Modul Peltier: specifikacije

Termoelementi (Peltier modul) deluje na principu termočlen nasprotnega učinka - videz temperaturno razliko, ko električni tok tokovih.

Kako deluje element Peltier?

Preprosto je uporabiti modul Peltier, katerega princip je izvleči ali absorbirati toploto v trenutku stika različnih materialov, ko prehaja skozi tok. Gostota energijski tok elektronov pred in po stiku je drugačen. Če je izhod manj, se sprosti toplota. Ko se elektroni v stiku zavirajo z električnim poljem, kinetično energijo prenesejo v kristalno mrežo, ki jo segreje. Če se pospešijo, se absorbira toplota. To je posledica dejstva, da se del energije vzame iz kristalne rešetke in se ohladi.

V veliki meri je ta pojav prisoten v polprevodnikih, kar je razloženo z veliko razliko v obremenitvah.

Modul Peltier, katerega uporaba je predmet našega pregleda, se uporablja pri razvoju termoelektričnih hladilnih naprav (TEM). Najenostavnejši od njih sta sestavljeni iz dveh polprevodnikov vrste p in n, ki sta serijsko povezana preko bakrenih kontaktov.

Če se elektroni premikajo iz polprevodnika "p" v "n", pri prvem prehodu s kovinskim mostom rekombinirajo s sproščanjem energije. Naslednji prehod iz polprevodniške "p" v bakren vodnik spremlja "vlečenje" elektronov skozi stik z električnim poljem. Ta proces povzroči absorpcijo energije in hlajenje območja okoli stika. Podobno se pojavijo procesi na naslednjih prehodih.

Z razporeditvijo ogrevanih in hlajenih kontaktov v različnih vzporednih ravninah dobimo praktično izvedbo metode. Polprevodniki so iz selena, bizmuta, antimona ali telurja. Modul Peltier prilagodi veliko število termoelementov, nameščenih med keramične nitridne ali aluminijeve plošče.

Dejavniki, ki vplivajo na učinkovitost TEM

• Trenutna moč.
• Število termoelementov (do nekaj sto).
• Vrste polprevodnikov.
• Hitrost hlajenja.

Velike vrednosti še niso bile dosežene zaradi nizke učinkovitosti (5-8%) in visokih stroškov. Da bi TEM uspešno deloval, je potrebno zagotoviti učinkovito odstranjevanje toplote s segrete strani. To povzroča težave pri praktični izvedbi metode. Če spreminjate polarnost, se hladne in vroče stranice med seboj spreminjajo.

Prednosti in pomanjkljivosti modulov

Potreba po TEM se je pojavila s pojavom elektronskih naprav, ki zahtevajo miniaturne hladilne sisteme. Prednosti modulov so:

• kompaktnost;
• odsotnost mobilnih povezav;
• Modul Peltier ima reverzibilno načelo preobrata polarnosti;
• preprostost kaskadnih povezav za povečanje moči.

Glavna pomanjkljivost modula je nizka učinkovitost. To se kaže v velikih izdatkih moči, ko dosežemo želeni učinek hlajenja. Poleg tega ima visoke stroške.

Uporaba TEM

Modul Peltier se uporablja predvsem za hladilne čipe in majhne dele. Začetek je bil postavljen za hladilne elemente vojaške opreme:

• mikrovezja;
• infrardeči detektorji;
• elementi laserjev;
• kvarčni generatorji.

Termoelektrični modul Peltier se je postopoma začel uporabljati v gospodinjskih aparatih: za izdelavo hladilnikov, klimatskih naprav, generatorjev, termostatov. Njen glavni namen je, da se ohladijo majhni predmeti.

CPU hlajenje

Glavne komponente računalnikov se nenehno izboljšujejo, kar vodi k povečanju toplotne izgube. Skupaj z njimi se razvijajo hladilni sistemi z uporabo inovativnih tehnologij s sodobnimi sredstvi za nadzor. Aplikacija Peltier modula na tem področju se nahaja predvsem pri hlajenju mikrovezij in drugih radijskih komponent. S prisilnimi načini overclockinga mikroprocesorjev se tradicionalni hladilniki ne morejo več spopasti. Povečanje pogostosti procesorjev omogoča povečanje hitrosti.

Povečanje hitrosti ventilatorja povzroči znaten hrup. Izloča se z uporabo Peltierjevega modula v kombiniranem hladilnem sistemu. Na ta način so vodilna podjetja hitro obvladovala proizvodnjo učinkovitih hladilnih sistemov, ki so postale zelo zahtevne.

S procesorji toploto običajno oddajajo hladilniki. Pretok zraka se lahko vpije z zunanje strani ali iz notranjosti sistemske enote. Glavna težava je, da je temperatura zraka včasih nezadostna za hladilno telo. Zato so bile TEM uporabljene za hlajenje pretoka zraka, ki vstopajo v sistemsko enoto, s čimer se poveča učinkovitost izmenjave toplote. Vgrajeni klimatski sistem je torej pomočnik tradicionalnega računalniškega sistema hlajenja.

Na obeh straneh modula so montirani aluminijski radiatorji. Na strani hladne plošče se zrak za čiščenje pretaka v procesor. Ko gre za vročino, ga drugi ventilator piha skozi hladilno telo vroče plošče modula.

Sodobni TEM nadzira elektronska naprava s temperaturnim senzorjem, kjer je stopnja hlajenja sorazmerna z ogrevanjem procesorja.

Aktiviranje hlajenja procesorja ustvarja tudi nekaj težav.

1. Enostavni Peltierovi hladilni moduli so zasnovani za neprekinjeno delovanje. Z manjšo porabo energije se tudi zmanjša poraba toplote, kar lahko povzroči prevelik pretok kristalov in poznejše obešanje procesorja.
2. Če delo hladilnika in hladilnika ni pravilno usklajeno, lahko slednja preide v ogrevalni način namesto hlajenja. Vir dodatne toplote povzroči, da se procesor pregreje.

Tako sodobni procesorji potrebujejo napredne tehnologije hlajenja s samim nadzorom modulov. Podobne spremembe v načinu delovanja se ne pojavljajo z grafičnimi karticami, ki zahtevajo tudi intenzivno hlajenje. Zato je TEM idealno za njih.

Avtomatski hladilnik z lastnimi rokami

Sredi prejšnjega stoletja je domača industrija poskušala obvladati proizvodnjo majhnih hladilnikov na podlagi učinka Peltier. Obstoječe tehnologije tistega časa tega niso dovolile. Zdaj je odvračanje večinoma visoka cena, vendar se poskusi nadaljujejo in uspeh je že dosežen.

Široka proizvodnja termoelektričnih naprav vam omogoča, da s svojimi rokami ustvarite majhen hladilnik, primeren za uporabo v avtomobilih. Njena osnova je "sendvič", ki se naredi na naslednji način.

1. Na zgornjem radiatorju se nanese plast toplotno prevodne paste tipa KPT-8 in na eni strani keramične površine lepi Peltierjev modul.
2. Podobno je na spodnji strani pritrjen drug radiator, namenjen za namestitev v predelu hladilnika.
3. Celotna naprava je tesno stisnjena in posušena 4-5 ur.
4. Na obeh radiatorjih so vgrajeni hladilniki: zgornja naprava bo odstranila toploto, spodnja pa izravnala temperaturo v hladilnem prostoru.

Telo hladilnika je izdelano s toplotno izolacijskim vložkom. Pomembno je, da je tesno zaprt. Če želite to narediti, lahko uporabite običajno plastično orodno škatlo.

12 V napajanje se napaja iz sistema vozila. Lahko se napaja iz omrežja 220 V, z napajalnikom. Stikalo za pretvorbo AC v DC je najpreprostejše. Vsebuje usmerjevalni most in kondenzator za uravnavanje pulsacije. Pomembno je, da ne presegajo 5% nominalne vrednosti na izhodu, sicer se zmanjša učinkovitost naprave. Modul ima dve vodi iz barvnih žic. Rdeči je vedno povezan "plus", v črno - "minus".

Moč TEM mora ustrezati prostornini škatle. Prve tri števke oznake označujejo število parov polprevodniških mikroelementov znotraj modula (49-127 in več). Trenutna moč se izraža z zadnjima dvema številkama oznake (od 3 do 15 A). Če moč ni dovolj, morate na radiatorje lepiti drug modul.

Bodite pozorni! Če tok presega zmogljivost elementa, se bo ogrevalo na obeh straneh in hitro neuspešno.

Peltier modul: generator električne energije

TEM se lahko uporablja za pridobivanje električne energije. Če želite to narediti, ustvarite temperaturno razliko med ploščami in termočleni med njimi bodo proizvedli električni tok.

Za praktično uporabo potrebujete TEM najmanj 5 V. Nato lahko napolnite mobilni telefon. Zaradi nizke učinkovitosti Peltierjevega modula je potreben pretvornik DC-to-DC. Za izgradnjo generatorja boste potrebovali:

• 2 modula Peltier TES1-12705 z velikostjo plošč 40x40 mm;
• pretvornik EK-1674;
• aluminijaste plošče debeline 3 mm;
• posoda za vodo;
• toplotno odporno lepilo.

Med ploščami sta nameščena dva modula na lepilu, nato pa je celotna struktura pritrjena na dnu posode. Če ga napolnite z vodo in jo na ognju, da dobimo potrebno temperaturno razliko, ki proizvaja elektromagnetna polja, okoli 1,5 V. S povezovanjem moduli za povečanje pretvornik, lahko povečajo napetosti na 5 voltov, ki so potrebni, da napolnite baterijo.

Čim večja je razlika v temperaturi med vodo in spodnjo ogrevano ploščo, bolj učinkovito je generator. Zato je nujno, da bi poskušali zmanjšati segrevanje vode na različne načine: .. Da bi bilo teči, pogosto nadomeščajo sveže itd učinkovito sredstvo za povečanje temperaturne razlike je kaskadnega priklopa modulov, ko jih prekriva ena na druge plasti. Povečanje celotnih dimenzij naprave omogoča, da med ploščami postavite več elementov in tako povečate skupno moč.

Kapaciteta generatorja bo dovolj za polnjenje majhnih baterij, delo z LED svetilkami ali radijskim sprejemnikom. Bodite pozorni! Za ustvarjanje toplotnih generatorjev potrebujete module, ki lahko delujejo pri 300-400 ⁰Saj! Ostali so primerni le za poskusne preizkuse.

Za razliko od drugih načinov alternativne proizvodnje električne energije lahko delajo med vožnjo, če ustvarite nekaj kot katalizator.

Domači Peltier moduli

TEM njegove proizvodnje se je pojavila na našem trgu ne tako dolgo nazaj. So zelo zanesljivi in ​​imajo dobre lastnosti. Modul Peltier, ki je v velikem obsegu, meri 40x40 mm. Zasnovan je za maksimalni tok 6 A in napetost do 15 V.

Domači Peltier modul lahko kupite za majhno ceno. Kdaj poraba energije 85 vatov, ustvarja padec temperature 60 ⁰C. Skupaj s hladilnikom je sposoben zaščititi pred pregrevanjem procesorja z razpršeno močjo 40 vatov.

Značilnosti modulov vodilnih podjetij

Tuje naprave so predstavljene na trgu v večji raznolikosti. Za zaščito procesorjev vodilnih podjetij se kot hladilnik RAX56V uporablja Peltierjev modul, katerega cena je 35 USD z ventilatorjem.

Z velikostjo 30 x 30 mm ohranja temperaturo procesorja, ki ni višja od 63 ⁰Z izhodno močjo 25 vatov. Za dobavo dovolj napetosti 5 V in tok ne presega 1,5 A

Modul Peltier PA6EXB, ki zagotavlja normalni temperaturni režim z oddajno močjo 40 W, je primeren za hlajenje procesorja. Področje njenega modula je 40x40 mm, poraba toka pa je do 8 A. Poleg svojih impresivnih dimenzij - 60x60x52.5 mm (skupaj z ventilatorjem) - naprava potrebuje prostor okoli njega. Njena cena je 65 dolarjev.

Ko uporabljate modul Peltier, morajo biti tehnične značilnosti modula Peltier v skladu s potrebami ohlajenih naprav. Nesprejemljivo je, da imajo prenizko temperaturo. To lahko povzroči kondenzacijo vlage, kar ima škodljiv učinek na elektroniko.

Moduli za proizvodnjo generatorjev, kot so TEC1-12706, TEC1-12709, je značilna višja moč - 72 W in 108 W. Odlikujejo jih oznake, ki se vedno uporabljajo na vroči strani. Največja dovoljena temperatura vroče strani je 150-160 ⁰C. Večja je razlika v temperaturi med ploščami, višja je izhodna napetost. Naprava deluje pri največji temperaturni razliki 600 ⁰C.

Modul Peltier lahko kupite poceni - približno 10 USD ali manj za kos, če je dobro videti. Pogosto prodajalci precej precenjujejo cene, vendar jih lahko najdete večkrat cenejši, če kupite pri prodaji.

Zaključek

Učinek Peltier je danes našel uporabo pri ustvarjanju majhnih hladilnikov, ki jih zahteva sodobna tehnologija. Reverzibilnost postopka omogoča proizvodnjo mikroelektrodnih naprav, ki zahtevajo polnjenje elektronskih naprav.

V nasprotju z drugimi sredstvi za alternativno proizvodnjo električne energije lahko delujejo med vožnjo, če je nameščen katalizator.