Peltierův prvek vyrobený z diod. Peltierův prvek, také známý jako termoelektrický modul

Chladicí zařízení se v našich životech tak pevně usadilo, že je dokonce těžké si představit, jak bychom se bez něj obešli. Klasická provedení chladiva však nejsou vhodná pro mobilní použití, například jako cestovní chladicí taška.

K tomuto účelu se používají instalace, ve kterých je princip činnosti založen na Peltierově jevu. Pojďme si o tomto fenoménu krátce povědět.

Co je to?

Tento termín označuje termoelektrický jev objevený v roce 1834 francouzským přírodovědcem Jeanem-Charlesem Peltierem. Podstatou efektu je uvolňování nebo absorpce tepla v oblasti, kde jsou v kontaktu různé vodiče, kterými prochází elektrický proud.

V souladu s klasickou teorií existuje pro tento jev následující vysvětlení: elektrický proud přenáší elektrony mezi kovy, které mohou urychlovat nebo zpomalovat jejich pohyb v závislosti na rozdílu kontaktních potenciálů ve vodičích z různých materiálů. V souladu s tím se s nárůstem kinetické energie přeměňuje na tepelnou energii.

Na druhém vodiči je pozorován opačný proces, který vyžaduje doplnění energie v souladu se základním fyzikálním zákonem. K tomu dochází v důsledku tepelných vibrací, které způsobují ochlazení kovu, ze kterého je vyroben druhý vodič.

Moderní technologie umožňují vyrábět polovodičové prvky-moduly s maximálním termoelektrickým účinkem. Má smysl krátce mluvit o jejich designu.

Konstrukce a princip činnosti

Moderní moduly jsou konstrukce sestávající ze dvou izolačních desek (obvykle keramických), mezi nimiž jsou umístěny sériově spojené termočlánky. Zjednodušené schéma takového prvku lze nalézt na obrázku níže.


Označení:

  • A – kontakty pro připojení ke zdroji energie;
  • B – horký povrch prvku;
  • C – studená strana;
  • D – měděné vodiče;
  • E – polovodič na bázi p-přechodu;
  • F – polovodič typu n.

Konstrukce je provedena tak, že každá strana modulu je v kontaktu buď s p-n nebo n-p přechody (v závislosti na polaritě). Kontakty p-n jsou vyhřívané, kontakty n-p chlazeny (viz obr. 3). V souladu s tím vzniká na stranách prvku teplotní rozdíl (DT). Pro pozorovatele bude tento efekt vypadat jako přenos tepelné energie mezi stranami modulu. Je pozoruhodné, že změna polarity napájení vede ke změně horkých a studených povrchů.


Rýže. 3. A – horká strana termočlánku, B – studená strana

Specifikace

Vlastnosti termoelektrických modulů jsou popsány následujícími parametry:

  • chladicí výkon (Q max), tato charakteristika je určena na základě maximálního přípustného proudu a teplotního rozdílu mezi stranami modulu, měřeno ve Wattech;
  • maximální teplotní rozdíl mezi stranami prvku (DT max), parametr je uveden pro ideální podmínky, jednotkou měření jsou stupně;
  • přípustný proud potřebný k zajištění maximálního teplotního rozdílu – I max;
  • maximální napětí Umax potřebné k tomu, aby proud Imax dosáhl špičkového rozdílu DTmax;
  • vnitřní odpor modulu – Odpor, udávaný v Ohmech;
  • koeficient účinnosti - COP (zkratka z angličtiny - koeficient výkonu), v podstatě se jedná o účinnost zařízení, ukazující poměr chlazení ke spotřebě energie. U levných prvků se tento parametr pohybuje v rozmezí 0,3-0,35, u dražších modelů se blíží 0,5.

Označení

Podívejme se, jak jsou dešifrována typická označení modulů na příkladu na obrázku 4.


Obrázek 4. Peltierův modul s označením TEC1-12706

Označení je rozděleno do tří smysluplných skupin:

  1. Označení prvku. První dvě písmena jsou vždy nezměněna (TE), což znamená, že se jedná o termočlánek. Další označuje velikost, mohou tam být písmena „C“ (standardní) a „S“ (malá). Poslední číslo udává, kolik vrstev (kaskád) je v prvku.
  2. Počet termočlánků v modulu zobrazený na fotografii je 127.
  3. Jmenovitý proud je v ampérech, pro nás je to 6 A.

Stejným způsobem se čtou i označení ostatních modelů řady TEC1, např.: 12703, 12705, 12710 atd.

Aplikace

Navzdory poměrně nízké účinnosti jsou termoelektrické prvky široce používány v měřicích, výpočetních a domácích spotřebičích. Moduly jsou důležitým ovládacím prvkem následujících zařízení:

  • Mobilní chladicí jednotky;
  • malé generátory na výrobu elektřiny;
  • chladicí systémy v osobních počítačích;
  • Chladiče pro chlazení a ohřev vody;
  • odvlhčovače atd.

Uveďme podrobné příklady použití termoelektrických modulů.

Chladnička využívající Peltierovy články

Termoelektrické chladicí jednotky mají výrazně horší výkon než jejich kompresorové a absorpční protějšky. Mají však významné výhody, proto je jejich použití za určitých podmínek vhodné. Mezi tyto výhody patří:

  • jednoduchost designu;
  • odolnost proti vibracím;
  • nepřítomnost pohyblivých prvků (kromě ventilátoru foukajícího chladič);
  • nízká hladina hluku;
  • malé rozměry;
  • schopnost pracovat v jakékoli pozici;
  • dlouhá životnost;
  • nízká spotřeba energie.

Tyto vlastnosti jsou ideální pro mobilní instalace.

Peltierův článek jako generátor elektřiny

Termoelektrické moduly mohou fungovat jako generátory elektřiny, pokud je jedna z jejich stran vystavena nucenému ohřevu. Čím větší je teplotní rozdíl mezi stranami, tím vyšší je proud generovaný zdrojem. Bohužel maximální teplota pro tepelný generátor je omezena, nemůže být vyšší než bod tání pájky použité v modulu. Porušení této podmínky povede k poruše prvku.

Pro hromadnou výrobu tepelných generátorů se používají speciální moduly s žáruvzdornou pájkou, které lze zahřát na teplotu 300°C. V běžných prvcích, například TEC1 12715, je limit 150 stupňů.

Protože účinnost takových zařízení je nízká, používají se pouze v případech, kdy není možné použít efektivnější zdroj elektrické energie. Mezi turisty, geology a obyvateli odlehlých oblastí jsou však žádané tepelné generátory 5-10 W. Velké a výkonné stacionární instalace na vysokoteplotní palivo se používají k napájení plynových rozvodů, zařízení meteorologických stanic atd.


K chlazení procesoru

Relativně nedávno se tyto moduly začaly používat v systémech chlazení CPU osobních počítačů. Vzhledem k nízké účinnosti termočlánků jsou výhody takových konstrukcí spíše pochybné. Například pro chlazení zdroje tepla o výkonu 100-170 W (odpovídající většině moderních modelů CPU), budete muset utratit 400-680 W, což vyžaduje instalaci výkonného napájecího zdroje.

Druhé úskalí spočívá v tom, že nezatížený procesor uvolní méně tepelné energie a modul jej dokáže ochladit pod rosný bod. V důsledku toho se začne tvořit kondenzát, který zaručeně poškodí elektroniku.

Ti, kteří se rozhodnou vytvořit takový systém sami, budou muset provést řadu výpočtů, aby vybrali výkon modulu pro konkrétní model procesoru.

Na základě výše uvedeného není použití těchto modulů jako systému chlazení CPU nákladově efektivní, navíc mohou způsobit selhání počítačového vybavení.

Zcela jiná situace je u hybridních zařízení, kde se využívají tepelné moduly ve spojení s vodním nebo vzduchovým chlazením.


Hybridní chladicí systémy prokázaly svou účinnost, ale vysoká cena omezuje okruh jejich obdivovatelů.

Klimatizace založená na Peltierových prvcích

Teoreticky bude takové zařízení konstrukčně mnohem jednodušší než klasické klimatizační systémy, ale to vše souvisí s nízkým výkonem. Jedna věc je chladit malý objem ledničky, druhá věc je chladit místnost nebo interiér auta. Klimatizační jednotky využívající termoelektrické moduly spotřebují více elektřiny (3-4krát) než zařízení běžící na chladivo.

Pokud jde o použití jako systém klimatizace automobilu, výkon standardního generátoru nebude k provozu takového zařízení stačit. Jeho výměna za účinnější zařízení povede ke značné spotřebě paliva, což není nákladově efektivní.

Na tematických fórech se pravidelně objevují diskuse na toto téma a zvažují se různé domácí návrhy, ale plnohodnotný funkční prototyp ještě nevznikl (nepočítám-li klimatizaci pro křečka). Je docela možné, že se situace změní, až budou široce dostupné moduly s přijatelnější účinností.

Pro chladicí vodu

Termoelektrický prvek se často používá jako chladicí kapalina pro vodní chladiče. Konstrukce obsahuje: chladicí modul, termostatem řízený regulátor a ohřívač. Tato implementace je mnohem jednodušší a levnější než kompresorový okruh, navíc je spolehlivější a snadněji se ovládá. Existují však také určité nevýhody:

  • voda neochlazuje pod 10-12°C;
  • chlazení trvá déle než jeho kompresorový protějšek, proto není takový chladič vhodný do kanceláře s velkým počtem zaměstnanců;
  • zařízení je citlivé na vnější teplotu v teplé místnosti se voda neochladí na minimální teplotu;
  • Instalace v prašných místnostech se nedoporučuje, protože může dojít k ucpání ventilátoru a selhání chladicího modulu.
Stolní vodní chladič s Peltierovým prvkem

Vysoušeč vzduchu na bázi Peltierových prvků

Na rozdíl od klimatizace je implementace odvlhčovače pomocí termoelektrických prvků docela možná. Design je poměrně jednoduchý a levný. Chladicí modul snižuje teplotu chladiče pod rosný bod, v důsledku čehož se na něm usazuje vlhkost obsažená ve vzduchu procházejícím zařízením. Usazená voda je vypouštěna do speciální akumulační nádrže.


I přes nízkou účinnost je v tomto případě účinnost zařízení vcelku uspokojivá.

Jak se připojit?

S připojením modulu nebude problém, na výstupní vodiče musí být přivedeno konstantní napětí, jeho hodnota je uvedena v datovém listu prvku. Červený vodič musí být připojen ke kladnému pólu, černý vodič k zápornému pólu. Pozor! Obrácením polarity se obrátí pozice chlazených a vyhřívaných povrchů.

Jak zkontrolovat funkčnost Peltierova prvku?

Nejjednodušší a nejspolehlivější metoda je hmatová. Modul je nutné připojit k příslušnému zdroji napětí a dotýkat se jeho různých stran. U pracovního prvku bude jeden z nich teplejší, druhý chladnější.

Pokud nemáte po ruce vhodný zdroj, budete potřebovat multimetr a zapalovač. Proces ověření je poměrně jednoduchý:

  1. připojte sondy ke svorkám modulu;
  2. přiveďte zapálený zapalovač na jednu ze stran;
  3. Sledujeme hodnoty přístroje.

V pracovním modulu se při zahřátí jedné ze stran generuje elektrický proud, který se zobrazí na displeji zařízení.

Jak vyrobit Peltierův prvek vlastníma rukama?

Je téměř nemožné vyrobit si domácí modul doma, zejména proto, že to nemá smysl, vzhledem k jejich relativně nízkým nákladům (asi 4 až 10 $). Můžete si ale sestavit zařízení, které se vám bude hodit na túru, například termoelektrický generátor.


Pro stabilizaci napětí je nutné na IC čip L6920 sestavit jednoduchý převodník.


Vstup takového převodníku je napájen napětím v rozsahu 0,8-5,5 V a na výstupu bude produkovat stabilních 5 V, což je docela dost na dobití většiny mobilních zařízení. V případě použití klasického Peltierova článku je nutné omezit rozsah provozních teplot vyhřívané strany na 150 °C. Abyste se vyhnuli potížím se sledováním, je lepší jako zdroj tepla použít hrnec s vroucí vodou. V tomto případě je zaručeno, že se prvek nezahřeje nad 100 °C.

  • Energie a baterie,
  • DIY nebo Udělej si sám
  • Ahoj, jmenuji se Danil a jsem paranoidní. Moje paranoia spočívá v tom, že jsem přesvědčen o brzkém příchodu Velké polární lišky. Nezáleží na tom, v jaké podobě tato polární liška přijde - pokud zůstaneme naživu, pak s největší pravděpodobností budeme muset začít žít od nuly. A život je mnohem zábavnější, když máte čím dobíjet baterky a dozimetr. Pro ty, kteří si myslí totéž (stejně jako všechny zvědavé), žádám o stříhání níže (pozor, těžké fotky).

    Výzkumná část

    Proč vlastně Peltierův prvek? Mnohem logičtější je pořídit si svítilnu se svalovým pohonem („střevlík“), solární panely nebo v nejhorším případě postavit větrný mlýn. Dříve jsem si také myslel, že se střevlíky se dá docela dobře vyjít. Má ale spoustu pohyblivých částí, které vyrábí strýček Liao z levného plastu. První porucha v podmínkách Velké polární lišky - a zůstanete bez elektřiny.

    Ptáte se, proč ne solární panely? Nejsou zde žádné pohyblivé části. Souhlasím, odpovím, ale v podmínkách jaderné nebo sopečné zimy nebo pod dvoumetrovou betonovou střechou krytu není tak snadné chytit slunce.

    Větrný mlýn? Jakou plochu by měla mít lopatky, aby se mohla točit i při slabém větru? Opět pohyblivé části. Větrný mlýn je vhodný pro trvalou instalaci při vybavení dlouhodobého úkrytu.

    Po zvážení těchto argumentů jsem byl zoufalý. Ale brzy jsem náhodou narazil na web nepropadu.ru (žádná reklama, pouze odkaz na zdrojový materiál). Seděl jsem u toho nepřetržitě dva dny a během toho jsem narazil na velmi zajímavý článek o kamnech na dřevní štěpku vyrobených z počítačové napájecí jednotky s Peltierovým článkem na boku (odkaz na konci příspěvku). V komentářích bylo hodně skeptiků, ale autor psal, že telefon v klidu nabíjel z připojeného čínského DC-DC konvertoru... Chytlo mě to.

    Designová část

    Pro začátek jsem si objednal stejný Peltierův prvek od Číňanů na e-Bay (stačí na experimenty). Stálo mě to 320 rublů. Co mě potěšilo, bylo rychlé, sledování, ale bezplatné doručení. Navíc zboží bylo odesláno doslova hodinu po zaplacení (a to bylo v neděli).

    Zatímco Peltierův článek cestoval, promyslel jsem návrh budoucího termoelektrického generátoru, našel vhodný radiátor s ventilátorem (starodávný procesorový radiátor fungoval perfektně) a také vyhrabal na internetu obvod pro DC-DC měnič s maximální výstupní proud 1 ampér při napětí 5 voltů.

    Nepovažoval jsem za vhodné vyrobit kamna na štěpku podle příkladu z toho článku. Kov, ze kterého je počítačový hardware vyroben, je velmi měkký, při vystavení vysokým teplotám se „potopí“ a rychle vyhoří. Proto bylo rozhodnuto vyrobit „odnímatelnou verzi“ generátoru, která by mohla být namontována na straně stacionárního sporáku nebo opřena o hrnec stojící na ohni. A aby se zabránilo smažení Peltierova článku na otevřeném ohni za takových podmínek, bylo zapotřebí tepelně odolné, ale teplovodivé těsnění. K tomu se mi podařilo sehnat kus silného hliníkového plechu o rozměrech 100x120x5 milimetrů.

    K přitlačení Peltierova prvku k hliníkové podložce a následnému přitlačení chladiče k němu jsem se rozhodl použít dětskou kovovou stavebnici, kterou jsem kdysi koupil pro potřeby robotiky.


    Peltierův prvek ale dorazil a nastal čas montáže.

    Technologická část

    Měli jsme chladič, hliníkovou desku, Peltierův článek, hrst rádiových součástek, kus fólie PCB a různé šrouby a matice. dále si nepamatuji.

    Takže všechny komponenty jsou smontovány, můžete začít s montáží.


    Omlouvám se za na dvou místech označenou a provrtanou desku - až později mě napadlo, že by bylo fajn nafotit celý proces montáže od úplného začátku.

    První průšvih, který mě čekal, byl 12voltový standardní ventilátor na chladiči. Vzhledem k tomu, že budu vyrábět pouze 5 voltů a dokonce i při docela malém maximálním proudu, může to způsobit problém.

    Nejprve jsem nahodil návnadu ve všech prodejnách rádií a počítačů v Permu, ale nikde nebyl 5voltový ventilátor 80x80 milimetrů. A pokud ano, byly menší velikosti a s proudem větším než 200 mA, což bylo příliš.

    Pak jsem trochu kopal na eBay a zjistil jsem, že ventilátor, který jsem potřeboval, stál od 300 rublů. Ale nemělo smysl doufat v rychlé dodání, a tak jsem nechal tuto možnost jako zálohu.

    A až po tom všem hledání jsem uhodl připojit standardní 12voltový ventilátor k 5voltovému zdroji napětí. Ukázalo se, že docela dobře fouká a přitom nespotřebovává moc proudu. Proto jsem se rozhodl toho zatím nechat a po otestování případně objednat ventilátor na eBay.


    Označil jsem hliníkový plech a vyvrtal do něj dva otvory pro montáž chladiče a dva pro desku měniče napětí. Otvory jsem udělal o průměru 4 milimetry (pro šrouby od konstruktéra) a z vnější strany jsem je rozšířil na 7,5 milimetru, abych skryl hlavy šroubů. Ostré rohy jsem poté zaoblil pilníkem a po všech plochách desky a jemným brusným papírem jsem chodil po všech plochách desky, kde byl Peltierův prvek zalisován.


    V tuto chvíli jsem považoval zpracování substrátu za hotové a začal s výrobou měniče napětí.
    Impulsní zesilovač napětí je namontován na IC L6920, který začíná pracovat při vstupním napětí 0,8 voltu a umožňuje z jeho výstupu odstranit pevné napětí 3,3 nebo 5 voltů nebo proměnné od 1,8 do 5,5 voltu.

    Schéma převodníku je typické a převzato z katalogového listu.


    Pro získání 5 voltů na výstupu obvodu je větev 1 připojena ke společnému vodiči. Je také nakonfigurován pro výstup nízké úrovně na kolíku 3, když vstupní napětí klesne pod 1,5 voltu.

    Pro obvod byl položen plošný spoj, na který bylo zajištěno upevnění k podkladu pomocí stejných dílů z dětské designové sady. O přehřívání desky nemám strach, protože má vynucené chlazení proudem vzduchu vyfukovaným od chladiče.


    Musel jsem si pohrát s makrem pouzdra, které obsahovalo mikroobvod, který jsem koupil. Na stránkách obchodu bylo uvedeno, že to bylo v pouzdře SSOP-8. Jak se ukázalo, ve standardní sadě maker Sprint Layout žádný takový případ neexistuje. Našel jsem nákres pouzdra SSOP-8 a udělal makro, po kterém jsem desku nasměroval. Po zkušebním tisku se ukázalo, že mikroobvod je poněkud širší a nevejde se na jeho kontaktní podložky. Vygooglování konkrétního modelu čipu (L6920D) mě přivedlo na web Chip-Dip, kde jsem se dozvěděl, že IC s indexem D se vyrábí v pouzdře TSSOP-8. Poškrábal jsem se na hlavě, našel jsem nákres tohoto pouzdra, vytvořil makro a přeorientoval desku. Nyní se vše ukázalo jako správné.

    Deska byla vyrobena pomocí LUT a sestavena. Ukázalo se, že pájení pouzdra TSSOP-8 bez vysoušeče vlasů je velmi nepohodlné. Ale jsme ostřílení lidé, pájeli jsme mikroobvody FTDI s roztečí pinů 0,4 milimetru.


    Nyní můžete začít instalovat Peltierův článek a radiátor. Podklad a radiátor jsem v místech styku s prvkem natřel teplovodivou pastou. Výsledný „sendvič“ pak utáhl maticemi.


    Ukázalo se, že deska převodníku nesedí, vstupní konektor se opírá o radiátor, mírně jsem se přepočítal. Otočil jsem montážní držáky, zavěsil desku ven a přidal další dva držáky, aby byly prvky chráněny před mechanickým poškozením. Zde je to, čím jsme skončili:


    Nyní můžete zkontrolovat funkčnost generátoru. Zahříval jsem to na plynovém hořáku. Ventilátor jsem se rozhodl prozatím neinstalovat.

    Pro začátek se ukázalo, že jsem si spletl polaritu připojení prvku k převodníku. I když se vše zdálo být v pořádku - černý vodič je na mínus, červený vodič na kladný. Generátor však nechtěl pracovat. Pak jsem změnil polaritu spoje prvků.

    Generátor začal pracovat - nejprve se rozsvítily obě LED, signalizující přítomnost 5 voltů na výstupu a nízké napětí na vstupu, poté zhasla červená LED - napětí stouplo nad jeden a půl voltu.

    K mé nelibosti se ukázalo, že bez ventilátoru se po pár minutách provozu systému chladič znatelně zahříval. Takhle to nepůjde.

    Druhý den jsem šel po metalovém trhu a několika počítačových bleších trzích, ale když jsem se zeptal na 5voltové ventilátory, všude rozhodili rukama a doporučili mi, abych šel „tamhle na to místo“, kde jsem už byl. před pár minutami. V důsledku toho jsem šel domů s prázdnou.

    Doma jsem provedl pokus s napájením běžného 12voltového ventilátoru z 5voltového výstupu měniče. Výsledky mě nepotěšily - převodník se zjevnou neochotou vypnul červenou LED a ventilátor na několik sekund slabě cukal a snažil se nastartovat. Proud vzduchu od ventilátoru pracujícího na poloviční výkon na běžné chlazení nestačil - stejně rychle se zahřál chladič, i když už mě nepálil na prstech. Nakonec jsem se rozhodl ventilátor objednat z Ebay.

    Výsledek

    I přes nízkou účinnost Peltierova prvku v generačním režimu jsem přesto získal mezivýsledek - při připojení přenosné baterie s udávaným nabíjecím proudem 1000 mA na výstup měniče byl generátor schopen vyrobit proud cca. 600 mA. Myslím, že tento proud je docela dostačující k nabití většiny gadgetů v podmínkách Velké polární lišky.

    Až dorazí ventilátor (Ebay slibuje polovinu března až začátek dubna), zkontroluji chlazení. Navíc budete muset vyzkoušet provoz generátoru v „bojových“ podmínkách - při požáru.

    Omlouvám se za kvalitu fotek - nejsem moc fotograf. Odkaz na článek, který mě inspiroval.

    Pokračování tématu podomácku vyrobených zařízení.
    Tentokrát si povíme něco o teplotním generátoru založeném na Peltierových prvcích.


    Peltierovy prvky jsou takové malé (většinou 4x4 cm) věcičky, skládající se z keramických destiček a bimetalu mezi nimi, přes který při zahřívání jedné strany a ochlazování druhé vzniká elektrický proud. Nebo naopak přivedením proudu jednu stranu ohřejeme a druhou ochladíme. Tato vlastnost Peltierových prvků se využívá při výrobě přenosných ledniček, ale zajímá mě především generovací schopnost těchto zařízení.

    Opravdu, velmi pohodlné. Jednu stranu prvku ohřejete, druhou ochladíte – a získáte dostatečný proud a napětí na nabití například mobilního telefonu nebo jiných elektronických zařízení. Obecně mám problémy s elektřinou, nestává se to často, takže takovou věc životně potřebuji. Ne, solární panely samozřejmě mohou částečně vyřešit problém s nedostatkem elektřiny. To v této fázi obecně považuji za jeden z nejlepších zdrojů alternativní energie. Proto mám také solární baterii (o které budu mluvit později), malou, ale pro mě dostačující. Produkuje někde mezi 1 a 1,5 ampéru při napětí 5 až 15 voltů.

    Ale slunce není vždy tam, takže termogenerátor se ukázal jako potřebnější. Ano, i mimo civilizaci je to nutné a myslím, že survivalisty také takové věci zajímají.

    K vytvoření termogenerátoru nejsou vhodné všechny Peltierovy články, ale pouze ty, které udržují teplotu 300-400 stupňů. Samozřejmě je možné vyrobit generátor z běžných prvků, těch, které se používají v lednicích, ale pouze jako experiment. Protože jakmile se přehřejete, prvek selže. Vysokoteplotní prvky můžete zakoupit od Američanů nebo Číňanů. (Malá odbočka k Číňanům: při čtení mého blogu možná získáte mylnou představu, že mám špatný vztah k Číně nebo Číňanům. Naopak Čínu obdivuji, což mi nebrání uvěřit, že je to naše nej Pravděpodobný nepřítel, Němci také, když byli naším nepřítelem, a kdo nebyl, a co kdyby došlo k válce, budeme nenávidět, ale zatím jsme přátelé, hlavně že ano konec nakonec, jako tomu bylo dříve u jiných národů, a po všech válkách se Rusové a Číňané navždy stanou bratry.)
    Můžete si koupit prvky od svých krajanů, ale za báječnou cenu, a to není naše cesta.

    Takže můj termogenerátor je vytápěn olejovým hořákem (na běžný nejlevnější slunečnicový olej).

    Který je umístěn v takovém skládacím pouzdře, sestávajícím z plechovky, regulátoru výšky hořáku a samotného Peltierova prvku.

    Samotný hořák se také skládá z plechovky a knotu na dřevěné uhlí.

    Takový knot si můžete vyrobit pomocí tohoto videonávodu.

    Osobně vyrábím takové knoty z uhlíků z ohně, pokročilí obyvatelé velkých měst si mohou jednoduše koupit dřevěné uhlí v obchodě. Takový hořák je sám o sobě dobrý, lze jej použít jako zdroj osvětlení, místo svíček. K práci nepotřebuje mnoho oleje, moc nekouří a může hořet celé dny.

    Jedná se o Peltierův článek, na kterém je umístěn chladič pro chlazení počítačového procesoru s ventilátorem.

    Toto je regulátor úrovně hoření hořáku. Udělal jsem to z mrtvého CD-ROM. Dá se vyrobit z čehokoli, pokud bude fungovat vaše fantazie.

    Mám Peltierův článek (v této verzi dva nebo tři články nad sebou, vše namazané teplovodivou pastou) vložený mezi chladič a chladič.

    Prostor kolem prvku jsem vyplnil gumou (z podpatků nepotřebných bot) a vše slepil automobilovým tepelným tmelem.

    Chladicí ventilátor byl vyroben z 3voltového motoru ze stejného vadného CD-ROM a lopatky standardního ventilátoru z chladiče počítače. Motor a ventilátor byly spojeny pomocí čínského superglue a držáku disku ze stejného CD-ROMu. Výsledkem je chladicí ventilátor, který začíná běžet na jeden a půl voltu a spotřebovává velmi málo proudu.

    Pro radiátor topení jsem vzal radiátor ze starého chladiče procesoru.

    Napětí, asi 6-8 voltů, jde do převodníku, kde se sníží na pět voltů potřebných pro zařízení.

    O tomto převodníku jsem již psal.

    Zde je sestavený samotný generátor. Jakmile (během minuty nebo dvou) generované napětí dosáhne jednoho a půl voltu, chladicí ventilátor se začne otáčet a studená strana prvku se začne ochlazovat. Termogenerátor přejde do provozního režimu během několika minut. Může napájet LED girlandy a nabíjet elektronická zařízení. Můj generátor produkuje asi 400 miliampérů proudu při 5 voltech. Síla proudu závisí na použitém prvku. Pokud je to možné, dám lepší prvky.

    Také toto zařízení, pokud odstraníte část generátoru, lze použít jako běžný hořák na vroucí vodu. Obvykle naplním sklenici do poloviny a vaří se během 10-15 minut.

    Ahoj, jmenuji se Danil a jsem paranoidní. Moje paranoia spočívá v tom, že jsem přesvědčen o brzkém příchodu Velké polární lišky. Nezáleží na tom, v jaké podobě tato polární liška přijde - pokud zůstaneme naživu, pak s největší pravděpodobností budeme muset začít žít od nuly. A život je mnohem zábavnější, když máte čím dobíjet baterky a dozimetr. Pro ty, kteří si myslí totéž (stejně jako všechny zvědavé), žádám o stříhání níže (pozor, těžké fotky).

    Výzkumná část

    Proč vlastně Peltierův prvek? Mnohem logičtější je pořídit si svítilnu se svalovým pohonem („střevlík“), solární panely nebo v nejhorším případě postavit větrný mlýn. Dříve jsem si také myslel, že se střevlíky se dá docela dobře vyjít. Má ale spoustu pohyblivých částí, které vyrábí strýček Liao z levného plastu. První porucha v podmínkách Velké polární lišky - a zůstanete bez elektřiny.

    Ptáte se, proč ne solární panely? Nejsou zde žádné pohyblivé části. Souhlasím, odpovím, ale v podmínkách jaderné nebo sopečné zimy nebo pod dvoumetrovou betonovou střechou krytu není tak snadné chytit slunce.

    Větrný mlýn? Jakou plochu by měla mít lopatky, aby se mohla točit i při slabém větru? Opět pohyblivé části. Větrný mlýn je vhodný pro trvalou instalaci při vybavení dlouhodobého úkrytu.

    Po zvážení těchto argumentů jsem byl zoufalý. Ale brzy jsem náhodou narazil na web nepropadu.ru (žádná reklama, pouze odkaz na zdrojový materiál). Seděl jsem u toho nepřetržitě dva dny a během toho jsem narazil na velmi zajímavý článek o kamnech na dřevní štěpku vyrobených z počítačové napájecí jednotky s Peltierovým článkem na boku (odkaz na konci příspěvku). V komentářích bylo hodně skeptiků, ale autor psal, že telefon v klidu nabíjel z připojeného čínského DC-DC konvertoru... Chytlo mě to.

    Designová část

    Pro začátek jsem si objednal stejný Peltierův prvek od Číňanů na e-Bay (stačí na experimenty). Stálo mě to 320 rublů. Co mě potěšilo, bylo rychlé, sledování, ale bezplatné doručení. Navíc zboží bylo odesláno doslova hodinu po zaplacení (a to bylo v neděli).

    Zatímco Peltierův článek cestoval, promyslel jsem návrh budoucího termoelektrického generátoru, našel vhodný radiátor s ventilátorem (starodávný procesorový radiátor fungoval perfektně) a také vyhrabal na internetu obvod pro DC-DC měnič s maximální výstupní proud 1 ampér při napětí 5 voltů.

    Nepovažoval jsem za vhodné vyrobit kamna na štěpku podle příkladu z toho článku. Kov, ze kterého je počítačový hardware vyroben, je velmi měkký, při vystavení vysokým teplotám se „potopí“ a rychle vyhoří. Proto bylo rozhodnuto vyrobit „odnímatelnou verzi“ generátoru, která by mohla být namontována na straně stacionárního sporáku nebo opřena o hrnec stojící na ohni. A aby se zabránilo smažení Peltierova článku na otevřeném ohni za takových podmínek, bylo zapotřebí tepelně odolné, ale teplovodivé těsnění. K tomu se mi podařilo sehnat kus silného hliníkového plechu o rozměrech 100x120x5 milimetrů.

    K přitlačení Peltierova prvku k hliníkové podložce a následnému přitlačení chladiče k němu jsem se rozhodl použít dětskou kovovou stavebnici, kterou jsem kdysi koupil pro potřeby robotiky.


    Peltierův prvek ale dorazil a nastal čas montáže.

    Technologická část

    Měli jsme chladič, hliníkovou desku, Peltierův článek, hrst rádiových součástek, kus fólie PCB a různé šrouby a matice. dále si nepamatuji.

    Takže všechny komponenty jsou smontovány, můžete začít s montáží.


    Omlouvám se za na dvou místech označenou a provrtanou desku - až později mě napadlo, že by bylo fajn nafotit celý proces montáže od úplného začátku.

    První průšvih, který mě čekal, byl 12voltový standardní ventilátor na chladiči. Vzhledem k tomu, že budu vyrábět pouze 5 voltů a dokonce i při docela malém maximálním proudu, může to způsobit problém.

    Nejprve jsem nahodil návnadu ve všech prodejnách rádií a počítačů v Permu, ale nikde nebyl 5voltový ventilátor 80x80 milimetrů. A pokud ano, byly menší velikosti a s proudem větším než 200 mA, což bylo příliš.

    Pak jsem trochu kopal na eBay a zjistil jsem, že ventilátor, který jsem potřeboval, stál od 300 rublů. Ale nemělo smysl doufat v rychlé dodání, a tak jsem nechal tuto možnost jako zálohu.

    A až po tom všem hledání jsem uhodl připojit standardní 12voltový ventilátor k 5voltovému zdroji napětí. Ukázalo se, že docela dobře fouká a přitom nespotřebovává moc proudu. Proto jsem se rozhodl toho zatím nechat a po otestování případně objednat ventilátor na eBay.


    Označil jsem hliníkový plech a vyvrtal do něj dva otvory pro montáž chladiče a dva pro desku měniče napětí. Otvory jsem udělal o průměru 4 milimetry (pro šrouby od konstruktéra) a z vnější strany jsem je rozšířil na 7,5 milimetru, abych skryl hlavy šroubů. Ostré rohy jsem poté zaoblil pilníkem a po všech plochách desky a jemným brusným papírem jsem chodil po všech plochách desky, kde byl Peltierův prvek zalisován.


    V tuto chvíli jsem považoval zpracování substrátu za hotové a začal s výrobou měniče napětí.
    Impulsní zesilovač napětí je namontován na IC L6920, který začíná pracovat při vstupním napětí 0,8 voltu a umožňuje z jeho výstupu odstranit pevné napětí 3,3 nebo 5 voltů nebo proměnné od 1,8 do 5,5 voltu.

    Schéma převodníku je typické a převzato z katalogového listu.


    Pro získání 5 voltů na výstupu obvodu je větev 1 připojena ke společnému vodiči. Je také nakonfigurován pro výstup nízké úrovně na kolíku 3, když vstupní napětí klesne pod 1,5 voltu.

    Pro obvod byl položen plošný spoj, na který bylo zajištěno upevnění k podkladu pomocí stejných dílů z dětské designové sady. O přehřívání desky nemám strach, protože má vynucené chlazení proudem vzduchu vyfukovaným od chladiče.


    Musel jsem si pohrát s makrem pouzdra, které obsahovalo mikroobvod, který jsem koupil. Na stránkách obchodu bylo uvedeno, že to bylo v pouzdře SSOP-8. Jak se ukázalo, ve standardní sadě maker Sprint Layout žádný takový případ neexistuje. Našel jsem nákres pouzdra SSOP-8 a udělal makro, po kterém jsem desku nasměroval. Po zkušebním tisku se ukázalo, že mikroobvod je poněkud širší a nevejde se na jeho kontaktní podložky. Vygooglování konkrétního modelu čipu (L6920D) mě přivedlo na web Chip-Dip, kde jsem se dozvěděl, že IC s indexem D se vyrábí v pouzdře TSSOP-8. Poškrábal jsem se na hlavě, našel jsem nákres tohoto pouzdra, vytvořil makro a přeorientoval desku. Nyní se vše ukázalo jako správné.

    Deska byla vyrobena pomocí LUT a sestavena. Ukázalo se, že pájení pouzdra TSSOP-8 bez vysoušeče vlasů je velmi nepohodlné. Ale jsme ostřílení lidé, pájeli jsme mikroobvody FTDI s roztečí pinů 0,4 milimetru.


    Nyní můžete začít instalovat Peltierův článek a radiátor. Podklad a radiátor jsem v místech styku s prvkem natřel teplovodivou pastou. Výsledný „sendvič“ pak utáhl maticemi.


    Ukázalo se, že deska převodníku nesedí, vstupní konektor se opírá o radiátor, mírně jsem se přepočítal. Otočil jsem montážní držáky, zavěsil desku ven a přidal další dva držáky, aby byly prvky chráněny před mechanickým poškozením. Zde je to, čím jsme skončili:


    Nyní můžete zkontrolovat funkčnost generátoru. Zahříval jsem to na plynovém hořáku. Ventilátor jsem se rozhodl prozatím neinstalovat.

    Pro začátek se ukázalo, že jsem si spletl polaritu připojení prvku k převodníku. I když se vše zdálo být v pořádku - černý vodič je na mínus, červený vodič na kladný. Generátor však nechtěl pracovat. Pak jsem změnil polaritu spoje prvků.

    Generátor začal pracovat - nejprve se rozsvítily obě LED, signalizující přítomnost 5 voltů na výstupu a nízké napětí na vstupu, poté zhasla červená LED - napětí stouplo nad jeden a půl voltu.

    K mé nelibosti se ukázalo, že bez ventilátoru se po pár minutách provozu systému chladič znatelně zahříval. Takhle to nepůjde.

    Druhý den jsem šel po metalovém trhu a několika počítačových bleších trzích, ale když jsem se zeptal na 5voltové ventilátory, všude rozhodili rukama a doporučili mi, abych šel „tamhle na to místo“, kde jsem už byl. před pár minutami. V důsledku toho jsem šel domů s prázdnou.

    Doma jsem provedl pokus s napájením běžného 12voltového ventilátoru z 5voltového výstupu měniče. Výsledky mě nepotěšily - převodník se zjevnou neochotou vypnul červenou LED a ventilátor na několik sekund slabě cukal a snažil se nastartovat. Proud vzduchu od ventilátoru pracujícího na poloviční výkon na běžné chlazení nestačil - stejně rychle se zahřál chladič, i když už mě nepálil na prstech. Nakonec jsem se rozhodl ventilátor objednat z Ebay.

    Výsledek

    I přes nízkou účinnost Peltierova prvku v generačním režimu jsem přesto získal mezivýsledek - při připojení přenosné baterie s udávaným nabíjecím proudem 1000 mA na výstup měniče byl generátor schopen vyrobit proud cca. 600 mA. Myslím, že tento proud je docela dostačující k nabití většiny gadgetů v podmínkách Velké polární lišky.

    Až dorazí ventilátor (Ebay slibuje polovinu března až začátek dubna), zkontroluji chlazení. Navíc budete muset vyzkoušet provoz generátoru v „bojových“ podmínkách - při požáru.

    Omlouvám se za kvalitu fotek - nejsem moc fotograf. Odkaz na článek, který mě inspiroval.

    Ekologie poznání. Peltierovy prvky jsou takové malé (obvykle 4x4 cm) věcičky, které se skládají z keramických destiček a mezi nimi bimetalu, přes který, když se jeden zahřeje,

    Budeme mluvit o generátoru teploty založeném na Peltierových prvcích.

    Peltierovy prvky jsou takové malé (většinou 4x4 cm) věcičky, skládající se z keramických destiček a bimetalu mezi nimi, přes který při zahřívání jedné strany a ochlazování druhé vzniká elektrický proud. Nebo naopak přivedením proudu jednu stranu ohřejeme a druhou ochladíme. Tato vlastnost Peltierových prvků se využívá při výrobě přenosných ledniček, ale zajímá mě především generovací schopnost těchto zařízení.

    Opravdu, velmi pohodlné. Jednu stranu prvku ohřejete, druhou ochladíte a získáte dostatečný proud a napětí pro nabíjení například mobilního telefonu nebo jiných elektronických zařízení. Obecně mám problémy s elektřinou, nestává se to často, takže takovou věc životně potřebuji. Ne, solární panely samozřejmě mohou částečně vyřešit problém s nedostatkem elektřiny. To v této fázi obecně považuji za jeden z nejlepších zdrojů alternativní energie. Proto mám také solární baterii (o které budu mluvit později), malou, ale pro mě dostačující. Produkuje někde mezi 1 a 1,5 ampéru při napětí 5 až 15 voltů.

    Ale slunce není vždy tam, takže termogenerátor se ukázal jako potřebnější. Ano, i mimo civilizaci je to nutné a myslím, že survivalisty také takové věci zajímají.

    K vytvoření termogenerátoru nejsou vhodné všechny Peltierovy články, ale pouze ty, které udržují teplotu 300-400 stupňů. Samozřejmě je možné vyrobit generátor z běžných prvků, těch, které se používají v lednicích, ale pouze jako experiment. Protože jakmile se přehřejete, prvek selže. Vysokoteplotní prvky můžete zakoupit od Američanů nebo Číňanů.

    Můžete si koupit prvky od svých krajanů, ale za báječnou cenu, a to není naše cesta.

    Takže můj termogenerátor je vytápěn olejovým hořákem (na běžný nejlevnější slunečnicový olej).

    Který je umístěn v takovém skládacím pouzdře, sestávajícím z plechovky, regulátoru výšky hořáku a samotného Peltierova prvku.

    Samotný hořák se také skládá z plechovky a knotu na dřevěné uhlí.

    Takový knot si můžete vyrobit pomocí tohoto videonávodu.

    Osobně vyrábím takové knoty z uhlíků z ohně, pokročilí obyvatelé velkých měst si mohou jednoduše koupit dřevěné uhlí v obchodě. Takový hořák je sám o sobě dobrý, lze jej použít jako zdroj osvětlení, místo svíček. K práci nepotřebuje mnoho oleje, moc nekouří a může hořet celé dny.

    Jedná se o Peltierův článek, na kterém je umístěn chladič pro chlazení počítačového procesoru s ventilátorem.

    Toto je regulátor úrovně hoření hořáku. Udělal jsem to z mrtvého CD-ROM. Dá se vyrobit z čehokoli, pokud bude fungovat vaše fantazie.

    Mám Peltierův článek (v této verzi dva nebo tři články nad sebou, vše namazané teplovodivou pastou) vložený mezi chladič a chladič.

    Prostor kolem prvku jsem vyplnil gumou (z podpatků nepotřebných bot) a vše slepil automobilovým tepelným tmelem.

    Chladicí ventilátor byl vyroben z 3voltového motoru ze stejného vadného CD-ROM a lopatky standardního ventilátoru z chladiče počítače. Motor a ventilátor byly spojeny pomocí čínského superglue a držáku disku ze stejného CD-ROMu. Výsledkem je chladicí ventilátor, který začíná běžet na jeden a půl voltu a spotřebovává velmi málo proudu.

    Pro radiátor topení jsem vzal radiátor ze starého chladiče procesoru.

    Napětí, asi 6-8 voltů, jde do převodníku, kde se sníží na pět voltů potřebných pro zařízení.

    O tomto převodníku jsem již psal. http://tutankanara.livejournal.com/410005.html

    Zde je sestavený samotný generátor. Jakmile (během minuty nebo dvou) generované napětí dosáhne jednoho a půl voltu, chladicí ventilátor se začne otáčet a studená strana prvku se začne ochlazovat. Termogenerátor přejde do provozního režimu během několika minut. Může napájet LED girlandy a nabíjet elektronická zařízení. Můj generátor produkuje asi 400 miliampérů proudu při 5 voltech. Síla proudu závisí na použitém prvku. Pokud je to možné, dám lepší prvky.

    Také toto zařízení, pokud odstraníte část generátoru, lze použít jako běžný hořák na vroucí vodu. Obvykle naplním sklenici do poloviny a vaří se během 10-15 minut. zveřejněno



    
    Nahoru