Зарядное пельтье своими руками

Элемент пельтье своими руками

В английском языке термин упоминается как ТЕС — термоэлектрический охладитель. Элемент пельтье своими руками представляет собой температурно электрический преобразователь, который работает по принципу возникновения разницы температур в момент подачи электрического тока. Возможно ли собрать его самостоятельно и какое применение ему найти?

Элемент пельтье своими руками

Изготовить устройство в домашних условиях практически невозможно, тем более это не имеет особого смысла, учитывая его невысокую рыночную стоимость.

Но большинство умельцев все же предпочитает мастерить элемент пельтье своими руками, ссылаясь на ряд его достоинств:

1. Компактность, удобство установки на самодельное электронное плато.
2. Отсутствие движущихся деталей, что увеличивает сроки его эксплуатации.
3. Возможность соединения нескольких элементов в каскадной схеме для снижения очень больших температур.

Тем не менее, пельтье своими руками имеет определенные недостатки: низкий коэффициент полезного действия (КПД), необходимость подачи высокого тока для получения заметного перепада температуры, сложность отведения тепловой энергии от охлаждаемой поверхности.

Рассмотрим на примере схем, как сделать пельтье своими руками:

• Задействовать его в качестве детали термоэлектрического генератора, согласно рисунку подключения.
• Собрать простой преобразователь на микросхеме ИМС L6920 (рисунок 1).

Рисунок 1. Элемент пельтье своими руками: универсальная схема

Далее стоит следовать простой инструкции, как сделать пельтье своими руками:

1. Подать на вход получившегося преобразователя напряжение диапазоном 0.8-5.5В, чтобы иметь на выходе стабильные 5В.
2. При использовании устройства обычного типа — поставить лимит температуры нагреваемой стороны в 150 градусов.
3. Для калибровки — в качестве источника тепла использовать емкость с кипящей водой, которая точно не нагреется свыше 100 градусов.

Описание технологии и принцип действия

Способ работы термоэлектрического охладителя достаточно прост. Эффект пельтье своими руками основывается на контакте двух проводников тока, обладающих разным уровнем энергии электронов в зоне своей проводимости.

Рисунок 2. Принцип действия элемента

При подаче электротока через такую связь, электрон приобретает высокую энергию, позволяющую ему перейти в более высокоэнергетическую зону проводимости второго полупроводника. Когда эта энергия поглощается, происходит остуживание места охлаждения проводников (рисунок 2).

Посмотрев пельтье своими руками видео, можно сделать определенные выводы о принципе его действия:

1. Величина подаваемого тока будет пропорциональной степени охлаждения — если с одной стороны модуля сделать хороший теплоотвод, при использовании радиаторных схем, его холодная сторона обеспечит максимально низкую температуру.
2. При смене полярности тока — нагревающая и охлаждающая плоскости меняются метами.
3. При контакте объекта с металлической поверхностью, он становится настолько мал, что его нельзя увидеть на фоне омического нагрева, других эффектов теплопроводности, поэтому на практике применяют два полупроводника.
4. Благодаря разнообразному количеству термопар — от 1 до 100, можно добиться практически любого показателя холодильных мощностей.

Технические характеристики элемента пельтье

Компонент получил широкое применение в различных холодильных схемах.

Что неудивительно, так как пельтье своими руками имеет следующие технические характеристики:

1. Способен достигнуть низких температур, что служит отличным решением для охлаждения электрических приборов и тех оборудования, подвергающегося нагреву.
2. Прекрасно выполняет работу обычного куллера, что делает возможным его установку в современные звуковые и акустические системы.
3. Абсолютно бесшумен — в процессе работы не издает никаких посторонних и интенсивных звуков.
4. Обладает мощной теплоотдачей при сохранении нужной температуры на радиаторе достаточно продолжительное время.

Холодильник на элементах пельтье своими руками

Чтобы собрать холодильный агрегат вам понадобятся достаточное количество электрических проводников и специальные инструменты (рисунок 3).

Холодильник на пельтье своими руками требует особого подхода к сборке и используемым материалам:

1. Основой для платы должна служить прочная керамика;
2. Для максимального температурного перепада надо подготовить не менее 20 связей;
3. Правильные расчеты — залог увеличения коэффициента полезного действия на 70%;
4. Наибольшую мощность используемому оборудованию даст фреон;
5. Самодельный модуль устанавливается возле его испарителя, рядом с мотором;
6. Монтаж производится стандартным набором инструментом с применением прокладок;
7. Они необходимы для изолирования рабочей модели от пускового реле;
8. Изоляция понадобится и для самой проводки, перед ее подключением к компрессору;
9. Чтобы избежать короткого замыкания, сила предельного напряжения звонится тестером.

Рисунок 3. С помощью элемента пельтье можно легко собрать походный холодильник

Подобную схему можно применить для автомобильного охладителя. Автохолодильник пельтье своими руками собирается на керамической плате толщиной не менее, чем 1 миллиметр. В нем используются медные немодульные связи с пропускной способностью в 4А и применяются проводники с маркировкой «ПР20», подходящие для контактов разного типа. Для соединения устройства с конденсатором используют обычный паяльник.

Кондиционер пельтье своими руками

В данном случае, для изделия могут применяться только проводники типа «ПР12» (рисунок 4).

Кондиционер пельтье своими руками собирается только на них, так как они выдерживают аномальные температуры и выдают напряжение до 23В:

1. Применяется в основном для охлаждения компьютерных видеокарт.
2. Его сопротивление колеблется в пределах 3 Ом.
3. Температурный перепад равен 10 градусам, а КПД — 65%.
4. Для него требуется 14 медных проводничков.
5. Для подключения задействуется немодульный переходник.
6. Устройство монтируется рядом с встроенным кулером на видеокарте.
7. Конструкция крепится металлическими уголками и обычными гайками.

Рисунок 4. Элемент используется и для создания портативных кондиционеров

Если во время работы кондиционера замечаются сильные посторонние шумы, другие нехарактерные звуки — он проверяется на работоспособность мультиметром.

Генератор пельтье своими руками

Самостоятельно собрать подобный прибор не так и сложно. Генератор пельтье своими руками имеет свои особенности: производительность собранного устройства поднимается на 10% за счет большего охлаждения мотора, но нагревать основные комплектующие до показателя свыше 200 градусов не рекомендуется. Прибор выдерживает максимальную нагрузку в 30А, а его сопротивление способно составлять 4Ом благодаря большему количеству проводников (рисунок 5).

Стоит помнить, что генератор на элементах пельтье своими руками:

1. Имеет температурное отклонение в системе, примерно равное 13 градусам.
2. В большинстве случаев сборки и разборки конструкции, статор им не мешает.
3. Модуль крепится непосредственно к ротору, для чего нужно отсоединять центральный вал.
4. Во избежание нагрева роторной обмотки от индуктора, следует использовать керамические пластины.

Рисунок 5. Элемент пельтье поможет создать походный генератор

Теплогенератор на пельтье своими руками собирается из двух пластин 10*10см, толщиной в 1мм, закрепленных термопастой, которые закрывают собой четыре искомых модуля. Поверх них ставится консервная банка или любая другая емкость для розжига огня, которая обеспечит 170-180 градусов. К нижней части одной из пластин прикрепляется при помощи винтов медный или алюминиевый радиатор. К нему присоединяется еще одна пластинка 20*12см, к которой крепится еще одна такая деталь. На нее устанавливается заводской кожух от аккумулятора, к которому припаивается разъем для зарядки смартфона.

Осушитель пельтье своими руками

В отличие от того же кондиционера, реализация этой идеи вполне себя оправдывает. Осушитель пельтье своими руками имеет простую конструкцию и низкую себестоимость, а его охлаждающий модуль понижает температуру радиатора ниже точки росы, что приводит к оседанию на нем влаги, содержащейся в воздухе, проходящем через прибор. Далее — осевшая вода отправляется в специальный накопитель (рисунок 6).

Осушитель воздуха своими руками пельтье:

1. Подключается без проблем — на провода выходов подается постоянное напряжение, величина которого прописана в его даташит.
2. Имеет стандартную полярность — красный проводок идет на плюс, черный — на минус, если их перепутать охлаждаемая и нагреваемая поверхности поменяются местами.
3. Проверяется тактильно — при подключении к источнику напряжения одна сторона будет холодной, вторая — теплой.
4. Если источника тока поблизости нет — подключаем щупы к выводам модуля и подносим зажженную спичку или зажигалку к одной из сторон, наблюдаем за показаниями прибора.

Рисунок 6. Схема сборки осушителя воздуха

Как подключить элементы пельтье на модуле

Если речь идет о простом регуляторе, сложностей в подключении при наличии схемы возникнуть не должно. Модуль пельтье своими руками состоит из двух металлических пластинок и проводки с контактами. Для ее установки готовят проводники «РР» и располагают их у основания. Для контроля за температурным режимом применяют на выходе полупроводники. Чтобы собрать все компоненты воедино используют паяльник средней мощности. В последнюю очередь подсоединяют два провода, по которым проходит электроток.

Модуль пельтье своими руками имеет следующие нюансы подключения:

1. Первый токопроводящий провод монтируется у нижнего основания конструкции.
2. Он фиксируется возле крайнего проводящего звена.
3. При этом стоит избегать любых соприкосновений с металлической деталью.
4. Далее крепится второй такой проводок в верхней части.
5. Его фиксируют аналогично предыдущему.

Тестируем модуль пельтье, собранный своими руками

Учитывая простоту сборки, самостоятельно изготовить приспособление не сложно. Протестировать элемент пельтье своими руками из диодов, как и любой другой, тоже не представляет труда. Главное на начальных этапах использовать правильные материалы — подготовить две металлические пластины и проводку с нужными контактами, полупроводники с маркировкой «РР». Проверить все на исправность можно при помощи мультиметра или обычного тестера, при этом диоды должны светиться при подключении устройства к сети.

Как показывает пельтье своими руками видео, для теста необходимо:

1. Перед пуском стоит устранить любые сторонние соприкосновения с металлической деталью и проверить надежность крепления проводов, качество пайки схем.
2. Функциональность готового устройства, проверенного на предмет технических несоответствий, проверяется тестером.
3. Прибору присоединяется два проводка и проверяется вольтаж — отклонения напряжения будут составлять примерно 23В.
4. Если в результате, одна из сторон отдает тепло, а другая остается холодной, то ваша конструкция собрана верно.

Источник

Зарядное устройство для мобильного телефона на основе элемента пельтье

В этом видео рассказано, как сделать простейшее зарядное устройство для мобильного телефона без использования сложных частей, на элементах Пельтье.

Немного информации о модулях и их назначении

Если взять определение из Википедии, то это термоэлектрический преобразователь, в своей работе основанный на действии разницы температур. Если говорить простым языком, то при подаче электрического тока на контакты элемента на его сторонах возникает разница температур.

Модуль Пельтье может работать и в обратную сторону. То есть при нагревании одной стороны и при охлаждении другой, вырабатывается электрический ток, его можно снять с проводов. Этот эффект будет использоваться в зарядном устройстве, который рассмотрен в видео уроке.

Зарядные устройства и модули Пельтье недорогие в этом китайском магазине. Для него продается кулер охлаждения.

Используется Пельтье в кулерах, автомобильных холодильниках и других устройствах. Его положительной стороной является маленький размер при довольно высокой эффективности и маленьких размерах. В нем нет каких-либо движущихся частей, газов, жидкостей. КПД данного устройства все же ниже, чем на других компрессорных установках. Из-за этого потребляемая мощность у элемента Пельтье довольно высока.

Зарядка на Пельтье с преобразователем на 5 В

В зарядном устройстве, которое рассмотрено в статье, используется преобразователь напряжения на 5 вольт. Это напряжение является стандартом для USB выходов, к которым подключаются мобильные телефоны.

Проверка мощности

Рассмотрим, как зарядка работает. Подключим телефон, который специально приготовлен для опыта. Одной стороной элемент приклеивается на алюминиевый радиатор с помощью термопасты. Эта сторона будет охлаждаться. На другую сторону будет установлена кружка с чаем, который нагрет до 70 градусов.

Видно, что устройство вырабатывает электрический ток, началась подача питания на телефон. Если учесть, что комнатная температура приблизительно 20 градусов Цельсия, а с учетом того, что кружка нагрета до 70 градусов, разницы в 50 градусов достаточно для восстановления заряда акб смартфона. Если убрать горячую кружку, индикация восстановления батареи через некоторое время пропадет.

Мощное устройство для планшета на Пельтье тут.

Можно ли сделать зарядку для телефона из одного элемента Пельтье

Став активно изучать альтернативные источники энергии, я наткнулся на такую интересную деталь как элемент Пельтье. Сборок термогенераторов, где в основе используется именно он, можно встретить просто огромное количество. Мне стало интересно, можно ли собрать походную установку на одном элементе с возможностью зарядки телефона. Итак, давайте посмотрим, что у меня получилось.

Введение

Если вы не в курсе что такое элемент Пельтье, то вы можете узнать о нем по этой ссылке (не забудьте потом вернуться и посмотреть что получилось). Если же сказать вкратце, то данное изделие активно используется в мобильных охлаждающих установках как основной элемент генерации холода. При подаче на него питания в 12 Вольт одна сторона изделия нагревается, а другая охлаждается.

Мы же будем использовать обратный эффект, когда при нагреве одной пластины и охлаждении другой происходит генерация электрической энергии. Как говорится: поехали.

Первый эксперимент

Теоретическая часть

Так как у нас изделие планируется мобильное, то лепить на него многокилограммовый радиатор с одной стороны и мангал с другой не будем, а остановимся на очень простой (я бы сказал даже примитивной) сборке из пары медных пластин, небольшого компьютерного радиатора и моторчика с пропеллером.

Для того, чтобы совместить моторчик и радиатор проделываем следующие манипуляции:

Примечание. Моторчик был заказан на сайте Алиэкспресс. Запускается он при напряжении 0,4 Вольта, а при напряжении 3,7 – 4, 2 Вольта его потребление составляет 0,08-0,1 Ампера.

После того, как активное воздушное охлаждение будет готово, фиксируем наш элемент Пельтье между алюминиевых пластин, а сверху закрепляем радиатор с активным охлаждением. При этом, конечно, не забываем обрабатывать места соединения термопастой.

Итак, теперь нужно разобраться с нашими проводами. Так как с моторчика выходят довольно короткие два конца, то наращиваем их и изолируем с помощью термоусадочной трубки.

Так как я хочу попробовать заряжать именно сотовый телефон, то нам потребуется повышающий блок до 5 Вольт с выходом USB. У меня был в наличии вот этот модуль:

Он способен поднять напряжение только с 1,5 вольт (надеюсь у меня получится выдавить с элемента необходимое напряжение).

Итак, просто припаиваем концы проводов, выходящие из элемента Пельтье.

Примечание. Для того, чтобы определить какой конец у элемента Пельтье будет минусом, а какой плюсом просто подвергните кратковременному нагреву одну из пластин и с помощью мультиметра проверьте напряжение: черный щуп к черному проводу, красный к красному. Если на дисплее будет значение с минусом, то просто переверните сам элемент Пельтье и нагревайте другую сторону. Тогда напряжение будет соответствовать маркировке проводов (красный – плюс, черный – минус).

Практический опыт

Итак, установка готова приступаем к проверке. Для этого установку поставим на подставку, а внизу зажжем свечи для нагрева.

Скажу сразу, как я не бился, но выше чем 1,1 Вольта я не смог выжать из установки. Поэтому повышающий блок даже не запустился.

Промежуточный итог

Конечно, если использовать повышающий блок с 0,6 Вольт до 2,5 Вольт можно запитать, например, светодиодную лампочку, но вот о зарядке телефона речи вообще не идет.

А все дело (скорее всего) в крайне неэффективном воздушном охлаждении. Давайте все-таки запустим этот повышающий блок.

Эксперимент второй

Итак, я решил заменить неэффективное воздушное охлаждение на водяное.

Воду я специально охладил до почти нулевой отметки и преобразовал установку в следующий вид:

Приступаем

Налив воду и поместив установку на огонь, я получил следующий результат:

Теперь элемент на холостом ходу выдает чуть больше 3 Вольт, а подсоединенный USB тестер показал, что на выходе есть 5 Вольт, но подсоединив телефон я был разочарован.

За полчаса эксперимента индикатор зарядки не сдвинулся ни на один процент.

Выводы

Выполнив два опыта, я пришел к выводу, что зарядить телефон с помощью одного элемента Пельтье просто невозможно, даже сменив воздушное охлаждение на более эффективное водяное. Поэтому на одном элементе Пельтье можно собрать лишь скромную подсветку (ночник) и не более. В следующих статьях я будет проверен в работе термоэлектрический генератор Seebeck, так что присоединяйтесь.

Источник