Комп'ютери та сучасні гаджети

Елемент Пельтьє став відомий світу давно. Ще в 18 столітті французький годинникар Жан-Шарль Пельтьє зовсім випадково для себе відкрив новий ефект на межі двох металів: вісмуту і сурми. Він полягав у різкій зміні температури поміщеної між контактами краплі води, яка при підведенні струму перетворилася на лід. Ця властивість стала новою для годинникара, тому що до того моменту ще жоден учений світу не викладав у своїх матеріалах подібної інформації.

Ефект хоч і був цікавий, але не знайшов практичного застосування в той час, що було пов'язано з невеликою кількістю електронної техніки, яка потребувала б інтенсивного охолодження. Через 2 століттяпро відкриття вченого згадали, тому що виникла гостра необхідність виготовити пристрій, який міг би забезпечити якісне охолодження кристала мікропроцесора, що гріється.

В результаті численних досліджень у цій галузі та величезної кількості практичних дослідів вчені з'ясували, що термоелектрична пара може виробляти достатню кількість холоду для нормальної роботи практично будь-якого мікропроцесора. А завдяки невеликим розмірам їх навчилися вбудовувати в корпуси мікросхем, забезпечуючи таким чином власний внутрішній генератор холоду.

Відкриття Жан-Шарля Пельте стало величезним поштовхом для цілої галузі виробництва мобільних холодильних установок. Сьогодні властивість термоелектричного елемента використовується в наступній техніці:

  • переносні холодильники;
  • автомобільні кондиціонери;
  • портативні охолоджувачі;
  • фотоапарати, телескопи та багато іншого.

Активно використовують для охолодження мікропроцесорів та інших елементів електронної техніки. Крім прямого ефекту охолодження, елемент Пельтьє багато хто почав використовувати як генератор. Прикладом може стати ліхтарик на 3 елементах.

Знають мало хто, що для здійснення радіозв'язку з командуванням солдати ставили на вогонь спеціальний казанок і заварювали чай, готували кашу та інші побутові речі, а в цей час здійснювали передачу необхідної інформації по переносній радіостанції..

Як виготовити елемент Пельтьє своїми руками?

Чимало цікавить питання, що таке Пельтьє елемент своїми руками, як зробити його в домашніх умовах? Для цього знадобиться високоточне дозоване додавання різних речовин та матеріалів. Виготовити в домашніх умовах подібний пристрій неможливо, тому що потрібно мати технології та мати необхідні методи обробки металів. Також потрібні особливо чисті матеріали в таких же лабораторіях, чого в домашніх умовах неможливо. Тому питанням, як зробити термоелектричний модуль Пельтьє, можна відповісти однозначно. Ніяк. Але для побудови ефективної системи охолодження цілком достатньо навичок.

Виготовлення елемента Пельтьє з діодів

Існує думка про те, що можна зробити термоелектричний модуль на діодах. Річ у тім, кожна пара різнорідних напівпровідників – це два матеріалу з p і n -проводимостями. А діод якраз таким і є. Щоб виявити зміну провідності під час нагрівання, необхідно вибирати певні елементи. Але для отримання низької температури на поверхні пристрою жодні діоди не допоможуть. При подачі великого струму можна досягти лише розігріву.

Радіоаматори використовують як датчик температури діоди малої потужності в скляному корпусі. При підключенні їх у зворотному напрямку та розігріві перехід починає відкриватися та пропускати струм у зворотному напрямку. Але при цьому виробляти електрику він не буде.

Як влаштований елемент Пельте?

Термоелектричний модуль Пельтьє у спрощеному вигляді є пару пластин з різних металів, якими можуть бути вісмут, сурма, телур або селен. Між ними розташована пара напівпровідників з різною провідністю n і p-типу. Усі утворені різними металами термоелектричні парипослідовно з'єднані в єдиний ланцюг. В результаті утворюється свого роду матриця з великої кількості окремих термопар, що розташовані між двома керамічними пластинами.

Утворений термопарами термоелектричний модуль виготовлено у єдиному корпусі невеликих розмірів. При їх послідовному або паралельному з'єднанні можна досягти посилення ефекту охолодження або вироблення електричної енергії. У режимі охолоджувача позитивний висновок матриці підключається до першої пари з провідником n-типу, негативний контакт підведений до провідників p-типу. Як зовнішні обкладки використовується спеціальна кераміка, виготовлена ​​на основі оксиду і нітриду алюмінію. Це забезпечує найкращі показники тепловіддачі з обох сторін як за високих, і за низьких температур.

Число термопар у модулінічим не обмежена і може бути до кількох сотень. Чим більше, тим краще відчувається ефект охолодження. Для підвищення ефективності роботи елемента Пельтьє до холодної сторони кріпиться радіатор з найбільшою площею тепловіддачі. Різниця в температурі між обкладками має становити не менше двох десятків градусів.

При подачі напруги на обкладки одна зі сторін стає гарячою, а інша холодною. При зміні полярності напруги живлення температура пластин змінюється місцями.

Враховуючи складність і технологічність, зробити своїми руками термоелектричний елемент неможливо. Але все ж таки зустрічаються умільці, які пропонують свої розробки. Ефект спостерігається, але підвищення ККД без спеціальної дослідницької лабораторії отримати неможливо. Навіть можна знайти відео на цю тему з покроковим керівництвом.

Особливості елемента Пельтьє

До особливостей елемента на основі біметалічних парслід віднести:

Формульне відображення

Ефект Пельтьє полягає у протіканні струму через контакт двох металів із різною провідністю. В результаті виділяється тепло або холод, що залежить від напряму протікання струму.

У формульному вираженні ефект Пельтьє можна зобразити:

Q п = П12 j де П12 - це коефіцієнт Пельтьє. Показник залежить від типу металу, що використовується, його термоелектричних властивостей.

Крім переваг, у пристрої можна виділити деякі недоліки, до яких слід віднести:

Невисокий ККД. Щоб отримати значний перепад температур, необхідно до обкладок підводити досить великий струм.

Для ефективного відведення теплової енергії необхідно передбачати радіатор.

Генераторний режим елемента Пельтьє

Відкриття Жака-Шарля Пельтьє буквально перевернуло світ, оскільки пристрій може використовуватися як універсальний генератор тепла та холоду. Крім цих функцій, було відзначено ще один важливий ефект – генераторний режим. Якщо теплу сторону пристрою нагрівати, а холодну охолоджувати, то на висновках виникає різниця потенціалів, і при замиканні ланцюга починає текти струм.

Генератор на основі елемента Пельтьєможна зробити своїми руками і для цього не знадобиться особливих навичок. Але варто розуміти, що матеріал, що використовується китайськими розробниками, не володіє ідеальними характеристиками, що дозволяють отримувати максимум енергії. Доступних термоелектричних модулів у продажу вистачить для:

  • заряджання мобільних пристроїв;
  • живлення світлодіодного освітлення;
  • виготовлення автономного радіоприймача та інших цілей.

На цю тему можна знайти масу відео з детальним описом всіх етапів. Тому якщо ви хочете зробити термоелектричний модуль для отримання енергії, це цілком реально.

Насамперед необхідно замовити необхідну кількість елементів Пельтьє з урахуванням їх характеристик. Пристрій з потужністю 10 Вт на тому ж e-Bay коштує 15 $. І цього цілком достатньо для зарядки смартфонів. Далі необхідно забезпечити ефективне тепловідведення. Для цього можна сконструювати систему рідинного охолодження з природною циркуляцією. А гарячу сторону нагрівати будь-яким джерелом тепла, зокрема відкритим вогнем. В результаті будь-який радіоаматорможе зробити сам чудовий термоелектричний генератор, який можна взяти із собою в похід, на рибалку чи дачу.

Один стандартний елемент-комірка виробляє 5 В та 1 Вт потужності, чого цілком достатньо для невеликого освітлення. Наприклад, виготовлення ліхтарика з підігрівом від тепла рук. У продажу є і готові елементи з вихідною напругою до 12 ст.

Переносна термоелектрична пічка з генераторним режимом

Сьогодні можна знайти безліч способів, як зробити своїми руками досить ефективний термоелектричний генератор на основі елемента Пельтьє. Як один із них – портативна пічка з топкоюзі старого комп'ютерного блоку живлення. До однієї із сторін корпусу прикріплюється сам термоелектричний елемент Пельтьє через термопасту з радіатором значних розмірів. Така установка дозволить отримати тепло у будь-якому зручному місці, приготувати їжу та зарядити телефон.

Елементи Пельтьє – здавалося б, давно вже не новина, проте багато хто не повністю уявляє принцип їх роботи, і не знає, що можна зробити з модулів і навіщо вони потрібні. Винахідник Ігор Бєлецький покаже кілька наочних експериментів, щоб у вас склалося розуміння того, на що здатні ці платівки.

Їх легко придбати в інтернеті та замовити доставку поштою. Купити Пельтьє найкраще в цьому китайському магазині. Є і спеціальний кулер охолодження.

Найпопулярнішим серед практиків, захоплених ідеями вільної природної енергії та виробників технічних пристроїв є елемент розміром 40 на 40 міліметрів з маркуванням. Це означає, що він складається з 127 пар маленьких термоелементів - напівпровідників різного типу, які попарно з'єднані за допомогою мідних перемичок в послідовний ланцюг і розраховані на постійний струм до 5 А при напрузі 12 вольт.


Деякі думають що модулі Peltier, це щось на кшталт сонячних панелей – адже вони такі ж плоскі, стирчать проводки, і ті й інші можуть генерувати електричний струм. На жаль, це не зовсім так насправді. Щоб зрозуміти, як функціонують загадкові платівки, перегляньте відео І. Білецького, опис у текстовому форматі нижче.

Ефекти Пельте та Зебека – функції модуля

У цього девайса є два режими роботи – 1. вироблення холоду і тепла; 2 – генерація електричного струму.

1. Отже, знаменитий ефект Пельтьє(тепло та холод). Це коли ви підводите до елемента постійний струм і помічаєте, що одна з його сторін стала теплішою, а інша холоднішою. Таким чином, він працює як тепловий насос. Дуже корисна властивість. Безперечно немає.

2. Але виявилося, що має місце і зворотний процес – так званої ефект Зебека, А саме виникнення електричного струму при встановленні та підтримці певної різниці температур на сторонах самого модуля (пластинки).

Примітка. Ніколи не перегрівайте елементи, якщо хочете й надалі проводити експеримент із ними. Напівпровідники в модулі спаяні припоєм, температура плавлення якого може лежати в межах від вісімдесяти до двохсот градусів. А враховуючи, де сьогодні виробляється більшість цих елементів, можна лише здогадуватися, на яких соплях їх спаяли.

Схема. Як створюється електрика при нагріванні сторін Пельтьє

Вся проблема в тому, що цей елемент буде нормально працювати тільки при ефективному охолодженні.

Тест із отриманням електрики

Наприклад, ми хочемо перевірити ефект Зебека. Поставимо зверху кухоль з окропом. Тим самим не перевищено 100 градусів, допустимих для нагрівання.

Спостерігаємо появу напруги. Цікаво, що якщо змінити напрямок теплового потоку через модуль, то зміниться напрямок постійного струму. Але згодом на другому боці завдяки теплопровідності елемента Пельтьє температура теж підніметься і напруга, звісно, ​​впаде.

Щоб ефект був постійним, потрібне постійне відведення тепла. Для цього модуль розміщують на масивному радіаторі та бажано з активним охолодженням. Показники явно кращі, як ви розумієте. Це потребує додаткових енерговитрат.

Допустимо, ви хочете зробити з цього елемента похідну зарядку для мобільних телефонів. Тоді на природі радіатор можна помістити в холодну воду, можливо навіть проточну або крижану, що, безперечно, ще краще. Застосування цих модулів узимку при гарному дармовому мінусі – найперспективніше.

Щоправда, одного елемента для зарядки телефону явно буде замало. А ось два – це вже найкраще. Звичайно, якщо збільшити нагрівання, то вихідна потужність теж зросте. Але це дуже ризикований крок, який можна зробити лише заради експерименту. Робота такого генератора триватиме недовго.

Тепер перейдемо до ефекту Пельтьє, тобто виробництва холоду.

Холодильник на модулі Пельте – наскільки він ефективний?

Для експерименту буде використано автомобільний холодильник. Корисний об'єм 20 літрів. Зверніть увагу - заявлена ​​потужність - 48 ват при струмі 4 ампера і постійній напрузі 12 вольт. А це означає, що всередині стоїть лише один маленький елемент Пельтьє. Для тих, хто не в темі відкриємо секрет – таку ж потужність має звичайний домашній холодильник, розміри якого в рази більші. Ну та гаразд, зараз не про це. Перевіримо його ефективність. Наприклад, поставимо йому мінімальне завдання охолодити склянку з водою, що має кімнатну температуру 26 градусів. Для роботи холодильника будемо використовувати блок живлення, що ідеально підходить за своїми параметрами. Додатково в ланцюг будемо поміщено ватметр. Він буде в реальному часі відображати струм, напругу та потужність. Але найголовніше – споживання, так званий ват на годину. Таким чином, ми зможемо приблизно оцінити енерговитрати нашого холодильника.

Включаємо та бачимо, все чудово працює. Ось струм 4,29 А. Напруга 11,15 Вольт. Потужність 47,9 Ватт. 0,1 Ватт-годин.

Поки процес триває, проведемо наочніший експеримент, який покаже, що саме відбувається в холодильнику. Коли подамо на елемент постійний струм, він почне перекачувати тепло з одного боку на інший.

До речі, якщо змінити напрямок струму, то зміниться і напрямок перекачування тепла, що дуже зручно. Головне не забуваємо про активне охолодження, тому що п'ятдесят ват електричної потужності нагріває елемент миттєво. Чим ефективніше ми відведемо тепло з гарячого боку, ніж холодніше на інший.

Як бачите, на самій поверхні модуля вода замерзає дуже швидко, ну ще б пак – стільки енергії зжирає.

Але повернемося до нашого холодильника. За одну годину роботи температура повітря всередині впала до п'ятнадцяти градусів, а біля води опустилася до 20. Здивувало, що за годину роботи він з'їв чітко 48 ватів. Через дві години повітря було 13 градусів, а води 17. І нарешті, після трьох годин роботи температура повітря зупинилася на 13-ти градусах, а в склянці з водою була 15 і нижче 12 вона вже не опуститься. Ну так собі холодильник, враховуючи, що він був забитий напоями не повністю. Але при цьому цей монстр спожив 140 Ватт. Для домашньої мережі може й небагато, але для автомобільного акумулятора це дуже відчутно. Тому тут і стоїть лише один елемент. Тому що більше ніякого акумулятора просто не потягне. А це означає, що ккд такого модуля мізерно малий - буквально лічені відсотки, що знову ж таки залежить від виробника. Такий холодильник більше нагадує добрий термос. Якби взяли з дому холодні продукти, то він просто не дозволив би їм швидко нагрітися. Робити такі холодильники великими енергетично невигідно.

У яких випадках Пельтьє є ефективним?

До речі, це стосується і саморобників, які намагаються робити на цьому принципі автомобільні кондиціонери. Є більш ефективні технології, а ось використовувати елементи Пельтьє для охолодження чогось маленького та компактного просто ідеальне рішення. Є цілий спектр таких пристроїв, наприклад, охолоджувати процесори або мікросхеми різних малогабаритних приладів. У цьому найімовірніше і є найголовніший плюс таких елементів. Вони мініатюрні та мінімальні за вагою. У порівнянні з тими ж фотоелементами у Пельтьє мінусів звичайно більше, ну а сам ефект безумовно заслуговує на увагу. Зрештою все залежить від розв'язуваних завдань, а якщо енергія халявна, то високий ККД не такий уже й важливий.

До скільки градусів можна охолодити елемент? Про це .

Висновок

Популярні серед радіоаматорів та інженерів модулі Пельтьє – електронні елементи, що активно використовуються для систем охолодження та отримання електроенергії. На їх основі розробляються джерела живлення для освітлення або заряджання девайсів у похідних умовах, мобільні компактні холодильники для автомобілів. Існують спроби застосування для охолодження комп'ютерних процесорів. Робота пристроїв заснована на 2 механізмах: при нагріванні однієї сторони пластини Пельтьє та охолодженні другої, виробляється електрострум; при подачі електрики на контакти одна сторона пластини охолоджується, друга нагрівається.

Вітаю тебе читач banggood астрологи оголосили тиждень Пельтьє тому в огляді мова піде про одне цікаве застосування цієї штуковини. Милості просимо під CUT.

Почнемо з лікнепу

Як каже вікіпедія «Елемент Пельтьє – це термоелектричний перетворювач, принцип дії якого базується на ефекті Пельтьє – виникненні різниці температур при протіканні електричного струму». Я впевнений, що після цієї фрази зрозуміліше не стало).

Ок спробуємо інакше. Уявіть собі специфічний акваріум, що складається із зон двох типів. У першій зоні акваріума рибки плавають швидко у другій повільно. Ще уявімо собі на межах зон лопаті, що крутяться у воді. Правила наступні 1) рибка перепливає в іншу зону тільки тоді, коли її швидкість відповідає швидкості встановленої для зони.2) при переході меж зони рибка може взаємодіяти з лопатями для збільшення або зменшення своєї швидкості. Тепер представимо кілька зон, розташованих послідовно. (Зони з більш високою швидкістю назвемо З+ з низькою З-) Рибка знаходиться в З+ вона хоче перейти в З- вона взаємодіє з лопаттю на кордоні і починає пливти повільніше, при цьому лопаті (на кордоні З+/З-) починають крутитися швидше. Далі рибка хоче перейти в наступну зону З+ їй треба прискоритись вона взаємодіє з лопаттю на межі З-/З+ і прискорюється при цьому лопата починає крутитися повільніше. Далі все повторюється. Можна помітити, що одні лопаті будуть сповільнюватися, а інші прискоряться. Елемент Пельтьє працює за аналогічним принципом. Замість рибок там електрони замість швидкості рибок енергія електронів у напівпровідниках. При протіканні струму через контакт 2х напівпровідників електрон повинен придбати енергію, щоб перейти в більш високоенергетичну зону іншого напівпровідника. При поглинанні цієї енергії відбувається охолодження контакту місця напівпровідників. При протіканні струму у зворотному напрямку відбувається нагрівання місця контакту напівпровідників,
При цьому чим більше струм тим вищий ефект перенесення енергії, енергія саме переноситься (а не чарівним чином зникає) від холодної сторони до гарячої, тому елемент Пельтьє здатний охолоджувати предмети до температури нижче кімнатної (простіше кажучи це напівпровідниковий тепловий насос). Якщо у Вас є завдання просто відвести тепло від процесора транзистора і т.д. застосування елемента Пельтьє невигідне т.к. Вам знадобиться Радіатор здатний передати в навколишнє середовище тепло від об'єкта, що охолоджується + тепло виникає при роботі елемента Пельтьє. Думаю з теорією покінчено можна рухатися далі.
Давайте подивимося, як на думку спонсора огляду виглядає 13,90 зелені.

Модуль являє собою такий собі 5 рівневий бутерброд, він складається з пари радіаторів і вентиляторів і самого елемента Пельтьє.
Вентилятор більшого розміру призначений для тепла. При зусиллі його можна зняти без викручування шурупів.
Вентилятор звичайнісінький (Живлення 12В розмір 90мм) прикритий решіткою, спочатку вентилятор встановлений на відведення повітря.

На протилежному боці малий вентилятор (живлення 12В розмір 40мм)
Малюк прикручений на совість
Подивимося на радіатори
Великий радіатор розміром 100мм*120мм висота 20мм
Малий радіатор 40мм * 40мм висота 20мм. Радіатори скріплені двома гвинтами, у малому радіаторі нарізане різьблення. При знятті радіатора виявлено термопасту це добре, але можна побачити, що є недожим.
Контакт з великим ідеальним радіатором теж не назвеш.
Головний висновок - якщо хочете вичавити з цього модуля максимум, то обов'язково загляньте під радіатори. А якщо стерти термопасту, то можна побачити, що тут встановлений елемент. TEC1-12705(Розмір 40мм * 40мм * 4мм) хоча заявлений більш потужний TEC1-12706. Мануал на TEC1-12705

Знімемо малий радіатор і спробуємо запустити модуль заміряючи температури «теплої» та «холодної» сторін.
Температура холодної сторони -16,1 гарячої 37,5 дельта 53,6. Струм споживання при 12В склав 4,2А.
На режим елемент Пельтьє вийшов за 90с.

А тепер весела частина.
Знаходимо металеву та блискучу пластину і робимо в ній отвір для термопари.
Кладемо термопасту та встановлюємо термопару
Далі виготовляємо вузьконаправлений фотоприймач та фотодіод з чорного паперу та звичайних компонентів

Збираємо готовий пристрій згадуючи правило «кут падіння дорівнює куту відбиття»
Хто здогадався, що це таке? Це прилад (ну точніше модель для демонстрації принципу дії) визначення температури точки роси/відносної вологості повітря. Діє наступним чином: ІЧ-світлодіод світить в пластинку, що відображає, після відображення світло від ІЧ-світлодіода потрапляє на ІЧ-фотодіод. Зі зворотнозміщеного ІЧ-фотодіода знімається сигнал напруги. При охолодженні пластинки до температури точки роси на ній починає збиратися конденсат, інтенсивність випромінювання, що відображається, падає, сигнал на фотодіоді змінюється. Реєструючи температуру пластини і навколишнього повітря можна знайти відносну вологість. Для роботи я використовував Brymen BM869 (з саморобним кабелем та софтом) та Uni-t UT61E
Нижче наведено результат
Рудий графік температури пластини, синій графік сигнал з фотодіод. Вважатимемо момент, коли напруга з фотодіода змінилася на половину від загальної зміни напруги є момент випадання конденсату. Виходячи з поставлених умов виміряна температура точки роси в кімнаті +9С. Температура навколишнього повітря 26,7 (на графіках не відображалася оскільки вона була незмінна). графіку). Далі я використовував онлайн калькулятор для перерахування вологості в температуру точки роси
Результат перерахунку вологості з HTU21 в температуру точки роси збігся з вимірюваною температурою точки роси. Це означає, що й описаним вище методом визначати точку роси, та був робити перерахунок, можна досить точно визначати вологість (Ну природно якщо робити все по-дорослому). Даний метод називається методом дзеркала, що охолоджується, а гігрометри, побудовані на такому принципі, називаються конденсаційними. Сподіваюся, вам сподобався огляд, і Ви дізналися для себе щось нове. Всім дякую за увагу.

Товар надано для написання огляду магазином. Огляд опубліковано відповідно до п.18 Правил сайту.

Планую купити +13 Додати в обране Огляд сподобався +59 +108

Здрастуйте, мене звуть Данило, і я параноїк. Параноя моя полягає в тому, що я переконаний у неминучому приході Великого Пісця. У якому вигляді цей самий песець прийде, не важливо - якщо залишимося в живих, то, швидше за все, доведеться починати жити з нуля. А жити набагато веселіше, коли в тебе є, від чого зарядити акумулятори у ліхтарику та дозиметрі. Тих, хто вважає так само (а також і всіх, хто цікавиться), прошу під кат (обережно, важкі фотки).

Дослідницька частина

Власне, чому елемент Пельтьє? Набагато логічніше придбати ліхтарик з м'язовим приводом («жужелицю»), сонячними батареями, або, на крайній край, побудувати вітряк. Раніше я теж думав, що цілком можна обійтися «жужелицею». Але в ній дуже багато деталей, що рухаються, які зроблені дядечком Ляо з дешевого пластику. Перша поломка в умовах Великого Пісця – і ти залишаєшся без електрики.

Добре, спитайте ви, чому не сонячні батареї? Там немає частин, що рухаються. Згоден, відповім я, але в умовах ядерної чи вулканічної зими чи під двометровим бетонним перекриттям притулку сонечко не так легко спіймати.

Вітряк? А якою площею мають бути його лопаті для того, щоб він міг крутитися навіть від слабкого вітру? Двигуни, що рухаються, знову ж таки. Вітряк підходить для стаціонарної установки при обладнанні довготривалого укриття.

Обміркувавши ці аргументи, я зажурився. Але незабаром випадково натрапив на сайт nepropadu.ru (ніякої реклами, виключно посилання на вихідний матеріал). Я просидів на ньому безвилазно дві доби, і в процесі наткнувся на цікаву статтю про піч-щіпку з корпусу від комп'ютерного БП з елементом Пельтьє на боці (посилання наприкінці посту). У коментарях було багато скептики, але автор писав, що спокійно заряджав телефон від підключеного китайського DC-DC перетворювача… Я спалахнув.

Конструкторська частина

Спочатку я замовив у китайців на e-Bay такий самий елемент Пельтьє (на експерименти вистачить). Обійшовся він мені 320 рублів. Що порадувало, то це прискорена, з відстеженням, але безкоштовна доставка. Плюс товар відправили буквально за годину після оплати (а справа була в неділю).

Поки елемент Пельтьє їхав, я продумав конструкцію майбутнього термоелектричного генератора, знайшов відповідний радіатор з вентилятором (прекрасно підійшов древній процесорний радіатор), а також відкопав на просторах Інтернету схему DC-DC перетворювача з максимальним вихідним струмом 1 ампер при напрузі 5 вольт.

Робити грубку-щепочницю за прикладом із тієї статті я вважав не доцільним. Метал, з якого роблять комп'ютерне залізо, дуже м'який, від впливу високих температур його поведе, та й прогорить він швидко. Тому було вирішено зробити «знімний варіант» генератора, який можна було б закріпити на боці стаціонарної пічки або притулити до котелка, що стоїть на вогнищі. А щоб у таких умовах не підсмажити елемент Пельтьє на відкритому вогні, потрібна була термостійка, але теплопровідна прокладка. Для цього мені вдалося роздобути шматок товстої алюмінієвої пластини розмірами 100х120х5 міліметрів.

Щоб притиснути елемент Пельтьє до алюмінієвої підкладки, а до нього, у свою чергу, притиснути радіатор, я вирішив використати дитячий металевий конструктор, який колись купував для потреб робототехніки.


Але елемент Пельтьє приїхав, і настав час для складання.

Технологічна частина

У нас був радіатор, алюмінієва пластина, елемент Пельтьє, жменька радіодеталей, шматок фольгованого текстоліту і різні гвинтики та гайки. Далі не пам'ятаю.

Отже, всі компоненти зібрані, можна приступати до збирання.


Перепрошую за розмічену та просвердлену у двох місцях пластину – до мене тільки після дійшло, що непогано б фотографувати весь процес збирання з самого початку.

Перша неприємність, яка мене чатувала - це 12-вольтовий штатний вентилятор на радіаторі. Так як я збираюся видобувати всього 5 вольт, та ще й за досить невеликого максимального струму, то це могло створити проблему.

Спочатку я закинув вудки у всі радіо- та комп'ютерні магазини Пермі, проте ніде не знайшлося вентилятора 80х80 міліметрів на 5 вольт. А якщо й були, то менших розмірів і струм більше 200 мА, що було занадто багато.

Потім я покопався на Ібеї і виявив, що потрібний вентилятор мені коштує від 300 рублів. Але сподіватися на швидку доставку було безглуздо, тому я залишив цей варіант як резервний.

І тільки після всіх пошуків я здогадався включити штатний 12-вольтовий вентилятор до 5-вольтового джерела напруги. Виявилося, що він цілком непогано дме, і при цьому споживає невеликий струм. Тому я вирішив поки що залишити його, а після проведення випробувань при необхідності замовити вентилятор на Ібеї.


Я розмітив алюмінієву пластину і просвердлив у ній два отвори для кріплення радіатора та два – для плати перетворювача напруги. Отвори я зробив діаметром 4 міліметри (під гвинти із конструктора), а із зовнішнього боку розширив їх до 7,5 міліметрів, щоб приховати капелюшки гвинтів. Після цього я закруглив напилком гострі кути і пройшовся великою наждачкою по всіх поверхнях пластини, і дрібною – за місцем притискання елемента Пельтьє.


На цьому обробку підкладки я вважав завершеною і почав виготовлення перетворювача напруги.
Імпульсний перетворювач напруги, що підвищує, зібраний на ІМС L6920, яка починає працювати при вхідній напрузі 0,8 вольт і дозволяє зняти зі свого виходу фіксовану напругу 3,3 або 5 вольт, або змінюється від 1,8 до 5,5 вольт.

Принципова схема перетворювача є типовою та взята з даташиту.


Для отримання 5 вольт на виході схеми ніжка 1 з'єднана із загальним дротом. Також налаштовано видачу низького рівня на ніжці 3 при падінні вхідної напруги нижче 1,5 вольт.

Для схеми була розведена друкована плата, на якій передбачено кріплення до основи-підкладки за допомогою тих самих деталей від дитячого конструктора. За перегрів плати я не турбуюся, оскільки вона має примусове охолодження потоком повітря, що видувається з радіатора.


Довелося повозитися з макросом корпусу, в якому була куплена мікросхема. На сайті магазину значилося, що вона у корпусі SSOP-8. Як виявилось, у стандартному наборі макросів Sprint Layout немає такого корпусу. Я знайшов креслення корпусу SSOP-8 та зробив макрос, після чого розвів плату. Після пробного друку з'ясувалося, що мікросхема дещо ширша, і на свої контактні майданчики не вміщується. Гуглення конкретної моделі мікросхеми (L6920D) привело мене на сайт Чіп-Діпа, де я дізнався, що ІМС з індексом D виготовляється в корпусі TSSOP-8. Почухавши потилицю, я знайшов креслення цього корпусу, створив макрос і перерозвів плату. Тепер все виявилося правильно.

Плата виготовлена ​​за допомогою луту і зібрана. Виявилося, що корпус TSSOP-8 паяти без фена дуже незручно. Але ми люди терті, FTDI-мікросхеми з кроком ніжок 0,4 мм паяли.


Тепер можна зайнятися встановленням елемента Пельтьє та радіатора. Підкладку та радіатор у місцях контакту з елементом я намазав термопастою. Потім стягнув «бутерброд» гайками.


Виявилося, що плата перетворювача не влазить, впирається вхідним роз'ємом в радіатор, трохи не розрахував. Перевернув кріпильні скоби, плату вивісив назовні, а для захисту елементів від механічних пошкоджень додав ще дві скоби. Ось що в результаті вийшло:


Тепер можна перевірити працездатність генератора. Я нагрівав його на газовому пальнику. Вентилятор вирішив поки що не ставити.

Спочатку виявилося, що я переплутав полярність підключення елемента до перетворювача. Хоча начебто все було правильно – чорний провід – до мінусу, червоний – до плюсу. Проте працювати генератор не хотів. Тоді я змінив полярність підключення елемента.

Генератор запрацював – спочатку загорілися обидва світлодіоди, сигналізуючи про наявність 5 вольт на виході та низькій напрузі на вході, потім червоний світлодіод згас – напруга піднялася вище півтора вольта.

На моє незадоволення виявилося, що без вентилятора через пару хвилин роботи системи радіатор відчутно нагрівся. Так річ не піде.

Наступного дня я прогулявся металоринком і кількома комп'ютерними барахолками, але на моє запитання про 5-вольтові вентилятори скрізь розводили руками і радили сходити «ще геть у те місце», в якому я вже був пару хвилин тому. У результаті я поїхав додому не солоно хлібавши.

Вдома я провів експеримент із запитання штатного 12-вольтового вентилятора від вихідних 5 вольт перетворювача. Результати мене не порадували - перетворювач з явним небажанням погасив червоний світлодіод, а вентилятор кілька секунд слабо посмикувався, намагаючись запуститися. Повітряного потоку від вентилятора, що працює в півсили, виявилося недостатньо для нормального охолодження - радіатор так само швидко нагрівся, хоч і не обпікав тепер пальці. У результаті вентилятор я вирішив все ж таки замовити з Ібея.

Результат

Незважаючи на низький ККД елемента Пельтьє в режимі генерації, проміжний результат я все ж таки отримав – при підключенні до виходу перетворювача портативного акумулятора із заявленим струмом заряду 1000 мА генератор зміг дати струм близько 600 мА. Думаю, для зарядки більшості гаджетів за умов Великого Пісця цього струму цілком вистачить.

Після приїзду вентилятора (Ібей обіцяє середину березня-початок квітня) перевірю охолодження. Плюс потрібно буде протестувати роботу генератора у «бойових» умовах – на багатті.

За якість фотографій перепрошую - фотограф з мене ніякий. Посилання на статтю, що надихнула мене.

Багатьох електриків новачків цікавить одне дуже популярне питання – як зробити електрику безкоштовною і водночас автономною. Дуже часто, наприклад, при виїзді на природу, катастрофічно не вистачає розетки для заряджання телефону або включення світильника. У цьому випадку Вам допоможе саморобний термоелектричний модуль, зібраний на основі елемента Пельтьє. За допомогою такого пристрою можна генерувати струм, напругою до 5 Вольт, чого цілком вистачить для заряджання девайса та підключення лампи. Далі ми розповімо, як зробити термоелектричний генератор своїми руками, надавши простий майстер-клас у картинках та з відео прикладом!

Коротко про принцип дії

Щоб надалі Ви розуміли, для чого потрібні ті чи інші запчастини при складанні саморобного термоелектричного генератора, спочатку поговоримо про влаштування елемента Пельтьє та про те, як він працює. Цей модуль складається з послідовно з'єднаних термопар, що знаходяться між керамічних пластин, як показано на малюнку нижче.

Коли через такий ланцюг проходить електричний струм, відбувається так званий ефект Пельтьє — одна сторона модуля нагрівається, а друга охолоджується. Навіщо це нам потрібно? Все дуже просто, якщо діяти у зворотному порядку: один бік пластини нагріти, а другий охолодити, відповідно можна згенерувати електроенергію невеликої напруги та сили струму. Сподіваємося, що на цьому етапі все зрозуміло, тому переходимо до майстер-класів, які наочно покажуть із чого і як зробити термоелектричний генератор своїми руками.

Майстер-клас зі збирання

Отже, ми знайшли в інтернеті дуже докладну і водночас просту інструкцію зі збирання саморобного генератора електроенергії на базі печі та елементу Пельтьє. Для початку Вам необхідно підготувати такі матеріали:

  • Саме елемент Пельтьє з параметрами: максимальний струм 10 А, напруга 15 Вольт, розміри 40*40*3,4 мм. Маркування – TEC 1-12710.
  • Старий блок живлення від комп'ютера (з нього потрібний лише корпус).
  • Стабілізатор напруги з такими технічними характеристиками: вхідна напруга 1-5 Вольт, на виході - 5 Вольт. У цій інструкції зі збирання термоелектричного генератора використовується модуль з USB виходом, що спростить процес підзарядки сучасного телефону або планшета.
  • Радіатор. Можна взяти від процесора з кулером, як показано на фото.
  • Термопаста.

Підготувавши всі матеріали, можна переходити до виготовлення пристрою своїми руками. Отже, щоб Вам було зрозуміліше, як самому зробити генератор, надаємо покроковий майстер-клас з картинками та докладним поясненням:


Працює термоелектричний генератор наступним чином: усередині печі засинаєте дрова, підпалюєте їх і чекаєте кілька хвилин, поки одна зі сторін пластини не нагріється. Для підзарядки телефону потрібно, щоб різниця між температурами різних сторін була близько 100 про С. Якщо охолодна частина (радіатор) буде нагріватися, його потрібно остуджувати всіма можливими методами – акуратно поливати водою, поставити на нього кухоль з льодом тощо.

А ось і відео, на якому наочно показується, як працює саморобний електрогенератор на дровах:

Генерація електрики з вогню

Також можна встановити на холодну сторону вентилятор від комп'ютера, як на другому варіанті саморобного термоелектричного генератора з елементом Пельтьє:

У цьому випадку кулер витрачатиме невелику частку потужності генераторної установки, але в результаті система буде з вищим ККД. Крім телефонної зарядки модуль Пельтьє можна використовувати як джерело електроенергії для світлодіодів, що є не менш корисним варіантом застосування генератора. До речі, другий варіант саморобного термоелектричного генератора на вигляд і по конструкції трохи схожий. Єдина модернізація, окрім системи охолодження, це здатність регулювати висоту так званого пальника. Для цього автор елемента використовує "тіло" CD-ROM (на одному з фото добре видно, як самому можна виготовити конструкцію).


Якщо зробити термоелектричний генератор своїми руками за такою методикою, на виході у Вас може бути до 8 Вольт напруги, тому щоб заряджати телефон, не забудьте підключити перетворювач, який залишить на виході тільки 5 В.

Ну і останній варіант саморобного джерела електроенергії для будинку може бути представлений такою схемою: елемент – дві алюмінієві «цеглинки», мідна труба (водяне охолодження) та конфорка. Як результат – ефективний генератор, що дозволяє зробити безкоштовну електрику в домашніх умовах!

Якщо помітили помилку, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter
ПОДІЛИТИСЯ:
Комп'ютери та сучасні гаджети