Вам, мабуть, потрібно охолоджуйте щось у своїх проектах "зроби сам". Для цього вам знадобиться клітина Пельтьє. Цей напівпровідниковий пристрій, заснований на термоелектричних ефектах, дозволяє дуже швидко охолоджуватися. Ви можете придбати його в деяких магазини, такі як Amazon, або просто вийміть його з пошкодженого пристрою там, де він знаходиться. Прилади, які ви можете придбати, - це типові дозатори холодної води та деякі осушувачі повітря без компресора.
Цей тип комірок Пельтьє широко використовується в різних галузях промисловості для охолодження. Причина в тому, що їх багато переваги перед іншими традиційними системами охолодження. Наприклад, у двох прикладах, які я наводив вище, у випадку з дозатором води він призначений для охолодження резервуару для води, щоб він залишався свіжим, тоді як в осушувачі він охолоджує надходить повітря, щоб волога конденсувалася і капала в конденсаційний бак ...
Термоелектричні ефекти
L термоелектричні ефекти це ті, які перетворюють різницю температур в електричну напругу або навпаки. Це досягається за допомогою термопар або дуже специфічних типів матеріалів, як правило, напівпровідників. У них градієнти температури утворюють носії заряду в матеріалі, або електрони (-), або дірки (+).
Цей ефект можна використовувати для безліч додатків, від нагрівання, охолодження, вимірювання температури, виробництва електроенергії тощо. І це пов’язано з різними ефектами, що існують у межах так званих термоелектричних. Деякі з них:
- Ефект Зеєбека: спостерігав Томас Зеебек, це явище, при якому термопари, до яких застосовується різниця температур, виробляють електроенергію. Це було виявлено, коли було помічено, що до двох металів, з’єднаних одним із своїх кінців, до нього застосовували різницю температур і що вони створювали різницю потенціалів на своїх розділених кінцях. Завдяки цьому можна було б використовувати тепло, яке виробляє якесь джерело, для перетворення його в електрику.
- Ефект Томсона: описує нагрівання або охолодження струмопровідного провідника з градієнтом температури. Це було описано Вільямсом Томсоном або лордом Кельвіном.
Як правило, ефекти Зеєбека, Томсона та Пельтьє може бути оборотним, хоча це не так у випадку джоулевого опалення.
Ефект Пельтьє
El Ефект Пельтьє це схоже, і саме на цьому базуються клітини, про які ми говоримо в цій статті. За допомогою цього майна, виявленого Жаном Пельтьє в 1834 році, і подібного до Зеебека. Це трапляється, коли електрична напруга викликає різницю температур між двома різними матеріалами або термопарами. У випадку струмових пристроїв вони є напівпровідниками, але вони також можуть бути металами, відомими як переходи Пельтьє.
Це означає, що якщо до цих пристроїв подається електричний заряд, одна сторона нагріється, а інша сторона охолоне. Це пояснюється тим, що електрони рухаються з області високої щільності в область низької щільності, вони розширюються так само, як ідеальний газ, і, отже, вони охолоджують цю область.
До речі, одноступеневий ТЕЦ може генерувати a різниця температур між його частинами до 70ºC. Отже, якщо ви підтримуєте гарячу частину охолодженою, тим більша охолоджуюча здатність матиме цей ТЕЦ або елемент Пельтьє. Це поглинене тепло буде пропорційним поданому струму та часу.
Переваги та недоліки ТЕЦ
Як і будь-яка система, комірка TEC або Пельтьє має свої переваги та недоліки. Ось чому деякі холодильні системи все ще воліють використовувати інші звичайні методи. Між переваги є:
- Він не має рухомих частин, тому не потребує технічного обслуговування і є більш надійний.
- Не використовує компресори відсутність забруднюючого газу ХФУ.
- Він може легко і дуже точно контролювати температуру, до частки градуса шляхом зміни сили струму.
- Невеликі розміри, хоча їх можна виготовити з різних розмірів.
- Має а довге життя до 100.000 XNUMX годин, порівняно з тим, що пропонують деякі механічні холодильники.
The Недоліки використання ТЕЦ звук:
- Можна тільки розсіяти обмежену кількість тепловий потік.
- Не ефективно енергетично кажучи порівняно із системами стиснення газу. Однак нові досягнення роблять його все більш ефективним.
Властивості
Una Пластина Пельтьє, така як TEC1 12706 Це може коштувати пару євро, тому це дуже дешево. Ця дошка має розміри 40x40x3 мм і містить 127 напівпровідникових пар всередині. Електрична потужність становить 60 Вт, номінальна напруга живлення 12 В, номінальний струм 5 А.
З нею можна генерують максимальну різницю температур між їх гранями 65ºC, що досить добре. Він може працювати при температурі від -55 ° C до 83 ° C, не завдаючи шкоди собі, тому, якщо ви виходите за межі цих значень, ви ризикуєте бути непридатним для використання. Якщо ви тримаєте ці значення в межах цього, це може навіть прослужити вам 200.000 XNUMX годин роботи ідеально, тобто багато років ...
Ефективність цієї моделі приблизно 12-15 Вт відведеного тепла, тобто ефективність становить близько 20 або 25%, враховуючи, що вона споживає близько 60 Вт. У будь-якому випадку, ви повинні мати на увазі, що на це значення також буде сильно впливати температура навколишнього середовища.
Якщо ви віддаєте перевагу, замість того, щоб купувати лише комірку TEC або Peltier, ви також можете придбати за адресою Не знайдено жодної продукції повна система охолодження.
Застосування клітин Пельтьє
Ну, клітина Пельтьє може використовуватися в основному для охолодження. Наприклад, ви можете охолодити нею воду або будь-яку іншу рідину, або створити власний саморобний осушувач. Як би там не було, його налаштування дуже просте. Отримавши або отримавши комірку, вам потрібно буде подати постійний струм лише через позитивний і негативний кабелі, які вона має. Так одна сторона нагріється, а інша сторона охолоне. Ви повинні добре визначити його сторони відповідно до того, що ви шукаєте.
Приклад застосування з Arduino
Ви можете використовувати a схема підключення як та, яку ми зробили для нього модуль реле, але замість того, щоб живити камеру Пельтьє та вентилятор 220 В змінного струму, він живиться постійним струмом на 12 В. Ви можете використовувати ту саму схему та підключити кулер до плати Arduino.
Після того, як у вас все підключено, ви можете створити простий код для Arduino IDE щоб Ваша система охолодження могла контролюватися, наприклад, ця для управління реле відповідно до яких умов, щоб система могла активуватися (Ви можете використовувати додаткові датчики вологості, температури тощо):
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
}