Peltierův systém. Peltierův prvek, také známý jako termoelektrický modul. Systém. Jak vzniká elektřina zahříváním Peltierových stran

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 promluvit.

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 to pozorováno obrácený proces, vyžadující 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 maximem termoelektrický efekt. 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 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, měrná jednotka – stupně;
• přípustný proud potřebný k zajištění maximálního teplotního rozdílu – I max;
• maximální napětí U max potřebné k tomu, aby proud I max dosáhl špičkového rozdílu DT max ;
• 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 je tento parametr v rozmezí 0,3-0,35, u více drahé modely se blíží 0,5.

Označení

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

Obrázek 4. Peltierův modul označený 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. Velikost jmenovitý proud v Ampérech máme 6 A.

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

Aplikace

Navzdory poměrně nízké účinnosti našly termoelektrické prvky široké uplatnění v měření, výpočtech a také domácí spotřebiče. Moduly jsou důležitým provozním prvkem následujících zařízení:

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

Pojďme dát podrobné příklady použití termoelektrických modulů.

Chladnička využívající Peltierovy články

Termoelektrické chladicí jednotky mají výrazně nižší výkon než kompresorové a absorpční analogy. 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 u tepelného generátoru je omezený, 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 více efektivní zdroj elektrická energie. Mezi turisty, geology a obyvateli odlehlých oblastí jsou však žádané tepelné generátory 5-10 W. Velký a silný stacionární instalace, poháněné vysokoteplotním palivem, se používají k napájení plynových rozvodů, zařízení meteorologických stanic apod.

K chlazení procesoru

Relativně nedávno se tyto moduly začaly používat v systémech chlazení CPU osobní počítače. Vzhledem k nízké účinnosti termoprvků jsou výhody takových konstrukcí spíše pochybné. Například pro chlazení zdroje tepla s výkonem 100-170 W (odpovídá většině moderních modelů CPU), budete muset utratit 400-680 W, což vyžaduje instalaci mocný blok výživa.

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 kondenzace, která zaručeně poškodí elektroniku.

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

Na základě výše uvedeného není použití těchto modulů jako systému chlazení CPU nákladově efektivní, navíc mohou způsobit poruchu počítačové vybavení mimo provoz.

Situace je úplně jiná s hybridní zařízení, kde se využívají tepelné moduly ve spojení s vodním nebo vzduchovým chlazením.

Hybridní systémy chlazení prokázalo svou účinnost, ale vysoká cena omezuje okruh jejich obdivovatelů.

Klimatizace založená na Peltierových prvcích

Teoreticky by takové zařízení bylo designově mnohem jednodušší. klasické systémy klimatizaci, ale to všechno přijde nízká produktivita. 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 pravidelně vznikají a různé diskuse na toto téma 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. Ale existují také určité nevýhody:

• voda neochlazuje pod 10-12°C;
• chlazení trvá déle než jeho kompresorový protějšek, proto není takový chladič vhodný do kanceláře velký počet dělníci;
• 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, implementace odvlhčovače na termoelektrické prvky docela možné. 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, in v tomto případěÚčinnost zařízení je 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 spolehlivým způsobem– hmatové. Je nutné připojit modul k příslušnému zdroji napětí a dotknout se ho různé strany. 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 zahřívání jedné ze stran generuje elektrický proud, který se zobrazí na displeji zařízení.

Jak vyrobit Peltierův prvek vlastníma rukama?

Dělat domácí modul doma je to téměř nemožné, zejména proto, že to nemá smysl, vzhledem k jejich relativně nízké ceně (asi 4–10 USD). Můžete si ale sestavit zařízení, které se vám bude hodit na túru, například termoelektrický generátor.

Chcete-li stabilizovat napětí, musíte sestavit jednoduchý převodník IC čip L6920.

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.

Peltierovy prvky se zdají být již dlouhou dobu ničím novým, ale mnozí zcela nerozumí principu jejich fungování a nevědí, co lze z modulů vyrobit a proč jsou potřebné. Vynálezce Igor Beletsky předvede několik vizuálních experimentů, abyste pochopili, čeho jsou tyto záznamy schopny.

Lze je snadno zakoupit online a doručovat poštou. Nejlepší místo ke koupi Peltiera je v tomto čínském obchodě. Nechybí ani speciální chladicí chladič.

Peltierův modul (prvek)

Nejoblíbenější mezi praktiky zapálenými pro myšlenky volné přírodní energie a výrobci technických zařízení je prvek o rozměrech 40 x 40 milimetrů s označením. To znamená, že se skládá ze 127 párů drobných termočlánků – polovodičů různé typy, které jsou spojeny do párů pomocí měděných propojek v sériový obvod a jsou určeny pro stejnosměrný proud do 5 A při napětí 12 voltů.

Někteří lidé si myslí, že Peltierovy moduly jsou něco podobného solární panely- vždyť jsou stejně ploché, trčí dráty a oba umí generovat elektrický proud. Bohužel to ve skutečnosti není úplně pravda. Abyste pochopili, jak tajemné desky fungují, podívejte se na video I. Beletského, popis v textovém formátu níže.

Pelte a Seebeck efekty – funkce modulu

Toto zařízení má dva režimy provozu - 1. výroba chladu a tepla; 2 – výroba elektrického proudu.

1. Takže, slavný Peltierův efekt(teplo a chlad). To je, když aplikujete stejnosměrný proud na prvek a všimnete si, že jedna jeho strana se otepluje a druhá chladne. Funguje tedy jako tepelné čerpadlo. Velmi užitečná funkce. O tom není pochyb.

2. Ukázalo se ale, že probíhá i obrácený proces – tzv Seebeckův efekt, totiž výskyt elektrického proudu, když je na stranách samotného modulu (desky) vytvořen a udržován určitý teplotní rozdíl.

Poznámka. Nikdy nepřehřívejte prvky, pokud s nimi chcete dále experimentovat. Polovodiče v modulu jsou pájeny pájkou, jejíž bod tání se může pohybovat od osmdesáti do dvou set stupňů. A uvážíme-li, kde se dnes většina těchto prvků vyrábí, lze jen hádat, na jaké šmouhy byly připájeny.

Systém. Jak vzniká elektřina zahříváním Peltierových stran

Problém je v tom, že tento prvek bude normálně fungovat pouze s účinným chlazením.

Test elektřiny

Chceme například otestovat Zebeckův efekt. Navrch položte hrnek vroucí vody. Není tak překročena přípustná teplota ohřevu 100 stupňů.

Pozorujeme vzhled napětí. Zajímavé je, že pokud změníte směr toku tepla modulem, změní se směr stejnosměrného proudu. Ale postupem času na druhé straně vlivem tepelné vodivosti Peltierova článku teplota také vzroste a napětí přirozeně klesne.

Aby byl efekt trvalý, je potřeba neustálý odvod tepla. K tomu je modul umístěn na masivním chladiči a nejlépe s aktivním chlazením. Jak víte, ukazatele jsou jednoznačně lepší. To vyžaduje další spotřebu energie.

Řekněme, že z tohoto prvku chcete vyrobit cestovní nabíječku pro mobilní telefony. V přírodě pak lze radiátor umístit do studené vody, třeba i tekoucí vody nebo ledu, což je nepochybně ještě lepší. Nejslibnější je použití těchto modulů v zimě s dobrým mínusem zdarma.

Pravda, jeden prvek pro nabíjení telefonu zjevně stačit nebude. Ale dvě jsou lepší. Přirozeně, pokud zvýšíte ohřev, zvýší se i výstupní výkon. Ale to je velmi riskantní krok, který lze udělat pouze pro experiment. Provoz takového generátoru nebude trvat dlouho.

Nyní přejděme k Peltierovu efektu, tedy k výrobě chladu.

Chladnička na modulech Pelte – jak účinná je?

K experimentu bude použita autochladnička. Jeho užitečný objem je 20 litrů. Pozor - deklarovaný výkon je 48 wattů při proudu 4 ampéry a konstantním napětí 12 voltů. To znamená, že uvnitř je pouze 1 malý Peltierův prvek. Pro ty, kteří se v tom nevyznají, prozradíme tajemství – stejný výkon má i obyčejná domácí lednička, jejíž rozměry jsou mnohonásobně větší. No dobře, o tom teď ne. Pojďme zkontrolovat jeho účinnost. Nastavíme mu například minimální úkol vychladit sklenici vody na pokojovou teplotu 26 stupňů. K provozu chladničky použijeme zdroj, který svými parametry ideálně vyhovuje. Dodatečně do obvodu umístíme wattmetr. Zobrazuje proud, napětí a výkon v reálném čase. Nejdůležitější je ale spotřeba, takzvané watty za hodinu. Takto můžeme zhruba odhadnout spotřebu energie naší lednice.

Zapneme a uvidíme, vše funguje skvěle. Zde je proud 4,29 A. Napětí 11,15 Voltů. Výkon 47,9 Watt. 0,1 watthodiny.

Zatímco proces probíhá, pojďme provést vizuálnější experiment, který ukáže, co se přesně děje v chladničce. Když na prvek přivedeme stejnosměrný proud, začne přečerpávat teplo z jedné strany na druhou.

Mimochodem, pokud změníte směr proudu, změní se i směr přenosu tepla, což je velmi výhodné. Hlavní je nezapomenout aktivní chlazení protože padesát wattů elektrické energie ohřívá prvek okamžitě. Čím efektivněji odvádíme teplo z horké strany, tím je chladnější na druhé.

Jak vidíte, na samotném povrchu modulu voda velmi rychle zamrzá a spotřebovává tolik energie.

Ale vraťme se k naší ledničce. Po hodině práce klesla teplota vzduchu uvnitř na patnáct stupňů a u vody na 20. Překvapivé bylo, že za hodinu práce spotřeboval přesně 48 wattů. Po dvou hodinách byla teplota vzduchu 13 stupňů a voda 17. A nakonec po třech hodinách práce se teplota vzduchu zastavila na 13 stupních a ve sklenici vody měla 15 a neklesla pod 12. No, lednička byla taková, když uvážíme, že nebyla úplně naplněná nápoji. Ale zároveň toto monstrum spotřebovalo 140 wattů. Pro domácí síť možná nic moc, ale pro autobaterie to je již velmi patrné. Proto je zde pouze jeden prvek. Protože žádná další baterie prostě nevydrží. To znamená, že účinnost takového modulu je zanedbatelná – doslova pár procent, což opět závisí na výrobci. Tato lednice je spíše jako dobrá termoska. Pokud by si vzali z domova studené jídlo, jednoduše by nedovolil, aby se rychle ohřívalo. Dělat takové chladničky velké je energeticky nerentabilní.

V jakých případech je Peltier účinný?

To mimochodem platí i pro kutily, kteří se na tomto principu snaží vyrábět klimatizace do auta. Je jich víc efektivní technologie, ale použití Peltierových prvků k chlazení něčeho malého a kompaktního je snadné dokonalé řešení. Takových zařízení je celá řada, například pro chlazení procesorů nebo mikroobvodů různých malých zařízení. To je s největší pravděpodobností hlavní výhoda takových prvků. Jsou miniaturní a mají minimální hmotnost. Oproti stejným fotobuňkám má Peltier jistě více nevýhod, ale samotný efekt si jistě zaslouží pozornost. Nakonec vše závisí na řešených úkolech, a pokud je energie zdarma, pak vysoká účinnost není tak důležitá.

Na kolik stupňů lze prvek ochladit? O tomhle.

Závěr

Peltierovy moduly, oblíbené mezi radioamatéry a inženýry, jsou elektronické prvky, které se aktivně používají pro chlazení systémů a výrobu elektřiny. Na jejich základě jsou vyvíjeny zdroje pro osvětlení nebo nabíjení zařízení na cestách a také mobilní kompaktní chladničky do automobilů. Existují pokusy o jeho využití pro chlazení počítačové procesory. Provoz zařízení je založen na 2 mechanismech: když je jedna strana Peltierovy desky ohřívána a druhá ochlazována, vzniká elektrický proud; Když je kontaktům přiváděna elektřina, jedna strana desky se ochlazuje, druhá se zahřívá.

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 promluvit.

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 vyžadující doplnění energie v souladu se základním fyzikálním zákonem. K tomu dochází v důsledku tepelné vibrace, která způsobuje ochlazování 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 U max potřebné k tomu, aby proud I max dosáhl špičkového rozdílu DT max ;
• 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 označený 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 provozním 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 nižší výkon než kompresorové a absorpční analogy. 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 termoprvků jsou výhody takových konstrukcí spíše pochybné. Například pro chlazení zdroje tepla s výkonem 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 kondenzace, která 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. Ale existují 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. Je nutné připojit modul 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 zahřívání jedné ze stran generuje elektrický proud, který se zobrazí na displeji zařízení.

Jak vyrobit Peltierův prvek vlastníma rukama?

Je téměř nemožné vyrobit domácí modul doma, zejména proto, že to nemá smysl, vzhledem k jejich relativně nízké ceně (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.

Polovodičové chladničky Peltier

Práce moderního vysokého výkonu elektronické součástky, které tvoří základ počítačů, je doprovázeno výrazným vývinem tepla, zejména při jejich provozu v režimech nuceného přetaktování. Efektivní práce Takové součásti vyžadují odpovídající chladicí prostředky pro zajištění požadovaných teplotních podmínek pro jejich provoz. Zpravidla jsou takové prostředky podpory optimální teplotní podmínky jsou chladiče založené na tradičních radiátorech a ventilátorech.

Spolehlivost a výkon těchto nástrojů se neustále zvyšuje díky zlepšování jejich designu, použití nejnovější technologie a použití různých senzorů a kontrolních prostředků v jejich složení. To umožňuje integrovat takové nástroje do počítačových systémů, poskytujících diagnostiku a řízení jejich provozu s cílem dosáhnout co největší efektivity při zajištění optimálních provozních teplotních podmínek. počítačové prvky, což zvyšuje spolehlivost a prodlužuje dobu jejich bezporuchového provozu.

Parametry tradičních chladičů se však neustále zlepšují, v poslední době Na počítačovém trhu se objevily takové specifické prostředky chlazení elektronických prvků, jako jsou polovodičové Peltierovy ledničky, a brzy se staly populárními (ač se často používá slovo chladič, správný výraz v případě Peltierových prvků je chladnička).

Peltierovy ledničky obsahující speciální polovodičové termoelektrické moduly, jejichž provoz je založen na Peltierově jevu objeveném již v roce 1834, jsou mimořádně perspektivní chladicí zařízení. Takové nástroje se již řadu let úspěšně používají v různých oblastech vědy a techniky.

V 60. a 70. letech se tuzemský průmysl opakovaně pokoušel vyrábět domácí chladničky malých rozměrů, jejichž provoz byl založen na Peltierově jevu. Nicméně nedokonalost stávajících technologií, nízké hodnoty koeficientu užitečná akce A vysoké ceny v té době nebylo povoleno podobná zařízení opustit výzkumné laboratoře a zkušební stolice.

Ale Peltierův jev a termoelektrické moduly nejsou výhradou pouze vědců. V procesu zdokonalování technologií se podařilo výrazně zmírnit mnohé negativní jevy. Výsledkem tohoto úsilí jsou vysoce účinné a spolehlivé polovodičové moduly.

V posledních letech Tyto moduly, jejichž činnost je založena na Peltierově jevu, se začaly aktivně využívat pro chlazení nejrůznějších elektronických součástek počítačů. Zejména se začaly používat pro chlazení moderní výkonné procesory, jehož dílo doprovází vysoká úroveň generování tepla.

Díky své jedinečné tepelné a provozní vlastnosti zařízení vytvořená na bázi termoelektrických modulů – Peltierových modulů – umožňují dosáhnout požadované úrovně chlazení prvků počítače bez zvláštních technických potíží a finančních nákladů. Jako chladiče elektronických součástek jsou tyto prostředky pro udržení požadovaných teplotních podmínek pro jejich provoz mimořádně perspektivní. Jsou kompaktní, pohodlné, spolehlivé a mají velmi vysokou provozní účinnost.

Zvláště velký zájem polovodičové ledničky jsou prezentovány jako prostředky zajišťující intenzivní chlazení v počítačové systémy, jehož prvky jsou instalovány a provozovány v těžkých vynucených režimech. Použití takových režimů přetaktování často poskytuje významné zvýšení výkonu použitých elektronických součástek a v důsledku toho zpravidla celého počítačového systému. Nicméně práce počítačové komponenty v takových režimech produkuje značné teplo a je často na hranici možností počítačových architektur, ale i stávajících a používaných mikroelektronických technologií. Takové počítačové komponenty, jejichž provoz je doprovázen vysokým vývinem tepla, jsou nejen vysoce výkonné procesory, ale také prvky moderních vysoce výkonných grafických adaptérů a v některých případech čipy paměťových modulů. Takto výkonné prvky vyžadují pro svůj správný chod intenzivní chlazení, a to i ve standardních režimech a ještě více v režimech přetaktování.

Peltierovy moduly

Peltierovy chladničky využívají klasickou, tzv. termoelektrickou chladničku, jejíž provoz je založen na Peltierově jevu. Tento efekt je pojmenován po francouzském hodináři Peltierovi (1785-1845), který svůj objev učinil před více než stoletím a půl – v roce 1834.

Sám Peltier zcela nepochopil podstatu jevu, který objevil. Skutečný význam tohoto jevu stanovil o několik let později v roce 1838 Lenz (1804-1865).

Lenz umístil kapku vody do prohlubně na spojnici dvou tyčinek vizmutu a antimonu. Při průchodu elektrického proudu jedním směrem kapka vody zamrzla. Když proud procházel opačným směrem, výsledný led roztál. Bylo tedy zjištěno, že když elektrický proud prochází kontaktem dvou vodičů, v závislosti na jejich směru, kromě Jouleova tepla se uvolňuje nebo absorbuje další teplo, které se nazývá Peltierovo teplo. Tento jev se nazývá Peltierův jev (Peltierův jev). Jde tedy o opak Seebeckova jevu.

Pokud v uzavřeném obvodu sestávajícím z několika kovů nebo polovodičů jsou teploty na kontaktních místech kovů nebo polovodičů různé, objeví se v obvodu elektrický proud. Tento jev termoelektrického proudu objevil v roce 1821 německý fyzik Seebeck (1770-1831).

Na rozdíl od Joule-Lenzova tepla, které je úměrné druhé mocnině síly proudu (Q=R·I·I·t), je Peltierovo teplo úměrné první mocnině aktuální síly a mění znaménko, když směr proudu poslední změny. Peltierovo teplo, jak ukázaly experimentální studie, lze vyjádřit vzorcem:

Qп = П ·q

kde q je množství prošlé elektřiny (q=I·t), P je tzv. Peltierův koeficient, jehož hodnota závisí na povaze kontaktujících materiálů a jejich teplotě.

Peltierovo teplo Qп je považováno za pozitivní, pokud je uvolněno, a za negativní, pokud je absorbováno.

Rýže. 1. Schéma experimentu pro měření Peltierova tepla, Cu - měď, Bi - vizmut.

V prezentovaném schématu experimentu pro měření Peltierova tepla se při stejném odporu vodičů R (Cu+Bi) spuštěných do kalorimetrů uvolní v každém kalorimetru stejné Jouleovo teplo, a to podle Q=R·I· To. Peltierovo teplo bude naopak v jednom kalorimetru kladné a ve druhém záporné. V souladu s tímto schématem je možné měřit Peltierovo teplo a vypočítat hodnoty Peltierových koeficientů pro různé páry vodičů.

Je třeba poznamenat, že Peltierův koeficient je výrazně závislý na teplotě. Některé hodnoty Peltierova koeficientu pro různé páry kovy jsou uvedeny v tabulce.

Hodnoty Peltierova koeficientu pro různé dvojice kovů
Železo-konstantan		Měď-nikl		Olovo-konstant
T, K	P, mV	T, K	P, mV	T, K	P, mV
273	13,0	292	8,0	293	8,7
299	15,0	328	9,0	383	11,8
403	19,0	478	10,3	508	16,0
513	26,0	563	8,6	578	18,7
593	34,0	613	8,0	633	20,6
833	52,0	718	10,0	713	23,4

Peltierův koeficient, který je důležitý technické vlastnosti materiály se zpravidla neměří, ale počítají se pomocí Thomsonova koeficientu:

P = T

kde P je Peltierův koeficient, a je Thomsonův koeficient, T je absolutní teplota.

Objev Peltierova jevu měl velký vliv o následném vývoji fyziky a následně různých oblastí techniky.

Podstata otevřeného efektu je tedy následující: když elektrický proud prochází kontaktem dvou vodičů vyrobených z různých materiálů, v závislosti na jeho směru, kromě Jouleova tepla se uvolňuje nebo absorbuje další teplo, které se nazývá Peltier. teplo. Míra projevu tohoto efektu do značné míry závisí na materiálech zvolených vodičů a použitých elektrických režimech.

Klasická teorie vysvětluje Peltierův jev tím, že elektrony přenášené proudem z jednoho kovu na druhý jsou urychlovány nebo zpomalovány rozdílem vnitřního kontaktního potenciálu mezi kovy. V prvním případě se kinetická energie elektronů zvýší a poté se uvolní jako teplo. Ve druhém případě se kinetická energie elektronů snižuje a tato ztráta energie se doplňuje v důsledku tepelných vibrací atomů druhého vodiče. V důsledku toho dochází k ochlazení. Úplnější teorie nebere v úvahu změnu potenciální energie při přenosu elektronu z jednoho kovu na druhý, ale změnu celkové energie.

Peltierův jev je nejsilněji pozorován při použití polovodičů typu p a n. V závislosti na směru elektrického proudu kontaktem polovodičů různých typů - p-n- a n-p-přechody, v důsledku interakce nábojů reprezentovaných elektrony (n) a dírami (p) a jejich rekombinací dochází buď k absorpci energie nebo propuštěn. V důsledku těchto interakcí a generovaných energetických procesů se teplo buď absorbuje, nebo uvolní. Použití polovodičů typu p a n v termoelektrických chladničkách je znázorněno na Obr. 2.

Rýže. 2. Použití polovodičů typu p a n v termoelektrických chladničkách.

Kombinace velkého počtu párů polovodičů typu p a n umožňuje vytvořit chladicí prvky - Peltierovy moduly s relativně vysokým výkonem. Struktura polovodičového termoelektrického Peltierova modulu je znázorněna na Obr. 3.

Rýže. 3. Struktura Peltierova modulu

Peltierův modul je termoelektrická chladnička skládající se z polovodičů typu p a n zapojených do série, které tvoří p-n- a n-p přechody. Každý z těchto spojů má tepelný kontakt s jedním ze dvou radiátorů. V důsledku průchodu elektrického proudu určité polarity se mezi radiátory Peltierova modulu vytvoří teplotní rozdíl: jeden radiátor funguje jako chladnička, druhý radiátor se zahřívá a slouží k odvodu tepla. Na Obr. Obrázek 4 ukazuje vzhled typického Peltierova modulu.

Rýže. 4. Vzhled Peltierova modulu

Typický modul poskytuje významný teplotní rozdíl několika desítek stupňů. Při vhodném nuceném chlazení radiátoru topení, druhý radiátor - chladnička, umožňuje dosáhnout záporné hodnoty teploty Pro zvýšení teplotního rozdílu je možné kaskádově zapínat Peltierovy termoelektrické moduly při zajištění dostatečného chlazení. To umožňuje poměrně jednoduchými prostředky získat významný teplotní rozdíl a zajistit efektivní chlazení chráněné prvky. Na Obr. Obrázek 5 ukazuje příklad kaskádového zapojení standardních Peltierových modulů.

Rýže. 5. Příklad kaskádového zapojení Peltierových modulů

Chladicí zařízení založená na Peltierových modulech se často nazývají aktivní Peltierovy chladničky nebo jednoduše Peltierovy chladiče.

Použití Peltierových modulů v aktivních chladičích je výrazně zefektivňuje ve srovnání s standardní typy chladiče založené na tradičních radiátorech a ventilátorech. V procesu navrhování a používání chladičů s Peltierovými moduly je však nutné vzít v úvahu řadu specifických vlastností vyplývajících z konstrukce modulů, principu jejich fungování, architektury moderního počítačového hardwaru a funkčnost systémový a aplikační software.

Skvělá hodnota hraje sílu Peltierova modulu, která zpravidla závisí na jeho velikosti. Nízkoenergetický modul neposkytuje potřebnou úroveň chlazení, což může vést k poruše chráněného elektronického prvku, například procesoru v důsledku jeho přehřátí. Použití modulů s příliš velkým výkonem však může způsobit pokles teploty chladicího radiátoru až na úroveň kondenzace vlhkosti ze vzduchu, což je nebezpečné pro elektronické obvody. Voda neustále produkovaná kondenzací totiž může způsobit zkraty v elektronických obvodech počítače. Zde je vhodné připomenout, že vzdálenost mezi proudovými vodiči na moderní desky plošných spojůčasto jde o zlomky milimetrů. Navzdory všemu jsou to však výkonné Peltierovy moduly jako součást vysoce výkonných chladičů a odpovídajících systémů dodatečné chlazení a ventilace umožnily KryoTech a AMD přetaktovat ve společném výzkumu procesory AMD vytvořené tradiční technologií až do frekvence přesahující 1 GHz, což znamená zvýšení jejich pracovní frekvence téměř 2x oproti normální režim jejich fungování. A to je třeba zdůraznit tuto úroveň výkonu bylo dosaženo při zajištění potřebné stability a spolehlivosti provozu procesoru ve vynucených režimech. No a výsledkem takového extrémního přetaktování byl výkonnostní rekord mezi procesory s architekturou a instrukčním systémem 80x86. A společnost KryoTech vydělala dobré peníze tím, že nabízí své chladicí jednotky na trhu. Po vybavení odpovídajícími elektronickými součástkami se ukázalo, že jsou žádané jako platformy pro vysoce výkonné servery a pracovní stanice. A AMD dostalo potvrzení vysoké úrovně svých produktů a bohatého experimentálního materiálu pro další zlepšování architektury svých procesorů. Mimochodem, podobné studie byly provedeny s procesory Intel Celeron, Pentium II, Pentium III, v důsledku čehož bylo také dosaženo významného zvýšení výkonu.

Je třeba poznamenat, že Peltierovy moduly při svém provozu vydávají poměrně velké množství tepla. Z tohoto důvodu byste neměli pouze používat výkonný ventilátor jako součást chladiče, ale také opatření ke snížení teploty uvnitř počítačové skříně, aby nedocházelo k přehřívání ostatních součástí počítače. K tomu je vhodné použít další ventilátory v konstrukci počítačové skříně, aby byla zajištěna lepší výměna tepla s prostředí mimo případ.

Na Obr. Obrázek 6 ukazuje vzhled aktivního chladiče, který využívá Peltierův polovodičový modul.

Rýže. 6. Vzhled chladiče s Peltierovým modulem

Je třeba poznamenat, že chladicí systémy založené na Peltierových modulech se používají nejen v elektronické systémy, jako jsou počítače. Takové moduly se používají k chlazení různých vysoce přesných zařízení. Peltierovy moduly mají pro vědu velký význam. Především se to týká experimentálního výzkumu prováděného ve fyzice, chemii a biologii.

Informace o Peltierových modulech a chladničkách, stejně jako o vlastnostech a výsledcích jejich používání, lze nalézt na webových stránkách na internetu, například na následujících adresách:

Vlastnosti provozu

Peltierovy moduly, používané jako součástky pro chlazení elektronických součástek, se vyznačují poměrně vysokou spolehlivostí a na rozdíl od ledniček vytvořených tradiční technologií nemají žádné pohyblivé části. A jak bylo uvedeno výše, pro zvýšení účinnosti jejich provozu umožňují kaskádové použití, což umožňuje přivést teplotu pouzder chráněných elektronických prvků do záporných hodnot i při jejich značném rozptylovém výkonu.

Nicméně kromě zřejmé výhody, Peltierovy moduly mají také řadu specifických vlastností a charakteristik, které je třeba vzít v úvahu při jejich použití jako součásti chladicích kapalin. Některé z nich již byly zaznamenány, ale pro správnou aplikaci Peltierových modulů vyžadují více podrobné zvážení. NA nejdůležitější vlastnosti zahrnout následující funkce operace:

• Peltierovy moduly, které při svém provozu generují velké množství tepla, vyžadují přítomnost příslušných radiátorů a ventilátorů v chladiči, které dokážou efektivně odvádět přebytečné teplo z chladicích modulů. Je třeba poznamenat, že termoelektrické moduly se vyznačují relativně nízkým koeficientem výkonu (účinnosti) a při plnění funkcí tepelného čerpadla jsou samy o sobě výkonnými zdroji tepla. Použití těchto modulů jako součásti chladicích prostředků elektronických součástek počítače způsobuje výrazné zvýšení teploty uvnitř systémová jednotka, což často vyžaduje dodatečná opatření a prostředky ke snížení teploty uvnitř skříně počítače. V opačném případě způsobuje zvýšená teplota uvnitř skříně provozní potíže nejen chráněným prvkům a jejich chladicím systémům, ale i ostatním součástem počítače. Je třeba také zdůraznit, že Peltierovy moduly jsou poměrně výkonnou přídavnou zátěží pro napájecí zdroj. S přihlédnutím k proudovému odběru Peltierových modulů musí být výkon zdroje počítače minimálně 250 W. To vše vede k vhodnosti výběru základních desek ATX a skříní s napájecími zdroji dostatečného výkonu. Použití této konstrukce usnadňuje počítačovým komponentům organizovat optimální tepelné a elektrické podmínky. Nutno podotknout, že existují Peltierovy chladničky s vlastním napájením.
• Peltierův modul v případě jeho poruchy izoluje chlazený prvek od chladiče chladiče. To vede k velmi rychlému rozpadu tepelný režim chráněný prvek a jeho rychlé selhání z následného přehřátí.
• Nízké teploty, které vznikají při provozu Peltierových chladniček s přebytkem výkonu, přispívají ke kondenzaci vlhkosti ze vzduchu. To představuje riziko pro elektronické součástky, protože kondenzace může způsobit zkrat mezi součástmi. Pro eliminaci tohoto nebezpečí je vhodné používat chladničky Peltier s optimálním výkonem. Zda ke kondenzaci dojde či nikoliv, závisí na několika parametrech. Nejdůležitější jsou: okolní teplota (v tomto případě teplota vzduchu uvnitř skříně), teplota chlazeného objektu a vlhkost vzduchu. Čím teplejší vzduch uvnitř skříně a čím vyšší vlhkost, tím pravděpodobněji dojde ke kondenzaci vlhkosti a následnému selhání elektronických součástek počítače. Níže je uvedena tabulka znázorňující závislost teploty kondenzace vlhkosti na chlazeném objektu v závislosti na vlhkosti a okolní teplotě. Pomocí této tabulky můžete snadno určit, zda existuje riziko kondenzace nebo ne. Pokud je například venkovní teplota 25°C a vlhkost 65%, dochází ke kondenzaci vlhkosti na chlazeném objektu, když je jeho povrchová teplota nižší než 18°C.

Teplota kondenzace vlhkosti

Vlhkost, %
Teplota okolní teplota, °C	30	35	40	45	50	55	60	65	70
30	11	13	15	17	18	20	21	23	24
29	10	12	14	16	18	19	20	22	23
28	9	11	13	15	17	18	20	21	22
27	8	10	12	14	16	17	19	20	21
26	7	9	11	13	15	16	18	19	20
25	6	9	11	12	14	15	17	18	19
24	5	8	10	11	13	14	16	17	18
23	5	7	9	10	12	14	15	16	17
22	4	6	8	10	11	13	14	15	16
21	3	5	7	9	10	12	13	14	15
20	2	4	6	8	9	11	12	13	14

Kromě těchto vlastností je nutné vzít v úvahu řadu specifických okolností souvisejících s použitím Peltierových termoelektrických modulů jako součásti chladičů sloužících k chlazení vysoce výkonných centrální procesorové jednotky výkonné počítače.

Architektura moderní procesory a některé systémové programy umožňují změny spotřeby energie v závislosti na zatížení procesorů. To vám umožní optimalizovat jejich spotřebu energie. To mimochodem zajišťují i ​​normy pro úsporu energie, podporované některými funkcemi zabudovanými do hardwaru a softwaru moderní počítače. Za normálních podmínek má optimalizace chodu procesoru a jeho spotřeby příznivý vliv jak na tepelný režim samotného procesoru, tak na celkovou tepelnou bilanci. Je však třeba poznamenat, že režimy s periodickými změnami spotřeby energie nemusí být kompatibilní s chladicími prostředky pro procesory využívající Peltierovy moduly. To je způsobeno skutečností, že stávající Peltierovy chladničky jsou obecně navrženy pro nepřetržitý provoz. V tomto ohledu se nejjednodušší Peltierovy chladničky, které nemají ovládací prostředky, nedoporučují používat společně s chladicími programy, jako je například CpuIdle, ani s provozními Systémy Windows NT/2000 nebo Linux.

Pokud se procesor přepne do režimu snížené spotřeby energie a tím i odvodu tepla, je možné výrazné snížení teploty skříně procesoru a krystalu. Přechlazení jádra procesoru může způsobit v některých případech dočasné zastavení jeho chodu a v důsledku toho i trvalé zamrznutí počítače. Je třeba připomenout, že v souladu s dokumentací Intel je minimální teplota, při které správná práce seriál Procesory Pentium II a Pentium III je obvykle +5 °C, i když, jak ukazuje praxe, fungují skvěle i při nižších teplotách.

Některé problémy mohou také nastat v důsledku činnosti řady vestavěných funkcí, například těch, které řídí ventilátory chladičů. Zejména režimy řízení spotřeby procesoru v některých počítačových systémech zahrnují změnu rychlosti chladicích ventilátorů prostřednictvím vestavěného hardwaru. základní deska. Za normálních podmínek to výrazně zlepšuje tepelný výkon procesoru počítače. V případě použití nejjednodušších Peltierových chladniček však může pokles otáček vést ke zhoršení tepelného režimu s fatálním výsledkem pro procesor jeho přehříváním provozním Peltierovým modulem, který kromě výkonu funkce tepelného čerpadla, je výkonný zdroj dodatečné teplo.

Je třeba poznamenat, že stejně jako v případě počítačových centrálních procesorů mohou být Peltierovy chladničky dobrou alternativou k tradičním prostředkům chlazení video čipových sad používaných v moderních vysoce výkonných video adaptérech. Provoz takových video čipsetů je doprovázen značným vývinem tepla a obvykle nepodléhá náhlým změnám v jejich provozních režimech.

Abyste odstranili problémy s režimy proměnlivé spotřeby energie, které způsobují kondenzaci vlhkosti ze vzduchu a možné podchlazení, v některých případech i přehřívání chráněných prvků, jako jsou počítačové procesory, měli byste takové režimy přestat používat a řadu vestavěných funkcí. Jako alternativu však lze použít chladicí systémy, které poskytují inteligentní ovládání pro chladničky Peltier. Takové nástroje dokážou řídit nejen chod ventilátorů, ale také měnit provozní režimy samotných termoelektrických modulů používaných jako součást aktivních chladičů.

Objevily se zprávy o experimentech s vložením miniaturních Peltierových modulů přímo do procesorových čipů, aby se ochladily jejich nejkritičtější struktury. Toto rozhodnutí přispívá lepší chlazení snížením tepelného odporu a může výrazně zvýšit pracovní frekvenci a výkon procesorů.

Mnoho výzkumných laboratoří pracuje na zlepšení systémů pro zajištění optimálních teplotních podmínek pro elektronické prvky. A chladicí systémy využívající Peltierovy termoelektrické moduly jsou považovány za mimořádně slibné.

Příklady Peltierových ledniček

Relativně nedávno se na trhu počítačů objevily tuzemské moduly Peltier. Jedná se o jednoduchá, spolehlivá a relativně levná (7–15 USD) zařízení. Chladicí ventilátor obvykle není součástí dodávky. Takové moduly vám však umožňují nejen seznámit se se slibnými chladicími prostředky, ale také je použít pro zamýšlený účel v systémech ochrany počítačových komponent. Zde stručné parametry jeden ze vzorků.

Velikost modulu (obr. 7) - 40x40 mm, maximální proud - 6 A, maximální napětí - 15 V, příkon - až 85 W, teplotní rozdíl - více než 60 °C. Díky výkonnému ventilátoru je modul schopen chránit procesor se ztrátovým výkonem až 40 W.

Rýže. 7. Vzhled chladničky PAP2X3B

Na trhu jsou méně i výkonnější verze tuzemských Peltierových modulů.

Nabídka zahraničních zařízení je mnohem širší. Níže jsou uvedeny příklady chladniček, v jejichž konstrukci jsou použity termoelektrické moduly Peltier.

Aktivní chladničky Peltier od společnosti Computernerd

Jméno	Výrobce / dodavatel	Parametry ventilátoru	CPU
PAX56B	computernerd	kuličkové ložisko	Pentium/MMX až 200 MHz, 25 W
PA6EXB	computernerd	dvojité kuličkové ložisko, otáčkoměr	Pentium MMX až 40 W
DT-P54A	Řešení DesTech	dvojité kuličkové ložisko	Pentium
AC-P2	Chladič AOC	kuličkové ložisko	Pentium II
PAP2X3B	computernerd	3 kuličková ložiska	Pentium II
STEP-UP-53X2	Kroková termodynamika	2 kuličková ložiska	Pentium II, Celeron
PAP2CX3B-10 BCool PC-Peltier	computernerd	3 kuličková ložiska, otáčkoměr	Pentium II, Celeron
PAP2CX3B-25 BCool-ER PC-Peltier	computernerd	3 kuličková ložiska, otáčkoměr	Pentium II, Celeron
PAP2CX3B-10S BCool-EST PC-Peltier	computernerd	3 kuličková ložiska, otáčkoměr	Pentium II, Celeron

Chladnička PAX56B je určena k chlazení procesorů Pentium a Pentium-MMX od Intel, Cyrix a AMD pracujících na frekvencích až 200 MHz. Termoelektrický modul o rozměrech 30x30 mm umožňuje chladničce udržovat teplotu procesoru pod 63 °C se ztrátovým výkonem 25 W a vnější teplotou 25 °C. Vzhledem k tomu, že většina procesorů odvádí méně energie, umožňuje tento chladič udržovat teplotu procesoru mnohem nižší než mnoho alternativních chladičů založených na radiátorech a ventilátorech. Peltierův modul chladničky PAX56B je napájen 5V zdrojem schopným dodat maximálně 1,5A. Ventilátor této chladničky vyžaduje napětí 12 V a proud 0,1 A (maximálně). Parametry ventilátoru chladničky PAX56B: kuličkové ložisko, 47,5 mm, 65000 hodin, 26 dB. Celkový rozměr této chladničky je 25x25x28,7 mm. Orientační cena lednička PAX56B stojí 35 $. Uvedená cena je uvedena v souladu s ceníkem společnosti pro polovinu roku 2000.

Chladnička PA6EXB je navržena pro chlazení výkonnějších procesorů Pentium-MMX, které rozptýlí výkon až 40 W. Tato chladnička je vhodná pro všechny procesory Intel, Cyrix a AMD, připojené přes Socket 5 nebo Socket 7. Termoelektrický modul Peltier obsažený v chladničce PA6EXB má rozměr 40x40 mm a spotřebuje maximální proud 8 A (obvykle 3 A) při napětí 5 B s připojením přes standardní napájecí konektor počítače. Celkový rozměr chladničky PA6EXB je 60x60x52,5mm. Při instalaci této chladničky je pro dobrou výměnu tepla mezi radiátorem a okolím nutné zajistit kolem chladničky volný prostor alespoň 10 mm nahoře a 2,5 mm po stranách. Chladnička PA6EXB poskytuje teplotu procesoru 62,7 °C se ztrátovým výkonem 40 W a vnější teplotou 45 °C. Vzhledem k principu fungování termoelektrického modulu obsaženého v této chladničce, aby se zabránilo kondenzaci vlhkosti a zkratům, je nutné se vyvarovat používání programů, které uvádějí procesor do režimu spánku. dlouhá doba. Přibližná cena takové lednice je 65 dolarů. Uvedená cena je uvedena v souladu s ceníkem společnosti pro polovinu roku 2000.

Chladnička DT-P54A (také známá jako Computernerd's PA5B) je určena pro procesory Pentium. Některé společnosti nabízející tyto chladničky na trhu však doporučují i ​​uživatelům Cyrix/IBM 6x86 a AMD K6. Radiátor, který je součástí chladničky, je poměrně malý. Jeho rozměry jsou 29x29 mm. Chladnička má zabudovaný teplotní senzor, který vás v případě potřeby upozorní na přehřátí. Ovládá také Peltierův prvek. Sada obsahuje externí monitorovací zařízení. Plní funkce sledování napětí a chodu samotného Peltierova prvku, chodu ventilátoru, ale i teploty procesoru. Zařízení vygeneruje alarm, pokud Peltierův článek nebo ventilátor selže, pokud se ventilátor otáčí méně než 70 % požadované rychlosti (4 500 ot./min) nebo pokud teplota procesoru stoupne nad 63 °C (145 °F). Pokud teplota procesoru stoupne nad 100°F (38°C), Peltierův článek se automaticky zapne, jinak je v režimu vypnutí. Poslední jmenovaná funkce odstraňuje problémy spojené s kondenzací vlhkosti. Bohužel samotný prvek je k radiátoru přilepen tak pevně, že jej nelze oddělit bez zničení jeho struktury. To znemožňuje instalaci na jiný výkonnější radiátor. Co se týče ventilátoru, jeho konstrukce se vyznačuje vysokou spolehlivostí a má vysoké parametry: napájecí napětí - 12 V, otáčky - 4500 ot./min., otáčky přívodu vzduchu - 6,0 CFM, příkon - 1 W, hlučnost - 30 dB. Tato chladnička je docela efektivní a užitečná pro přetaktování. V některých případech přetaktování procesoru byste však měli jednoduše použít velký chladič a dobrý chladič. Cena této chladničky se pohybuje mezi 39 a 49 dolary. Uvedená cena je uvedena v souladu s ceníkem několika firem z poloviny roku 2000.

Chladnička AC-P2 je určena pro procesory Pentium II. Sada obsahuje 60 mm chladič, chladič a 40 mm Peltierův článek. Není vhodný pro procesory Pentium II 400 MHz a vyšší, protože paměťové čipy SRAM nejsou prakticky chlazeny. Odhadovaná cena pro polovinu roku 2000 je 59 $.

Chladnička PAP2X3B (obr. 8) je podobná AOC AC-P2. K němu jsou přidány dva 60mm chladiče. Problémy s chlazením paměti SRAM zůstávají nevyřešeny. Je třeba poznamenat, že se nedoporučuje používat chladničku ve spojení s chladicími programy, jako je například CpuIdle, a také pod operačními systémy Windows NT nebo Linux, protože na procesoru je pravděpodobná kondenzace vlhkosti. Odhadovaná cena pro polovinu roku 2000 je 79 $.

Rýže. 8. Vzhled chladničky PAP2X3B

Chladnička STEP-UP-53X2 je vybavena dvěma ventilátory, které pumpují velké množství vzduchu přes chladič. Odhadovaná cena pro polovinu roku 2000: 79 $ (Pentium II), 69 $ (Celeron).

Chladničky řady Bcool od společnosti Computernerd (PAP2CX3B-10 BCool PC-Peltier, PAP2CX3B-25 BCool-ER PC-Peltier, PAP2CX3B-10S, BCool-EST PC-Peltier) jsou určeny pro procesory Pentium II a Celeron a mají podobné vlastnosti které jsou uvedeny v následující tabulce.

Chladničky řady BCool

Položka		PAP2CX3B-10 BCool PC-Peltier	PAP2CX3B-25 BCool-ER PC-Peltier							PAP2CX3B-10S BCool-EST PC-Peltier
Doporučené procesory		Pentium II a Celeron
Počet fanoušků		3
Typ centrálního ventilátoru		Kuličkové ložisko, otáčkoměr (12 V, 120 mA)
Velikost středového ventilátoru		60x60x10 mm
Typ externího ventilátoru		Kuličkové ložisko	Kuličkové ložisko, otáčkoměr							Kuličkové ložisko, termistor
Velikost externího ventilátoru		60x60x10 mm	Rozměr 60x60x25 mm
Napětí, proud		12 V, 90 mA	12 V, 130 mA							12 V, 80-225 mA
Celková plocha pokrytí ventilátorem		84,9 cm2
Celkový proud pro ventilátory (výkon)		300 mA (3,6 W)	380 mA (4,56 W)							280-570 mA (3,36–6,84 W)
Počet kolíků na chladiči (uprostřed)		63 dlouhé a 72 krátké
Počet kolíků na chladiči (každá hrana)		45 dlouhých a 18 krátkých
Celkový počet kolíků na chladiči		153 dlouhé a 108 krátké
Rozměry radiátoru (uprostřed)		57x59x27 mm (včetně termoelektrického modulu)
Rozměry radiátoru (každá hrana)		Rozměry 41 x 59 x 32 mm
Obecné rozměry radiátoru		145x59x38 mm (včetně termoelektrického modulu)
Obecné rozměry chladničky		145x60x50 mm	145x60x65 mm
Hmotnost chladničky		357 gramů	416 gramů							422 gramů
Záruka		5 let
Odhadovaná cena (2000)		$74.95	$79.95							$84.95

Je třeba poznamenat, že skupina chladniček BCool bude zahrnovat také zařízení, která mají podobné vlastnosti, ale nemají Peltierovy prvky. Takové lednice jsou přirozeně levnější, ale také méně účinné jako prostředek k chlazení počítačových komponent.

Při přípravě tohoto článku byly použity materiály z knihy „PC: Nastavení, optimalizace a přetaktování“. 2. vyd., revidováno. a doplňkové, - Petrohrad: BHV - Petrohrad. 2000. - 336 s.

Poprvé jsem se setkal s Peltierovými prvky (PE) před několika lety, když jsem vyvíjel vodní chladicí zařízení v akváriu. Elektronická zařízení se dnes stala ještě dostupnější a rozsah jejich použití se výrazně rozšířil. Například ve vodních chladičích, které lze často nalézt v kancelářích, používají se ES. Tam mají tvar čtverce 4x4 cm (obr. 2)Pomocí speciální teplovodivé pasty a utahovacích šroubů jsou upevněny mezi chladičem a tělem vodní nádrže, „studeným“ povrchem nádrže. Ostatní EP jsou také běžné.

Rýže. 2 Peltierův článek

Základ práce Peltierův prvek spočívá efekt objevený francouzským hodinářem Jeanem Peltierem. V roce 1834 Peltier objevil, že když stejnosměrný proud protéká obvodem sestávajícím z odlišných vodičů, teplo se absorbuje nebo uvolňuje v kontaktních bodech (spojení) vodičů (v závislosti na směru proudu). Míra projevu tohoto efektu do značné míry závisí na materiálech zvolených vodičů a je úměrná procházejícímu proudu. Peltierův článek je reverzibilní. Pokud na něj aplikujete teplotní rozdíl, obvodem poteče proud.

Klasická teorie vysvětluje Peltierův jev tím, že elektrony přenášené proudem z jednoho kovu na druhý jsou urychlovány nebo zpomalovány rozdílem vnitřního kontaktního potenciálu mezi kovy. V prvním případě se kinetická energie elektronů zvýší a poté se uvolní jako teplo. Ve druhém případě se kinetická energie elektronů snižuje a tato ztráta energie se doplňuje v důsledku tepelných vibrací atomů druhého vodiče. V důsledku toho dochází k ochlazení.

Peltierův efekt je nejvýraznější při použitívznik polovodičů (vodivost typu p a n). V závislosti na směru elektrického proudu přes p-n přechody dochází vlivem interakce nábojů reprezentovaných elektrony (n) a dírami (p) a jejich rekombinací k pohlcování nebo uvolňování energie.

Rýže. 3 Peltierův jev

Základem práce je Peltierův efekt termoelektrický modul(TEM). Jediným prvkem TEM je termočlánek, který se skládá z jednoho vodiče typu p (větve) a jednoho vodiče typu n. Když je několik takových termočlánků zapojeno do série, teplo (Q c) absorbuje kontakt typ n-p, zvýrazněné u kontaktu typu p-n(Q h). V důsledku toho dochází k ohřevu (T h) nebo ochlazování (T c) v části polovodiče bezprostředně sousedící s přechodem pn(obr. 3), a mezi jeho stranami vzniká teplotní rozdíl (AT=T h -T c): jedna deska se ochlazuje a druhá zahřívá. Tradičně je strana, ke které jsou připojeny dráty, horká a je zobrazena dole.

Rýže. 4

Termoelektrický modul je sada takových termočlánků (obr. 4),obvykle zapojeny do série s proudem a paralelně s tepelným tokem. Termočlánky jsou umístěny mezi dvěma keramickými deskami (obr. 5).Větve jsou připájeny na měděné vodivé podložky (hroty), které jsou připevněny ke speciální teplovodivé keramice, např.

Rýže. 5 Peltierův termoelektrický modul

hliník Počet termočlánků se může značně lišit (od několika jednotek po několik stovek), což umožňuje vytvářet TEM s chladicím výkonem od desetin wattu do stovek wattů. Telurid vizmutu má nejvyšší termoelektrickou účinnost mezi průmyslově používanými materiály, do kterých je možné získat požadovaný typ a parametry vodivosti se přidávají speciální přísady (selen a antimon).

Rýže. 6

Typický modul (obr. 6)poskytuje výrazný teplotní rozdíl několika desítek stupňů. Při vhodném nuceném chlazení topné plochy umožňuje druhá chladicí plocha dosahovat záporných teplot. Pro zvýšení teplotního rozdílu je možné kaskádové zapojení Peltierových termoelektrických modulů (obr. 7)při zajištění dostatečného chlazení. Chladicí zařízení založená na Peltierových modulech se často nazývají „aktivní Peltierovy chladničky“ nebo jednoduše „Peltierovy chladiče“.

Rýže. 7, kaskádové zapojení Peltierových termoelektrických modulů

Použití Peltierových modulů v aktivních chladičích je činí účinnějšími než standardní chladiče založené na radiátorech a ventilátorech. V procesu navrhování a používání chladičů s Peltierovými moduly je však nutné vzít v úvahu řadu specifických vlastností vyplývajících z konstrukce modulů a principu jejich činnosti.

Velký význam má výkon Peltierova modulu, který zpravidla závisí na jeho velikosti. Modul s nízkou spotřebou energie to nezajistí požadované chlazení, což může vést k nefunkčnosti chráněného prvku jeho přehřátím. Použití modulů s příliš velkým výkonem však může způsobit pokles teploty chladiče

Rýže. 8, aktivní chladič, založené na Peltierově polovodičovém modulu

úroveň kondenzace vlhkosti ze vzduchu, která je nebezpečná pro elektronická zařízení. Peltierovy moduly generují během provozu poměrně velké množství tepla. Z tohoto důvodu byste měli jako součást chladiče používat výkonný ventilátor. Na obr.8ukazuje aktivní chladič, který využívá Peltierův polovodičový modul.

Napětí dodávané do modulu je určeno počtem párů větví v modulu. Nejběžnější jsou 127párové moduly, u kterých je maximální napětí přibližně 16 V. Ale tyto moduly jsou obvykle napájeny napájecím napětím 12 V, tzn. přibližně 75 % Umax. Ve většině případů je tato volba napájecího napětí optimální: umožňuje dostatečný chladicí výkon při přijatelné účinnosti. Při zvýšení napájecího napětí nad 12 V je nárůst chladicího výkonu zanedbatelný, ale spotřeba energie se prudce zvyšuje. S klesajícím napájecím napětím roste účinnost, protože se také snižuje chladicí kapacita, ale lineárně.

Tabulka 1 Peltierův prvek, charakteristika

Typ modulu			Charakteristika
	Já max, A	U max, B	Q max, W		Rozměry, mm
A-TM8.5-27-1.4		| 15,4	72,0		40x40x3,7
A-TM8.5-127-1.4HR1		15,4	72,0		40x40x3,4
A-TM8.5-127-1.4HR2		15,4	72,0		140x40x3,7
A-TMb.0-127-1.4		15,4	53,0		40x40x4,2
A-TM6,0-127-1,4HR1		15,4	53,0		40x40x3,8
A-TM6,0-127-1,4HR2		15,4	53,0		40x40x4,2
A-TMZ,9-127-1,4		15,4	35,0		40x40x5,1
A-TMZ,9-127-1,4HR1		15,4	35,0		40x40x4,8
A-TMZ,9-127-1,4HR2		15,4	35,0		40x40x5,1
A-TM3.9-127-1.4		15,4	34,0		30x30x3,9
A-TMZ,9-127-1,4HR1		15,4	34,0		30x30x3,9
A-TMZ,9-127-1,4HR2		15,4	34,0		30x30x3,9
A-TM37.5-49-3.0	37,5		130,0		40x40x4,3
A-TM37.5-49-3.0HR1 i		15,4	72,0		40x40x4,3
A-TM6.0-31-1.4		3,75	12,5		20x20x4,2
A-TM6,0-31-1,4HR1		3,75	12,5		20x20x4,2

Poznámka: Moduly označené HR1 a HR2 se vyznačují zvýšenou spolehlivostí.

U modulů s různým počtem párů větví (jiných než 127) lze napětí volit podle stejného principu: 75 % U max, ale je nutné vzít v úvahu vlastnosti konkrétního zařízení, nejprve všechny podmínky rozptylu tepla na horké straně a možnosti napájecích zdrojů. Například modulům řady DRIFT (199 termoelektrických párů) se doporučuje napájet napětím od 12 do 18 V.

Během provozu je důležitý spolehlivý tepelný kontakt mezi výměníkem a radiátorem, proto se TEM připevňuje pomocí teplovodivé pasty (například KPT-8). Pokud neexistuje žádná speciální termální pasta, můžete úspěšně použít farmakologické prostředky zakoupené v lékárně, například pastu Lassari nebo pastu salicyl-zinek.

Protože maximální teplota na horké straně TEM dosahuje +80°C (u vysokoteplotních chladičů od Supercool - +150°C), je důležité, aby byl ED správně chlazen. Horký povrch TEM by měl směřovat k chladiči, na jehož druhé straně je instalován chladicí ventilátor (proud vzduchu je směrován z chladiče). Ventilátor a TEM jsou v souladu s polaritou připojeny ke zdroji energie, který může být tak jednoduchý jako snižující transformátor, diodový usměrňovač a vyhlazovací oxidový kondenzátor. Ale zvlnění napájecího napětí by nemělo přesáhnout 5%, jinak se účinnost TEM snižuje. Je lepší, když jsou ventilátor a TEM řízeny elektronické zařízení na základě komparátoru a teplotního čidla. Jakmile teplota chlazeného objektu stoupne nad nastavenou hranici, automaticky se zapne chladič a ventilátor a začne chlazení. Stupeň chlazení (nebo ohřevu) je úměrný proudu procházejícímu TEM, což umožňuje regulovat teplotu „obsluhovaného“ objektu s vysokou přesností.

Termoelektrické moduly jsou utěsněné, takže je lze používat i ve vodě. KeramikaPovrch TEM je leštěný a k lamelám (vývodům) jsou připájeny černé („-“) a červené („+“) dráty. Pokud je TEM (obr. 2) umístěn tak, aby jeho vodiče směřovaly k sobě tak, že černý vodič je vlevo a červený vodič vpravo, bude nahoře studená strana a dole horká strana. Označení se obvykle aplikuje na horkou stranu.

Tabulka 2

Teplota expozice, 0C	Místo dopadu (strana 1 nebo 2)*	Doba expozice, sec	Odpor (po době expozice), kOhm
		Trvalý
Topení zapalovačem
Vytápění pomocí zapalovače**			>2000
5 (v lednici)
20 (v zimě venku)
36 po vychladnutí v lednici (-5)
36 po ochlazení venku (-20)
100 (vařící voda)
Ohniště ruských kamen (otevřený plamen)			0,06

Poznámky:

* - strana 1 - strana se značkami, strana 2 - rubová strana (vzhledem k označení).

** Při zahřívání zadní strany po dobu 4 s zapalovačem s otevřeným plamenem dotýkajícím se povrchu zástrčky byl na svorkách zaznamenán proud 200 μA.

Nejoblíbenějšími typy Peltierových modulů jsou jednostupňové moduly s maximálním výkonem až 65 W (12 V) a 172 W (24 V). Označení modulů jsou dešifrována následovně: první číslo je počet termočlánků v modulu, druhé je šířka stran větve (v mm), třetí je výška větve (v mm) . Například TV-127-1.4-1.5 je modul sestávající ze 127 párů termoelektrických větví, jejichž rozměry jsou 1,4x1,4x1,5 mm. Rozměry modulu jsou 40x40 mm, tloušťka je cca 4 mm. Standardní jednostupňové moduly jsou k dispozici s maximálními výkony až 70 W (12 V) a 172 W (24 V). Typické parametry TEM jsou uvedeny v Tabulka 1.

Tabulka 3 Parametry termoelektrického generátoru

Rýže. 9 termoelektrický generátor

Při pokusech s TEM jsem ověřil změnu jeho odporu v různé režimy. Tester M830 byl připojen na svorky (lamely) modulu v režimu měření odporu. Výsledky jsou shrnuty v tabulce 2.Při vystavení teplotě vyšší než pokojová na straně TEM se značením se jeho odpor snížil, na rubové straně úměrně vzrostl (řádky 2 a 3 tabulky ukazují reakci na dotyk povrchu TEM hranou dlaně je indikována teplota přibližně 36°C).

S ohledem na vratnost Peltierových prvků, na jejich základě je možné vyvíjet napájecí zdroje. Například, termoelektrický generátor„V25-12(M)“ od společnosti „Kryotherm“ (obr. 9) umožňuje nabíjet baterie mobilní telefony, digitální fotoaparáty, dívat se na televizi, dlouho práce na notebooku apod. Jediným požadavkem je, že potřebujete vyhřívanou plochu o rozměru 20x25 cm Parametry generátoru jsou uvedeny v Tabulka 3.

A. Kaškarov.