Termogenerator Peltiera zrób to sam. Co to jest element Peltiera, jego budowa, zasada działania i praktyczne zastosowanie Elementy Peltiera jako źródło energii elektrycznej

V nowoczesny świat duża liczba sprzętu AGD i innych urządzeń jest zasilana energią elektryczną. Jednocześnie w podróży trzeba mieć przy sobie źródła prądu chemicznego zdolne do wytwarzania prądu. Ale możesz też zrobić termogenerator własnymi rękami. Będzie to wymagało pewnych materiałów, narzędzi i pewnej wiedzy.

Odmiany urządzeń

W łańcuchu różnych przewodników o zmiennej temperaturze termo-EMF może wystąpić w punktach styku. Na tej podstawie został opracowany i stworzony tzw. moduł Peltiera. Składa się z 2 płytek ceramicznych, pomiędzy którymi zainstalowany jest bimetal. Po doprowadzeniu prądu elektrycznego jedna z płytek stopniowo zaczyna się nagrzewać, podczas gdy druga w tym samym czasie stygnie. Ta umiejętność umożliwia wykonanie lodówek z takich elementów.

Ale można również zaobserwować proces odwrotny, gdy różnica temperatur będzie utrzymywana w punktach styku. W takim przypadku płytki zaczną generować prąd elektryczny. Taki moduł można wykorzystać do wygenerowania niewielkiej ilości energii elektrycznej.

Działanie modułu

Termogeneratory energii elektrycznej działają na pewnej zasadzie. Tak więc, w zależności od kierunku prądu, obserwuje się pochłanianie lub wydzielanie ciepła w styku różnych przewodników. To zależy od kierunku prądu. W tym przypadku gęstość prądu jest taka sama, a energia inna.

Nagrzewanie się sieci krystalicznej obserwuje się, gdy energia wypływająca jest mniejsza niż energia wchodząca w kontakt. Gdy zmienia się kierunek prądu, następuje proces odwrotny. Energia w sieci krystalicznej maleje, więc urządzenie stygnie.

Najpopularniejszy jest moduł termoelektryczny, składający się z przewodników typu p i n, które są połączone za pomocą analogów miedzi. W każdym z elementów znajdują się 4 przejścia, które są chłodzone i podgrzewane. Ze względu na różnicę temperatur możliwe jest stworzenie generatora termoelektrycznego.

Zalety i wady

Niezależnie od tego, czy jest kupowany czy wykonywany ręcznie, generator termoelektryczny ma szereg zalet. Do najważniejszych z nich należą:

1. Małe wymiary.
2. Możliwość pracy zarówno w urządzeniach grzewczych jak i chłodniczych.
3. Gdy polaryzacja jest odwrócona, proces jest odwracalny.
4. Brak ruchomych elementów, które szybko się zużywają.

Pomimo znaczących zalet takie urządzenie ma pewne wady:

1. Nieznaczna wydajność (tylko 2-3%).
2. Konieczność stworzenia źródła odpowiedzialnego za różnicę temperatur.
3. Znaczne zużycie energii.
4. Wysoka cena kosztu.

Opierając się na powyższych negatywnych i pozytywnych cechach, możemy powiedzieć, że takie urządzenie jest wskazane w przypadku konieczności doładowania telefonu komórkowego, komputer typu tablet lub oświetlenie żarówki LED.

Zrób to sam

Możesz sam zrobić generator termoelektryczny. W tym celu wymagane są niektóre elementy:

Przewody pomiędzy przetwornikiem a modułem muszą być zaizolowane masą termoodporną lub konwencjonalnym uszczelniaczem. Konieczne jest zmontowanie urządzenia w następującej kolejności:

1. Pozostaw tylko obudowę z zasilacza.
2. Przyklej moduł Peltiera do chłodnicy zimną stroną.
3. Po wcześniejszym oczyszczeniu i wypolerowaniu powierzchni należy przykleić element z drugiej strony.
4. Od wejścia konwertera napięcia konieczne jest przylutowanie przewodów do wyjść płytki.

W takim przypadku termogenerator do poprawnej pracy musi posiadać następujące cechy: napięcie wyjściowe - 5 V, rodzaj wyjścia do podłączenia urządzenia - USB (lub dowolne inne w zależności od preferencji), minimalna moc obciążenia powinna wynosić 0,5 A W takim przypadku możesz użyć dowolnego rodzaju paliwa.

Sprawdzenie mechanizmu jest dość proste. Do środka można włożyć kilka suchych i cienkich gałązek. Podpal je, a po kilku minutach podłącz jakieś urządzenie, np. telefon do ładowania. Montaż termogeneratora nie jest trudny. Jeśli wszystko zostanie zrobione poprawnie, będzie trwało dłużej niż rok na wycieczkach i wędrówkach.

Najlepszą porą na eksploatację termogeneratora Peltiera jest oczywiście zima. Ponieważ muszą być dobrze schłodzone, aby cokolwiek uzyskać.

W eksperymencie z testowaniem potężnego generatora wykorzystano 12 modułów Peltiera TEC1-12706. Najtańsze i najpopularniejsze sprzedawane są w tym chińskim sklepie. Jest do tego chłodnica chłodząca.

W pokazanym przykładzie chłodzenie zostało wykonane za pomocą wentylatora 12 V o mocy 5,4 W.

Czym jest ten element Peltiera, jakie są jego cechy i jak działa, budowa działających modeli, jest opisane w kilku artykułach na naszej stronie internetowej, które można łatwo znaleźć za pomocą wygodnej linii wyszukiwania.

Celem eksperymentu jest sprawdzenie, jaką maksymalną moc może dać zwykły, najtańszy chiński termoelement w sezonie zimowym.
Czyli wraz z początkiem eksperymentu piec się roztopił, gdy drewno trochę się rozpaliło, termogenerator zaczął działać i włączył się wentylator. Chłodzi zimną stronę termopar. Schemat jest bardzo prosty. Na końcu filmu pokazano, jak taki termogenerator jest montowany.

Podczas eksperymentu zostanie osiągnięte maksymalne napięcie obwodu otwartego tego generatora. Następnie za pomocą potencjometru napięcie to zostanie zmniejszone dokładnie o połowę. To wyrównuje rezystancję generatora i rezystancję obciążenia. Wtedy ta sama ilość mocy jest rozpraszana w generatorze i obciążeniu. Da to 50 procent mocy, a raczej wydajność 50 procent dostarczonej mocy. Odpowiada to sprawności tylko 50%. Ale z drugiej strony moc wyjściowa takiej mocy będzie maksymalna w tym stosunku. Ale transmisja maksymalnej mocy odbywa się tylko przy takim przełożeniu!
W miarę nagrzewania się pieca wzrasta napięcie dostarczane przez generator. Wentylator przyspieszył i jest dość mocnym wentylatorem o mocy 5,5 W. Dlatego odbierze sobie część mocy. Moc, która zostanie teraz określona, ​​będzie mocą netto. Ponad 26 woltów napięcie nie wzrasta. Podłącz potencjometr i zacznij dodawać rezystancję.

Teraz płynnie doprowadzamy napięcie do 13 woltów. Stała moc to 9 watów. W trakcie ustawień generator się rozgrzał i moc spadła o 1,5 wata.
Przez krótki czas udało nam się uzyskać do 9 watów. Ale potem moc spadła i zatrzymała się na około 7,5 wata. Ale ta liczba była stabilna. Ta moc wystarczy, by naładować dowolny telefon, smartfon czy tablet.

Z 12 elementów Peltiera uzyskuje się 0,5 W lub więcej na element. Przy temperaturze powietrza zero stopni jest to dobry wskaźnik chłodzenia powietrzem. W temperaturze -20, wynik byłby o rząd wielkości wyższy. Dlatego całkiem możliwe jest uzyskanie nawet jednego wata na jeden element Peltiera, ale przy silnych mrozach.
Teraz wentylator zostanie podłączony za pomocą watomierza, aby zobaczyć, ile użytecznej energii jest zużywane do jego obsługi. Urządzenie pokazało 6 watów. Gdyby nie ten wentylator, można by dodać kolejne 5-6 watów do mocy tego termogeneratora.
W trakcie eksperymentu zaplanowano wyłączenie wentylatora w celu chłodzenia za pomocą śniegu. Po zresetowaniu wentylatora radiator zostanie mocno pokryty śniegiem. Jednak w eksperymencie doszło do nieoczekiwanego wypadku. Po wyjęciu wentylatora piec przegrzał się i jeden z elementów Peltiera uległ awarii, topiąc się bez chłodzenia. System rozłączył styki. Dlatego wentylator jest przydatnym elementem w tym urządzeniu. Dla bezpieczeństwa konieczne jest stosowanie kratek ochronnych.

Wniosek jest następujący: przy dobrym mrozie można uzyskać około 1 wata na element Peltiera. Są miejsca np. Jakucja czy daleka północ, gdzie temperatura dochodzi do minus 50 stopni Celsjusza. Tak więc łatwo będzie uzyskać 1 wat z elementu. Wyobraź sobie, że w jurcie jest piec, a za nim ściana o wymiarach 1 x 2 m. Ciepła strona jest wewnątrz pieca, a zimna na zewnątrz, gdzie jest mróz i wiatr. Z jednego metra kwadratowego takich elementów można usunąć do 0,5 kilowata energii elektrycznej. Oznacza to, że od 2 metrów kwadratowych można uzyskać do jednego kilowata energii elektrycznej.

Tak potężne piece oparte na elementach są produkowane w Rosji. Nazywają się „elektrycznym piecem Indigirka”. Możesz je kupić w tym sklepie, kod rabatowy 11920924.

Konstrukcja takiego termogeneratora jest niezwykle prosta. 12 najtańszych chińskich elementów Peltiera jest wciśniętych pomiędzy dwa aluminiowe radiatory, które powinny mieć gładkie, idealnie wypolerowane powierzchnie. Naturalnie na każdą stronę nagrzewnicy nakładana jest pasta termiczna. Skręcamy grzejniki śrubami i łączymy je przewodami. Naprawiamy chłodnicę, najlepiej mocniejszą. Cóż, sam piec. To kawałek stali ocynkowanej, lepszej niż stal nierdzewna. Przykręcony do gorącego grzejnika. Następnie wykonuje się dno z otworami 7-8 milimetrów na wlot powietrza.

Istnieje kontynuacja tego eksperymentu. Aby go znaleźć, napisz w wyszukiwarce na stronie: Peltier chłodzony powietrzem.

> Generatory> Generator termoelektryczny

Ogromna liczba urządzeń elektronicznych pochłania energię elektryczną, która musi być stale odnawiana. W trasie trzeba mieć przy sobie chemiczne źródła prądu lub generować prąd z energii mechanicznej za pomocą skomplikowanych i nieporęcznych urządzeń.

Rodzaj generatora termoelektrycznego

Jeszcze wcześniej Seebeck odkrył pojawienie się termo-EMF w obwodzie różnych przewodników, przy jednoczesnym utrzymywaniu różnych temperatur w punkcie styku.

W oparciu o efekty termoelektryczne stworzono tzw. element lub moduł „Peltiera”, czyli 2 płytki ceramiczne z umieszczonym pomiędzy nimi bimetalem.

Gdy przepływa przez nie prąd elektryczny, jedna strona płyty nagrzewa się, a druga ochładza, co umożliwia tworzenie z nich lodówek. Poniższy rysunek przedstawia moduły różne rozmiary stosowane w technologii.

Moduły Peltiera o różnych rozmiarach

Proces jest odwracalny: jeśli na elementach z obu stron zostanie utrzymana różnica temperatur, zostanie w nich wygenerowany prąd elektryczny, co pozwala na wykorzystanie urządzenia jako generatora termoelektrycznego do generowania niewielkiej ilości energii elektrycznej.

Efekt Peltiera polega na wydzielaniu ciepła w miejscu styku odmiennych przewodników, gdy przepływa przez nie prąd elektryczny.

Zasada modułów

Na styku różnych przewodników ciepło jest uwalniane lub pochłaniane, w zależności od kierunku prądu elektrycznego. Przepływ elektronów ma energię potencjalną i kinetyczną. Gęstość prądu w stykających się przewodach jest taka sama, ale gęstości strumienia energii są różne.

Jeżeli energia dopływająca do styku jest większa niż energia z niego wypływająca, oznacza to, że elektrony są wyhamowywane w punkcie przejścia z jednego obszaru do drugiego i podgrzewają sieć krystaliczną (pole elektryczne spowalnia ich ruch). Gdy zmienia się kierunek prądu, następuje odwrotny proces przyspieszania elektronów, gdy energia jest pobierana z sieci krystalicznej i ochładza się (kierunki pola elektrycznego i ruch elektronów pokrywają się).

Różnica ładunków energii na granicy półprzewodników jest największa i efekt jest w nich najbardziej wyraźny.

Moduł Peltiera

Najpopularniejszy moduł termoelektryczny (TEM), który jest półprzewodnikami typu p i n, połączonymi przewodami miedzianymi.

Schemat zasady działania modułu

W jednym elemencie występują 4 przejścia między metalem a półprzewodnikami. W obwodzie zamkniętym przepływ elektronów przesuwa się od ujemnego bieguna akumulatora do dodatniego, kolejno przechodząc przez każde przejście.

W pobliżu pierwszego przejścia miedź - półprzewodnik typu p ciepło jest uwalniane w strefie półprzewodnika, ponieważ elektrony przechodzą w stan o niższej energii.

W pobliżu następnej granicy z metalem w półprzewodniku ciepło jest pochłaniane w wyniku „zasysania” elektronów ze strefy przewodnictwa p pod działaniem pola elektrycznego.

W trzecim przejściu elektrony wchodzą do półprzewodnika typu n, gdzie mają więcej energii niż w metalu. W tym przypadku energia jest pochłaniana, a półprzewodnik jest chłodzony w pobliżu granicy przejścia.

Ostatniemu przejściu towarzyszy odwrotny proces wydzielania ciepła w n-półprzewodniku na skutek przejścia elektronów do pasma o niższej energii.

Ponieważ przejścia między ogrzewaniem a chłodzeniem przebiegają w różnych płaszczyznach, element Peltiera będzie chłodził się od góry i nagrzewał od dołu.

W praktyce każdy element zawiera dużą liczbę przejść grzewczych i chłodzących, co prowadzi do powstania zauważalnej różnicy temperatur, co umożliwia stworzenie generatora termoelektrycznego.

Jak wygląda struktura modułu

Element „Peltiera” zawiera dużą ilość równoległościanów półprzewodnikowych typu p i n, połączonych szeregowo metalowymi zworami - stykami termicznymi, druga strona stykająca się z płytą ceramiczną.

Jako półprzewodniki stosuje się tellurek bizmutu i germanek krzemu.

Zalety i wady TEM

Do zalet modułu termoelektrycznego (TEM) należą:

• mały rozmiar;
• możliwość pracy zarówno chłodnic, jak i grzałek;
• odwracalność procesu przy zmianie polaryzacji, co pozwala utrzymać dokładną wartość temperatury;
• brak ruchomych elementów, które zwykle się zużywają.

Wady modułów:

• niska wydajność (2-3%);
• potrzeba stworzenia źródła zapewniającego różnicę temperatur;
• znaczne zużycie energii elektrycznej;
• wysoka cena.

Pomimo wad, TEM stosuje się tam, gdzie duże zużycie energii nie ma znaczenia:

• chłodzenie chipów, części aparatów cyfrowych, laserów diodowych, oscylatorów kwarcowych, detektorów podczerwieni;
• zastosowanie kaskad TEM, pozwalających na osiągnięcie niskiej temperatury;
• tworzenie kompaktowych lodówek, na przykład do samochodów;
• generator termoelektryczny do ładowania urządzenia mobilne.

Przy niskiej wydajności TEG zaleca się używać w warunkach polowych, gdzie wymagane jest pozyskiwanie energii elektrycznej do ładowania. komórka lub żarówka LED. Prostota konstrukcji pozwala na wykonanie generatora elektrycznego własnymi rękami.

Alternatywne źródła są również panele słoneczne lub generator wiatrowy. W przypadku tych pierwszych wymagane są specjalne warunki - obecność światła słonecznego, które nie zawsze może być. Inne źródło jest duże i wymaga wiatru. Kolejną ich wadą jest obecność ruchomych części, które zmniejszają niezawodność i są ciężkie.

Termogeneratory przemysłowe

BioLite się rozwinęło nowy model na piesze wędrówki, który pozwala gotować jedzenie w kompaktowym przenośnym piecu opalanym drewnem i jednocześnie ładować urządzenie mobilne z wbudowanego TEG.

Kompaktowy przenośny piec opalany drewnem

Urządzenie przydaje się wszędzie: wędkarstwo, turystyka, na wsi. Wszystko, co się pali, może być wykorzystane jako paliwo.

Gdy paliwo spala się w palenisku, ciepło przekazywane jest przez ścianę do modułu, który wytwarza energię elektryczną.

Przy napięciu 5V moc wyjściowa wynosi 2-4W, co w zupełności wystarcza do ładowania wielu typów urządzeń mobilnych i obsługi oświetlenia LED.

Czerwona strzałka pokazuje kierunek ruchu ciepła, niebieska - zimne powietrze do paleniska, żółta - doprowadzenie prądu do obrotów wentylatora wyciągu powietrza i wyjścia generatora przez USB.

Schemat TEG firmy BioLite na drewnie

Piec-generator Indigirka, opracowany przez petersburskie przedsiębiorstwo Kriotherm, ma następujące cechy:

• moc cieplna - 6 kW;
• waga - 56 kg;
• wymiary - 500x530x650 mm;
• e-mail moc przy napięciu 5V - 60 W.

Piec jest konwencjonalnym piecem grzewczo-piekarniczym, w którym po obu stronach zamocowane są generatory termoelektryczne.

Jak wygląda generator termoelektryczny Indigirka?

Urządzenie jest dość wygodne, ale cena jest imponująca - 50 tysięcy rubli. Chociaż piec jest przeznaczony do warunków polowych, z pewnością nie będzie dostępny dla zwykłych myśliwych i rybaków. Jako grzejnik nie jest lepszy od konwencjonalnych i tańszych modeli.

Jeśli podłączysz TEG do prostego piekarnika, urządzenie do majsterkowania sprawdzi się idealnie.

DIY TEG

Aby zmontować generator termoelektryczny własnymi rękami, potrzebujesz następujących elementów:

1. Moduł. Do generowania prądu elektrycznego można wykorzystać nie wszystkie moduły, a jedynie te, które wytrzymują nagrzewanie do 300-4000C. Obecność marginesu grzewczego jest konieczna, ponieważ nawet przy niewielkim przegrzaniu element ulega awarii. Najpopularniejszymi modelami typu TEC1-12712 są kwadratowe płytki o boku 40, 50 lub 60 mm.

Jeśli weźmiesz największy rozmiar, wystarczy zastosować jeden element w samodzielnie wykonanej konstrukcji. Pierwsze 3 cyfry oznaczenia - 127 oznaczają, ile elementów zawiera 1 tabliczka. Ostatnie liczby pokazują maksymalny dopuszczalny prąd, który wynosi 12 A.

1. Wzmacniacz. Konieczne jest uzyskanie stałego napięcia 5V. Generator może dostarczać mniejsze napięcie, które należy zwiększyć. Urządzenia produkowane są przez zagraniczne (typy 5V NCP1402 i MAX 756) oraz krajowe (3,3V/5V EK-1674). Aby naładować telefon komórkowy należy wybrać urządzenie ze złączem USB.
2. Podgrzewacz. Najprostsze opcje to ogień, świeca, lampa domowej roboty lub miniaturowy piec.
3. Chłodnica. Najprościej jest skorzystać z wody lub zimą – śniegu.
4. Elementy łączące. Wymagany jest sprzęt do wytworzenia jak największej różnicy temperatur między dwoma stronami płyty. Tutaj wybór należy do rzemieślników, najczęściej używają 2 kubków lub garnków o różnych rozmiarach, z których odcina się uchwyty i wkłada się jeden w drugi. Pomiędzy nimi umieszczany jest moduł i mocowany pastą termiczną. 2 przewody są do niego przylutowane i podłączone do konwertera napięcia.

Aby zwiększyć wydajność generatora, dna metalowych powierzchni kubków lub garnków stykających się z płytą generatora należy wypolerować. Dodatkowo na przestrzenie między dnami mniejszych i większych kubków nakładany jest uszczelniacz żaroodporny. Wtedy ciepło z ogrzewania będzie zlokalizowane w lokalizacji modułu.

Przewody pomiędzy modułem a przetwornikiem zabezpieczone są izolacją i uszczelniaczem odpornym na wysoką temperaturę.

Do wewnętrznego kubka wlewa się wodę, a cała konstrukcja zostaje podpalona. Po kilku minutach możesz sprawdzić napięcie wyjściowe za pomocą multimetru.

Do samodzielnego montażu generatora termoelektrycznego potrzebne będą materiały:

1. Element Peltiera”;
2. obudowa ze starego zasilacza komputerowego do produkcji mini paleniska;
3. konwerter napięcia z wyjściem USB na 5V na wejściu 1-5V;
4. radiator z chłodnicą od procesora;
5. pasta termiczna.

Koszty są niewielkie, a urządzenie całkiem dobrze się ładuje telefon komórkowy... Samozbierający się generator jest analogiem zagranicznego modelu BioLite. Jeśli zmontujesz go starannie, urządzenie będzie działać niezawodnie przez długi czas, ponieważ nie ma tu nic do złamania. Ważne jest tylko, aby nie przegrzać elementu „Peltiera”, co może spowodować jego awarię.

Używając chłodnicy do chłodzenia chłodnicy, należy ją podłączyć do generatora, po czym część wytworzonej energii zostanie przeznaczona na chłodzenie.

Pomimo dodatkowego zużycia energii, sprawność instalacji wzrośnie. Jeśli grzejnik bardzo się nagrzewa podczas pracy, konieczne jest podjęcie działań w celu jego schłodzenia. W przeciwnym razie sprawność generatora będzie niska.

Charakterystyka generatora jest następująca:

• napięcie wyjściowe - 5V;
• moc obciążenia - 0,5A;
• typ wyjścia - USB;
• paliwo - dowolne.

Urządzenie produkowane jest w następujący sposób:

• zdemontować zasilacz, pozostawiając obudowę;
• przyklej moduł Peltiera do grzejnika za pomocą pasty termicznej. Konieczne jest przyklejenie zimnej strony, na której naniesiono oznaczenie;
• oczyść i wypoleruj zewnętrzną powierzchnię boczną obudowy zasilacza i przyklej do niej element drugą stroną (wraz z radiatorem);
• przylutuj przewody z wejścia konwertera napięcia do zacisków płytki.

Możesz sprawdzić TEG, wkładając cienkie gałązki do paleniska i podpalając je. Po kilku minutach można podłączyć telefon, do ładowania co wymaga różnicy temperatur boków modułu 1000C. Poniższy rysunek przedstawia zmontowany generator.

Generator termoelektryczny zmontowany, wykonany ręcznie

Podczas korzystania z TEG należy zwrócić uwagę na biegunowość podłączenia modułów.

... Generator termoelektryczny

Efekt Peltiera pozwala tworzyć małe generatory i lodówki, które działają bez ruchomych części. Poprawa jakości modułów i zmniejszenie zużycia energii przez urządzenia mobilne pozwala na stworzenie własnymi rękami generatora termoelektrycznego do ładowania akumulatorów i zasilania różnych urządzeń niewielką ilością energii, gdzie sprawność nie jest szczególnie istotna.

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

Aby uzyskać prąd, trzeba znaleźć potencjalną różnicę i przewodnik. Ludzie zawsze starali się oszczędzać pieniądze, a w dobie stale rosnących rachunków za media nie jest to wcale zaskakujące.

Dziś istnieją już sposoby, dzięki którym człowiek może uzyskać dla niego darmową energię elektryczną.

Z reguły są to pewne instalacje typu „zrób to sam”, oparte na generatorze elektrycznym.

Generator termoelektryczny to urządzenie, które wytwarza energię elektryczną z ciepła. Jest doskonałym parowym źródłem energii elektrycznej, aczkolwiek o niskiej wydajności.

Jako urządzenie do bezpośredniej konwersji ciepła na energię elektryczną stosuje się generatory termoelektryczne, które wykorzystują zasadę działania konwencjonalnych termopar

Zasadniczo termoelektryczność to bezpośrednia konwersja ciepła na energię elektryczną w przewodnikach ciekłych lub stałych, a następnie odwrotny proces ogrzewania i chłodzenia styku różnych przewodników za pomocą prądu elektrycznego.

Urządzenie generujące ciepło:

• Generator ciepła ma dwa półprzewodniki, z których każdy składa się z pewnej liczby elektronów;
• Są one również połączone przewodem, nad którym znajduje się warstwa zdolna do przewodzenia ciepła;
• Dołączony jest również przewodnik termionowy do przenoszenia kontaktów;
• Dalej jest warstwa chłodząca, a za nią półprzewodnik, którego styki prowadzą do przewodnika.

Niestety generator ciepła i prądu nie zawsze jest w stanie pracować z dużymi mocami, dlatego jest używany głównie w życiu codziennym, a nie w produkcji.

Dziś konwerter termoelektryczny prawie nigdy nie jest używany nigdzie. „Zapytuje” o dużo zasobów, zajmuje też miejsce, ale napięcie i prąd, które może generować i przetwarzać, są bardzo małe, co jest skrajnie nieopłacalne.

Słoneczny generator termiczny energii elektrycznej i fal radiowych

Źródła energii elektrycznej mogą być bardzo różne. Dziś popularność zaczęła zdobywać produkcja słonecznych generatorów termoelektrycznych. Takie instalacje mogą być stosowane w latarniach morskich, w kosmosie, samochodach, a także w innych dziedzinach życia.

Słoneczne generatory cieplne to świetny sposób na oszczędzanie energii

RTG (skrót od radionuklidowego generatora termoelektrycznego) działa na zasadzie zamiany energii izotopowej na energię elektryczną. Jest to bardzo ekonomiczny sposób na uzyskanie prawie darmowej energii elektrycznej oraz możliwość oświetlenia w przypadku braku prądu.

Cechy RTG:

• Łatwiej pozyskać źródło energii z rozpadów izotopów niż np. rozgrzać palnik lub lampę naftową;
• Produkcja elektryczności i rozpad cząstek są możliwe w obecności specjalnych izotopów, ponieważ proces ich rozpadu może trwać dziesiątki lat.

Korzystając z takiej instalacji, musisz zrozumieć, że podczas pracy ze starymi modelami sprzętu istnieje ryzyko otrzymania dawki promieniowania i bardzo trudno jest pozbyć się takiego urządzenia. Jeśli nie zostanie odpowiednio zniszczony, może działać jak bomba radiacyjna.

Wybierając producenta instalacji, lepiej pozostać przy firmach, które już się sprawdziły. Takich jak Global, Altec (Altec), TGM (Tgm), Cryotherm, Termiona.

Nawiasem mówiąc, innym dobrym sposobem na uzyskanie prądu za darmo jest generator do zbierania fal radiowych. Składa się z par kondensatorów foliowych i elektrolitycznych oraz diod małej mocy. Izolowany kabel o długości około 10-20 metrów jest traktowany jako antena, a drugi przewód uziemiający jest przymocowany do rury wodociągowej lub gazowej.

Jak zrobić element Peltiera własnymi rękami

Powszechnym elementem Peltiera jest płyta złożona z części z różnych metali ze złączami do podłączenia do sieci. Taka płyta przepuszcza przez siebie prąd, nagrzewając się z jednej strony (na przykład do 380 stopni) i działając z zimna z drugiej.

Element Peltiera to specjalny przetwornik termoelektryczny, który działa zgodnie z zasadą o tej samej nazwie do dostarczania prądu elektrycznego.

Taki termogenerator ma odwrotną zasadę:

• Jedną stronę można ogrzać spalając paliwo (na przykład ogień na drewnie lub innym surowcu);
• Przeciwnie, druga strona jest chłodzona przez wymiennik ciepła z cieczą lub powietrzem;
• W ten sposób na przewodach generowany jest prąd, który można wykorzystać zgodnie z własnymi potrzebami.

Co prawda wydajność urządzenia nie jest zbyt duża, a efekt nie jest imponujący, niemniej jednak tak prosty domowy moduł może z powodzeniem naładować telefon lub podłączyć latarkę LED.

Ten element generatora ma swoje zalety:

• Cicha praca;
• Umiejętność korzystania z tego, co jest pod ręką;
• Lekka waga i przenośność.

Takie domowe piece zaczęły zdobywać popularność wśród tych, którzy lubią nocować w lesie przy ognisku, korzystając z darów ziemi i nie mają nic przeciwko dostawaniu prądu za darmo.

Moduł Peltiera służy również do chłodzenia płytek komputerowych: element jest podłączony do płytki i gdy tylko temperatura wzrośnie powyżej dopuszczalnego poziomu, zaczyna chłodzić obwody. Z jednej strony do urządzenia dostaje się zimna przestrzeń, z drugiej gorąca. Popularny jest model 50X50X4mm (270w). Takie urządzenie możesz kupić w sklepie lub zrobić samemu.

Nawiasem mówiąc, podłączenie stabilizatora do takiego elementu pozwoli uzyskać na wyjściu doskonałą ładowarkę do sprzętu AGD, a nie tylko moduł termiczny.

Aby wykonać element Peltiera w domu, musisz wziąć:

• Przewodniki bimetaliczne (około 12 sztuk lub więcej);
• Dwie płytki ceramiczne;
• Kable;
• Lutownica.

Schemat produkcyjny jest następujący: przewody są lutowane i umieszczane między płytami, po czym są mocno mocowane. W takim przypadku należy pamiętać o przewodach, które następnie zostaną podłączone do konwertera prądu.

Zakres zastosowania takiego elementu jest bardzo zróżnicowany. Ponieważ jedna z jego stron ma tendencję do ochładzania się, za pomocą tego urządzenia można wykonać podróżną małą lodówkę lub na przykład automatyczną klimatyzację.

Ale jak każde urządzenie, ten termoelement ma swoje wady i zalety. Do plusów należą:

• Kompaktowy rozmiar;
• Możliwość pracy z elementami chłodzącymi lub grzejnymi razem lub każdym z osobna;
• Cicha, praktycznie bezgłośna praca.

Minusy:

• Konieczność kontrolowania różnicy temperatur;
• Wysokie zużycie energii;
• Niski poziom wydajności przy wysokich kosztach.

Prosty domowy generator

Pomimo tego, że te urządzenia nie są obecnie popularne, na ten moment Nie ma nic bardziej praktycznego niż termogenerator, który jest w stanie zastąpić kuchenkę elektryczną, lampę oświetleniową podczas podróży lub pomóc, jeśli ładowanie telefonu komórkowego zostanie przerwane, włącz elektrycznie szybę. Taki prąd pomoże również w domu w przypadku braku prądu. Można ją otrzymać za darmo, można powiedzieć, za bal.

Tak więc, aby zrobić generator termoelektryczny, musisz przygotować:

• Regulator napięcia;
• Lutownica;
• Każde ciało;
• Grzejniki chłodzące;
• Pasta termiczna;
• Elementy grzejne Peltiera.

Montaż urządzenia:

• Najpierw wykonany jest korpus urządzenia, który powinien być bez dna, z otworami na dole na powietrze i na górze z podstawką na pojemnik (choć nie jest to konieczne, ponieważ generator może nie działać na wodzie) ;
• Następnie element Peltiera jest przymocowany do korpusu, a chłodnica jest przymocowana do jego zimnej strony za pomocą pasty termicznej;
• Następnie należy przylutować stabilizator i moduł Peltiera zgodnie z ich biegunami;
• Stabilizator powinien być bardzo dobrze zaizolowany, aby wilgoć się tam nie dostała;
• Pozostaje sprawdzić jego pracę.

Nawiasem mówiąc, jeśli nie ma możliwości zdobycia chłodnicy, możesz zamiast tego użyć chłodnicy komputerowej lub generatora samochodowego. Z takiej wymiany nic strasznego się nie stanie.

Stabilizator można dokupić ze wskaźnikiem diodowym, który da sygnał świetlny, gdy napięcie osiągnie określoną wartość.

Taki generator ciepła nagrzewa się przez około 30 sekund, ale jednocześnie pobierane przez niego napięcie osiąga już kilka woltów. Po kilku minutach rozgrzewania generator będzie gotowy do użycia.

Termopara DIY: cechy procesu

Co to jest termopara? Termopara to obwód elektryczny składający się z dwóch różnych elementów ze stykiem elektrycznym.

ThermoEMF termopary o różnicy temperatur 100 stopni na jej krawędziach wynosi około 1 mV. Aby był wyższy, można połączyć szeregowo kilka termopar. Otrzymasz termostos, którego termoEMF będzie równy całkowitej sumie EMF zawartych w nim termopar.

Proces produkcji termopar wygląda następująco:

• Powstaje silne połączenie dwóch różnych materiałów;
• Źródło napięcia (na przykład akumulator samochodowy) jest pobierane, a przewody z różnych materiałów wstępnie skręcone w wiązkę są połączone z jednym końcem;
• W tym momencie należy przenieść na drugi koniec ołów połączony z grafitem (wystarczy tu zwykły ołówek).

Nawiasem mówiąc, dla bezpieczeństwa bardzo ważne jest, aby nie pracować pod Wysokie napięcie! Maksymalny wskaźnik w tym zakresie wynosi 40-50 woltów. Ale lepiej zacząć od małych mocy od 3 do 5 kW, stopniowo je zwiększając.

Istnieje również „wodny” sposób na stworzenie termopary. Polega na zapewnieniu nagrzewania połączonych przewodów przyszłej konstrukcji wyładowaniem łukowym, które pojawia się między nimi a mocnym roztworem wody i soli.

W procesie takiego oddziaływania pary „wodne” utrzymują materiały razem, po czym termoparę można uznać za gotową. W takim przypadku ma znaczenie, z jaką średnicą produkt jest dołączony.

Nie powinien być za duży.

Darmowa energia elektryczna dla majsterkowiczów (wideo)

Otrzymujący darmowa energia elektryczna biznes nie jest tak trudny, jak się wydaje. Dzięki różnym typom generatorów pracujących z różnymi źródłami nie jest już straszne pozostawienie bez światła podczas przerwy w dostawie prądu. Trochę umiejętności i już masz gotową własną mini-stację do generowania prądu.

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

Moduł Peltiera: charakterystyka techniczna

Termopara (moduł Peltiera) działa na zasadzie odwrotnej do działania termopary - pojawienia się różnicy temperatur podczas przepływu prądu elektrycznego.

Jak działa element Peltiera?

Stosowanie modułu Peltiera jest dość proste, którego zasadą jest wydzielanie lub pochłanianie ciepła w momencie kontaktu różnych materiałów, gdy przepływa przez niego prąd. Gęstość strumienia energii elektronów przed i po kontakcie jest różna.

Jeśli na wyjściu jest mniej, oznacza to, że tam powstaje ciepło. Kiedy elektrony w kontakcie są wyhamowywane przez pole elektryczne, przekazują energię kinetyczną do sieci krystalicznej, podgrzewając ją. Jeśli przyspieszają, ciepło jest pochłaniane.

Wynika to z faktu, że część energii jest pobierana z sieci krystalicznej i następuje jej chłodzenie.

Zjawisko to w dużej mierze tkwi w półprzewodnikach, co tłumaczy się dużą różnicą w ładunkach.

Moduł Peltiera, którego zastosowanie jest przedmiotem naszego przeglądu, służy do tworzenia termoelektrycznych urządzeń chłodzących (TEM). Najprostszy z nich składa się z dwóch półprzewodników typu p i n połączonych szeregowo przez styki miedziane.

Jeśli elektrony przemieszczą się z półprzewodnika „p” do „n”, na pierwszym połączeniu z metalowym mostkiem, łączą się z uwolnieniem energii.

Kolejnemu przejściu od półprzewodnika „p” do przewodnika miedzianego towarzyszy „przeciąganie” elektronów przez kontakt przez pole elektryczne.

Proces ten pochłania energię i chłodzi obszar wokół kontaktu. Procesy przebiegają w ten sam sposób przy kolejnych przejściach.

Gdy grzane i chłodzone styki znajdują się w różnych równoległych płaszczyznach, uzyskana zostanie praktyczna implementacja metody. Półprzewodniki są wykonane z selenu, bizmutu, antymonu lub telluru. Moduł Peltiera mieści dużą liczbę termopar umieszczonych pomiędzy płytkami ceramicznymi z azotku lub tlenku glinu.

Czynniki wpływające na efektywność TEM

• Aktualna siła.
• Liczba termopar (do kilkuset).
• Rodzaje półprzewodników.
• Tempo schładzania.

Nie udało się jeszcze osiągnąć dużych wartości ze względu na niską wydajność (5-8%) i wysoki koszt. Aby TEM działał pomyślnie, konieczne jest zapewnienie skutecznego odprowadzania ciepła od strony ogrzewanej.

Stwarza to trudności w praktycznym wdrożeniu metody. Jeśli odwrócisz biegunowość, zimna i gorąca strona zamieniają się ze sobą.

Zalety i wady modułów

Potrzeba TEM pojawiła się wraz z pojawieniem się urządzeń elektronicznych wymagających miniaturowych układów chłodzenia. Zalety modułów są następujące:

• ścisłość;
• brak ruchomych stawów;
• Zasada działania modułu Peltiera jest odwracalna ze zmianą polaryzacji;
• łatwe połączenia kaskadowe dla zwiększenia mocy.

Główną wadą modułu jest jego niska wydajność. Przejawia się to wysokim zużyciem energii przy jednoczesnym osiągnięciu wymaganego efektu chłodzenia. Ponadto ma wysoki koszt.

Aplikacja TEM

Moduł Peltiera jest używany głównie do chłodzenia mikroukładów i małych części. Położono fundament pod chłodzenie elementów sprzętu wojskowego:

• mikroukłady;
• detektory podczerwieni;
• elementy laserowe;
• generatory kwarcowe.

Moduł termoelektryczny Peltiera stopniowo zaczął być stosowany w sprzęt AGD: do tworzenia lodówek, klimatyzatorów, generatorów, termostatów. Jego głównym celem jest chłodzenie małych przedmiotów.

Chłodzenie procesora

Główne podzespoły komputerów są stale ulepszane, co prowadzi do wzrostu wytwarzania ciepła. Wraz z nimi opracowywane są systemy chłodzenia wykorzystujące innowacyjne technologie, z nowoczesnymi środkami sterowania.

Moduł Peltiera znalazł zastosowanie w tej dziedzinie przede wszystkim w układach chłodzących i innych komponentach radiowych. Tradycyjne chłodnice nie radzą sobie z wymuszonymi trybami podkręcania mikroprocesorów.

A wzrost częstotliwości procesorów umożliwia zwiększenie ich wydajności.

Zwiększenie prędkości wentylatora powoduje duży hałas. Eliminuje to zastosowanie modułu Peltiera w połączonym systemie chłodzenia. W ten sposób wiodące firmy szybko opanowały produkcję wydajnych systemów chłodzenia, na które zaczęło być duże zapotrzebowanie.

Ciepło z procesorów jest zwykle usuwane przez chłodnice. Strumień powietrza może być zasysany z zewnątrz lub pochodzić z wnętrza jednostki systemowej. problem polega na tym, że temperatura powietrza jest czasami niewystarczająca do rozpraszania ciepła.

Dlatego TEM zaczęto stosować do chłodzenia przepływu powietrza wchodzącego do jednostki systemowej, zwiększając w ten sposób wydajność wymiany ciepła.

Tym samym klimatyzator do zabudowy jest asystentem tradycyjnego systemu chłodzenia komputerowego.

Po obu stronach modułu zamontowane są aluminiowe grzejniki. Od strony płyty zimnej do procesora pompowane jest powietrze chłodzące. Po odebraniu ciepła inny wentylator wydmuchuje je przez radiator płyty grzejnej modułu.

Nowoczesny TEM sterowany jest przez urządzenie elektroniczne z czujnikiem temperatury, gdzie stopień chłodzenia jest proporcjonalny do nagrzewania się procesora.

Aktywacja chłodzenia procesorów również stwarza pewne problemy.

1. Proste moduły chłodzące Peltiera są przeznaczone do pracy ciągłej. Niższe zużycie energii zmniejsza również wytwarzanie ciepła, co może powodować przechłodzenie matrycy i późniejsze zamrożenie procesora.
2. Jeśli działanie lodówki i lodówki nie jest odpowiednio skoordynowane, ta ostatnia może przejść w tryb ogrzewania zamiast chłodzenia. Dodatkowe ciepło spowoduje przegrzanie procesora.

Tym samym nowoczesne procesory wymagają zaawansowanych technologii chłodzenia z kontrolą nad pracą samych modułów. Takie zmiany trybów pracy nie występują w przypadku kart graficznych, które również wymagają intensywnego chłodzenia. Dlatego TEM jest dla nich idealny.

Lodówka samochodowa DIY

W połowie ubiegłego wieku przemysł krajowy próbował opanować produkcję małych lodówek opartych na efekcie Peltiera. Dotychczasowe technologie nie pozwalały na to. Teraz głównym czynnikiem odstraszającym jest wysoka cena, ale próby są kontynuowane, a sukces już osiągnięto.

Szeroka produkcja urządzeń termoelektrycznych pozwala stworzyć małą lodówkę własnymi rękami, wygodną do użytku w samochodach. Jego podstawą jest „kanapka”, która jest przygotowywana w następujący sposób.

1. Na górny promiennik nakłada się warstwę pasty przewodzącej ciepło typu KPT-8, a po jednej stronie powierzchni ceramicznej nakleja się moduł Peltiera.
2. Podobnie od spodu przymocowany jest do niego kolejny grzejnik, przeznaczony do umieszczenia w komorze lodówki.
3. Całe urządzenie jest mocno skompresowane i suszone w ciągu 4-5 godzin.
4. Na obu grzejnikach zainstalowane są chłodnice: górna odprowadzi ciepło, a dolna wyrównuje temperaturę w komorze chłodziarki.

Korpus lodówki wykonany jest wewnątrz z uszczelką termoizolacyjną. Ważne jest, aby się szczelnie zamykał. Aby to zrobić, możesz użyć zwykłej plastikowej skrzynki na narzędzia.

Zasilanie 12V dostarczane jest z układu pojazdu. Można to również zrobić z sieci 220 V AC, z zasilaczem. Obwód konwersji AC-DC jest najprostszy.

Zawiera mostek prostowniczy i kondensator wygładzający tętnienia. W tym przypadku ważne jest, aby na wyjściu nie przekraczały 5% wartości nominalnej, w przeciwnym razie wydajność urządzenia spada. Moduł posiada dwa zaciski wykonane z kolorowych przewodów.

„Plus” jest zawsze połączony z czerwonym, „minus” z czarnym.

Moc TEM musi odpowiadać objętości pudełka. Pierwsze 3 cyfry oznaczenia wskazują liczbę par mikroelementów półprzewodnikowych wewnątrz modułu (49-127 i więcej). Aktualną siłę wyrażają dwie ostatnie cyfry oznaczenia (od 3 do 15 A). Jeśli moc jest niewystarczająca, musisz przykleić kolejny moduł do grzejników.

Notatka! Jeśli prąd przekroczy moc elementu, nagrzeje się z obu stron i szybko zawiedzie.

Moduł Peltiera: Generator energii elektrycznej

TEM może być używany do wytwarzania energii elektrycznej. Aby to zrobić, musisz stworzyć różnicę temperatur między płytami, a znajdujące się między nimi termopary wygenerują prąd elektryczny.

Do praktyczne użycie potrzebujesz TEM na co najmniej 5 V. Wtedy będzie można za jego pomocą naładować telefon komórkowy. Ze względu na niską wydajność modułu Peltiera wymagany jest konwerter podwyższający napięcie DC. Do zbudowania generatora będziesz potrzebować:

• 2 moduły Peltiera TES1-12705 z płytami 40x40 mm;
• konwerter EK-1674;
• płyty aluminiowe o grubości 3 mm;
• garnek na wodę;
• klej żaroodporny.

Pomiędzy płytami na kleju umieszcza się dwa moduły, a następnie całą konstrukcję mocuje się do dna patelni. Jeśli napełnisz go wodą i podpalisz, uzyskasz wymaganą różnicę temperatur, która generuje EMF około 1,5 V. Podłączając moduły do ​​przetwornicy podwyższającej napięcie, możesz zwiększyć napięcie do 5 V wymagane do ładowania bateria telefonu.

Im większa różnica temperatur pomiędzy wodą a dolną grzaną płytą, tym wydajniejszy jest generator. Dlatego należy próbować zmniejszyć ogrzewanie wody na różne sposoby: sprawić, by działała, częściej zastępować ją świeżą itp.

Skutecznym sposobem na zwiększenie różnicy temperatur jest kaskadowanie modułów układanych jeden na drugim.

Zwiększenie gabarytów urządzenia pozwala na umieszczenie większej liczby elementów między płytami i tym samym zwiększenie całkowitej mocy.

Wydajność generatora będzie wystarczająca do ładowania małych akumulatorów, obsługi lamp LED czy odbiornika radiowego. Notatka! Aby stworzyć termogeneratory, będziesz potrzebować modułów zdolnych do pracy w temperaturze 300-400 0С! Reszta nadaje się tylko do testów próbnych.

W przeciwieństwie do innych alternatywnych sposobów wytwarzania energii elektrycznej, mogą działać podczas jazdy, jeśli stworzysz coś w rodzaju grzałki katalitycznej.

Domowe moduły Peltiera

Nie tak dawno na rynku pojawiły się TEM-y własnej produkcji. Są wysoce niezawodne i mają dobre cechy... Bardzo poszukiwany moduł Peltiera ma wymiary 40x40 mm. Przeznaczony jest na maksymalny prąd 6 A i napięcia do 15 V.

Krajowy moduł Peltiera można kupić za niewielką cenę. Przy poborze mocy 85 W tworzy różnicę temperatur 60 ° C. Wraz z chłodnicą jest w stanie chronić procesor przed przegrzaniem z rozpraszaniem mocy 40 watów.

Charakterystyka modułów wiodących firm

Urządzenia zagraniczne prezentowane są na rynku w większej różnorodności. Aby chronić procesory wiodących firm, moduł Peltiera służy jako lodówka PAX56B, której cena wraz z wentylatorem wynosi 35 USD.

Przy wymiarach 30x30 mm utrzymuje temperaturę procesora nie wyższą niż 63 ° C przy przydzielonej mocy 25 watów. Do zasilania wystarcza napięcie 5 V, a prąd nie przekracza 1,5 A.

Moduł Peltier PA6EXB doskonale nadaje się do chłodzenia procesora, zapewniając normalne warunki temperaturowe z rozpraszaniem mocy 40 watów. Powierzchnia jego modułu to 40x40 mm, a pobór prądu to aż 8 A. Oprócz imponujących wymiarów - 60x60x52,5 mm (wraz z wentylatorem) - urządzenie wymaga wolnej przestrzeni wokół siebie. Jego cena to 65 USD.

Po zastosowaniu modułu Peltiera, specyfikacje musi spełniać potrzeby chłodzonych urządzeń. Niedopuszczalne jest, aby miały zbyt niską temperaturę. Może to prowadzić do kondensacji wilgoci, co może być szkodliwe dla elektroniki.

Moduły do ​​produkcji generatorów, takie jak TES1-12706, TES1-12709, różnią się wyższą mocą - odpowiednio 72 W i 108 W. Wyróżniają się oznaczeniami, które są zawsze nanoszone na gorącą stronę.

Maksymalna dopuszczalna temperatura strony gorącej wynosi 150-160 ° C. Im większa różnica temperatur między płytami, tym wyższe napięcie wyjściowe.

Urządzenie pracuje przy maksymalnej różnicy temperatur 600°C.

Możesz kupić moduł Peltiera niedrogo - około 10 USD lub mniej za sztukę, jeśli dobrze poszukasz. Dość często sprzedawcy znacznie zawyżają ceny, ale możesz znaleźć go kilka razy taniej, jeśli kupisz go na wyprzedaży.

Wniosek

Efekt Peltiera jest obecnie używany do tworzenia małych lodówek wymaganych nowoczesna technologia... Odwracalność procesu umożliwia produkcję mikroelektrowni, które są potrzebne do ładowania akumulatorów urządzeń elektronicznych.

W przeciwieństwie do innych alternatywnych źródeł energii, mogą być eksploatowane podczas jazdy, jeśli zainstalowany jest grzejnik katalityczny.

Element Peltiera stał się znany światu od dawna. Jeszcze w XVIII wieku francuski zegarmistrz Jean-Charles Peltier całkiem przypadkowo odkrył dla siebie nowy efekt na pograniczu dwóch metali: bizmutu i antymonu. Polegała ona na gwałtownej zmianie temperatury umieszczonej między stykami kropli wody, która pod wpływem prądu zamieniała się w lód. Ta właściwość stała się dla zegarmistrza nowością, ponieważ do tej pory nie było ani jednego światowy naukowiec nie podał takich informacji w swoich materiałach.

Choć efekt był ciekawy, nie znalazł wówczas praktycznego zastosowania, co wynikało z niewielkiej ilości sprzętu elektronicznego, który wymagałby intensywnego chłodzenia. 2 wieki później przypomnieli sobie odkrycie naukowca, ponieważ istniała pilna potrzeba stworzenia urządzenia, które mogłoby zapewnić wysokiej jakości chłodzenie kryształu mikroprocesora grzewczego.

W wyniku licznych badań w tej dziedzinie i ogromnej liczby praktycznych eksperymentów naukowcy odkryli, że para termoelektryczna może generować wystarczająco dużo zimna do normalnej pracy prawie każdego mikroprocesora. A dzięki swoim niewielkim rozmiarom nauczyli się osadzić je w obudowach mikroukładów, zapewniając w ten sposób własny wewnętrzny generator zimna.

Odkrycie Jean-Charlesa Pelte było ogromnym impulsem dla całej branży chłodnictwa mobilnego. Dziś własność elementu termoelektrycznego stosowany w następującej technice:

• lodówki przenośne;
• klimatyzatory samochodowe;
• przenośne lodówki;
• kamery, teleskopy i wiele więcej.

Są aktywnie wykorzystywane do chłodzenia mikroprocesorów i innych elementów sprzętu elektronicznego. Oprócz bezpośredniego efektu chłodzenia, wielu zaczęło używać elementu Peltiera jako generatora. Przykładem może być latarka na 3 elementach.

Niewielu wie, że aby nawiązać łączność radiową z dowództwem, żołnierze podpalili specjalny garnek i zaparzyli herbatę, przygotowali owsiankę i inne artykuły gospodarstwa domowego, a w tym czasie realizowali transmisję niezbędnych informacji za pośrednictwem przenośnej radiostacji.

Jak zrobić element Peltiera własnymi rękami?

Wiele osób interesuje pytanie, czym jest element Peltiera „zrób to sam”, jak zrobić go w domu? Będzie to wymagało bardzo dokładnego dozowania różnych substancji i materiałów. Takiego urządzenia nie da się zrobić w domu, bo trzeba mieć technologię i niezbędne metody obróbki metali. Ponadto w tych samych laboratoriach wymagane są materiały o wysokiej czystości, czego nie można uzyskać w domu. Dlatego na pytanie, jak wykonać termoelektryczny moduł Peltiera, można odpowiedzieć jednoznacznie. Nie ma mowy. Ale do zbudowania skutecznego systemu chłodzenia wystarczą istniejące umiejętności.

Wykonanie elementu Peltiera z diod

Jest opinia, co można zrobić diodowy moduł termoelektryczny... Faktem jest, że każda para odmiennych półprzewodników to dwa materiały o przewodności p i n. A dioda jest właśnie taka. Aby wykryć zmianę przewodności podczas ogrzewania, konieczne jest wybranie określonych elementów. Ale aby uzyskać niską temperaturę na powierzchni urządzenia, nie pomogą żadne diody. Przy zastosowaniu dużego prądu można osiągnąć tylko rozgrzanie.

Radioamatorzy wykorzystują diody małej mocy w szklanej obudowie jako czujnik temperatury. Po podłączeniu ich do odwrotny kierunek a kiedy złącze się nagrzewa, zaczyna się otwierać i przepuszczać prąd w przeciwnym kierunku. Ale jednocześnie nie będzie generować energii elektrycznej.

Jak działa element Pelte?

Moduł termoelektryczny Peltiera w uproszczonej formie to para płytek wykonanych z różnych metali, którymi może być bizmut, antymon, tellur lub selen. Pomiędzy nimi znajduje się para półprzewodników o różnej przewodności typu n i p. Wszystkie utworzone z różnych metali pary termoelektryczne połączone szeregowo w jednym obwodzie. W rezultacie powstaje rodzaj matrycy z dużej liczby pojedynczych termopar umieszczonych między dwiema płytkami ceramicznymi.

Moduł termoelektryczny utworzony przez termopary jest produkowany w jednej małej obudowie. Łącząc je szeregowo lub równolegle można osiągnąć zwiększenie efektu chłodzenia lub wytwarzanie energii elektrycznej. W trybie chłodniejszym dodatni zacisk matrycy jest połączony z pierwszą parą przewodem typu n, ujemny styk jest połączony z przewodami typu p. Jako płyty zewnętrzne stosuje się specjalną ceramikę wykonaną na bazie tlenku glinu i azotku. Zapewnia to najlepszą wydajność rozpraszania ciepła po obu stronach zarówno w wysokich, jak i niskich temperaturach.

Liczba termopar w module nie jest niczym ograniczona i może wynosić nawet kilkaset. Im ich więcej, tym lepiej odczuwalny jest efekt chłodzenia. Aby zwiększyć wydajność elementu Peltiera, po jego zimnej stronie przymocowany jest grzejnik o największej powierzchni wymiany ciepła. Różnica temperatur między płytami musi wynosić co najmniej dwie dziesiątki stopni.

Po przyłożeniu napięcia do płyt jedna ze stron staje się gorąca, a druga zimna. Gdy polaryzacja napięcia zasilającego jest odwrócona, temperatura płyt zmienia się miejscami.

Biorąc pod uwagę złożoność i możliwości produkcyjne, nie jest możliwe wykonanie elementu termoelektrycznego własnymi rękami. Ale wciąż są rzemieślnicy, którzy oferują swoje rozwiązania. Efekt jest obserwowany, ale nie da się go uzyskać w celu zwiększenia wydajności bez specjalnego laboratorium badawczego. Możesz nawet znaleźć film na ten temat z przewodnikiem krok po kroku.

Cechy elementu Peltiera

Do funkcji element oparty na parach bimetalicznych powinno zawierać:

Mapowanie formuł

Efekt Peltiera polega na przepływie prądu przez kontakt dwóch metali o różnej przewodności. W wyniku tego uwalniane jest ciepło lub zimno, co zależy od kierunku przepływu prądu.

W umownym wyrażeniu efekt Peltiera można przedstawić:

Q p = P12 j, gdzie P12 jest współczynnikiem Peltiera... Wskaźnik zależy od rodzaju użytego metalu, jego właściwości termoelektrycznych.

Oprócz zalet w urządzeniu można wyróżnić pewne wady, które powinny obejmować:

Słaba efektywność. Aby uzyskać znaczną różnicę temperatur, konieczne jest doprowadzenie do płyt odpowiednio dużego prądu.

Aby skutecznie odprowadzać energię cieplną, należy zapewnić grzejnik.

Tryb generatora elementu Peltiera

Odkrycie Jacquesa-Charlesa Peltiera dosłownie przewróciło świat do góry nogami, ponieważ urządzenie może służyć jako uniwersalny generator ciepła i zimna. Oprócz tych funkcji zauważono inny ważny efekt - tryb generatora. Jeśli ciepła strona urządzenia jest podgrzewana, a zimna jest chłodzona, wówczas na zaciskach powstaje różnica potencjałów, a po zamknięciu obwodu zaczyna płynąć prąd.

Generator elementów Peltiera możesz to zrobić sam i nie wymaga to specjalnych umiejętności. Należy jednak rozumieć, że materiał używany przez chińskich deweloperów nie ma idealnych właściwości, które pozwalają uzyskać maksymalną energię. W sprzedaży jest wystarczająca ilość dostępnych modułów termoelektrycznych na:

• ładowanie urządzeń mobilnych;
• zasilacz do oświetlenia LED;
• produkcja autonomicznego odbiornika radiowego i inne cele.

Na ten temat można znaleźć wiele filmów z szczegółowy opis wszystkie etapy. Dlatego jeśli chcesz zrobić moduł termoelektryczny do generowania energii, jest to całkiem możliwe.

Pierwszym krokiem jest zamówienie wymaganej liczby elementów Peltiera z uwzględnieniem ich cech. Urządzenie 10W na tym samym e-Bay kosztuje 15 dolarów. A to wystarczy do ładowania smartfonów. Ponadto konieczne jest zapewnienie wydajnego rozpraszania ciepła. W tym celu możesz zaprojektować system chłodzenie cieczą z naturalnym obiegiem. I podgrzej gorącą stronę dowolnym źródłem ciepła, w tym otwartym ogniem. W rezultacie każdy amator radiowy! może zrobić sobie wspaniały generator termoelektryczny, który można zabrać ze sobą na wędrówkę, łowienie ryb lub daczy.

Jedno standardowe ogniwo wytwarza 5V i 1W mocy, która wystarcza na małe warunki oświetleniowe. Na przykład, aby zrobić ręcznie rozgrzaną latarkę. Gotowe elementy o napięciu wyjściowym do 12 V.

Przenośny piekarnik termoelektryczny z trybem generatora

Dziś można znaleźć wiele sposobów na wykonanie własnymi rękami dość wydajnego generatora termoelektrycznego opartego na elemencie Peltiera. Jako jeden z nich - przenośna kuchenka z paleniskiem ze starego zasilacza komputerowego. Sam termoelektryczny element Peltiera jest przymocowany do jednego z boków obudowy za pomocą pasty termicznej z radiatorem o imponujących wymiarach. Taka instalacja pozwoli Ci ogrzać się w każdym dogodnym miejscu, ugotować jedzenie i naładować telefon.

Witam, nazywam się Danil i mam paranoję. Moja paranoja polega na tym, że jestem przekonany o rychłym przybyciu Wielkiego Lisa Arktycznego. W jakim przebraniu ten lis polarny przyjdzie, nie ma znaczenia - jeśli przeżyjemy, to najprawdopodobniej będziemy musieli zacząć żyć od zera. A życie jest o wiele przyjemniejsze, gdy masz coś do naładowania baterii w latarce i dozymetrze. Tych, którzy myślą tak samo (jak również wszystkich ciekawskich), proszę pod cięciem (ostrożnie, ciężkie zdjęcia).

Część badawcza

Dobra, pytasz, dlaczego nie panele słoneczne? Brak ruchomych części. Zgadzam się, odpowiem, ale w warunkach nuklearnej lub wulkanicznej zimy lub pod dwumetrowym betonowym dachem schronu słońce nie jest tak łatwe do uchwycenia.

Wiatrak? A jaki obszar powinien mieć jego ostrza, aby kręcił się nawet przy słabym wietrze? Znowu ruchome części. Turbina wiatrowa nadaje się do instalacji stacjonarnej przy wyposażaniu schronienia długoterminowego.

Po rozważeniu tych argumentów popadłem w depresję. Ale wkrótce natknąłem się na nepropadu.ru (bez reklam, tylko link do materiału źródłowego). Siedziałem na nim przez dwa dni bez wysiadania, a przy okazji natknąłem się na ciekawy artykuł o piecu na drewno z obudowy zasilacza komputerowego z elementem Peltiera na boku (link na końcu postu). W komentarzach było wielu sceptyków, ale autor napisał, że spokojnie ładował telefon z podłączonej chińskiej przetwornicy DC-DC… Zapaliłem się.

Część projektowa

Podczas gdy element Peltiera jechał, zastanawiałem się nad projektem przyszłego generatora termoelektrycznego, znalazłem odpowiedni grzejnik z wentylatorem (doskonale pasował starożytny grzejnik procesora), a także wykopałem obwód konwertera DC-DC o maksymalnym prądzie wyjściowym 1 amper przy napięciu 5 woltów w Internecie.

Nie uważałem za celowe wykonanie pieca na zrębki na wzór z tamtego artykułu. Metal, z którego są wykonane sprzęt komputerowy, bardzo miękki, pod wpływem wysokich temperatur „prowadzi” i szybko się wypali. Dlatego zdecydowano się na wykonanie „zdejmowanej wersji” generatora, który można by zamocować z boku stacjonarnego pieca lub oprzeć o stojący na ogniu garnek. Aby nie smażyć elementu Peltiera na otwartym ogniu w takich warunkach, potrzebna była uszczelka odporna na ciepło, ale przewodząca ciepło. W tym celu udało mi się zdobyć kawałek grubej aluminiowej płyty o wymiarach 100x120x5 milimetrów.

Aby docisnąć element Peltiera do podłoża aluminiowego, a do niego z kolei docisnąć radiator, zdecydowałem się na zastosowanie dziecięcego zestawu konstrukcji metalowych, który kiedyś kupiłem na potrzeby robotyki.

Część technologiczna

Tak więc wszystkie elementy są zmontowane, możesz zacząć montować.

Pierwszym problemem, który na mnie czekał, był standardowy wentylator 12 V na chłodnicy. Ponieważ zamierzam wytwarzać tylko 5 woltów, a nawet przy dość małym prądzie maksymalnym, może to stworzyć problem.

Na początku wrzuciłem wędki do wszystkich sklepów radiowych i komputerowych w Permie, ale nigdzie nie znalazłem 5-woltowego wentylatora 80x80 mm. A jeśli były, to były mniejsze i na prąd większy niż 200 mA, czyli za dużo.

Potem pogrzebałem w Ibea i stwierdziłem, że wentylator, którego potrzebowałem, kosztuje od 300 rubli. Ale nadzieja na szybką dostawę była bezcelowa, dlatego pozostawiłem tę opcję jako zapasową.

I dopiero po wszystkich poszukiwaniach, które wymyśliłem, aby włączyć standardowy wentylator 12-woltowy do źródła napięcia 5-woltowego. Okazało się, że dość dobrze wieje, a przy tym pobiera niezbyt duży prąd. Dlatego postanowiłem to na razie zostawić i po testach w razie potrzeby zamówić wentylator na Ibea.

Schemat ideowy konwertera jest typowy i zaczerpnięty z arkusza danych.

W przypadku obwodu ułożono płytkę drukowaną, na której przewidziano ją do mocowania do podłoża za pomocą wszystkich tych samych części od projektanta dziecięcego. Nie martwi mnie przegrzanie płyty, ponieważ wymusiło to chłodzenie przez wydmuchany z chłodnicy strumień powietrza.

Tablica wykonana jest z LUT i zmontowana. Okazało się, że lutowanie obudowy TSSOP-8 bez suszarki do włosów jest bardzo niewygodne. Ale jesteśmy ludźmi, którzy są zużyty, lutowano mikroukłady FTDI o rozstawie nóg 0,4 milimetra.

Na początek okazało się, że pomieszałem biegunowość podłączenia elementu do przetwornika. Chociaż wszystko wydawało się być w porządku - czarny przewód - na minus, czerwony - na plus. Jednak generator nie chciał działać. Następnie zmieniłem biegunowość połączenia elementu.

Generator zaczął działać – najpierw zaświeciły się obie diody sygnalizujące obecność 5 woltów na wyjściu i niskiego napięcia na wejściu, potem zgasła czerwona dioda – napięcie wzrosło powyżej półtora wolta.

Ku mojemu niezadowoleniu okazało się, że bez wentylatora, po kilku minutach pracy systemu, grzejnik zauważalnie się nagrzał. To nie zadziała w ten sposób.

Następnego dnia przeszedłem przez metalowy targ i kilka komputerowych pchlich targów, ale kiedy zapytałem o fanów 5-woltowych, wszyscy zlekceważyli ręce i doradzili, żebym poszedł „inne miejsce”, w którym byłem już kilka minut temu . W końcu wróciłem do domu nie słony.

W domu przeprowadziłem eksperyment, aby zasilić standardowy wentylator 12-woltowy z wyjścia konwertera 5-woltowego. Wyniki mi się nie podobały - konwerter z wyraźną niechęcią wyłączył czerwoną diodę, a wentylator drgał słabo przez kilka sekund, próbując odpalić. Przepływ powietrza z wentylatora o połowicznej mocy nie wystarczał do normalnego chłodzenia – równie szybko nagrzewał się grzejnik, choć już nie palił palców. W rezultacie postanowiłem zamówić wentylator od Ibei.

Wynik

Po przybyciu wentylatora (Ibei obiecuje w połowie marca-początku kwietnia) sprawdzę chłodzenie. Dodatkowo konieczne będzie przetestowanie działania generatora w warunkach „bojowych” - na stosie.

Przepraszam za jakość zdjęć - nie jestem fotografem. Link do artykułu, który mnie zainspirował: Tyts.