Vous avez probablement besoin réfrigérez quelque chose dans vos projets de bricolage. Pour cela, vous auriez besoin d'une cellule Peltier. Ce dispositif semi-conducteur basé sur des effets thermoélectriques permet un refroidissement très rapide. Vous pouvez l'acheter dans certains magasins comme Amazon, ou retirez-le simplement d'un appareil endommagé où il se trouve. Les appareils que vous pouvez obtenir sont les distributeurs d'eau froide typiques et certains déshumidificateurs sans compresseur.
Ce type de cellules Peltier est largement utilisé dans différents secteurs de l'industrie pour la réfrigération. La raison en est qu'il a de nombreux avantages par rapport aux autres systèmes de refroidissement traditionnels. Par exemple, dans les deux exemples que j'ai donnés ci-dessus, dans le cas du distributeur d'eau, il est dédié au refroidissement du réservoir d'eau pour qu'il reste frais, tandis que dans le déshumidificateur il refroidit l'air entrant pour que l'humidité se condense et s'égoutte dans le réservoir de condensation ...
Effets thermoélectriques
Les effets thermoélectriques sont ceux qui convertissent une différence de température en tension électrique ou vice versa. Ceci est réalisé en utilisant des thermocouples ou des types de matériaux très spécifiques, généralement des semi-conducteurs. Dans ceux-ci, les gradients de température produisent des porteurs de charge dans le matériau, soit des électrons (-), soit des trous (+).
Cet effet peut être utilisé pour multitude d'applications, du chauffage, du refroidissement, de la mesure des températures, de la production d'électricité, etc. Et cela est dû aux divers effets qui existent dans les soi-disant thermoélectriques. Certains d'entre eux sont:
- Effet Seebek: observé par Thomas Seebek, il s'agit d'un phénomène dans lequel des thermocouples auxquels une différence de température est appliquée produisent de l'électricité. On a découvert quand on a observé que deux métaux réunis par l'une de leurs extrémités une différence de température lui était appliquée et qu'ils généraient une différence de potentiel à leurs extrémités séparées. Avec cela, il pourrait être possible d'utiliser la chaleur générée par une source pour la transformer en électricité.
- Effet Thomson: décrit le chauffage ou le refroidissement d'un conducteur porteur de courant avec un gradient de température. Il a été décrit par Williams Thomson ou Lord Kelvin.
Généralement, les effets Seebek, Thomson et Peltier peut être réversible, bien que ce ne soit pas le cas dans le cas du chauffage Joule.
Effet Peltier
El Effet Peltier c'est similaire, et c'est sur quoi reposent les cellules dont nous discutons dans cet article. Avec cette propriété découverte par Jean Peltier en 1834, et similaire au Seebek. Cela se produit lorsqu'une tension électrique provoque une différence de température entre deux matériaux ou thermocouples différents. Dans le cas des appareils actuels, ce sont des semi-conducteurs, mais ils peuvent également être des métaux appelés jonctions Peltier.
Cela signifie que si une charge électrique est appliquée à ces appareils, un côté deviendra chaud et l'autre se refroidira. En effet, les électrons voyagent d'une région à haute densité à une région à faible densité, ils se dilatent de la même manière qu'un gaz idéal, et par conséquent, ils refroidissent cette région.
À propos, un TEC à un seul étage peut générer un différence de température entre ses pièces jusqu'à 70 ° C. Donc, si vous maintenez la partie chaude refroidie, plus cette cellule TEC ou Peltier aura de capacité de refroidissement. Cette chaleur absorbée sera proportionnelle au courant fourni et au temps.
Avantages et inconvénients de TEC
Comme tout système, la cellule TEC ou Peltier a ses avantages et ses inconvénients. C'est pourquoi certains systèmes de réfrigération préfèrent encore utiliser d'autres méthodes conventionnelles. Entre les bénéfices sont les suivants:
- Il n'a pas de pièces mobiles, il ne nécessite donc aucun entretien et est plus fiable.
- N'utilise pas de compresseurs pas de gaz CFC polluant.
- Il peut contrôler la température facilement et très précisément, jusqu'à des fractions de degré en faisant varier le courant appliqué.
- De petite taille, bien qu'ils puissent être fabriqués avec différentes tailles.
- Il dispose d'un longue durée de vie jusqu'à 100.000 XNUMX heures, par rapport à ce que fournissent certains réfrigérateurs mécaniques.
Les Inconvénients de l'utilisation d'un TEC sont:
- Vous ne pouvez dissiper une quantité limitée flux de chaleur.
- Pas efficace énergétiquement parlant par rapport aux systèmes de compression de gaz. Cependant, de nouvelles avancées le rendent de plus en plus efficace.
Propriétés
Une Plaque Peltier telle que TEC1 12706 Il peut être évalué à quelques euros, donc c'est très bon marché. Cette carte a des dimensions de 40x40x3 mm et contient 127 paires de semi-conducteurs à l'intérieur. La puissance électrique est de 60w et sa tension d'alimentation nominale de 12v et son courant nominal de 5A.
Avec elle tu peux génèrent des différences de température maximales entre leurs faces de 65 ° C, ce qui est plutôt bien. Il peut fonctionner entre -55 ° C et 83 ° C sans s'endommager, donc si vous vous déplacez en dehors de ces valeurs, vous courez le risque d'être inutilisable. Si vous gardez les valeurs à l'intérieur de cela, cela peut même vous durer 200.000 heures de travail parfaitement, c'est-à-dire de nombreuses années ...
L'efficacité de ce modèle est d'environ 12-15w de chaleur extraite, soit une efficacité de l'ordre de 20 ou 25% compte tenu du fait qu'il consomme environ 60w. Quoi qu'il en soit, vous devez garder à l'esprit que cette valeur sera également fortement influencée par la température ambiante.
Si vous préférez, au lieu d'acheter uniquement la cellule TEC ou Peltier, vous pouvez également acheter à Aucun produit trouvé. le système de refroidissement complet.
Application des cellules Peltier
Eh bien, une cellule Peltier peut être utilisé principalement pour le refroidissement. Par exemple, vous pouvez refroidir de l'eau ou tout autre liquide avec, ou créer votre propre déshumidificateur maison. Quoi qu'il en soit, sa configuration est très simple. Une fois que vous avez acquis ou obtenu la cellule, vous n'aurez qu'à appliquer un courant continu à travers les câbles positifs et négatifs dont elle dispose. De cette façon, un côté deviendra chaud et l'autre deviendra froid. Vous devez bien identifier ses côtés en fonction de ce que vous recherchez.
Exemple d'application avec Arduino
Vous pouvez utiliser un schéma de connexion comme celui que nous avons fait pour lui module relais, mais au lieu d'alimenter la cellule Peltier et le ventilateur avec 220v AC, il est alimenté en DC à 12v. Vous pouvez utiliser ce même schéma et connecter votre refroidisseur à la carte Arduino.
Une fois que tout est connecté, vous pouvez créer un code simple pour Arduino IDE pour que votre système de réfrigération puisse être contrôlé, comme celui-ci pour contrôler le relais en fonction de quelles conditions afin que le système puisse être activé (vous pouvez utiliser des capteurs d'humidité supplémentaires, des capteurs de température, etc.):
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
}