Модуль пельтье своими руками: Как сделать своими руками генератор из термоэлектрического элемента Пельтье

Как сделать своими руками генератор из термоэлектрического элемента Пельтье

Термоэлектрический генератор своими рукамиЭлемент Пельтье стал известен миру давно. Еще в 18 веке французский часовщик Жан-Шарль Пельтье совсем случайно для самого себя открыл новый эффект на границе двух металлов: висмута и сурьмы. Он заключался в резком изменении температуры помещенной между контактами капли воды, которая при подведении тока превратилась в лед. Это свойство стало новым для часовщика, потому что до того момента еще ни один ученый мира не излагал в своих материалах подобной информации.

Эффект хоть и был интересен, но не нашел практического применения в то время, что было связано с небольшим количеством электронной техники, которой требовалось бы интенсивное охлаждение. Спустя 2 столетия об открытии ученого вспомнили, потому что возникла острая необходимость изготовить устройство, которое могло бы обеспечить качественное охлаждение кристалла греющегося микропроцессора.

В результате многочисленных исследований в этой области и огромного количества практических опытов ученые выяснили, что термоэлектрическая пара может вырабатывать достаточное количество холода для нормальной работы практически любого микропроцессора. А благодаря небольшим размерам их научились встраивать в корпуса микросхем, обеспечивая, таким образом, собственный внутренний генератор холода.

Открытие Жан-Шарля Пельте стало огромным толчком для целой отрасли по производству мобильных холодильных установок. Сегодня свойство термоэлектрического элемента используется в следующей технике:

  • переносные холодильники;
  • автомобильные кондиционеры;
  • портативные охладители;
  • фотоаппараты, телескопы и многое другое.

Активно используют для охлаждения микропроцессоров и прочих элементов электронной техники. Кроме прямого эффекта охлаждения, элемент Пельтье многие стали использовать в качестве генератора. Примером чего может стать фонарик на 3 элементах.

Знают немногие, что для осуществления радиосвязи с командованием солдаты ставили на огонь специальный котелок и заваривали чай, готовили кашу и прочие бытовые вещи, а в это время осуществляли передачу необходимой информации по переносной радиостанции

.

Содержание

Как изготовить элемент Пельтье своими руками?

Как самому изготовить пельтьеМногих интересует вопрос, что такое Пельтье элемент своими руками, как сделать его в домашних условиях? Для этого потребуется высокоточное дозированное добавление разных веществ и материалов. Изготовить в домашних условиях подобное устройство невозможно, потому что требуется иметь технологии и обладать необходимыми методами обработки металлов. Также требуются особо чистые материалы в таких же лабораториях, чего в домашних условиях добиться невозможно. Поэтому на вопрос, как сделать термоэлектрический модуль Пельтье, можно ответить однозначно. Никак. Но для построения эффективной системы охлаждения вполне достаточно имеющихся навыков.

Изготовление элемента Пельтье из диодов

Существует мнение о том, что можно сделать термоэлектрический модуль на диодах. Дело в том, что каждая пара разнородных полупроводников – это два материала с p и n -проводимостями. А диод как раз таковым и является. Чтобы выявить изменение проводимости при нагреве, необходимо выбирать определенные элементы. Но для получения низкой температуры на поверхности устройства никакие диоды не помогут. При подаче большого тока можно добиться лишь разогрева.

Радиолюбители используют в качестве датчика температуры диоды малой мощности в стеклянном корпусе. При подключении их в обратном направлении и разогреве переход начинает открываться и пропускать ток в обратном направлении. Но при этом вырабатывать электричество он не будет.

Как устроен элемент Пельте?

Устройство генератора пельтье своими рукамиТермоэлектрический модуль Пельтье в упрощенном виде представляет собой пару пластин из разных металлов, которыми могут быть висмут, сурьма, теллур или селен. Между ними расположена пара полупроводников с разной проводимостью n и p -типа. Все образованные разными металлами термоэлектрические пары соединены последовательно в единую цепь. В результате образуется своего рода матрица из большого количества отдельных термопар, расположенных между двумя керамическими пластинами.

Образованный термопарами термоэлектрический модуль изготовлен в едином корпусе небольших размеров. При их последовательном или параллельном соединении можно добиться усиления эффекта охлаждения или выработки электрической энергии. В режиме охладителя положительный вывод матрицы подключается к первой паре с проводником n -типа, отрицательный контакт подведен к проводникам p -типа. В качестве внешних обкладок используется специальная керамика, изготовленная на основе оксида и нитрида алюминия. Это обеспечивает наилучшие показатели теплоотдачи на обеих сторон как при высоких, так и при низких температурах.

Число термопар в модуле ничем не ограничено и может быть до нескольких сотен. Чем их больше, тем лучше ощущается эффект охлаждения. Для повышения эффективности работы элемента Пельтье к его холодной стороне крепится радиатор с наибольшей площадью теплоотдачи. Разница в температуре между обкладками должна составлять не менее двух десятков градусов.

При подаче напряжения на обкладки одна из сторон становится горячей, а другая холодной. При смене полярности питающего напряжения температура пластин меняется местами.

Учитывая сложность и технологичность, сделать своими руками термоэлектрический элемент не представляется возможным. Но все же встречаются умельцы, которые предлагают свои разработки. Эффект наблюдается, но для повышения КПД без специальной исследовательской лаборатории получить невозможно. Даже можно найти видео по этой теме с пошаговым руководством.

Особенности элемента Пельтье

К особенностям элемента на основе биметаллических пар следует отнести:

  • Элемент пельтьеКомпактность. По сравнению с термоэлектрическим эффектом, которым обладает устройство, элемент Пельтье имеет незначительные габариты, но при этом позволяет на десятки градусов понизить температуру микропроцессора, что существенно упрощает системы охлаждения.
  • Не требует использования вентиляторов. Благодаря отсутствию движущихся и вращающихся компонентов все устройство не создает лишнего шума и помех, которые могут сильно повлиять на работу компонентов.
  • Благодаря каскадному соединению нескольких термоэлементов можно добиться повышенной эффективности охлаждения процессора с минимальными затратами.
  • Кроме охладителя, элемент Пельтье можно также использовать в качестве устройства экстренного нагрева, если поменять полярность на обкладках.

Формульное отображение

Эффект Пельтье заключается в протекании тока через контакт двух металлов с разной проводимостью. В результате выделяется тепло или холод, что зависит от направления протекания тока.

В формульном выражении эффект Пельтье можно изобразить:

Q п=П12 j , где П12 – это коэффициент Пельтье. Показатель зависит от типа используемого металла, его термоэлектрических свойств.

Кроме преимуществ, в устройстве можно выделить и некоторые недостатки, к которым следует отнести:

Невысокий КПД. Для того чтобы получить значительный перепад температур, необходимо к обкладкам подводить достаточно большой ток.

Для эффективного отвода тепловой энергии необходимо предусматривать радиатор.

Генераторный режим элемента Пельтье

Как сделать элемент пельтье

Открытие Жака-Шарля Пельтье буквально перевернуло мир, так как устройство может использоваться в качестве универсального генератора тепла и холода. Кроме этих функций, был отмечен еще один немаловажный эффект – генераторный режим. Если теплую сторону устройства нагревать, а холодную охлаждать, то на выводах возникает разница потенциалов, и при замыкании цепи начинает течь ток.

Генератор на основе элемента Пельтье можно сделать своими руками и для этого не потребуется особых навыков. Но стоит понимать, что используемый китайскими разработчиками материал не обладает идеальными характеристиками, позволяющими получать максимум энергии. Доступных термоэлектрических модулей в продаже хватит для:

  • зарядки мобильных устройств;
  • питания светодиодного освещения;
  • изготовления автономного радиоприемника и прочих целей.

По этой теме можно найти массу видео с подробным описанием всех этапов. Поэтому если вы хотите сделать термоэлектрический модуль для получения энергии, то это вполне реально.

Первым делом необходимо заказать необходимое количество элементов Пельтье с учетом их характеристик. Устройство с мощностью 10 Вт на том же e — Bay стоит 15$. И этого вполне достаточно будет для зарядки смартфонов. Далее, необходимо обеспечить эффективное теплоотведение. Для этих целей можно сконструировать систему жидкостного охлаждения с естественной циркуляцией. А горячую сторону нагревать любым источником тепла, в том числе открытым огнем. В результате

любой радиолюбитель может сделать сам великолепный термоэлектрический генератор, который можно взять с собой в поход, на рыбалку или дачу.

Один стандартный элемент-ячейка вырабатывает 5 В и 1 Вт мощности, чего вполне достаточно для небольшого освещения. Например, для изготовления фонарика с подогревом от тепла рук. В продаже имеются и готовые элементы с выходным напряжением до 12 В.

Переносная термоэлектрическая печка с генераторным режимом

Сегодня можно найти массу способов, как сделать своими руками достаточно эффективный термоэлектрический генератор на основе элемента Пельтье. Как один из них – портативная печка с топкой из старого компьютерного блока питания. К одной из сторон корпуса прикрепляется сам термоэлектрический элемент Пельтье через термопасту с радиатором внушительных размеров. Такая установка позволит получить тепло в любом удобном месте, приготовить пищу и зарядить телефон.

Элемент Пельтье он же термоэлектрический модуль

Чуть чуть теории.

Единичным элементом термоэлектрического модуля (ТЭМ)  является термопара, состоящая из двух разнородных элементов с p- и n- типом проводимости. Элементы соединяются между собой при помощи коммутационной пластины из меди. В качестве материала элементов традиционно используются полупроводники на основе висмута, теллура, сурьмы и селена.

Термоэлектрический модуль (Элемент Пельтье) представляет собой совокупность термопар, электрически соединенных, как правило, последовательно. В стандартном термоэлектрическом модуле термопары помещаются между двух плоских керамических пластин на основе оксида или нитрида алюминия. Количество термопар может изменяться в широких пределах - от единиц до сотен пар, что позволяет создавать ТЭМ практически любой холодильной мощности - от десятых долей до сотен ватт.

При прохождении через термоэлектрический модуль постоянного электрического тока между его сторонами образуется перепад температур -одна сторона (холодная) охлаждается, а другая (горячая) нагревается. Если с горячей стороны ТЭМ обеспечить эффективный отвод тепла, например, с помощью радиатора, то на холодной стороне можно получить температуру, которая будет на десятки градусов ниже температуры окружающей среды. Степень охлаждения будет пропорциональной величине тока. При смене полярности тока горячая и холодная стороны меняются местами.

Практика.

Элементы Пельте широко используются в системах охлаждения. Но не многие знают об их другом свойстве – вырабатывать энергию. Изучению этих их возможностей и посвящена данная лабораторная работа. 

50*50 мм элемент, установлен между двумя алюминиевыми брусками. Предварительно их поверхности притёрты и смазаны пастой КПТ. В одном из брусков просверлены сквозные отверстия, через которые пропущена медная трубка, для водяного охлаждения. Вот, что получилось:

   Подключаем воду к охладителю  к одной стороне элемента Пельтье, а другую ставим на конфорку.  К выходу элемента подключаем 10Вт 6 вольтовою лампочку. Результат - наш генератор работает !

  Опыт доказывает, что элемент Пельтье хорошо вырабатывает электричество. Лампочка горит достаточно ярко, напряжение около 4.5 вольта. 

Нагрев до 160 градусов оказался не оптималенлен, при 120 градусах результат был хуже всего на 10%. 

   Температура охлаждающей жидкости на выходе десять градусов, на входе на один градус меньше. Судя по таким результатам, вода, для охлаждения, не так уж необходима…

При помощи элементов Пельтье можно добывать электричество в экспедиции, в турпоходе, на охотничьем зимовье, словом в любом месте, где это может понадобиться. Естественно, при наличии дров или яркого солнца, ну и обязательно смекалки.

Использование термоэлектрического модуля.

Такой термоэлектрический генератор прекрасно помнят те, кто помнит советские совхозы и колхозы. Говорят, в войну немцы не могли понять, как партизаны могут подолгу вести радиопередачи из осажденного леса.

Да, как говорится - если бы нашим ученым платили деньги, то они бы iphone  ещё в `85 изобрели бы ! 🙂

Термоэлектрический холодильник

Термоэлектрический холодильник (вариант 2)

Термоэлектрический холодильник (вариант 3)

Автомобильный охладитель для баночных напитков

Кулер для питьевой воды

Термоэлектрический кондиционер для кабины КАМАЗа

В такой "ковшик" наливается вода, ставится на огонь и, пожалуйста, подзаряжай мобильник. Весь секрет в дне, там "зарыт" Пельтье

Давайте поподробней об этой конструкции.

В настоящее время растет интерес к использованию термоэлектрических генераторных модулей в бытовых устройствах. В первую очередь это касается возможности питания маломощных потребителей электроэнергии - радиоприемники, сотовые и спутниковые телефоны, переносные компьютеры, устройства автоматики и т.п. от имеющихся источников тепла. Термоэлектрический генератор, в котором отсутствуют вращающиеся, трущиеся и какие-либо другие изнашиваемые части, позволяет непосредственно получать электричество из любого источника тепла: выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, горячей воды геотермальных источников, "бросового" тепла ТЭЦ и т.п. Руководствуясь опытом, полученным при создании промышленных термоэлектрических генераторов (ТЭГ) различной мощности - от нескольких Ватт до нескольких килоВатт ИПФ КРИОТЕРМ приступила к серийному производству бытового ТЭГ номинальной мощностью 8 Вт. Конструктивно генератор выполнен в виде алюминиевого ковшика с внутренним объемом около 1 л в донной части которого установлены генераторные модули производства ИПФ Криотерм.

 

Необходимый для работы генератора перепад температур достигается при разогреве ковшика, например, пламенем костра. Вода, нагреваемая внутри ковшика может идти на приготовление пищи или на другие цели. Данный генератор в первую очередь предназначен для использования в глухих, труднодоступных местах для подзарядки элементов питания индивидуальных средств связи и навигации, освещения и т.п. Он незаменим для охотников, туристов, моряков, сотрудников спасательных и специальных служб, вынужденных долгое время находится вдали от источников центрального энергоснабжения.

Преимуществом генератора является малый вес и объем, высокая удельная генерируемая мощность, функциональность и высокая надежность. Конструкция генератора исключает возможность его перегрева при правильном использовании. В качестве дополнительной опции к генератору предлагается ступенчатый стабилизатор напряжения с диапазонами 3 В - 6 В - 9В -12В и переходники для зарядных устройств.

БЫТОВОЙ ГЕНЕРАТОР ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ 1TG-8

Техническая спецификация

Масса без жидкости , кг, не более0,55

Габаритные размеры, мм

с ручкой

без ручки250х130х110 ? 123, h=100

Внутренний объем, дм31,0

Номинальная генерируемая мощность, Вт, не менее8,0

Выходное напряжение, В3,0 ? 12,0

Ток, мА660 ? 2660

А вот ещё один пример использования .

Из таких небольших термоэлектрических конденсаторов и состоит генератор.

Уже сейчас термоэлектрические генераторы (TEG) благодаря применению новейших материалов способны вырабатывать электроэнергию мощностью до 1000 Вт.

Термогенератор особенно порадует любителей динамичной езды: ведь чем выше обороты мотора, тем больше вырабатывается электроэнергии, которая в будущем может использоваться в гибридных силовых установках, например, для еще лучшей разгонной динамики.

Почти две трети энергии топлива в современных ДВС «улетает» в атмосферу вместе с теплом. Поэтому инженеры BMW вместе со специалистами американского аэрокосмического агентства NASA активно работают над технологиями превращения тепловой энергии выхлопных газов в электрическую. Такие установки имеют еще один позитивный эффект: дополнительное нагревание непрогретого мотора. Пока TEG «окутывает» отрезок выхлопной трубы, но в будущем планируется интегрировать эту систему в катализатор, используя тем самым его тепловой режим. Для более масштабного внедрения данной технологии в автомобиле придется модернизировать днище, расширив в некоторых местах центральный тоннель. Ожидается, что подобная система уже совсем скоро сможет давать 5-процентную экономию топлива, повышая КПД двигателя внутреннего сгорания.

Вот такой он Элемент Пельтье или термоэлектрический модуль!

Пельтье (элемент) своими руками как сделать?

Элементом Пельтье принято называть преобразователь, который способен работать от разности температур. Происходит это путем протекания электрического тока по проводникам через контакты. Для этого в элементах предусмотрены специальные пластины. Тепло от одной стороны переходит в другую.

На сегодняшний день указанная технология является востребованной в первую очередь из-за значительной мощности теплоотдачи. Дополнительно устройства способны похвастаться компактностью. Радиаторы для многих моделей устанавливаются слабенькие. Связано это с тем, что тепловой поток довольно быстро остывает. В результате нужная температура поддерживается постоянно.

Пельтье элемент своими руками

Подвижных частей указанный элемент не имеет. Работают устройства абсолютно бесшумно, и это является несомненным преимуществом. Также следует сказать, что эксплуатироваться они способны очень долго, а случаи поломок возникают крайне редко. Самый простой тип состоит из медных проводников с контактами и соединительными проводами. Дополнительно с охлаждающей стороны имеется изолятор. Изготовляют его, как правило, из керамики или нержавеющей стали.

Зачем нужны элементы Пельтье?

Элементы Пельтье чаще всего используются для изготовления холодильников. Обычно речь идет о компактных моделях, которые могут применяться, к примеру, автомобилистами в дороге. Однако на этом область применения устройств не подходит к концу. В последнее время элементы Пельтье активно начали устанавливать в звуковую, а также акустическую технику. Там они способны выполнять функции куллера.

В результате охлаждение усилителя устройства происходит без какого-либо шума. Для портативных компрессоров элементы Пельтье являются незаменимыми. Если говорить о научной отрасли, то ученые применяют данные устройства для охлаждения лазера. При этом можно добиться значительной стабилизации волны изучения у светодиодов.

Недостатки моделей Пельтье

Казалось бы, такое простое и эффективной устройство лишено недостатков, однако они имеются. В первую очередь специалисты сразу отметили малую пробивную способность модуля. Это говорит о том, что у человека возникнут определенные проблемы, если он захочет охладить прибор, который работает от сети с напряжением 400 В. В данном случае частично поможет решить эту проблему специальная диэлектрическая паста. Однако пробой тока все равно будет высоким и обмотка элемента Пельтье может не выдержать.

Дополнительно указанные модели не советуют применять для точной электроники. Поскольку в конструкции элемента имеются металлические пластины, то чувствительность транзисторов может нарушаться. Последним недостатком элемента Пельтье можно назвать малый коэффициент полезного действия. Достигнуть значительной разности температур указанные устройства не способны.

холодильник Пельтье своими руками

Модуль для регулятора

Сделать элемент Пельтье своими руками для регулятора довольно просто. Для этого следует заранее заготовить две металлические пластины, а также проводку с контактами. В первую очередь для установки готовят проводники, которые будут располагаться у основания. Обычно их закупают с маркировкой "РР".

Дополнительно для нормального контроля температуры следует предусмотреть полупроводники на выходе. Они необходимы для того, чтобы быстро отдавать тепло на верхнюю пластину. Для установки всех элементов следует использовать паяльник. Чтобы доделать элемент Пельтье своими руками, в последнюю очередь подсоединяют два провода. Первый монтируется у нижнего основания и фиксируется у крайнего проводника. Соприкосновения при этом с пластиной следует избегать.

Далее крепят второй провод у верней части. Фиксация осуществляется также к крайнему элементу. Для того чтобы проверить работоспособность устройства, применяют тестер. Для этого два провода нужно подсоединить к прибору. В результате отклонение напряжения должно составить примерно 23 В. В данной ситуации многое зависит от мощности регулятора.

Холодильники с терморезистором

Как сделать элемент Пельтье своими руками для холодильника с терморезистором? Отвечая на этот вопрос, важно отметить, что пластины для него подбираются исключительно из керамики. При этом проводников используется около 20 штук. Это необходимо для того, чтобы перепад температуры был более высоким. Повысить коэффициент полезного действия можно до 70 %. В данном случае важно рассчитать энергопотребление устройства.

Сделать это можно исходя из мощности оборудования. Холодильник на жидком фреоне в этом случае походит идеально. Непосредственно элемент Пельтье устанавливается возле испарителя, который располагается рядом с мотором. Для его монтажа потребуется стандартный набор инструментов, а также прокладки. Они необходимы для того, чтобы оградить модель от пускового реле. Таким образом, охлаждение нижней части устройства будет происходить намного быстрее.

эффект Пельтье своими руками

Чтобы добиться получения разницы в температурах (эффект Пельтье) своими руками, проводников может понадобиться не менее 16 штук. Главное при этом - надежно изолировать провода, которые будут подключаться к компрессору. Для того чтобы сделать все правильно, нужно в первую очередь отсоединить осушитель холодильника. Только после этого есть возможность соединить все контакты. По завершении установки предельное напряжение следует проверить при помощи тестера. При нарушении работы элемента в первую очередь страдает терморегулятор. В некоторых случая происходит его короткое замыкание.

Модель для холодильника 15 В

Делается холодильник Пельтье своими руками с малой пропускной способностью. Крепятся модули в основном возле радиаторов. Для того чтобы надежно их закрепить, специалисты используют уголки. К фильтру элемент не должен прислоняться, и это следует учитывать.

Чтобы доделать термоэлектрический модуль Пельтье своими руками, нижнюю пластину в основном выбирают из нержавеющей стали. Проводники, как правило, применяются с маркировкой "ПР20". Нагрузку они максимум способны выдерживать на уровне 3 А. Максимальное отклонение температуры способно достигать 10 градусов. В этом случае коэффициент полезного действия может составлять 75 %.

Элементы Пельтье в холодильниках 24 В

Используя элемент Пельтье, холодильник своими руками сделать можно только из проводников с хорошей герметизацией. При этом они для охлаждения должны укладываться в три ряда. Рабочий ток в системе обязан поддерживаться на уровне 4 А.. Проверить его можно при помощи обычного тестера.

Пельтье своими руками

Если использовать керамические пластины для элемента, то максимального отклонения температуры можно добиться в 15 градусов. Провода к конденсатору устанавливаются только после того, как будет подложена прокладка. Закрепить ее на стенке устройства можно разными способами. Главное в данной ситуации - не использовать клей, который чувствителен к температурам свыше 30 градусов.

Элемент Пельтье для автомобильного охладителя

Чтобы сделать качественный автохолодильник своими руками, Пельтье (модуль) подбирается с пластиной, толщина которой не более 1.1 мм. Провода лучше всего использовать немодульного типа. Также для работы потребуются медные проводники. Их пропускная способность должна составлять не менее 4А.

Таким образом, максимальное температурное отклонение будет доходить до 10 градусов, это считается нормальным. Проводники чаще всего используют с маркировкой "ПР20". Они в последнее время показали себя более стабильными. Также они подходят для различных контактов. Для соединения устройства с конденсатором используют паяльник. Качественная установка возможна только на блок реле прокладку. Перепады в данном случае будут минимальными.

Как сделать элемент для кулера питьевой воды?

Модуль Пельтье (элемент) своими руками делается для кулера довольно просто. Пластины для него важно подбирать только керамические. Проводников в устройстве используют не менее 12. Таким образом, сопротивление будет выдерживаться высокое. Соединение элементов стандартно осуществляется при помощи пайки. Проводов для подключения к прибору должно быть предусмотрено два. Крепиться элемент обязан в нижней части кулера. При этом с крышкой устройства он может соприкасаться. Для того чтобы исключить случаи коротких замыканий, всю проводку важно зафиксировать на решетке либо корпусе.

Кондиционеры

Модуль "Пельтье" (элемент) своими руками делается для кондиционера только с проводниками класса "ПР12". Их выбирают для этого дела в основном из-за того, что они хорошо справляются с низкими температурами. Максимум модель способна выдавать напряжение 23 В. Показатель сопротивления при этом будет находиться на уровне 3 Ом. Перепад температуры максимум достигает 10 градусов, а коэффициент полезного действия - 65 %. Укладывать проводники между листами можно только в один ряд.

термоэлектрический модуль Пельтье своими руками

Изготовление генераторов

Изготовить генератор, используя модуль Пельтье (элемент), своими руками можно. Производительность устройства поднимется в целом на 10 %. Достигается это за счет большего охлаждения мотора. Максимум нагрузка прибором выдерживается 30 А. За счет большого количества проводников сопротивление способно составлять 4 Ом. Отклонение температуры в системе равняется примерно 13 градусов. Крепится модуль непосредственно к ротору. Для этого в первую очередь следует отсоединить центральный вал. Во многих случаях статор не мешает. Чтобы обмотка ротора не нагревалась от индуктора, используют керамические пластины.

Охлаждение видеокарты на компьютере

Для охлаждения видеокарты следует подготовить не менее 14 проводников. Лучше всего подбирать медные модели. Коэффициент проводимости тепла у них довольно высокий. Для подключения устройства к плате используются провода немодульного типа. Монтируется модель возле кулера видеокарты. Для ее закрепления обычно используют маленькие металлические уголки.

Для фиксации их можно воспользоваться обычными гаечками. Появление излишнего шума при эксплуатации говорит том, что устройство работает не должным образом. В данном случае необходимо проверит целостность проводки. Также нужно осмотреть проводники.

элемент Пельтье холодильник своими руками

Элемент Пельтье для кондиционера

Чтобы качественно сделать элемент Пельтье своими руками для кондиционера, пластины используют двойные. Минимальная их толщина должна составлять не менее 1 мм. В таком случае можно надеяться на температурное отклонение в 15 градусов. Производительность кондиционеров после оснащения модулей в среднем увеличивается на 20 %. Многое в данной ситуации зависит от температуры окружающей среды. Также следует учитывать стабильность напряжения от сети. При небольших помехах нагрузка устройством выдерживается примерно 4 А.

элемент Пельтье своими руками

При пайке проводников их следует размещать не слишком близко друг к другу. Чтобы правильно доделать модули Пельтье своими руками, входные и выходные контакты надо устанавливать только на одну из двух пластин. В таком случае прибор получится более компактным. Грубой ошибкой в данной ситуации будет подключать модуль непосредственно к блоку. Это приведет к неминуемой поломке элемента.

Установка модуля на конденсатор

Чтобы установить модуль Пельтье своими руками, важно оценить мощность конденсатора. Если она не превышает 20 В, то элемент следует монтировать с проводниками, на которых указана маркировка "ПР30" или "ПР26". Для того чтобы закрепить модуль Пельтье (элемент) своими руками на конденсаторе, используют маленькие металлические уголки.

Лучше всего их устанавливать по четыре на каждую из сторон. По производительности конденсатор, в конечном счете, способен прибавить плюс 10 %. Если говорить о теплопотерях, то они будут незначительными. Коэффициент полезного действия прибора в среднем равняется 80 %. Для высоковольтных конденсаторов модули не рассчитаны. В данном случае не поможет даже большое количество проводников.

Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

Это полноценный и настоящий кондиционер, в отличии от тех, которые в большом количестве приводятся в интернете. Тут нет не бутылок с ледяной водой, ни самого льда. А принцип работы довольно схож с бытовыми моделями. Скажу больше, что раньше, на грузовых автомобилях применялись похожие кондиционеры с низковольтным питанием на элементах Пельтье.
Кондиционер на элементах Пельтье своими руками
Если вы не знакомы с этим элементом, то крайне рекомендую ознакомиться поближе. Если в двух словах, это термоэлектрический модуль. На вид квадратный, плоски, с двумя выходящими проводами. При подаче напряжения на которые, одна сторона модуля начинает нагреваться, а вторая охлаждаться, причем прямо пропорционально.
На этом принципе и основано устройство охладителя, о котором пойдет речь ниже.
Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

Понадобится


  • Элементы Пельтье - 6 штук. Модель TEC1-12705 рассчитана 12 В и 60 Вт, купить можно тут - AliExpress.
  • Блок питания от компьютера или любой другой на 12 В и мощностью не менее 400 Вт, купить можно тут - AliExpress.
  • Провода 2,5 кв.мм. - пару метров.

Кондиционер на элементах Пельтье своими руками
Это из основного, остальные детали и инструмент смотрите по тексту.

Изготовление кондиционера на элементах Пельтье


У нас будет довольно мощная модель, состоящая из 6 элементов размером 40х40 каждый. Под них необходимо подобрать два массивных радиатора, для обжатия элементов с обеих сторон. Я буду использовать один большой и два маленьких.
Кондиционер на элементах Пельтье своими руками
Примерно так они будут выглядеть при совмещении.
Кондиционер на элементах Пельтье своими руками
Из ДСП необходимо вырезать прямоугольник.
Кондиционер на элементах Пельтье своими руками
В котором сделать ещё прямоугольник под два радиатора, чтобы они плотно входили в него.
Кондиционер на элементах Пельтье своими руками
С обратной стороны.
Кондиционер на элементах Пельтье своими руками
Это будет разделительный барьер - холодной стороны от горячей.
Чтобы радиаторы не проскакивали в отверстие, нужно приклеить сбоку по две полосы из алюминиевого профиля. Купить его не составит труда в строительном магазине.
Кондиционер на элементах Пельтье своими руками
Разводим двухкомпонентный клей на основе эпоксидной смолы (холодная сварка). И склеиваем сначала два радиатора меду собой, а потом уже к ним приклеиваем кусочки профиля.
Кондиционер на элементах Пельтье своими руками
Кондиционер на элементах Пельтье своими руками
К большому радиатору также приклеиваем профиль. Вот так все выглядит. Стороны профиля по обе стороны должны находится примерно в онной плоскости.
Кондиционер на элементах Пельтье своими руками
Сверлим этот бутерброд насквозь: две планки на обеих сторонах вместе с ДСП.
Кондиционер на элементах Пельтье своими руками
Далее смазываем радиаторы теплопроводящей пастой и устанавливаем подряд элементы. Стороны не путаем, все модули должны смотреть в дну сторону.
Кондиционер на элементах Пельтье своими руками
Покрываем их сверху новым слоем теплопроводящей пасты.
Кондиционер на элементах Пельтье своими руками
И прижимаем вторым радиатором. Стягиваем все аккуратно винтами с гайками.
Кондиционер на элементах Пельтье своими руками
Получилась вот такая конструкция с 12-ю выводами.
Кондиционер на элементах Пельтье своими руками
Для удобства подключения используем клеммную колодку.
Кондиционер на элементах Пельтье своими руками
Как вы возможно обратили внимание - трехконтактную. И все модули в ней подключены общим к нижней шине. А красными выводами 3 элемента к верхнему контакту, а три других к среднему. Такое деление сделано специально для нашего блока питания компьютера, который имеет две шины по 12 В и никак не обязательно.
Кондиционер на элементах Пельтье своими руками
Кондиционер на элементах Пельтье своими руками
В ДСП просверлим отверстие под провод и подключим его к колодке.
Кондиционер на элементах Пельтье своими руками
К радиаторам с обеих сторон прикрутим вентиляторы.
Кондиционер на элементах Пельтье своими руками
Кондиционер на элементах Пельтье своими руками
На блоке питание собирается так же воедино минусовые провода и плюсовые по два канала.
Кондиционер на элементах Пельтье своими руками
Подключаем к выходу также через соединительную колодку.
Кондиционер на элементах Пельтье своими руками
Все, почти готово.
Для запуска блока, в нашем случае, необходимо перемычкой закоротить выходы выключателя.
Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

Установка кондиционера


Устанавливается кондиционер в любое окно. Для этого из фигурного алюминиевого профиля делается такая скоба.
Кондиционер на элементах Пельтье своими руками
Которая будет четко опираться в створки и не давать всей конструкции выпасть.
Кондиционер на элементах Пельтье своими руками
Чтобы закрыть щель не до закрытого окна, вырезается полоска из поликарбоната или другого пластика по ширине кондиционера. И вставляется в паз окна.
Кондиционер на элементах Пельтье своими руками
Равой прижимаем всю конструкцию.
Кондиционер на элементах Пельтье своими руками
У меня, как видите, раздвижное окно, вам же придется придумать свою конструкцию крепления.
Главное чтобы одна сторона прибора была на улице, а другая дома. И не было сквозняка через щели.

Результат работы


Кондиционер довольно мощный, все таки применено 6 модулей Пельтье. Вся электрическая мощность составила 360 Вт, что не мало. Хотя сравнивать его с тепловым насосом не приходится из-за очень низкого КПД. Но даже такой модели хватит чтобы охладить небольшую комнату.
Вот результат при первом запуске: начальная температура в помещении 24 градуса Цельсия.
Кондиционер на элементах Пельтье своими руками
Примерно через час работы температура упала до 20 градусов, что является, на мой взгляд, отличным результатом!
Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

Смотрите видео


Элемент Пельтье своими руками - видео урок как сделать термоэлектрический генератор, что такое эффект Пельтье, как выбрать, фото

Автор Aluarius На чтение 6 мин. Просмотров 258 Опубликовано

То, что все электронные устройства в процессе работы нагреваются, не секрет. И этот самый нагрев негативно влияет на качество работы, поэтому для охлаждения приборов в их конструкцию устанавливаются специальные элементы, которые носят имя французского изобретателя Жан-Шарля Пельтье. Устройство это миниатюрное, но именно оно отвечает за охлаждение конденсаторов. Установить элемент Пельтье своими руками не проблема, с этим справится даже новичок, главное – знать, в каком месте схемы его припаять.

Элемент ПельтьеЭлемент Пельтье

Немного истории

Жан-Шарль Пельтье был часовщиком. Жил он в девятнадцатом веке, когда электротехника и физика были на подъеме. Все, кто хотя бы немного понимал, как работают физические законы, старались в домашних условиях делать опыты. Пельтье не стал исключением. В 1834 году он решил провести один опыт, поместив каплю воды между двумя электродами: один был изготовлен из сурьмы, второй из висмута. После чего через электроды пропустил электрический ток.

Каково его было изумления, когда вода превратилась в лед. Ведь то, что под действием электрического тока любые материалы нагревались, было известно. Но чтобы произошел обратный эффект, это была новость. Французский часовщик так и не понял, что изобрел что-то новое, которое оказалось на границе двух областей науки – электричества и термодинамики. В то время для него произошло просто волшебство.

Жан-Шарль Пельтье

Правда, проблемы охлаждения в те времена мало кого интересовали, поэтому эффект Пельтье так и остался невостребованным. И только через два века, когда в промышленности и быту стали использовать электронные устройства, для которых требовались миниатюрные приборы охлаждения, о Пельтье и его эффекте вспомнили.

Достоинства и недостатки

Что же получилось, в конце концов? А получился тот самый элемент Пельтье, который обладал большими достоинствами:

  • Компактность устройства, которое давало возможность установить его на электронное плато.
  • Полное отсутствие движущихся деталей, что увеличивало его срок эксплуатации.
  • Возможность соединять несколько элементов в каскадной схеме, которая позволяет снизить достаточно большие температуры.

Внимание! Если поменять полярность подключения, то эффект Пельтье будет совершенно противоположного действия. То есть, устройство будет не охлаждать, а нагревать.

Эффект

Есть у этого элемента и свои недостатки.

  • Небольшой коэффициент полезного действия. Это влияет на то, что придется к нему подводить большой ток, чтобы получить заметный перепад температур.
  • Сложность отвода тепловой энергии от охлаждаемой плоскости.

Физические процессы в элементе Пельтье

Чтобы разобраться в том, что происходит в данном устройстве, необходимо погрузиться в сложность физических законов и математических выкладок. Простому обывателю в этом разобраться будет сложно, поэтому объясним все по-простому.

Все действие происходит на уровне атомной решетки материала. Поэтому для удобства объяснения заменим его любым газом, который состоит из фононов (это его частицы). Итак, температура газа зависит от нескольких показателей:

  • температуры окружающей среды;
  • от металла, а точнее, от его свойств.

Поэтому получаем в предположении, что металл представляет собой смесь фононного и электронного газа. Оба газа находятся в термодинамическом равновесии. При соприкосновении двух металлов с разной температурой происходит перемещение холодного электронного газа в теплый металл. Что и образует разность потенциалов.

Термоэлектрический эффект ПельтьеТермоэлектрический эффект Пельтье

На границе контактов двух металлов, то есть на переходе, электроны забирают энергию у фононов и передают ее фононам другого металла. Если поменять полярность подключения, то процесс пойдет в обратную сторону. Перепад температур будет увеличиваться до тех пор, пока в металле есть свободные электроны с высоким потенциалом. Когда они закончатся, настанет своеобразное равновесие температур в обоих металлах. Вот так можно описать по-простому картину эффекта Пельтье.

Итак, из всех процессов, протекающих в элементе Пельтье, можно сделать вывод, что эффективность его работы зависит от точного подбора двух металлов со своими свойствами, от силы тока, который будет протекать через прибор, и от того, как быстро будет отводиться тепло из теплой зоны.

Практическое применение

Что касается практического применения, то здесь пришлось ученым провести ряд опытов, которые показали, что достигнуть увеличения теплоотвода можно одним способом – увеличить количество соединений двух разных материалов. При этом спаи материалов можно увеличивать до бесконечности. Конечно, это утрированное высказывание, но на практике количество пар, чем больше, тем лучше. Но все же основное назначение этого охлаждающего устройства – снижение температуры в микросхемах и небольших приборах.

Итак, где сейчас применяется термоэлектрический модуль Пельтье?

  • В приборах ночного видения, а точнее, в матрицах, которые принимают инфракрасное излучение.
  • В цифровых фотоаппаратах, а точнее, в приборах зарядной связи (ПЗС), а еще точнее, в их микросхемах. Все дело в том, что эти микросхемы требуют глубокого охлаждения, чтобы увеличилась эффективность регистрации картинки.
  • В телескопах, где устройства Пельтье охлаждают детекторы.
  • В системах точного времени для снижения температуры кварцевых электрогенераторов.
Эффект Пельтье сегодня применяется для охлаждения микропроцессоровЭффект Пельтье сегодня применяется для охлаждения микропроцессоров

И это только малый список, который с недавних пор расширился за счет бытовых приборов, компьютерной техники и автомобилей (кондиционеры, охладители воды и прочее). Хотелось бы отметить высокопроизводительные микропроцессоры, в которых для снижения температуры устанавливаются высокоскоростные элементы Пельтье. И если раньше для охлаждения использовались только вентиляторы, то дополнительная установка модуля решила проблему эффективности и снижения шума.

По поводу этого возникает еще один немаловажный вопрос, будет ли проведена замена традиционных систем охлаждения в бытовых холодильниках модулями Пельтье? Сегодня это невозможно за счет низкого КПД устройства. Да и себестоимость мощных модулей пока очень высока. Но кто знает, что ждет нас в будущем. Может быть, через  лет 5-10 эффект Пельтье будет использован и в бытовых холодильниках. Тем более ученые проводят сегодня опыты с кластратами – это так называемые твердотельные растворы, сильно похожие по строению и свойствам на гидраты. Именно с их помощью можно будет снизить цену охладительному модулю.

Удивительный факт

Термоэлектрическая технология данного типа обладает одной очень интересной особенностью. Эта особенность состоит в том, что можно не только получать тепло или холод из электрического тока, но и, наоборот, из тепла или холода получать электричество. То есть, в обратном случае получаем элемент Пельтье как генератор электроэнергии.

Охлаждение с помощью Пельтье

Конечно, электрогенераторы пока в стадии теории, но ведь и француз в свое время не знал, как использовать свое открытие. Так что будем надеяться, что это в скором будущем пригодится.

Заключение по теме

Итак, как видите, эффект Пельтье сегодня применяется в электронике повсеместно. Границы использования будут в скором времени расширены, это подтверждают опыты и доклады ученых. Поэтому стоит ожидать в будущем совершенно новые возможности не только в электронной техники, но и бытовой. К примеру, бесшумно работающие холодильники и компьютеры. Сегодня же радиолюбители устанавливают модули Пельтье своими руками в разные схемы, тем самым решая задачи охлаждения плат.

Фонарик, работающий от тепла руки (на элементах Пельтье)

Приветствую уважаемых любителей самоделок и юных (а может быть и уже не очень) электронщиков, а так же любителей альтернативной энергии.В этой статье я расскажу как можно сделать простейшей преобразователь тепла в электрическую энергию. Более верно даже сказать не тепла, а разницы температур. Если вы еще не знаете что такое «эффект Зеебека» и элементы Пельтье, то перед чтением статьи рекомендую почитать соответствующие материалы в википедии. Сегодня как раз я расскажу и покажу, как на практике все это можно применить. В интернете довольно много материалов на эту тему, но мне постоянна не нравилось либо исполнение, либо не полное объяснение «темы». Моя же самоделка очень проста, так что её сможет повторить практически любой, кто хоть раз держал паяльник в руках и хоть немного умеет понимать схемы и разбираться в радиокомпонентах (хотя я буду все объяснять для совсем новичков).

А перед началом чтения статьи, я рекомендую посмотреть видео с демонстрацией, и подробнейшем процессом сборки.

И так, вот схема которую нам предстоит собрать.


Как видим на вход необходимо подать всего около 0.07V для работы схемы. Как раз столь низкое напряжение и будет выдавать наш элемент Пельтье.

Для сборки нам потребуется следующее:
— 1 элемент Пельтье
— Германиевый транзистор мп 40
— электролитический конденсатор 16V 1000мкФ
— электролитический конденсатор 25V 10мкФ
— выпрямительный диод Д220 (хотя можно использовать и любой другой с низкими потерями)
— подстроечный резистор (от 1кОм, я использую на 50кОм)
— светодиод
— ферритовое кольцо
— залакированный провод 0.25 мм
— радиатор (необязательно, для более эффективного охлаждения)


А так же:
— паяльник и принадлежности (флюс, олово)
— нож (для зачистки провода)
— клей (необязательно)

Вот изображение компонентов, которые потребуются.



Первым делом отмеряем и отрезаем 2 куска по 50 см залакированного провода 0.25 мм.
[center]
Далее подготавливаем ферритовое кольцо. Продеваем сразу 2 отрезка провода, делаем 1 виток и фиксируем обмотку клеем. Так же рекомендую сразу подписать начало и конец обмоток (любым удобным для вас способом).

После равномерно наматываем провод, периодические фиксируя клеем.

После выполнения этого этапа, должно получится что-то наподобие этого.


Далее зачищаем концы обмоток, а затем и облуживаем их.


После этого, необходимо найти начало одной, и конец другой обмотки (для этого их и необходимо было как-то обозначить), после этого скрутить их и запаять вместе.

После этих действий, с кольца должно выходить 3 конца (было 4, 2 скрутили вместе).

С этим этапом разобрались, настала очередь сборки основных частей схемы.

Берем наш транзистор, и сразу подписываем где что расположено (коллектор, эмиттер, база)


Если его расположить так, как показано на рисунке, то коллектор будет слева, база по центру, эмиттер справа.
Если кому интересно, то вот некоторые характеристики транзистора.

Нам необходимо припаять наш подстроечный резистор на базу (центральную ногу) транзистора.


Далее берем в руке наш диод, и определяем у него анод (треугольничек) и катод (стрелочка).

Теперь припаиваем диод стороной катода (стрелочки) к коллектору транзистора.

Затем подготавливаем конденсатор на 10мкФ который, и паяем его «минус» к выходу диода.

А «плюс» этого конденсатора, идет на эмиттер транзистора.

Таким образом получаем «это».

Настала очередь светодиода. Его мы паяем параллельно конденсатору и согласно его полярности. То есть минус светодиода паяется после диода, а плюс к эмиттеру.

Настало время соединить ферритовое кольцо с тем, что мы только что спаяли.
Как вы наверняка помните, 1 из выводов подстроечного резистора припаивался к базе транзистора, ну а 2 вывод необходимо припаять к одному из концов обмотки на ферритовом кольце (тот конец, что не скручен!).


А оставшаяся свободная обмотка (опять же которая не общая!) припаивается к коллектору (выше диода!)

Получаем что-то подобное.

Далее берем оставшийся конденсатор (на 1000мкФ), и припаиваем его «плюс» к эмиттеру, а «минус» соединяется с той самой двойной обмоткой ферритового кольца.


На этом схему можно считать практически собранной, остается только припаять сам элемент.

Для этого черный провод (минуса) припаивается к минусу конденсатора (понятно что того, который на 1000мкФ), и плюс к плюсу того же кондера. То есть параллельно ему.


ВСЕ! На этом этапе сборка завершается! Что теперь нужно для работы этой схемы? Да ничего, просто прислоните руку к одной из сторон элемента и она заработает.

Но для более эффективного преобразования, необходимо и более эффективное охлаждение обратной стороны Пельтье. Для этого и используется радиатор.


К стати, схема «стартует» от напряжения всего 100мВ!

Ну, а теперь немного выскажу своего мнения по этому поводу. Тема альтернативной энергетики всё более развивается в мире, солнечная, ветровая и многие другие. Но тема термоэлектрических преобразователей поднимется довольно редко, хотя это и очень эффективный способ преобразования энергии. Разница температур встречается везде, внутри и снаружи помещения, на разных уровнях слоёв почвы, воздуха и тд!

Наш мир погружен в огромный океан энергии, мы летим в бесконечном пространстве с непостижимой скоростью. Всё вокруг вращается, движется — всё энергия. Перед нами грандиозная задача — найти способы добычи этой энергии. Тогда, извлекая её из этого неисчерпаемого источника, человечество будет продвигаться вперёд гигантскими шагами.
~Никола Тесла

Самодельный мини-холодильник из элементов Пельтье » Изобретения и самоделки

Это было в середине 1821 года, когда Дж. Т. Зеебек обнаружил, что, если два разнородных металла, соединенных в двух разных точках, удерживаются при разных температурах, возникает микровольт. Это явление называется эффектом Зеебека. Несколько лет спустя Пельтье обнаружил, что если на термопару подается напряжение, то один контакт термопары нагревается, а другой охлаждается. Противоположность эффекта Зеебека называется эффектом Пельтье.

Это руководство по разработке небольшого самодельного твердотельного кулера сосредоточено на общедоступном чипе Пельтье. Чип Пельтье – это термоэлемент, который использует эффект Пельтье для реализации теплового насоса. У него две тарелки, одна холодная, другая горячая. Между пластинами есть несколько термопар, соединенных вместе. Если подается правильное напряжение, одна пластина становится холодной, а другая – горячей.

Чип Пельтье называется тепловым насосом, потому что он не генерирует ни тепла, ни холода. Он просто передает тепло от одной пластины к другой, таким образом охлаждая первую пластину. Это также обычно называют термоэлектрическим холодильником (TEC) чип. Короче говоря, применяя постоянный ток (DC) к микросхеме TEC, разность температур создается между передней и задней частями устройства (эффект Пельтье), и в результате вы получаете горячую и холодную поверхность. TEC1-12706 – это распространенный чип термоэлектрического кулера.

В TEC1-12706 буква C после TE обозначает «стандартный размер», а 1 обозначает «одноступенчатый» TEC. Прямо рядом идет тире. После тире первые три цифры обозначают количество термопар внутри ТЕС. Здесь насчитывается 127 пар. Следующие два числа обозначают рабочий ток для Пельтье. Итак, 06 означает «6 ампер».

Кулер Пельтье

Кулер Пельтье – это двигатель кулера, содержащий элемент Пельтье (чип TEC). Когда постоянный ток пропускается через микросхему ТЕС, низкотемпературная сторона поглощает тепло, а высокотемпературная сторона выделяет тепло, создавая разницу температур по двум поверхностям. Однако, поскольку выделяемое тепло более реагирует на количество электричества, вводимого в модуль, чем поглощенное тепло, если постоянный ток непрерывно пропускается через микросхему, излучаемое тепло превышает поглощенное тепло, и обе стороны устройства становятся горячими. В связи с этим крайне важно подключить микросхему ТЕС к радиатору, такому как алюминиевые ребра, для эффективного рассеивания выделяемого тепла.

Вкратце, когда на микросхему ТЕС подается постоянное напряжение, носители положительного и отрицательного заряда в матрице гранул поглощают тепловую энергию с одной поверхности подложки и отдают ее на подложку с противоположной стороны. Поверхность, где поглощается тепловая энергия, становится холодной, а противоположная поверхность, где выделяется тепловая энергия, становится горячей!

Кулер Пельтье также включает в себя мощную комбинацию радиатора и вентилятора для охлаждения чипа TEC. В таблице ниже приведены технические характеристики чипа термоэлектрического охладителя TEC1-12706. Вы можете купить радиатор и вентилятор центрального процессора с почти такими же характеристиками, что и вентилятор центрального процессора для процессоров AMD: 80,6 × 80,6 × 69,4 мм3 с радиатором из алюминиевого оребрения. Дополнительная алюминиевая пластина радиатора 60 × 60 мм2 (и термопаста) также доступна по разумной цене. К счастью, вы можете купить большинство этих ключевых компонентов у известных китайских продавцов.

Ключевые компоненты для кулера DIY PeltierРис. 1: Ключевые компоненты для кулера Peltier

Чип TEC и базовый тест

Перед тем, как начать фактическую конструкцию с микросхемой ТЕС, проверьте ее на исправность. Для этого просто подключите красный (+) и черный (-) провода микросхемы TEC (TEC1-12706) к лабораторному источнику питания 1,5 В постоянного тока и оставьте источник питания включенным на 10–30 секунд. После этого вы можете проверить чип TEC, используя кончик пальца или цифровой термометр, чтобы убедиться, что одна сторона чипа горячая, а другая сторона холодная. Просто отметьте горячие и холодные поверхности микросхемы TEC (например, буквами H и C), используя любую постоянную маркерную ручку.

Тестирование чипа TECРис. 2: Тестирование чипа TEC

Включение

Собранный двигатель кулера (термоэлектрический чип кулера, радиатор и вентилятор охлаждения, все в сборе) может получать питание от модуля / модуля 12 В, 6 А + импульсный источник питания (SMPS), как показано на рисунке 3. Иначе, попробуйте батарею 12V / 7Ah SMF. Если все хорошо, через несколько секунд на тарелке появятся следы мороза.

6А-8А, 12В импульсный источник питанияРис. 3: 6А-8А, 12В импульсный источник питания

Обратите внимание, что основная функция микросхемы Пельтье – охлаждение, а микросхемы Пельтье имеют различные номинальные мощности, соответствующие скорости охлаждения холодной стороны объекта. Другим обычно определяемым фактором является дельта-T (dT), который представляет собой максимальную разницу между температурой с обеих сторон.

Кроме того, чипы Пельтье не функционируют в соответствии со спецификациями, если только нет чего-то, что могло бы помочь отвести тепло от горячей стороны. Вот почему требуется громоздкий радиатор. Это окружающий воздух с температурой, в которой рассеивается тепло.

Мини-холодильник с модулями Пельтье.

Итак, собранный и протестированный кулер-двигатель теперь можно использовать для создания собственного мини-холодильника, кулера или крошечного кондиционера. Надеюсь, что немного погуглить даст вам интересные идеи на этот счет.

TEC контроллеры / драйверы

Иногда вам нужен специальный контроллер / драйвер TEC. Конечно, для продвинутых приложений доступно множество устройств. На eBay вы можете найти несколько устройств, которые будут выполнять эту работу. На рис. 4 показано такое многофункциональное устройство, которое неожиданно имеет один канал обратной связи для приема входных сигналов от термистора NTC для стабилизации температуры.

Контроллер Пельтье sPLC-10

Рис. 4: контроллер Пельтье sPLC-10

Контроллер TEC регулирует ток, подаваемый на микросхему Пельтье, в соответствии с требуемой температурой объекта и фактической измеренной температурой объекта. Чтобы иметь возможность контролировать температуру объекта, вы должны разместить датчик на объекте. Обратите внимание, что важно размещать датчик как можно ближе к критической точке на объекте, где необходимо поддерживать желаемую температуру.

Поскольку охлаждение вентилятора радиатора снижает тепловое сопротивление от радиатора к окружающему воздуху, большинство высококачественных контроллеров TEC имеют выделенные выходы управления вентиляторами, поддерживаемые методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Поэтому вентилятор увеличивает тепловые характеристики и уменьшает разницу температур (dT), позволяя использовать радиаторы меньшего размера.

Коэффициент производительности

Важной мерой при выборе элемента Пельтье является коэффициент производительности (COP). КС определяется как тепло, поглощаемое на холодной стороне, деленное на входную мощность элемента Пельтье. Результатом максимального COP является минимальная входная мощность Пельтье. Таким образом, радиатор должен рассеивать минимальное суммарное тепло. Более низкая температура радиатора приводит к снижению dT. Таким образом, можно использовать радиаторы меньшего размера, что позволяет сэкономить пространство. С другой стороны, при оптимизации затрат следует использовать проект с более низким COP.

DC или ШИМ?

Существует два режима питания / контроллера для термоэлектрических холодильников, работающих по эффекту Пельтье: постоянный ток и широтно-импульсная модуляция. Хотя во многих ситуациях ШИМ используется для управления элементами Пельтье, большинство производителей элементов Пельтье предлагают режим постоянного тока и явно не рекомендуют прямое ШИМ-управление элементами Пельтье.

Сообщается, что элементы Пельтье, управляемые ШИМ, всегда менее эффективны, чем приложения, управляемые постоянным током. Другая проблема с режимом ШИМ – электромагнитные помехи (EMI) в проводке к элементу.

Некоторые эксперты рекомендуют использовать ШИМ с LC-фильтром для получения чистого тока привода на более высоких частотах, в то время как другие предпочитают сравнительно простой режим постоянного тока. В любом случае, согласно документации, важно, чтобы ток привода был постоянным и плавным, с очень низким уровнем пульсаций и шума для достижения хорошей стабильности. Рябь снижает охлаждающую способность элемента Пельтье.

Линейный или SMPS?

Существует два популярных решения для генерации необходимого постоянного тока для управления элементами Пельтье – линейное и SMPS. Поскольку элементы Пельтье / линейные блоки питания приводятся в действие постоянным током, линейные блоки питания будут работать оптимально, но они имеют низкую эффективность. С другой стороны, блоки SMPS имеют высокую эффективность (> 90%), так как их электронная конструкция приводит к меньшим потерям. По этой причине линейные источники питания не рекомендуется приводить в действие элементы Пельтье.

Примечание 

В этой статье рассказывается об основах и некоторых идеях, направленных на стимулирование воображения и творчества. Считыватели могут приобрести большинство ключевых компонентов с eBay.in, а также SMPS-модуль XK2412DC и контроллер Пельтье SPLC-10 на зарубежных рынках.

electronicsforu.com

Тест эффективности охлаждения с эффектом Пельтье

Модуль Пельтье - это твердотельное устройство, часто используемое для охлаждения. Их нашли в некоторых портативных кулерах для переноски еды на пляж или в диспенсерах для воды, как показано ниже.

Хотя они полезны для этих целей, они не очень эффективный. Только около 5% электроэнергии используется для питания их привыкает к охлаждению. Я решил сделать простой тест эффективности показано здесь.Я не тестировал модуль напрямую, а вместо этого тестировал насколько эффективно он может охлаждать 250 мл воды.


Модуль Пельтье для охлаждения.
Дозатор воды, из которого вышел модуль слева.

Обратите внимание, что существует два типа модулей Пельтье, предназначенных для двух Различия в целях: TEC и TEG.TEC обозначает ThermoElectric Cooler, и тип используется на этой странице здесь. ТЭГ обозначает Термоэлектрический генератор и превращает разницу температур в электричество.

Ниже показано внутреннее пространство дозатора воды со спины, а также части, которые я взял у него для этого тестирования.

Внутри диспенсер для воды.
деталей из дозатора воды.

Как показано ниже, модуль Пельтье застрял сзади раковина с термопастой. Вентилятор был прикреплен к другой стороне радиатор, чтобы всасывать воздух через ребра радиатора, перенося тепло покончить с этим. Все это село на банки, так что там будет комната внизу, чтобы воздух улетел.

Вы также можете увидеть, что термопара была вставлена ​​в отдельный контейнер с теплой водой.Это было потому, что контрольный совет отключить модуль Пельтье, если вода в термопаре была правильная температура для дозатора воды. Так как мне было все равно о поддержании этой температуры, я обманул его, сидя в вода, температура которой никогда не изменится. В результате это, что По этой причине контрольная панель не отключит модуль Пельтье.

Начало тестовой настройки.

Как показано ниже, я затем сел на квадратный кусок алюминия на Пельтье модуль для более эффективно переносить тепло из банки, которая бы сидела сверху об этом, на всю поверхность модуля.Я тогда сидел банку содовой на вершине который. Верхняя часть банки была открыта, а дно было сплющено как можно больше. Затем была добавлена ​​изоляция вокруг него. Я хотел брать тепло из воды в банке, а не из окружающего воздуха. Я налил 250 мл воды внутрь. Внутри был вставлен термометр, который мог измерять холодные температуры И, наконец, отверстие в верхней части банки был покрыт дополнительной изоляцией.

Установка алюминиевого квадрата.
Надеть банку.
Добавление изоляции.
Лить в воду.
Вставка термометра.
Изоляция верха.

Осциллограф был подключен параллельно с электрическим выходом платы управления, идущей к модулю Пельтье. Амперметр был подключены в линию с положительными проводами, идущими от контроля плата для модуля Пельтье. Схема была включена с помощью выключатель и температура начальной воды была записана.Напряжение и ток имели начальный скачок длительностью в несколько секунд, а затем поселился. Их значения были затем записаны.

Полная настройка. Запись измерений.

Через час значения снова были записаны. Значения были также смотрели в течении часа но не записали. Напряжение и ток в течение часа постепенно снижалось, как и температура.

Расчет эффективности охлаждения Пельтье

250 мл воды (0,55 фунтов)


Время
Температура
по Цельсию
Температура
по Фаренгейту
Напряжение Текущий
15:55 18C 64.4F 13,1 В 3.8A
16:56 14.5С 58.1F 12,8 В 3,66A

входная мощность = 13,1 В * 3,8 А = 49,8 Вт = 49,8 Дж / сек

входная энергия = 49,8 Дж / сек * 3600 секунд = 179 280 джоулей

изменение температуры = 64,4F - 58,1F = 6,3F

BTU, используемые для охлаждения = 0,55 фунта * 6,3F * 1BTU / фунт = 3,465 BTU

энергия, используемая для охлаждения = 3,465 БТЕ * 1055 Дж / БТЕ = 3655.58 джоулей

эффективность = 3655,58 / 179 280 = 0,02039 = 2%

Это примерно то, что ожидалось. Модули Пельтье только вокруг 5% эффективнее. Это означает, что было около 3% дополнительных потерь.

Видео - Охлаждение модуля Пельтье - Эффект Пельтье

Следующее видео показывает взятие модуля Пельтье из вышеупомянутого воды и делает этот тест эффективности охлаждения Пельтье. Это имеет дополнительную функцию показа небольшого количества воды превращается на лед, сидя на модуле Пельтье всего несколько минут.

,
Какой TEC у меня есть? | TE энциклопедия | Техническая информация | Термоэлектрическое Охлаждение | Кулеры Пельтье

Как определить, какой у вас модуль Пельтье

Это руководство по самопомощи, которое пытается показать, как вы можете проанализировать неизвестный Пельтье или термоэлектрический модуль, чтобы узнать его основные характеристики. Это позволит вам приблизительно определить эквивалентные или замененные модули.

Термины модуль Пельтье, устройство Пельтье, переход Пельтье, термоэлектрическое устройство, термоэлектрический модуль, модуль ТЕС, модуль TE, TE-охладитель одинаковы и используются повсеместно взаимозаменяемо.

Единственный надежный способ определить, какое у вас устройство, - это отправить его нам для бесплатного быстрого анализа. Мы свяжемся с вами со всеми соответствующими данными, которые позволят вам дать перекрестную ссылку на вашу старую деталь на новое сменное устройство Пельтье. Рабочие устройства предпочтительнее, но если они недоступны, отправьте нерабочее устройство. Типичный оборот составляет около недели. Обязательно укажите всю контактную информацию, а также информацию о том, какой продукт был удален ТЕС.

Отправьте устройства на:

Custom Thermoelectric
ВНИМАНИЕ: Анализ TEC
11941 Индустриальный парк Road, STE 5
Бишопвилл, MD 21813 U.С.А.

ПРИМЕЧАНИЕ. Пожалуйста, укажите учетную запись FedEx или UPS (или почтовую марку USPS Priority Mail весом 1 фунт), если вы хотите вернуть детали. Если вы приобретаете детали у нас, мы можем включить ваши оригинальные детали в эту поставку.


Для того, чтобы заменить вашу часть ...

Вам необходимо знать 3 части информации, чтобы найти запасную часть для вашего термоэлектрического устройства. Они есть;

  1. Физические размеры: например, 30 х 30 мм.
  2. Количество пар в устройстве: например, 127 пар (самое распространенное).
  3. I макс. или максимальная сила тока устройства: например, 4 А или 6 А.

Вторичная информация, необходимая будет;

  1. Металлизированные или притертые лица.
  2. Запечатанный или открытый.
  3. Длина подводящих проводов и тип изоляции.
  4. Максимальный температурный рейтинг устройства.

Приведенные ниже шаги помогут вам найти эту информацию.


Запчасти:


Для начала рассмотрим основные части и компоненты, которые составляют устройство охлаждения Пельтье. Посмотрите на картинки ниже.

view of TEC from top and labeled

Side view of TEC with labels of peltier parts

Side view of RTV sealed peltier device

Основными компонентами термоэлектрического устройства являются; две керамические поверхности подложки, контактные площадки, полупроводниковые таблетки (как P, так и N-типа), припой, чтобы скрепить все вместе, и подводящие провода. Кроме того, на край устройства может быть нанесен влагонепроницаемый герметик.[Пеллеты также обычно называют элементами, соединениями или кубиками (плашками)]

Керамические подложки или поверхности обычно изготавливаются из глинозема Al 2 O 3 . Реже они изготавливаются из более теплопроводящей керамики, такой как Berrylium Oxide BeO или Alit Nitride AlN.

К керамическим подложкам прикреплены межсоединения из меди. Они либо припаиваются к металлизации на керамике, либо склеиваются в процессе, называемом Direct Bond Copper (DBC).DBC - более сильный и более совершенный метод крепления медных соединительных накладок.

Припаяны к контактным площадкам отдельные полупроводниковые таблетки. Существуют гранулы как N, так и P. Они расположены в чередующемся порядке, очень похожем на шахматную доску, и образуют одну длинную последовательную цепь через весь термоэлектрический модуль.


Маркировка:

Иногда ТЕС помечаются номером детали, который может значительно облегчить вашу задачу.Если вы знаете, кто является оригинальным производителем, то вы можете просто связаться с ними, чтобы найти оригинальные спецификации. Если у вас есть термоэлектрическое устройство Cambion, свяжитесь с нами для получения перекрестной ссылки.

Многие потребительские товары содержат модули Пельтье, такие как холодильники для вина, электрические морозильники, мини-холодильники, общие холодильники, сигарные хьюмидоры, ловушки для комаров и т. Д. Огромное количество таких ТИК производится за рубежом, например, в Китае. Китайские устройства Пельтье обычно обозначаются номером детали, который является общим для многих производителей.Типичный пример показан ниже.

example of chinese part number printed on TE cooler

Они используют следующий формат; «TEC1-12706»

Первые две буквы «TE» всегда одинаковы.

Далее идет «С» или «S». «C» обозначает стандартное устройство, в то время как «S» обозначает «меньший» размер. Это помогает, когда имеется более одного возможного размера, например, устройство на пару с четырьмя усилителями на 127 пар в конфигурации 40 мм и 30 мм.

Далее идет число, например «1». «1» после TEC или TES указывает количество ступеней в устройстве - 99% всех ТЕС являются 1 или одноступенчатыми.Двухступенчатое устройство, очевидно, будет иметь «2».

Первые три числа после тире - это количество пар, например, «127» или «031». Это можно увидеть во многих паспортах продукта как «N».

Следующие два числа определяют Amperage (Imax) устройства, например, «04» или «12».

Иногда после номера детали указывается «T125», «T150» или «T200», что указывает на максимальную температуру (в градусах Цельсия) модуля TE.

Примеры;

TEC1-12704 представляет собой устройство на 4 пары из 127 ампер
TEC1-03112 представляет собой устройство на 12 пар 12 ампер
TES1-07103 представляет собой устройство на 3 пары из 3 амперов меньшего размера, чем стандартное
TEC1-12724T125 представляет собой устройство на 24 пары 127 ампер рассчитан на 125ºC


Размер:

Это самая легкая наблюдаемая спецификация термоэлектрического модуля.Просто измерьте длину, ширину и высоту устройства как можно точнее. По возможности используйте цифровой штангенциркуль или штангенциркуль, так как они более точные. Сделайте запись размеров.

image of digital calipers used to measure TEC dimensions

Подавляющее большинство модулей Пельтье производятся в метрических размерах и, следовательно, соответствуют общему метрическому размеру. Типичные квадратные размеры (длина х ширина) составляют 15 мм, 20 мм, 25 мм, 30 мм, 40 мм, 50 мм и 62 мм. Самый распространенный размер - 40 мм, за ним следуют 30 мм и 50 мм.Менее распространенные метрические квадратные размеры: 8 мм, 10 мм, 12 мм, 23 мм, 35 ​​мм, 45 мм, 55 мм и 59 мм.

Устройства

Пельтье также имеют размеры в дюймах, такие как 1,0 дюйм (очень близко к 23 мм), 1,25 дюйма, 1,5 дюйма и 2,0 дюйма (очень близко к 50 мм), хотя они встречаются гораздо реже.


Lapped или металлизированный?

Все, что вам нужно для определения состояния лица, - это просто быстрое наблюдение и сравнение со следующими изображениями. В редких случаях вы можете найти модуль TE, который металлизирован на одной грани и притирается на другой.

image of 3 different TEC face types showing lapped ceramic, metallized pads, metallized face,


пар:

Если вы посмотрите на боковые стороны (незапечатанного) термоэлектрического устройства, вы увидите множество «колонн» из темно-серебристо-серого материала с промежутками между ними. Каждый отдельный столбик представляет собой гранулу. [См. Вид сбоку] Эти термоэлектрические таблетки выполняют реальную работу теплового насоса TE-устройства. Термоэлектрическое устройство содержит как полупроводниковые таблетки, легированные азотом, так и азотом, расположенные парами, называемыми парами, поэтому в основном гранул в два раза больше, чем пар.Например, одна ТЕС на 127 пар на самом деле будет содержать 254 гранулы (127 Н и 127 Р). Каждая из этих таблеток будет иметь два паяных соединения, что в общей сложности составит 508 паяных соединений!

labeled side view of thermoelectric device

top view of TEC with labels showing which side to count pellets

Посмотрите на сторону Пельтье, противоположную стороне с подводящими проводами. (См. Изображение выше) Подсчитайте количество гранул, которые вы видите. Обычно это четное число.

Используйте следующую формулу: Пары = [(Счет 2 ) / 2] -1

Например, вы насчитываете 12 пеллет, поэтому [12 2 /2] -1 = 71 пара

Таблица общих значений

Граф Пары в TEC
4 7
6 17
8 31
10 49
12 71
14 97
16 127
18 161
20 199
22 241
24 287

Если у вас есть прямоугольное устройство, подсчитайте шарики на стороне Пельтье, противоположной стороне с подводящими проводами (как раньше), и посчитайте шарики на соседней стороне.Если из-за свинцового провода отсутствует гранула, считайте, что она там.

Используйте следующую формулу: Пары = [(Count1 x Count2) / 2] -1

Например, вы насчитываете 12 пеллет и 6 пеллет, поэтому [(12 x 6) / 2] -1 = 35 пар

Две верхние наиболее распространенные конфигурации пары - это 127 и 71. Другие распространенные конфигурации: 7, 17, 23, 31, 35, 47, 63, 71, 95, 127, 161, 199, 241 и 287. Обратите внимание, что 99% у всех ТИКов есть нечетное количество пар.

Если ваш термоэлектрический модуль имеет герметик по краям, который мешает вам подсчитать гранулы, то есть два варианта.[Что такое герметик? нажмите здесь]

labeled side view of peltier cooler showing RTV sealant in place

Вариант 1: Отправьте устройство нам для анализа.
Мы можем удалить герметик и провести анализ, используя наше специализированное испытательное оборудование. Пожалуйста, смотрите адрес в начале этой страницы.

Вариант 2: Удалить герметик самостоятельно.
Если герметик «резиновый» и эластичный, скорее всего, это силиконовый герметик. Если вы очень осторожны, используйте лезвие бритвы или нож X-acto, чтобы аккуратно срезать силикон с одной стороны.Вы будете медленно раскрывать мягкие серебристые шарики под ним настолько, чтобы их можно было сосчитать. Другой альтернативой является использование средства для удаления силикона. Такие продукты, как SU100 компании Moreau Marketing (www.rmoreau.com), Digesil NC и Digesil NCX компании RPM Technolgy (www.rpm-technology.com) или Dynaloy (www.dynaloy.com), будут работать путем погружения модуля TE. в стакан жидкости для удаления и ожидания несколько часов. Многие из этих смывок будут работать быстрее, если раствор нагреется до температуры около 120ºF.Смахните все излишки и промойте в теплой воде. Следуйте указаниям конкретного продукта.

Если герметик твердый или жесткий, это, вероятно, эпоксидный или акриловый герметик. Погрузите устройство в стакан с жидкостью для снятия краски, содержащей метиленхлорид. [метиленхлорид является опасным веществом, и при обращении с ним следует соблюдать осторожность.] Вынимайте модуль из стекла каждые 30 минут и счищайте все незакрепленные куски герметика, а затем возвращайтесь к стеклу. Удалите и промойте спиртом, когда весь герметик потерян.


Сила (Imax):

Это самая сложная спецификация для определения без специального оборудования.

side view of TEC showing how to measure pellet length

Используя штангенциркуль, тщательно измерьте ширину 5 или более гранул. Делайте это под лупой или микроскопом с низким энергопотреблением, если это возможно, чтобы увидеть, что гранулы не измельчаются. Найдите среднее из ваших измерений и запишите его как «W».

Image of pellet length measurement close up

Используя штангенциркуль, измерьте длину нескольких гранул.Измерьте только длину шарика и , а не соединительную площадку. Смотрите изображение выше. Опять же, этот метод является более точным, если он выполняется под микроскопом или увеличительным стеклом, чтобы вы могли видеть, что вы делаете более четко. Найдите среднее из ваших измерений и запишите его как «L».

Теперь вычислите отношение длины к площади следующим образом;

Соотношение длины и площади = Д / Ш 2

Сравните ваш результат со следующей таблицей, чтобы найти наиболее близкое соответствие.

Соотношение длины к площади Таблица
L / W 2 (дюймы) L / W 2 (мм) Pellet Amperage (I max )
55,2 2,17 2
36,8 1,45 3
27.6 1,09 4
22,1 0,87 5
18,4 0,72 6
13,8 0,54 8
12,3 0,48 9
11,0 0.43 10
9,2 0,36 12
7,9 0,31 14
6,1 0,24 18


,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о