Premýšľali ste niekedy nad malou prenosnou chladničkou na chladenie vody, nápojov a džúsov počas letných výletov?
AC Chladenie je najbežnejším spôsobom chladenia v chladničke alebo miestnosti. Ide však o náročný proces, ktorý si na vykonanie tejto úlohy vyžaduje značné množstvo elektrickej energie a objemný elektrický hardvér.
Našťastie je možné vyrobiť chladničku, ktorá udrží potraviny v chlade pomocou prenosnej jednosmernej batérie a niečoho, čo sa nazýva Peltierov efekt.
Čo je to Peltierov efekt?
Termoelektrické chladiče alebo zariadenia s Peltierovým javom sú pomerne miniatúrne zariadenia používané na chladenie alebo vykurovanie. Peltierove zariadenia využívajú na chladenie jednosmerný prúd (jednosmerný prúd), na rozdiel od bežných chladničiek alebo klimatizácií, ktoré používajú striedavý prúd. Peltierov jav je proces, pri ktorom, ak jednosmerný prúd prechádza obvodom, ktorý má dva rôzne vodiče materiály, teplo z jedného spoja sa odoberá, čo spôsobí jeho ochladenie, a druhý spoj absorbuje teplo, čo spôsobí stať sa horúcim.
Je tiež možné pozorovať, že ak je polarita prúdu obrátená, spoj, ktorý bol predtým studený, sa zahreje; zatiaľ čo spoj, ktorý bol horúci pred obrátením aktuálnej polarity, sa stane studeným.
Použitie termoelektrických Peltierových zariadení na reguláciu teploty
Uvedený jav vytvára príležitosť navrhnúť zariadenie, ktoré dokáže odoberať a odoberať teplo. Ak umiestnite chladnejší spoj na horúci povrch alebo zariadenie, z ktorého sa vyžaduje odoberať teplo, a teplejší spoj sa zapne chladič, môžete povrch alebo zariadenie udržiavať v chlade. Nielen to, ale môžete udržiavať nepretržitú optimálnu teplotu pre dobrý výkon.
Ako postaviť mini DC chladničku
Vyššie spomenutý koncept využijeme pri návrhu chladničky na jednosmerný prúd. Cieľovým dizajnom je mini chladnička, ale môže byť zmenšená na stredne veľkú chladničku pomocou viacerých zariadení s Peltierovým efektom pomocou rovnakej techniky.
Čo budete potrebovať
Potrebné vybavenie je nasledovné: -
- Peltierov modul (TEC1-12706) s pripojenými vodičmi.
- Dva chladiče.
- 12 V DC batéria alebo DC napájanie.
- Krabica (vnútorná by mala byť tepelne nevodivý materiál ako drevo, kartón alebo polystyrén)
- Dva ventilátory Delta elektronika FFB0412HN na rebrách chladiča pre nútenú konvekciu
- Termálna pasta
- Elektrické drôty
Termoelektrické chladiace Peltierove zariadenie, ktoré tu používame, je jednosmerné prevádzkové zariadenie s optimálnym prevádzkovým napätím 12VDC, ktoré odoberá prúd takmer 6A (72W). Prevádzkové napätie by nemalo presiahnuť 15 VDC. Nezapínajte zariadenie Peltier bez chladiča. Ak sa čo i len krátkodobo použije, môže prekročiť maximálnu prevádzkovú teplotu spoja zariadenia a viesť k zníženiu výkonu alebo úplnému zlyhaniu zariadenia.
Krok 1: Pripravte si krabicu
Teraz vezmite prázdnu škatuľu s tepelne izolačným materiálom. Na túto ukážku sme použili kartón. Vytvorte otvor alebo dutinu podľa rozmerov Peltierovho zariadenia TEC1-12706 (t.j. 40 mm x 40 mm) pre návrh minichladničky. Umiestnite Peltierov prístroj priamo do dutiny, ktorú ste vytvorili v škatuli
Krok 2: Umiestnite chladiče na Peltierove zariadenie
Teraz umiestnite chladiče na oba spoje Peltierovho zariadenia. Každý spoj Peltierovho zariadenia je pripojený k chladiču pomocou vysoko vodivej tepelnej pasty. Tepelná pasta zaisťuje hladký tok tepla medzi každým Peltierovým spojom a základnou doskou chladiča nedovoliť, aby sa horúci spoj príliš zahrial a studený spoj príliš vychladol, aby sa poškodil križovatka.
Chladič zvyšuje účinnosť Peltierovho zariadenia pravidelným udržiavaním prietoku vzduchu. Je to preto, že výmena tepla medzi okolitým vzduchom a Peltierovým zariadením je zvýšená vďaka veľkému povrchu plocha, ktorú chladič ponúka na odber tepla z vnútornej križovatky a odvod tepla cez vonkajšiu križovatka. Pre dobrý dizajn sa odporúčajú chladiče s väčšími rebrami a väčším povrchom.
Krok 3: Pripojte ventilátory
Teraz pripojte podľa vášho výberu ventilátora na každom chladiči. Nútená konvekcia poskytovaná ventilátorom zvyšuje rýchlosť prúdenia vzduchu cez rebrá chladiča, čo umožňuje väčší odvod tepla.
Ventilátory použité v tomto projekte sú 12V DC bezkomutátorové (Delta electronics FFB0412HN) s prietokom vzduchu 10,6 cfm. Každý ventilátor spotrebuje menej ako jeden watt energie z batérie. Pre lepší výkon však možno použiť ventilátor s väčším prietokom vzduchu.
Dávajte pozor, aby ste spojky zariadenia nepripojili cez kovové rozhranie, ako je napríklad skrutka namontovaná na chladičoch, aby ste predišli skratovaniu tepelných spojov. To môže viesť k výraznému zhoršeniu výkonu chladničky Peltierovho zariadenia, pretože tok tepla môže prejsť najkratšou cestou cez kovovú skrutku atď.
V prípade, že nie je možné namontovať skrutky z dôvodu tepelného skratu medzi dvoma chladičmi, môžete použiť lepidlo na pripevnenie chladičov ku krabici. Medzi chladičom a Peltierovým zariadením je však povinné použiť pastu chladiča.
Krok 4: Zapnite pomocou 12 V DC
Teraz pripojte spojky Peltierovho zariadenia a vodiče ventilátorov s 12 V jednosmernou batériou. Batéria musí mať prúdovú kapacitu, aby poskytovala 7A jednosmerný prúd. Pre tento jediný Peltierov modul s ventilátormi postačuje batéria s kapacitou 10 Ah alebo viac. Nastavte polaritu napätia spojov zariadenia tak, aby vnútorná strana boxu bola chladnejšia a vonkajšia strana bola horúca, čím sa teplo odoberá z boxu na chladenie.
Teraz spojte vodiče s batériou, aby zariadenie mohlo odoberať prúd. Pozorne sledujte prúd odoberaný z batérie. Mala by byť v rámci limitov špecifikovaných výrobcom Peltierovho zariadenia. Nechajte systém nejaký čas odoberať prúd a sledujte napätie a prúd pre bezpečné limity.
Po chvíli pocítite chladnejší vzduch vo vnútri boxu. Na udržanie chladu môžete pridať fľaše s vodou a džúsy. Teraz prikryte krabicu, aby ste ju mohli použiť ako minichladničku. Pre spoľahlivú prevádzku môžete pridajte regulátor teploty na ochranu Peltierovho zariadenia pred prekročením prevádzkových limitov.
Vyrobili ste si svoju vlastnú minichladničku
Teraz si môžete zostaviť minichladničku pomocou Peltierových zariadení a niekoľkých ďalších jednoduchých komponentov. Moduly s Peltierovým efektom možno použiť aj na reguláciu teploty pre aplikácie, ako je chladenie elektronické zariadenia, obvody a systémy, kde je lacný a ľahký chladiaci systém požadovaný.
