Přemýšleli jste někdy nad tím, že máte malou přenosnou ledničku na chlazení vody, nápojů a džusů během letních výletů?
AC chlazení je nejběžnějším způsobem chlazení v lednici nebo v místnosti. Jedná se však o náročný proces, který k provedení tohoto úkolu vyžaduje značné množství elektrické energie a objemný elektrický hardware.
Naštěstí je možné vyrobit lednici, která udrží jídlo v chladu pomocí přenosné DC baterie a něčeho, čemu se říká Peltierův efekt.
Co je Peltierův efekt?
Termoelektrické chladiče nebo zařízení s Peltierovým efektem jsou poměrně miniaturní zařízení používaná pro chlazení nebo vytápění. Peltierova zařízení používají k chlazení DC (stejnosměrný proud), na rozdíl od běžných chladniček nebo klimatizací, které používají střídavý proud. Peltierův jev je proces, při kterém, pokud stejnosměrný proud prochází obvodem, který má dva různé vodiče materiálů, je teplo z jednoho spoje odstraněno, což způsobí jeho ochlazení, a druhý spoj absorbuje teplo, což způsobí, že stát se horkým.
Lze také pozorovat, že pokud se polarita proudu obrátí, spoj, který byl předtím studený, se zahřeje; zatímco spoj, který byl horký před přepólováním proudu, se stává studeným.
Použití termoelektrických Peltierových zařízení pro řízení teploty
Výše uvedený jev vytváří příležitost navrhnout zařízení, které dokáže odebírat a odebírat teplo. Pokud umístíte chladnější spoj na horký povrch nebo zařízení, ze kterého je požadováno odebírání tepla, a teplejší spoj přejde na chladič, můžete udržovat povrch nebo zařízení chladné. Nejen to, ale můžete udržovat trvale optimální teplotu pro dobrý výkon.
Jak postavit Mini DC lednici
Výše zmíněný koncept využijeme při návrhu DC lednice. Cílovým designem je mini chladnička, lze ji však upravit na středně velkou chladničku pomocí několika zařízení s Peltierovým efektem za použití stejné techniky.
Co budete potřebovat
Potřebné vybavení je následující: -
- Peltierův modul (TEC1-12706) s připojenými vodiči.
- Dva chladiče.
- 12 V DC baterie nebo DC napájecí zdroj.
- Krabice (vnitřní by měl být tepelně nevodivý materiál, jako je dřevo, lepenka nebo polystyren)
- Dva ventilátory Delta elektronika FFB0412HN na žebrech chladiče pro nucenou konvekci
- Termální pasta
- Elektrické dráty
Termoelektrické chladicí Peltierovo zařízení, které zde používáme, je stejnosměrné provozní zařízení s optimálním provozním napětím 12VDC, které odebírá proud téměř 6A (72W). Provozní napětí by nemělo překročit 15 VDC. Nezapínejte zařízení Peltier bez chladiče. Pokud je používán byť jen krátkodobě, může překročit maximální provozní teplotu přechodu zařízení a vést ke snížení výkonu nebo úplnému selhání zařízení.
Krok 1: Připravte krabici
Nyní vezměte prázdnou krabici s tepelně izolačním materiálem. Pro tuto ukázku jsme použili karton. Vytvořte otvor nebo dutinu podle rozměrů Peltierova zařízení TEC1-12706 (tj. 40 mm x 40 mm) pro provedení minichladničky. Umístěte zařízení Peltier přímo do dutiny, kterou jste vytvořili v krabici
Krok 2: Umístěte chladiče na Peltierovo zařízení
Nyní umístěte chladiče na oba spoje Peltierova zařízení. Každý spoj Peltierova zařízení je připojen k chladiči pomocí vysoce vodivé teplovodivé pasty. Tepelná pasta zajišťuje hladký tok tepla mezi každým Peltierovým přechodem a základní deskou chladiče nedovolit, aby se horký spoj příliš zahřál a studený spoj příliš studený, aby se také poškodil křižovatka.
Chladič zvyšuje účinnost Peltierova zařízení pravidelným udržováním proudění vzduchu. Je to proto, že výměna tepla mezi okolním vzduchem a Peltierovým zařízením je zvýšená díky velkému povrchu plocha, kterou chladič nabízí pro odvod tepla z vnitřního spoje a odvod tepla z vnějšího křižovatka. Pro dobrý design se doporučují chladiče s většími žebry a větší plochou.
Krok 3: Připojte ventilátory
Nyní připojte váš výběr ventilátoru na každém žebru chladiče. Nucená konvekce poskytovaná ventilátorem zvyšuje rychlost proudění vzduchu přes žebra chladiče, což umožňuje větší odvod tepla.
Ventilátory použité v tomto projektu jsou 12V DC bezkomutátorové (Delta electronics FFB0412HN) s průtokem vzduchu 10,6 cfm. Každý ventilátor spotřebuje z baterie méně než jeden watt energie. Pro lepší výkon však lze použít ventilátor s větším průtokem vzduchu.
Dávejte pozor, abyste spoje zařízení nepřipojili přes kovové rozhraní, jako je šroub namontovaný na chladičích, aby nedošlo ke zkratování tepelných spojů. To může vést k výraznému snížení výkonu chladničky Peltierova zařízení, protože tok tepla může procházet nejkratší cestou skrz kovový šroub atd.
V případě, že šrouby nelze namontovat z důvodu tepelného zkratu mezi dvěma chladiči, můžete chladiče ke krabici připevnit pomocí lepidla. Mezi chladičem a Peltierovým zařízením je však povinné používat pastu chladiče.
Krok 4: Zapněte napájení pomocí 12 V DC
Nyní propojte spojky Peltierova zařízení a vodiče ventilátorů s 12 V DC baterií. Baterie musí mít proudovou kapacitu, aby poskytla stejnosměrný proud 7A. Pro tento jediný Peltierův modul s ventilátory stačí baterie 10Ah nebo více. Nastavte polaritu napětí na přechodech zařízení tak, aby se vnitřní strana boxu ochladila a vnější strana se zahřála a odebíralo teplo z boxu pro chlazení.
Nyní spojte vodiče s baterií, aby zařízení mohlo odebírat proud. Pozorně sledujte proud odebíraný z baterie. Mělo by být v mezích stanovených výrobcem Peltierova zařízení. Nechte systém nějakou dobu odebírat proud a sledujte napětí a proud pro bezpečné limity.
Po pár okamžicích ucítíte chladnější vzduch uvnitř boxu. Můžete přidat láhve s vodou a džusy, aby zůstaly chladné. Nyní zakryjte krabici pro použití jako mini-lednička. Pro spolehlivý provoz můžete přidat regulátor teploty k ochraně Peltierova zařízení před překročením provozních limitů.
Vyrobili jste si vlastní mini ledničku
Nyní si můžete sami postavit mini chladničku pomocí Peltierova zařízení a několika dalších jednoduchých součástí. Moduly s Peltierovým efektem lze také použít pro řízení teploty pro aplikace, jako je chlazení elektronická zařízení, obvody a systémy, kde je levný a lehký chladicí systém Požadované.
