Peltier modul: specifikacije

Termoelement (Peltier modul) radi na principu suprotno efektu termoelementa, pojavu temperaturne razlike kada protiče električna struja.

Kako funkcioniše Element Peltier?

Jednostavno je koristiti Peltier modul, čiji princip je izvlačenje ili apsorbovanje toplote u trenutku kontakta različitih materijala kada struja prolazi kroz njega . Gustina energetskog toka elektrona pre i posle kontakta je različita. Ako je izlaz manje, onda je toplota. Kada elektroni u kontaktu usporavaju električno polje, oni prenose kinetičku energiju na kristalno rešetku, zagrevajući ga. Ako se ubrzaju, toplota se apsorbuje. Ovo je zbog činjenice da deo energije uzima iz kristalne mreže i njegovo hlađenje se odvija.

U velikoj mjeri, ova pojava je inherentna u poluprovodnicima, što se objašnjava velikom razlikom u zaduženoj.

Modul Peltier, čija je primjena predmet našeg pregleda, koristi se u razvoju termoelektričnih rashladnih uređaja (TEM). Najjednostavnije od njih se sastoje od dva poluprovodnika p i n tipova, povezanih u nizu kroz bakarne kontakte.

Ako se elektroni pomeraju od poluprovodnika "p" do "n", pri prvom prelazu sa metalnim mostom rekombiniraju se sa oslobađanjem energije. Sledeći prelaz iz poluprovodnika "p" na bakarni provodnik praćen je "vučenjem" elektrona kroz kontakt pomoću električnog polja. Ovaj proces dovodi do apsorpcije energije i hlađenja područja oko kontakta. Slično tome, procesi se javljaju na sledećim prelazima.

Sa rasporedom zagrejanih i hlađenih kontakata u različitim paralelnim ravninama, dobivaće se praktična realizacija metoda. Poluprovodnici su napravljeni od selena, bizmuta, antimona ili telurija. Peltier modul prilagođava veliki broj termoelektrana postavljenih između ploča od keramičkih nitrida ili aluminijumskih ploča.

Faktori koji utiču na efikasnost TEM-a

• Trenutna snaga.
• Broj termoelera (do nekoliko stotina).
• Vrste poluprovodnika.
• Brzina hlađenja.

Velike vrijednosti još uvijek nisu postignute zbog niske efikasnosti (5-8%) i visoke cijene. Da bi TEM uspješno funkcionisao, neophodno je osigurati efikasno uklanjanje topline sa zagrejane strane. Ovo stvara poteškoće u praktičnom izvođenju ove metode. Ako menjate polaritet, hladne i vruće strane se međusobno menjaju.

Prednosti i mane modula

Potreba za TEM pojavila se s pojavom elektronskih uređaja koji zahtijevaju miniaturne sisteme hlađenja. Prednosti modula su:

• Kompaktnost;
• Odsustvo mobilnih veza;
• Modul Peltier ima reverzibilan princip kada je polaritet obrnut;
• Jednostavnost kaskadnih veza za povećanje snage.

Glavni nedostatak modula je niska efikasnost. Ovo se manifestuje u velikoj količini snage kada se postigne potreban efekat hlađenja. Osim toga, ona ima visoke troškove.

TEM aplikacija

Peltier modul se primarno koristi za rashladne čipove i male dijelove. Početak je postavljen za rashladne elemente vojne opreme:

• Microcircuits;
• Infracrveni detektori;
• Elementi lasera;
• Kvarcni generatori.

Peltier termoelektrični modul postepeno je počeo da se koristi u kućnim aparatima: za stvaranje frižidera, klima uređaja, generatora, termostata. Njegova glavna svrha je da ohladi male predmete.

CPU hlađenje

Glavne komponente računara se stalno poboljšavaju, što dovodi do povećanja disipacije toplote. Zajedno sa njima, rashladni sistemi razvijeni su korišćenjem inovativnih tehnologija, sa modernim sredstvima kontrole. Primjena Peltier modula u ovoj oblasti nalazi se prvenstveno u hlađenju mikročaja i drugih radio komponenata. Sa prisilnim načinima overklokovanja mikroprocesora tradicionalni hladnjaci više ne mogu da se nose. I povećanje frekvencije procesora omogućava povećanje brzine.

Povećanje brzine ventilatora rezultira značajnim šumom. Eliminiše se upotrebom Peltier modula u kombinovanom sistemu hlađenja. Na taj način su vodeće kompanije brzo savladale proizvodnju efikasnih sistema za hlađenje, koje su postale veoma popularne.

Sa procesorima, toplotu obično odvajaju hladnjaci. Protok vazduha se može usisati spolja ili iz unutrašnjosti sistemske jedinice. Glavni problem je da temperatura vazduha ponekad nije dovoljna za hladnjak. Zbog toga su TEM-i koristili za hlađenje protoka vazduha koji ulazi u sistemsku jedinicu, čime se povećava efikasnost razmene toplote. Dakle, ugrađeni klima uređaj je asistent tradicionalnog sistema za hlađenje računara.

Sa obe strane modula montirani su aluminijumski radijatori. Sa strane hladne ploče, vazduh se pumpa na procesor radi hlađenja. Nakon što oduzme vrućinu, drugi ventilator ga duva kroz hladnjak na vrućoj ploči modula.

Moderni TEM kontroliše elektronski uređaj s senzorom temperature, pri čemu je stepen hlađenja proporcionalan zagrevanju procesora.

Aktiviranje hlađenja procesora stvara i neke probleme.

1. Jednostavni Peltier moduli za hlađenje su dizajnirani za kontinuirani rad. Uz smanjenu potrošnju energije, rasipanje toplote se takođe smanjuje, što može dovesti do kristalnog prekomernog hladjenja i naknadnog viska CPU-a.
2. Ako rad hladnjaka i frižidera nije pravilno usklađen, on može da ide u režim grejanja umesto hlađenja. Izvor dodatne toplote će dovesti do pregrevanja procesora.

Prema tome, savremenim procesorima su potrebne napredne tehnologije hlađenja s kontrolom samih modula. Slične promjene u režimu rada se ne pojavljuju kod video kartica, što zahtijevaju i intenzivno hlađenje. Prema tome, TEM je idealan za njih.

Auto-frižider sa vlastitim rukama

Sredinom prošlog veka domaća industrija pokušala je da ovlada proizvodnjom malih frižidera na osnovu efekta Peltiera. Postojeće tehnologije tog vremena to nisu dozvolile. Sada je odvraćanje uglavnom visoka cena, ali pokušaji se nastavljaju, a uspjeh je već postignut.

Široka proizvodnja termoelektričnih uređaja vam omogućava da svojim vlastitim rukama kreirate mali frižider, pogodan za upotrebu u automobilima. Njegova osnova je "sendvič", koji se obavlja na sledeći način.

1. Na gornji radijator se nanosi sloj toplotno provodljive paste tipa KPT-8, a Peltier modul se spaja na jednoj strani keramičke površine.
2. Slično tome, drugi donji radijator je pričvršćen sa donje strane, namijenjen za postavljanje u odjeljak za frižider.
3. Cijeli uređaj je čvrsto komprimovan i osušen 4-5 sati.
4. Na oba radijatora ugrađeni su hladnjaci: gornja će ukloniti toplotu, a niža - izjednačiti temperaturu u odjeljku za frižider.

Telo frižidera napravljeno je toplotno izolacionim slojem. Važno je da je čvrsto zatvoren. Da biste to uradili, možete koristiti konvencionalnu plastičnu kutiju za alat.

Snabdevanje 12 V se isporučuje iz sistema vozila. Može se napraviti od 220 V AC mreže sa napajanjem. Šema za pretvaranje AC u DC je najjednostavnija. Sadrži ispravljačke mostove i kondenzator koji pulsira. Važno je da ne prelaze 5% nominalne vrijednosti na izlazu, u suprotnom smanjena je efikasnost uređaja. Modul ima dva terminala obojenih žica. Crveno je uvek povezano "plus", crno - "minus".

Snaga TEM-a treba da odgovara zapremini kutije. Prve tri cifre oznake označavaju broj parova poluprovodničkih elemenata traga unutar modula (49-127 i više). Trenutna jačina se izražava poslednje dve cifre oznake (od 3 do 15 A). Ako napajanje nije dovoljno, potrebno je lepiti drugi modul na radijatorima.

Obrati pažnju! Ako struja premaši snagu elementa, zagrijat će se sa obe strane i brzo se ne uspjeti.

Peltier modul: generator električne energije

TEM se može koristiti za generisanje električne energije. Da biste to uradili, napravite temperaturnu razliku između ploča, a termoelementi koji se nalaze između njih će proizvesti električnu struju.

Za praktičnu upotrebu potrebno vam je TEM od najmanje 5 V. Potom se može koristiti za punjenje mobilnog telefona. Zbog niske efikasnosti Peltier modula, pretvarač DC-to-DC je potreban. Da biste izgradili generator, biće vam potrebno:

• 2 modula Peltier TES1-12705 sa veličinom ploča 40x40 mm;
• Pretvarač EK-1674;
• Aluminijumske ploče debljine 3 mm;
• Posuda za vodu;
• Ljepilo otporno na toplotu.

Između ploča nalaze se dva modula na lepku, a onda je cela struktura fiksirana na dnu panela. Ako je napunjena vodom i zapaljena, dobićete neophodnu temperaturnu razliku, stvarajući EMF od oko 1,5 V. Povezivanjem modula na konverter za povećanje, možete povećati napon na 5 V koji je potreban za punjenje baterije telefona.

Što je veća razlika u temperaturi između vode i donje grejne ploče, to je efikasniji generator. Zbog toga moramo pokušati smanjiti zagrijavanje vode na različite načine: kako bi to protekao, često zamjenjuje svežom itd. Efektivno sredstvo za povećanje temperaturne razlike je kaskadiranje modula kada se nadovezuju jedno na drugo. Povećavanje ukupnih dimenzija uređaja omogućava vam da postavite više ploča između ploča i time povećate ukupnu snagu.

Kapacitet generatora će biti dovoljan za punjenje malih baterija, rada LED lampi ili radio prijemnika. Obrati pažnju! Za stvaranje termičkih generatora potrebni su vam moduli koji mogu raditi na 300-400 ⁰ C! Ostali su pogodni samo za probne testove.

Za razliku od drugih načina alternativne proizvodnje električne energije, oni mogu raditi dok voze, ako stvarate nešto poput katalitičkog grijača.

Domaći Peltier moduli

TEM svoje proizvodnje pojavio se na našem tržištu ne tako davno. Oni su veoma pouzdani i imaju dobre karakteristike. Peltier modul, koji je u velikoj meri, meri 40x40 mm. Dizajniran je za maksimalnu struju od 6 A i napon do 15 V.

Domaći Peltier modul može se kupiti za malu cenu. Sa potrošnjom od 85 W, ona stvara pad temperature od 60 ^° C. Zajedno sa hladnjakom je u mogućnosti da zaštiti od pregrevanja procesora sa raspršenom snagom od 40 vati.

Karakteristike modula vodećih kompanija

Strani uređaji su prisutni na tržištu u većoj varijanti. Za zaštitu procesora vodećih kompanija, Peltier modul se koristi kao frižider RAX56V, čija cijena je 35 dolara sa ventilatorom.

Veličina 30x30 mm, održava temperaturu procesora ne više od 63 ^° C sa izlaznom snagom od 25 vati. Za napajanje dovoljno napona 5 V, a struja ne prelazi 1,5 A.

Peltier PA6EXB modul, koji obezbeđuje normalan temperaturni režim s rasipanjem snage od 40 W, pogodan je za hlađenje procesora. Površina modula je 40x40 mm, a potrošnja struje je do 8 A. Pored impresivnih dimenzija - 60x60x52.5 mm (zajedno sa ventilatorom) - uređaj zahteva slobodan prostor oko njega. Njena cena je 65 dolara.

Kada se koristi Peltier modul, tehničke karakteristike Peltier modula treba da budu u skladu sa potrebama hlađenih uređaja. Nije prihvatljivo da imaju suviše nisku temperaturu. To može dovesti do kondenzacije vlage, koja štetno djeluje na elektroniku.

Moduli za proizvodnju generatora, kao što su TES1-12706, TES1-12709, karakterišu veća snaga - 72 W i 108 W respektivno. Odlikuju se markiranjem, koje se uvijek primjenjuju na vruću stranu. Maksimalna dozvoljena temperatura vruće strane je 150-160 ^° C. Što je veća razlika u temperaturi između ploča, to je veći izlazni napon. Uređaj radi pri maksimalnoj temperaturnoj razlici od 600 ^° C.

Modul Peltier može se kupiti jeftino - oko 10 USD ili manje po komadu, ako je dobro videti. Često često, prodavci značajno precenjuju cene, ali možete ih naći nekoliko puta jeftinije, ako kupite na prodaju.

Zaključak

Efekat Peltiera je pronašao primjenu u stvaranju malih frižidera koje zahtijeva savremena tehnologija. Reversibilnost procesa omogućava proizvodnju mikroelektrodnih postrojenja, koje zahtevaju punjenje elektronskih uređaja.

Za razliku od drugih načina alternativne proizvodnje električne energije, mogu raditi dok voze, ako je ugrađen katalitički grejač.