Эффект пельтье своими руками: как сделать в домашних условиях и практическое применение

Содержание

Как сделать элемент пельтье своими руками

Элемент 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

Как изготовить элемент Пельтье своими руками?

Многих 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?

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:

Компактность. 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

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.

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 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.

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.

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 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.
<noscript><img src='/800/600/https/khaski.ru/uploads/posts/2020-03/15831828048cool.jpg' /></noscript> youtube.com/embed/fR3n_xlO978″/>

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.

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.

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.

Живой Журнал

Сергея Подгорных

В продолжение темы о самодельных девайсах. http://tutankanara.livejournal.com/410005.html
На этот раз речь пойдёт о темрогенераторе на элементах Пельтье.

Элементы Пельтье это такие небольшие (обычно 4х4 см.) штуковины, состоящие из керамических пластин и биметалла между ними, посредством которого при нагревании одной стороны и охлаждении другой – вырабатывается электрический ток. Или наоборот, подавая ток, нагреваем одну сторону и охлаждаем другую. Данное свойство элементов Пельтье используют при изготовлении переносных холодильников, но меня в первую очередь больше интересует генераторная способность этих устройств.

Действительно, очень удобно. Нагреваешь одну сторону элемента, охлаждаешь другую – и получаешь достаточный ток и напряжение для зарядки, например, сотового или прочих электронных девайсов. А у меня вообще с электричеством напряг, часто не бывает, так что такая штука мне жизненно необходима. Нет, конечно, частично, проблему нехватки электричества могут решить солнечные батареи. Это, на данном этапе, я вообще считаю один из лучших источников альтернативной энергетики. Поэтому у меня есть и солнечная батарея (о которой расскажу позже), небольшой, но достаточной для меня мощности. Выдаёт она где-то 1 – 1,5 ампера при напряжении от 5 до 15 вольт.

Но солнце есть не всегда, поэтому термогенератор оказался нужнее. Да и вне цивилизации он необходим, а также выживальщики, я думаю, такими вещами интересуются.

Для создания термогенератора подойдут не всякие элементы Пельтье, а лишь те, которые держат температуру 300-400 градусов. Конечно, можно изготовить генератор и из обычных элементов, тех, что применяют в холодильниках, но лишь в порядке эксперимента. Ибо, чуть только перегреете – и элемент выйдет из строя. Приобрести высокотемпературные элементы можно у американцев или у китайцев. (Небольшое отступление про китайцев: читая мой блог, может сложиться неверное представлениея, что я плохо отношусь к Китаю или китайцам. Совсем наоборот, Китаем я восхищаюсь, что не мешает мне считать, что это самый вероятный наш противник. Опять же, немцы тоже когда-то были нашим врагом, да и французы, да и кто только не был. И что с того? Будет война – будем ненавидеть, но пока мир – мы друзья. Тем более, что всё в конце концов закончится, как ранее в случае с другими нациями. И таки станут, после всех войн, русские и китайцы – братьями навек. Аминь.)
Можно приобрести элементы и у соотечественников, но уж совсем по баснословной цене, а это не наш путь.

Итак мой термогенератор нагревается масляной (на обычном, самом дешевом, подсолнечном масле) горелкой.

Которая помещена вот в такой разборный корпус, состоящий из консервной банки, регулятора высоты горелки и самого элемента Пельтье.

Сама горелка тоже состоит из банки и угольного фитиля.

Изготовить такой фитиль можно по этой видеоинструкции.

Лично я делаю такие фитили из углей от костра, продвинутые жители больших городов могут просто купить древесный уголь в магазине. Подобная горелка и сама по себе хороша, можно использовать как источник освещения, вместо свечек. Масло на её работу уходит мало, особо не чадит, может гореть сутками.

Вот это элемент Пельтье, сверху на него помещен радиатор от охлаждения компьютерного процессора, с вентилятором.

Это регулятор уровня огня горелки. Я его изготовил от убитого CD-rom_а. Его можно изготовить из чего угодно, лишь бы фантазия работала.

Элемент Пельтье (в данном варианте два-три элемента, друг на друге, всё смазано термопастой) у меня зажат между охлаждающим радиатором и нагревающим радиатором.

Пространство вокруг элемента я заполнил резиной (от каблуков ненужной обуви) и склеил всё это автомобильным термогерметиком.

Вентилятор для охлаждения изготовил из 3–х вольтового двигателя от того же неисправного CD-rom_а и лопастей штатного вентилятора от компьютерного кулера. Двигатель и вентилятор состыковал при помощи китайского суперклея и дискодержателя от всё того же CD-rom_а. В результате получился вентилятор охлаждения, который начинает работать от полутора вольт и жрёт совсем небольшой ток.

Для радиатора нагревания взял радиатор от кулера старого процессора.

Напряжение, порядка 6-8 вольт, у меня выходит на преобразователь, где уменьшается до нужных для девайсов пяти вольт.

Вот и сам генератор в сборе. Кат только (в пределах минуты-две) вырабатываемое напряжение достигает полутора вольт, начинает крутиться вентилятор охлаждения, и холодная сторона элемента начинает охлаждаться. В рабочий режим генерации термогенератор выходит через несколько минут. От него можно питать светодиодные гирлянды и заряжать электронные девайсы. Мой генератор даёт порядка 400 миллиампер тока при 5 вольтах напряжения. Сила тока зависит от применяемого элемента. Если будет возможность, поставлю элементы получше.

Также данное устройство, если снять генераторную часть, можно использовать в качестве обычной горелки, для кипячения воды. Обычно я заполняю наполовину банку и она закипает через 10-15 минут.

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

Автор Aluarius На чтение 6 мин. Просмотров 453 Опубликовано 18.11.2015

Элемент Пельтье

Немного истории

Достоинства и недостатки

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.

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

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

Термоэлектрический эффект Пельтье

Практическое применение

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 микропроцессоров

Удивительный факт

Заключение по теме

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!

как изготовить своими руками из подручных материалов?

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.

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.

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.

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.

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.

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 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.

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.

Фонарик на элементах пельтье

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

Как изготовить элемент Пельтье своими руками?

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.

Как устроен элемент Пельте?

Термоэлектрический 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.

Особенности элемента Пельтье

К особенностям элемента на основе биметаллических пар следует отнести:

Компактность. 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

В формульном выражении эффект Пельтье можно изобразить:

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

Для эффективного отвода тепловой энергии необходимо предусматривать радиатор.

Генераторный режим элемента Пельтье

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

Переносная термоэлектрическая печка с генераторным режимом

В этой публикации идея, в которой реализовано практичное исполнение светодиодного фонарика на одном элементе Пельтье. В качестве источника тепловой энергии – обычная дюймовая труба батареи отопления. Температура в пределах от 60 до 65 градусов. Таким образом можно сделать настольную лампу найти массу применений. От простого ночника в доме до дежурного освещения в подъезде. Такой фонарик состоит всего из 5 частей. Теплопровод, генератор Пельтье, холодильник, повышающий dc преобразователь. Нагрузка в виде светодиодов. Смотрите видео Игоря Белецкого.

Купить этот модуль TEC1-12706 и преобразователь можно в этом китайском магазине.

Для чего нужен теплопровод?

Чтобы эффективно передавать тепло термоэлектрическому преобразователю Пельтье, автор приспособил п-образный алюминиевый профиль. Зазоры между трубой отопления и профилем следует плотно набить тонкой алюминиевой фольгой. В результате обеспечивается плотный контакт между трубой и внутренней частью профиля. Мастер использовал самый распространенный и дешёвый TEC1-12706. Размер 40 x 40 миллиметров. Очень легко купить. Генерирующий электричество модуль зажимается между теплопроводный трубой и радиатором компьютера. На радио рынке на разборке его можно найти за копейки. Желательно большого размера.

Соединение необходимо плотно стену. Используем болты и хомуты. Под пластиковую стяжку не так красиво, но результат тот же.

Главная деталь, без которой генератор работать не будет. Это преобразователь для поднятия напряжения. На таком слабом перепаде температур 30 градусов литье не выдаст более 0,5 вольта. Преобразователь поднимает напряжение до 3- 5 вольт. Необходимо, чтобы светодиодный фонарь светился. Можно изготовить самому, в интернете много схем. Но их кпд далек от микросхемы, здесь же составляет более 90%. Имеется удобный USB выход для подсоединения нагрузки. Подойдет любой светодиодный фонарик, главное, чтобы в нём были 3 вольтовые лампочки.
Мастер нашел полезное применение фонарика дома. Через всю квартиру длинный и узкий коридор. По нему трудно пойти и никуда не врезаться. Можно включить свет, но вот беда: выключатель находится посередине коридора и нужно дойти и нащупать. С этой проблемой покончено. Пришлось повозиться с проводкой. Самое главное, – вы получаете свет из батареи отопления практически даром. Ведь всё тепло, проходящее через элемент пельтье, рассеивается в квартире.

Если радиатор вынести на улицу, особенно в морозную погоду, мощность поднимется в разы.

2 комментария

В принципе можно использовать и дымоход и стенки буржуйки или котла, и движок от авто и т.д. И не один элемент – а десятки…

Хорошая идея.
можно использовать и летом.
Если не жалко холодильника на кухне то можно у него использовать разницу температур.
В камере холодильника на задней стенке вырезать отверстие под размер радиатора и вставить его туда прислонив генератором к решетке охладителя холодильника.

Очередь просмотра

Очередь

Удалить все
Отключить

YouTube Premium

Хотите сохраните это видео?

Пожаловаться на видео?

Понравилось?

Не понравилось?

Текст видео

Термоэлектрический преобразователь на основе элемента Пельтье.

Повышающий преобразователь напряжения – http://ali.pub/1e6267

Рекомендую посмотреть обзор инструмента из Китая
https://goo.gl/yjRWFr

Для тех кто может поддержать мои эксперименты материально:
WebMoney ( R299660834043; Z913580600865)

что это такое, назначение, характеристики, принцип работ

Холодильное оборудование и комплексы для охлаждения воздуха являются неотъемлемыми элементами повседневной жизни. Однако стандартные объемные конструкции на базе хладагентов нецелесообразны для мобильного применения, к примеру, в сумках-холодильниках. В таких случаях используются приборы, основанные на работе эффекта Пельтье, о котором мы детально расскажем в данном материале.

В основе элемента Пельтье или термоэлектрического охладителя лежит термопара из двух элементов с p- и n- типом проводимости, которые соединяются коммутационной медной пластиной. Детали в большинстве случаев изготовляются из висмута, теллура, сурьмы и селена. Такие устройства применяются в системах охлаждения бытового применения, также они имеют свойство вырабатывать энергию.

Что это такое?

Явление и термин Пельтье предполагают открытие, сделанное в 1834 году французским ученым Жаном-Шарлем Пельтье. Суть открытия состоит в том, что постоянно выделяется или поглощается тепло на участке, где происходит контакт двух разнонаправленных проводников, по которым течет электроток.

Классическая теория объясняет данное явление таким образом: при помощи электротока между металлами переносятся электроны, ускоряющиеся или замедляющиеся, в зависимости от контактной разности потенциалов на проводниках из металла с разным уровнем проводимости. Элементы Пельтье таким образом способствуют превращению кинетической энергии в тепловую.

На втором проводнике происходит обратный эффект, где необходимо пополнение энергии на основании фундаментального закона физики. Происходит такая ситуация благодаря процессу теплового колебания, в результате которого металл второго проводника охлаждается.

При помощи современных технологий можно изготовить модуль Пельтье с максимальным термоэлектрическим эффектом.

Устройство и принцип работы

Современные модули Пельтье являют собой конструкцию, в которой присутствуют две пластины-изолятора, а между ними в строгой последовательности соединены термопары. Стандартная схема данного элемента для лучшего понимания его функционирования приведена на рисунке.

Обозначения элементов конструкции:

А – контакты, при помощи которых осуществляется подсоединение к источнику питания;
В — горячая поверхность;
С — холодная сторона;
D – проводники из меди;
E – полупроводник р-перехода;
F – полупроводник типа n.

Элемент изготовляется так, что обе поверхности находятся в контакте с p-n или n-p переходами, исходя из полярности. Контакты p-n нагреваются, а n-p температура снижается. В результате на концах элемента появляется разница температур DT. Такой эффект означает, что тепловая энергия, которая перемещается между элементами модуля, регулирует температурный режим в зависимости от полярности. Также следует отметить, что в случае изменения полярности меняются горячая и холодная поверхности.

Технические характеристики

Технические параметры элемента Пельтье предполагают такие значения:

холодопроизводительность (Qmax) – рассчитывается на базе предельного тока и разницы температурного режима между концами модуля. Единица измерения – Ватт;
предельная температурная разница (DTmax) – измеряется в градусах, данная характеристика приводится для оптимальных условий;
Imax – предельная сила электротока, требуемая для обеспечения большей разницы температуры;
предельное напряжение Umax, которое требуется для электротока Imax для достижения максимальной температурной разницы DTmax;
Resistance – внутреннее сопротивление устройства, измеряется в Омах;
СОР – коэффициент эффективности или КПД модуля Пельтье, который отражает соотношение охлаждающей и потребляемой мощностей. В зависимости от особенностей устройства, для недорогих устройств показатель находится в пределах 0,3-0,35, для более дорогих моделей он варьируется до 0,5.

Преимуществами мобильного элемента Пельтье являются небольшие габариты, обратимость процесса, а также возможность использования в качестве переносного электрогенератора или холодильника.

Недостатками модуля являются дороговизна, невысокий КПД в рамках 3%, большие затраты электроэнергии и необходимость постоянного поддержания разницы температурных режимов.

Применение

Даже учитывая невысокий коэффициент эффективности, пластины в модуле Пельтье широко применяются в измерительных, вычислительных приборах, а также в переносной бытовой технике. Приведем перечень устройств, в которых модели являются неотъемлемой частью:

переносные холодильные устройства;
небольшие генераторы электричества;
комплексы охлаждения в ПК и ноутбуках;
кулеры для подогрева и охлаждения питьевой воды;
осушители воздуха.

Как подключить

Подключить модуль Пельтье можно самостоятельно, это не потребует много времени и усилий. На контакты выходов требуется подать постоянное напряжение, которое указано в инструкции по эксплуатации прибора. Красный провод подсоединяется к плюсу, а черный – к минусу. Обратите внимание, что при изменении полярности поменяются местами нагреваемая и охлаждаемая поверхности.

Перед подключением рекомендуется проверить работоспособность элемента. Одним из простых и надежных способов, как проверить устройство, является тактильный метод: для этого необходимо подсоединить устройство к источнику электротока и прикоснуться к разным контактам. У нормально функционирующего устройства одни контакты будут теплыми, а другие – охлажденными.

Также можно выполнить проверку при помощи мультиметра и зажигалки. Для этого нужно подсоединить щупы в контактам устройства, поднести зажигалку к одной стороне и наблюдать за показаниями мультиметра. Если элемент Пельтье работает в стандартном режиме, в процессе нагрева на одной стороне будет вырабатываться электроток, а данные о напряжении отобразятся на экране мультиметра.

Как сделать элемент пельтье своими руками

Элемент Пельтье нецелесообразно изготовлять в домашних условиях в связи с небольшой стоимостью и необходимостью специальных знаний для создания работоспособного элемента. Однако своими руками можно собрать эффективный мобильный термоэлектрический генератор, который пригодится на даче или в туристическом походе.

С целью стабилизации электрического напряжения потребуется собрать самостоятельно стандартный преобразователь на микросхеме ИМС L6920. На вход устройства необходимо подать напряжение 0,8-5,5 В, а на выходе он будет выдавать 5 В, этого значения достаточно для зарядки аккумулятора мобильных устройств в стандартном режиме. Если применяется стандартное электронное устройство Пельтье, тогда потребуется ограничение предельного значения температуры нагреваемой поверхности до 150 градусов. Для простоты контроля температуры целесообразно применять котелок с кипящей водой, тогда модель не будет нагреваться свыше 100 градусов.

Пластины Пельтье широко используются с целью охлаждения современной бытовой техники, в кондиционерах, эффективность устройства доказали в частности для стабилизации теплового режима и охлаждения мощного процессора. На основе элемента Пельтье часто изготовляются в домашних условиях эффективные мобильные холодильники для дачи или автомобиля, питания радиатора. В силу обратимости процесса, самодельные элементы используются в роли мобильных небольших электростанций в местностях без источника электроэнергии.

Осушитель воздуха на элементе Пельтье своими руками

Показатели влажности в помещении свыше 60 % губительно сказываются не только на самочувствии человека, но и на мебели, бытовой технике, стенах и потолке. Абсолютно все, живое и искусственное, страдает от негативного воздействия повышенной влажности. В слишком влажных помещениях разводится грибок, размножается плесень и микроорганизмы. Справиться с высокими показателями влажности помогают осушители воздуха, которые не так уже и сложно изготовить самостоятельно.

Причины высоких показателей влажности

Излишняя влажность — большая проблема

Неправильная установка металлопластиковых окон в квартире.
Неправильная организация фундамента.
Неправильная гидро- и теплоизоляция или ее полное отсутствие.
Отсутствие вытяжной системы, ее низкая функциональность.
Выполнение ремонтных работ в закрытой комнате.

Снизить влажность можно устранив технологические несоответствия. К сожалению, это не всегда возможно. Тогда на помощь приходят осушители воздуха.

Важно! Установить показатели влажности в помещении можно с помощью специального устройства – гигрометра.

Виды осушителей воздуха

В зависимости от физических принципов работы различаются:

испарительный осушитель: влажный воздух с помощью вентилятора направляется на холодную поверхность, где он преобразовывается в конденсат и стекает в установленный бак;
адсорбционный осушитель: внутри прибора устанавливается абсорбционный механизм, преобразовывающий влажность в конденсат и выводит его в специальный резервуар;
осушитель с применением элемента Пельтье: с помощью полупроводниковых элементов в процессе протекания через них тока, влажный воздух охлаждается и преобразовывается в конденсат.

Принцип элемента Пельтье

Элемент Пельтье

Речь идет о механизме термоэлектрического преобразователя, который действует на эффекте Пельтье. Основывается он на появлении разности температурных показателей в процессе перемещения электрического тока через элементы преобразователя.

В своей конструкции устройство имеет одну или несколько пар полупроводниковых параллелепипедов n — и р-типа, которые соединяются парами по средствам перемычек, как правило, металлических. В конструкции они являются своеобразными термическими контактами. Такие элементы изолированы с помощью пленки, устойчивой к току. Перемычки могут быть исполнены и в виде пластин, выполненных из керамики.

Полупроводниковые параллелепипеды соединяются последовательно: вверху – n->p, внизу — p->n. В процессе использования элементы, находящиеся вверху, охлаждаются, а нижние контакты – нагреваются. То есть с помощью электрического тока тепло перемещается с одной стороны на другую, создавая разность температурных показателей, которая может составлять до 70 градусов. Показатели зависят от величины поставляемого тока.

Принцип работы элемента Пельтье для непрофессионалов

Элемент Пельтье – термическая пара, которая представляет собой 2 проводника р и n, с последовательным соединением между собой. При протекании электрического тока через установленные элементы, тепло на контакте n-p поглощается, а на контакте p-n – образовывается. В результате физического явления на примыкающем участке температура будет снижаться, а противоположный элемент, соответственно, будет повышать свои температурные показатели. При изменении полярности тока изменяется функциональность участков: место нагрева будет охлаждаться, а противоположная сторона – нагреваться. Для использования на практике элемента установки одной термопары недостаточно. Чем мощнее термоэлектрический модуль, тем больше в нем установлено термопар.

Достоинства

Компактные размеры устройства.
Отсутствие движущихся механизмов в конструкции.
Отсутствие газа и жидкости.
Бесшумность.
Наличие регулировки мощности охлаждающего процесса.
Возможность выполнять термостатирование при разных показателях температуры окружающей среды.

Осушитель своими руками

Недостатки

Незначительный КПД.
Потребность использования электросети.
Ограниченное количество включений и отключений.
Большие затраты при использовании мощного модуля.

Сферы использования

В холодильных установках бытового характера.
В процессе охлаждения электроники.
В генераторах, основанных на термоэлектрическом принцип.

Осушитель воздуха на элементах Пельтье своими руками

Элемент Пельтье может использоваться в виде теплового насоса, с помощью которого устранить избыток влаги в закрытом помещении не составит труда.

Схема конструкции

Пластины Пельтье могут быть разных размеров

Осушитель воздуха своими руками, используемый в быту, состоит из 3 деталей: 2-х радиаторов и 1-го элемента Пельтье, размещенного между ними. Чтобы изготовить его нужно:

просверлить отверстия в радиаторах;
элемент Пельтье намазать с обеих сторон намазать термопастой, которую можно приобрести в специализированном компьютерном магазине;
расположить элемент Пельтье между радиаторов и зафиксировать с помощью саморезов.

Важно! Фиксировать конструкцию следует очень аккуратно, так как при сильном зажатии элемент Пельтье может треснуть.

Готовую конструкцию следует закрепить на подставке, с размещенным внизу сосудом для сбора жидкости. Работает такой прибор очень просто: одна сторона охлаждается, в следствии чего на ней собирается влага, которая находится в воздухе. Осушитель воздуха 12 вольт с параллельно соединенным кулером при сильной влажности в помещении за 12 часов работы позволяет собрать более 500 мл жидкости. Этот показатель относителен, так как зависит от показателей влажности в помещении. В том случае, когда один из радиаторов нагревается слишком сильно, необходимо сменить полярность.

Осушитель воздуха Пельтье своими руками из старого холодильника

Материалы:

кусок оргстекла, размером 500х600 мм;
герметик, к примеру, на основе силикона;
бытовой вентилятор, мощность которого составляет 100 Вт;
10 штук саморезов;
шланг для слива жидкости;
2 силиконовые прокладки;
2 гайки;
втулка.

Дверца морозильной камеры снимается, так как она не потребуется при монтаже конструкции. Вентилятор врезается внутрь оргстекла таким образом, чтобы он обеспечивал поступление воздуха внутрь старой морозильной камеры. Для выполнения такой работы следует проделать в оргстекле отверстие требуемого диаметра, в котором фиксируется с помощью саморезов вентилятор. Стыка и отверстия для создания прочности та герметичности заделываются силиконовым клеем.

Снизу конструкции проделывается отверстие и вставляется шланг для слива отработанной жидкости. Отверстие в обязательном порядке уплотняется герметиком. Свободный конец трубки выводится в емкость, куда и будет стекать отработанная жидкость. На место дверцы устанавливается оргстекло с вмонтированным вентилятором. Данная конструкция, естественно, не будет иметь достойного эстетического внешнего вида, но свои функции будет выполнять безукоризненно. К примеру, данный осушитель своими руками способен снизить влажность в помещении на 8% за одни сутки, притом температура на входе – 14 градусов, а на выходе – 9 градусов.

Осушитель воздуха позволяет создать в помещении необходимые показатели влажности. Простые устройства создают благотворный микроклимат в комнате и не позволяют развиваться в ней плесени и грибкам.

https://youtu.be/EKXWUSMpHaE

Навигация по записям

Используйте охладитель Пельтье для эффективного воздушного охлаждения?

Спайы Пельтье создают разницу температур между одной стороной и другой. Эта разница температур обратно пропорциональна количеству тепла (в ваттах), которое перекачивается с холодной стороны на горячую. Вы уже видели, что это происходит очень легко. Если у вас нет вентиляторов или радиатора на холодной стороне, то очень мало тепла циркулирует на холодной стороне, и поэтому ТЕС не передают много тепла. Они не переносят много тепла, поэтому производят большую разницу температур.

Вы упомянули температуру вне чемодана, но эта информация ни к чему не относится. Имеет значение температура горячей стороны самих ТИК. Я не имею в виду температуру установленного на них радиатора, я имею в виду температуру непосредственно на горячей стороне.

Это температура, до которой они охлаждаются. Если у них 60 градусов С на горячей стороне и 40 градусов С на холодной стороне, то это рабочая и охлаждающая.Конечно, температура обеих сторон выше комнатной, но это не имеет значения. ТЕС создают разницу температур только между своей горячей и холодной стороной. Им все равно, какая температура в комнате, или что вы думаете, жарко и холодно. Учитывая, что эти ТЕС генерируют более 100 Вт каждый из отходов тепла, и после того, как вы добавите радиаторы и вентиляторы на холодную сторону, что значительно увеличит мощность, которую они отводят с холодной стороны, каждый ТЕС теряет 120-150 Вт на своей стороне. горячая сторона.

Давайте будем очень щедры и предположим, что у вас просто потрясающие радиаторы и охлаждение с горячей стороны.Эти штуки припаяны с помощью низкотемпературного припоя висмут-олово непосредственно к массиву тепловых трубок, которые, на правом конце, припаяны к массивному радиатору, полностью сплошному медному, со 140-миллиметровым вентилятором, работающим как реактивный двигатель, буквально истощающим ватты. воздух. Охлаждение настолько фантастическое, что общее тепловое сопротивление горячей боковой пластины окружающей среде составляет всего 0,3 ° C / Вт. Это чуть ли не вдвое лучше, чем у кулеров радиатора с тепловыми трубками ЦП с 14 ядрами Xeon мощностью 140 Вт. И, благодаря вентиляторам и радиаторам на прохладной стороне внутри чемодана, вы сделали так, что ТЕС могут потреблять довольно много ватт.Максимум, на который способны ваши конкретные модули, составляет 75 Вт. Давайте будем консервативными и скажем, что радиаторы с прохладной стороны маленькие, вентиляторы медленные, а термоинтерфейс плохой, и каждый из них может передавать только 30 Вт тепла каждый.

Предполагая, что вы запускаете их на полном наклоне при 6А и перемещаете 30 Вт, вы генерируете 104 Вт отходящего тепла и дополнительно 30 Вт за счет тепла, которое фактически перемещается. Это, кстати, удивительно – ТЕС обычно способны перемещать только 1 Вт тепла на каждые 5 Вт выделяемого ими отработанного тепла.

В любом случае, при подаче 30 Вт в таблице данных указано, что они будут производить разницу температур примерно в 35-37 градусов по Цельсию. А поскольку охлаждение горячей стороны у вас просто потрясающее и оно может значительно охладить 14-ядерный монстр Xeon, чем поставляемые Intel радиаторы с такими процессорами, 134 Вт тепла, отводимого ТЕС со своей горячей стороны, повысит его температуру только на 40 ° C.

Не до 40 ° C. На 40 ° C. Если температура в помещении составляет 34,9 ° C, тогда ваше лучшее в своем классе охлаждение горячей стороны (впечатляюще) способно поддерживать горячую сторону элемента Пельтье на уровне около 75 ° C.Это означает, что температура на холодной стороне ваших ТИК будет 38 ° C, при условии, что разница температур 37 ° C. Эти TEC работают отлично и охлаждают очень хорошие 30 Вт (10-20 Вт – гораздо более реалистичная цифра, 30 Вт – это, по сути, желаемое за действительное). Конечно, обе стороны все еще теплее комнатной, но чего вы ожидали? Вы вкладываете в него 100 Вт. Конечно, температура выше комнатной. Благодаря тому, что TEC выполняет свою работу, и делает это очень хорошо, одна сторона всего лишь на , немного выше комнатной температуры.

Итак, исходя из того, что вы сказали, похоже, что ваши ТИК работают отлично. Единственная реальная проблема, к сожалению, – это ваши ожидания. В ТИК нет ничего плохого.

Если вы действительно хотите охладить что-то ниже комнатной температуры, это также означает, что горячая сторона должна быть близка к комнатной. Вы делаете это, ограничивая количество тепла, которое вы фактически перекачиваете с помощью каждого TEC, запускаете их на долю от их номинальной мощности и получаете максимально смехотворно высокое охлаждение горячей стороны, насколько это возможно. Самый простой способ сделать это – просто уменьшить количество рассеиваемой мощности. Ваше охлаждение достаточно для их непрерывной работы, но только в том случае, если они должны отводить гораздо меньше тепла.

Однако было перемещено так мало тепла, что разница температур стала слишком большой, и они начали конденсировать влагу из воздуха. Конденсация влаги из воздуха происходит не только как побочный эффект – для получения фазового перехода в материале требуется преодоление его скрытой теплоты .Это то же самое, что поддерживает температуру в кастрюле с кипящей водой. Вся тепловая энергия уходит на превращение воды в пар, и никакая из них не идет на ее дальнейшее нагревание.

Если ваши ТЕС конденсируют воду, то вся мощность, которую они выкачивают, используется для превращения водяного пара в жидкую воду, и ни одна из них не пойдет на охлаждение влажного воздуха. Вы хотите, чтобы холодная сторона ТИК не становилась холоднее точки росы, или сделать чемодан воздухонепроницаемым (что в любом случае должно быть, если вы ожидаете, что внутренняя часть останется прохладной), чтобы ТЕС могли полностью осушать воздух внутри чемодан, после чего они, наконец, начнут охлаждать воздух.

Попробуйте снизить мощность и используйте алюминиевые пластины на холодной стороне, а не радиаторы и вентиляторы. Вам нужен теплораспределитель на холодной стороне, просто что-то для увеличения площади поверхности и некоторой тепловой массы. С радиаторами и вентиляторами количество перемещаемого тепла настолько велико, что эффективность упала до такой степени, что ТЕС в основном просто охлаждают свое собственное тепло и мало что еще.

И, конечно же, возьмите любую стратегию охлаждения, которая является горячей стороной, сделайте ее вдвое лучше, сократив вдвое свои ожидания в отношении производительности, и тогда, я думаю, вы наконец добьетесь желаемых результатов.

Создайте подставку для пельтье, чтобы кофе оставался теплым или холодным

В 1798 году Жану Шарлю Атанасу Пельтье было всего 13 лет, и, хотя он происходил из малообразованной семьи в сельской местности Франции, люди уже начали замечать интеллектуальные таланты юноши.

Помимо того, что он был заядлым читателем практически любой книги, которую он мог достать, Пельтье проявил способность устанавливать часы. Его семья была слишком бедной, чтобы продолжить его общее образование, поэтому отец отдал его в ученики часовщику.Молодой Пельтье находил своего хозяина, месье Брауна, крайне неприятным и чрезвычайно властным человеком. Браун запретил Пельтье заниматься чем-либо, кроме часового дела. Но по ночам Пельтье тайком читал при свечах. Так было до тех пор, пока Браун не обнаружил его и не убрал все свечи из своей комнаты. Даже тогда Пельтье пытался читать в своем окне при свете полной луны. Снова Браун обнаружил его и помешал
сделать даже это. Это была последняя капля: «Да хватит!» Пельтье заплакал и убежал в Париж.

Жизнь в Париже была лучше. Он нашел работу, пожалуй, у самого уважаемого часовщика во всей Франции: Авраама Луи Бреке. Пельтье стабильно работал на Бреке до 1815 года, когда он получил значительное наследство от матери своей жены. Эта финансовая свобода дала ему возможность выйти за рамки часового дела. Впервые в жизни Пельтье смог посвятить себя тому, что любил больше всего: учебе. Он читал все, что попадалось ему в руки: беллетристику Вольтера, философию Руссо, но больше всего книги по науке.

С каждой прочитанной книгой Пельтье становилось все более любопытным. Вскоре он отказался от чтения и начал проводить эксперименты. Немногие ученые с таким энтузиазмом занимались столькими разными областями. Он препарировал животных, наблюдал за ночным небом, исследовал химические процессы и предсказывал погоду среди десятка других занятий. Но больше всего его помнят сегодня за его эксперименты с электричеством.

В 1834 году Пельтье обнаружил, что когда он заставлял электрический ток течь по цепи, состоящей из двух разных проводников, в местах соединения разнородных проводов происходило нечто замечательное.В зависимости от направления тока один спай становился горячим, а другой – холодным. Чем больше подавалось напряжение, тем горячее и холоднее становилось.

Это явление теперь известно как эффект Пельтье и является ключевой идеей при разработке многих прецизионных инструментов, спутников, тепловых насосов, осушителей и даже холодильников для вина.

Научные принципы, лежащие в основе эффекта Пельтье, сложны, но в двух словах они работают следующим образом: для заданного напряжения количество энергии, которым обладают электроны при прохождении через проводящие провода, различается в зависимости от материала электрического проводника.В электрических соединениях между различными типами проводников плавный поток электронов прерывается, вызывая эквивалент электронной пробки. С одной стороны от затора электроны отводят избыточную энергию в окружающую среду, чтобы они могли войти в новый проводник. Здесь становится жарко. На другом стыке электроны делают противоположное: вынуждены поглощать энергию из своего окружения, они делают эту сторону холодной.

Вскоре инженеры и ученые выяснили, что эта сверхпростая схема (всего лишь пара соединенных вместе проводов разных типов и батарея) имеет множество интересных применений.Имея только источник напряжения и два типа проводов, можно создать электрическое устройство, которое нагревает и охлаждает без движущихся частей.

В этом выпуске журнала Remaking History мы воспользуемся термоэлектрическим принципом мсье Пельтье, чтобы сконструировать настольную подставку для напитков, которая может нагревать и охлаждать чашку – по вашему выбору – одним щелчком переключателя.

МАТЕРИАЛЫ

Трансформатор настенный, 12В 1.5А
Болты, ¼ ”× 2½”, с полной резьбой (4) с гайками
Шайбы, внутренний диаметр ¼ ”(12)
Вентилятор охлаждения, 12В, квадрат 50мм
Радиатор с алюминиевым оребрением, примерно 70 мм × 70 мм × 25 мм Скорее всего, вы не найдете точно такого размера, но все, что близко, подойдет.
Алюминиевые полосы толщиной 1¼ ”× ½” × 0,019 ″ (4) Вы можете купить алюминиевый лист в строительном магазине и отрезать его до нужного размера ножницами для жести. Для безопасности закруглите и подпилите все края.
Двухполюсный двухпозиционный переключатель (DPDT), также известный как переключатель «вкл-выкл-вкл»
Проектная коробка, примерно 1½ “× 2” × 2½ “
Монтажный провод, изолированный, калибр 22, красный и черный (по 2 фута)
Термоэлектрические модули Пельтье, 40 мм × 40 мм, 12 В, 6 А (2) В модулях Пельтье используется эффект Пельтье для нагрева и охлаждения.Они сделаны из двух керамических пластин, размещенных на противоположных сторонах массива полупроводников.
Термоклей в тюбике

ИНСТРУМЕНТЫ

Сверло с долотами 5/16 ″ и ½ ”
Кусачки / устройства для снятия изоляции
Маленькие разводные гаечные ключи (2) и / или отвертку в соответствии с головками болтов
Ножницы для жести
Файл

Все последующие шаги см. На схеме сборки.

1.Используя отверстия на корпусе вентилятора в качестве шаблона, отметьте места для сверления отверстий на плоской стороне алюминиевого радиатора. Просверлите отверстия диаметром 5/16 ″ в корпусе радиатора, как показано.

2. Согните алюминиевые полосы в L-образные формы и просверлите отверстие 5/16 ″ в каждой. Вам нужно будет сформировать L на основе вашей конкретной чашки для напитка. Смотрите выше, как они будут размещены на верхней части устройства.

3. Соберите L-образные алюминиевые полосы, радиатор и охлаждающий вентилятор в единый узел, используя болты ¼ ”, как показано, с помощью двух небольших разводных гаечных ключей или отвертки.Поместите шайбы между головкой болта и полосами, вентилятором и радиатором, а также вентилятором и гайкой.

4. Просверлите отверстие под шток переключателя DPDT в центре коробки для проекта. Обычно это ½ дюйма в диаметре, но для уверенности измерьте шток переключателя. Просверлите аналогичное отверстие в противоположной стене проектной коробки, чтобы пропустить провода, как показано.

5. Подключите каждый модуль Пельтье к 12-вольтному настенному трансформатору и отметьте, какая сторона блока нагревается, а какая – холодная.

6. Используйте термоклей, чтобы приклеить модули Пельтье друг к другу горячей стороной вниз к плоской стороне радиатора, как показано на рисунке B. Двойное соединение модулей обеспечивает больший эффект нагрева и охлаждения, чем одиночный модуль.

7. Используйте кусачки и инструмент для зачистки проводов, чтобы подключить устройство, как показано на электрической схеме ниже, чтобы подставка имела три положения. Когда переключатель находится в верхнем положении, охлаждаемые стороны блоков Пельтье находятся сверху. Когда переключатель находится в нижнем положении, блоки Пельтье будут иметь теплые стороны вверх.Когда переключатель находится в среднем положении, устройство выключено.

На изображении ниже показано, как выполняются «перекрестные» подключения проводов между клеммами на переключателе DPDT.

Закройте коробку проекта. Ваша подставка для Пельтье готова.

ВПЕРЕДИ – БЫТЬ ГОРЯЧИМ И ХОЛОДНЫМ

Чтобы использовать подставку Peltier Coaster, подключите настенный трансформатор к розетке и переведите переключатель в верхнее положение. Держите руку возле верхней поверхности модуля Пельтье, чтобы определить, не становится ли он холодным.Переведите переключатель в нижнее положение, чтобы убедиться, что он нагревается.

Если подставка не нагревается или не охлаждается, проверьте соединения и убедитесь, что устройство подключено правильно.

Металлические чашки лучше всего подходят для подставки Пельтье (рисунок). Наслаждайтесь теплым или холодным напитком!

Удивительный генератор Зеебека

Эффект Зеебека – это обратный эффект Пельтье: получить мощность 5 В от пламени свечи.Классика из Make: Volume 15.

Камера Вильсона с охлаждением Пельтье

Atomic Punk – постройте камеру Вильсона своими руками, чтобы сделать видимыми радиоактивные частицы и гамма-лучи.

Охлажденный напиток для напитков

Пельтье + помпа = охладите и раздайте ваш любимый напиток, температура регулируется безделушкой Adafruit.

Самодельный суперкулер своими руками – RMCybernetics

Целью этого проекта было создание простого устройства, способного сохранять компоненты как можно более прохладными, используя общие детали и материалы.Показанное здесь устройство способно поддерживать температуру приблизительно -50 ° C.

На изображении слева показана открытая поверхность теплового насоса Пельтье, который обычно находится под хорошо изолированной защитной оболочкой с металлическим основанием.

Некоторые тепловые насосы Пельтье установлены на большом радиаторе (с вентилятором) и окружены изоляционным материалом, за исключением холодной поверхности. Используя термоэлектрический эффект элементов Пельтье, тепло может быстро отводиться от этой поверхности, но только до тех пор, пока радиатор может рассеиваться в окружающем воздухе.Большой радиатор и вентилятор можно найти в компьютерных магазинах, поскольку они необходимы для охлаждения процессора вашего компьютера.

Простое приклеивание компонента к поверхности теплового насоса обеспечит достаточно эффективное охлаждение, но только при наличии большой площади соприкасающейся поверхности. Для компонентов более округлой или неровной формы, таких как лазерные диоды, можно использовать очень холодную жидкость для окружения устройства. Эта жидкость должна выдерживать очень низкие температуры без замерзания и быть очень летучей (легко испаряется).Что-то вроде жидкого азота или гелия было бы замечательно, но это не то, что вы можете просто купить в местном хозяйственном магазине. В этом проекте используется «Морозильный спрей», который обычно можно найти в магазинах, торгующих сантехническими принадлежностями. Этот спрей быстро испаряется при контакте с объектами комнатной температуры, отводящими от него тепло. Медленно распыляя Freezer Spray в небольшой контейнер, такой как крышка, можно собрать его как жидкость. Жидкость можно налить в небольшой металлический контейнер, который стоит на поверхности холодного теплового насоса.Этот металлический контейнер также окружен изоляционным материалом, например полистиролом.

Когда тепловые насосы и вентилятор работают, должна быть возможность предотвратить испарение жидкости, позволяя погружать компоненты в воду для охлаждения.

Для большинства тепловых насосов / термоэлектрических модулей Пельтье требуется нестандартное напряжение постоянного тока (например, 8,4). Хотя такое устройство будет нормально работать при более низком напряжении, вы не получите полного охлаждающего потенциала элемента Пельтье.Хороший способ питания этих устройств – использовать широтно-импульсную модуляцию, чтобы вы могли точно регулировать среднюю мощность, протекающую через устройство. Наш модулятор импульсов мощности является идеальным источником питания для модулей Пельтье.

Доступные детали: тепловые насосы, тепловая смесь, схемы управления питанием, БП, радиаторы

Мини-холодильник с модулями Пельтье | Охладитель Пельтье

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

Это руководство по разработке небольшого твердотельного кулера основано на широко распространенном чипе Пельтье. Чип Пельтье – это термоэлемент, который использует эффект Пельтье для реализации теплового насоса. В нем две тарелки, одна холодная, а другая горячая.Между пластинами соединены несколько термопар. При подаче надлежащего напряжения 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. Его также часто называют микросхемой термоэлектрического охладителя (TEC). Короче говоря, при приложении постоянного тока (DC) к микросхеме TEC возникает разница температур между передней и задней частью устройства (эффект Пельтье), и вы получаете горячую и холодную поверхность.TEC1-12706 – это обычный термоэлектрический охлаждающий чип, доступный у большинства трейдеров eBay.

В TEC1-12706 буква C после TE указывает «стандартный размер», а 1 означает «одноступенчатое» TEC. Затем следует тире. Первые три цифры после тире указывают количество термопар внутри ТЕС. Здесь 127 пар. Следующие две цифры обозначают номинальный рабочий ток для Пельтье. Итак, 06 означает «6 ампер».

Охладитель Пельтье

Охладитель Пельтье – это охлаждающий двигатель, содержащий элемент Пельтье (микросхему ТЕС).Когда через микросхему ТЕС пропускается постоянный ток, низкотемпературная сторона поглощает тепло, а высокотемпературная сторона излучает тепло, создавая разницу температур на двух поверхностях. Однако, поскольку излучаемое тепло больше реагирует на количество электричества, вводимого в модуль, чем поглощаемое тепло, если постоянный ток постоянно пропускается через чип, выделяемое тепло превышает поглощенное тепло, и обе стороны блока становятся горячими. По этой причине очень важно подключить микросхему TEC к радиатору, например, к алюминиевым пластинам, чтобы эффективно рассеивать излучаемое тепло.

Короче говоря, когда на микросхему ТЕС подается постоянное напряжение, положительные и отрицательные носители заряда в матрице гранул поглощают тепловую энергию от одной поверхности подложки и передают ее подложке на противоположной стороне. Поверхность, на которой поглощается тепловая энергия, становится холодной, а противоположная поверхность, на которой выделяется тепловая энергия, становится горячей!

Кулер Пельтье также включает в себя мощную комбинацию радиатора и вентилятора для охлаждения микросхемы TEC. В таблице ниже представлены характеристики микросхемы термоэлектрического охладителя TEC1-12706.Вы можете купить радиатор процессора и вентилятор с почти такими же характеристиками, что и вентилятор процессора для процессоров AMD: 80,6 × 80,6 × 69,4 мм3 с радиатором с алюминиевыми ребрами. 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 продавцов на eBay и / или Amazon (см. Рис. 1).

Рис.1: Ключевые компоненты для самодельного охладителя Пельтье
Микросхема TEC и базовый тест
Перед тем, как начать реальное строительство с микросхемой ТЕС, проверьте ее на предмет надлежащего рабочего состояния.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 в течение 10–30 секунд. После этого вы можете проверить микросхему TEC с помощью кончика пальца или цифрового термометра, чтобы убедиться, что одна сторона микросхемы горячая, а другая холодная. Просто отметьте горячие и холодные поверхности чипа TEC (например, буквами H и C) с помощью любого перманентного маркера.
Рис. 2: Тестирование микросхемы TEC
Включение питания
Двигатель охладителя в сборе (микросхема термоэлектрического охладителя, радиатор и вентилятор охлаждения, все в сборе) может питаться от блока / модуля импульсного источника питания (SMPS) 12 В, 6 А +, как показано на рис.3. Или попробуйте аккумулятор SMF 12 В / 7 Ач. Если все в порядке, через несколько секунд на тарелке появятся следы инея.
Рис. 3: 6A-8A, импульсный источник питания 12 В
Обратите внимание, что основная функция микросхемы Пельтье – охлаждение, а микросхемы Пельтье имеют разные номинальные мощности, соответствующие тому, насколько быстро холодная сторона может охладить объект. Другой обычно указываемый коэффициент – это дельта-Т (dT), которая представляет собой максимальную разницу между температурами с обеих сторон.
Кроме того, чипы Пельтье не работают в соответствии со спецификациями, за исключением случаев, когда есть что-то, что помогает отводить тепло с горячей стороны.Вот почему нужен мощный радиатор. Это окружающий воздух с его температурой, в которой рассеивается тепло.
Итак, собранный и протестированный двигатель кулера теперь можно использовать для создания собственного мини-холодильника, кулера или миниатюрного кондиционера. Мы надеемся, что поиск в Google даст вам интересные идеи по этому поводу.
Контроллеры / драйверы TEC
Иногда требуется специальный контроллер / драйвер ТЕС. Конечно, существует множество устройств для продвинутых приложений.На eBay вы можете найти несколько устройств, которые подойдут для этой работы. На рис. 4 показано такое многофункциональное устройство, неожиданно имеющее один канал обратной связи для приема входных сигналов от термистора NTC для стабилизации температуры.
Рис. 4: Контроллер Пельтье sPLC-10
Контроллер ТЕС регулирует ток, подаваемый на микросхему Пельтье, в соответствии с желаемой температурой объекта и фактической измеренной температурой объекта. Чтобы иметь возможность контролировать температуру объекта, вы должны разместить датчик на объекте.Обратите внимание, что важно разместить датчик как можно ближе к критической точке на объекте, где вам нужно поддерживать желаемую температуру.
Поскольку вентиляторное охлаждение радиатора снижает тепловое сопротивление радиатора окружающему воздуху, большинство высокопроизводительных контроллеров ТЕС имеют выделенные выходы управления вентиляторами, поддерживаемые методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Следовательно, вентилятор увеличивает тепловые характеристики и уменьшает разницу температур (dT), позволяя использовать радиаторы меньшего размера.
Коэффициент полезного действия
Важным показателем при выборе элемента Пельтье является коэффициент полезного действия (COP). COP определяется как количество тепла, поглощаемое на холодной стороне, деленное на входную мощность элемента Пельтье. Результатом максимального COP является минимальная входная мощность Пельтье. Таким образом, радиатор должен рассеивать минимальное общее количество тепла. Более низкая температура радиатора приводит к более низкому dT. Таким образом, можно использовать радиаторы меньшего размера, что обеспечивает более компактную конструкцию.С другой стороны, при оптимизации затрат следует использовать конструкцию с более низким КПД.
DC или PWM?
Существует два режима питания / контроллера для термоэлектрических охладителей, работающих на эффекте Пельтье: постоянный ток и ШИМ. Хотя во многих ситуациях ШИМ используется для управления элементами Пельтье, большинство производителей элементов Пельтье предлагают режим постоянного тока и прямо не рекомендуют прямое ШИМ-управление элементами Пельтье.
Сообщается, что элементы Пельтье, управляемые ШИМ, всегда менее эффективны, чем приложения, управляемые постоянным током.Еще одна проблема с режимом PWM – это электромагнитные помехи (EMI) в проводке к элементу Пельтье.
Некоторые эксперты рекомендуют использовать ШИМ с L-C фильтром, чтобы получить чистый ток возбуждения на более высоких частотах, в то время как другие предпочитают сравнительно простой режим постоянного тока. В любом случае, согласно документации, для достижения хорошей стабильности важно, чтобы ток возбуждения был постоянным и плавным с очень низкой пульсацией и шумом. Волны снижают охлаждающую способность элемента Пельтье.
Линейный или ИИП?
Существует два популярных решения для создания необходимого постоянного тока для управления элементами Пельтье – линейное и SMPS.Поскольку элементы Пельтье / линейные блоки питания питаются постоянным током, линейные блоки питания будут работать оптимально, но они имеют низкий КПД. С другой стороны, блоки SMPS имеют высокий КПД (> 90%), поскольку их электронная конструкция приводит к меньшим потерям. По этой причине не рекомендуется использовать линейные источники питания для управления элементами Пельтье.
Примечание автора
В этой статье рассказывается об основах и некоторых идеях, которые помогут стимулировать воображение и творческие способности.Читатели могут приобрести большинство ключевых компонентов на eBay.in, а модуль SMPS XK2412DC и контроллер Пельтье SPLC-10 – на зарубежных рынках.
Эта статья была впервые опубликована 7 апреля 2018 г. и обновлена 17 января 2020 г.
Термоэлектрический генератор
: как построить один
Термоэлектрический генератор
– это полупроводниковое устройство, которое преобразует разницу тепла между двумя слоями в электричество.
Он принадлежит к классу материалов, называемых «термоэлектриками», и является одной из самых больших надежд автомобильной промышленности в отношении экономии, получаемой от двигателя внутреннего сгорания. Его также называют «генератором Пельтье».”
С генератором Пельтье автомобиль может эффективно снизить расход топлива за счет рекуперации части энергии, которую двигатель теряет в виде тепла, и передачи ее аккумулятору, тем самым помогая питать электронику автомобиля и даже кондиционер. В случае гибридных автомобилей термоэлектрический генератор также может преобразовывать тепло в движение.
Вот как вы можете самостоятельно разработать термоэлектрический генератор Пельтье в домашних условиях:
1. Берем два радиатора
Они должны быть достаточно большими для ваших нужд и смочить их термопастой в том месте, где блок Пельтье застрянет (вы можете найти его в любом IT-магазине / RadioShack).
2. Изготовить теплоизолятор
Это для разделения двух радиаторов. Это может быть что угодно, если только оно соответствует максимальной температуре вашего приложения (не плавится). Изолятор не должен быть толще блока Пельтье, который вы устанавливаете между радиаторами. Вырежьте отверстие по размеру и форме элемента Пельтье, чтобы оно идеально входило в изолятор. Также освободите место для двух проводов.
3. Соберите генератор
Соедините два радиатора, изолятор с элементом Пельтье и установите источник тепла на один из радиаторов.Чем дольше вы ждете, тем выше напряжение и ток (мощность), которые вы получаете от устройства Пельтье.
Конечно, у всего есть свои ограничения, но с блоком размером с тот, который показан в следующем видео, вы легко сможете управлять небольшими гаджетами, которые есть у вас дома. Более крупный термоэлектрический генератор послужит более высоким целям.
Посмотрите видео и сделайте то же самое! Удачи!

(Посещений 17381 раз, сегодня 1 посещений)
Термоэлектрические эффекты, эффекты Пельтье и Зеебека
A Модуль Пельтье
Термоэлектрический эффект включает:
использование электричества для создания разницы температур или
с использованием разницы температур для выработки электроэнергии.
При использовании электричества для создания температуры разница, это более конкретно называется Эффект Пельтье. Разница температур чаще всего используется для сделать охлаждение чего-то вроде воды или еды. Коммерчески доступные модули для этого называются Модули Пельтье или термоэлектрические охладители (TEC). Один показан на фото справа.
При использовании разницы температур до генерировать электричество, это более конкретно называется Эффект Зеебека.Коммерчески доступные модули для этого называются термоэлектрические генераторы (ТЭГ). Они похожи на фото справа.
Модуль Пельтье /
термоэлектрический охладитель (ТЕС)
термоэлектрический генератор (ТЭГ)
Используется для охлаждение производство электроэнергии
Эффект Эффект Пельтье Эффект Зеебека
Максимальная
температура от 100 ° C до 110 ° C
(от 212 ° F до 230 ° F) от 200 ° C до 300 ° C
(от 400 ° F до 500 ° F)
Номера деталей
часто содержат 31, 71, 127 30, 70, 126
Обратите внимание, что эффективность у них очень низкая, около 5%. Есть некоторые работы над гораздо более эффективными, но у них есть еще предстоит выйти на рынок.
Охлаждение с помощью модуля Пельтье / термоэлектрического охладителя (TEC)
Как показано на фотографиях ниже, когда вы подключаете электричество к В модуле тепло забирается с одной стороны и передается другой стороне. Все, что соприкасается со стороной охлаждения, станет холоднее. Показанный здесь модуль охлаждения выпускается серийно. один и называется модулем Пельтье или термоэлектрическим охладителем. (TEC).
Как работает охлаждение Пельтье / термоэлектрическое охлаждение.
Однако вам нужно каким-то образом убрать тепло с горячей стороны. в противном случае он просто накапливается, и все это нагревается. Один из способов сделать это – использовать радиатор и вентилятор, как показано ниже. Горячая сторона модуля прочно прикреплена к радиатору, желательно с термопастой между ними, чтобы помощь в передаче тепла.Для дополнительной помощи вентилятор прикреплен к радиатор, чтобы всасывать воздух через радиатор и отводить его. Как воздух проходит над ребрами радиатора, отводит тепло от плавники.
Радиатор.
Вентилятор.
Модуль, прикрепленный к радиатору.
Вентилятор прикреплен к радиатору.
Чтобы продемонстрировать это охлаждение, я устроил термоэлектрическое охлаждение. модуль, как показано ниже, с модулем вверх и достаточно места внизу вентилятор для отвода воздуха. Затем я полил модуль водой. и примерно через 3 минуты вода превратилась в лед.
Установка для термоэлектрического охлаждения.
Жидкая вода…
… превратился в лед.
Доказательство льда.
Видео – Охлаждение модуля Пельтье – Эффект Пельтье
Следующее видео показывает демонстрацию изготовления льда, о которой шла речь. над. Он также показывает, где я взял свой модуль Пельтье и электронику. из а также показывает некоторые тесты эффективности.

Эксперименты по охлаждению на эффекте Пельтье
20 сентября 2020 г. | от: ELECTRONOOBS
Охлаждающее устройство Пельтье представляет собой термоэлектрический полупроводниковый компонент, который может обеспечивать охлаждение без движущихся частей. Он очень прост в использовании, он может быть как очень холодным, так и очень горячим! Сегодня мы проведем несколько экспериментов с обычным и недорогим охлаждающим устройством Пельтье.
Введение

Возможность охлаждения воздуха или теплообмена имеет решающее значение во многих ситуациях. От компьютерных микросхем, которые не должны перегреваться, до космических аппаратов, которые должны выдерживать экстремальные температуры, разработка систем охлаждения – это большой бизнес. Большинство из нас знакомо с кондиционированием воздуха. За счет снижения температуры и влажности они позволяют нам жить и работать в условиях, которые в противном случае были бы неудобными или даже невыносимыми.Даже в прохладном климате в центрах обработки данных используются кондиционеры для поддержания комфортной рабочей температуры оборудования (и персонала). В обычном кондиционировании воздуха используется хладагент или хладагент, который циркулирует по трубам, насосам, испарителям и конденсаторам, чтобы отводить тепло и отводить его наружу. Он эффективен и действенен, но при этом занимает много места.
Существуют также приложения, в которых обычное кондиционирование воздуха нецелесообразно или даже невозможно.
Введите устройство Пельтье.Этот полупроводниковый компонент может осуществлять теплообмен без каких-либо движущихся частей. Он идеально подходит для охлаждения компьютерных микросхем, а также для создания небольших охлаждающих устройств для личного пользования. Он также используется в космических кораблях, поскольку обычное кондиционирование воздуха не работает в условиях низкой гравитации.
Мы не будем строить космические корабли в мастерской, по крайней мере, сегодня. Но мы можем использовать недорогие устройства Пельтье, обеспечивающие охлаждение для небольших проектов, или просто для интересных и увлекательных экспериментов.

Эффект Пельтье

В 1834 году французский физик по имени Жан Шарль Атаназ Пельтье обнаружил, что прохождение тока через два разнородных металла может вызвать повышение или понижение температуры на стыке двух металлов.
Пельтье экспериментировал с проволокой из меди и висмута. Он обнаружил, что когда ток течет от меди к висмуту, на стыке выделяется тепло. Он также обнаружил, что верно и обратное: когда между висмутом и медью протекает ток, соединение становится холоднее. Это явление получило название эффекта Пельтье.
Эффект Зеебека

Эффект, тесно связанный с эффектом Пельтье, – это эффект Зеебека. Эффект Зеебека назван в честь немецкого физика Томаса Иоганна Зеебека, который открыл этот эффект в 1821 году, однако на самом деле он наблюдался еще в 1794 году итальянским ученым Алессандро Вольта. Если это имя звучит знакомо, Вольта – действительно джентльмен, в честь которого назван Вольт. Эффект Зеебека по сути противоположен эффекту Пельтье. Эффект Зеебека описывает преобразование тепла непосредственно в электричество на стыке различных типов проводов. Устройство Пельтье также можно использовать в качестве устройства Зеебека и наоборот, хотя эффективность обоих ограничена.Эффекты Пельтье и Зеебека относятся к категории термоэлектрических эффектов.
Современные устройства Пельтье

Вместо использования разнородных металлов в современных устройствах Пельтье используются полупроводники. Полупроводниковый охладитель Пельтье состоит из набора «ножек», состоящих из полупроводникового материала P- или N-типа. «Ножка» создается путем создания нескольких слоев материала подложки, уложенных таким образом, чтобы иметь некоторую высоту.Эти «ножки» расположены в матрице с чередованием материала P- и N-типа. Под и над матрицей размещается токопроводящий лист для обеспечения электрических соединений. Затем вся сборка помещается между теплопроводным изолятором, обычно керамическим. Это тип устройства Пельтье, с которым мы будем экспериментировать сегодня.
TEC1-12706 Охладитель Пельтье

Устройство Пельтье, которое мы собираемся использовать, представляет собой очень распространенный модуль, охладитель Пельтье TEC1-12706.Это небольшое устройство размером 40 мм x 40 мм, я измерил толщину своего модуля на 3,75 мм. Это модуль Пельтье стандартного размера, и вы обнаружите, что 40 мм x 40 мм также являются стандартным размером радиатора. Модуль имеет два вывода: красный и черный. Это для его питания, я использовал блок питания на 12 вольт для своего модуля. Поскольку модули Пельтье не очень эффективны, вам понадобится хороший ток, чтобы управлять им, я рекомендую использовать блок питания на 6 ампер.
Быстрое включение

Первый эксперимент посвящен самому простому! Все, что мы собираемся сделать, это очень ненадолго включить наш модуль, чтобы посмотреть, насколько нагревается горячая сторона.Я подчеркнул «очень кратко», и я имею в виду, что пара секунд – это все, что нужно для подходящего источника питания. Сначала я измерил температуру модуля перед его включением. Обратите внимание, что я поместил модуль на приспособление, чтобы удерживать его, вы же не хотите держать его в руке, когда проводите этот эксперимент! Поскольку это может быть ОЧЕНЬ жарко!
В моем случае он показал 20,8 по Цельсию, что примерно соответствует температуре окружающей среды в мастерской, когда я проводил измерения. Затем я подал питание от своего настольного 12-вольтового блока питания.Это привело к тому, что горячая сторона модулей сразу же нагрелась, и я отключил питание примерно через 2 секунды. Затем я сделал еще одно измерение температуры. Как видите, температура резко повысилась всего за пару секунд! Из-за того, что я держал модуль, «холодная» сторона была совсем не такой холодной, мой джиг отводит тепло в обе стороны. И поскольку модуль Пельтье создает разницу температур, он не был бы таким холодным, даже если бы я использовал устройство для изоляции двух сторон.Во всяком случае, этот эксперимент иллюстрирует, насколько важно иметь радиатор на горячей стороне. Что мы и будем делать дальше.
Перед
После
Изготовление льда в мастерской!

или последний эксперимент с модулем Пельтье, я собираюсь использовать модуль для чего-то, для чего он не предназначен.

	Модуль Пельтье / термоэлектрический охладитель (ТЕС)	термоэлектрический генератор (ТЭГ)
Используется для	охлаждение	производство электроэнергии
Эффект	Эффект Пельтье	Эффект Зеебека
Максимальная температура	от 100 ° C до 110 ° C (от 212 ° F до 230 ° F)	от 200 ° C до 300 ° C (от 400 ° F до 500 ° F)
Номера деталей часто содержат	31, 71, 127	30, 70, 126