Peltier modul: specifikace

Termočlánky (Peltierův modul) pracuje na principu termočlánku opačný efekt - vzhled rozdílu teplot, když je elektrický proud.

Jak funguje Peltierův prvek?

Je velmi jednoduché používat modul Peltier, jehož principem je vytěžování nebo absorpce tepla v okamžiku kontaktu různých materiálů při jeho průchodu proud. Hustota energetický tok elektronů před a po kontaktu je jiný. Je-li výstup nižší, uvolní se teplo. Když jsou elektrony v kontaktu zpomalovány elektrickým polem, přenášejí kinetickou energii na krystalovou mřížku a otevírají ji. Pokud jsou zrychleny, absorbuje se teplo. To je způsobeno skutečností, že část energie je převzata z krystalové mřížky a její chlazení probíhá.

Tento jev je do značné míry neoddělitelný od polovodičů, což je vysvětleno velkým rozdílem v poplatcích.

Modul Peltier, jehož použití je předmětem našeho posouzení, se používá při vývoji termoelektrických chladicích zařízení (TEM). Nejjednodušší z nich sestává ze dvou polovodičů typu p a n, které jsou zapojeny do série měděnými kontakty.

Pokud se elektrony pohybují od polovodiče "p" k "n", na prvním přechodu s kovovým mostem se rekombinují s uvolněním energie. Další přechod z polovodičového "p" na měděný vodič je doprovázen "vytáhnutím" elektronů prostřednictvím kontaktu elektrickým polem. Tento proces vede k absorpci energie a chlazení oblasti kolem kontaktu. Podobně se na následujících přechodech vyskytují procesy.

S uspořádáním vyhřívaných a chlazených kontaktů v různých paralelních rovinách se získá praktická realizace metody. Polovodiče jsou vyrobeny ze selenu, bismutu, antimonu nebo teluru. Peltier modul obsahuje velký počet termočlánků umístěných mezi keramickým nitridem nebo hliníkovými deskami.

Faktory ovlivňující účinnost TEM

• Současná síla.
• Počet termočlánků (až několik set).
• Druhy polovodičů.
• Rychlost chlazení.

Velké hodnoty dosud nebyly dosaženy díky nízké účinnosti (5-8%) a vysokým nákladům. Aby TEM úspěšně fungovala, je nutné zajistit dostatečné odvod tepla z ohřívané strany. To vytváří potíže v praktickém provedení tohoto způsobu. Změníte-li polaritu, chladné a horké strany se navzájem mění.

Výhody a nevýhody modulů

Potřeba TEM se objevila s příchodem elektronických zařízení, která vyžadují miniaturní chladicí systémy. Výhody těchto modulů jsou:

• kompaktnost;
• absence mobilních připojení;
• Peltierův modul má reverzibilní princip obrácení polarity;
• jednoduchost kaskádových spojů pro zvýšení výkonu.

Hlavní nevýhodou modulu je nízká účinnost. To se projevuje ve velkém výpadku energie, když se dosáhne požadovaného účinku chlazení. Kromě toho má vysoké náklady.

Aplikace TEM

Peltier modul se používá především pro chlazení třísek a malých dílů. Začátek byl položen na chlazení prvků vojenské techniky:

• mikroobvody;
• infračervené detektory;
• prvky lasery;
• křemenné generátory.

Peltier termoelektrický modul se postupně začal používat v domácích spotřebičích: pro výrobu chladniček, klimatizačních zařízení, generátorů, termostatů. Jeho hlavním účelem je ochlazení malých předmětů.

Chlazení procesoru

Hlavní součásti počítačů se neustále zlepšují, což vede ke zvýšení rozptylu tepla. Spolu s nimi jsou chladicí systémy vyvíjeny s využitím inovativních technologií s moderními prostředky řízení. Aplikace Peltier modulu v této oblasti se objevuje především při chlazení mikroobvodů a dalších rádiových komponent. Díky nuceným režimům přetaktování mikroprocesorů tradiční chladiče již nemohou vydržet. A zvýšení frekvence procesorů umožňuje zvýšit jejich rychlost.

Zvýšení rychlosti ventilátoru vede k výraznému šumu. Odstraní se pomocí Peltierova modulu v kombinovaném chladicím systému. Tímto způsobem vedoucí společnosti rychle zvládly výrobu účinných chladicích systémů, které se staly velkým požadavkem.

U procesorů je chlazení obvykle vydáváno teplo. Průtok vzduchu lze nasát ven zvenku nebo zevnitř systémové jednotky. Hlavním problémem je, že teplota vzduchu je někdy nedostatečná pro chladič. TEM byly proto používány k chlazení proudění vzduchu vstupujícího do systémové jednotky, čímž se zvýšila účinnost výměny tepla. Vestavěný klimatizační systém je tedy asistentem tradičního chladicího systému počítače.

Na obou stranách modulu jsou umístěny hliníkové radiátory. Na straně studené desky se do chladničky přečerpává vzduch do procesoru. Poté, co převezme teplo, další ventilátor ho vyhodí do chladiče topné desky modulu.

Moderní TEM je řízena elektronickým zařízením se snímačem teploty, kde stupeň chlazení je úměrný zahřívání procesoru.

Aktivace chlazení procesoru také způsobuje některé problémy.

1. Jednoduché chladicí moduly Peltier jsou určeny pro nepřetržitý provoz. Se sníženou spotřebou energie dochází ke snížení rozptylu tepla, což může způsobit přechlazení krystalů a následné zavěšení CPU.
2. Pokud práce chladničky a chladničky nejsou řádně koordinovány, mohou se chladničky dostat do režimu topení. Zdroj dodatečného tepla způsobí přehřátí procesoru.

Moderní procesory tak potřebují moderní technologii chlazení s ovládáním samotných modulů. Podobné změny v provozních režimech se nevyskytují u grafických karet, které vyžadují také intenzivní chlazení. TEM je proto pro ně ideální.

Automatická lednička s vlastními rukama

V polovině minulého století se domácí průmysl snažil zvládnout výrobu malých chladniček na základě Peltierova efektu. Stávající technologie toho času to neumožnily. Nyní je odstrašujícím faktorem především vysoká cena, ale pokusy pokračují a úspěch již byl dosažen.

Široká výroba termoelektrických přístrojů umožňuje vytvořit s vlastními rukama malou ledničku vhodnou pro použití v autě. Jeho základem je "sendvič", který se provádí následovně.

1. Na horním chladiči se aplikuje vrstva tepelně vodivé pasty typu KPT-8 a na jedné straně keramického povrchu je nalepen modul Peltier.
2. Podobně je k němu připojen další radiátor ze spodní strany, určený k umístění do chladicího prostoru.
3. Celé zařízení je pevně stlačeno a sušeno po dobu 4-5 hodin.
4. Na obou radiátorech jsou nainstalovány chladiče: horní část odvádí teplo a spodní - vyrovnejte teplotu v chladničce.

Tělo chladničky je vyrobeno z vnitřní izolační vložky. Je důležité, aby byl pevně uzavřen. Chcete-li to provést, můžete použít běžnou plastovou skříňku s nástroji.

Napájení 12 V je dodáváno ze systému vozidla. Může být vyroben ze sítě 220 V AC s napájecím zdrojem. Obvod pro přeměnu střídavého proudu do stejnosměrného proudu je nejjednodušší. Obsahuje usměrňovací můstek a pulzační vyhlazovací kondenzátor. Důležité je, aby na výstupu nepřekročily 5% nominální hodnoty, jinak se sníží účinnost zařízení. Modul má dvě vodiče z barevných vodičů. Červená je vždy spojena "plus", černá - "minus".

Výkon TEM by měl odpovídat objemu krabice. První tři číslice označení označují počet párů polovodičových mikroelementů uvnitř modulu (49-127 a více). Současná síla je vyjádřeno posledními dvěma číslicemi značky (od 3 do 15 A). Pokud napájení nestačí, musíte na radiátory lepit jiný modul.

Dávejte pozor! Pokud proud překročí kapacitu prvku, ohřeje se na obou stranách a rychle selže.

Peltier modul: generátor elektrické energie

TEM lze použít k výrobě elektřiny. K tomu je třeba vytvořit teplotní rozdíl mezi deskami a termočlánky umístěné mezi nimi vytvoří elektrický proud.

Pro praktické použití je potřeba TEM minimálně 5 V. Potom je možné jej použít k nabíjení mobilního telefonu. Vzhledem k nízké účinnosti modulu Peltier je vyžadován převodník DC-to-DC. K vybudování generátoru budete potřebovat:

• 2 moduly Peltier TES1-12705 s rozměry desek 40x40 mm;
• převodník EK-1674;
• hliníkové desky o tloušťce 3 mm;
• nádoba na vodu;
• tepelně odolné lepidlo.

Jsou umístěny mezi deskami dvou modulů na lepidlo, a potom se pevná celá konstrukce na dně hrnce. Pokud ji naplnit vodou a dát na oheň, získat potřebné teplotní rozdíl, který produkuje EMF asi 1,5 V. Po připojení modulů ke zvýšení konvertor, můžete zvýšit napětí na 5 voltů potřebné k nabíjení baterie telefonu.

Čím větší je teplotní rozdíl mezi vodou a spodní vyhřívané desky, generátor pracuje mnohem efektivněji. Proto je nutné, aby se pokusili snížit ohřev vody různými způsoby: .. Aby to plynout, často nahrazují čerstvé atd účinným prostředkem pro zvýšení teplotního rozdílu je připojení kaskádového modulů, když se superponují jedna na ostatních vrstev. Zvýšení celkové velikosti zařízení je umístěn mezi deskami umožňuje více prvků, a tím zvýšit celkový výkon.

Kapacita generátoru bude stačit k nabíjení malých baterií, práce s LED diodami nebo rádiovým přijímačem. Dávejte pozor! Chcete-li vytvořit tepelné generátory, potřebujete moduly, které mohou pracovat na 300-400 ⁰S! Zbytek je vhodný pouze pro zkušební testy.

Na rozdíl od jiných způsobů alternativní výroby energie mohou pracovat při řízení, pokud vytvoříte něco jako katalytické ohřívače.

Domácí moduly Peltier

TEM její produkce se objevila na našem trhu ne tak dávno. Jsou vysoce spolehlivé a mají dobré vlastnosti. Peltier modul, který je ve vysoké poptávce, měří 40x40 mm. Je určen pro maximální proud 6 A a napětí do 15 V.

Domovní modul Peltier lze zakoupit za malou cenu. Kdy spotřeby energie 85 wattů, vytváří pokles teploty o 60 stupňů ⁰C. Spolu s chladičem je schopen chránit před přehřátím procesoru s rozptýleným výkonem 40 W.

Charakteristika modulů předních společností

Zahraniční přístroje jsou na trhu představovány ve větší rozmanitosti. Pro ochranu procesorů předních firem se Peltier modul používá jako chladnička RAX56V, cena je 35 dolarů s ventilátorem.

S velikostí 30x30 mm udržuje teplotu procesoru ne vyšší než 63 ⁰S výkonem 25 wattů. Dodávka dostatečného napětí 5 V a proud nepřesahuje 1,5 A.

Modul Peltier PA6EXB, který poskytuje normální teplotní režim se ztrátou výkonu 40 W, je vhodný pro chlazení procesoru. Rozsah modulu je 40x40 mm a spotřeba proudu je až 8 A. Kromě působivých rozměrů - 60x60x52,5 mm (společně s ventilátorem) - zařízení vyžaduje volný prostor kolem něj. Její cena je 65 USD.

Při použití Peltierova modulu musí být technické vlastnosti Peltierova modulu v souladu s potřebami chlazených zařízení. Je nepřijatelné, že mají příliš nízkou teplotu. To může vést ke kondenzaci vlhkosti, což má škodlivý vliv na elektroniku.

Moduly pro výrobu generátorů, jako např TEC1-12706, TEC1-12709, jsou charakterizovány vyššími výkony - 72 W a 108 W. Vyznačují se značením, které se vždy vztahuje na horkou stranu. Maximální přípustná teplota horké strany je 150-160 ⁰C. Čím vyšší je teplotní rozdíl mezi deskami, tím vyšší je výstupní napětí. Přístroj pracuje při maximálním teplotním rozdílu 600 ⁰C.

Modul Peltier lze koupit levně - asi 10 dolarů nebo méně za kus, pokud je dobré podívat. Docela často prodejci výrazně nadhodnocují ceny, ale pokud si koupíte při prodeji, najdete několikrát levnější.

Závěr

Peltierův efekt našel v současné době uplatnění při vytváření malých chladniček vyžadovaných moderními technologiemi. Reverzibilita tohoto procesu umožňuje výrobu mikroelektrodových rostlin, které jsou v poptávce po nabíjení elektronických zařízení.

Na rozdíl od jiných způsobů alternativní výroby energie mohou při jízdě pracovat, pokud je nainstalován katalytický ohřívač.