Você provavelmente precisa refrigerar algo em seus projetos DIY. Para isso, você precisaria de uma célula Peltier. Este dispositivo semicondutor baseado em efeitos termoelétricos permite um resfriamento muito rápido. Você pode comprar em alguns lojas como a Amazonou simplesmente remova-o de um dispositivo danificado onde estiver. Os aparelhos que você pode comprar são os dispensadores de água fria típicos e alguns desumidificadores sem compressor.
Este tipo de células Peltier é amplamente utilizado em diversos setores da indústria de refrigeração. A razão é que tem muitos vantagens sobre outros sistemas de refrigeração tradicionais. Por exemplo, nos dois exemplos que dei acima, no caso do dispensador de água, ele é dedicado a resfriar o tanque de água para que fique fresco, enquanto no desumidificador ele resfria o ar que entra para que a umidade condense e goteje no tanque de condensação ...
Efeitos termoelétricos
Os efeitos termoelétricos são aqueles que convertem uma diferença de temperatura em voltagem elétrica ou vice-versa. Isso é obtido usando termopares ou tipos de materiais muito específicos, geralmente semicondutores. Nestes, os gradientes de temperatura produzem portadores de carga no material, sejam elétrons (-) ou lacunas (+).
Este efeito pode ser usado para multidão de aplicativos, de aquecimento, resfriamento, medição de temperaturas, geração de eletricidade, etc. E isso se deve aos diversos efeitos que existem dentro das chamadas termelétricas. Alguns deles são:
- Efeito Seebek: observado por Thomas Seebek, é um fenômeno no qual termopares aos quais é aplicada uma diferença de temperatura produzem eletricidade. Foi descoberto quando foi observado que dois metais unidos por uma de suas pontas uma diferença de temperatura foi aplicada a eles e que eles geraram uma diferença de potencial em suas pontas separadas. Com isso, seria possível usar o calor gerado por alguma fonte para transformá-lo em eletricidade.
- Efeito Thomson: descreve o aquecimento ou resfriamento de um condutor de corrente com gradiente de temperatura. Foi descrito por Williams Thomson ou Lord Kelvin.
Geralmente, os efeitos Seebek, Thomson e Peltier pode ser reversível, embora não seja o caso do aquecimento Joule.
Efeito peltier
El Efeito Peltier é semelhante, e é nisso que as células que discutimos neste artigo se baseiam. Com esta propriedade descoberta por Jean Peltier em 1834, e semelhante ao Seebek. Isso acontece quando uma tensão elétrica causa uma diferença de temperatura entre dois materiais ou termopares diferentes. No caso dos dispositivos atuais, eles são semicondutores, mas também podem ser metais conhecidos como junções de Peltier.
Isso significa que se uma carga elétrica for aplicada a esses dispositivos, um lado vai ficar quente e o outro lado vai esfriar. Isso ocorre porque os elétrons viajam de uma região de alta densidade para uma de baixa densidade, eles se expandem da mesma forma que um gás ideal e, portanto, eles resfriam essa região.
A propósito, um TEC de estágio único pode gerar um diferença de temperatura entre suas partes até 70ºC. Portanto, se você mantiver a parte quente resfriada, maior será a capacidade de resfriamento que este TEC ou célula Peltier terá. Este calor absorvido será proporcional à corrente fornecida e ao tempo.
Vantagens e desvantagens do TEC
Como qualquer sistema, o TEC ou célula Peltier tem suas vantagens e desvantagens. É por isso que alguns sistemas de refrigeração ainda preferem usar outros métodos convencionais. Entre os beneficios são os seguintes:
- Não tem partes móveis, por isso não requer manutenção e é mais confiável.
- Não usa compressores sem gás CFC poluente.
- Pode controlar a temperatura facilmente e com muita precisão, até frações de um grau, variando a corrente aplicada.
- Tamanho pequeno, embora possam ser fabricados com tamanhos diferentes.
- Ele tem uma vida longa de até 100.000 horas, em comparação com o que alguns refrigeradores mecânicos fornecem.
Os Desvantagens de usar um TEC são:
- Você só pode dissipar uma quantidade limitada fluxo de calor.
- Não eficiente energeticamente falando, em comparação com os sistemas de compressão de gás. No entanto, novos avanços o tornam cada vez mais eficiente.
Propriedades
Uma Placa Peltier como TEC1 12706 Pode custar alguns euros, por isso é muito barato. Esta placa tem dimensões de 40x40x3mm e contém 127 pares de semicondutores em seu interior. A energia elétrica é 60w e sua tensão de alimentação nominal de 12v e corrente nominal de 5A.
Com ela você pode geram diferenças máximas de temperatura entre suas faces de 65ºC, o que é muito bom. Pode funcionar entre -55ºC e 83ºC sem se danificar, por isso, se sair destes valores corre o risco de ficar inutilizável. Se você mantiver os valores dentro disso, pode durar até 200.000 horas de trabalho perfeitamente, ou seja, muitos anos ...
A eficiência deste modelo é sobre 12-15w extração térmica, que é uma eficiência em torno de 20 ou 25% considerando que consome cerca de 60w. De qualquer forma, é preciso lembrar que este valor também será muito influenciado pela temperatura ambiente.
Se preferir, em vez de comprar apenas a célula TEC ou Peltier, você também pode comprar em Nenhum produto encontrado. o sistema de refrigeração completo.
Aplicação de célula Peltier
Bem, uma célula Peltier pode ser usado principalmente para resfriamento. Por exemplo, você pode resfriar água ou qualquer outro líquido com ela, ou criar seu próprio desumidificador caseiro. Seja o que for, sua configuração é muito simples. Depois de adquirir ou obter a célula, você só terá que aplicar corrente contínua através dos cabos positivo e negativo que ela possui. Assim, um lado ficará quente e o outro ficará frio. Você deve identificar bem seus lados de acordo com o que procura.
Exemplo de aplicação com Arduino
Você pode usar um esquema de conexão como aquele que fizemos para ele módulo de relé, mas em vez de alimentar a célula Peltier e o ventilador com 220v AC, ele é alimentado com DC a 12v. Você pode usar o mesmo esquema e conectar seu cooler à placa Arduino.
Depois de ter tudo conectado, você pode crie um código simples para Arduino IDE para que o seu sistema de refrigeração possa ser controlado, como este para controlar o relé em que condições para que o sistema possa ser ativado (você pode usar sensores adicionais de umidade, temperatura, 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
}