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Consejos: cómo generar electricidad gratis. Cómo hacer un termogenerador Peltier con tus propias manos.

Bueno, todos los gráficos están dibujados, todas las tablas están completadas, ahora puedes soñar. En general, si estimas al máximo el consumo de energía en una caminata, obtienes lo siguiente:
Navegador GPS - 0,3 W x 10 h = 3 W*h por día;
cámara (Canon DSLR): batería de 8 Wh durante 4 días = 2 Wh por día;
cámara de vídeo (grabadora de vídeo para capturar momentos interesantes del viaje, aproximadamente 1 hora de vídeo al día): 1,6 Wh al día;
teléfono móvil: alrededor de 0,2 Wh por día;
Linterna LED para iluminar el aparcamiento por la noche: 2 Wh al día.
Total obtenemos: 3 + 2 + 1,6 + 0,2 + 2 = 8,8 Wh por día. Teniendo en cuenta las pérdidas al cargar las baterías de estos dispositivos y los gastos inesperados, puedes redondear fácilmente esta cifra a 10 Wh por día, lo que equivale aproximadamente a tres baterías AA NiMH (3,2 Wh cada una). Supongamos que esta es la cantidad de electricidad que le permite viajar cómodamente por una ruta previamente planificada sin limitar sus impulsos creativos. Este cálculo es más o menos correcto para una salida en solitario o para un grupo de dos personas. Si hay más personas, entonces se agrega un consumidor adicional por cada persona, ya sea un celular u otra cámara. Creo que por cada participante “extra” se puede añadir con seguridad 1 Wh, es decir, para un grupo de 6 personas, un nivel cómodo de consumo de energía será de 14 Wh o unas 4,5 pilas AA. Supongamos que la caminata dura 10 días, entonces para un grupo de 2 personas necesitarás 100 Wh de energía, son 31 baterías de NiMH con un peso total de 31 x 31,5 = 976,5 g, es decir, casi 1 kg de baterías. Si tomas pilas alcalinas, las mejores dan 2,2 Wh y necesitarás 45. No sé su peso, pero aunque pesen 25 g cada uno, el total suma más de un kilogramo. Para un grupo de 6 personas, la cantidad total de electricidad es de 140 Wh, lo que equivale a casi 44 baterías que pesan 1386 g o 64 baterías que pesan aún más. Si lleva consigo baterías LiPo, como las que usan los modelistas, entonces para dos personas será una batería que pesa 100 Wh ÷ 160 Wh/kg = 0,625 kg o 625 g. Para un grupo de 6 personas, la masa de la batería LiPo. serán 875 g.
Ahora averigüemos cómo van las cosas con el termogenerador. Digamos que tenemos un módulo (o módulos) TEC1-12709, lo calentamos a no más de 150 °C, lo enfriamos en un chorro con una temperatura de 15 °C, es decir, en el lado frío será de 20 °C, la diferencia de temperatura es 150 - 20 = 130 °C. Para tal valor de diferencia de temperatura no tengo indicador de eficiencia, tendré que contar. Tomamos dos valores máximos en el gráfico de eficiencia versus corriente para TEC1-12709, por ejemplo 13,6 mW/°C para una diferencia de temperatura promedio de 71 °C y 15,7 mW/°C para 87 °C y calculamos en qué cantidad la eficiencia ha aumentado al aumentar la diferencia de temperatura en 87 - 71 = 16 °C. Resulta ser 2,1 mW/°C. Y luego en proporción: si un aumento en la diferencia de 16 °C condujo a un aumento en la eficiencia de 2,1 mW/°C, entonces un aumento en la diferencia de 130 - 87 = 43 °C conducirá a un aumento en la eficiencia de (43 x 2,1) ÷ 16 = 5,6 mW/°C. Esto significa que la eficiencia con una diferencia de temperatura de 130 °C será igual a 15,7 + 5,6 = 21,3 mW/°C. Como resultado, obtenemos 21,3 x 130 = 2769 mW o 2,8 W. Este valor se acerca bastante a la realidad, a juzgar por el hecho de que en algunos experimentos de vídeo dos módulos produjeron 4...6 W. Para obtener 10 Wh de energía con un módulo, el generador debe funcionar durante 10 ÷ 2,8 = 3,57 horas y durante 14 Wh - 5 horas. Es decir, si se utiliza un termogenerador que consta de 2 elementos Peltier, generar electricidad incluso para un grupo grande no lleva mucho tiempo.
El único problema importante al generar electricidad mientras se acampa con este método es la disipación de calor en el lado frío. Lo mejor y más óptimo es el enfriamiento por agua, ya que el agua tiene una alta capacidad calorífica. En este sentido, los turistas acuáticos tienen más suerte que los ciclistas: su medio de transporte está relacionado específicamente con el agua, y si pensamos en el diseño del generador (es muy extraño por qué aún no se ha pensado e implementado a escala industrial) , entonces pueden generar electricidad mientras conducen. El generador está parcialmente sumergido en agua y parcialmente flota en la superficie. El combustible se carga en el horno a medida que se consume y todo se enfría con agua del exterior. El combustible se recoge y prepara en la parada de descanso.
Si no quiere molestarse en recoger leña y piñas, puede pensar en el diseño de una estufa de gas. Vale la pena hacer un poco de cálculo aquí. Entonces tenemos:
bombona de gas licuado para quemadores de gas con combustible de 450 g;
composición: isobutano - 72%, propano - 22%, butano - 6%, en términos de peso es 324 g, 99 gy 27 g, respectivamente;
los poderes caloríficos de estos gases son 49,22 MJ/kg, 48,34 MJ/kg y 49,34 MJ/kg, respectivamente.
Después de la multiplicación y la suma, tenemos 22,07 MJ en un cilindro de gas licuado. Consideramos que la eficiencia de nuestro generador es del 1%, por lo tanto obtenemos 220 kJ como electricidad, que son 61,3 Wh. ¿Con qué puedes compararlo? Pues, por ejemplo, con 19 pilas NiMH AA. No es mucho y es bastante caro, la gasolina no es barata.
Dado que el uso de gasolina es costoso, se puede idear algo que utilice combustible líquido, como gasolina. Busqué un poco en Internet un catalizador barato para quemadores catalíticos, pero no pude encontrar nada más que óxido de cromo (VI) obtenido del dicromato de amonio. Sí, y no todo es tan sencillo, pero si lo deseas, a través de cierta experimentación también puedes lograr resultados positivos estables. Las almohadillas térmicas catalíticas fabricadas en China probablemente utilizan trazas de elementos del grupo del platino. Si tan solo hubiera un catalizador como el de esta almohadilla térmica, pero más grande para los elementos Peltier. El resultado sería un generador compacto y ligero. El poder calorífico de la gasolina es de 44,5 MJ/kg, la densidad es de 0,74 kg/l, de un litro de gasolina tenemos 33 MJ de energía, con una eficiencia del 1% esto es 330 kJ o 91,6 Wh de electricidad (28 pilas AA). Una opción más económica, pero aun así recolecta y prepara lo que está disponible en la naturaleza. gratis El combustible, por supuesto, es más rentable y no tiene una característica muy desagradable inherente a los suministros que se compran en la tienda: no se agota en el momento más inoportuno.

Continuando con el tema de los dispositivos caseros.
En esta ocasión hablaremos de un generador de temperatura basado en elementos Peltier.

Los elementos Peltier son artilugios tan pequeños (generalmente de 4x4 cm) que consisten en placas de cerámica y un bimetal entre ellas, a través de las cuales se genera una corriente eléctrica cuando un lado se calienta y el otro se enfría. O viceversa, aplicando corriente calentamos un lado y enfriamos el otro. Esta propiedad de los elementos Peltier se utiliza en la fabricación de refrigeradores portátiles, pero lo que más me interesa es la capacidad de generación de estos dispositivos.

De hecho, muy conveniente. Calienta un lado del elemento, enfría el otro y obtienes suficiente corriente y voltaje para cargar, por ejemplo, un teléfono celular u otros dispositivos electrónicos. Generalmente tengo problemas con la electricidad, no sucede a menudo, por lo que necesito algo así con urgencia. No, por supuesto, los paneles solares pueden solucionar parcialmente el problema de la falta de electricidad. Esta, en esta etapa, generalmente la considero una de las mejores fuentes de energía alternativa. Por eso, también tengo una batería solar (de la que hablaré más adelante), pequeña, pero suficiente para mí. Produce entre 1 y 1,5 amperios con un voltaje de 5 a 15 voltios.

Pero el sol no siempre está ahí, por lo que el termogenerador resultó ser más necesario. Sí, incluso fuera de la civilización es necesario, y creo que a los supervivientes también les interesan esas cosas.

Para crear un termogenerador, no todos los elementos Peltier son adecuados, solo aquellos que mantienen una temperatura de 300 a 400 grados. Por supuesto, es posible fabricar un generador a partir de elementos comunes y corrientes, como los que se utilizan en los frigoríficos, pero sólo a modo de experimento. Porque tan pronto como se sobrecaliente, el elemento fallará. Puede comprar elementos de alta temperatura a los estadounidenses o a los chinos. (Una pequeña digresión sobre los chinos: leyendo mi blog, puede que os hagáis una idea equivocada de que tengo una mala actitud hacia China o hacia los chinos. Al contrario, admiro a China, lo que no me impide creer que este es nuestro país más enemigo probable. Nuevamente, los alemanes también cuando eran nuestros enemigos, y los franceses, y quienes no lo eran. ¿Y qué? Si hay una guerra, odiaremos, pero por ahora somos amigos, especialmente porque todo lo hará. terminará al final, como fue el caso antes de otras naciones. Y después de todas las guerras, los rusos y los chinos se convertirán en hermanos para siempre.)
Puedes adquirir elementos a tus compatriotas, pero a un precio fabuloso, y ese no es nuestro camino.

Entonces mi termogenerador se calienta con un quemador de aceite (usando aceite de girasol normal y más barato).

Que se coloca en una carcasa plegable de este tipo, que consta de una lata, un regulador de altura del quemador y el propio elemento Peltier.

El quemador también consta de una lata y una mecha de carbón.

Puedes hacer una mecha de este tipo usando estas instrucciones en video.

Personalmente, hago estas mechas con brasas; los residentes avanzados de las grandes ciudades pueden simplemente comprar carbón en una tienda. Un quemador de este tipo es bueno en sí mismo; puede usarse como fuente de iluminación, en lugar de velas. No necesita mucho aceite para funcionar, no produce mucho humo y puede arder durante días.

Se trata de un elemento Peltier; encima se coloca un radiador para enfriar un procesador de computadora, con un ventilador.

Este es el regulador de nivel de fuego del quemador. Lo hice a partir de un CD-ROM muerto. Se puede hacer con cualquier cosa, siempre y cuando tu imaginación funcione.

Tengo un elemento Peltier (en esta versión, dos o tres elementos, uno encima del otro, todos lubricados con pasta térmica) intercalado entre un radiador de refrigeración y un radiador de calefacción.

Llené el espacio alrededor del elemento con goma (de los tacones de zapatos innecesarios) y lo pegué todo con sellador térmico para automóviles.

El ventilador de refrigeración estaba hecho de un motor de 3 voltios del mismo CD-ROM defectuoso y las aspas de un ventilador estándar de un refrigerador de computadora. El motor y el ventilador se conectaron mediante superpegamento chino y un soporte para discos del mismo CD-ROM. El resultado es un ventilador de refrigeración que empieza a funcionar a un voltio y medio y consume muy poca corriente.

Para el radiador de calefacción, tomé un radiador de un antiguo refrigerador de procesador.

El voltaje, de unos 6 a 8 voltios, va al convertidor, donde disminuye a los cinco voltios necesarios para los dispositivos.

Ya he escrito sobre este convertidor.

Aquí está el generador ensamblado. Tan pronto como (en uno o dos minutos) el voltaje generado alcanza un voltio y medio, el ventilador de enfriamiento comienza a girar y el lado frío del elemento comienza a enfriarse. El termogenerador entra en modo de funcionamiento al cabo de unos minutos. Puede alimentar guirnaldas de LED y cargar dispositivos electrónicos. Mi generador produce unos 400 miliamperios de corriente a 5 voltios. La intensidad actual depende del elemento utilizado. Si es posible pondré mejores elementos.

Además, este dispositivo, si se quita la parte del generador, se puede utilizar como quemador normal para hervir agua. Normalmente lleno el frasco hasta la mitad y hierve en 10-15 minutos.

Los equipos de refrigeración se han arraigado tan firmemente en nuestras vidas que resulta incluso difícil imaginar cómo podríamos arreglárnoslas sin ellos. Pero los diseños de refrigerantes clásicos no son adecuados para uso móvil, por ejemplo como bolsa térmica de viaje.

Para ello se utilizan instalaciones cuyo principio de funcionamiento se basa en el efecto Peltier. Hablemos brevemente de este fenómeno.

¿Qué es?

Este término hace referencia a un fenómeno termoeléctrico descubierto en 1834 por el naturalista francés Jean-Charles Peltier. La esencia del efecto es la liberación o absorción de calor en el área donde están en contacto conductores diferentes a través de los cuales pasa la corriente eléctrica.

Según la teoría clásica, existe la siguiente explicación para el fenómeno: la corriente eléctrica transfiere electrones entre metales, lo que puede acelerar o ralentizar su movimiento, dependiendo de la diferencia de potencial de contacto entre conductores de diferentes materiales. En consecuencia, cuando la energía cinética aumenta, se convierte en energía térmica.

En el segundo conductor se observa un proceso inverso, que requiere reposición de energía, de acuerdo con la ley fundamental de la física. Esto ocurre debido a la vibración térmica, que provoca el enfriamiento del metal del que está hecho el segundo conductor.

Las tecnologías modernas permiten producir elementos-módulos semiconductores con el máximo efecto termoeléctrico. Tiene sentido hablar brevemente sobre su diseño.

Diseño y principio de funcionamiento.

Los módulos modernos son una estructura que consta de dos placas aislantes (generalmente de cerámica), con termopares conectados en serie ubicados entre ellas. En la siguiente figura se puede encontrar un diagrama simplificado de dicho elemento.

Designaciones:

A – contactos para conectarse a una fuente de alimentación;
B – superficie caliente del elemento;
C – lado frío;
D – conductores de cobre;
E – semiconductor basado en unión p;
F – semiconductor tipo n.

El diseño se realiza de tal manera que cada lado del módulo esté en contacto con uniones p-n o n-p (dependiendo de la polaridad). Los contactos p-n se calientan y los contactos n-p se enfrían (ver Fig. 3). En consecuencia, se produce una diferencia de temperatura (DT) en los lados del elemento. Para un observador, este efecto parecerá una transferencia de energía térmica entre los lados del módulo. Es de destacar que cambiar la polaridad del suministro conduce a un cambio en las superficies frías y calientes.

Arroz. 3. A – lado caliente del termoelemento, B – lado frío

Presupuesto

Las características de los módulos termoeléctricos se describen mediante los siguientes parámetros:

capacidad de enfriamiento (Q max), esta característica se determina en función de la corriente máxima permitida y la diferencia de temperatura entre los lados del módulo, medida en Watts;
diferencia máxima de temperatura entre los lados del elemento (DT max), el parámetro se da para condiciones ideales, la unidad de medida es grados;
corriente permitida requerida para garantizar la máxima diferencia de temperatura – I max;
la tensión máxima Umax necesaria para que la corriente Imax alcance la diferencia de pico DTmax;
resistencia interna del módulo – Resistencia, indicada en Ohmios;
coeficiente de eficiencia - COP (abreviatura del inglés - coeficiente de rendimiento), esencialmente esta es la eficiencia del dispositivo, que muestra la relación entre refrigeración y consumo de energía. Para elementos económicos, este parámetro está en el rango de 0,3-0,35, para modelos más caros se acerca a 0,5.

Calificación

Veamos cómo se descifran las marcas típicas de los módulos usando el ejemplo de la Figura 4.

Figura 4. Módulo Peltier marcado TEC1-12706

El marcado se divide en tres grupos significativos:

Designación de elementos. Las dos primeras letras siempre permanecen sin cambios (TE), lo que indica que se trata de un termoelemento. El siguiente indica el tamaño, pueden estar las letras “C” (estándar) y “S” (pequeña). El último número indica cuántas capas (cascadas) hay en el elemento.
El número de termopares en el módulo que se muestra en la foto es 127.
La corriente nominal está en amperios, para nosotros es de 6 A.

De la misma forma se leen las marcas de otros modelos de la serie TEC1, por ejemplo: 12703, 12705, 12710, etc.

Solicitud

A pesar de su eficiencia bastante baja, los elementos termoeléctricos se utilizan ampliamente en medición, informática y electrodomésticos. Los módulos son un elemento operativo importante de los siguientes dispositivos:

unidades de refrigeración móviles;
pequeños generadores para generar electricidad;
sistemas de refrigeración en ordenadores personales;
refrigeradores para enfriar y calentar agua;
deshumidificadores, etc

Demos ejemplos detallados del uso de módulos termoeléctricos.

Frigorífico con elementos Peltier.

Las unidades de refrigeración termoeléctricas tienen un rendimiento significativamente inferior al de sus homólogos de compresor y absorción. Pero tienen importantes ventajas, lo que hace aconsejable su uso en determinadas condiciones. Estas ventajas incluyen:

simplicidad de diseño;
resistencia a las vibraciones;
ausencia de elementos móviles (excepto el ventilador que sopla el radiador);
bajo nivel de ruido;
pequeñas dimensiones;
capacidad para trabajar en cualquier puesto;
larga vida útil;
Bajo consumo de energía.

Estas características son ideales para instalaciones móviles.

Elemento Peltier como generador de electricidad.

Los módulos termoeléctricos pueden funcionar como generadores de electricidad si uno de sus lados se somete a calentamiento forzado. Cuanto mayor es la diferencia de temperatura entre los lados, mayor es la corriente generada por la fuente. Desafortunadamente, la temperatura máxima del generador térmico es limitada; no puede ser superior al punto de fusión de la soldadura utilizada en el módulo. La violación de esta condición conducirá a la falla del elemento.

Para la producción en masa de generadores térmicos se utilizan módulos especiales con soldadura refractaria que se pueden calentar a una temperatura de 300°C. En elementos ordinarios, por ejemplo TEC1 12715, el límite es 150 grados.

Dado que la eficiencia de dichos dispositivos es baja, se utilizan solo en los casos en que no es posible utilizar una fuente de energía eléctrica más eficiente. Sin embargo, los generadores térmicos de 5 a 10 W tienen una demanda entre turistas, geólogos y residentes de zonas remotas. Para alimentar unidades de distribución de gas, equipos de estaciones meteorológicas, etc. se utilizan grandes y potentes instalaciones estacionarias alimentadas por combustible de alta temperatura.

Para enfriar el procesador

Hace relativamente poco tiempo, estos módulos comenzaron a utilizarse en sistemas de refrigeración de CPU de ordenadores personales. Teniendo en cuenta la baja eficiencia de los termoelementos, los beneficios de tales estructuras son bastante dudosos. Por ejemplo, para enfriar una fuente de calor con una potencia de 100-170 W (correspondiente a la mayoría de los modelos de CPU modernos), necesitará gastar entre 400 y 680 W, lo que requiere la instalación de una fuente de alimentación potente.

El segundo problema es que un procesador descargado liberará menos energía térmica y el módulo puede enfriarlo por debajo del punto de rocío. Como resultado, comenzará a formarse condensación, que seguramente dañará la electrónica.

Quienes decidan crear un sistema de este tipo por su cuenta deberán realizar una serie de cálculos para seleccionar la potencia del módulo para un modelo de procesador específico.

Con base en lo anterior, utilizar estos módulos como sistema de enfriamiento de la CPU no es rentable además, pueden provocar fallas en los equipos de cómputo;

La situación es completamente diferente con los dispositivos híbridos, donde los módulos térmicos se utilizan junto con refrigeración por agua o aire.

Los sistemas de refrigeración híbridos han demostrado su eficacia, pero su elevado coste limita el círculo de sus admiradores.

Aire acondicionado basado en elementos Peltier.

En teoría, un dispositivo de este tipo será estructuralmente mucho más sencillo que los sistemas de control climático clásicos, pero todo se reduce a un bajo rendimiento. Una cosa es enfriar un pequeño volumen de un frigorífico y otra cosa es enfriar una habitación o el interior de un coche. Los acondicionadores de aire que utilizan módulos termoeléctricos consumirán más electricidad (3-4 veces) que los equipos que funcionan con refrigerante.

En cuanto a su uso como sistema de control climático del automóvil, la potencia de un generador estándar no será suficiente para operar dicho dispositivo. Reemplazarlo por equipos más eficientes conducirá a un consumo de combustible significativo, lo que no es rentable.

En los foros temáticos, periódicamente surgen discusiones sobre este tema y se consideran varios diseños caseros, pero aún no se ha creado un prototipo funcional completo (sin contar el aire acondicionado para un hámster). Es muy posible que la situación cambie cuando los módulos con una eficiencia más aceptable estén ampliamente disponibles.

Para agua de refrigeración

El elemento termoeléctrico se utiliza a menudo como refrigerante para enfriadores de agua. El diseño incluye: un módulo de refrigeración, un controlador controlado por termostato y un calentador. Esta implementación es mucho más sencilla y económica que un circuito compresor, además, es más fiable y fácil de operar; Pero también existen ciertas desventajas:

el agua no se enfría por debajo de 10-12°C;
el enfriamiento lleva más tiempo que su homólogo de compresor, por lo que un refrigerador de este tipo no es adecuado para una oficina con una gran cantidad de empleados;
el dispositivo es sensible a la temperatura exterior, en una habitación cálida el agua no se enfriará a la temperatura mínima;
No se recomienda la instalación en habitaciones polvorientas, ya que el ventilador puede obstruirse y el módulo de refrigeración puede fallar.

Enfriador de agua de mesa con elemento Peltier

Secador de aire basado en elementos Peltier.

A diferencia de un acondicionador de aire, la implementación de un deshumidificador mediante elementos termoeléctricos es bastante posible. El diseño es bastante simple y económico. El módulo de refrigeración reduce la temperatura del radiador por debajo del punto de rocío, como resultado, la humedad contenida en el aire que pasa a través del dispositivo se deposita sobre él. El agua sedimentada se descarga en un tanque de almacenamiento especial.

A pesar de la baja eficiencia, en este caso la eficiencia del dispositivo es bastante satisfactoria.

¿Cómo conectarse?

No habrá problemas para conectar el módulo; se debe aplicar un voltaje constante a los cables de salida; su valor está indicado en la hoja de datos del elemento. El cable rojo debe conectarse al positivo y el cable negro al negativo. ¡Atención! Al invertir la polaridad se invierten las posiciones de las superficies enfriadas y calentadas.

¿Cómo comprobar la funcionalidad del elemento Peltier?

El método más sencillo y fiable es el táctil. Es necesario conectar el módulo a la fuente de voltaje adecuada y tocar sus diferentes lados. Para un elemento de trabajo, uno de ellos será más cálido y el otro más frío.

Si no tienes una fuente adecuada a mano, necesitarás un multímetro y un encendedor. El proceso de verificación es bastante sencillo:

conectar las sondas a los terminales del módulo;
lleve el encendedor encendido a uno de los lados;
Observamos las lecturas del dispositivo.

En el módulo de trabajo, cuando se calienta uno de los lados, se genera una corriente eléctrica, que se mostrará en la pantalla del dispositivo.

¿Cómo hacer un elemento Peltier con tus propias manos?

Es casi imposible fabricar un módulo casero en casa, sobre todo porque no tiene sentido hacerlo, dado su coste relativamente bajo (entre 4 y 10 dólares). Pero puedes montar un dispositivo que te resulte útil en una caminata, por ejemplo, un generador termoeléctrico.

Para estabilizar el voltaje, es necesario ensamblar un convertidor simple en el chip IC L6920.

Se suministra un voltaje en el rango de 0,8 a 5,5 V a la entrada de dicho convertidor; en la salida producirá 5 V estables, que es suficiente para recargar la mayoría de los dispositivos móviles. Si se utiliza un elemento Peltier convencional, es necesario limitar el rango de temperatura de funcionamiento del lado calentado a 150 °C. Para evitar la molestia del seguimiento, es mejor utilizar una olla con agua hirviendo como fuente de calor. En este caso se garantiza que el elemento no se calentará por encima de los 100 °C.

Hola, mi nombre es Danil y estoy paranoico. Mi paranoia radica en que estoy convencido de la inminente llegada del Gran Zorro Ártico. No importa en qué forma vendrá este mismo zorro ártico: si seguimos vivos, lo más probable es que tengamos que empezar a vivir desde cero. Y la vida es mucho más divertida cuando tienes algo para cargar las baterías de tu linterna y dosímetro. Para los que opinéis lo mismo (así como para todos los que tengáis curiosidad), os pido que recortéis más abajo (ojo, fotos pesadas).

parte de investigación

En realidad, ¿por qué el elemento Peltier? Es mucho más lógico comprar una linterna con accionamiento muscular ("escarabajo de tierra"), paneles solares o, en el peor de los casos, construir un molino de viento. Antes también pensaba que era muy posible arreglárselas con los escarabajos terrestres. Pero tiene muchas piezas móviles, fabricadas por el tío Liao con plástico barato. La primera avería en las condiciones del Gran Zorro Ártico y te quedas sin electricidad.

Bueno, te preguntarás, ¿por qué no paneles solares? No hay partes móviles. Estoy de acuerdo, responderé, pero en las condiciones de un invierno nuclear o volcánico o bajo el techo de hormigón de un refugio de dos metros, no es tan fácil tomar el sol.

¿Molino? ¿Qué área deben tener sus aspas para que pueda girar incluso con viento débil? Piezas móviles, otra vez. El molino de viento es adecuado para instalación permanente al equipar un refugio a largo plazo.

Habiendo considerado estos argumentos, me desanimé. Pero pronto encontré accidentalmente el sitio web nepropadu.ru (sin publicidad, solo un enlace al material original). Me senté continuamente durante dos días y en el proceso encontré un artículo muy interesante sobre una estufa de astillas de madera hecha con una fuente de alimentación de computadora con un elemento Peltier en el lateral (enlace al final del post). Hubo muchos escépticos en los comentarios, pero el autor escribió que cargó tranquilamente el teléfono desde un convertidor CC-CC chino conectado... Me enganché.

Parte de diseño

Para empezar, pedí el mismo elemento Peltier a los chinos en eBay (suficiente para experimentos). Me costó 320 rublos. Lo que me agradó fue la entrega rápida y con seguimiento, pero gratuita. Además, el producto fue enviado literalmente una hora después del pago (y fue el domingo).

Mientras viajaba el elemento Peltier, pensé en el diseño del futuro generador termoeléctrico, encontré un radiador adecuado con un ventilador (un radiador de procesador antiguo funcionaba perfectamente) y también desenterré en Internet un circuito para un convertidor DC-DC con una corriente de salida máxima de 1 amperio a un voltaje de 5 voltios.

No consideré aconsejable hacer una estufa de astillas de leña siguiendo el ejemplo de aquel artículo. El metal del que está hecho el hardware de la computadora es muy blando; se “hundirá” cuando se exponga a altas temperaturas y se quemará rápidamente. Por lo tanto, se decidió hacer una "versión extraíble" del generador, que podría montarse en el costado de una estufa estacionaria o apoyarse en una olla sobre el fuego. Y para evitar que el elemento Peltier se fríe a fuego abierto en tales condiciones, se necesitaba una junta resistente al calor pero conductora del calor. Para ello, logré conseguir un trozo de placa de aluminio gruesa de 100x120x5 milímetros.

Para presionar el elemento Peltier contra el sustrato de aluminio y, a su vez, presionar el radiador contra él, decidí utilizar un juego de construcción de metal para niños que una vez compré para necesidades de robótica.

Pero llegó el elemento Peltier y llegó el momento de la asamblea.

Parte tecnológica

Teníamos un radiador, una placa de aluminio, un elemento Peltier, un puñado de componentes de radio, un trozo de PCB de aluminio y una variedad de tornillos y tuercas. No recuerdo más.

Entonces, todos los componentes están ensamblados, puede comenzar a ensamblar.

Pido disculpas por la placa que estaba marcada y perforada en dos lugares; después se me ocurrió que sería bueno fotografiar todo el proceso de montaje desde el principio.

El primer problema que me esperaba fue el ventilador estándar de 12 voltios del radiador. Como voy a producir sólo 5 voltios, e incluso con una corriente máxima bastante pequeña, esto podría crear un problema.

Primero, lancé mi anzuelo en todas las tiendas de radio e informática de Perm, pero en ninguna parte había un ventilador de 5 voltios de 80x80 milímetros. Y si los había, eran de menor tamaño y con una corriente de más de 200 mA, que era demasiado.

Luego investigué un poco en eBay y descubrí que el ventilador que necesitaba costaba 300 rublos. Pero no tenía sentido esperar una entrega rápida, por lo que dejé esta opción como alternativa.

Y solo después de toda la búsqueda supuse que debía conectar el ventilador estándar de 12 voltios a una fuente de voltaje de 5 voltios. Resultó que sopla bastante bien y al mismo tiempo no consume mucha corriente. Por lo tanto, decidí dejarlo por ahora y, después de probarlo, si es necesario, pedir un ventilador en eBay.

Marqué una placa de aluminio y le hice dos agujeros para montar el radiador y dos para la placa del convertidor de voltaje. Hice los agujeros con un diámetro de 4 milímetros (para los tornillos del diseñador), y por fuera los ensanché a 7,5 milímetros para ocultar las cabezas de los tornillos. Después de eso, redondeé las esquinas afiladas con una lima y caminé con papel de lija grueso por todas las superficies de la placa y con papel de lija fino donde se presionó el elemento Peltier.

En este punto, consideré completo el procesamiento del sustrato y comencé a fabricar el convertidor de voltaje.
El convertidor de voltaje de refuerzo de pulso está ensamblado en el IC L6920, que comienza a funcionar con un voltaje de entrada de 0,8 voltios y le permite eliminar de su salida un voltaje fijo de 3,3 o 5 voltios, o variable de 1,8 a 5,5 voltios.

El diagrama esquemático del convertidor es típico y está tomado de la hoja de datos.

Para obtener 5 voltios en la salida del circuito, la pata 1 se conecta al cable común. También está configurado para generar un nivel bajo en el pin 3 cuando el voltaje de entrada cae por debajo de 1,5 voltios.

Para el circuito se dispuso una placa de circuito impreso, sobre la cual se fijó al sustrato base utilizando las mismas piezas del juego de diseño infantil. No me preocupa que la placa se sobrecaliente, ya que ha sido forzada a enfriarse mediante un flujo de aire que sale del radiador.

Tuve que retocar la macro del estuche que contenía el microcircuito que compré. En el sitio web de la tienda se decía que estaba en el caso SSOP-8. Resulta que no existe tal caso en el conjunto estándar de macros de Sprint Layout. Encontré un dibujo del cuerpo del SSOP-8 e hice una macro, después de lo cual enruté la placa. Después de una impresión de prueba, resultó que el microcircuito es algo más ancho y no cabe en sus placas de contacto. Buscar en Google un modelo de chip específico (L6920D) me llevó al sitio web de Chip-Dip, donde descubrí que el IC con índice D se fabrica en el paquete TSSOP-8. Rascándome la cabeza, encontré un dibujo de este caso, creé una macro y redirigí el tablero. Ahora todo resultó correcto.

El tablero se fabricó utilizando LUT y se ensambló. Resultó que soldar la carcasa TSSOP-8 sin secador de pelo es muy inconveniente. Pero somos gente experimentada, soldamos microcircuitos FTDI con un paso de clavija de 0,4 milímetros.

Ahora puedes empezar a instalar el elemento Peltier y el radiador. Recubrí el sustrato y el radiador en los puntos de contacto con el elemento con pasta térmica. Luego apretó el "sándwich" resultante con nueces.

Resultó que la placa del convertidor no encaja, el conector de entrada descansa sobre el radiador, calculé un poco mal. Le di la vuelta a los soportes de montaje, colgué el tablero afuera y agregué dos soportes más para proteger los elementos de daños mecánicos. Esto es con lo que terminamos:

Ahora puedes comprobar la funcionalidad del generador. Lo calenté en un quemador de gas. Decidí no instalar un ventilador por ahora.

Para empezar, resultó que confundí la polaridad de conectar el elemento al convertidor. Aunque todo parecía correcto: el cable negro está en negativo y el cable rojo en positivo. Sin embargo, el generador no quiso funcionar. Luego cambié la polaridad de la conexión del elemento.

El generador comenzó a funcionar: primero se encendieron ambos LED, indicando la presencia de 5 voltios en la salida y bajo voltaje en la entrada, luego se apagó el LED rojo: el voltaje aumentó por encima de un voltio y medio.

Para mi disgusto, resultó que sin ventilador, después de un par de minutos de operar el sistema, el radiador se calentó notablemente. No funcionará de esa manera.

Al día siguiente caminé por el mercado del metal y varios mercadillos de informática, pero cuando pregunté por ventiladores de 5 voltios, por todas partes se encogieron de hombros y me aconsejaron que fuera “a ese lugar de allá” en el que ya había estado un par. hace unos minutos. Como resultado, me fui a casa con las manos vacías.

En casa, realicé un experimento para alimentar un ventilador estándar de 12 voltios desde la salida de 5 voltios del convertidor. Los resultados no me agradaron: el convertidor, con evidente desgana, apagó el LED rojo y el ventilador se sacudió débilmente durante varios segundos, intentando arrancar. El flujo de aire del ventilador que funcionaba a la mitad de potencia no fue suficiente para un enfriamiento normal: el radiador se calentó con la misma rapidez, aunque ya no me quemó los dedos. Al final, decidí pedir el ventilador en Ebay.

Resultado

A pesar de la baja eficiencia del elemento Peltier en el modo de generación, todavía obtuve un resultado intermedio: al conectar una batería portátil con una corriente de carga indicada de 1000 mA a la salida del convertidor, el generador pudo producir una corriente de aproximadamente 600 mA. Creo que esta corriente es suficiente para cargar la mayoría de los dispositivos en las condiciones del Gran Zorro Ártico.

Cuando llegue el ventilador (Ibay promete desde mediados de marzo hasta principios de abril), comprobaré la refrigeración. Además, deberá probar el funcionamiento del generador en condiciones de "combate", en caso de incendio.

Pido disculpas por la calidad de las fotografías, no soy un gran fotógrafo. Enlace al artículo que me inspiró.

Ecología del conocimiento. Los elementos Peltier son pequeños artilugios (generalmente de 4x4 cm), que consisten en placas de cerámica y un bimetal entre ellas, a través del cual, cuando una se calienta,

Hablaremos de un generador de temperatura basado en elementos Peltier.

De hecho, muy conveniente. Calientas un lado del elemento, enfrías el otro y obtienes suficiente corriente y voltaje para cargar, por ejemplo, un teléfono celular u otros dispositivos electrónicos. Generalmente tengo problemas con la electricidad, no sucede a menudo, por lo que necesito algo así con urgencia. No, por supuesto, los paneles solares pueden solucionar parcialmente el problema de la falta de electricidad. Esta, en esta etapa, generalmente la considero una de las mejores fuentes de energía alternativa. Por eso, también tengo una batería solar (de la que hablaré más adelante), pequeña, pero suficiente para mí. Produce entre 1 y 1,5 amperios con un voltaje de 5 a 15 voltios.

Puedes adquirir elementos a tus compatriotas, pero a un precio fabuloso, y ese no es nuestro camino.