Czy zastanawiałeś się kiedyś nad posiadaniem małej przenośnej lodówki do schładzania wody, napojów i soków podczas letnich wycieczek?
Chłodzenie AC to najczęstszy sposób chłodzenia lodówki lub pokoju. Jest to jednak ciężki proces, który wymaga znacznej ilości energii elektrycznej i nieporęcznego sprzętu elektrycznego do wykonania tego zadania.
Na szczęście możliwe jest zbudowanie lodówki, która utrzymuje żywność w chłodzie, używając przenośnej baterii prądu stałego i czegoś, co nazywa się efektem Peltiera.
Co to jest efekt Peltiera?
Chłodnice termoelektryczne lub urządzenia z efektem Peltiera to stosunkowo miniaturowe urządzenia służące do chłodzenia lub ogrzewania. Urządzenia Peltiera wykorzystują prąd stały (DC) do chłodzenia, w przeciwieństwie do konwencjonalnych lodówek lub klimatyzatorów, które wykorzystują prąd przemienny. Efekt Peltiera to proces, w którym prąd stały przepływa przez obwód mający dwa różne przewodniki materiałów, ciepło z jednego złącza jest usuwane, powodując jego oziębienie, a drugie złącze pochłania ciepło, powodując jego oziębienie stać się gorącym.
Można również zauważyć, że jeśli biegunowość prądu zostanie odwrócona, złącze, które wcześniej było zimne, staje się gorące; podczas gdy złącze, które było gorące przed odwróceniem bieżącej polaryzacji, staje się zimne.
Wykorzystanie termoelektrycznych urządzeń Peltiera do kontroli temperatury
Powyższe zjawisko stwarza możliwość zaprojektowania urządzenia, które może odbierać i odprowadzać ciepło. Jeśli umieścisz zimniejsze złącze na gorącej powierzchni lub urządzeniu, z którego ma zostać odebrane ciepło, a cieplejsze złącze radiator, możesz chłodzić powierzchnię lub urządzenie. Nie tylko to, ale możesz stale utrzymywać optymalną temperaturę dla dobrej wydajności.
Jak zbudować małą lodówkę na prąd stały
Wykorzystamy wspomnianą powyżej koncepcję do zaprojektowania lodówki DC. Docelowym projektem jest mini lodówka, jednak można ją przeskalować do średniej wielkości lodówki przy użyciu wielu urządzeń z efektem Peltiera przy użyciu tej samej techniki.
Czego będziesz potrzebować
Potrzebny sprzęt jest następujący: -
- Moduł Peltiera (TEC1-12706) z podłączonymi przewodami.
- Dwa radiatory.
- Akumulator 12 V DC lub zasilacz prądu stałego.
- Pudełko (wewnętrzne powinno być wykonane z nieprzewodzącego ciepła materiału, takiego jak drewno, karton lub styropian)
- Dwa wentylatory Elektronika Delta FFB0412HN na żeberkach radiatora do wymuszonej konwekcji
- Pasta termoprzewodząca
- Przewody elektryczne
Termoelektryczne urządzenie chłodzące Peltiera, którego tutaj używamy, to urządzenie pracujące na prąd stały o optymalnym napięciu roboczym 12 VDC, które pobiera prąd prawie 6 A (72 W). Napięcie robocze nie powinno przekraczać 15 VDC. Nie włączaj urządzenia Peltiera bez radiatora. Nawet chwilowe użycie może spowodować przekroczenie maksymalnej temperatury pracy złącza urządzenia i spowodować pogorszenie wydajności lub całkowitą awarię urządzenia.
Krok 1: Przygotuj pudełko
Teraz weź puste pudełko z materiałem termoizolacyjnym. Do tej demonstracji użyliśmy tektury. Wykonaj otwór lub wnękę zgodnie z wymiarami urządzenia Peltiera TEC1-12706 (tj. 40 mm x 40 mm) do zaprojektowania minilodówki. Umieść urządzenie Peltiera bezpośrednio we wnęce utworzonej w pudełku
Krok 2: Umieść radiatory na urządzeniu Peltiera
Teraz umieść radiatory na obu złączach urządzenia Peltiera. Każde złącze urządzenia Peltiera jest przymocowane do radiatora przy użyciu wysoce przewodzącej pasty termicznej. Pasta termoprzewodząca zapewnia płynny przepływ ciepła między każdym złączem Peltiera a płytą podstawy radiatora nie pozwalając, aby gorące złącze stało się zbyt gorące, a zimne złącze zbyt zimne, aby je uszkodzić węzeł.
Radiator zwiększa wydajność urządzenia Peltiera poprzez regularne utrzymywanie przepływu powietrza. Dzieje się tak, ponieważ wymiana ciepła między otaczającym powietrzem a urządzeniem Peltiera jest zwiększona ze względu na dużą powierzchnię obszar oferowany przez radiator do odprowadzania ciepła ze złącza wewnętrznego i odprowadzania ciepła przez złącze zewnętrzne węzeł. Aby uzyskać dobry projekt, zalecane są radiatory z większymi żebrami i większą powierzchnią.
Krok 3: Podłącz wentylatory
Teraz dołącz Twój wybór wentylatora na każdej żeberce radiatora. Wymuszona konwekcja zapewniana przez wentylator zwiększa prędkość przepływu powietrza przez żeberka radiatora, co pozwala na uzyskanie większej ilości ciepła.
Wentylatory użyte w tym projekcie są bezszczotkowe 12VDC (Delta electronics FFB0412HN) z przepływem powietrza 10,6 cfm. Każdy wentylator zużywa mniej niż jeden wat energii z akumulatora. Można jednak użyć wentylatora o większym przepływie powietrza, aby uzyskać lepszą wydajność.
Uważaj, aby nie łączyć złączy urządzenia przez metalowy interfejs, taki jak śruba zamontowana na radiatorach, aby uniknąć zwarcia złączy termicznych. Może to spowodować znaczne pogorszenie wydajności lodówki z urządzeniem Peltiera, ponieważ przepływ ciepła może przebiegać najkrótszą drogą przez metalową śrubę itp.
W przypadku, gdy nie można zamontować śrub z powodu zwarcia termicznego między dwoma radiatorami, można użyć kleju do przymocowania radiatorów do pudełka. Jednak obowiązkowe jest użycie pasty do radiatora między radiatorem a urządzeniem Peltiera.
Krok 4: Włącz zasilanie za pomocą 12 VDC
Teraz połącz złącza urządzenia Peltiera i przewody wentylatorów z baterią 12 VDC. Akumulator musi mieć wystarczającą pojemność prądową, aby zapewnić prąd stały 7A. Dla tego pojedynczego modułu Peltiera z wentylatorami wystarczy akumulator o pojemności 10 Ah lub więcej. Ustaw polaryzację napięcia złączy urządzeń tak, aby wewnętrzna strona pudełka była zimniejsza, a zewnętrzna strona nagrzewała się, usuwając ciepło z pudełka w celu chłodzenia.
Teraz połącz przewody z baterią, aby urządzenie mogło pobierać prąd. Obserwuj uważnie prąd pobierany z akumulatora. Powinno mieścić się w granicach określonych przez producenta urządzenia Peltiera. Pozwól systemowi pobierać prąd przez jakiś czas i obserwuj napięcia i prądy, aby uzyskać bezpieczne granice.
Po kilku chwilach poczujesz zimniejsze powietrze wewnątrz pudełka. Możesz dodać butelki z wodą i soki, aby były chłodne. Teraz przykryj pudełko do użytku jako mini-lodówka. Aby zapewnić niezawodne działanie, możesz dodać regulator temperatury aby chronić urządzenie Peltiera przed przekroczeniem limitów operacyjnych.
Zrobiłeś własną minilodówkę DIY
Teraz możesz zbudować sobie małą lodówkę, korzystając z urządzeń Peltiera i kilku innych prostych elementów. Moduły z efektem Peltiera mogą być również używane do kontroli temperatury w zastosowaniach takich jak chłodzenie urządzenia elektroniczne, obwody i systemy, w których występuje niskobudżetowy i lekki system chłodzenia wymagany.
