Probabilmente hai bisogno refrigerare qualcosa nei tuoi progetti fai-da-te. Per questo, avresti bisogno di una cella di Peltier. Questo dispositivo a semiconduttore basato su effetti termoelettrici consente un raffreddamento molto rapido. Puoi comprarlo in alcuni negozi come Amazono semplicemente rimuoverlo da un dispositivo danneggiato dove si trova. Gli elettrodomestici di cui si può avere uno sono i tipici erogatori di acqua fredda e alcuni deumidificatori senza compressore.
Questo tipo di celle Peltier trovano largo impiego in diversi settori dell'industria per la refrigerazione. Il motivo è che ne ha molti vantaggi rispetto ad altri sistemi di raffreddamento tradizionali. Ad esempio, nei due esempi che ho riportato sopra, nel caso dell'erogatore dell'acqua è dedicato al raffreddamento del serbatoio dell'acqua in modo che rimanga fresco, mentre nel deumidificatore raffredda l'aria in entrata in modo che l'umidità si condensa e goccioli nel serbatoio condensa ...
Effetti termoelettrici
I effetti termoelettrici sono quelli che convertono una differenza di temperatura in tensione elettrica o viceversa. Ciò si ottiene utilizzando termocoppie o tipi di materiali molto specifici, solitamente semiconduttori. In questi, i gradienti di temperatura producono portatori di carica nel materiale, elettroni (-) o lacune (+).
Questo effetto può essere utilizzato per moltitudine di applicazioni, dal riscaldamento, raffreddamento, misurazione delle temperature, generazione di elettricità, ecc. E ciò è dovuto ai vari effetti che esistono all'interno dei cosiddetti termoelettrici. Alcuni di loro sono:
- Effetto Seebek: osservato da Thomas Seebek, è un fenomeno in cui le termocoppie a cui viene applicata una differenza di temperatura producono elettricità. Si è scoperto quando è stato osservato che a due metalli uniti da una delle loro estremità veniva applicata una differenza di temperatura e che generavano una differenza di potenziale alle loro estremità separate. Con questo, potrebbe essere possibile utilizzare il calore generato da qualche fonte per trasformarlo in elettricità.
- Effetto Thomson: descrive il riscaldamento o il raffreddamento di un conduttore che conduce corrente con un gradiente di temperatura. È stato descritto da Williams Thomson o Lord Kelvin.
In genere, gli effetti Seebek, Thomson e Peltier può essere reversibile, anche se questo non è il caso del riscaldamento Joule.
Effetto Peltier
El Effetto Peltier è simile ed è ciò su cui si basano le celle di cui discutiamo in questo articolo. Con questa proprietà scoperta da Jean Peltier nel 1834 e simile al Seebek. Accade quando una tensione elettrica provoca una differenza di temperatura tra due diversi materiali o termocoppie. Nel caso dei dispositivi attuali sono semiconduttori, ma possono anche essere metalli noti come giunzioni di Peltier.
Ciò significa che se una carica elettrica viene applicata a questi dispositivi, un lato si surriscalda e l'altro si raffredda. Questo perché gli elettroni viaggiano da una regione ad alta densità a una regione a bassa densità, si espandono nello stesso modo in cui lo fa un gas ideale e quindi raffreddano quella regione.
A proposito, un TEC a fase singola può generare un file differenza di temperatura tra le sue parti fino a 70ºC. Quindi, se si mantiene la parte calda raffreddata, maggiore sarà la capacità di raffreddamento di questa cella TEC o Peltier. Questo calore assorbito sarà proporzionale alla corrente fornita e al tempo.
Vantaggi e svantaggi di TEC
Come ogni sistema, la cella TEC o Peltier ha i suoi vantaggi e svantaggi. Questo è il motivo per cui alcuni sistemi di refrigerazione preferiscono ancora utilizzare altri metodi convenzionali. Fra i benefici sono:
- Non ha parti in movimento, quindi non necessita di manutenzione e lo è più affidabile.
- Non utilizza compressori nessun gas CFC inquinante.
- Si può controllare la temperatura in modo semplice e molto preciso, fino a frazioni di grado variando la corrente applicata.
- Di piccole dimensioni, anche se possono essere prodotti con diverse dimensioni.
- Ha una lunga vita fino a 100.000 ore, rispetto a quanto forniscono alcuni frigoriferi meccanici.
Le Svantaggi dell'utilizzo di un TEC sono:
- Puoi solo dissipare una quantità limitata flusso di calore.
- Non efficiente energeticamente parlando rispetto ai sistemi di compressione del gas. Tuttavia, i nuovi progressi lo rendono sempre più efficiente.
proprietà
Un Piastra Peltier come TEC1 12706 Può avere un prezzo di un paio di euro, quindi è molto economico. Questa scheda ha dimensioni di 40x40x3mm e contiene 127 coppie di semiconduttori all'interno. La potenza elettrica è di 60 W e la sua tensione di alimentazione nominale di 12 V e corrente nominale di 5 A.
Con lei puoi generano differenze di temperatura massime tra le loro facce di 65 ° C, che è abbastanza buono. Può funzionare tra -55 ° C e 83 ° C senza danneggiarsi, quindi se ci si sposta al di fuori di questi valori si corre il rischio di essere inutilizzabili. Se mantieni i valori entro questo limite, può durare perfettamente anche 200.000 ore di lavoro, cioè molti anni ...
L'efficienza di questo modello riguarda 12-15w di calore estratto, ovvero un'efficienza intorno al 20 o 25% considerando che consuma circa 60w. Va comunque tenuto presente che questo valore sarà fortemente influenzato anche dalla temperatura ambiente.
Se preferisci, invece di acquistare solo la cella TEC o Peltier, puoi anche acquistare a Nessun prodotto trovato. il sistema di raffreddamento completo.
Applicazione delle cellule di Peltier
Bene, una cellula di Peltier può essere utilizzato principalmente per il raffreddamento. Ad esempio, puoi raffreddare l'acqua o qualsiasi altro liquido con esso o creare il tuo deumidificatore fatto in casa. Qualunque cosa sia, la sua configurazione è molto semplice. Una volta acquisita o ottenuta la cella, dovrai solo applicare la corrente continua attraverso i cavi positivo e negativo che ha. In questo modo un lato si surriscalda e l'altro si raffredda. Devi identificare bene i suoi lati in base a ciò che stai cercando.
Esempio di applicazione con Arduino
Puoi usare un file schema di connessione come quello che abbiamo fatto per lui modulo relè, ma invece di alimentare la cella di Peltier e il ventilatore con 220v AC, viene alimentato con DC a 12v. Puoi usare lo stesso schema e collegare il tuo dispositivo di raffreddamento alla scheda Arduino.
Una volta che hai tutto connesso, puoi creare un semplice codice per Arduino IDE in modo che il tuo sistema di refrigerazione possa essere controllato, come questo per controllare il relè in quali condizioni in modo che il sistema possa essere attivato (puoi usare sensori aggiuntivi di umidità, temperatura, ecc.):
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
}