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Elementos Peltier o electricidad gratis procedente de un incendio. Cómo hacer tu propio generador con elementos Peltier

Energía y baterías,

Hazlo tú mismo o hazlo tú mismo

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 todos lados 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.

Una gran cantidad de dispositivos electrónicos absorben energía eléctrica, que debe renovarse constantemente. Mientras viaja, debe llevar consigo fuentes de corriente química o generar electricidad a partir de energía mecánica mediante dispositivos complejos y voluminosos.

Tipo de generador termoeléctrico

Incluso antes, Seebeck descubrió la aparición de termo-EMF en un circuito de conductores diferentes cuando se mantienen diferentes temperaturas en el punto de contacto. A partir de efectos termoeléctricos se creó el llamado elemento o módulo Peltier, que consta de 2 placas cerámicas con un bimetal situado entre ellas. Cuando se les aplica corriente eléctrica, un lado de la placa se calienta y el otro se enfría, lo que permite crear refrigeradores a partir de ellos. La siguiente figura muestra módulos de diferentes tamaños utilizados en tecnología.

Módulos Peltier de diferentes tamaños.

El proceso es reversible: si se mantiene una diferencia de temperatura entre los elementos de ambos lados, generarán corriente eléctrica, lo que permite utilizar el dispositivo como generador termoeléctrico para generar una pequeña cantidad de electricidad.

El efecto Peltier es la liberación de calor en el punto de contacto de conductores diferentes cuando una corriente eléctrica fluye a través de ellos.

Principio de funcionamiento de los módulos.

En el contacto de conductores diferentes, se libera o absorbe calor dependiendo de la dirección de la corriente eléctrica. El flujo de electrones tiene energía potencial y cinética. La densidad de corriente en los conductores en contacto es la misma, pero las densidades de flujo de energía son diferentes.

Si la energía que fluye hacia el contacto es mayor que la energía que sale de él, esto significa que los electrones se ralentizan en el punto de transición de una región a otra y calientan la red cristalina (el campo eléctrico ralentiza su movimiento). Cuando cambia la dirección de la corriente, se produce el proceso inverso de aceleración de los electrones, cuando se toma energía de la red cristalina y se produce su enfriamiento (las direcciones del campo eléctrico y el movimiento de los electrones coinciden).

La diferencia de energía de las cargas en los límites de los semiconductores es máxima y el efecto se manifiesta allí con mayor fuerza.

Módulo Peltier

El más común es el módulo termoeléctrico (TEM), que son semiconductores de tipo p y n conectados entre sí a través de conductores de cobre.

Diagrama del principio de funcionamiento del módulo.

En un elemento hay 4 transiciones entre metal y semiconductores. En un circuito cerrado, el flujo de electrones se mueve desde el polo negativo de la batería al positivo, pasando secuencialmente por cada transición.

Cerca de la primera transición del semiconductor tipo cobre-p, se libera calor en la zona del semiconductor a medida que los electrones se mueven a un estado con menor energía.

Cerca del siguiente límite con el metal en el semiconductor, el calor se absorbe debido a la "succión" de electrones de la zona de conductividad p bajo la influencia de un campo eléctrico.

En la tercera transición, los electrones ingresan al semiconductor tipo n, donde tienen mayor energía que en el metal. En este caso, se absorbe energía y el semiconductor se enfría cerca del límite de transición.

La última transición va acompañada de un proceso inverso de liberación de calor en el semiconductor n debido a la transición de electrones a una zona con menor energía.

Dado que las transiciones de calentamiento y enfriamiento se encuentran en planos diferentes, el elemento Peltier se enfriará desde arriba y se calentará desde abajo.

En la práctica, cada elemento contiene una gran cantidad de transiciones de calentamiento y enfriamiento, lo que conduce a la formación de una diferencia de temperatura notable, lo que permite crear un generador termoeléctrico.

¿Cómo es la estructura del módulo?

El elemento Peltier contiene una gran cantidad de paralelepípedos semiconductores de tipo p y n, conectados en serie con puentes metálicos: contactos térmicos, el otro lado en contacto con la placa de cerámica.

Como semiconductores se utilizan telururo de bismuto y germanuro de silicio.

Ventajas y desventajas de TEM

Las ventajas de un módulo termoeléctrico (TEM) incluyen:

tamaños pequeños;
la capacidad de operar tanto refrigeradores como calentadores;
reversibilidad del proceso al cambiar de polaridad, lo que le permite mantener un valor de temperatura exacto;
ausencia de elementos móviles que suelen desgastarse.

Desventajas de los módulos:

baja eficiencia (2-3%);
la necesidad de crear una fuente que proporcione una diferencia de temperatura;
consumo de energía significativo;
alto costo.

A pesar de las desventajas, los TEM se utilizan donde los altos costos de energía no son importantes:

refrigeración de chips, piezas de cámaras digitales, láseres de diodo, osciladores de cuarzo, detectores de infrarrojos;
el uso de cascadas TEM para conseguir bajas temperaturas;
creación de frigoríficos compactos, por ejemplo, para automóviles;
Generador termoeléctrico para cargar dispositivos móviles.

Con baja productividad, es recomendable utilizar TEG en condiciones de campamento, donde es necesario obtener electricidad para cargar un teléfono celular o una bombilla LED. La simplicidad del diseño le permite hacer un generador eléctrico con sus propias manos.

Las fuentes alternativas también incluyen paneles solares o un generador eólico. Los primeros requieren condiciones especiales: la presencia de luz solar, que puede no siempre estar disponible. Otra fuente es grande y requiere viento. Otra desventaja es la presencia de piezas móviles que reducen la fiabilidad y son pesadas.

Termogeneradores industriales

BioLite ha desarrollado un nuevo modelo para senderismo que le permite cocinar alimentos en una estufa de leña portátil y compacta y al mismo tiempo cargar su dispositivo móvil desde el TEG incorporado.

Estufa de leña portátil compacta

El dispositivo será útil en todas partes: pesca, senderismo, en la casa de campo. Todo lo que arde se puede utilizar como combustible.

Cuando se quema combustible en el horno, el calor se transfiere a través de la pared al módulo, que genera electricidad. A un voltaje de 5 V, la potencia de salida es de 2 a 4 W, suficiente para cargar muchos tipos de dispositivos móviles y operar iluminación LED. La flecha roja muestra la dirección del movimiento del calor, la flecha azul muestra el aire frío en la cámara de combustión, la flecha amarilla muestra el suministro de electricidad para girar el ventilador de entrada de aire y la salida del generador a través de USB.

Esquema de funcionamiento de BioLite TEG en madera.

El horno generador Indigirka, desarrollado por la empresa Kryotherm de San Petersburgo, tiene las siguientes características:

potencia térmica – 6 kW;
peso – 56 kg;
dimensiones – 500x530x650 mm;
correo electrónico potencia a voltaje 5V – 60 W.

La estufa es una estufa de calefacción y cocción convencional, con generadores termoeléctricos colocados en ambos lados.

¿Cómo es el horno generador termoeléctrico "Indigirka"?

El dispositivo es bastante conveniente, pero el precio es impresionante: 50 mil rublos. Aunque la estufa está diseñada para acampar, claramente no será asequible para los cazadores y pescadores comunes. Como sistema de calefacción, no es mejor que los modelos convencionales y más baratos.

Si conecta un TEG a una estufa simple, un dispositivo casero funcionará perfectamente.

TEG de bricolaje

Para montar un generador termoeléctrico con sus propias manos, necesitará los siguientes elementos:

Módulo. Para generar corriente eléctrica, no se pueden utilizar todos los módulos, sino solo aquellos que pueden soportar un calentamiento de hasta 300-400 0 C. Es necesario tener una reserva de calefacción, ya que incluso con un ligero sobrecalentamiento el elemento falla. Los modelos más habituales son el tipo TEC1-12712 en forma de placas cuadradas con un tamaño de lado de 40, 50 o 60 mm.

Si tomamos el tamaño máximo, bastará con utilizar un elemento en un diseño de bricolaje. Los primeros 3 dígitos de la marca, 127, significan cuántos elementos hay en 1 placa. Los últimos números muestran la corriente máxima permitida, que es de 12 A.

Convertidor de impulso. Es necesario obtener un voltaje constante de 5V. El generador puede producir menos voltaje, que debe aumentarse. Los dispositivos se fabrican en el extranjero (tipos 5V NCP1402 y MAX 756) y nacional (3,3V/5V EK-1674). Para cargar tu teléfono móvil, debes elegir un dispositivo con conector USB.
Calentador. Las opciones más sencillas son un fuego, una vela, una lámpara casera o una estufa en miniatura.
Enfriador. La forma más sencilla es utilizar agua o, en invierno, nieve.
Elementos de conexión. Se necesita equipo para crear la máxima diferencia de temperatura posible entre los dos lados de la placa. Aquí la elección depende de los artesanos; la mayoría de las veces utilizan 2 tazas o cacerolas de diferentes tamaños, cuyos mangos se cortan y se insertan uno dentro del otro. Entre ellos se coloca un módulo y se fija con pasta térmica. Se sueldan 2 cables y se conectan a un convertidor de voltaje.

Para aumentar la eficiencia del generador, se deben pulir los fondos de las superficies metálicas de tazas o sartenes en contacto con la placa del generador. Además, se aplica sellador resistente al calor a los espacios entre los fondos de las tazas más pequeñas y más grandes. Entonces el calor de la calefacción se localizará en la ubicación del módulo.

Los cables entre el módulo y el convertidor están protegidos con aislamiento y sellador resistentes al calor.

Se vierte agua en la taza interior y se prende fuego a toda la estructura. Después de unos minutos, podrás comprobar el voltaje de salida con un multímetro.

Para montar usted mismo un generador termoeléctrico, necesitará los siguientes materiales:

elemento Peltier;
una carcasa hecha de una vieja fuente de alimentación de computadora para hacer una mini cámara de combustión;
convertidor de voltaje con salida USB a 5V con entrada 1-5V;
radiador con enfriador de procesador;
pasta térmica.

Los costes aquí son pequeños y el dispositivo es bastante capaz de cargar un teléfono móvil. El generador autoensamblado es un análogo del modelo extranjero de BioLite. Si lo ensambla con cuidado, el dispositivo funcionará de manera confiable durante mucho tiempo, ya que aquí no hay nada que romper. Sólo es importante no sobrecalentar el elemento Peltier, lo que podría provocar su fallo.

Cuando se utiliza un enfriador para enfriar un radiador, se debe conectar a un generador, después de lo cual parte de la energía generada se gastará en enfriar.

A pesar del consumo energético adicional, la eficiencia de la instalación aumentará. Si el radiador se calienta mucho durante el funcionamiento, es necesario tomar medidas para enfriarlo. De lo contrario, la eficiencia operativa del generador será baja.

Las características del generador son las siguientes:

voltaje de salida – 5V;
potencia de carga – 0,5A;
tipo de salida – USB;
combustible - cualquiera.

El dispositivo se fabrica de la siguiente manera:

desmontar la fuente de alimentación, dejando la caja;
Pegue el módulo Peltier al radiador con pasta térmica. Es necesario pegar con el lado frío donde se aplica la marca;
limpie y pula la superficie lateral exterior de la carcasa de la fuente de alimentación y pegue el elemento con el otro lado (junto con el radiador);
Suelde los cables de la entrada del convertidor de voltaje a los terminales de la placa.

Puede comprobar el TEG colocando ramas delgadas dentro de la cámara de combustión y prendiéndoles fuego. Después de unos minutos, puede conectar su teléfono, lo que requiere una diferencia de temperatura de 100 0 C entre los lados del módulo para recargarse. La siguiente figura muestra el generador ensamblado.

Generador termoeléctrico ensamblado con sus propias manos.

Cuando se utiliza TEG, es necesario observar la polaridad de conexión de los módulos.

Video. Generador termoeléctrico

El efecto Peltier permite crear pequeños generadores y frigoríficos que funcionan sin piezas móviles. Mejorar la calidad de los módulos y reducir el consumo de energía de los dispositivos móviles le permite crear un generador termoeléctrico con sus propias manos para cargar baterías y suministrar una pequeña cantidad de energía a varios dispositivos donde la eficiencia no es particularmente importante.

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.

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. 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. Y 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 ordinarios, 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.

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 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. http://tutankanara.livejournal.com/410005.html

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. publicado

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Tipo de generador termoeléctrico

Incluso antes, Seebeck descubrió la aparición de termo-EMF en un circuito de conductores diferentes cuando se mantienen diferentes temperaturas en el punto de contacto.

A partir de efectos termoeléctricos se creó el llamado elemento o módulo Peltier, que consta de 2 placas cerámicas con un bimetal situado entre ellas.

Cuando se les aplica corriente eléctrica, un lado de la placa se calienta y el otro se enfría, lo que permite crear refrigeradores a partir de ellos. La siguiente figura muestra módulos de diferentes tamaños utilizados en tecnología.

Módulos Peltier de diferentes tamaños.

El efecto Peltier es la liberación de calor en el punto de contacto de conductores diferentes cuando una corriente eléctrica fluye a través de ellos.

Principio de funcionamiento de los módulos.

La diferencia de energía de las cargas en los límites de los semiconductores es máxima y el efecto se manifiesta allí con mayor fuerza.

Módulo Peltier

El más común es el módulo termoeléctrico (TEM), que son semiconductores de tipo p y n conectados entre sí a través de conductores de cobre.

Diagrama del principio de funcionamiento del módulo.

Cerca de la primera transición del semiconductor tipo cobre-p, se libera calor en la zona del semiconductor a medida que los electrones se mueven a un estado con menor energía.

Cerca del siguiente límite con el metal en el semiconductor, el calor se absorbe debido a la "succión" de electrones de la zona de conductividad p bajo la influencia de un campo eléctrico.

La última transición va acompañada de un proceso inverso de liberación de calor en el semiconductor n debido a la transición de electrones a una zona con menor energía.

Dado que las transiciones de calentamiento y enfriamiento se encuentran en planos diferentes, el elemento Peltier se enfriará desde arriba y se calentará desde abajo.

¿Cómo es la estructura del módulo?

Como semiconductores se utilizan telururo de bismuto y germanuro de silicio.

Ventajas y desventajas de TEM

Las ventajas de un módulo termoeléctrico (TEM) incluyen:

tamaños pequeños;
la capacidad de operar tanto refrigeradores como calentadores;
reversibilidad del proceso al cambiar de polaridad, lo que le permite mantener un valor de temperatura exacto;
ausencia de elementos móviles que suelen desgastarse.

Desventajas de los módulos:

baja eficiencia (2-3%);
la necesidad de crear una fuente que proporcione una diferencia de temperatura;
consumo de energía significativo;
alto costo.

A pesar de las desventajas, los TEM se utilizan donde los altos costos de energía no son importantes:

refrigeración de chips, piezas de cámaras digitales, láseres de diodo, osciladores de cuarzo, detectores de infrarrojos;
el uso de cascadas TEM para conseguir bajas temperaturas;
creación de frigoríficos compactos, por ejemplo, para automóviles;
Generador termoeléctrico para cargar dispositivos móviles.

Las fuentes alternativas también son paneles solares o un generador eólico. Los primeros requieren condiciones especiales: la presencia de luz solar, que puede no siempre estar disponible. Otra fuente es grande y requiere viento. Otra desventaja es la presencia de piezas móviles que reducen la fiabilidad y son pesadas.

Termogeneradores industriales

Estufa de leña portátil compacta

El dispositivo será útil en todas partes: pesca, senderismo, en la casa de campo. Todo lo que arde se puede utilizar como combustible.

Cuando se quema combustible en el horno, el calor se transfiere a través de la pared al módulo, que genera electricidad.

A un voltaje de 5 V, la potencia de salida es de 2 a 4 W, suficiente para cargar muchos tipos de dispositivos móviles y operar iluminación LED.

La flecha roja muestra la dirección del movimiento del calor, la flecha azul muestra el aire frío en la cámara de combustión, la flecha amarilla muestra el suministro de electricidad para girar el ventilador de entrada de aire y la salida del generador a través de USB.

Esquema de funcionamiento de BioLite TEG en madera.

El horno generador Indigirka, desarrollado por la empresa Kryotherm de San Petersburgo, tiene las siguientes características:

potencia térmica – 6 kW;
peso – 56 kg;
dimensiones – 500x530x650 mm;
correo electrónico potencia a voltaje 5V – 60 W.

La estufa es una estufa de calefacción y cocción convencional, con generadores termoeléctricos colocados en ambos lados.

¿Cómo es el horno generador termoeléctrico "Indigirka"?

Si conecta un TEG a una estufa simple, un dispositivo casero funcionará perfectamente.

TEG de bricolaje

Para montar un generador termoeléctrico con sus propias manos, necesitará los siguientes elementos:

Módulo. No todos los módulos se pueden utilizar para generar corriente eléctrica, solo aquellos que pueden soportar un calentamiento de hasta 300-4000C. Es necesario tener una reserva de calefacción, ya que incluso con un ligero sobrecalentamiento el elemento falla. Los modelos más habituales son el tipo TEC1-12712 en forma de placas cuadradas con un tamaño de lado de 40, 50 o 60 mm.

Convertidor de impulso. Es necesario obtener un voltaje constante de 5V. El generador puede producir menos voltaje, que debe aumentarse. Los dispositivos se fabrican en el extranjero (tipos 5V NCP1402 y MAX 756) y nacional (3,3V/5V EK-1674). Para cargar tu teléfono móvil, debes elegir un dispositivo con conector USB.
Calentador. Las opciones más sencillas son un fuego, una vela, una lámpara casera o una estufa en miniatura.
Enfriador. La forma más sencilla es utilizar agua o, en invierno, nieve.
Elementos de conexión. Se necesita equipo para crear la máxima diferencia de temperatura posible entre los dos lados de la placa. Aquí la elección depende de los artesanos; la mayoría de las veces utilizan 2 tazas o cacerolas de diferentes tamaños, cuyos mangos se cortan y se insertan uno dentro del otro. Entre ellos se coloca un módulo y se fija con pasta térmica. Se sueldan 2 cables y se conectan a un convertidor de voltaje.

Los cables entre el módulo y el convertidor están protegidos con aislamiento y sellador resistentes al calor.

Se vierte agua en la taza interior y se prende fuego a toda la estructura. Después de unos minutos, podrás comprobar el voltaje de salida con un multímetro.

Para montar usted mismo un generador termoeléctrico, necesitará los siguientes materiales:

elemento Peltier;
una carcasa hecha de una vieja fuente de alimentación de computadora para hacer una mini cámara de combustión;
convertidor de voltaje con salida USB a 5V con entrada 1-5V;
radiador con enfriador de procesador;
pasta térmica.

Cuando se utiliza un enfriador para enfriar un radiador, se debe conectar a un generador, después de lo cual parte de la energía generada se gastará en enfriar.

Las características del generador son las siguientes:

voltaje de salida – 5V;
potencia de carga – 0,5A;
tipo de salida – USB;
combustible - cualquiera.

El dispositivo se fabrica de la siguiente manera:

desmontar la fuente de alimentación, dejando la caja;
Pegue el módulo Peltier al radiador con pasta térmica. Es necesario pegar con el lado frío donde se aplica la marca;
limpie y pula la superficie lateral exterior de la carcasa de la fuente de alimentación y pegue el elemento con el otro lado (junto con el radiador);
Suelde los cables de la entrada del convertidor de voltaje a los terminales de la placa.

Puede comprobar el TEG colocando ramas delgadas dentro de la cámara de combustión y prendiéndoles fuego. Después de unos minutos, podrás conectar tu teléfono, lo que requiere una diferencia de temperatura de 1000C entre los lados del módulo para recargarse. La siguiente figura muestra el generador ensamblado.

Generador termoeléctrico ensamblado con sus propias manos.

Cuando se utiliza TEG, es necesario observar la polaridad de conexión de los módulos.

. Generador termoeléctrico

Fuente: https://elquanta.ru/generatory/termoehlektricheskijj-generator.html

Para obtener electricidad, es necesario encontrar una diferencia de potencial y un conductor. La gente siempre se ha esforzado por ahorrar dinero, y en una era de facturas de servicios públicos cada vez mayores, esto no es nada sorprendente.

Hoy en día ya existen formas en las que una persona puede obtener electricidad gratuita que le resulte gratuita.

Por regla general, se trata de determinadas instalaciones que las puede realizar usted mismo, que se basan en un generador eléctrico.

Un generador termoeléctrico es un dispositivo que permite generar energía eléctrica a partir de calor. Se trata de una excelente fuente de electricidad a vapor, aunque con baja eficiencia.

Los generadores termoeléctricos, que utilizan el principio de funcionamiento de los termopares convencionales, se utilizan como dispositivo para convertir directamente el calor en energía eléctrica.

Esencialmente, la termoelectricidad es la conversión directa de calor en electricidad en conductores líquidos o sólidos, y luego el proceso inverso de calentar y enfriar el contacto de diferentes conductores mediante una corriente eléctrica.

Dispositivo generador de calor:

El generador térmico tiene dos semiconductores, cada uno de los cuales consta de un determinado número de electrones;
También están interconectados por un conductor, encima del cual hay una capa capaz de conducir calor;
También se le adjunta un conductor termoiónico para transmitir contactos;
A continuación viene la capa refrigerante, seguida por el semiconductor, cuyos contactos conducen al conductor.

Desafortunadamente, un generador de calor y energía no siempre puede funcionar con alta potencia, por lo que se utiliza principalmente en la vida cotidiana y no en la producción.

Hoy en día, el convertidor termoeléctrico casi nunca se utiliza en ninguna parte. "Solicita" muchos recursos, también ocupa espacio, pero el voltaje y la corriente que puede generar y convertir son muy pequeños, lo que resulta extremadamente poco rentable.

Generador solar térmico de electricidad y ondas de radio.

Las fuentes de energía eléctrica pueden ser muy diferentes. Hoy en día, la producción de generadores solares termoeléctricos se ha vuelto cada vez más popular. Estas instalaciones se pueden utilizar en faros, en el espacio, en automóviles y en otras áreas de la vida.

Los generadores solares térmicos son una excelente manera de ahorrar recursos energéticos

RTG (generador termoeléctrico de radionúclidos) funciona convirtiendo la energía de los isótopos en energía eléctrica. Se trata de una forma muy económica que permite obtener electricidad prácticamente gratis y la posibilidad de iluminación en condiciones de falta de electricidad.

Características de RTG:

Es más fácil obtener una fuente de energía a partir de la desintegración de isótopos que, por ejemplo, hacer lo mismo calentando un mechero o una lámpara de queroseno;
La generación de electricidad y la desintegración de partículas es posible con la presencia de isótopos especiales, porque el proceso de su desintegración puede durar décadas.

Al utilizar una instalación de este tipo, debe comprender que cuando se trabaja con modelos antiguos de equipos, existe el riesgo de recibir una dosis de radiación y es muy difícil deshacerse de dicho dispositivo. Si se destruye incorrectamente, puede actuar como una bomba de radiación.

Al elegir un fabricante de instalaciones, es mejor elegir empresas que ya hayan demostrado su eficacia. Como Global, Altec, Tgm, Kryotherm, Termiona.

Por cierto, otra buena forma de obtener electricidad gratis es un generador que recoja ondas de radio. Consta de pares de condensadores electrolíticos y de película, así como diodos de baja potencia. Se utiliza un cable aislado de unos 10-20 metros como antena y se conecta otro cable de tierra a una tubería de agua o gas.

Cómo hacer un elemento Peltier con tus propias manos.

Un elemento Peltier típico es una placa ensamblada a partir de partes de varios metales, con conectores para conectarse a una red. Una placa de este tipo pasa corriente a través de sí misma, calentándose por un lado (por ejemplo, hasta 380 grados) y funcionando desde el frío por el otro.

El elemento Peltier es un convertidor termoeléctrico especial que funciona según el mismo principio de suministro de corriente eléctrica.

Este termogenerador tiene el principio opuesto:

Un lado se puede calentar quemando combustible (por ejemplo, un fuego de leña o alguna otra materia prima);
El otro lado, por el contrario, se enfría mediante un intercambiador de calor de líquido o aire;
De este modo, se genera corriente en los cables, que se puede utilizar según sus necesidades.

Es cierto que el rendimiento del dispositivo no es muy alto y el efecto no es impresionante, pero, sin embargo, un módulo casero tan simple puede cargar fácilmente un teléfono o conectar una linterna LED.

Este elemento generador tiene sus ventajas:

Funcionamiento silencioso;
La capacidad de utilizar lo que tiene a mano;
Peso ligero y móvil.

Este tipo de estufas caseras han comenzado a ganar popularidad entre quienes gustan de pasar la noche en el bosque junto al fuego, aprovechando los dones de la tierra y que no son reacios a obtener electricidad gratis.

El módulo Peltier también se utiliza para enfriar placas de computadora: el elemento se conecta a la placa y tan pronto como la temperatura supera lo permitido, comienza a enfriar los circuitos. Por un lado entra aire frío en el aparato y por el otro aire caliente. El modelo de 50X50X4mm (270w) es popular. Puede comprar un dispositivo de este tipo en una tienda o hacerlo usted mismo.

Por cierto, conectar un estabilizador a dicho elemento dará como resultado un excelente cargador para electrodomésticos, y no solo un módulo térmico.

Para hacer un elemento Peltier en casa, debes llevar:

Conductores bimetálicos (alrededor de 12 piezas o más);
Dos platos de cerámica;
cables;
Soldador.

El esquema de fabricación es el siguiente: los conductores se sueldan y se colocan entre las placas, después de lo cual se fijan firmemente. En este caso, debe recordar los cables que luego se conectarán al convertidor de corriente.

El ámbito de uso de dicho elemento es muy diverso. Dado que uno de sus lados tiende a enfriarse, con este dispositivo se puede fabricar un pequeño frigorífico de camping o, por ejemplo, un aire acondicionado para el coche.

Pero, como cualquier dispositivo, este termopar tiene sus pros y sus contras. Las ventajas incluyen:

Tamaño compacto;
Posibilidad de trabajar con elementos refrigerantes o calefactores juntos o cada uno por separado;
Funcionamiento silencioso, casi silencioso.

Contras:

La necesidad de controlar las diferencias de temperatura;
Alto consumo de energía;
Bajo nivel de eficiencia a alto costo.

Generador casero sencillo

A pesar de que estos dispositivos no son populares ahora, por el momento no hay nada más práctico que una unidad termogeneradora que, en viajes, es bastante capaz de reemplazar una estufa eléctrica, una bombilla o ayudar si el cargador de un El teléfono móvil está roto y acciona el elevalunas eléctrico. Esta electricidad también ayudará en casa en caso de un corte de energía. Puedes conseguirlo gratis, se podría decir, en una pelota.

Entonces, para hacer un generador termoeléctrico, es necesario preparar:

Estabilizador de voltaje;
Soldador;
Cualquiera;
Radiadores para refrigeración;
Pasta térmica;
Elementos calefactores Peltier.

Montaje del dispositivo:

Primero se realiza el cuerpo del dispositivo, que debe ser sin fondo, con orificios en la parte inferior para el aire y en la parte superior con un soporte para el recipiente (aunque esto no es necesario, ya que es posible que el generador no funcione con agua) ;
A continuación, se fija un elemento Peltier a la carcasa y se fija un radiador de refrigeración en su lado frío mediante pasta térmica;
Luego hay que soldar el estabilizador y el módulo Peltier, según sus polos;
El estabilizador debe estar muy bien aislado para evitar la entrada de humedad;
Falta comprobar su funcionamiento.

Por cierto, si no es posible conseguir un radiador, puedes utilizar un refrigerador de computadora o un generador de automóvil. No pasará nada malo con tal reemplazo.

El estabilizador se puede adquirir con un indicador de diodo que emitirá una señal luminosa cuando el voltaje alcance el valor especificado.

Un generador de calor de este tipo se calienta en unos 30 segundos, pero el voltaje que consume ya alcanza varios voltios. Después de unos minutos de calentamiento, el generador estará listo para su uso.

Termopar de bricolaje: características del proceso

¿Qué es un termopar? Un termopar es un circuito eléctrico que consta de dos elementos diferentes con un contacto eléctrico.

La termoEMF de un termopar con una diferencia de temperatura de 100 grados en sus bordes es de aproximadamente 1 mV. Para hacerlo más alto se pueden conectar varios termopares en serie. El resultado es una termopila, cuya termoEMF será igual a la suma total de la EMF de los termopares incluidos en ella.

El proceso de fabricación de termopares es el siguiente:

Se crea una fuerte conexión entre dos materiales diferentes;
Se toma una fuente de voltaje (por ejemplo, una batería de automóvil) y en un extremo se conectan cables de diferentes materiales pretorcidos en un haz;
En este momento, debe llevar una mina conectada a grafito al otro extremo (una mina de lápiz normal servirá aquí).

Por cierto, por seguridad es muy importante no trabajar bajo alto voltaje. La cifra máxima a este respecto es de 40 a 50 voltios. Pero es mejor comenzar con potencias pequeñas de 3 a 5 kW, incrementándolas gradualmente.

También existe una forma de “agua” para crear un termopar. Consiste en asegurar el calentamiento de los cables conectados de la futura estructura mediante una descarga de arco que aparece entre ellos y una fuerte solución de agua y sal.

Durante esta interacción, los vapores de "agua" unen los materiales, después de lo cual el termopar puede considerarse listo. En este caso, importa el diámetro del arnés del producto.

No debería ser demasiado grande.

Electricidad gratis con tus propias manos (video)

Conseguir electricidad gratis no es tan difícil como parece. Gracias a varios tipos de generadores que funcionan con diferentes fuentes, ya no da miedo quedarse sin luz durante un corte de energía. Un poco de habilidad y ya tienes tu propia miniestación para generar electricidad.

Fuente: http://6watt.ru/elektrosnabzhenie/besplatnoe-elektrichestvo

Módulo Peltier: características técnicas

El termopar (módulo Peltier) funciona según el principio inverso de un termopar: la aparición de una diferencia de temperatura cuando fluye una corriente eléctrica.

¿Cómo funciona el elemento Peltier?

Es bastante sencillo utilizar un módulo Peltier, cuyo principio es liberar o absorber calor en el momento del contacto de diferentes materiales cuando la corriente lo atraviesa. La densidad del flujo de energía de los electrones antes y después del contacto es diferente.

Si es menor en la salida, significa que allí se genera calor. Cuando los electrones en contacto son inhibidos por un campo eléctrico, transfieren energía cinética a la red cristalina, calentándola. Si aceleran, se absorbe calor.

Esto se debe a que parte de la energía se extrae de la red cristalina y se enfría.

En gran medida, este fenómeno es inherente a los semiconductores, lo que se explica por la gran diferencia de cargas.

El módulo Peltier, cuya aplicación es el tema de nuestra revisión, se utiliza en la creación de dispositivos de refrigeración termoeléctricos (TEC). El más simple de ellos consta de dos semiconductores de tipo p y n conectados en serie a través de contactos de cobre.

Si los electrones pasan de un semiconductor "p" a "n", en la primera unión con un puente metálico se recombinan, liberando energía.

La siguiente transición del semiconductor "p" al conductor de cobre va acompañada de la "tracción" de electrones a través del contacto por un campo eléctrico.

Este proceso conduce a la absorción de energía y al enfriamiento del área alrededor del contacto. Los procesos ocurren de manera similar en las siguientes transiciones.

Al colocar contactos calentados y enfriados en diferentes planos paralelos, se obtendrá una implementación práctica del método. Los semiconductores están hechos de selenio, bismuto, antimonio o telurio. El módulo Peltier alberga una gran cantidad de termopares colocados entre placas cerámicas de nitruro de aluminio u óxido de aluminio.

Factores que influyen en la eficiencia de TEM.

Fuerza actual.
Número de termopares (hasta varios cientos).
Tipos de semiconductores.
Tasa de enfriamiento.

Esto crea dificultades en la implementación práctica del método. Si se invierte la polaridad, los lados frío y caliente se invierten entre sí.

Ventajas y desventajas de los módulos.

La necesidad de TEM surgió con la llegada de dispositivos electrónicos que requerían sistemas de refrigeración en miniatura. Las ventajas de los módulos son las siguientes:

compacidad;
sin articulaciones móviles;
el módulo Peltier tiene un principio de funcionamiento reversible al cambiar de polaridad;
Simplicidad de conexiones en cascada para mayor potencia.

La principal desventaja del módulo es la baja eficiencia. Esto se manifiesta en un alto consumo de energía para lograr el efecto de enfriamiento requerido. Además, tiene un coste elevado.

Aplicación de TEM

El módulo Peltier se utiliza principalmente para enfriar microcircuitos y piezas pequeñas. Se inició la refrigeración de elementos de equipamiento militar:

microcircuitos;
detectores de infrarrojos;
elementos láser;
osciladores de cristal.

El módulo termoeléctrico Peltier comenzó a utilizarse gradualmente en electrodomésticos: para crear refrigeradores, aires acondicionados, generadores y termostatos. Su objetivo principal es enfriar objetos pequeños.

refrigeración de la CPU

El módulo Peltier ha encontrado aplicación en esta área principalmente en microcircuitos de refrigeración y otros componentes de radio. Los refrigeradores tradicionales ya no pueden hacer frente a los modos de overclocking forzado de los microprocesadores.

Y aumentar la frecuencia de los procesadores permite aumentar su rendimiento.

Aumentar la velocidad del ventilador produce un ruido significativo. Se elimina mediante el uso de un módulo Peltier en un sistema de refrigeración combinado. De esta manera, las empresas líderes dominaron rápidamente la producción de sistemas de refrigeración eficientes, que empezaron a tener una gran demanda.

Los refrigeradores suelen eliminar el calor de los procesadores. El flujo de aire puede aspirarse desde el exterior o proceder del interior de la unidad del sistema. el problema es que la temperatura del aire a veces es insuficiente para eliminar el calor.

Por lo tanto, los TEM comenzaron a usarse para enfriar el flujo de aire que ingresa a la unidad del sistema, aumentando así la eficiencia de la transferencia de calor.

Por lo tanto, el aire acondicionado incorporado es un asistente del sistema tradicional de enfriamiento de computadora.

A ambos lados del módulo se fijan radiadores de aluminio. Desde el lado de la placa fría, se bombea aire de refrigeración al procesador. Después de que toma el calor, otro ventilador lo expulsa a través del disipador de calor de la placa calefactora del módulo.

Un TEM moderno está controlado por un dispositivo electrónico con un sensor de temperatura, donde el grado de enfriamiento es proporcional al calentamiento del procesador.

Activar la refrigeración del procesador también crea algunos problemas.

Los módulos de refrigeración Peltier simples están diseñados para un funcionamiento continuo. Un menor consumo de energía también reduce la disipación de calor, lo que puede hacer que el chip se enfríe demasiado y posteriormente congele el procesador.
Si el funcionamiento de la nevera y el frigorífico no están coordinados correctamente, este último puede pasar al modo calefacción en lugar de refrigeración. La fuente de calor adicional hará que el procesador se sobrecaliente.

Por tanto, los procesadores modernos requieren tecnologías de refrigeración avanzadas que controlen el funcionamiento de los propios módulos. Estos cambios en los modos de funcionamiento no ocurren con las tarjetas de video, que también requieren una refrigeración intensiva. Por tanto, TEM es ideal para ellos.

Frigorífico para coche de bricolaje

A mediados del siglo pasado, la industria nacional intentó dominar la producción de refrigeradores de pequeño tamaño basándose en el efecto Peltier. Las tecnologías existentes en esa época no permitían hacer esto. Actualmente, el factor limitante es principalmente el alto precio, pero los intentos continúan y ya se ha logrado el éxito.

La producción generalizada de dispositivos termoeléctricos le permite crear un pequeño refrigerador con sus propias manos, conveniente para usar en automóviles. Su base es un "sándwich", que se elabora de la siguiente manera.

Se aplica una capa de pasta termoconductora tipo KPT-8 al radiador superior y se pega el módulo Peltier a un lado de la superficie cerámica.
Del mismo modo, desde la parte inferior se le adjunta otro radiador, destinado a colocarse en la cámara del frigorífico.
Todo el dispositivo se comprime firmemente y se seca durante 4-5 horas.
Se instalan refrigeradores en ambos radiadores: el superior eliminará el calor y el inferior igualará la temperatura en la cámara del frigorífico.

El cuerpo del frigorífico está fabricado con una junta termoaislante en su interior. Es importante que cierre bien. Puede utilizar una caja de herramientas de plástico normal para ello.

Contiene un puente rectificador y un condensador que suaviza las ondulaciones. Es importante que en la salida no superen el 5% del valor nominal, de lo contrario se reducirá la eficiencia del dispositivo. El módulo tiene dos salidas formadas por cables de colores.

"Más" siempre está relacionado con el rojo y "menos" con el negro.

La potencia del TEM debe corresponder al volumen de la caja. Los primeros 3 dígitos de la marca indican el número de pares de microelementos semiconductores dentro del módulo (49-127 o más). La intensidad actual se expresa mediante los dos últimos dígitos de la marca (de 3 a 15 A). Si la potencia no es suficiente, deberá pegar otro módulo a los radiadores.

¡Prestar atención! Si la corriente excede la potencia del elemento, se calentará por ambos lados y fallará rápidamente.

Módulo Peltier: generador de energía eléctrica

TEM se puede utilizar para generar electricidad. Para hacer esto, es necesario crear una diferencia de temperatura entre las placas y los termopares ubicados entre ellas generarán corriente eléctrica.

Para un uso práctico, necesitas un TEM de al menos 5 V. Luego podrás usarlo para cargar tu teléfono móvil. Debido a la baja eficiencia del módulo Peltier, se necesitará un convertidor elevador CC-CC. Para montar el generador necesitarás:

2 módulos Peltier TEC1-12705 con placa de tamaño 40x40 mm;
convertidor EK-1674;
placas de aluminio de 3 mm de espesor;
recipiente de agua;
pegamento resistente al calor.

Se colocan dos módulos entre las placas con pegamento y luego se fija toda la estructura al fondo de la sartén. Si lo llena con agua y le prende fuego, obtendrá la diferencia de temperatura requerida, lo que produce un EMF del orden de 1,5 V. Al conectar los módulos a un convertidor elevador, puede aumentar el voltaje a 5 V, que es necesario para cargar la batería del teléfono.

Cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre el agua y la placa calentada inferior, más eficiente será el generador. Por ello, debemos intentar reducir el calentamiento del agua de diferentes formas: hacerla correr, sustituirla por agua dulce más a menudo, etc.

Una forma eficaz de aumentar la diferencia de temperatura es la conmutación en cascada de los módulos, cuando se colocan uno encima del otro.

Aumentar las dimensiones generales del dispositivo le permite colocar más elementos entre las placas y así aumentar la potencia general.

El rendimiento del generador será suficiente para cargar baterías pequeñas, operar lámparas LED o una radio. ¡Prestar atención! Para crear generadores térmicos, necesitará módulos capaces de funcionar a 300-400 0C. El resto sólo son aptos para pruebas de prueba.

A diferencia de otros medios alternativos para generar electricidad, pueden funcionar mientras se conduce si se crea algo como un calentador catalítico.

Módulos Peltier domésticos

Los TEM de producción propia aparecieron en nuestro mercado no hace mucho. Son muy fiables y tienen buen rendimiento. El módulo Peltier, de gran demanda, tiene unas dimensiones de 40x40 mm. Está diseñado para una corriente máxima de 6 A y un voltaje de hasta 15 V.

Se puede adquirir un módulo Peltier doméstico por un precio reducido. Con un consumo de energía de 85 W, crea una diferencia de temperatura de 60 0C. Junto con el disipador, es capaz de proteger el procesador del sobrecalentamiento con una disipación de potencia de 40 W.

Características de los módulos de empresas líderes

Los dispositivos extranjeros se presentan en el mercado en mayor variedad. Para proteger los procesadores de las empresas líderes, como refrigerador se utiliza un módulo Peltier PAX56B, cuyo precio, completo con ventilador, es de 35 dólares.

Con unas dimensiones de 30x30 mm, mantiene la temperatura del procesador no superior a 63 0C con una potencia de salida de 25 W. Para la fuente de alimentación, un voltaje de 5 V es suficiente y la corriente no supera los 1,5 A.

El módulo Peltier PA6EXB es muy adecuado para la refrigeración del procesador y proporciona condiciones de temperatura normales con una potencia de disipación de 40 W. El área de su módulo es de 40x40 mm y el consumo de corriente es de hasta 8 A. Además de sus impresionantes dimensiones (60x60x52,5 mm (incluido el ventilador), el dispositivo requiere espacio libre a su alrededor. Su precio es de $65.

Cuando se utiliza un módulo Peltier, sus características técnicas deben adaptarse a las necesidades de los dispositivos refrigerados. Es inaceptable que su temperatura sea demasiado baja. Esto puede provocar condensación de humedad, que puede ser perjudicial para los dispositivos electrónicos.

Los módulos para la fabricación de generadores, como TEC1-12706, TEC1-12709, se distinguen por una mayor potencia: 72 W y 108 W, respectivamente. Se distinguen por unas marcas que siempre están aplicadas en el lado caliente.

La temperatura máxima permitida del lado caliente es de 150-160 0C. Cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre las placas, mayor será el voltaje de salida.

El dispositivo funciona con una diferencia de temperatura máxima de 600 0C.

Puedes comprar un módulo Peltier a bajo costo: alrededor de $10 o menos por pieza, si buscas lo suficiente. Muy a menudo, los vendedores aumentan significativamente sus precios, pero puedes encontrarlos varias veces más baratos si los compras en oferta.

Conclusión

El efecto Peltier ahora se ha aplicado en la creación de pequeños refrigeradores necesarios para la tecnología moderna. La reversibilidad del proceso permite producir microcentrales muy demandadas para cargar baterías de dispositivos electrónicos.

A diferencia de otros medios de generación de energía alternativa, pueden funcionar mientras se conduce si se instala un calentador catalítico.

El termopar (módulo Peltier) funciona según el principio inverso de un termopar: la aparición de una diferencia de temperatura cuando fluye una corriente eléctrica.

¿Cómo funciona el elemento Peltier?

Es bastante sencillo utilizar un módulo Peltier, cuyo principio de funcionamiento es liberar o absorber calor en el momento del contacto de diferentes materiales cuando el flujo de energía de los electrones lo atraviesa antes y después del contacto es diferente. Si es menor en la salida, significa que allí se genera calor. Cuando los electrones en contacto son inhibidos por un campo eléctrico, transfieren energía cinética a la red cristalina, calentándola. Si aceleran, se absorbe calor. Esto se debe a que parte de la energía se extrae de la red cristalina y se enfría.

En gran medida, este fenómeno es inherente a los semiconductores, lo que se explica por la gran diferencia de cargas.

Si los electrones pasan de un semiconductor "p" a "n", en la primera unión con un puente metálico se recombinan, liberando energía. La siguiente transición del semiconductor "p" al conductor de cobre va acompañada de la "tracción" de electrones a través del contacto con un campo eléctrico. Este proceso conduce a la absorción de energía y al enfriamiento del área alrededor del contacto. Los procesos ocurren de manera similar en las siguientes transiciones.

Factores que influyen en la eficiencia de TEM.

Fuerza actual.
Número de termopares (hasta varios cientos).
Tipos de semiconductores.
Tasa de enfriamiento.

Aún no se han logrado valores mayores debido a la baja eficiencia (5-8%) y al alto costo. Para que un TEM funcione correctamente, es necesario garantizar una eliminación eficaz del calor del lado calentado. Esto crea dificultades en la implementación práctica del método. Si se invierte la polaridad, los lados frío y caliente se invierten entre sí.

Ventajas y desventajas de los módulos.

La necesidad de TEM surgió con la llegada de dispositivos electrónicos que requerían sistemas de refrigeración en miniatura. Las ventajas de los módulos son las siguientes:

compacidad;
sin articulaciones móviles;
el módulo Peltier tiene un principio de funcionamiento reversible al cambiar de polaridad;
Simplicidad de conexiones en cascada para mayor potencia.

La principal desventaja del módulo es la baja eficiencia. Esto se manifiesta en un alto consumo de energía para lograr el efecto de enfriamiento requerido. Además, tiene un coste elevado.

Aplicación de TEM

El módulo Peltier se utiliza principalmente para enfriar microcircuitos y piezas pequeñas. Se inició la refrigeración de elementos de equipamiento militar:

microcircuitos;
detectores de infrarrojos;
elementos láser;
osciladores de cristal.

refrigeración de la CPU

Los componentes principales de las computadoras se mejoran constantemente, lo que conduce a un aumento en la generación de calor. Junto con ellos, se están desarrollando sistemas de refrigeración utilizando tecnologías innovadoras y controles modernos. El módulo Peltier ha encontrado aplicación en esta área principalmente en microcircuitos de refrigeración y otros componentes de radio. Los refrigeradores tradicionales ya no pueden hacer frente a los modos de overclocking forzado de los microprocesadores. Y aumentar la frecuencia de los procesadores permite aumentar su rendimiento.

Aumentar la velocidad del ventilador produce un ruido significativo. Se elimina mediante el uso de un módulo Peltier en un sistema de refrigeración combinado. De esta manera, las empresas líderes dominaron rápidamente la producción de sistemas de refrigeración eficientes, que empezaron a tener una gran demanda.

Los refrigeradores suelen eliminar el calor de los procesadores. El flujo de aire puede aspirarse desde el exterior o proceder del interior de la unidad del sistema. El principal problema es que la temperatura del aire a veces es insuficiente para eliminar el calor. Por lo tanto, los TEM comenzaron a usarse para enfriar el flujo de aire que ingresa a la unidad del sistema, aumentando así la eficiencia de la transferencia de calor. Por lo tanto, el aire acondicionado incorporado es un asistente del sistema tradicional de enfriamiento de computadora.

Un TEM moderno está controlado por un dispositivo electrónico con un sensor de temperatura, donde el grado de enfriamiento es proporcional al calentamiento del procesador.

Activar la refrigeración del procesador también crea algunos problemas.

Los módulos de refrigeración Peltier simples están diseñados para un funcionamiento continuo. Un menor consumo de energía también reduce la disipación de calor, lo que puede hacer que el chip se enfríe demasiado y posteriormente congele el procesador.
Si el funcionamiento de la nevera y el frigorífico no están coordinados correctamente, este último puede pasar al modo calefacción en lugar de refrigeración. La fuente de calor adicional hará que el procesador se sobrecaliente.

Frigorífico para coche de bricolaje

Se aplica una capa de pasta termoconductora tipo KPT-8 al radiador superior y se pega el módulo Peltier a un lado de la superficie cerámica.
Del mismo modo, desde la parte inferior se le adjunta otro radiador, destinado a colocarse en la cámara del frigorífico.
Todo el dispositivo se comprime firmemente y se seca durante 4-5 horas.
Se instalan refrigeradores en ambos radiadores: el superior eliminará el calor y el inferior igualará la temperatura en la cámara del frigorífico.

El cuerpo del frigorífico está fabricado con una junta termoaislante en su interior. Es importante que cierre bien. Puede utilizar una caja de herramientas de plástico normal para ello.

La alimentación de 12 V se suministra desde el sistema del vehículo. También se puede fabricar a partir de una red de 220 V AC, con alimentación eléctrica. Se utiliza el circuito de conversión de CA a CC más simple. Contiene un puente rectificador y un condensador que suaviza las ondulaciones. Es importante que en la salida no superen el 5% del valor nominal, de lo contrario se reducirá la eficiencia del dispositivo. El módulo tiene dos salidas formadas por cables de colores. Un "más" siempre está relacionado con el rojo y un "menos" con el negro.

La potencia del TEM debe corresponder al volumen de la caja. Los primeros 3 dígitos de la marca indican el número de pares de microelementos semiconductores dentro del módulo (49-127 o más). expresado por los dos últimos dígitos de la marca (de 3 a 15 A). Si la potencia no es suficiente, deberá pegar otro módulo a los radiadores.

¡Prestar atención! Si la corriente excede la potencia del elemento, se calentará por ambos lados y fallará rápidamente.

Módulo Peltier: generador de energía eléctrica

2 módulos Peltier TEC1-12705 con placa de tamaño 40x40 mm;
convertidor EK-1674;
placas de aluminio de 3 mm de espesor;
recipiente de agua;
pegamento resistente al calor.

Cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre el agua y la placa calentada inferior, más eficiente será el generador. Por lo tanto, debemos intentar reducir el calentamiento del agua de diferentes maneras: hacerla funcionar, reemplazarla con agua dulce más a menudo, etc. Una forma eficaz de aumentar la diferencia de temperatura es colocar los módulos en cascada, cuando se colocan uno encima del otro. del otro. Aumentar las dimensiones generales del dispositivo le permite colocar más elementos entre las placas y así aumentar la potencia general.

El rendimiento del generador será suficiente para cargar baterías pequeñas, operar lámparas LED o una radio. ¡Prestar atención! Para crear generadores térmicos, necesitará módulos capaces de funcionar a 300-400 0 C. El resto sólo son aptos para pruebas de prueba.

A diferencia de otros medios alternativos para generar electricidad, pueden funcionar mientras se conduce si se crea algo como un calentador catalítico.

Módulos Peltier domésticos

Se puede adquirir un módulo Peltier doméstico por un precio reducido. Con 85 W, crea una diferencia de temperatura de 60 0 C. Junto con un refrigerador, es capaz de proteger un procesador contra el sobrecalentamiento con una disipación de energía de 40 W.

Características de los módulos de empresas líderes

Con unas dimensiones de 30x30 mm, mantiene la temperatura del procesador no superior a 63 0 C con una potencia de 25 W. Para la fuente de alimentación, un voltaje de 5 V es suficiente y la corriente no supera los 1,5 A.

Los módulos para la fabricación de generadores como, por ejemplo, se distinguen por una mayor potencia: 72 W y 108 W, respectivamente. Se distinguen por unas marcas que siempre están aplicadas en el lado caliente. La temperatura máxima permitida del lado caliente es 150-160 0 C. Cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre las placas, mayor será el voltaje de salida. El dispositivo funciona con una diferencia de temperatura máxima de 600 0 C.