens, og det er hvad cellerne, vi diskuterer i denne artikel, er baseret på. Med denne ejendom opdaget af Jean Peltier i 1834 og ligner Seebek. Det sker, når en elektrisk spænding forårsager en temperaturforskel mellem to forskellige materialer eller termoelementer. I tilfældet med nuværende enheder er de halvledere, men de kan også være metaller kendt som Peltier-kryds.
Det betyder, at hvis der tilføres en elektrisk ladning på disse enheder, den ene side bliver varm og den anden side afkøles. Dette skyldes, at elektroner rejser fra en region med høj densitet til en lav densitet, de udvider sig på samme måde, som en ideel gas gør, og derfor køler de regionen.
Forresten kan et enkelt trin TEC generere en temperaturforskel mellem dets dele op til 70 ° C. Så hvis du holder den varme del afkølet, jo mere kølekapacitet har denne TEC- eller Peltier-celle. Denne absorberede varme vil være proportional med strømmen og tiden.
Fordele og ulemper ved TEC
Som ethvert system har TEC- eller Peltier-cellen sine fordele og ulemper. Dette er grunden til, at nogle kølesystemer stadig foretrækker at bruge andre konventionelle metoder. Mellem fordelene De er:
- Den har ingen bevægelige dele, så den kræver ingen vedligeholdelse og er mere pålidelig.
- Bruger ikke kompressorer ingen forurenende CFC-gas.
- Du kan reguler temperaturen let og meget præcist, op til brøkdele af en grad ved at variere den anvendte strøm.
- Lille størrelse, selvom de kan fremstilles med forskellige størrelser.
- Har en langt liv op til 100.000 timer sammenlignet med hvad nogle mekaniske køleskabe leverer.
den Ulemper ved at bruge en TEC lyd:
- Du kan kun spred et begrænset beløb varmestrøm.
- Ikke effektiv energisk set sammenlignet med gaskompressionssystemer. Nye fremskridt gør det dog mere og mere effektivt.
Egenskaber
en Peltierplade såsom TEC1 12706 Det kan prissættes til et par euro, så det er meget billigt. Dette kort har dimensioner på 40x40x3mm og indeholder 127 halvlederpar indeni. Den elektriske effekt er 60w og dens nominelle forsyningsspænding på 12v og nominel strøm på 5A.
Med hende kan du generere maksimale temperaturforskelle mellem deres ansigter på 65 ° C, hvilket er ret godt. Det kan arbejde mellem -55 ° C og 83 ° C uden at skade sig selv, så hvis du bevæger dig uden for disse værdier, risikerer du at være ubrugelig. Hvis du holder værdierne inden for det, kan det endda vare dig 200.000 timers arbejde perfekt, det vil sige mange år ...
Effektiviteten af denne model handler om 12-15W varmeekstraheret, det er en effektivitet på omkring 20 eller 25% i betragtning af at den bruger omkring 60 watt. Under alle omstændigheder skal du huske på, at denne værdi også vil blive stærkt påvirket af den omgivende temperatur.
Hvis du foretrækker det, kan du i stedet for kun at købe TEC- eller Peltier-cellen købe hos Ingen produkter fundet. det komplette kølesystem.
Peltier celle applikation
Nå, en Peltier-celle kan primært bruges til køling. For eksempel kan du køle vand eller anden væske sammen med det eller oprette din egen hjemmelavede affugter. Uanset hvad det er, er opsætningen meget enkel. Når du først har erhvervet eller fået cellen, skal du kun anvende jævnstrøm gennem de positive og negative kabler, den har. På den måde bliver den ene side varm og den anden side bliver kold. Du skal identificere dens sider godt i henhold til hvad du leder efter.
Anvendelseseksempel med Arduino
Du kan bruge en tilslutningsordning som den vi lavede til ham relæmodul, men i stedet for at fodre Peltier-cellen og blæseren med 220 v vekselstrøm, tilføres den jævnstrøm ved 12 v. Du kan bruge den samme skema og forbinde din køler til Arduino-kortet.
Når du har alt tilsluttet, kan du Opret en simpel kode til Arduino IDE så dit kølesystem kan styres, såsom dette til at styre relæet i henhold til hvilke forhold, så systemet kan aktiveres (du kan bruge yderligere fugtighed, temperatursensorer osv.):
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
}