Probabil ai nevoie puneți la frigider ceva în proiectele dvs. DIY. Pentru aceasta, ai avea nevoie de o celulă Peltier. Acest dispozitiv semiconductor bazat pe efecte termoelectrice permite răcirea foarte rapidă. O puteți cumpăra în unele magazine precum Amazon, sau pur și simplu scoateți-l de pe un dispozitiv deteriorat acolo unde se află. Aparatele pe care le puteți obține sunt distribuitoarele tipice de apă rece și unele dezumidificatoare fără compresor.
Acest tip de celule Peltier sunt utilizate pe scară largă în diferite sectoare ale industriei pentru refrigerare. Motivul este că are multe avantaje față de alte sisteme tradiționale de răcire. De exemplu, în cele două exemple pe care le-am dat mai sus, în cazul distribuitorului de apă, acesta este dedicat răcirii rezervorului de apă, astfel încât acesta să rămână proaspăt, în timp ce în dezumidificator răcește aerul de intrare, astfel încât umezeala să se condenseze și să picure rezervor de condensare ...
Efecte termoelectrice
L efecte termoelectrice sunt cele care convertesc o diferență de temperatură în tensiune electrică sau invers. Acest lucru se realizează folosind termocupluri sau tipuri foarte specifice de materiale, de obicei semiconductoare. În acestea, gradienții de temperatură produc purtători de încărcare în material, fie electroni (-), fie găuri (+).
Acest efect poate fi folosit pentru multitudine de aplicații, de la încălzire, răcire, măsurarea temperaturilor, generarea de electricitate etc. Și asta se datorează diferitelor efecte care există în așa-numitele termoelectrice. Unii dintre ei sunt:
- Efect Seebek: observat de Thomas Seebek, este un fenomen în care termocuplurile la care se aplică o diferență de temperatură produc electricitate. S-a descoperit când s-a observat că două metale unite de unul dintre capetele lor i s-a aplicat o diferență de temperatură și că au generat o diferență de potențial la capetele lor separate. Cu aceasta, ar putea fi posibilă utilizarea căldurii generate de o sursă pentru a o transforma în electricitate.
- Efectul Thomson: descrie încălzirea sau răcirea unui conductor care transportă curent cu un gradient de temperatură. A fost descris de Williams Thomson sau Lord Kelvin.
În general, efectele Seebek, Thomson și Peltier poate fi reversibil, deși acest lucru nu este cazul în cazul încălzirii Joule.
Efect Peltier
El Efect Peltier este similar și se bazează pe celulele pe care le discutăm în acest articol. Cu această proprietate descoperită de Jean Peltier în 1834 și similară cu Seebek. Se întâmplă atunci când o tensiune electrică determină o diferență de temperatură între două materiale diferite sau termocupluri. În cazul dispozitivelor actuale, acestea sunt semiconductoare, dar pot fi și metale cunoscute sub numele de joncțiuni Peltier.
Asta înseamnă că, dacă o sarcină electrică este aplicată acestor dispozitive, o parte se va încălzi și cealaltă se va răci. Acest lucru se datorează faptului că electronii călătoresc de la o regiune cu densitate mare la una cu densitate mică, se extind în același mod în care o face un gaz ideal și, prin urmare, răcesc acea regiune.
Apropo, o singură etapă TEC poate genera un diferența de temperatură între părțile sale până la 70ºC. Deci, dacă păstrați partea fierbinte răcită, cu atât mai multă capacitate de răcire va avea această celulă TEC sau Peltier. Această căldură absorbită va fi proporțională cu curentul furnizat și cu timpul.
Avantajele și dezavantajele TEC
Ca orice sistem, celula TEC sau Peltier are avantajele și dezavantajele sale. Acesta este motivul pentru care unele sisteme de refrigerare preferă să folosească alte metode convenționale. Între beneficiile Acestea sunt:
- Nu are piese în mișcare, deci nu necesită întreținere și este mai sigur.
- Nu folosește compresoare fără gaze CFC poluante.
- Se poate controlați temperatura cu ușurință și foarte precis, până la fracțiuni de grad, variind curentul aplicat.
- Dimensiuni mici, deși pot fi fabricate cu marimi diferite.
- Are un durată lungă de viață de până la 100.000 de ore, în comparație cu ceea ce oferă unele frigidere mecanice.
Las Dezavantaje ale utilizării unui TEC sunet:
- Puteți doar risipiți o sumă limitată flux de caldura.
- Nu este eficient energetic vorbind comparativ cu sistemele de compresie a gazelor. Cu toate acestea, noile progrese îl fac din ce în ce mai eficient.
Proprietăţi
o Placă Peltier precum TEC1 12706 Poate avea un preț de câțiva euro, deci este foarte ieftin. Această placă are dimensiuni de 40x40x3mm și conține 127 de perechi de semiconductori în interior. Puterea electrică este de 60w și tensiunea sa de alimentare nominală de 12v și curentul nominal de 5A.
Cu ea poți generează diferențe maxime de temperatură între fețele lor de 65ºC, ceea ce este destul de bun. Poate funcționa între -55 ° C și 83 ° C fără a se deteriora, așa că, dacă vă deplasați în afara acestor valori, riscați să fiți inutilizabili. Dacă păstrați valorile în acest sens, vă poate dura chiar și 200.000 de ore de muncă perfect, adică mulți ani ...
Eficiența acestui model este de aproximativ 12-15w căldură extrasă, adică o eficiență în jur de 20 sau 25% având în vedere că consumă aproximativ 60w. Oricum, trebuie să aveți în vedere că această valoare va fi, de asemenea, foarte influențată de temperatura ambiantă.
Dacă preferați, în loc să cumpărați numai celula TEC sau Peltier, puteți cumpăra și la Nu au fost găsite produse. sistemul complet de răcire.
Aplicarea celulei Peltier
Ei bine, o celulă Peltier poate fi utilizat în principal pentru răcire. De exemplu, ai putea răci apă sau orice alt lichid cu ea sau îți poți crea propriul dezumidificator de casă. Oricare ar fi, configurarea sa este foarte simplă. Odată ce dobândiți sau obțineți celula, va trebui să aplicați curent continuu numai prin cablurile pozitive și negative pe care le are. În acest fel, o parte se va încălzi, iar cealaltă parte se va răci. Trebuie să îi identificați bine părțile în funcție de ceea ce căutați.
Exemplu de aplicație cu Arduino
Puteți utiliza un schemă de conectare ca cel pe care l-am făcut pentru el modul de releu, dar în loc să alimenteze celula Peltier și ventilatorul cu 220v AC, este alimentată cu DC la 12v. Puteți utiliza aceeași schemă și puteți conecta coolerul la placa Arduino.
Odată ce ai totul conectat, poți creați un cod simplu pentru Arduino IDE astfel încât sistemul dvs. de refrigerare să poată fi controlat, cum ar fi acesta pentru a controla releul în funcție de ce condiții, astfel încât sistemul să poată fi activat (puteți utiliza senzori de umiditate suplimentari, de temperatură 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
}