Pravdepodobne potrebujete niečo vo svojich DIY projektoch schlaďte. Na to by ste potrebovali Peltierovu bunku. Toto polovodičové zariadenie založené na termoelektrických javoch umožňuje veľmi rýchle ochladenie. V niektorých si ho môžete kúpiť obchody ako Amazon, alebo ho jednoducho vyberte z poškodeného zariadenia, kde sa nachádza. Medzi zariadenia, ktoré môžete dostať, patria typické dávkovače studenej vody a niektoré odvlhčovače vzduchu bez kompresora.
Tento typ Peltierových článkov sa široko používa v rôznych priemyselných odvetviach na chladenie. Dôvod je ten, že ich má veľa výhody oproti iným tradičným chladiacim systémom. Napríklad v dvoch príkladoch, ktoré som uviedol vyššie, je v prípade dávkovača vody určený na chladenie nádrže na vodu tak, aby zostala čerstvá, zatiaľ čo v odvlhčovači ochladzuje prichádzajúci vzduch tak, aby vlhkosť kondenzovala a kvapkala do kondenzačná nádrž ...
Termoelektrické efekty
undefined termoelektrické efekty sú tie, ktoré prevádzajú teplotný rozdiel na elektrické napätie alebo naopak. To sa dosahuje pomocou termočlánkov alebo veľmi špecifických druhov materiálov, zvyčajne polovodičov. Pri nich teplotné gradienty vytvárajú nosiče náboja v materiáli, buď elektróny (-), alebo otvory (+).
Tento efekt sa dá využiť na množstvo aplikácií, od kúrenia, chladenia, merania teplôt, výroby elektriny atď. A to kvôli rôznym účinkom, ktoré existujú v rámci takzvaného termoelektrika. Niektoré z nich sú:
- Seebekov efekt: pozoroval Thomas Seebek, je to jav, pri ktorom termočlánky, na ktoré sa uplatňuje teplotný rozdiel, vyrábajú elektrinu. Zistilo sa, keď sa zistilo, že dva kovy spojené jedným z ich koncov sa aplikoval teplotný rozdiel a že na svojich oddelených koncoch vytvorili potenciálny rozdiel. Vďaka tomu by bolo možné použiť teplo generované nejakým zdrojom na jeho transformáciu na elektrinu.
- Thomsonov efekt: opisuje ohrev alebo chladenie vodiča vedúceho prúd s teplotným gradientom. Opísal to Williams Thomson alebo Lord Kelvin.
Spravidla sú to Seebekov, Thomsonov a Peltierov efekt môžu byť reverzibilné, aj keď to tak nie je v prípade vykurovania Joule.
Peltierov efekt
El Peltierov efekt je to podobné a na tom sú založené aj bunky, o ktorých diskutujeme v tomto článku. S touto vlastnosťou objavenou Jeanom Peltierom v roku 1834 a podobne ako Seebek. Stáva sa to, keď elektrické napätie spôsobí teplotný rozdiel medzi dvoma rôznymi materiálmi alebo termočlánkami. V prípade súčasných zariadení sú to polovodiče, ale môžu to byť tiež kovy známe ako Peltierove križovatky.
To znamená, že ak sa na tieto zariadenia aplikuje elektrický náboj, jedna strana sa zahreje a druhá ochladí. Je to preto, že elektróny prechádzajú z oblasti s vysokou hustotou do oblasti s nízkou hustotou, expandujú rovnakým spôsobom ako ideálny plyn, a preto ochladzujú túto oblasť.
Mimochodom, jednostupňová TEC môže generovať a teplotný rozdiel medzi jeho časťami až do 70 ° C. Takže ak budete udržiavať horúcu časť ochladenú, tým väčší chladiaci výkon bude mať táto TEC alebo Peltierova bunka. Toto absorbované teplo bude úmerné dodávanému prúdu a času.
Výhody a nevýhody TEC
Ako každý systém, aj TEC alebo Peltierov článok má svoje výhody a nevýhody. To je dôvod, prečo niektoré chladiace systémy stále uprednostňujú použitie iných konvenčných metód. Medzi výhody sú:
- Nemá žiadne pohyblivé časti, takže nevyžaduje žiadnu údržbu a je spoľahlivejší.
- Nepoužíva kompresory žiadne znečisťujúce plyny CFC.
- To môže ľahko a veľmi presne regulujú teplotu, až do zlomkov stupňa zmenou použitého prúdu.
- Malé rozmery, aj keď je možné ich vyrobiť s rôzne veľkosti.
- Má a dlhá životnosť až 100.000 XNUMX hodín v porovnaní s tým, čo poskytujú niektoré mechanické chladničky.
L Nevýhody používania TEC Sú to:
- Môžete len rozptýliť obmedzené množstvo tepelný tok.
- Nie efektívne energeticky povedané v porovnaní so systémami na stlačenie plynu. Vďaka novým pokrokom je však efektívnejší.
vlastnosti
Una Peltierova doska ako TEC1 12706 Cena sa môže pohybovať na pár eurách, takže je veľmi lacná. Táto doska má rozmery 40x40x3mm a vo vnútri obsahuje 127 polovodičových párov. Elektrický výkon je 60 W a jeho menovité napájacie napätie 12 V a menovitý prúd 5A.
S ňou môžete generujú maximálne teplotné rozdiely medzi ich povrchmi 65 ° C, čo je celkom dobré. Môže pracovať medzi -55 ° C a 83 ° C bez toho, aby sa poškodilo, takže ak sa posuniete mimo tieto hodnoty, riskujete, že nebudete použiteľný. Ak v tom zachováte hodnoty, môže vám to perfektne vydržať aj 200.000 XNUMX hodín práce, teda mnoho rokov ...
Účinnosť tohto modelu je približne 12 - 15 W extrahovaného tepla, to je účinnosť okolo 20 alebo 25%, ak vezmeme do úvahy, že spotrebuje asi 60 W. Musíte si však uvedomiť, že táto hodnota bude tiež výrazne ovplyvnená teplotou okolia.
Ak dávate prednosť, môžete namiesto nákupu iba bunky TEC alebo Peltier kúpiť aj na adrese Nenašli sa žiadne produkty. kompletný chladiaci systém.
Aplikácia Peltierových buniek
No, Peltierova bunka možno použiť predovšetkým na chladenie. Môžete ním napríklad ochladiť vodu alebo inú tekutinu alebo si vytvoriť svoj vlastný domáci odvlhčovač. Nech už je to čokoľvek, jeho nastavenie je veľmi jednoduché. Len čo bunku získate alebo získate, budete musieť iba napájať jednosmerný prúd cez kladné a záporné káble, ktoré má. Takto bude jedna strana horúca a druhá studená. Musíte dobre identifikovať jeho strany podľa toho, čo hľadáte.
Príklad aplikácie s Arduinom
Môžete použiť a schéma pripojenia ako ten, ktorý sme pre neho vyrobili reléový modul, ale namiesto napájania Peltierovho článku a ventilátora striedavým prúdom 220 V je napájaný jednosmerným prúdom 12 V. Môžete použiť rovnakú schému a pripojiť váš chladič k doske Arduino.
Keď už máte všetko spojené, môžete vytvorte jednoduchý kód pre Arduino IDE aby bolo možné ovládať váš chladiaci systém, napríklad tento, aby ovládal relé podľa toho, za akých podmienok je možné systém aktivovať (môžete použiť ďalšie snímače vlhkosti, teploty atď.):
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
}