Elementul Peltier a devenit cunoscut lumii cu mult timp în urmă. În secolul al XVIII-lea, ceasornicarul francez Jean-Charles Peltier a descoperit destul de întâmplător pentru el însuși un nou efect la granița a două metale: bismut și antimoniu. Acesta consta într-o schimbare bruscă a temperaturii unei picături de apă plasată între contacte, care se transforma în gheață atunci când curentul era pornit. Această proprietate era nouă pentru ceasornicari, deoarece până la acel moment niciun om de știință din lume nu prezentase vreodată astfel de informații în materialele sale.
Tabla de conținut:
Deși efectul a fost interesant, dar nu a găsit aplicare practică la acea vreme, ceea ce s-a datorat numărului mic de echipamente electronice care ar necesita răcire intensivă. Două secole mai târziu, descoperirea savantului a fost reamintită, deoarece a existat o nevoie urgentă de a produce un dispozitiv care să poată asigura răcirea de înaltă calitate a cristalului unui microprocesor de încălzire.
Ca urmare a numeroaselor studii în acest domeniu și a unui număr foarte mare de experimente practice, oamenii de știință au descoperit că perechea termoelectrică poate produce o cantitate suficientă de frig pentru funcționarea normală a practic oricărui microprocesor. Și, datorită dimensiunilor lor reduse, au învățat să le integreze în carcasele cipurilor, asigurându-le astfel propriul generator intern de frig.
Descoperirea lui Jean-Charles Pelleté a devenit un impuls uriaș pentru o întreagă industrie a unităților mobile de refrigerare. În prezent, proprietatea celulei termoelectrice este utilizată în următoarele aparate:
- frigidere portabile;
- aparate de aer condiționat auto;
- răcitoare portabile;
- aparate foto, telescoape și multe altele.
Acesta este utilizat în mod activ pentru răcirea microprocesoarelor și a altor elemente ale echipamentelor electronice. În plus față de efectul direct de răcire, elementul Peltier a fost utilizat ca generator. Un exemplu de ceea ce poate fi o torță pe 3 elemente.
Puțini oameni știu că, pentru comunicarea radio cu comandamentul, soldații puneau un ceainic special pe foc și preparau ceai, găteau terci de ovăz și alte lucruri de zi cu zi și, în același timp, transmiteau informațiile necesare prin intermediul unei stații radio portabile.
Cuprins
Cum să faci un element Peltier cu propriile mâini?
Mulți sunt interesați de întrebarea, ce este un element Peltier cu propriile mâini, cum să îl faceți acasă? Acest lucru va necesita o adăugare dozată de înaltă precizie a diferitelor substanțe și materiale. Este imposibil să fabricați un astfel de dispozitiv la domiciliu, deoarece este necesar să aveți tehnologie și să posedați metodele necesare de prelucrare a metalelor. De asemenea, necesită materiale deosebit de pure în aceleași laboratoare, ceea ce este imposibil de realizat la domiciliu. Prin urmare, la întrebarea cum să faceți un modul Peltier termoelectric se poate răspunde fără echivoc. Nu se poate. Dar pentru construirea unui sistem de răcire eficient este destul de suficient de abilități disponibile.
Realizarea unui element Peltier din diode
Există o opinie conform căreia este posibil să se realizeze un modul termoelectric pe diode . Ideea este că fiecare pereche de semiconductori diferiți sunt două materiale cu conductivități p și n. Iar dioda este doar o astfel de diodă. Pentru a detecta schimbarea conductivității cu încălzirea, este necesar să selectați anumite elemente. Dar pentru a obține o temperatură scăzută pe suprafața dispozitivului, nicio diodă nu va ajuta. Dacă aplicați un curent mare, puteți obține doar încălzirea.
Radioamatorii folosesc diode de mică putere într-o cutie de sticlă ca senzor de temperatură. Atunci când acestea sunt conectate în direcția opusă și încălzite, joncțiunea începe să se deschidă și să treacă curent în direcția opusă. Dar, în același timp, nu va genera electricitate.
Cum este structurat elementul Pelte?
Modulul termoelectric Peltier într-o formă simplificată este o pereche de plăci din metale diferite, care pot fi bismut, antimoniu, telur sau seleniu. Între ele se află o pereche de semiconductori cu conductivitate diferită de tip n și p. Toate perechile termoelectrice formate din metale diferite sunt conectate în serie într-un singur circuit. Ca urmare, între două plăci ceramice se formează un fel de matrice a unui număr mare de termocupluri individuale.
Modulul termoelectric format din termocupluri este fabricat într-o singură carcasă de mici dimensiuni. Prin conectarea lor în serie sau în paralel, este posibil să se obțină un efect de răcire sporit sau generarea de energie electrică. În modul de răcire, terminalul pozitiv al matricei este conectat la prima pereche cu un conductor de tip n, iar terminalul negativ este conectat la conductorii de tip p. O ceramică specială pe bază de oxid și nitrură de aluminiu este utilizată ca garnituri exterioare. Acest lucru asigură cea mai bună performanță de transfer termic pe ambele părți, atât la temperaturi ridicate, cât și la temperaturi scăzute.
Numărul de termocupluri dintr-un modul este nelimitat și poate fi de până la câteva sute. Cu cât sunt mai multe, cu atât se simte mai bine efectul de răcire. Pentru a crește eficiența elementului Peltier, pe partea rece a acestuia este atașat un radiator cu cea mai mare suprafață de transfer termic. Diferența de temperatură dintre garnituri trebuie să fie de cel puțin două zeci de grade.
Atunci când se aplică tensiune la căptușeli, o parte devine fierbinte, iar cealaltă parte devine rece. Atunci când polaritatea tensiunii de alimentare este inversată, temperatura plăcilor se inversează.
Având în vedere complexitatea și complexitatea tehnologică, nu este posibil să faceți un element termoelectric cu propriile mâini. Dar totuși există oameni pricepuți care își oferă dezvoltările. Efectul este observat, dar pentru a crește eficiența fără un laborator special de cercetare este imposibil de obținut. Este chiar posibil să găsiți un videoclip pe această temă cu un ghid pas cu pas.
Caracteristici ale elementului Peltier
La caracteristicile elementului bazat pe perechi bimetalice ar trebui să fie atribuite:
- Compactitate. În comparație cu efectul termoelectric pe care îl are dispozitivul, elementul Peltier are dimensiuni nesemnificative, dar vă permite să reduceți temperatura microprocesorului cu zeci de grade, ceea ce simplifică semnificativ sistemele de răcire.
- Nu necesită utilizarea ventilatoarelor. Datorită absenței componentelor mobile și rotative, întregul dispozitiv nu creează zgomot și interferențe inutile, care pot afecta în mare măsură funcționarea componentelor.
- Prin conectarea în cascadă a mai multor termoelemente, se poate obține o eficiență sporită a răcirii CPU la costuri minime.
- În plus față de un răcitor, elementul Peltier poate fi utilizat și ca dispozitiv de încălzire de urgență prin inversarea polarității pe garnituri.
Afișajul formulei
Efectul Peltier este fluxul de curent prin contactul dintre două metale cu conductivități diferite. Rezultatul este căldură sau frig, în funcție de direcția de curgere a curentului.
În termeni formulaici, efectul Peltier poate fi descris astfel
Q p=P12 j , unde P12 este coeficientul Peltier . Indicele depinde de tipul de metal utilizat, de proprietățile sale termoelectrice.
În plus față de avantaje, pot fi identificate unele dezavantaje în dispozitiv, cărora ar trebui să li se atribuie:
Eficiență scăzută. Pentru a obține o diferență semnificativă de temperatură, este necesar să se aducă un curent suficient de mare la garnituri.
Pentru a disipa eficient energia termică, este necesar să se prevadă un radiator.
Modul generator al elementului Peltier
Descoperirea lui Jacques-Charles Peltier a răsturnat literalmente lumea, deoarece dispozitivul poate fi utilizat ca generator universal de căldură și frig. În plus față de aceste funcții, a fost remarcat un alt efect important — modul generator. Dacă partea caldă a dispozitivului este încălzită și partea rece este răcită, apare o diferență de potențial la borne, iar când circuitul este închis, curentul începe să curgă.
Un generator bazat pe un element Peltier poate fi realizat cu propriile mâini și nu sunt necesare abilități speciale. Dar merită să înțelegeți că materialul utilizat de dezvoltatorii chinezi nu are caracteristici ideale care să vă permită să obțineți energie maximă. Modulele termoelectrice disponibile la vânzare vor fi suficiente pentru:
- încărcarea dispozitivelor mobile;
- alimentarea iluminatului cu LED-uri;
- realizarea unui receptor radio autonom și în alte scopuri.
Pe acest subiect, puteți găsi o mulțime de videoclipuri cu o descriere detaliată a tuturor pașilor. Prin urmare, dacă doriți să faceți un modul termoelectric pentru a obține energie, este destul de realist.
Primul lucru de făcut este să comandați numărul necesar de elemente Peltier, luând în considerare caracteristicile acestora. Un dispozitiv cu o putere de 10 W pe același e — Bay costă 15 $. Și acest lucru va fi destul de suficient pentru a încărca smartphone-uri. Apoi, este necesar să se asigure o disipare eficientă a căldurii. În acest scop, puteți proiecta un sistem de răcire cu lichid cu circulație naturală. Iar partea fierbinte poate fi încălzită de orice sursă de căldură, inclusiv focul deschis. Ca rezultat, orice radioamator se poate face un generator termoelectric excelent, care poate fi luat cu el într-o excursie de camping, pescuit sau dacha.
O celulă-celulă standard produce 5 V și 1 W de putere, ceea ce este suficient pentru o lumină mică. De exemplu, pentru realizarea unei torțe încălzite manual. Sunt disponibile și celule gata făcute cu o tensiune de ieșire de până la 12 V.
Soba termoelectrică portabilă cu modul generator
Astăzi puteți găsi o mulțime de modalități de a face cu propriile mâini un generator termoelectric destul de eficient bazat pe un element Peltier. Ca una dintre ele — o sobă portabilă cu un cuptor de la o unitate veche de alimentare a computerului. Pe o parte a carcasei atașează elementul termoelectric Peltier în sine prin pastă termică cu un radiator de dimensiuni impresionante. Această configurație vă va permite să obțineți căldură oriunde doriți, să gătiți alimente și să vă încărcați telefonul.
