Peltier elemanı nedir, yapısı, çalışma prensibi ve pratik uygulaması. Arabada ev yapımı klima: deneyimimiz Peltier modüllerinden arabada klima
Peltier elemanı termoelektrik tipte bir dönüştürücüdür. Peltier etkisini kullanır; bu, geçen akımın elemanın farklı taraflarında farklı sıcaklıklara yol açtığı anlamına gelir.
Peltier elemanı iki plaka yarı iletken malzeme kullanır; aralarındaki fark elektronların enerji seviyeleridir. Akımın geçişi, bunlardan birinin soğumasına, ikincisinin ısınmasına neden olur.
Peltier elemanlarının avantajları arasında sessiz çalışmaları (içlerinde hareketli parçalar bulunur) ve tasarımda sıvı ve gaz bulunmaması sayılabilir. Ancak verimlilikleri düşüktür ve bu da kullanımlarını sınırlar.
Peltier elemanlarına dayanan mini buzdolapları, örneğin geleneksel cihazları barındıracak kadar az alana sahip olan arabalar için yapılmıştır. Dijital kameraların, kızılötesi spektrumların ve diyot lazerlerin tasarımlarında bulunurlar.
Peltier elemanlarını kullanarak kendi klimanızı yapmak kolaydır. Doğru, üretilen soğuk miktarıyla karşılaştırılamayacak kadar yüksek enerji tüketimi nedeniyle bu amaçlar için kullanımları oldukça tartışmalıdır.
Ancak soru enerji tasarrufuyla ilgili değil, elemanın tasarımını ve çalışma prensibini tanıma arzusu, kullanışlı bir zanaat yapma yeteneği ile ilgiliyse, o zaman başlayabilirsiniz. Bir radyo mağazasına gidip 4…8 Peltier elemanı satın alıyorlar.
Eve döndükten sonra "sıcak" taraflarını belirlerler ve ısıyı giderecek bir radyatöre bağlarlar. Alüminyum olması ve ısı transferini artıran çok sayıda kanatçığa sahip olması daha iyidir. İniş, ısı transferini artıran sıcakta eriyen yapıştırıcı kullanılarak yapılır.
Ortaya çıkan cihaz, radyatör dışarıya bakacak şekilde pencere bölmesine yerleştirilir. Bu konumda daha soğuk dış hava ile soğutulacaktır.
Peltier elemanlarının “soğuk” tarafı, havayı soğutmak istedikleri odaya doğru yerleştirilir. Örneğin, işlemciyi soğutduğu bir bilgisayardan alınan bir fan takılıdır. Oda havası kompresör tarafından dönüştürücü plakasına yönlendirilecek şekilde yerleştirin.
Peltier elemanları odadaki havayı soğutabilir ancak bu çok fazla elektrik tüketecektir. Gerçek şu ki, cihazlarda bunun neredeyse yarısı boşa gidiyor, atmosferde yayılan ısıya dönüştürülüyor.
Soğutma ekipmanları hayatımıza o kadar sıkı bir şekilde yerleşti ki, onsuz nasıl idare edebileceğimizi hayal etmek bile zor. Ancak klasik soğutucu akışkan tasarımları, örneğin seyahatte kullanılan soğutucu çanta gibi mobil kullanıma uygun değildir.
Bu amaçla çalışma prensibi Peltier etkisine dayanan tesisatlar kullanılmaktadır. Bu fenomenden kısaca bahsedelim.
Ne olduğunu?
Bu terim, 1834'te Fransız doğa bilimci Jean-Charles Peltier tarafından keşfedilen termoelektrik olayını ifade eder. Etkinin özü, elektrik akımının geçtiği farklı iletkenlerin temas halinde olduğu alanda ısının salınması veya emilmesidir.
Klasik teoriye göre olayın şu açıklaması vardır: Elektrik akımı, farklı malzemelerden yapılmış iletkenlerdeki temas potansiyeli farkına bağlı olarak metaller arasında hareketlerini hızlandırabilen veya yavaşlatabilen elektronları aktarır. Buna göre kinetik enerjinin artmasıyla birlikte termal enerjiye dönüşür.
İkinci iletkende, temel fizik kanununa uygun olarak enerjinin yenilenmesini gerektiren ters bir süreç gözlenir. Bu, ikinci iletkenin yapıldığı metalin soğumasına neden olan termal titreşim nedeniyle oluşur.
Modern teknolojiler, maksimum termoelektrik etkiye sahip yarı iletken eleman modülleri üretmeyi mümkün kılmaktadır. Tasarımlarından kısaca bahsetmek mantıklı.
Tasarım ve çalışma prensibi
Modern modüller, aralarında seri olarak bağlanan termokuplların bulunduğu iki yalıtım plakasından (genellikle seramik) oluşan bir yapıdır. Böyle bir elemanın basitleştirilmiş bir diyagramı aşağıdaki şekilde bulunabilir.
Tanımlar:
- A - bir güç kaynağına bağlanmak için kontaklar;
- B – elemanın sıcak yüzeyi;
- C – soğuk taraf;
- D – bakır iletkenler;
- E - p-kavşağına dayalı yarı iletken;
- F – n tipi yarı iletken.
Tasarım, modülün her iki tarafı da p-n veya n-p bağlantılarıyla (kutuplara bağlı olarak) temas edecek şekilde yapılmıştır. P-n kontakları ısıtılır, n-p kontakları soğutulur (bkz. Şekil 3). Buna göre elemanın kenarlarında sıcaklık farkı (DT) oluşur. Bir gözlemciye göre bu etki, modülün kenarları arasında termal enerji aktarımı gibi görünecektir. Güç polaritesinin değiştirilmesinin sıcak ve soğuk yüzeylerde değişikliğe yol açması dikkat çekicidir.
Pirinç. 3. A – termoelementin sıcak tarafı, B – soğuk tarafı Özellikler
Termoelektrik modüllerin özellikleri aşağıdaki parametrelerle açıklanmaktadır:
- soğutma kapasitesi (Q max), bu özellik izin verilen maksimum akıma ve modülün yanları arasındaki Watt cinsinden ölçülen sıcaklık farkına göre belirlenir;
- elemanın kenarları arasındaki maksimum sıcaklık farkı (DT max), parametre ideal koşullar için verilmiştir, ölçü birimi derecedir;
- maksimum sıcaklık farkını sağlamak için gereken izin verilen akım – I max;
- DTmax tepe farkına ulaşmak için akım Imax için gereken maksimum voltaj Umax;
- modülün iç direnci – Direnç, Ohm cinsinden gösterilir;
- verimlilik katsayısı - COP (İngilizce'den kısaltma - performans katsayısı), esasen bu, soğutmanın güç tüketimine oranını gösteren cihazın verimliliğidir. Ucuz elemanlar için bu parametre 0,3-0,35 aralığındadır, daha pahalı modeller için ise 0,5'e yaklaşır.
İşaretleme
Şekil 4'teki örneği kullanarak tipik modül işaretlerinin nasıl çözüldüğüne bakalım.
Şekil 4. TEC1-12706 işaretli Peltier modülü İşaretleme üç anlamlı gruba ayrılmıştır:
- Eleman tanımı. İlk iki harf her zaman değişmez (TE), bu da bunun bir termoelement olduğunu gösterir. Bir sonraki boyut, “C” (standart) ve “S” (küçük) harfleri olabilir. Son sayı, öğede kaç katman (kademeli) bulunduğunu gösterir.
- Fotoğrafta gösterilen modüldeki termokupl sayısı 127'dir.
- Nominal akım Amper cinsindendir, bizim için 6 A'dır.
TEC1 serisinin diğer modellerinin işaretleri de aynı şekilde okunur, örneğin: 12703, 12705, 12710, vb.
Başvuru
Oldukça düşük verime rağmen termoelektrik elemanlar ölçüm, hesaplama ve ev aletlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Modüller aşağıdaki cihazların önemli bir işletim elemanıdır:
- mobil soğutma üniteleri;
- elektrik üretmek için küçük jeneratörler;
- kişisel bilgisayarlarda soğutma sistemleri;
- suyu soğutmak ve ısıtmak için soğutucular;
- nem gidericiler vb.
Termoelektrik modüllerin kullanımına ilişkin detaylı örnekler verelim.
Peltier elemanlarını kullanan buzdolabı
Termoelektrik soğutma üniteleri, kompresör ve emme analoglarına göre performans açısından önemli ölçüde düşüktür. Ancak belirli koşullar altında kullanımlarını tavsiye eden önemli avantajlara sahiptirler. Bu avantajlar şunları içerir:
- tasarımın basitliği;
- Titreşim direnci;
- hareketli elemanların yokluğu (radyatörü üfleyen fan hariç);
- düşük gürültü seviyesi;
- küçük boyutlar;
- herhangi bir pozisyonda çalışabilme yeteneği;
- uzun servis ömrü;
- düşük enerji tüketimi.
Bu özellikler mobil kurulumlar için idealdir.
Elektrik jeneratörü olarak Peltier elemanı
Termoelektrik modüller, bir tarafının cebri ısınmaya maruz kalması durumunda elektrik jeneratörü olarak çalışabilir. Taraflar arasındaki sıcaklık farkı ne kadar büyük olursa, kaynağın ürettiği akım da o kadar yüksek olur. Maalesef termal jeneratörün maksimum sıcaklığı sınırlıdır; modülde kullanılan lehimin erime noktasından daha yüksek olamaz. Bu koşulun ihlali, elemanın arızalanmasına yol açacaktır.
Termal jeneratörlerin seri üretimi için refrakter lehimli özel modüller kullanılır; bunlar 300°C sıcaklığa kadar ısıtılabilir. Sıradan elemanlarda, örneğin TEC1 12715'te sınır 150 derecedir.
Bu tür cihazların verimleri düşük olduğundan ancak daha verimli bir elektrik enerjisi kaynağı kullanmanın mümkün olmadığı durumlarda kullanılırlar. Ancak turistler, jeologlar ve uzak bölge sakinleri arasında 5-10 W termal jeneratörler talep görmektedir. Yüksek sıcaklıktaki yakıtla çalışan büyük ve güçlü sabit tesisler, gaz dağıtım ünitelerine, meteoroloji istasyonu ekipmanlarına vb. güç sağlamak için kullanılır.
İşlemciyi soğutmak için
Nispeten yakın zamanda bu modüller kişisel bilgisayarların CPU soğutma sistemlerinde kullanılmaya başlandı. Termoelementlerin düşük verimliliği göz önüne alındığında, bu tür yapıların faydaları oldukça şüphelidir. Örneğin, 100-170 W gücünde bir ısı kaynağını soğutmak için (çoğu modern CPU modeline karşılık gelir), güçlü bir güç kaynağının kurulmasını gerektiren 400-680 W harcamanız gerekecektir.
İkinci tehlike, yükü olmayan bir işlemcinin daha az termal enerji salması ve modülün onu çiğlenme noktasının altına kadar soğutabilmesidir. Sonuç olarak, elektronik aksamlara zarar vermesi garanti edilen yoğuşma oluşmaya başlayacaktır.
Kendi başına böyle bir sistem oluşturmaya karar verenlerin, belirli bir işlemci modeli için modülün gücünü seçmek üzere bir dizi hesaplama yapması gerekecektir.
Yukarıdakilere dayanarak, bu modüllerin CPU soğutma sistemi olarak kullanılması uygun maliyetli değildir; ayrıca bilgisayar ekipmanlarının arızalanmasına neden olabilirler.
Termal modüllerin su veya hava soğutmayla birlikte kullanıldığı hibrit cihazlarda durum tamamen farklıdır.
Hibrit soğutma sistemleri etkinliğini kanıtlamıştır ancak yüksek maliyet, hayran çevresini sınırlamaktadır.
Peltier elemanlarına dayanan klima
Teorik olarak böyle bir cihaz yapısal olarak klasik iklim kontrol sistemlerinden çok daha basit olacak, ancak hepsi düşük performansa bağlı. Küçük hacimli bir buzdolabını soğutmak başka şey, bir odayı veya arabanın içini soğutmak başka şey. Termoelektrik modül kullanan klimalar, soğutucu akışkanla çalışan ekipmanlara göre daha fazla (3-4 kat) elektrik tüketecektir.
Araç iklim kontrol sistemi olarak kullanmaya gelince, standart bir jeneratörün gücü böyle bir cihazı çalıştırmak için yeterli olmayacaktır. Bunu daha verimli ekipmanlarla değiştirmek önemli miktarda yakıt tüketimine yol açacaktır ve bu da uygun maliyetli değildir.
Tematik forumlarda, bu konuyla ilgili periyodik olarak tartışmalar ortaya çıkıyor ve çeşitli ev yapımı tasarımlar dikkate alınıyor, ancak tam teşekküllü bir çalışan prototip henüz oluşturulmadı (bir hamster için klimayı saymıyoruz). Daha kabul edilebilir verimliliğe sahip modüller yaygın olarak kullanılabilir hale geldiğinde durumun değişmesi oldukça olasıdır.
Soğutma suyu için
Termoelektrik eleman genellikle su soğutucuları için soğutucu olarak kullanılır. Tasarım şunları içerir: bir soğutma modülü, termostat kontrollü bir kontrolör ve bir ısıtıcı. Bu uygulama kompresör devresinden çok daha basit ve ucuzdur; ayrıca daha güvenilir ve çalıştırılması daha kolaydır. Ancak bazı dezavantajlar da var:
- su 10-12°C'nin altına soğumaz;
- soğutma, kompresör muadilinden daha uzun sürer, bu nedenle böyle bir soğutucu, çok sayıda çalışanı olan bir ofis için uygun değildir;
- cihaz dış sıcaklığa duyarlıdır, sıcak bir odada su minimum sıcaklığa soğumayacaktır;
- Fan tıkanabileceğinden ve soğutma modülü arızalanabileceğinden tozlu odalara kurulum önerilmez.
Peltier elemanını kullanan masa üstü su soğutucusu Peltier elemanlarına dayanan hava kurutucusu
Bir klimanın aksine, termoelektrik elemanların kullanıldığı bir nem alma cihazının uygulanması oldukça mümkündür. Tasarım oldukça basit ve ucuzdur. Soğutma modülü, radyatörün sıcaklığını çiğlenme noktasının altına düşürür, bunun sonucunda cihazdan geçen havanın içerdiği nem üzerine yerleşir. Çöken su özel bir depolama tankına boşaltılır.
Düşük verime rağmen bu durumda cihazın verimliliği oldukça tatmin edicidir.
Nasıl bağlanılır?
Modülün bağlanmasında herhangi bir sorun olmayacaktır; çıkış kablolarına sabit bir voltaj uygulanmalıdır; değeri, elemanın veri sayfasında belirtilmiştir. Kırmızı kablo artıya, siyah kablo ise eksiye bağlanmalıdır. Dikkat! Polaritenin tersine çevrilmesi soğutulmuş ve ısıtılmış yüzeylerin konumlarını tersine çevirir.
Peltier elemanının işlevselliği nasıl kontrol edilir?
En basit ve en güvenilir yöntem dokunsaldır. Modülü uygun voltaj kaynağına bağlamak ve farklı taraflarına dokunmak gerekir. Çalışan bir eleman için bunlardan biri daha sıcak, diğeri daha soğuk olacaktır.
Elinizde uygun bir kaynak yoksa bir multimetreye ve çakmağa ihtiyacınız olacaktır. Doğrulama işlemi oldukça basittir:
- probları modül terminallerine bağlayın;
- yanan çakmağı yanlardan birine getirin;
- Cihazın okumalarını gözlemliyoruz.
Çalışma modülünde, taraflardan biri ısıtıldığında, cihazın ekranında görüntülenecek bir elektrik akımı üretilir.
Kendi elinizle Peltier elemanı nasıl yapılır?
Evde ev yapımı bir modül yapmak neredeyse imkansızdır, özellikle de nispeten düşük maliyetleri (yaklaşık 4-10 $) göz önüne alındığında bunu yapmanın bir anlamı olmadığı için. Ancak yürüyüşte faydalı olacak bir cihazı, örneğin bir termoelektrik jeneratörü monte edebilirsiniz.
Gerilimi dengelemek için L6920 IC yongasına basit bir dönüştürücü monte etmek gerekir.
Böyle bir dönüştürücünün girişi 0,8-5,5 V aralığında bir voltajla beslenir ve çıkışta çoğu mobil cihazı şarj etmek için oldukça yeterli olan sabit bir 5 V üretecektir. Geleneksel bir Peltier elemanı kullanılıyorsa, ısıtılan tarafın çalışma sıcaklığı aralığının 150 °C ile sınırlandırılması gerekir. İzleme zahmetinden kaçınmak için, ısı kaynağı olarak bir tencerede kaynar su kullanmak daha iyidir. Bu durumda elemanın 100 °C'nin üzerine ısınmaması garanti edilir.
Bir Peltier elemanına genellikle sıcaklık farkından çalışabilen bir dönüştürücü denir. Bu, elektrik akımının kontaklar aracılığıyla iletkenlerden geçmesiyle gerçekleşir. Bu amaçla elemanlarda özel plakalar bulunmaktadır. Isı bir taraftan diğerine geçer.
Günümüzde bu teknoloji, öncelikle önemli ısı transfer gücü nedeniyle talep görmektedir. Ek olarak, cihazlar kompaktlığa sahip olabilir. Birçok modele takılan radyatörler zayıftır. Bunun nedeni, ısı akışının oldukça hızlı soğumasıdır. Sonuç olarak istenilen sıcaklık sürekli olarak korunur.
Bu elemanın hareketli parçası yoktur. Cihazlar tamamen sessiz çalışıyor ve bu kesinlikle bir avantaj. Ayrıca çok uzun süre kullanılabileceğini ve arızaların çok nadir meydana geldiğini de söylemek gerekir. En basit tip, kontakları ve bağlantı telleri olan bakır iletkenlerden oluşur. Ayrıca soğutma tarafında izolatör bulunmaktadır. Genellikle seramikten yapılır veya
Peltier elemanlarına neden ihtiyaç duyulur?
Peltier elemanları çoğunlukla buzdolaplarının yapımında kullanılır. Genellikle, örneğin yoldaki sürücüler tarafından kullanılabilecek kompakt modellerden bahsediyoruz. Ancak bu, cihazların uygulama yelpazesinin sonu değildir. Peltier elemanları son zamanlarda ses ve akustik ekipmanlarına aktif olarak yerleştirilmiştir. Orada bir soğutucunun işlevlerini yerine getirebilirler.
Sonuç olarak, cihaz amplifikatörü herhangi bir gürültü olmadan soğutulur. Taşınabilir kompresörler için Peltier elemanları vazgeçilmezdir. Bilim endüstrisinden bahsedecek olursak bilim insanları bu cihazları lazeri soğutmak için kullanıyor. Bu durumda LED'lerin çalışma dalgasında önemli bir stabilizasyon elde etmek mümkündür.
Peltier modellerinin dezavantajları
Görünüşe göre bu kadar basit ve etkili bir cihazın hiçbir dezavantajı yok, ancak bazıları var. Her şeyden önce uzmanlar, modülün düşük penetrasyon kapasitesine hemen dikkat çekti. Bu, bir kişinin 400 V voltajlı bir ağdan çalışan bir cihazı soğutmak istemesi durumunda belirli sorunlar yaşayacağını göstermektedir. Bu durumda, özel bir dielektrik macun bu sorunun çözülmesine kısmen yardımcı olacaktır. Ancak mevcut arıza hala yüksek olacaktır ve Peltier elemanının sargısı buna dayanamayabilir.
Ayrıca bu modellerin hassas elektroniklerde kullanılması önerilmez. Elemanın tasarımı metal plakalar içerdiğinden transistörlerin hassasiyeti bozulabilir. Peltier elemanının son dezavantajı düşük verimliliğidir. Bu cihazlar önemli bir sıcaklık farkı elde etme yeteneğine sahip değildir.
Regülatör modülü
Bir regülatör için Peltier elemanını kendi ellerinizle yapmak oldukça basittir. Bunu yapmak için, önceden iki metal plaka ve kontaklı kablolama hazırlamalısınız. Öncelikle tabana yerleştirilecek iletkenler kurulum için hazırlanır. Genellikle "PP" işaretiyle satın alınırlar.
Ayrıca normal sıcaklık kontrolü için çıkışta yarı iletkenler bulunmalıdır. Isıyı üst plakaya hızlı bir şekilde aktarmak için gereklidirler. Tüm elemanları kurmak için bir havya kullanmalısınız. Peltier elemanını kendi ellerinizle tamamlamak için son olarak iki kabloyu bağlayın. Birincisi alt tabana monte edilir ve en dıştaki iletkene sabitlenir. Plaka ile temastan kaçınılmalıdır.
Daha sonra ikinci kabloyu üst kısma takın. Sabitleme ayrıca en dıştaki elemana da gerçekleştirilir. Cihazın işlevselliğini kontrol etmek için bir test cihazı kullanılır. Bunu yapmak için cihaza iki kablonun bağlanması gerekir. Sonuç olarak voltaj sapması yaklaşık 23 V olmalıdır. Bu durumda çoğu şey regülatörün gücüne bağlıdır.
Termistörlü buzdolapları
Termistörlü bir buzdolabı için kendi ellerinizle Peltier elemanı nasıl yapılır? Bu soruyu yanıtlarken, plakaların yalnızca seramikten seçildiğini belirtmek önemlidir. Bu durumda yaklaşık 20 iletken kullanılır. Sıcaklık farkının daha yüksek olması için bu gereklidir. %70'e kadar artırabilirsiniz. Bu durumda hesaplamak önemlidir.
Bu, ekipmanın gücüne bağlı olarak yapılabilir. Bu durumda sıvı freon kullanan bir buzdolabı idealdir. Peltier elemanının kendisi, motorun yanında bulunan evaporatörün yanına monte edilmiştir. Takmak için contaların yanı sıra standart bir alet setine ihtiyacınız olacak. Modeli başlatma rölesinden korumak için gereklidirler. Böylece cihazın alt kısmının soğuması çok daha hızlı gerçekleşecektir.
Kendi ellerinizle sıcaklık farkı (Peltier etkisi) elde etmek için en az 16 iletkene ihtiyacınız olabilir. Önemli olan kompresöre bağlanacak kabloları güvenilir bir şekilde yalıtmaktır. Her şeyi doğru bir şekilde yapabilmek için önce buzdolabı kurutucusunun bağlantısını kesmeniz gerekir. Ancak bundan sonra tüm kişileri bağlamak mümkündür. Kurulum tamamlandıktan sonra voltaj sınırı bir test cihazı kullanılarak kontrol edilmelidir. Eleman arızalanırsa, ilk zarar gören termostat olur. Bazı durumlarda ortaya çıkar
15 V buzdolabı modeli
Küçük modüllerle kendi ellerinizle bir Peltier buzdolabı yapabilirsiniz. Modüller esas olarak radyatörlerin yanına takılır. Uzmanlar bunları güvenli bir şekilde sabitlemek için köşeleri kullanır. Eleman filtreye yaslanmamalı ve bu dikkate alınmalıdır.
Peltier termoelektrik modülünü kendi ellerinizle tamamlamak için alt plaka esas olarak paslanmaz çelikten seçilmiştir. İletkenler kural olarak "PR20" işaretiyle kullanılır. Maksimum 3 A yüke dayanabilirler. Maksimum sıcaklık sapması 10 dereceye ulaşabilir. Bu durumda verimlilik %75 olabilir.
24 V buzdolaplarındaki Peltier elemanları
Bir Peltier elemanı kullanarak, yalnızca iyi sızdırmazlığa sahip iletkenlerden kendi ellerinizle bir buzdolabı yapabilirsiniz. Aynı zamanda soğutma için üç sıra halinde istiflenmeleri gerekir. Sistemdeki çalışma akımı 4 A'da tutulmalıdır. Geleneksel bir test cihazı kullanarak kontrol edebilirsiniz.
Eleman için seramik plakalar kullanırsanız maksimum sıcaklık sapması 15 derecede elde edilebilir. Kondansatörün kabloları ancak conta yerleştirildikten sonra takılır. Cihazın duvarına farklı şekillerde takabilirsiniz. Bu durumda asıl önemli olan 30 derecenin üzerindeki sıcaklıklara duyarlı tutkal kullanmamaktır.
Araç soğutucusu için Peltier elemanı
Kendi ellerinizle yüksek kaliteli bir oto buzdolabı yapmak için kalınlığı 1,1 mm'yi geçmeyen bir plaka ile bir Peltier modülü (modül) seçilir. Modüler olmayan kablolar kullanmak en iyisidir. Operasyon için bakır iletkenler de gerekli olacaktır. Kapasiteleri en az 4A olmalıdır.
Böylece maksimum sıcaklık sapması 10 dereceye ulaşacak, bu normal kabul ediliyor. İletkenler çoğunlukla "PR20" işaretiyle kullanılır. Son zamanlarda daha istikrarlı olduklarını gösterdiler. Ayrıca çeşitli temaslar için de uygundurlar. Cihazı kapasitöre bağlamak için bir havya kullanılır. Yüksek kaliteli kurulum yalnızca röle bloğu contasında mümkündür. Bu durumda farklar minimum düzeyde olacaktır.
İçme suyu soğutucusu için eleman nasıl yapılır?
Soğutucu için DIY Peltier modülü (elemanı) oldukça basittir. Bunun için sadece seramik plakaların seçilmesi önemlidir. Cihazda en az 12 adet iletken kullanıldığı için direnç yüksek tutulacaktır. Elemanların bağlantısı genellikle lehimleme kullanılarak gerçekleştirilir. Cihaza bağlanmak için iki kablo olmalıdır. Eleman soğutucunun tabanına takılmalıdır. Bu durumda cihazın kapağına temas edebilir. Kısa devre durumlarını ortadan kaldırmak için, tüm kabloların şebekeye veya muhafazaya sabitlenmesi önemlidir.
Klimalar
Peltier modülü (eleman), yalnızca “PR12” sınıfı iletkenlere sahip bir klima için kendi ellerinizle yapılmıştır. Düşük sıcaklıklarla iyi başa çıkabildikleri için bu görev için seçilmişlerdir. Model en fazla 23 V voltaj üretebilmektedir. Direnç göstergesi 3 ohm seviyesinde olacaktır. Sıcaklık farkı maksimum 10 dereceye ulaşır ve verim %65'tir. İletkenler tabakalar arasında yalnızca bir sıra halinde döşenebilir.
Jeneratör imalatı
Peltier modülünü (elemanı) kullanarak kendi ellerinizle bir jeneratör yapabilirsiniz. Cihaz performansı toplamda %10 artacaktır. Bu, motorun daha fazla soğutulması nedeniyle elde edilir. Cihaz maksimum 30 A yüke dayanabilir. İletken sayısının fazla olması nedeniyle direnç 4 ohm olabilir. Sistemdeki sıcaklık sapması yaklaşık 13 derecedir. Modül doğrudan rotora bağlanır. Bunu yapmak için önce merkezi şaftın bağlantısını kesmeniz gerekir. Çoğu durumda stator müdahale etmez. Rotor sargısının indüktörden ısınmasını önlemek için seramik plakalar kullanılır.
Bilgisayardaki video kartını soğutma
Video kartını soğutmak için en az 14 iletken hazırlamalısınız. Bakır modelleri seçmek en iyisidir. Isı iletkenlik katsayıları oldukça yüksektir. Cihazı panele bağlamak için modüler olmayan tipte teller kullanılır. Model, video kartı soğutucusunun yanına monte edilmiştir. Bunu güvence altına almak için genellikle küçük olanlar kullanılır.
Bunları düzeltmek için normal fındık kullanabilirsiniz. Çalışma sırasında aşırı gürültünün ortaya çıkması, cihazın düzgün çalışmadığını gösterir. Bu durumda kabloların bütünlüğünü kontrol etmek gerekir. Ayrıca iletkenleri de incelemeniz gerekir.
Klima için Peltier elemanı
Bir klima için kendi ellerinizle yüksek kaliteli bir Peltier elemanı yapmak için çift plakalar kullanılır. Minimum kalınlıkları en az 1 mm olmalıdır. Bu durumda 15 derecelik bir sıcaklık sapması beklenebilir. Modüller donatıldıktan sonra klimaların performansı ortalama %20 oranında artar. Bu durumda çok şey ortam sıcaklığına bağlıdır. Şebeke voltajının stabilitesi de dikkate alınmalıdır. Küçük müdahalelerle cihaz yaklaşık 4 A'lık bir yüke dayanabilir.
İletkenleri lehimlerken birbirlerine çok yakın yerleştirilmemelidir. Peltier modüllerini kendi ellerinizle düzgün bir şekilde tamamlamak için giriş ve çıkış kontaklarının iki plakadan yalnızca birine takılması gerekir. Bu durumda cihaz daha kompakt olacaktır. Bu durumda yapılacak ciddi bir hata modülü doğrudan üniteye bağlamak olacaktır. Bu, elementte kaçınılmaz hasara yol açacaktır.
Modülün kapasitör üzerine takılması
Kendiniz kurmak için kapasitörün gücünü değerlendirmek önemlidir. 20 V'u geçmiyorsa eleman “PR30” veya “PR26” işaretli iletkenlerle monte edilmelidir. Peltier modülünü (elemanı) kapasitöre kendi ellerinizle takmak için küçük metal köşeler kullanın.
Her iki tarafa da dört tane takmak en iyisidir. Performans açısından, kapasitör sonuçta artı %10 ekleyebilir. Isı kayıplarından bahsedersek önemsiz olacaktır. Cihazın verimliliği ortalama% 80'dir. Modüller yüksek voltajlı kapasitörler için tasarlanmamıştır. Bu durumda çok sayıda iletken bile yardımcı olmayacaktır.
Muhtemelen bir gün arabadaki klima, maliyet ve konfigürasyondan bağımsız olarak mutlak norm haline gelecektir. Ancak yollarımızda hâlâ bu kullanışlı seçeneğe sahip olmayan milyonlarca araba "çalışıyor" ve kliması olmayan yenileri de üretilmeye devam ediliyor. Ve bu nedenle, her yaz, güneşten ısınan, kliması olmayan araba sürücülerinin kafaları, güneşle ısıtılan bir kabinin "gaz odasını" alternatif ve "asimetrik" yöntemler kullanarak soğutmanın yolları hakkında gergin düşüncelerle ziyaret ediliyor. .
Hastanın internette bulduğu ilk şey, "klima olmadan arabanın içini soğutmak", "klima olmadan sıcaktan kaçmak" vb. arayışıdır. PET şişelerin buzla kullanılmasına yönelik bir öneridir. Bu fikir yıllardır siteden siteye dolaşıyor ve hatta uygulanabilir görünüyor.
Diz üzerinde yapılan ve soda veya bira şişelerindeki aynı donmuş suyun bir "soğutma sıvısı" olarak kullanıldığı otomobil taklit "klimalarının" garaj tasarımlarının sayısız açıklamasıyla güven daha da artıyor. Bunlar, soğuğun kaybını önlemek için içleri folyo ile kaplanmış ve buzun içinden hava üflemek için monte edilmiş fanlar bulunan çeşitli kutu ve kasalardır. Prensip olarak bu, teknolojinin verimliliğini artırmayı amaçlayan mantıksal bir gelişme yönüdür, ancak mühendislik asıl şeyi - çekici basitliği - kaybeder. Herhangi bir tasarımda, insan tembelliği faktörü dikkate alınmalıdır - geliştirme ne kadar etkili olursa olsun, karmaşık bir dizi eylem gerektiriyorsa veya zorsa, er ya da geç geliştiricinin kendisi tarafından bile tozlu bir rafa atılacaktır. hazırlık çalışmaları... Dondurun ve yolculuktan önce yanınıza birkaç şişe alın - bunu herkes yapabilir, ancak kutuları hayranlarla eskrim yapmak, çoğunluğun görüşüne göre zaten aşırıya kaçıyor...
Öyle ya da böyle, bu fikir kitleler arasında dolaşıyor, ancak teknolojiyi pratikte deneyen çok az kişi var. Bu nedenle görevimiz elimizde bir termometre varken efsaneyi yok etmek veya doğrulamaktır. Kontrol etmek için, öznel duyumlarda değil, kuru sayılarla sonuçlar aldıktan sonra, en basit temel seçenek - bir fandan gelen hava akımı altında gösterge tablosuna yerleştirilen buzlu bir "bir buçuk", arabada kalmayı kolaylaştırabilir mi? klima olmadan en azından biraz daha rahat mı? Ve böylece, prensipte bu yönde daha fazla yaratıcılık, el ve güç uygulamanın tavsiye edilip edilmeyeceğini anlıyor musunuz?
Deney şöyle görünecek. Aynı renkteki iki özdeş arabayı alıp birkaç saat güneşte yan yana bırakıyoruz. Bir arabada iç mekanları güneş ışınlarıyla ısıttıktan sonra, dışarıdaki havayı üflemek için kabin fanını çalıştırıyoruz, diğerinde ise devridaimi başlatıyoruz ve havanın camın üzerine akmasını sağlayarak birkaç litre donmuş buzun üzerine üfliyoruz. ön panelin üzerinde duran PET şişelerde. 15 dakika sonra sonuca bakıyoruz - sıcaklığı ne kadar düşürebiliriz? O zaman hadi gidelim!
Güneşte geçirilen üç saatin ardından arabanın içindeki sıcaklık 38 santigrat derecedir:
Buz şişelerini bir makineye koyuyoruz, her ikisinde de fanları açıyoruz, süreyi 15 dakikaya ayarlıyoruz...
Sonuç iç karartıcı... Fanın kabine dışarıdaki havayı üflemek için çalıştığı bir arabada sıcaklık 33 dereceye düştü, devridaimin açık olduğu ve havanın daire şeklinde yarıştığı bir arabada, buz şişelerini üflemek - yalnızca 35,5 dereceye kadar... Açık pencereler olmasa bile banal üflemenin, kapalı bir alanda buz üflemekten daha etkili olduğu ortaya çıktı!
Şişe soğutmayla ilgili efsane devam ediyor ve sonuç tahmin edilebilir olsa da yine de kontrol etmeye değerdi. Ancak yine de altı litre buzun daha fazlasını yapabileceğini belirtmekte fayda var, ancak bu formda değil!
İster klima ister ısıtıcı olsun, ısı transferi ile çalışan herhangi bir cihaz için en önemli özellik çalışma yüzey alanıdır. Gösterge panelindeki şişeler son derece küçüktür, ayrıca hava akışları da etkisiz bir şekilde organize edilmiştir. Aynı altı litre buzu araba radyatörüne benzer düz nervürlü bir kaba koyup arabanın iç kısmına yerleştirip içine hava üflemeye başlasaydık, etki çok daha belirgin olurdu. Ancak beraberinde gelen zorluklar böyle bir olayı tamamen anlamsız olmaktan biraz öteye taşıyor...
“Alternatif klimalar” için diğer çıkmaz fikirler
Yaz yaklaşırken, kıskanılacak bir düzenliliğe sahip, kliması olmayan araç sahiplerinin aklına başka hangi fikirler geliyor? Elbette standart olmayan bir evrensel klima kurabilirsiniz - prensip olarak standart olandan hiçbir şekilde farklı olmayacaktır - ancak paneldeki kontroller iç mekanın genel tarzında biraz öne çıkacaktır. Ancak bugün, bileşenleri ve anahtar teslimi işleri olan, bütçeye uygun bir binek otomobiline bir apartman dairesi kurmanın maliyeti yaklaşık 60.000 ruble. Genel olarak biraz pahalı...
Dolayısıyla böyle bir karar hızla bir kenara atılır ve “yaratıcı hackleme” başlar. Ve burada, tabii ki, donmuş PET şişelerden sonra ikinci sırada, sıcak mevsimde maliyeti şu anda bile az çok uygun fiyatlı 10.000 ruble'den başlayan arabada mobil veya pencere kliması kullanma düşüncesi geliyor.
Birçok kişiye öyle geliyor ki, arka koltuğa bir ev tipi monoblok klima koyarsanız, onu bir invertör aracılığıyla 12-220 voltla çalıştırırsanız ve sıcak hava hortumunu pencereden dışarı çıkarırsanız, serinliğin tadını çıkarabilirsiniz! Ancak bu hayalperestlerin hiçbiri henüz gerçek başarıya ulaşamadı... Bu fikir neden uygulanamaz?
Gerçek şu ki, en zayıf pencere kliması bile soğutma modunda 220 voltluk bir ağdan yaklaşık bir buçuk kilovat güç tüketiyor. 12/220'lik invertör verimliliği açıkça %100 değildir, ancak parmaklarda gösteri kolaylığı sağlamak için bunu yüz olarak alacağız. Buna göre, 14 voltluk yerleşik ağdan, böyle bir klima, bir invertör aracılığıyla 1.500 watt/14 volt = 107 amper tüketecektir. Akım çılgınca, kablolar parmak kalınlığında olacak + hatta çoğu jeneratörün maksimum akım çıkış limiti daha düşük. İnverterin en az birkaç kilowatt gücünde uzun süreli çalışma için tasarlanması gerektiğinden bahsetmiyoruz bile - bu tür invertörler kural olarak pahalı ve özel profesyonel ekipmanlara aittir ve son derece nadirdir. çok pahalıya satılıyor...
Üçüncü sırada yer alan fikir ise Peltier elemanlarının kullanılmasıdır. Yarı iletken bir levhaya akım uygulandığında, bir tarafı ısınır, diğer tarafı soğur. Elemanları satın almak zor değil, o kadar da pahalı değil. Araba portatif buzdolabı kutuları bu tür plakalar üzerinde iyi çalışır ve birçok kişi aynı prensip kullanılarak bir klimanın oluşturulabileceğini düşünür - ucuz, sessiz, kompresör, soğutucu akışkan, borular ve buharlaştırıcılar olmadan.
Ne yazık ki, Peltier modüllerine dayanan gerçekten çalışan tek bir "otokondya" tasarımı bulamayacaksınız, ancak çeşitli otomotiv bloglarında ve forumlarında çok sayıda proje olmasına rağmen, hatta birçoğunda çalışma aşamaları hakkında ara raporlar da var ve bu da önemli ölçüde önemli olduğunu gösteriyor. DIY meraklılarının çabaları. Neden? Evet, buzlu şişelerin işe yaramamasıyla aynı sebepten dolayı... Soğuk tarafta çok küçük bir "soğuk salınım" yüzeyi ve sıcak taraftan etkili ısı gideriminin organize edilmesinde zorluk. İç mekanın en azından bir miktar soğutulmasını sağlamak için bir binek otomobilin tavanının Peltier modüllerinden yapılmış olması gerekir...
***
Yani ne derse desin, geleneksel otomobil kompresörlü klimanın alternatifi henüz yoktur ve yakın gelecekte de beklenmemektedir. Sonuçta, ilerlemenin ön saflarında yer alan hibritlerde ve elektrikli araçlarda bile, ilk klimalı otomobillerin (yirminci yüzyılın 40'lı yıllarının başındaki Packards ve Caddilacs) günlerinden bu yana temelde değişmeyen klasik bir tasarıma sahiptir.
Arabanızda klima var mı?
Bu talimatta size hurda malzemelerden basit bir klimanın nasıl yapıldığını göstereceğiz. Bu klimanın kompresörü veya benzeri parçaları yok; soğuğu elektrikle, daha doğrusu kullanarak alacağız. Bugünlerde pek pahalı değiller ve onları bulmak da çok zor olmasa gerek.
Diğer bileşenlere gelince, bilgisayardaki fanlara ve soğutuculara ihtiyacımız olacak; bunlar elemanların bir tarafını soğutmaya, diğer tarafını ısıtmaya hizmet edecek. Yani bazı fanlar bize soğuk hava üfleyecek, bazıları ise aşırı ısınmamaları için elemanları soğutacak.
Elbette, böyle bir klimayı sadece iç mekana kurarsanız, havayı soğutmaktan daha fazla ısıttıkları için pek faydası olmayacaktır. Ancak sıcak tarafı dışarı çıkarıp soğuk tarafı odanın içine çevirirseniz, oldukça iyi bir klima elde edersiniz, ancak verimliliği büyük ölçüde odanın ısı yalıtımına bağlı olacaktır. Öyle ya da böyle, sıcak havalarda böyle bir klimanın yakınında olmaktan memnun olacaksınız çünkü ondan soğuk hava akışı çıkacaktır. Cihaz oldukça basit bir şekilde monte edilmiştir. Öyleyse böyle bir klimanın nasıl monte edileceğine daha yakından bakalım!
Kullanılan malzeme ve araçlar
Malzemelerin listesi:
- Peltier elemanları ();
- 4 bilgisayar soğutucusu (radyatörlü fanlar);
- Bilgisayardan 4 fan;
- güç kaynağı 12V/30A;
- teller;
- Termal macun;
- anahtar;
- büyük alüminyum radyatör;
- gövde için kontrplak, plastik levha veya benzeri bir şey.
Araçların listesi:
- kırtasiye bıçağı;
- tutkal tabancası;
- delmek;
- havya;
- Tornavida.
Klima üretim süreci:
Adım bir. Temelin hazırlanması
Klimanın tüm önemli parçalarını takacağımız bir tabana ihtiyacımız olacak. Plastik, kontrplak veya benzeri malzemeleri kullanabilirsiniz. İlk önce ölçümleri alıyoruz ve Peltier elemanları için dört pencere kesiyoruz. Teller için oluklar açmayı unutmayın. Yazar, kullanılan malzeme yumuşak olduğu için bu pencereleri kırtasiye bıçağıyla kesiyor.
İkinci adım. Peltier elemanlarının montajı
Artık Peltier elemanlarını kurabilirsiniz. Bunu yapmak için önce işlem sırasında soğutulacak olan radyatörü vidalıyoruz. Yazar bunu basitçe kendinden kılavuzlu vidalarla vidalıyor. O zaman Peltier elemanlarını takabiliriz; bunun için termal macuna ihtiyacımız var. Bu macun sayesinde radyatörler arasında iyi bir termal bağlantı sağlanacaktır. Tüm elemanları soğuk tarafı büyük radyatöre bakacak şekilde yerleştiriyoruz; yazar için bunlar yazıtlı taraflardır.
Adım üç. Soğutucular
Peltier elemanlarının etkili bir şekilde çalışabilmesi için onlardan ısının uzaklaştırılması gerekir. Bunun için bilgisayardan dört adet soğutucuya ihtiyacımız var. Yine elemanları termal macunla iyice yağlayın ve soğutucuları vidalayın. Son olarak tek yapmanız gereken tüm soğutucuları paralel bağlamak ve bunları açmayı deneyebilirsiniz.
Adım dört. Vücudun montajı
Gövdeyi yapmak için duvarlar benzer bir malzemeden kesilir. Daha sonra bu duvarları köşeler ve perçin tabancası kullanarak sabitliyoruz. Tüm bağlantılar bir tutkal tabancası kullanılarak iyice kapatılır. Yapıştırıcı, sızdırmazlığın yanı sıra yapıyı da güçlendirecektir.
Beşinci adım. Hayranlarla örtün
Büyük radyatörün üzerine 4 fanın takıldığı bir kapak takılmıştır. Radyatöre üfleyecek şekilde tasarlandılar ve bunun sonucunda çıkışta soğuk hava olacak. Taraftarlar patlamaya hazır. Bir sopa kullanarak fanlar için delikler açıp yerine vidalıyoruz. Yazar, kasanın her iki tarafında da odadan havanın gireceği sıra sıra delikler açıyor. Durakları sıcak tutkalın üzerine yapıştırın ve kapağı vidalarla sabitleyin.
Altıncı adım. Montajın son aşaması
Bitirmek için gerekli tüm kabloları lehimleyin ve anahtarı takın. Yazar, 12V voltajda 30A'ya kadar oldukça güçlü bir güç kaynağı kullanıyor. Diğer sıcak tarafa gelince, koruyucu bir ağ takılması da tavsiye edilir. İşte bu kadar, klimamız hazır, test edebilirsiniz! Ne yazık ki yazar, cihazının testlerine ilişkin bir genel bakış sunmadı.
