Daudzi ir dzirdējuši par “maģiskajiem” Peltjē elementiem - kad caur tiem iet strāva, viena puse atdziest, bet otra uzsilst. Tas darbojas arī pretējā virzienā – ja vienu pusi silda, bet otru atdzesē, rodas elektrība. Peltjē efekts ir zināms kopš 1834. gada, taču līdz pat šai dienai mēs joprojām priecājamies par inovatīviem produktiem uz tā bāzes (tikai jāatceras, ka, ražojot elektroenerģiju, piemēram, saules paneļiem, ir maksimālās jaudas punkts, un, ja jūs strādājot tālu no tā, efektivitātes ģenerēšana ir ievērojami samazināta).

Pēdējā laikā ķīnieši ir pastiprinājuši savu spēli un pārpludinājuši internetu ar saviem salīdzinoši lētajiem moduļiem, tāpēc eksperimentēšana ar tiem vairs neprasa pārāk daudz naudas. Ķīnieši sola maksimālo temperatūras starpību starp karsto un auksto pusi 60-67 grādus. Mjā... Ja paņemam 5 elementus un savienojam tos virknē, tad vajadzētu iegūt 20C-67*5 = -315 grādus! Bet kaut kas man saka, ka viss nav tik vienkārši...

Īsa teorija

Klasiskie “ķīniešu” Peltjē elementi ir 127 elementi, kas savienoti virknē un pielodēti uz keramikas “iespiedshēmas plates”, kas izgatavota no Al2O3. Attiecīgi, ja darba spriegums ir 12 V, tad katrs elements veido tikai 94 mV. Ir elementi ar atšķirīgu secīgu elementu skaitu un attiecīgi atšķirīgu spriegumu (piemēram, 5V).

Jāatceras, ka Peltjē elements nav rezistors, tā pretestība ir nelineāra, tāpēc pieliekot 12V - varam nesaņemt 6 ampērus (6 ampēru elementam) - strāva var mainīties atkarībā no temperatūras (bet ne pārāk daudz). Arī pie 5V (t.i. mazāka par nominālvērtību) strāva nebūs 2,5A, bet mazāka.

Turklāt nodotais siltuma daudzums ir ļoti atkarīgs no temperatūru starpības starp virsmām. Ar atšķirību 60-67C siltuma pārnesei ir tendence uz 0, un ar nulles starpību - 51 W 12 * 6 = 72 vatu elementam. Acīmredzot tas vairs neļauj tik vienkārši savienot elementus virknē - katram nākamajam ir jābūt mazākam izmēram nekā iepriekšējam, pretējā gadījumā aukstākais elements mēģinās izdalīt vairāk siltuma (72 W) nekā elementa elements. nākamais posms var iziet cauri sev vēlamajā temperatūras starpībā (1 -51W).

Peltjē elementi tiek montēti ar zemu kūstošu lodmetālu ar kušanas temperatūru 138C - tātad, ja elements nejauši paliek bez dzesēšanas un pārkarst, tad pietiks atlodēt vienu no 127 * 2 kontaktiem, lai elementu izmestu poligonā. Nu elementi ir ļoti trausli - gan keramika, gan paši dzesēšanas elementi - cieši nožuvušas termopastas dēļ nejauši saplēsu 2 elementus “gareniski”:

Pamēģināsim

Tātad mazs elements ir 5V * 2A, lielais ir 12 * 9A. Dzesētājs ar siltuma caurulēm, istabas temperatūra. Rezultāts: -19 grādi. Dīvaini... 20-67-67 = -114, bet sanāca nožēlojami -19...

Ir doma visu iznest salnā gaisā, taču ir problēma - dzesētājs uz siltuma caurulēm labi atdziest tikai tad, ja dzesētāja “karstās” un “aukstās” puses temperatūra atrodas pretējās gāzes pusēs. caurules pildvielas šķidrās fāzes pāreja. Mūsu gadījumā tas nozīmē, ka dzesētājs principā nav spējīgs atdzesēt neko zem +20C (jo zemāk darbojas tikai plānas siltumcauruļu sienas). Mums būs jāatgriežas pie pamatiem - pie pilnībā vara dzesēšanas sistēmas. Un, lai dzesētāja ierobežotā veiktspēja neietekmētu mērījumus, mēs pievienojam kilogramu vara plāksni - siltuma akumulatoru.

Rezultāts šokējošs - tie paši -19 gan ar vienu, gan ar diviem posmiem. Apkārtējās vides temperatūra - -10. Tie. ar nulles slodzi mēs knapi uztaisījām niecīgu 9 grādu atšķirību.

Izrullējiet smago artilēriju

Izrādījās, ka saldētava #7 nebija tālu no manis, un es nolēmu piestāt ar kartona kasti. Viņš atgriezās ar 5 kilogramiem sausā ledus (sublimācijas temperatūra -78C). Mēs tur nolaižam vara konstrukciju - pieslēdzam strāvu - pie 12V temperatūra uzreiz sāk celties, pie 5V pazeminās par 1 grādu sekundē, un tad strauji ceļas. Visas cerības ir sagrautas...

Secinājumi un video desertam

Parasto ķīniešu Peltjē elementu efektivitāte strauji pazeminās temperatūrā, kas zemāka par nulli. Un, lai gan joprojām ir iespējams atdzesēt kolas skārdeni ar šķietamu efektivitāti, temperatūru zem -20 nevar sasniegt. Un problēma nav konkrētos elementos - izmēģināju dažādu modeļu elementus no 3 dažādiem pārdevējiem - uzvedība ir tāda pati. Šķiet, ka kriogēnajām stadijām ir nepieciešami elementi no citiem materiāliem (un, iespējams, katram posmam ir nepieciešams cits elementu materiāls).

Ar atlikušo sauso ledu varat rīkoties šādi:

PS. Un, ja sajaucat sauso ledu ar izopropilspirtu, jūs saņemat šķidro slāpekli "nabadzīgajiem" - tikpat jautri ir saldēt un lauzt ziedus utt. Tikai tāpēc, ka alkohols, nonākot saskarē ar ādu, neuzvārās, ir daudz vieglāk iegūt apsaldējumus.

Peltjē elementi ir īpaši termoelektriskie pārveidotāji, kas darbojas pēc Peltjē principa. (temperatūras starpības veidošanās, kad ir pievienota elektriskā strāva, citiem vārdiem sakot, termoelektriskais dzesētājs).

Nav noslēpums, ka elektroniskās ierīces darbības laikā uzkarst. Sildīšana negatīvi ietekmē darba procesu, tāpēc, lai ierīces kaut kā atdzesētu, ierīces korpusā tiek iebūvēti speciāli elementi, kas saukti izgudrotāja no Francijas vārdā - Peltjē. Šis ir maza izmēra elements, kas var atdzesēt radio komponentus uz ierīču paneļiem. Instalēšana pati neradīs nekādas problēmas, uzstādīšana ķēdē tiek veikta ar parastu lodāmuru.

1 — Keramikas izolators
2 - n-veida vadītājs
3 - p-veida vadītājs
4 - Vara vadītājs

Agrāk nevienu neinteresēja dzesēšanas problēmas, tāpēc šis izgudrojums palika neizmantots. Divus gadsimtus vēlāk, izmantojot elektroniskās ierīces ikdienā un rūpniecībā, sāka izmantot miniatūrus Peltjē elementus, atgādinot franču izgudrotāja efektu.

Darbības princips

Lai saprastu, kā darbojas elements, kura pamatā ir Peltjē izgudrojums, ir jāsaprot fizikālie procesi. Rezultātā tiek apvienoti divi materiāli ar vadošām īpašībām, kuriem vadītspējas reģionā ir atšķirīga elektronu enerģija. Kad sakaru zonai ir pievienota elektriskā strāva, elektroni saņem lielu enerģiju, lai pārvietotos uz otrā pusvadītāja augstākas vadītspējas zonu. Kad enerģija tiek absorbēta, vadītāji atdziest. Kad strāva plūst pretējā virzienā, rodas parastais kontakta sildīšanas efekts.

Viss darbs tiek veikts materiāla atomu režģa līmenī. Lai labāk izprastu darbu, iedomāsimies daļiņu gāzi – fononus. Gāzes temperatūra ir atkarīga no parametriem:

• Metāla īpašības.
• Apkārtējās vides temperatūra.

Mēs pieņemam, ka metāls sastāv no elektronu un fonona gāzes maisījuma, kas atrodas termodinamiskā līdzsvarā. Kad saskaras divi dažādu temperatūru metāli, aukstā elektronu gāze pārvietojas siltajā metālā. Tiek radīta potenciāla atšķirība.

Kontakta krustpunktā elektroni absorbē fonona enerģiju un pārnes to uz otru metālu uz fononiem. Mainot strāvas avota polus, viss process tiks apgriezts. Temperatūras starpība palielināsies, līdz būs pieejami brīvie elektroni ar augstu potenciālu. Ja to nav, metālu temperatūra izlīdzināsies.

Ja vienā Peltjē plāksnes pusē uzstādīsiet kvalitatīvu radiatora formu, tad otrā plāksnes puse radīs zemāku temperatūru. Tas būs vairākus desmitus grādu zemāks par apkārtējo gaisu. Jo augstāka ir pašreizējā vērtība, jo spēcīgāka būs dzesēšana. Kad strāvas polaritāte ir apgriezta, aukstā un siltā puse apmainīsies viena ar otru.

Savienojot Peltjē elementu ar metālu, efekts kļūst nenozīmīgs, tāpēc praktiski tiek uzstādīti divi elementi. To skaits var būt jebkurš, tas ir atkarīgs no dzesēšanas jaudas nepieciešamības.

Peltjē efekta efektivitāte ir atkarīga no tā, cik precīzi atlasītas metālu īpašības, caur ierīci plūstošās strāvas stipruma un siltuma noņemšanas ātruma.

Lietošanas joma

Lai praktiski pielietotu Peltjē elementu, zinātnieki veica vairākus eksperimentus, kas parādīja, ka siltuma noņemšanas palielināšana tiek panākta, palielinot divu materiālu savienojumu skaitu. Jo lielāks ir materiālu savienojumu skaits, jo lielāks efekts. Biežāk mūsu dzīvē šāds elements tiek izmantots elektronisko ierīču dzesēšanai un temperatūras samazināšanai mikroshēmās.

Šeit ir daži to lietojumi:

• Nakts redzamības ierīces.
• Digitālās kameras, sakaru ierīces, mikroshēmas, kurām nepieciešama kvalitatīva dzesēšana labākam attēla efektam.
• Dzesējamie teleskopi.
• Gaisa kondicionētāji.
• Precīzas pulksteņa dzesēšanas sistēmas kvarca elektriskajiem oscilatoriem.
• Ledusskapji.
• Ūdens dzesētāji.
• Auto ledusskapji.
• Video kartes.

Peltjē elementus bieži izmanto saldēšanas un gaisa kondicionēšanas sistēmās. Ir iespējams sasniegt diezgan zemas temperatūras, kas paver iespēju izmantot dzesēšanas iekārtām ar paaugstinātu apkuri.

Šobrīd eksperti izmanto Peltjē elementus akustiskajās sistēmās, kas darbojas kā dzesētājs. Peltjē elementi nerada nekādas skaņas, tāpēc trokšņa trūkums ir viena no to priekšrocībām. Šī tehnoloģija ir kļuvusi populāra tās jaudīgās siltuma pārneses dēļ. Elementi, kas izgatavoti, izmantojot modernas tehnoloģijas, ir kompakta izmēra, un dzesēšanas radiatori ilgstoši uztur noteiktu temperatūru.

Elementu priekšrocība ir to ilgs kalpošanas laiks, jo tie ir izgatavoti monolīta korpusa formā, darbības traucējumi ir maz ticami. Parastā plaši izmantotā tipa vienkāršais dizains ir vienkāršs, kas sastāv no diviem vara vadiem ar spailēm un vadiem, keramikas izolāciju.

Šis ir neliels pieteikšanās vietu saraksts. Tas paplašinās, iekļaujot sadzīves ierīces, datorus un automašīnas. Var atzīmēt Peltjē elementu izmantošanu dzesēšanas mikroprocesoros ar augstu veiktspēju. Iepriekš tajos bija uzstādīti tikai ventilatori. Tagad, uzstādot moduli ar Peltjē elementiem, troksnis ierīču darbībā ir ievērojami samazinājies.

Vai dzesēšanas ķēdes parastajos ledusskapjos mainīsies uz ķēdēm, kurās izmanto Peltjē efektu? Mūsdienās tas ir gandrīz neiespējami, jo elementiem ir zema efektivitāte. To izmaksas arī neļauj tos izmantot ledusskapjos, jo tās ir diezgan augstas. Nākotne rādīs, kā šis virziens attīstīsies. Mūsdienās tiek veikti eksperimenti ar cietiem šķīdumiem, kas ir līdzīgi pēc struktūras un īpašībām. Tos lietojot, dzesēšanas moduļa cena var samazināties.

Peltjē elementu reversais efekts

Šāda veida tehnoloģijai ir iezīme ar interesantiem faktiem. Tas ir elektriskās strāvas radīšanas efekts, atdzesējot un sildot Peltjē moduļa plāksni. Citiem vārdiem sakot, tas kalpo kā elektriskās enerģijas ģenerators ar pretēju efektu.

Šādi elektroenerģijas ģeneratori tīri teorētiski joprojām pastāv, taču mēs varam cerēt uz turpmāko attīstību šajā jomā. Savulaik franču izgudrotājs savam atklājumam neatrada nekādu pielietojumu.

Mūsdienās šo termoelektrisko efektu plaši izmanto elektronikā. Pielietojuma joma pastāvīgi paplašinās, ko apliecina pētnieku un zinātnieku ziņojumi un pieredze. Nākotnē mājsaimniecības un elektroniskajām ierīcēm būs uzlabotas novatoriskas iespējas. Ledusskapji kļūs klusi, tāpat kā datori. Tikmēr Peltier moduļi tiek montēti dažādās ķēdēs, lai atdzesētu radio komponentus.

Priekšrocības un trūkumi

Peltjē elementu priekšrocības ietver šādus faktus:

• Elementu kompaktais korpuss ļauj to uzstādīt uz dēļa ar radio komponentiem.
• Nav kustīgu vai beržu detaļu, kas palielina tā kalpošanas laiku.
• Ļauj savienot daudzus elementus vienā kaskādē saskaņā ar shēmu, kas ļauj samazināt ļoti karstu detaļu temperatūru.
• Mainot barošanas sprieguma polaritāti, elements darbosies apgrieztā secībā, tas ir, dzesēšanas un apkures puses mainīsies vietām.

Trūkumi ir šādi:

• Nepietiekams darbības koeficients, kas ietekmē pievadītās strāvas pieaugumu, lai sasniegtu nepieciešamo temperatūras starpību.
• Diezgan sarežģīta sistēma siltuma noņemšanai no dzesēšanas virsmas.

Kā izgatavot Peltjē elementus ledusskapim

Šādus Peltjē elementus ātri un vienkārši varat izgatavot pats. Vispirms jums jāizlemj par plākšņu materiālu. Nepieciešams ņemt no izturīgas keramikas izgatavotu elementu plāksnes, sagatavot vadus vairāk nekā 20 gab., lai nodrošinātu vislielāko temperatūras starpību. Ar pietiekamu skaitu efektivitātes elementu ledusskapja veiktspēja ievērojami palielināsies.

Lielu lomu spēlē izmantotā ledusskapja jauda. Ja tas darbojas uz šķidrā freona, tad ar veiktspēju nebūs problēmu. Elementu plāksnes ir uzstādītas netālu no iztvaicētāja, montētas kopā ar dzinēju. Šādai uzstādīšanai jums būs nepieciešams noteikts starpliku un instrumentu komplekts. Tas nodrošinās, ka ledusskapja apakšdaļa ātri atdziest.

Nepieciešama rūpīga vadītāju izolācija, tikai pēc tam tie tiek pievienoti kompresoram. Pēc uzstādīšanas jums jāpārbauda spriegums ar multimetru. Ja elementi nedarbojas pareizi (piemēram, īssavienojums), termostats darbosies.

Citi termoelektrisko moduļu pielietojumi

Peltjē moduļa efekts tiek izmantots mūsdienās, pateicoties fizikas likumiem. Elementu pārpalikuma enerģija vienmēr ir noderīga tur, kur nepieciešama klusa un ātra siltuma apmaiņa.

Galvenās moduļu izmantošanas vietas:

• Mikroprocesoru dzesēšana.
• Iekšdedzes dzinēji ražo izplūdes gāzes, kuras zinātnieki ir sākuši izmantot palīgenerģijas ģenerēšanai, izmantojot termoelektriskos moduļus. Šādā veidā iegūtā enerģija atkal tiek piegādāta motoram elektrības veidā. Tas rada degvielas ietaupījumu.
• Sadzīves ierīcēs, kas iedarbojas uz sildīšanu vai dzesēšanu.

Dzesēšanas dzesētājs var kļūt par sildītāju, un ledusskapis var darboties kā apkures skapis, ja tiek mainīta līdzstrāvas polaritāte. To sauc par atgriezenisku efektu.

Šis princips tiek izmantots rekuperatoros. Tas sastāv no kastes ar divām kamerām. Tie ir savienoti viens ar otru ar ventilatoru. Peltjē elementi silda auksto gaisu, kas ienāk no ārpuses, izmantojot enerģiju, kas tiek iegūta no siltā gaisa telpā. Šī ierīce ietaupa telpu apkures izmaksas.

Cilvēki vienmēr ir centušies ietaupīt naudu, un arvien pieaugošo komunālo maksājumu laikmetā tas nemaz nav pārsteidzoši. Šodien jau ir veidi, kā cilvēks var iegūt bezmaksas elektroenerģiju, kas viņam ir bez maksas. Parasti tās ir noteiktas dari-pats instalācijas, kuru pamatā ir elektriskais ģenerators.

Termoelektriskais ģenerators un tā uzbūve

Termoelektriskais ģenerators ir ierīce, kas ļauj ģenerēt elektrisko enerģiju no siltuma. Tas ir lielisks tvaika elektroenerģijas avots, lai gan ar zemu efektivitāti.

Būtībā termoelektrība ir tieša siltuma pārvēršana elektroenerģijā šķidros vai cietos vadītājos un pēc tam apgrieztais process dažādu vadītāju kontaktu sildīšanai un dzesēšanai, izmantojot elektrisko strāvu.

Siltuma ģeneratora ierīce:

• Siltuma ģeneratoram ir divi pusvadītāji, no kuriem katrs sastāv no noteikta skaita elektronu;
• Tie ir arī savstarpēji savienoti ar vadītāju, virs kura ir slānis, kas spēj vadīt siltumu;
• Tam ir pievienots arī termovads kontaktu pārsūtīšanai;
• Tālāk nāk dzesēšanas slānis, kam seko pusvadītājs, kura kontakti ved uz vadītāju.

Diemžēl siltuma un elektroenerģijas ģenerators ne vienmēr spēj darboties ar lielu jaudu, tāpēc to galvenokārt izmanto ikdienā, nevis ražošanā.

Mūsdienās termoelektrisko pārveidotāju gandrīz nekad neizmanto. Tas “prasa” daudz resursu, aizņem arī vietu, bet spriegums un strāva, ko tas spēj radīt un pārveidot, ir ļoti mazs, kas ir ārkārtīgi nerentabli.

Elektrības un radioviļņu saules siltuma ģenerators

Elektroenerģijas avoti var būt ļoti dažādi. Mūsdienās saules termoelektrisko ģeneratoru ražošana ir kļuvusi arvien populārāka. Šādas instalācijas var izmantot bākās, kosmosā, automašīnās, kā arī citās dzīves jomās.

RTG (apzīmē radionuklīdu termoelektrisko ģeneratoru) darbojas, pārvēršot izotopu enerģiju elektroenerģijā. Tas ir ļoti ekonomisks veids, kas ļauj iegūt praktiski bezmaksas elektroenerģiju un apgaismojuma iespēju bezelektrības apstākļos.

RTG iezīmes:

• Enerģijas avotu ir vieglāk iegūt no izotopu sabrukšanas, nekā, piemēram, to pašu darīt, sildot degli vai petrolejas lampu;
• Elektrības rašanās un daļiņu sabrukšana iespējama ar īpašu izotopu klātbūtni, jo to sabrukšanas process var ilgt gadu desmitiem.

Izmantojot šādu instalāciju, jums jāsaprot, ka, strādājot ar veciem aprīkojuma modeļiem, pastāv risks saņemt starojuma devu, un no šādas ierīces ir ļoti grūti atbrīvoties. Ja to iznīcina nepareizi, tā var darboties kā radiācijas bumba.

Izvēloties instalācijas ražotāju, labāk izvēlēties uzņēmumus, kas jau ir sevi pierādījuši. Piemēram, Global, Altec, Tgm, Kryotherm, Termiona.

Starp citu, vēl viens labs veids, kā bez maksas iegūt elektrību, ir ģenerators, kas savāc radioviļņus. Tas sastāv no plēves un elektrolītisko kondensatoru pāriem, kā arī mazjaudas diodēm. Kā antena tiek izmantots izolēts aptuveni 10-20 metrus garš kabelis un ūdens vai gāzes caurulei tiek pievienots cits zemējuma vads.

Kā ar savām rokām izgatavot Peltjē elementu

Tipisks Peltjē elements ir no dažādu metālu daļām samontēta plāksne ar savienotājiem savienošanai ar tīklu. Šāda plāksne izlaiž strāvu caur sevi, no vienas puses uzsilstot (piemēram, līdz 380 grādiem), bet otrā strādājot no aukstuma.

Šim termoģeneratoram ir pretējs princips:

• Vienu pusi var sildīt, dedzinot kurināmo (piemēram, malkas uguni vai kādu citu izejvielu);
• Otru pusi, gluži pretēji, atdzesē ar šķidruma vai gaisa siltummaini;
• Tādējādi uz vadiem tiek ģenerēta strāva, ko var izmantot atbilstoši savām vajadzībām.

Tiesa, ierīces veiktspēja nav īpaši augsta, un efekts nav iespaidīgs, taču, neskatoties uz to, šāds vienkāršs paštaisīts modulis var viegli uzlādēt tālruni vai pievienot LED lukturīti.

Šim ģeneratora elementam ir savas priekšrocības:

• Klusa darbība;
• Prasme izmantot to, kas ir pa rokai;
• Viegls un mobils.

Šādas paštaisītas krāsnis sākušas iemantot popularitāti to vidū, kam patīk nakšņot mežā pie ugunskura, izmantojot zemes veltes un kuri neriebjas saņemt elektrību bez maksas.

Peltjē modulis tiek izmantots arī datoru plates dzesēšanai: elements tiek savienots ar plati un, tiklīdz temperatūra kļūst augstāka par pieļaujamo, tas sāk atdzesēt ķēdes. No vienas puses, ierīcē iekļūst aukstā gaisa telpa, bet no otras - karstais gaiss. 50X50X4mm (270w) modelis ir populārs. Jūs varat iegādāties šādu ierīci veikalā vai izgatavot to pats.

Starp citu, pievienojot stabilizatoru šādam elementam, tiks iegūts lielisks sadzīves tehnikas lādētājs, nevis tikai siltuma modulis.

Lai mājās izgatavotu Peltjē elementu, jums jāņem:

• Bimetāla vadītāji (apmēram 12 gab. vai vairāk);
• Divas keramikas plāksnes;
• Kabeļi;
• Lodāmurs.

Ražošanas shēma ir šāda: vadītāji ir pielodēti un novietoti starp plāksnēm, pēc tam tie ir cieši nostiprināti. Šajā gadījumā jums jāatceras par vadiem, kas pēc tam tiks pievienoti strāvas pārveidotājam.

Šāda elementa izmantošanas joma ir ļoti daudzveidīga. Tā kā vienai no tās malām ir tendence atdzist, izmantojot šo ierīci, var izgatavot nelielu kempinga ledusskapi, vai, piemēram, automašīnas kondicionieri.

Bet, tāpat kā jebkurai ierīcei, arī šim termopārim ir savi plusi un mīnusi. Priekšrocības ietver:

• Kompakts izmērs;
• Iespēja strādāt ar dzesēšanas vai sildīšanas elementiem kopā vai katru atsevišķi;
• Klusa, gandrīz klusa darbība.

Mīnusi:

• Nepieciešamība kontrolēt temperatūras atšķirības;
• Augsts enerģijas patēriņš;
• Zems efektivitātes līmenis ar augstām izmaksām.

Vienkāršs paštaisīts ģenerators

Neskatoties uz to, ka šīs ierīces šobrīd nav populāras, šobrīd nav nekā praktiskāka par termoģenerācijas bloku, kas ceļojumā var nomainīt elektrisko plīti, spuldzīti vai palīdzēt, ja lādētājs mobilais telefons ir salūzis, iedarbinot elektrisko logu. Šāda elektrība palīdzēs arī mājās strāvas padeves pārtraukuma gadījumā. To var dabūt bez maksas, varētu teikt, uz bumbas.

Tātad, lai izgatavotu termoelektrisko ģeneratoru, jums ir jāsagatavo:

• Sprieguma stabilizators;
• Lodāmurs;
• Jebkurš ķermenis;
• Dzesēšanas radiatori;
• Termiskā pasta;
• Peltjē sildelementi.

Ierīces montāža:

• Pirmkārt, tiek izgatavots ierīces korpuss, kuram jābūt bez apakšas, ar caurumiem apakšā gaisam un augšpusē ar statīvu konteineram (lai gan tas nav nepieciešams, jo ģenerators var nedarboties uz ūdens) ;
• Pēc tam korpusam ir pievienots Peltjē elements, un tā aukstajai pusei caur termopastu ir pievienots dzesēšanas radiators;
• Pēc tam jums ir nepieciešams pielodēt stabilizatoru un Peltjē moduli atbilstoši to poliem;
• Stabilizatoram jābūt ļoti labi izolētam, lai novērstu mitruma iekļūšanu;
• Atliek pārbaudīt tā darbību.

Starp citu, ja nav iespējams dabūt radiatoru, tā vietā var izmantot datora dzesētāju vai automašīnas ģeneratoru. No šādas nomaiņas nekas slikts nenotiks.

Stabilizatoru var iegādāties ar diodes indikatoru, kas sniegs gaismas signālu, kad spriegums sasniegs norādīto vērtību.

Šāds siltuma ģenerators uzsilst aptuveni 30 sekundēs, bet tā patērētais spriegums jau sasniedz vairākus voltus. Pēc dažu minūšu iesildīšanas ģenerators būs gatavs lietošanai.

Termopāri, ko dari pats: procesa iezīmes

Kas ir termopāris? Termopāris ir elektriskā ķēde, kas sastāv no diviem dažādiem elementiem ar elektrisku kontaktu.

Termopāra termoEMF ar 100 grādu temperatūras starpību tā malās ir aptuveni 1 mV. Lai tas būtu augstāks, virknē var savienot vairākus termopārus. Rezultāts ir termopilis, kura termoEMF būs vienāds ar tajā iekļauto termopāru EML kopējo summu.

Termopāra ražošanas process ir šāds:

• Tiek radīta spēcīga saikne starp diviem dažādiem materiāliem;
• Tiek ņemts sprieguma avots (piemēram, automašīnas akumulators) un vienā galā savienoti dažādu materiālu vadi, kas iepriekš savīti kūlī;
• Šajā laikā otrā galā ir jānovieto vads, kas savienots ar grafītu (šeit der parastais zīmuļa vads).

Starp citu, drošībai ir ļoti svarīgi nestrādāt zem augsta sprieguma! Maksimālais indikators šajā ziņā ir 40-50 volti. Bet labāk ir sākt ar mazām jaudām no 3 līdz 5 kW, pakāpeniski tās palielinot.

Ir arī “ūdens” veids, kā izveidot termopāri. Tas sastāv no nākotnes struktūras savienoto vadu sildīšanas ar loka izlādi, kas parādās starp tiem, un spēcīgu ūdens un sāls šķīdumu. Šīs mijiedarbības laikā “ūdens” tvaiki saista materiālus, pēc tam termopāri var uzskatīt par gatavu. Šajā gadījumā ir svarīgi, kāds ir izstrādājuma siksnas diametrs. Tam nevajadzētu būt pārāk lielam.

Bezmaksas elektrība ar savām rokām (video)

Bezmaksas elektrības iegūšana nav tik sarežģīta, kā šķiet. Pateicoties dažāda veida ģeneratoriem, kas strādā ar dažādiem avotiem, vairs nav biedējoši palikt bez gaismas strāvas padeves pārtraukuma laikā. Mazliet iemaņas, un jums jau ir sava mini stacija elektrības ražošanai.

Nu visi grafiki uzzīmēti, visas tabulas aizpildītas, tagad var sapņot. Kopumā, ja pārgājiena enerģijas patēriņu novērtējat līdz maksimumam, jūs iegūstat sekojošo:
GPS navigators - 0,3 W x 10 h = 3 W*h dienā;
kamera (Canon DSLR) - 8 Wh akumulators 4 dienām = 2 Wh dienā;
videokamera (videoreģistrators interesantu ceļojuma mirkļu fiksēšanai, aptuveni 1 stunda video dienā) - 1,6 Wh dienā;
mobilais tālrunis - apmēram 0,2 Wh dienā;
LED lukturītis stāvlaukuma apgaismošanai vakarā - 2Wh dienā.
Kopā mēs iegūstam: 3 + 2 + 1,6 + 0,2 + 2 = 8,8 Wh dienā. Ņemot vērā zaudējumus, uzlādējot šo ierīču akumulatorus un neparedzētus izdevumus, šo skaitli var viegli noapaļot līdz 10 Wh dienā, kas ir aptuveni vienāds ar trim AA NiMH baterijām (katra 3,2 Wh). Pieņemsim, ka tas ir elektroenerģijas daudzums, kas ļauj ērti pārvietoties pa iepriekš izplānotu maršrutu, neierobežojot radošās tieksmes. Šis aprēķins ir vairāk vai mazāk pareizs solo izbraucienam vai divu cilvēku grupai. Ja ir vairāk cilvēku, tad katram cilvēkam tiek pievienots papildu patērētājs, vai tas būtu mobilais tālrunis vai cita kamera. Domāju, ka katram “papildu” dalībniekam var droši pielikt 1 Wh, tas ir, 6 cilvēku grupai komfortabls enerģijas patēriņa līmenis būs 14 Wh jeb aptuveni 4,5 AA baterijas. Pieņemsim, ka pārgājiens ilgst 10 dienas, tad 2 cilvēku grupai būs nepieciešami 100 Wh enerģijas, tas ir 31 NiMH akumulators ar kopējo svaru 31 x 31,5 = 976,5 g Tas ir, gandrīz 1 kg akumulatoru. Ja ņemat sārma baterijas, labākie izdala 2,2 Wh un jums būs nepieciešami 45 no tiem. Es nezinu viņu svaru, bet pat tad, ja katrs sver 25 g, kopējais svars ir vairāk nekā kilograms. 6 cilvēku grupai kopējais elektroenerģijas apjoms ir 140 Wh, kas ir gandrīz 44 baterijas, kas sver 1386 g vai 64 akumulatori, kas sver vēl vairāk. Ja ņemat līdzi LiPo baterijas, kādas izmanto modelētāji, tad diviem cilvēkiem tas būs akumulators ar svaru 100 Wh ÷ 160 Wh/kg = 0,625 kg jeb 625 g 6 cilvēku grupai LiPo akumulatora masa būs 875 g .
Tagad izdomāsim, kā notiek ar termoģeneratoru. Pieņemsim, ka mums ir TEC1-12709 modulis (vai moduļi), sildiet to ne augstāk par 150 °C, atdzesējiet plūsmā ar temperatūru 15 °C, tas ir, aukstajā pusē būs 20 °C, temperatūras starpība ir 150 - 20 = 130 °C. Man nav efektivitātes rādītāja šādai temperatūras starpībai, man būs jāveic daži aprēķini. TEC1-12709 efektivitātes un strāvas grafikā mēs ņemam divas maksimālās vērtības, piemēram, 13,6 mW/°C vidējai temperatūras starpībai 71 °C un 15,7 mW/°C pie 87 °C, un aprēķinām, par kādu summu. efektivitāte ir palielinājusies, palielinot temperatūras starpību par 87 - 71 = 16 °C. Izrādās 2,1 mW/°C. Un tad proporcionāli: ja starpības palielināšanās par 16 °C izraisīja efektivitātes pieaugumu par 2,1 mW/°C, tad starpības palielināšana par 130 - 87 = 43 °C novedīs pie efektivitātes palielināšanās par (43 x 2,1) ÷ 16 = 5,6 mW/°C. Tas nozīmē, ka efektivitāte pie temperatūras starpības 130 °C būs vienāda ar 15,7 + 5,6 = 21,3 mW/°C. Rezultātā mēs iegūstam 21,3 x 130 = 2769 mW vai 2,8 W. Šī vērtība ir diezgan tuva realitātei, spriežot pēc tā, ka dažos video eksperimentos divi moduļi ražoja 4...6 W. Lai, izmantojot vienu moduli, iegūtu 10 Wh enerģijas, ģeneratoram jādarbojas 10 ÷ 2,8 = 3,57 stundas, bet 14 Wh - 5 stundas. Tas ir, ja izmantojat termoģeneratoru, kas sastāv no 2 Peltjē elementiem, tad elektroenerģijas ģenerēšana pat lielai grupai neaizņem ļoti ilgu laiku.
Vienīgā lielākā problēma ar elektrības ražošanu kempinga laikā, izmantojot šo metodi, ir siltuma izkliede aukstajā pusē. Vislabākā un optimālākā ir ūdens dzesēšana, jo ūdenim ir augsta siltuma jauda. Šajā sakarā ūdenstūristiem ir paveicies vairāk nekā velosipēdistiem: viņu pārvietošanās metode ir saistīta tieši ar ūdeni, un, ja padomājat par ģeneratora dizainu (ļoti dīvaini, kāpēc tas vēl nav izdomāts un ieviests rūpnieciskā mērogā) , tad viņi braukšanas laikā var ražot elektrību. Ģenerators ir daļēji iegremdēts ūdenī un daļēji peld pa virsmu. Degviela tiek iekrauta krāsnī, kad tā tiek patērēta, un viss tiek atdzesēts ar ūdeni no ārpuses. Degviela tiek savākta un sagatavota atpūtas pieturā.
Ja nevēlaties mocīties ar malkas un priežu čiekuriem, tad varat padomāt par gāzes plīts dizainu. Šeit ir vērts veikt nelielu matemātiku. Tātad mums ir:
sašķidrinātās gāzes balons gāzes degļiem ar degvielu, kas sver 450 g;
sastāvs: izobutāns - 72%, propāns - 22%, butāns - 6%, svara izteiksmē tas ir attiecīgi 324 g, 99 g un 27 g;
šo gāzu siltumspēja ir attiecīgi 49,22 MJ/kg, 48,34 MJ/kg un 49,34 MJ/kg.
Pēc reizināšanas un saskaitīšanas mums vienā sašķidrinātās gāzes balonā ir 22,07 MJ. Mūsu ģeneratora lietderības koeficients ir 1%, tāpēc kā elektroenerģiju iegūstam 220 kJ, kas ir 61,3 Wh. Ar ko jūs to varat salīdzināt? Nu, piemēram, ar 19 NiMH AA baterijām. Nav daudz un diezgan dārgi, gāze nav lēta.
Tā kā gāzes izmantošana ir dārga, varat izdomāt kaut ko, izmantojot šķidro degvielu, piemēram, benzīnu. Es nedaudz izpētīju internetu, lai atrastu lētu katalizatoru katalītisko degļu katalizatoriem, bet es nevarēju atrast neko citu kā hroma (VI) oksīdu, kas iegūts no amonija dihromāta. Jā, un ne viss ir tik gludi ar to, bet, ja vēlaties, ar zināmu eksperimentu daudzumu jūs varat sasniegt stabilus pozitīvus rezultātus arī šeit. Ķīnā ražotajos katalītiskajos sildīšanas spilventiņos, visticamāk, tiek izmantots neliels daudzums platīna grupas elementu. Ja nu vienīgi būtu tāds katalizators kā šajā apsildes spilventiņā, bet lielāks Peltjē elementiem. Rezultāts būtu kompakts un viegls ģenerators. Benzīna siltumspēja ir 44,5 MJ/kg, blīvums 0,74 kg/l, no viena litra benzīna mums ir 33 MJ enerģijas, pie 1% efektivitātes tas ir 330 kJ jeb 91,6 Wh elektroenerģijas (28 AA baterijas). Budžetāks variants, bet tomēr savāc un sagatavo dabā pieejamo bezmaksas degviela dabiski ir izdevīgāka, un tai nav viena ļoti nepatīkama īpašība, kas raksturīga tiem krājumiem, kas tiek pirkti veikalā - tā neizbeidzas visnepiemērotākajā brīdī.

Sveiki, mani sauc Danils, un es esmu paranoiķis. Mana paranoja slēpjas faktā, ka esmu pārliecināts par Lielās polārlapsas nenovēršamo ierašanos. Nav svarīgi, kādā izskatā šī pati arktiskā lapsa nāks - ja mēs paliksim dzīvi, tad, visticamāk, mums būs jāsāk dzīvot no nulles. Un dzīve ir daudz jautrāka, ja ir ar ko uzlādēt zibspuldzes un dozimetra baterijas. Tiem, kas domā tāpat (kā arī visiem ziņkārīgajiem), lūdzu zemāk izgriezt (uzmanieties, smagas fotogrāfijas).

Pētījuma daļa

Patiesībā, kāpēc Peltjē elements? Daudz loģiskāk ir iegādāties lukturīti ar muskuļu piedziņu (“zemes vabole”), saules paneļus vai, sliktākajā gadījumā, būvēt vējdzirnavas. Iepriekš arī man likās, ka ar zemes vabolēm pilnīgi iespējams iztikt. Bet tajā ir daudz kustīgu detaļu, kuras tēvocis Liao ir izgatavojis no lētas plastmasas. Pirmais sabrukums Lielās polārlapsas apstākļos - un jūs paliekat bez elektrības.

Nu, jūs jautājat, kāpēc ne saules paneļi? Nav kustīgu daļu. Piekrītu, atbildēšu, bet kodolziemas vai vulkāniskas ziemas apstākļos vai zem divmetrīga patversmes betona jumta sauli nemaz nav tik viegli noķert.

Vējdzirnavas? Kādam laukumam jābūt tā asmeņiem, lai tas varētu griezties pat vājā vējā? Atkal kustīgās daļas. Vējdzirnavas ir piemērotas pastāvīgai uzstādīšanai, aprīkojot ilgtermiņa patversmi.

Apsvēris šos argumentus, es kļuvu izmisumā. Taču drīz vien nejauši uzgāju vietni nepropadu.ru (bez reklāmas, tikai saite uz izejmateriālu). Nepārtraukti nosēdēju uz tās divas dienas, un šajā procesā uzgāju ļoti interesantu rakstu par skaidu krāsni no datora barošanas bloka ar Peltjē elementu sānos (saite ieraksta beigās). Komentāros bija daudz skeptiķu, bet autors rakstīja, ka mierīgi lādējis telefonu no pieslēgta ķīniešu līdzstrāvas-līdzstrāvas pārveidotāja... Mani pieķēra.

Dizaina daļa

Sākumā es pasūtīju to pašu Peltier elementu no ķīniešiem e-Bay (pietiek eksperimentiem). Man tas maksāja 320 rubļus. Mani iepriecināja paātrinātā, izsekojamā, bet bezmaksas piegāde. Turklāt preces tika nosūtītas burtiski stundu pēc maksājuma (un tas bija svētdien).

Kamēr Peltjē elements ceļoja, pārdomāju topošā termoelektriskā ģeneratora dizainu, atradu piemērotu radiatoru ar ventilatoru (senais procesora radiators darbojās lieliski), kā arī izraku internetā ķēdi līdzstrāvas-līdzstrāvas pārveidotājam ar maksimālā izejas strāva ir 1 ampērs pie 5 voltu sprieguma.

Es neuzskatīju par vēlamu izgatavot skaidu krāsni pēc šī raksta parauga. Metāls, no kura izgatavota datora aparatūra, ir ļoti mīksts, pakļaujoties augstām temperatūrām, un tas ātri izdegs. Tāpēc tika nolemts izgatavot ģeneratora “izņemamu versiju”, ko varētu uzstādīt uz stacionāras plīts sāniem vai atspiesties pret uz uguns stāvošu katlu. Un, lai šādos apstākļos izvairītos no Peltjē elementa cepšanas uz atklātas uguns, bija nepieciešama karstumizturīga, bet siltumvadoša blīve. Lai to izdarītu, man izdevās iegūt biezas alumīnija plāksnes gabalu ar izmēru 100x120x5 milimetri.

Lai piespiestu Peltjē elementu pie alumīnija pamatnes un, savukārt, piespiestu pie tā radiatoru, nolēmu izmantot savulaik robotikas vajadzībām pirkto bērnu metāla konstrukciju komplektu.

Bet Peltjē elements ieradās, un bija pienācis laiks montāžai.

Tehnoloģiskā daļa

Mums bija radiators, alumīnija plāksne, Peltjē elements, nedaudz radio komponentu, folijas PCB gabals un dažādas skrūves un uzgriežņi. tālāk neatceros.

Tātad, visas sastāvdaļas ir saliktas, varat sākt montēt.

Atvainojos par plāksni, kas bija marķēta un izurbta divās vietās - tikai vēlāk ienāca prātā, ka būtu jauki nofotografēt visu montāžas procesu no paša sākuma.

Pirmā problēma, kas mani gaidīja, bija 12 voltu standarta ventilators uz radiatora. Tā kā es ražošu tikai 5 voltus un pat ar diezgan mazu maksimālo strāvu, tas var radīt problēmas.

Vispirms iemetu savu ēsmu visos Permas radio un datoru veikalos, bet nekur nebija 5 voltu 80x80 milimetru ventilatora. Un, ja bija, tie bija mazāka izmēra un ar strāvu vairāk nekā 200 mA, kas bija pārāk daudz.

Tad es papētīju eBay un atklāju, ka man vajadzīgais ventilators maksā no 300 rubļiem. Taču cerēt uz ātru piegādi bija bezjēdzīgi, tāpēc atstāju šo iespēju kā rezerves variantu.

Un tikai pēc visas meklēšanas es uzminēju savienot standarta 12 voltu ventilatoru ar 5 voltu sprieguma avotu. Izrādījās, ka tas pūš diezgan labi, un tajā pašā laikā nepatērē ļoti daudz strāvas. Tāpēc es nolēmu to pagaidām atstāt un pēc testēšanas, ja nepieciešams, pasūtīt ventilatoru eBay.

Es iezīmēju alumīnija plāksni un izurbu tajā divus caurumus radiatora montāžai un divus sprieguma pārveidotāja platei. Caurumus izveidoju 4 milimetru diametrā (projektētāja skrūvēm), un ārpusē tos paplašināju līdz 7,5 milimetriem, lai paslēptu skrūvju galviņas. Pēc tam asos stūrus noapaļoju ar vīli un staigāju ar rupjo smilšpapīru pa visām plāksnes virsmām un smalko smilšpapīru, kur tika nospiests Peltjē elements.

Šajā brīdī es uzskatīju, ka substrāta apstrāde ir pabeigta, un sāku ražot sprieguma pārveidotāju.
Impulsu pastiprināšanas sprieguma pārveidotājs ir samontēts uz L6920 IC, kas sāk darboties ar ieejas spriegumu 0,8 volti un ļauj no izejas noņemt fiksētu spriegumu 3,3 vai 5 volti vai mainīgu no 1,8 līdz 5,5 voltiem.

Pārveidotāja shematiskā diagramma ir tipiska un ņemta no datu lapas.

Lai ķēdes izejā iegūtu 5 voltus, 1. kāja ir savienota ar kopējo vadu. Tas ir arī konfigurēts, lai izvadītu zemu līmeni kontaktā 3, kad ieejas spriegums nokrītas zem 1,5 voltiem.

Shēmai tika izklāta iespiedshēmas plate, uz kuras tika nodrošināts stiprinājums pie pamatnes-substrāta, izmantojot tās pašas detaļas no bērnu dizaineru komplekta. Mani neuztrauc dēļa pārkaršana, jo tas ir piespiedis atdzist ar gaisa plūsmu, kas izpūsta no radiatora.

Man nācās ķerties pie korpusa makro, kurā bija iegādātā mikroshēma. Veikala mājaslapā bija norādīts, ka tas ir SSOP-8 lietā. Kā izrādās, standarta Sprint Layout makro komplektā šāda gadījuma nav. Es atradu SSOP-8 korpusa zīmējumu un izveidoju makro, pēc kura maršrutēju dēli. Pēc testa izdrukas izrādījās, ka mikroshēma ir nedaudz platāka un neietilpst tās kontaktu paliktņos. Pameklējot googlē konkrētu mikroshēmas modeli (L6920D), es nokļuvu Chip-Dip tīmekļa vietnē, kur uzzināju, ka IC ar indeksu D tiek ražots TSSOP-8 iepakojumā. Kasīdams galvu, atradu šī korpusa zīmējumu, izveidoju makro un pārvirzīju dēli. Tagad viss izrādījās pareizi.

Plāksne tika izgatavota, izmantojot LUT un salikta. Izrādījās, ka TSSOP-8 korpusa lodēšana bez fēna ir ļoti neērta. Bet mēs esam pieredzējuši cilvēki, lodējām FTDI mikroshēmas ar tapu soli 0,4 milimetri.

Tagad jūs varat sākt Peltier elementa un radiatora uzstādīšanu. Pamatni un radiatoru elementa saskares vietās pārklāju ar termopastu. Tad viņš ar uzgriežņiem pievelk iegūto “sviestmaizi”.

Izrādījās, ka pārveidotāja plate neder, ieejas savienotājs balstās uz radiatoru, es nedaudz nepareizi aprēķināju. Es apgriezu stiprinājuma kronšteinus, pakarināju dēli ārpusē un pievienoju vēl divus kronšteinus, lai aizsargātu elementus no mehāniskiem bojājumiem. Lūk, ar ko mēs beidzām:

Tagad jūs varat pārbaudīt ģeneratora funkcionalitāti. Sildīju uz gāzes degļa. Nolēmu pagaidām neuzstādīt ventilatoru.

Sākumā izrādījās, ka es sajaucu elementa savienošanas ar pārveidotāju polaritāti. Lai gan šķita, ka viss ir pareizi - melnais vads ir mīnusā, sarkanais vads ir pozitīvs. Tomēr ģenerators nevēlējās strādāt. Tad es mainīju elementa savienojuma polaritāti.

Ģenerators sāka strādāt - vispirms iedegās abas gaismas diodes, signalizējot par 5 voltu klātbūtni izejā un zemu spriegumu ieejā, tad sarkanā gaismas diode nodzisa - spriegums pacēlās virs pusotra volta.

Man par neapmierinātību izrādījās, ka bez ventilatora pēc pāris minūšu sistēmas darbināšanas radiators manāmi uzkarsa. Tas nedarbosies tā.

Nākamajā dienā es izstaigāju metāla tirgu un vairākus datoru krāmus, bet, kad jautāju par 5 voltu faniem, viņi visur atmeta rokas un ieteica man doties "uz to vietu", kur jau biju bijis. pirms pāris minūtēm. Rezultātā es devos mājās tukšām rokām.

Mājās es veicu eksperimentu par standarta 12 voltu ventilatora barošanu no pārveidotāja 5 voltu izejas. Rezultāti mani neiepriecināja - pārveidotājs ar acīmredzamu nevēlēšanos izslēdza sarkano LED, un ventilators vairākas sekundes vāji raustījās, mēģinot iedarbināt. Ar gaisa plūsmu no ventilatora, kas darbojas uz pusi jaudas, normālai dzesēšanai nepietika - radiators uzkarsa tikpat ātri, lai gan tas vairs nededzināja pirkstus. Beigās nolēmu ventilatoru pasūtīt no Ebay.

Rezultāts

Neskatoties uz Peltjē elementa zemo efektivitāti ģenerēšanas režīmā, es tomēr saņēmu starprezultātu - pievienojot pārveidotāja izejai portatīvo akumulatoru ar norādīto uzlādes strāvu 1000 mA, ģenerators spēja radīt strāvu apm. 600 mA. Manuprāt, šī strāva ir pilnīgi pietiekama, lai Lielās polārlapsas apstākļos uzlādētu lielāko daļu sīkrīku.

Kad ieradīsies ventilators (Ibay sola no marta vidus līdz aprīļa sākumam), es pārbaudīšu dzesēšanu. Turklāt jums būs jāpārbauda ģeneratora darbība “kaujas” apstākļos - ugunsgrēkā.

Atvainojos par fotogrāfiju kvalitāti - neesmu īpaši fotogrāfs. Saite uz rakstu, kas mani iedvesmoja.