Du trenger sannsynligvis kjøle noe i DIY-prosjektene dine. For dette trenger du en Peltier-celle. Denne halvlederenheten er basert på termoelektriske effekter og tillater veldig rask kjøling. Du kan kjøpe den i noen butikker som Amazon, eller bare fjern den fra en skadet enhet der den er. Apparatene du kan få en av er typiske kaldtvannsdispensere og noen avfukter uten kompressor.
Denne typen Peltier-celler er mye brukt i forskjellige sektorer av industrien for kjøling. Årsaken er at den har mange fordeler i forhold til andre tradisjonelle kjølesystemer. For eksempel, i de to eksemplene jeg har gitt ovenfor, er det i tilfellet med vanndispenser dedikert til å kjøle vanntanken slik at den holder seg frisk, mens den i avfukteren kjøler innkommende luft slik at fuktighet kondenserer og drypper i kondensvannstank ...
Termoelektriske effekter
den termoelektriske effekter er de som konverterer en temperaturforskjell til elektrisk spenning eller omvendt. Dette oppnås ved hjelp av termoelementer eller veldig spesifikke materialtyper, vanligvis halvledere. I disse produserer temperaturgradientene ladningsbærere i materialet, enten elektroner (-) eller hull (+).
Denne effekten kan brukes til mange applikasjoner, fra oppvarming, kjøling, måling av temperaturer, generering av strøm osv. Og det er på grunn av de forskjellige effektene som finnes innenfor de såkalte termoelektriske. Noen av dem er:
- Seebek-effekt: observert av Thomas Seebek, er det et fenomen der termoelementer som det påføres en temperaturforskjell produserer strøm. Det ble oppdaget da det ble observert at to metaller sammenføyd av den ene enden, det ble påført en temperaturforskjell på den, og at de genererte en potensiell forskjell i sine adskilte ender. Med dette kan det være mulig å bruke varmen som genereres av en kilde til å transformere den til elektrisitet.
- Thomson-effekt: beskriver oppvarming eller kjøling av en strømførende leder med en temperaturgradient. Det ble beskrevet av Williams Thomson eller Lord Kelvin.
Generelt påvirker Seebek, Thomson og Peltier kan være reversibel, selv om dette ikke er tilfelle for Joule-oppvarming.
Peltier-effekt
El Peltier-effekt det er likt, og det er hva cellene vi diskuterer i denne artikkelen er basert på. Med denne eiendommen oppdaget av Jean Peltier i 1834, og ligner på Seebek. Det skjer når en elektrisk spenning forårsaker en temperaturforskjell mellom to forskjellige materialer eller termoelementer. Når det gjelder nåværende enheter, er de halvledere, men de kan også være metaller kjent som Peltier-kryss.
Det betyr at hvis en elektrisk ladning påføres disse enhetene, den ene siden blir varm og den andre siden avkjøles. Dette er fordi elektroner beveger seg fra en region med høy tetthet til en lav tetthet, de utvider seg på samme måte som en ideell gass gjør, og derfor kjøler de den regionen.
Forresten, et enkelt trinns TEC kan generere en temperaturforskjell mellom delene opp til 70 ° C. Så hvis du holder den varme delen avkjølt, jo mer kjølekapasitet vil denne TEC- eller Peltier-cellen ha. Denne absorberte varmen vil være proporsjonal med strømmen og tiden.
Fordeler og ulemper ved TEC
Som ethvert system har TEC- eller Peltier-cellen sine fordeler og ulemper. Dette er grunnen til at noen kjølesystemer fremdeles foretrekker å bruke andre konvensjonelle metoder. Mellom fordelene er:
- Den har ingen bevegelige deler, så den krever ikke noe vedlikehold og er mer pålitelig.
- Bruker ikke kompressorer ingen forurensende CFC-gass.
- Det kan kontroller temperaturen enkelt og veldig presist, opp til brøkdeler av grad ved å variere den anvendte strømmen.
- Liten størrelse, selv om de kan produseres med forskjellige størrelser.
- Har en langt liv på opptil 100.000 XNUMX timer, sammenlignet med hva noen mekaniske kjøleskap gir.
Las Ulemper ved å bruke en TEC er:
- Du kan bare spre et begrenset beløp varmebølge.
- Ikke effektiv energisk sett sammenlignet med gasskompresjonssystemer. Nye fremskritt gjør det imidlertid stadig mer effektivt.
Egenskaper
en Peltierplate som TEC1 12706 Det kan prises til et par euro, så det er veldig billig. Dette kortet har dimensjoner på 40x40x3mm og inneholder 127 halvlederpar inni. Den elektriske kraften er 60w og dens nominelle forsyningsspenning på 12v og nominell strøm på 5A.
Med henne kan du generere maksimale temperaturforskjeller mellom ansiktene på 65ºC, som er ganske bra. Den kan fungere mellom -55 ° C og 83 ° C uten å skade seg selv, så hvis du beveger deg utenfor disse verdiene, risikerer du å være ubrukelig. Hvis du holder verdiene innenfor det, kan det til og med vare 200.000 arbeidstimer perfekt, det vil si mange år ...
Effektiviteten til denne modellen handler om 12-15w varme utvunnet, det er en effektivitet på rundt 20 eller 25% med tanke på at den bruker omtrent 60w. Uansett må du huske at denne verdien også vil bli sterkt påvirket av omgivelsestemperaturen.
Hvis du foretrekker det, kan du i stedet for å kjøpe bare TEC- eller Peltier-cellen kjøpe på Ingen produkter funnet. hele kjølesystemet.
Peltier celle applikasjon
Vel, en Peltier-celle kan primært brukes til kjøling. For eksempel kan du avkjøle vann eller annen væske med det, eller lage din egen hjemmelagde avfukter. Uansett hva det er, er oppsettet veldig enkelt. Når du anskaffer eller får tak i cellen, trenger du bare å bruke likestrøm gjennom de positive og negative kablene den har. På den måten blir den ene siden varm og den andre siden blir kald. Du må identifisere sidene godt i henhold til det du leter etter.
Søknadseksempel med Arduino
Du kan bruke en tilkoblingsordning som den vi laget for ham relémodul, men i stedet for å mate Peltier-cellen og viften med 220 v vekselstrøm, blir den matet med likestrøm ved 12 v. Du kan bruke den samme skjemaet og koble kjøligere til Arduino-kortet.
Når du har koblet alt, kan du lag en enkel kode for Arduino IDE slik at kjølesystemet ditt kan styres, slik som dette for å styre reléet i henhold til hvilke forhold slik at systemet kan aktiveres (du kan bruke ekstra fuktighet, 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
}