Remeselník, ktorý zostrojil túto chladničku, je elektrotechnický inžinier s rozmanitou škálou koníčkov, od histórie po šport, od práva po cestovanie. Posledným koníčkom majstra je výroba vína doma. A tu mu prišli jeho inžinierske znalosti vhod. Nie na výrobu vína, na jeho skladovanie.
Víno sa musí uchovávať pri nízkych teplotách maximálne 10 až 18 ° C a chladničky sú na jeho správne skladovanie drahé. Potom sa majster rozhodol vyrobiť takú chladničku sám.
Nástroje a materiály:
-Extrudovaná polystyrénová pena;
-hliníková páska;
-Ruleta;
-Lepidlo;
-Nôž;
-ceruzka;
-hliníkové profily;
-hliníkový chladič;
-Spojovacie prvky;
-Vŕtačka;
-Peltierov prvok;
-Textolit;
-Ventilátor;
-ovládač napájania prvku Peltier;
Prvý krok: Požiadavky na chladničku
Pri navrhovaní sa majster pokúsil vziať do úvahy nasledujúce požiadavky:
-Teplota vo vnútri komory nie je vyššia ako 18 ° C
-Nízka spotreba energie 15-20 W
-Práca na prvku Peltier
-Ovládač so systémom na monitorovanie a kontrolu nastavenej teploty
Krok dva: navrhnite kryt
Pri otázke, z čoho vyrobiť telo, sa majster zastavil pri penoplexe. Majster vysvetľuje svoj výber materiálu pre jeho nízku tepelnú vodivosť, odolnosť proti vlhkosti, pevnosť a ľahké spracovanie.
Na chladničku remeselník použil dosky s hrúbkou 4 cm. Vnútorné rozmery chladničky sú 380 x 360 x 320 mm. Táto chladnička pojme štyri päťlitrové fľaše vína.
Krok tri: výroba fotoaparátu
Majster vzal list penoplexu do obchodu s nábytkom a tam ho rozrezal na veľkosť. Majster vykonáva montáž kamery pomocou lepidla.
Po zostavení kamery ju prelepí hliníkovou páskou.
Krok štyri: chladiaca jednotka
Konštrukcia chladiacej jednotky je jednoduchá. Ako vieme, keď je použité napätie, jedna strana Peltierovho prvku sa ochladí a druhá sa zahreje. Preto je neúčinné umiestniť prvok do chladničky. Majster umiestňuje prvok zvonku studenou stranou k vnútornému radiátoru a horúcou stranou von. Pod prvkom je nainštalovaný ventilátor. Štruktúra je viditeľná na fotografii.
Majster inštaluje vnútorný chladič v hornej časti komory, je to kvôli zníženiu studeného vzduchu smerom nadol.
Krok päť: ovládač
Regulátor má nasledujúce parametre: meranie a nastavovanie teploty s chybou 0,1 stupňa v komore, obmedzenie spotreby energie, ovládanie teploty vonkajšieho chladiča a zapnutie ventilátora, nepretržité napájanie Peltierovho prvku, vyhladzovanie zvlnenia a prepätia.
Majster zdôrazňuje, že prvok Peltier pracuje neustále, len s rôznou silou. Takáto schéma umožní prvku pracovať oveľa dlhšie. Schéma ovládača je zverejnená nižšie a môžete o ňom získať ďalšie informácie
Chladiace zariadenia sa v našich životoch tak pevne etablovali, že je dokonca ťažké si predstaviť, ako sa bez nich dalo zaobísť. Klasické prevedenie chladiva však nie je vhodné na mobilné použitie, napríklad cestovná chladiaca taška.
Na tento účel sa používajú zariadenia, v ktorých je princíp činnosti založený na Peltierovom efekte. Stručne sa porozprávajme o tomto fenoméne.
Čo to je?
Tento termín znamená termoelektrický jav, ktorý v roku 1834 objavil francúzsky prírodovedec Jean-Charles Peltier. Podstata účinku spočíva v uvoľnení alebo absorpcii tepla v zóne, kde sú v kontakte rozdielne vodiče, ktorými prechádza elektrický prúd.
V súlade s klasickou teóriou existuje pre fenomén nasledujúce vysvetlenie: elektrický prúd prenáša elektróny medzi kovmi, ktoré môžu v závislosti od rozdielu kontaktného potenciálu vo vodičoch z rôznych materiálov urýchľovať alebo spomaľovať ich pohyb. V súlade s tým sa so zvýšením kinetickej energie premieňa na teplo.
Na druhom vodiči je pozorovaný opačný proces, ktorý si vyžaduje doplnenie energie v súlade so základným fyzikálnym zákonom. Je to spôsobené teplotnými výkyvmi, ktoré spôsobujú chladnutie kovu, z ktorého je vyrobený druhý vodič.
Moderné technológie umožňujú vyrábať polovodičové prvky-moduly s maximálnym termoelektrickým efektom. Má zmysel stručne hovoriť o ich dizajne.
Zariadenie a princíp činnosti
Moderné moduly predstavujú štruktúru pozostávajúcu z dvoch izolačných dosiek (zvyčajne keramických), medzi ktorými sú sériovo zapojené termočlánky. Zjednodušený diagram takéhoto prvku nájdete na obrázku nižšie.
Legenda:
- A - kontakty na pripojenie k zdroju energie;
- B - horúci povrch prvku;
- C - studená strana;
- D - medené vodiče;
- E - polovodič s križovatkou p;
- F je polovodič typu n.
Konštrukcia je vyrobená tak, že každá strana modulu je v kontakte buď s prechodmi p-n alebo n-p (v závislosti od polarity). Kontakty p-n sú vyhrievané, n-p-sú chladené (pozri obr. 3). V súlade s tým je na stranách prvku teplotný rozdiel (DT). Pre pozorovateľa bude tento efekt vyzerať ako prenos tepelnej energie medzi boky modulu. Je pozoruhodné, že zmena polarity napájacieho zdroja vedie k zmene horúceho a studeného povrchu.
Ryža. 3. A - horúca strana termočlánku, B - studená technické údaje
Charakteristiky termoelektrických modulov sú popísané nasledujúcimi parametrami:
- chladiaci výkon (Q max), táto charakteristika je určená na základe maximálneho prípustného prúdu a teplotného rozdielu medzi stranami modulu, meraného vo wattoch;
- maximálny teplotný rozdiel medzi stranami prvku (DT max), parameter je uvedený pre ideálne podmienky, mernou jednotkou sú stupne;
- prípustný prúd potrebný na zaistenie maximálneho teplotného rozdielu - I max;
- maximálne napätie U max požadované pre prúd I max, aby sa dosiahol špičkový rozdiel DT max;
- vnútorný odpor modulu - odpor uvedený v ohmoch;
- koeficient účinnosti - COP (skratka z angličtiny - koeficient výkonu), v skutočnosti ide o účinnosť zariadenia, ktorá ukazuje pomer chladenia k spotrebe energie. Pri lacných prvkoch je tento parameter v rozmedzí 0,3-0,35, pri drahších modeloch sa blíži k 0,5.
Značenie
Uvažujme o tom, ako sa dešifruje typické označovanie modulov pomocou príkladu na obrázku 4.
Obr. 4. Peltierov modul s označením TEC1-12706 Značenie je rozdelené do troch významných skupín:
- Označenie prvku. Prvé dve písmena sú vždy nezmenené (TE), hovoria, že ide o termoelement. Ďalší naznačuje veľkosť, môžu tam byť písmená „C“ (štandardné) a „S“ (malé). Posledné číslo udáva, koľko vrstiev (kaskád) je v prvku.
- Počet termočlánkov v module uvedenom na fotografii je 127.
- Hodnota menovitého prúdu v ampéroch máme - 6 A.
Rovnakým spôsobom sa číta aj označenie ostatných modelov radu TEC1, napríklad: 12703, 12705, 12710 atď.
Aplikácia
Napriek pomerne nízkej účinnosti sú termoelektrické prvky široko používané v meracích, výpočtových a domácich spotrebičoch. Moduly sú dôležitým pracovným prvkom nasledujúcich zariadení:
- mobilné chladiace jednotky;
- malé generátory na výrobu elektriny;
- chladiace systémy v osobných počítačoch;
- chladiče na chladenie a ohrev vody;
- odvlhčovače a pod.
Ukážme podrobné príklady použitia termoelektrických modulov.
Chladnička na Peltierových prvkoch
Termoelektrické chladiace jednotky majú výrazne nižší výkon ako kompresorové a absorpčné náprotivky. Majú však značné výhody, a preto je vhodné ich za určitých podmienok používať. Medzi tieto výhody patrí:
- jednoduchosť dizajnu;
- odolnosť voči vibráciám;
- absencia pohyblivých prvkov (s výnimkou ventilátora, ktorý fúka cez chladič);
- nízka hladina hluku;
- malé rozmery;
- schopnosť pracovať na akejkoľvek pozícii;
- dlhá životnosť;
- nízka spotreba energie.
Tieto vlastnosti sú ideálne pre mobilné inštalácie.
Peltierov prvok ako generátor elektrickej energie
Termoelektrické moduly môžu fungovať ako generátory energie, ak je jedna z ich strán nútená zahriať sa. Čím väčší je teplotný rozdiel medzi stranami, tým vyšší je prúd generovaný zdrojom. Bohužiaľ, maximálna teplota pre termogenerátor je obmedzená, nemôže byť vyššia ako teplota topenia spájky použitej v module. Porušenie tejto podmienky povedie k zlyhaniu prvku.
Na sériovú výrobu termogenerátorov sa používajú špeciálne moduly so žiaruvzdornou spájkou, ktoré je možné zahriať na teplotu 300 ° C. V bežných prvkoch, napríklad TEC1 12715, je limit 150 stupňov.
Pretože účinnosť takýchto zariadení je nízka, používajú sa iba v prípadoch, keď nie je možné použiť efektívnejší zdroj elektrickej energie. Napriek tomu sú medzi turistami, geológmi a obyvateľmi odľahlých oblastí žiadané 5-10 W termogenerátory. Veľké a výkonné stacionárne zariadenia poháňané vysokoteplotným palivom sa používajú na napájanie zariadení distribučných jednotiek plynu, zariadení meteorologických staníc atď.
Na chladenie procesora
Relatívne nedávno sa tieto moduly začali používať v systémoch chladenia CPU pre osobné počítače. Vzhľadom na nízku účinnosť termoprvkov sú výhody takýchto konštrukcií dosť pochybné. Napríklad na chladenie zdroja tepla s výkonom 100-170 W (čo zodpovedá väčšine moderných modelov CPU) budete musieť vynaložiť 400-680 W, čo si vyžaduje inštaláciu výkonného zdroja napájania.
Druhým úskalím je, že nezaťažený procesor uvoľní menej tepelnej energie a modul ho môže ochladiť menej ako rosný bod. V dôsledku toho sa začne vytvárať kondenzácia, ktorá zaručene poškodí elektroniku.
Tí, ktorí sa rozhodnú vytvoriť taký systém sami, budú musieť vykonať sériu výpočtov na výber výkonu modulu pre konkrétny model procesora.
Na základe vyššie uvedeného nie je nákladovo efektívne používať tieto moduly ako chladiaci systém CPU; okrem toho môžu spôsobiť poruchu počítačového vybavenia.
Úplne iná situácia je u hybridných zariadení, kde sa používajú tepelné moduly v spojení s vodným alebo vzduchovým chladením.
Hybridné chladiace systémy sa osvedčili, ale vysoké náklady obmedzujú ich fanúšikovskú základňu.
Klimatizácia na Peltierových prvkoch
Takéto zariadenie bude teoreticky konštrukčne oveľa jednoduchšie ako klasické systémy klimatizácie, ale všetko závisí od nízkeho výkonu. Jedna vec je chladiť malý objem chladiacej komory a druhá vec je chladiť miestnosť alebo interiér auta. Klimatizácie na báze termoelektrických modulov spotrebujú viac elektrickej energie (3-4-krát) ako zariadenia pracujúce s chladivom.
Pokiaľ ide o použitie ako automobilový klimatizačný systém, výkon štandardného generátora nebude na prevádzku takéhoto zariadenia stačiť. Výmena za účinnejšie zariadenie povedie k značnej spotrebe paliva, ktorá nie je nákladovo efektívna.
Na tematických fórach sa pravidelne objavujú diskusie na túto tému a zvažujú sa rôzne domáce návrhy, ale plnohodnotný funkčný prototyp ešte nebol vytvorený (okrem klimatizácie pre škrečka). Je celkom možné, že sa situácia zmení, keď budú široko dostupné moduly s prijateľnejšou účinnosťou.
Na chladiacu vodu
Termoelektrický prvok sa často používa ako chladič vodných chladičov. Konštrukcia obsahuje: chladiaci modul, regulátor ovládaný termostatom a ohrievač. Takáto implementácia je oveľa jednoduchšia a lacnejšia ako kompresorový obvod; navyše je spoľahlivejšia a obsluha je jednoduchšia. Existujú však aj určité nevýhody:
- voda nechladí pod 10-12 ° С;
- chladenie trvá dlhšie ako analógový kompresor, preto taký chladič nie je vhodný pre kanceláriu s veľkým počtom pracovníkov;
- zariadenie je citlivé na vonkajšiu teplotu, v teplej miestnosti nebude voda ochladená na minimálnu teplotu;
- Inštalácia v prašných miestnostiach sa neodporúča, pretože ventilátor sa môže upchať a chladiaci modul zlyhá.
Stolný vodný chladič s použitím prvku Peltier Sušič vzduchu na báze prvkov Peltier
Na rozdiel od klimatizácie je implementácia odvlhčovača na báze termoelektrických prvkov celkom možná. Dizajn je pomerne jednoduchý a lacný. Chladiaci modul znižuje teplotu chladiča pod rosný bod, v dôsledku čoho sa na ňom usádza vlhkosť obsiahnutá vo vzduchu prechádzajúcom jednotkou. Usadená voda sa vypúšťa do špeciálneho akumulátora.
Napriek nízkej účinnosti je v tomto prípade účinnosť zariadenia celkom uspokojivá.
Ako sa pripojiť?
S pripojením modulu nebudú žiadne problémy, na výstupné vodiče musí byť aplikované konštantné napätie, jeho hodnota je uvedená v technickom liste prvku. Červený vodič musí byť pripojený k plusu, čierny vodič k mínusu. Pozor! Zmena polarity obráti chladené a vyhrievané povrchy.
Ako skontrolovať výkon Peltierovho prvku?
Najľahší a najspoľahlivejší je hmatový. Modul je potrebné pripojiť k vhodnému zdroju napätia a dotknúť sa jeho rôznych strán. Pre funkčný prvok bude jeden z nich teplejší, druhý chladnejší.
Ak nie je po ruke vhodný zdroj, budete potrebovať multimetr a zapaľovač. Proces overovania je veľmi jednoduchý:
- pripojte sondy k svorkám modulu;
- na jednu zo strán prinášame zapálený zapaľovač;
- sledujeme hodnoty zariadenia.
V pracovnom module, keď je jedna zo strán zahriata, sa generuje elektrický prúd, ktorý sa zobrazí na displeji zariadenia.
Ako vytvoriť Peltierov prvok vlastnými rukami?
Je takmer nemožné vyrobiť si domáci modul doma, najmä preto, že to vzhľadom na ich relatívne nízke náklady (asi 4 až 10 dolárov) nemá zmysel. Môžete však zostaviť zariadenie, ktoré bude užitočné pri túre, napríklad termoelektrický generátor.
Na stabilizáciu napätia je potrebné na IC čipe L6920 zostaviť jednoduchý prevodník.
Na vstup takéhoto meniča je dodávané napätie v rozsahu 0,8-5,5 V, na výstupe vydá stabilných 5 V, čo je dosť na dobitie väčšiny mobilných zariadení. Ak sa používa konvenčný Peltierov prvok, je potrebné obmedziť rozsah pracovných teplôt vyhrievanej strany na 150 ° C. Aby ste sa neobťažovali sledovaním, je lepšie použiť ako zdroj tepla hrniec vriacej vody. V tomto prípade sa prvok zaručene nezahreje nad 100 ° C.
V roku 1834 objavil francúzsky fyzik Jean Charles Peltier, skúmajúci vplyv elektriny na vodiče, veľmi zaujímavý efekt. Ak prúd prechádza dvoma rozdielnymi vodičmi umiestnenými v tesnej blízkosti seba, jeden z týchto vodičov sa začne veľmi zahrievať a druhý naopak veľmi chladne. Množstvo generovaného a absorbovaného tepla priamo závisí od sily a smeru elektrického prúdu. Ak zmeníte smer prúdu, potom sa zmení studená a horúca strana. O niečo neskôr sa tento jav nazýval Peltierov efekt a bol bezpečne zabudnutý kvôli jeho vtedajšiemu praktickému nedostatku dopytu.
A až po viac ako sto rokoch, s rozkvetom éry polovodičov, existuje naliehavá potreba kompaktných, lacných a efektívnych chladičov. V 60. rokoch 20. storočia sa teda objavili prvé polovodičové termoelektrické moduly, ktoré sa nazývali Peltierove prvky.
Každý termoelektrický modul je založený na skutočnosti, že rôzne vodiče majú rôzne úrovne energie elektrónov. Inými slovami, jeden vodič možno považovať za oblasť s vysokou energiou, druhý za oblasť s nízkou energiou. Keď sa dva vodivé materiály dostanú do kontaktu, pričom nimi prechádza elektrický prúd, elektrón sa musí presunúť z oblasti s nízkou energiou do oblasti s vysokou energiou.
To sa nestane, ak elektrón nezíska potrebné množstvo energie. V okamihu absorpcie tejto energie elektrónom dochádza k ochladeniu kontaktného bodu dvoch vodičov. Ak zmeníte smer prúdenia prúdu, naopak dôjde k vykurovaciemu účinku kontaktného bodu.
Môžu byť použité akékoľvek vodiče, ale tento efekt sa stane fyzicky viditeľným a významným iba v prípade použitia polovodičov. Napríklad, keď sú kovy v kontakte, Peltierov efekt je taký nevýznamný, že je na pozadí ohmického zahrievania prakticky neviditeľný.
TEM je sada podobných termočlánkov zapojených do série navzájom. Všetky termočlánky sú umiestnené medzi dvoma keramickými doskami. Peltierov tanier. Platne sú vyrobené z nitridu alebo oxidu hlinitého. Skutočný počet termočlánkov v jednom prvku sa môže líšiť vo veľmi širokom rozsahu, od niekoľkých kusov po niekoľko stoviek alebo tisíc.
Inými slovami, prvky Peltier môžu mať absolútne akúkoľvek silu, od stotín po niekoľko stoviek alebo tisíc wattov. Jednosmerný prúd postupne prechádza všetkými termočlánkami a v dôsledku toho sa horná keramická doska ochladí a dolná sa naopak zahrieva. Ak zmeníte smer prúdu, potom platne zmenia miesta, horný sa začne zahrievať a dolný chladne.
V prevádzke prvku je jedna funkcia, ktorá sa aktívne používa na zvýšenie účinnosti chladenia tohto zariadenia. Ako je známe, keď prúd prechádza Peltierovým prvkom, vzniká teplotný rozdiel medzi povrchom, ktorý sa zahrieva, a povrchom, ktorý sa ochladzuje. Ak je teda povrch, ktorý je aktívne zahrievaný, nútene chladený. Napríklad pomocou špeciálneho chladiča to povedie k ešte silnejšiemu ochladeniu povrchu, to znamená chladeného povrchu. V tomto prípade môže teplotný rozdiel s okolitým vzduchom dosiahnuť niekoľko desiatok stupňov.
Výhody a nevýhody
Ako každé technické zariadenie, termoelektrický modul existujú výhody a nevýhody:
Problém zvýšenia účinnosti TEM spočíva na nerozpustnom technickom hlavolame. Voľné elektróny majú v skutočnosti dvojitú povahu, ktorá sa prejavuje v praxi a sú súčasne nosičmi elektrického prúdu aj tepelnej energie. V dôsledku toho musí byť vysokovýkonný Peltierov prvok vyrobený z materiálu, ktorý má súčasne dve navzájom sa vylučujúce vlastnosti. Tento materiál musí dobre viesť elektrický prúd a zle viesť teplo. Takýto materiál v prírode neexistuje, ale vedci v tomto smere aktívne pracujú.
Všetky termoelektrické moduly majú zodpovedajúce technické vlastnosti:
Aplikácia TEM
Napriek vážnej nevýhode, ktorá je súčasťou všetkých Peltierových prvkov bez výnimky, a to veľmi nízkej účinnosti, našli tieto zariadenia pomerne široké uplatnenie vo vede a technike, ako aj v každodennom živote.
Termoelektrické moduly sú dôležitými prvkami zariadení, akými sú:
Peltierov prvok v rukách domáceho remeselníka
Je potrebné okamžite urobiť rezerváciu, nezávislá výroba termoelektrického prvku je prinajmenšom nezmyselná a zbytočná. Pokiaľ nie je výrobca študentom siedmeho ročníka a nespevňuje tak znalosti získané na hodinách fyziky.
Oveľa jednoduchšie kúpiť nový termoelektrický prvok v príslušnom obchode. Našťastie sú lacné a o výber konkrétneho modelu nie je núdza. A okrem toho, že sa v nich nedá nič zlomiť alebo opotrebovať, žiadny tepelný prvok odstránený zo starého počítača alebo klimatizácie do auta sa nebude líšiť svojimi technickými vlastnosťami od nového.
Najpopulárnejší je model termočlánku: TEC1-12706. Rozmery tohto zariadenia sú 40 x 40 milimetrov. Skladá sa zo 127 sériovo zapojených termočlánkov. Navrhnuté pre prúd 5 A, s obvodovým napätím 12 V. Takýto prvok stojí v priemere od 200 do 300 rubľov. Môžete ho však nájsť za stovku, alebo všeobecne za taký, ak ho odstránite zo starého počítača alebo iného nepotrebného zariadenia.
Pomocou takého prvku môžete v domácnosti vyrobiť najmenej dve veľmi zaujímavé a užitočné zariadenia.
Ako vyrobiť chladničku vlastnými rukami
Výroba prenosných chladničiek, najmä pre stroje, je úplne založená na Peltierovom efekte. Na výrobu takéhoto zariadenia doma potrebujete:
- Termočlánok značky TEC1-12706. V najbližšom obchode (špecializovanom) stojí 200 rubľov.
- Radiátor a ventilátor. Sú odstránené zo starého počítača.
- Kontajner. Akýkoľvek nepotrebný kontajner z plastu, kovu alebo dreva. Vonku aj zvnútra je taká nádoba prelepená tepelne úspornými doskami z polystyrénu alebo expandovaného polystyrénu.
Termoelektrický modul je zabudovaný vo veku nádoby. V tomto prípade dôjde k toku chladu zhora nadol, čo povedie k rovnomernému chladeniu nádrže. Z vnútornej strany nádoby je na jeho veko pripevnený chladič pomocou tepelnej pasty a upevňovacích skrutiek.
Aby sa zvýšil výkon budúceho chladiaceho zariadenia, je možné zvýšiť počet termoprvkov až na dva alebo tri alebo viac. V tomto prípade sú moduly navzájom prilepené, pričom sa dodržiava polarita. Inými slovami, horúca strana základného prvku sa dotýka studenej strany proti prúdu.
Vonku je na kryte pripevnený ďalší chladič spolu s počítačovým chladičom. V mieste, kde sú radiátory upevnené, musí byť dobrá tepelná izolácia medzi studenou - vnútornou a horúcou - vonkajšou stranou. Je potrebné veľmi opatrne dotiahnuť horný a dolný radiátor pomocou upevňovacích skrutiek, aby keramické platne a termoelementy umiestnené medzi nimi nepraskli.
Elektrina je pripojená pomocou napájacieho zdroja, ktorý je možné prevziať zo starého počítača.
Prenosný termoelektrický generátor
Takáto malá elektráreň môže turistovi alebo poľovníkovi výrazne pomôcť, keď sa v lese vybijú batérie všetkých elektronických pomôcok. Je veľmi romantické v tejto situácii vziať pár suchých lupienkov a šišiek, založiť malý oheň a použiť ho na nabitie vybitých batérií a zároveň pripraviť jedlo. Presne to umožňuje prenosný termogenerátor postavený na termočlánku.
Na stavbu tohto nádherného zariadenia potrebujete prenosný kempingový sporák, ktorý beží na akýkoľvek druh paliva. V extrémnych prípadoch postačí aj malá sviečka alebo tableta suchého alkoholu.
V kachliach vzniká oheň a vonku je k nemu pomocou tepelnej pasty pripevnený termoelektrický modul. Je pripojený pomocou vodičov k meniču napätia.
Získané množstvo prúdu bude priamo závisieť od teplotného rozdielu medzi studenými a horúcimi stranami termočlánku. Na efektívnu prevádzku je potrebný rozdiel medzi studenými a horúcimi povrchmi najmenej 100 stupňov.
V tomto prípade by malo byť zrejmé, že maximálna teplota je obmedzená teplotou topenia spájky použitej na výrobu samotného modulu. Preto sa pre takéto zariadenia používajú špeciálne tepelné moduly, ktoré sú vyrobené pomocou špeciálnej žiaruvzdornej spájky. V bežných moduloch je teplota topenia spájky 150 stupňov. V žiaruvzdorných moduloch sa spájka začína topiť pri teplote 300 stupňov.
Najlepšie je vyrobiť chladničku do auta vlastnými rukami na Peltierových prvkoch. Zariadenie takejto chladničky je oveľa jednoduchšie ako obvyklá jednotka pre nás s kompresorom a freónom ako chladivom. Napriek tomu, že kompresorová chladnička má vyššiu účinnosť ako účinnosť založenú na Peltierovom efekte, je lepšie ju používať v automobiloch. Pretože má ďalšie dôležité výhody: menšie rozmery a tichý chod.
Technológia kompresorovej klimatizácie sa stále používa v automobiloch, napríklad v klimatizácii. Vysvetľuje to skutočnosť, že klimatizácia chladí veľký objem a nemožno ju vyrobiť na základe Peltierovho efektu. Klimatizácia musí navyše odvádzať teplo z interiéru auta ďalej, ako umožňuje konštrukcia Peltierovho prvku. Ak máte starú domácu klimatizáciu, neponáhľajte sa radovať, pretože je nepravdepodobné, že by ste z nej mohli vyrobiť autochladničku.
Chladenie bez kompresora
Peltierov efekt spočíva v tom, že keď elektrický prúd preteká kontaktom dvoch polovodičov s rôznym typom vodivosti (križovatka p-n), v závislosti od smeru prúdu sa buď ochladí alebo zahreje. Vysvetľuje to interakcia elektrónov s tepelnými vibráciami atómov kryštálovej mriežky. A keď prúd prechádza sériovo spojenými križovatkami, tepelná energia absorbovaná jedným spojom pn sa uvoľní na druhom.
Ak usporiadate prvok Peltier tak, aby jeden spoj p-n bol vo vnútri kontajnera s dobrou tepelnou izoláciou a druhý vonku, získate malú chladničku, ktorá má dostatok energie zo zapaľovača v aute. Ďalšou chladničkou, ktorá funguje bez kompresora, je absorpčná chladnička. Z takej starej jednotky môžete tiež urobiť chladničku do auta. Ale v tomto prípade bude dizajn závisieť od toho, čo ste dostali, takže určite budete musieť zmeniť ohrievače a termostaty na 12 voltov.
Prípad
Na výrobu puzdra budete potrebovať nasledujúce materiály:
Jeden Peltierov prvok nemôže výrazne ochladiť veľký objem, preto pre jeden termoelektrický prvok nevystavujte puzdro väčším ako 40 × 40 × 30 cm.
Na rezanie tvrdých dosiek používajte elektrickú priamočiaru pílu alebo kotúčovú pílu, ale ak nie sú vo vašom arzenáli, postačí obyčajná píla s jemným zubom. Z listov MDF pomocou rohov a slepých nitov zostavte škatuľu, ktorá bude telom vašej minichladničky. Rohy umiestnite zvnútra tak, aby boli nity bezpečne držané. Vyplňte všetky dutiny v spojoch medzi konštrukčnými časťami tmelom. Po zaschnutí tmelu pokryte vnútorný povrch výslednej škatule izoláciou. Na to použite „tekuté nechty“.
Prilepte tesnenie z penovej gumy na horné konce stien. MDF je veľmi hygroskopický, preto ho pred vložením puzdra musíte natrieť základným náterom. Namiesto základného náteru zrieďte trochu PVA vodou (na 1 diel lepidla pridajte 2 diely kvapaliny). Puzdro naplňte, nechajte uschnúť a prikryte ho handričkou. Nelepte na dvere, pretože je to radiátor, a prilepenie zhorší jeho prenos tepla.
Inštalácia chladiča
Na to budete potrebovať:
Najprv musíte vyrobiť dva radiátory z hliníka, namontovať medzi ne chladiaci prvok a oddeliť ich od seba listom tepelnej izolácie. Tento dizajn bude kombináciou dverí chladničky. Pri vonkajších rozmeroch puzdra 40 × 40 × 30 cm by mal byť horný chladič 40 × 40 cm, pretože bude pokrývať škatuľu, a dolný 38 × 38 cm, pretože musí ísť dovnútra. Z izolačného plechu odstrihnite štvorec 38 × 38 cm, v jeho strede vyrežte otvor na veľkosť chladiaceho prvku a tekutými klincami ho prilepte k menšiemu radiátoru. Napájacie vodiče spájkujte na svorky prvku („+“ by sa malo použiť na červený kolík a „uzemnenie“ na čierny).
Výsledné dvere pripevnite k závesom a pripevnite ich k telu tak, aby po zatvorení menší radiátor vošiel do tela. Ak chcete vodiče vytiahnuť z puzdra, položte na ne kus gumovej trubice vhodného priemeru. 
V hornej doske v blízkosti kontaktov pre napájanie chladiča vyvŕtajte otvor o niečo menší ako vonkajší priemer trubice. Prevlečte ním drôty a v otvore nechajte trubicu, aby sa drôt neotieral o jeho okraje. Pripojte ventilátor k dverám tak, aby smeroval k nim, a pripojte ho k rovnakému páru drôtov. Zostáva pripevniť západku a nejaký druh držadla na prenášanie zariadenia a generátor chladu je pripravený.
Voľba prierezu drôtu
Ak chcete zistiť prúd spotrebovaný vstavanou klimatizáciou, pridajte menovitý prúd ventilátora s rovnakým parametrom chladiaceho prvku. Potom zostáva len vybrať z adresára prierez drôtu zodpovedajúci tomuto prúdu. Nižšie uvádzame fragment príručky postačujúci na rozhodnutie v tomto prípade. Pre dĺžky pripojenia do 2 m:
- prúd do 1,5 A, prierez drôtu - 0,3 mm 2;
- prúd - 2,5 A, prierez - 0,5 mm 2;
- prúd - 3,5 A, drôt - 0,7 štvorcov;
- prúd - 7,5 A, drôt 1,5 štvorcový;
- prúd - 10 A, drôt - 2 mm 2.
S dĺžkou pripojenia 3 m:
- I nom do 1,5 A, drôt - 0,4 mm 2;
- I nom - 2,5 A, drôt - 0,8 mm 2;
- I nom - 3,5 A, drôt - 1,1 štvorcový;
- I nom - 7,5 A, prierez - 2,3 mm 2;
- I nom - 10 A, úsek - 3,2 štvorcov.
Ak vaša klimatizácia odoberá viac prúdu ako poistka zapaľovača, budete ju musieť pripojiť k pólom batérie pomocou vlastnej poistky. Ale ušetríte na konektore pre pripojenie k zásuvke zapaľovača.
Prierez jednožilového drôtu S po zmeraní jeho priemeru d je možné vypočítať podľa vzorca-S = π * (d / 2) 2. Ak chcete určiť prierez lanka, musíte spočítať počet žíl pod izoláciou, vypočítať prierez jednej a vynásobiť ich počtom.
Ak nemáte posuvné meradlo, priemer pevného drôtu môžete určiť pomocou pravidelného pravítka. Za týmto účelom naviňte 10 závitov drôtu, otočte sa a otočte, skrutkovačom a zmerajte dĺžku výsledného vinutia pravítkom. Výsledok vydelíte 10, aby ste získali priemer drôtu.
Požiadavky na napájanie
Zariadenie musí byť napájané konštantným prúdovým napätím maximálne 15 V. Malé zvlnenie neruší prevádzku. To znamená, že domáca klimatizácia nepotrebuje špeciálne podmienky a môže byť jednoducho pripojená k palubnej sieti automobilu s 12-voltovým elektrickým zariadením. Pre majiteľov vozidiel s 24 V palubnou sieťou odporúčame zapojiť dva chladiace prvky do série.
Výhody a nevýhody termoelektrických chladiacich zariadení
Termoelektrická chladiaca klimatizácia na základe Peltierovho efektu má nasledujúce výhody: 
- Vysoká špecifická chladiaca kapacita. S rozmermi 40 × 40 × 3,8 mm môže jeden prvok odvádzať tepelnú energiu až 57 W.
- Tichá prevádzka.
- Nízke náklady. Jedna položka stojí najviac 3 doláre.
- Vysoká spoľahlivosť. Čas nepretržitej prevádzky pred poruchou dosahuje 200 tisíc hodín.
Nevýhody chladičov Peltier:
- Nízka účinnosť. Preto je pri veľkom chladenom objeme ťažké dosiahnuť výrazný teplotný rozdiel medzi protiľahlými povrchmi.
- Klimatizácia spotrebúva relatívne vysoký výkon. Prúd spotrebovaný jedným prvkom dosahuje 6 A.
- Časť spotreby energie sa vynakladá na vykurovanie radiátora, ktorý vydáva teplo do atmosféry.
Samostatne vyrobená chladnička si samozrejme nevšimne klimatizáciu ani klimatizáciu, ale v každom prípade uľahčí cestovanie v horúcom počasí.
Peltierov prvok sa zvyčajne nazýva prevodník, ktorý je schopný pracovať z teplotného rozdielu. K tomu dochádza prúdením elektrického prúdu cez vodiče cez kontakty. Na tento účel sú v prvkoch k dispozícii špeciálne dosky. Teplo sa prenáša z jednej strany na druhú.
Dnes je táto technológia žiadaná predovšetkým kvôli značnej kapacite prenosu tepla. Okrem toho sa tieto zariadenia môžu pochváliť kompaktnosťou. Radiátory pre mnoho modelov sú nainštalované slabo. Dôvodom je skutočnosť, že tepelný tok sa ochladzuje pomerne rýchlo. V dôsledku toho sa požadovaná teplota neustále udržuje.
Uvedený prvok nemá žiadne pohyblivé časti. Zariadenia pracujú úplne ticho, a to je nepochybná výhoda. Malo by sa tiež povedať, že je možné ich prevádzkovať veľmi dlho a prípady porúch sú extrémne zriedkavé. Najjednoduchší typ pozostáva z medených vodičov s kontaktmi a spojovacími vodičmi. Na chladiacej strane je navyše izolátor. Obvykle je vyrobený z keramiky resp
Prečo sú potrebné Peltierove prvky?
Na výrobu chladničiek sa najčastejšie používajú Peltierove prvky. Obvykle hovoríme o kompaktných modeloch, ktoré môžu používať napríklad motoristi na cestách. Táto oblasť použitia zariadení však nekončí. V poslednej dobe sa Peltierove prvky začínajú aktívne inštalovať do zvukového, ako aj akustického zariadenia. Tam sú schopné vykonávať funkcie chladiča.
Výsledkom je, že zosilňovač zariadenia je chladený bez akéhokoľvek šumu. Peltierove prvky sú pre prenosné kompresory nepostrádateľné. Ak hovoríme o vedeckom priemysle, potom vedci používajú tieto zariadenia na chladenie lasera. V tomto prípade je možné dosiahnuť výraznú stabilizáciu študijnej vlny pre LED diódy.
Nevýhody modelov Peltier
Zdá sa, že také jednoduché a efektívne zariadenie nemá žiadne nevýhody, ale existujú. Experti predovšetkým okamžite zaznamenali nízku penetračnú kapacitu modulu. To naznačuje, že človek bude mať určité problémy, ak chce ochladiť zariadenie, ktoré pracuje v sieti s napätím 400 V. V tomto prípade čiastočne pomôže pri riešení tohto problému špeciálna dielektrická pasta. Prerušovací prúd však bude stále vysoký a vinutie Peltierovho prvku nemusí vydržať.
Navyše tieto modely nie sú odporúčané pre presnú elektroniku. Pretože prvok má kovové platne, citlivosť tranzistorov môže byť narušená. Poslednou nevýhodou Peltierovho prvku je jeho nízka účinnosť. Tieto zariadenia nie sú schopné dosiahnuť výrazný teplotný rozdiel.
Riadiaci modul
Výroba DIY Peltierovho prvku pre regulátor je pomerne jednoduchá. Aby ste to urobili, mali by ste vopred pripraviť dve kovové platne a tiež vedenie s kontaktmi. V prvom rade sú na inštaláciu pripravené vodiče, ktoré budú umiestnené na základni. Obvykle sa kupujú s označením „PP“.
Okrem toho by mali byť na výstupe umiestnené polovodiče na reguláciu normálnej teploty. Sú nevyhnutné na rýchly prenos tepla na hornú dosku. Na inštaláciu všetkých prvkov by mala byť použitá spájkovačka. Na dokončenie prvku Peltier vlastnými rukami sú dva drôty spojené naposledy. Prvý je namontovaný v spodnej časti a pripevnený k vonkajšiemu vodiču. Pritom je potrebné zabrániť kontaktu s doskou.
Ďalej je v hornej časti pripevnený druhý drôt. Fixácia sa tiež vykonáva k extrémnemu prvku. Na kontrolu výkonu zariadenia sa používa tester. Za týmto účelom musia byť k zariadeniu pripojené dva vodiče. V dôsledku toho by odchýlka napätia mala byť približne 23 V. V tejto situácii veľa závisí od výkonu regulátora.
Chladničky s termistorom
Ako vyrobiť DIY Peltierov prvok pre chladničku s termistorom? Pri odpovedi na túto otázku je dôležité poznamenať, že taniere pre ňu sú vyberané výlučne z keramiky. V tomto prípade sa používa asi 20 vodičov. Je to nevyhnutné, aby bol teplotný rozdiel vyšší. Môžete ho zvýšiť až o 70%. V tomto prípade je dôležité vypočítať
To sa dá urobiť na základe výkonu zariadenia. V tomto prípade je ideálna chladnička s tekutým freónom. Peltierov prvok je inštalovaný priamo v blízkosti výparníka, ktorý je umiestnený vedľa motora. Na jeho inštaláciu budete potrebovať štandardnú sadu nástrojov a tesnenia. Sú potrebné na ochranu modelu pred štartovacím relé. Chladenie spodnej časti zariadenia bude teda oveľa rýchlejšie.
Na dosiahnutie rozdielu teplôt (Peltierov efekt) vlastnými rukami budete potrebovať najmenej 16 vodičov. Hlavnou vecou je spoľahlivo izolovať vodiče, ktoré budú pripojené k kompresoru. Aby ste urobili všetko správne, musíte najskôr odpojiť odvlhčovač chladničky. Až potom je možné prepojiť všetky kontakty. Po dokončení inštalácie by ste mali skontrolovať napätie pomocou testera. V prípade poruchy prvku termostat trpí predovšetkým. V niektorých prípadoch sa to stáva
Model chladničky 15 V
Svojpomocná chladnička Peltier je vyrobená s malým modulom Moduly sú namontované hlavne v blízkosti radiátorov. Na ich bezpečné upevnenie používajú odborníci rohy. Prvok by sa nemal opierať o filter a malo by sa to vziať do úvahy.
Na dokončenie termoelektrického modulu Peltier vlastnými rukami je spodná doska vybraná hlavne z nehrdzavejúcej ocele. Vodiče sa spravidla používajú s označením „PR20“. Môžu vydržať maximálne zaťaženie na úrovni 3 A. Maximálna teplotná odchýlka môže dosiahnuť 10 stupňov. V tomto prípade môže byť účinnosť 75%.
Peltierove prvky v chladničkách 24 V
Pomocou prvku Peltier možno chladničku s vlastnými rukami vyrobiť iba z vodičov s dobrým tesnením. Súčasne musia byť umiestnené v troch radoch na chladenie. Prevádzkový prúd v systéme musí byť udržiavaný na 4 A. Je ho možné skontrolovať pomocou konvenčného testera.
Ak na prvok použijete keramické platne, maximálnu odchýlku teploty je možné dosiahnuť o 15 stupňov. Vodiče ku kondenzátoru sú nainštalované až po umiestnení tesnenia. Na stenu zariadenia ho môžete pripevniť rôznymi spôsobmi. Hlavnou vecou v tejto situácii nie je používať lepidlo, ktoré je citlivé na teploty nad 30 stupňov.
Peltierov prvok do chladiča auta
Na výrobu vysokokvalitnej automatickej chladničky vlastnými rukami sa Peltier (modul) vyberie s doskou, ktorej hrúbka nie je väčšia ako 1,1 mm. Najlepšie je použiť nemodulárne vodiče. Na prácu sú potrebné aj medené vodiče. Ich kapacita musí byť najmenej 4A.
Maximálna odchýlka teploty bude teda až 10 stupňov, čo sa považuje za normálne. Vodiče sa najčastejšie používajú s označením „PR20“. V poslednej dobe sa ukázali byť stabilnejší. Sú vhodné aj pre rôzne kontakty. Na pripojenie zariadenia ku kondenzátoru sa používa spájkovačka. Inštalácia vysokej kvality je možná iba na tesnenie bloku relé. Rozdiely v tomto prípade budú minimálne.
Ako vyrobiť prvok pre chladič pitnej vody?
Vlastný modul Peltier (prvok) je pre chladič celkom jednoduchý. Je pre neho dôležité vybrať iba keramické platne. V zariadení je použitých najmenej 12 vodičov. Odpor bude teda vysoký. Prvky sú štandardne spojené spájkovaním. Na pripojenie k zariadeniu by mali byť dva vodiče. Prvok musí byť pripevnený k spodnej časti chladiča. Súčasne môže prísť do kontaktu s krytom zariadenia. Aby sa vylúčili prípady skratov, je dôležité opraviť všetky káble na grile alebo puzdre.
Klimatizácie
Modul (prvok) „Peltier“ je vyrobený pre klimatizáciu iba s vodičmi triedy „PR12“. Sú vybraní pre toto podnikanie hlavne kvôli tomu, že sa dobre vyrovnávajú s nízkymi teplotami. Maximálny model je schopný dodať napätie 23 V. Indikátor odporu v tomto prípade bude na úrovni 3 ohmov. Teplotný rozdiel dosahuje maximálne 10 stupňov a účinnosť je 65%. Ukladanie vodičov medzi plechy môže byť iba v jednom rade.
Výroba generátora
Generátor môžete vytvoriť pomocou modulu (prvku) Peltier vlastnými rukami. Celkový výkon zariadenia stúpne o 10%. To sa dosahuje väčším chladením motora. Zariadenie vydrží maximálne zaťaženie 30 A. Vzhľadom na veľký počet vodičov môže byť odpor 4 ohmy. Teplotná odchýlka v systéme je približne 13 stupňov. Modul je pripevnený priamo k rotoru. Za týmto účelom najskôr odpojte centrálny hriadeľ. V mnohých prípadoch stator neruší. Aby sa zabránilo zahrievaniu vinutia rotora z induktora, používajú sa keramické platne.
Chladenie grafickej karty v počítači
Na chladenie grafickej karty je potrebné pripraviť najmenej 14 vodičov. Najlepšie je vyzdvihnúť modely z medi. Ich koeficient tepelnej vodivosti je dosť vysoký. Na pripojenie zariadenia k doske sa používajú nemodulárne vodiče. Model je namontovaný v blízkosti chladiča grafickej karty. Na opravu spravidla používajú malé
Na ich opravu môžete použiť obyčajné orechy. Nadmerný prevádzkový hluk naznačuje, že zariadenie nepracuje správne. V tomto prípade je potrebné skontrolovať integritu vedenia. Musíte tiež skontrolovať vodiče.
Peltierov prvok pre klimatizáciu
Na výrobu vysokokvalitného Peltierovho prvku pre vlastnú potrebu pre klimatizáciu sa dosky používajú dvojité. Ich minimálna hrúbka musí byť najmenej 1 mm. V tomto prípade môžete dúfať v teplotnú odchýlku 15 stupňov. Výkon klimatizácií po vybavení modulov sa zvyšuje v priemere o 20%. Veľa v tejto situácii závisí od teploty okolia. Mali by ste tiež vziať do úvahy stabilitu napätia zo siete. V prípade mierneho rušenia môže zariadenie vydržať zaťaženie približne 4 A.
Pri spájkovaní vodičov by nemali byť umiestnené príliš blízko seba. Na správne dokončenie modulov Peltier vlastnými rukami je potrebné, aby vstupné a výstupné kontakty boli inštalované iba na jednu z dvoch dosiek. V takom prípade bude zariadenie kompaktnejšie. Hrubou chybou v tejto situácii by bolo pripojenie modulu priamo k bloku. To povedie k nevyhnutnému poškodeniu prvku.
Inštalácia modulu na kondenzátor
Aby ste to urobili sami, je dôležité vyhodnotiť kapacitu kondenzátora. Ak nepresahuje 20 V, prvok by mal byť namontovaný pomocou vodičov, na ktorých je uvedené označenie „PR30“ alebo „PR26“. Na upevnenie modulu (prvku) Peltier vlastnými rukami na kondenzátor použite malé kovové rohy.
Najlepšie je nainštalovať ich štyri na každú stranu. Pokiaľ ide o výkon, kondenzátor je v konečnom dôsledku schopný pridať plus 10%. Ak hovoríme o tepelných stratách, potom budú nevýznamné. Účinnosť zariadenia je v priemere 80%. Moduly nie sú určené pre vysokonapäťové kondenzátory. V tomto prípade nepomôže ani veľký počet vodičov.